JPH01152005A - 木材の加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、木材を確実、かつ品質の安定した状態で迅速
に曲げ又はねじる等の変形を行なう木材の加工方法に関
する。

〈従来の技術〉 家具、楽器、建築用材等の木製品は、その加工工程にお
いて、曲げ、ねじり等変形加工が要求され、従来より種
々の変形方法が行なわれている。

上記木材の変形加工を行なう場合、通常木材を水中で長
時間浸漬又は蒸煮して飽水状態としてがら種々の曲げ、
ねじり等の加工が行なわれる。この場合、木材を軟化さ
せる手段として加熱を必要とするが、木材成分面より考
慮すると、木材が複雑、強固な構造をなすものであるた
め、その構成成分であるセルロース、ヘミセルロース及
びリグニン等の熱的諸性質を十分把握して加工を行なう
必要がある。

その為、先ず木材を高含水率とし、その後水中で煮沸あ
るいは水蒸気で蒸煮しつつ徐々に荷重を加える等、長時
間をかけて破壊折損の発生しないように曲げ又はねじる
加工法が行なわれている（特開昭３８−１５０６号公報
、特開昭５８−１５０７号公報、特開昭６０−２１７１
０２号公報）。

また、近時は高含水率とした木材にマイクロ波を照射し
効率良く軟化させる方法も行なわれている（特開昭５５
−１５４１０６号公報、特開昭５７−３９９０３号公報
、特開昭６０−１７６７０９号公報）。

〈発明が解決しようとする問題点〉 木材はセルロースという直鎖状の結晶した高分子の束（
ミクロフィブリル）と、ヘミセルロースという直鎖状あ
るいは分岐した非結晶性の高分子及びリグニンという無
定形の高分子でできた物質（マトリックス）からなり、
後者が前者の間を埋めて構成されているが、通常はガラ
ス状態で硬いが脆いものである。

従って、木材の繊維方向に対し、直角方向の荷重を加え
た場合、容易に折損する。上記マトリックス部が吸水す
ると、ある程度軟化し、さらに温度が高くなると、ミク
ロフィブリル部は顕著な変化を生じないが、マトリック
ス部は甚だしく軟化し破壊するまでの曲げ又はねじり等
の変形が極めて容易となる。

前記した従来の方法は、この原理に基づいて変形加工が
行なわれているが、いずれの方法も、木材の前処理とし
て飽水状態とするため、始めに気乾材を高含水率の木材
に水煮等して調整する必要があった。そして加熱工程も
上記高含水率木材を常圧ないし低圧蒸煮等長時間を要す
るものであった。また、マイクロ波を照射する方法にお
いても高含水率の木材の水分蒸発を防止するため、例え
ば塩化ビニリデンフィルム等で被覆しなければならなか
った。さらにいずれの方法においても変形加工工程終了
後、気乾して平衡水分に達するまで乾燥する工程を必要
とし、またこの工程の実施中は変形加工治具より高含水
率の変形木材を取り出して気乾すると曲げ変形等が復元
するので、治具に設置したまま乾燥しなければならない
という問題があった。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明者等は、木材を曲げ又はねじり等の変形加工する
に際し、１）前処理として高含水率とする工程を省略し
、大気と平衡状態にある木材含水率のまま変形加工をす
ること、２）水蒸気加工による木材着色の発生しない範
囲で、加熱時フィルム等の被覆を行なうことなく加熱加
工すること、３）変形加工後の乾燥工程を省略すること
等を目的として種々検討した。その結果、木材をそのま
ま飽和水蒸気を用いて特定の加圧加熱処理条件で短時間
処理することにより迅速、かつ確実に曲げ、ねじり等の
変形加工ができ、上記課題を解決できることを知見し、
本発明を完成した。

即ち、本発明は、木材を圧力２ｋｇ／ｃｄ−Ｇ以上、１
２ｔｃｇｌｃｔｌ・Ｇ以下の飽和水蒸気で５分以内加圧
加熱したのち、該木材に荷重を加えて変形することを特
徴とする木材の加工方法である。

