JPH03230902A

JPH03230902A - 木材の材質改良方法

Info

Publication number: JPH03230902A
Application number: JP2025468A
Authority: JP
Inventors: Kuniharu Yokoo; 國治横尾; Yoshinori Kobayashi; 小林　好紀; Yasushi Kanekawa; 靖金川
Original assignee: FUYO MOKUZAI HANBAI KK
Current assignee: FUYO MOKUZAI HANBAI KK
Priority date: 1990-02-05
Filing date: 1990-02-05
Publication date: 1991-10-14
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: US5103575A; CA2035715A1; JPH0649283B2

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）本発明は木材の材質改良方法、特に、ヤニの滲み出しを
効果的に抑制できる木材の材質改良方法に関する。

（従来の技術と発明が解決しようとする課題）従来、美
しい木肌や優れたヰ」質を有する水利であっても、使用
中にヤニが滲み出るもの（Ｊ用途が制限されるため、歩
留りが悪かった。このため、木材のヤニの滲み出しを抑
制する方法として、蒸気加熱式人工乾燥、または、蒸煮
あるいは煮沸処理による方法がある。しかし、いずれの
方法も木材の内部まで均等に処理できないので、時間の
経過につれて木材内部のヤニが滲み出し、ヤニの滲み出
し抑制に対する信頼性が低かった。しかも、後者におい
ては木材の表面を蒸気または熱湯で洗い流すために木肌
のつやが失われるという不具合があった。

このため、低温の減圧高周波乾燥によって滲み出しを抑
制する方法（例えば、［木材工業ｊＶｏ１４４−４）が
提案されているが、処理時間が長く、製造コストが高か
った。また、高温の高周波乾燥によってヤニの滲み出し
を短時間で抑制する方法も提案されているが、木材中央
部の水分が急激に表層部に移動するため、木材の表層部
と中央部との間おける含水率の差によって内部応力が生
じ、木材に割れが生じやすいという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑み、割れが生じにくく、処理時
間が短かいとともに、つやを失なわずにヤニの滲み出し
を抑制できる木材の材質改良方法を提供することを目的
とする。

（発明の構成）本発明者らは、前記問題点に鑑み、木材の材質改良方法
について鋭意研究を行った結果、最初、木材を高温で誘
電加熱した後、前記温度よりも低温で誘電加熱すると、
木材が割れず、処理時間が短かいとともに、木材の表面
のつやを失なうことなくヤニの滲み出しを抑制できるこ
とを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至
った。

すなわち、本発明の要旨は、木材中のヤニの成分のうち
、その一部が分解し、他の一部が縮合若しくは重合する
温度で木材を誘電加熱した後、前記温度よりも低い温度
で誘電加熱することを特徴とする木材の材質改良方法に
ある。

木材は樹種を選ばず、その形状は角材、板材をはじめ、
任意の形状を選択できる。また、木材を誘電加熱する場
合の含水率は特に限定するものではないが、繊維飽和点
前後の含水率が最っとも効果的である。そして、生材か
ら繊維飽和点までの予備乾燥を、例えば、人工乾燥のう
ち、最も乾燥コストが低い太陽熱除湿乾燥で行