以下、本発明の詳細な説明する。

先ず、本発明に用いられる木材は、その樹種を特に限定
せず、どのような樹種でも用いることができ、また大気
と平衡状態にある含水率のものを用いることができる。

また、上記木材をそのまま、あるいは必要により所定の
形状、例えば板状、角材状、丸太状に切断して処理する
ことができる。

さらに、木材素材だけでなく、集成材や単板積層材等の
接着剤を用いて積層接着した材料についても適用できる
ものである。

処理すべき材料はそのまま、あるいは必要により曲げ木
用治具等を付けて加圧加熱装置内に設置し加圧加熱処理
する。

加圧加熱処理条件は、圧力２ｋｇ／ｃ４−Ｇ以上、１２
ｔｃｇ／ｌｒｉ・Ｇ以下の飽和水蒸気で５分以内保持す
るようにする。

この場合、加圧加熱装置内に先ず飽和水蒸気を導入し、
常圧で吹き抜は脱気した後、水蒸気圧力を上昇させる。

この際、所定圧力相当の材温に到達するまで、生成した
ドレインが木材に吸着される。そして所定の圧力に到達
後、その圧力に相応する時間保持し、木材を加圧加熱す
る。

上記加圧加熱処理条件は、木材の材質が劣化せず、また
着色しないで荷重を加えることにより、容易に変形する
程度まで軟化するように考慮して上記圧力及び時間の範
囲内で圧力と時間を適宜選定する。上記の範囲以外の圧
力及び時間の場合、即ち、圧力が２　ｋｇ／　ｃａ−Ｇ
未満あるいは時間が極端に短く、例えば０．５秒未満で
処理すると、得られる加圧加熱木材の軟化程度が不足し
て硬いため変形加工ができない。

また逆に、圧力が１２　ｋｇ　／　ｃａ・０１時間が５
分を超えて処理すると、得られる加圧加熱木材が着色し
たり、焦げたり、また異臭を発生する等して、用材とし
ては不適となる。

本発明に用いられる加圧加熱装置としては、連続式、回
分式を問わず如何なる形状、構造のものでも用いること
ができる。

また、本発明に用いられる飽和水蒸気は、全く空気を含
まないか、又は少量の空気を含む程度の水蒸気であれば
支障なく用いることができる。

次に、上記のようにして木材を飽和水蒸気を用いて加圧
加熱したのち、解圧して常圧に戻す。この解圧が瞬間的
に行なわれると木材組織が損傷する恐れがあるので、常
圧に戻すまでの時間が少なくとも５秒以上、好ましくは
１０秒以上を要するように解圧する。

上記解圧により、ドレインとして木材に吸着された水分
の大半は蒸発飛散するため、ドレインによる木材の重量
増加は僅少である。

このようにして得た加圧加熱木材を装置外に取り出し、
変形、例えば円形の曲げ加工をする場合は、曲げ型であ
る円形の型に木材を沿わせて両端に荷重を加えるか、又
は木材の両端を支持して中央部に円形の型を押し当てる
ように荷重を加え、所定の曲げ角度まで変形させる。そ
して、変形したまま暫時放置し、木材の材温が室温程度
に低下したら型から取りはずして曲げ加工木材を得る。

また加圧加熱時曲げ木用治具等を用いた場合も上記変形
加工及び冷却後、治具等を取り外して曲げ木材を得る。

以上は、曲げ変形について説明したが、ねじり変形につ
いても同様にして実施することができる。

以下、実験例を示して本発明を説明する。

実験例１ 試料：厚さＬＯｍ／ｒｎｚ巾２０　ｍ　／　Ｉｌｌ　％
長さ（繊維方向）　３２０Ｗｔ／　ｍのアカマツ材。

治具ＴＩＥ：）−ネット法に準じたステンレス製帯鉄の
両端に取手を取り付けたもの。

治具（２）：曲げ半径７００　ｍ　／　ｍの半円形のス
テンレス製押し当て型を高さ３００　ｍ　／　ｍの台に
円を上にして取り付けたもの。

加圧加熱装置：内径１５０　ｍ　／　ｍ　％奥行５００
ｍ／ｍの横型小型オートクレーブ（最高使用圧力１５　
ｋｇ　／　ｔｒｉ　・Ｇ　）。

上記試料を治具（１１にはめ込み、そのまま加圧加熱装
置に入れて密閉した。そして飽和水蒸気を通じ、常圧状
態で２０秒間吹き抜けを行ない、空気と置換した。次い
で、バルブを閉じて２０秒間で所定の圧力に上昇し、第
１表に記載する処理条件でそれぞれ加圧加熱した。

次に１０秒程度をかけて飽和水蒸気を放出して常圧とし
、加圧加熱装置から試料を取り出し、直ちに治具（２）
の円形当て部に押し当て、取手を両手で持って角度が１
８０度に達する迄円型に沿って押し曲げを行なった。そ
してそれぞれ試料を室温迄冷却した後、治具（１１から
取り外して曲げ加工試料を得た。

得られた試料の曲げ加工の可否、及び着色度を測定し、
その結果を第１表に示した。

第　　　　１　　　　表 注１：曲げ加工の可否は、曲げ加工が可能なものを＋、
不能なものを−で表示した。

注２＝着色度は、国際照明委員会（Ｃ，１，Ｅ、　）及
びＪ、１．Ｓ、によるスペクトル三刺激値ｘ　　、ｙ　
　、ｚより測定したＹ　値で表示し、明度（視感反射率
）により木材表面の着色度とした。測定は、デジタルカ
ラーメーターＴＣ−３６００（東京＄を色■製〕を用い
、標準白色板で反射色の標準調整を行ない、次に試料を
セットして表面の反射光を測色した。

未処理アカマツ材のＹ　値は、４６．８であり、曲げ加
工後の着色度（Ｙ値）　４０．０以下を肉眼的に着色し
たものと判定した。

第１表に示す如く、圧力が２　ｋｇ　／　ｃａ・Ｇ未満
では、１０分以上処理しないと曲げ加工が不能であった
が、本願の圧力２　ｋｇｌ　ｃｔｉ　・Ｇ以上、１２に
９／ｃｄ−Ｇ以下の範囲内で５分以内で処理したものは
、容易に曲率半径７００　ｍ　／　ｍで１８０度迄押し
曲げが可能であり、着色による品質の低下も認めろれな
かった。

一方、圧力が１２　ｋｇ　／　ｃａ・Ｇを超えると、曲
げ加工は可能であるが、かなりの着色が見られた。

実験例２ 試料として、厚さ５ｒｎ／ｍ、巾２０ｒｎ／ｍ、長す（
繊維方向）　３２０　ｍ　／　ｍのブナ材をレゾルシノ
ール系接着剤〔商品名ニブライオ−フェン６０００、大
日本インキ化学工業■製〕で２枚接着した積層材を用い
る以外は、実験例１と同様にして第２表の結果を得た。

第　　　　２　　　　表 注：未処理ブナ材のＹ値は４０．１であり、曲げ加工後
の着色度（Ｙ値）　３４．０以下を肉眼的に着色したも
のと判定した。

第２表に示す如く、ブナ材を２枚接着した積層材におい
ても、実験例１と同様の結果が得られ、また接着の剥離
は何等認められなかった。

〈実施例〉 以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明する。

実施例１ ブナ素材（長さ：　５００　ｍ／　ｍ　、　２０　ｍ／
　ｍ角）をオートクレーブ（三栄製作所製、直径：　１
３７０ｍ　／　ｍ　１奥行：　２０００　ｍ／　ｍ　）
に入れ、飽和水蒸気を用いて吹き抜け＆２０秒行なった
後、３０秒て達圧とし、圧力３　ｋｇ　／　ｃａ・Ｇで
７０秒間保持して加圧加熱した。次いで２０秒かけて水
蒸気を放出して常圧とし、オートクレーブから加圧加熱
ブナ材を取り出し、直ちに曲げ木用治具に設置し、曲率
半径１００　ｍ　／　ｍ　１角度４５度に曲げた。冷却
後、治具より取り外し、４５度に曲げ加工した家具用部
材を得た。

実施例２ ナラ材の２層接着積層材（横（繊維方向）：３７０　ｍ
　／　ｍ　、縦：２５０ｍ／ｍ角、厚さ：ｌＯｍ／ｍ１
周囲を面取りしたもの）にトーネット方式によるステン
レス製当て板を下側に固定してオートクレーブ（三栄製
作所製、直径：１３７０ｍ／ｍ−奥行：　２０００　ｍ
　／　ｍ　　）に入れ、飽和水蒸気で吹き抜けを２０秒
行なった後、３０秒で昇圧し、圧力４　ｋｇ　／　ｄ・
Ｇで６０秒間保持して加圧加熱した。

次いで２０秒間で水蒸気を放出して常圧に戻し、オート
クレーブの蓋を開いて当て板を付けた加圧加熱積層材を
得た。そして直ちに固定台に設置し、上部から円弧を有
する型板（撓み深さ＝７０ｍ　／　ｍ　）をヘッドとし
たハンドプレスで荷重を加え、所定の曲げ迄押し下げた
。放冷後、プレスから取り出し、当て板を外して背当て
用ナラ材積層材曲板を得た。

〈発明の効果〉 本発明は、木材を飽和水蒸気を用いて特定の処理条件で
加圧加熱したのち、曲げあるいはねじり等の変形加工を
するものである。

本発明によハば、木材素材あるいは積層材を同等前処理
をすることなく、大気と平衡状態にある含水率のまま処
理することができ、また水蒸気処理により着色の発生し
ない範囲で、フィルム等の被覆をすることなく加熱加工
することができる。

また加工後も何等の乾燥工程を必要としない等、種々の
利点を有するものである。

従って木材素材は勿論、積層材も剥離することなく、品
質の安定した状態で確実、迅速に曲げるある（・はねし
る等の変形加工をすることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 木材を圧力２ｋｇ／ｃｍ＾２・Ｇ以上、１２ｋｇ／ｃｍ
   ＾２・Ｇ以下の飽和水蒸気で５分以内加圧加熱したのち
   、該木材に荷重を加えて変形することを特徴とする木材
   の加工方法。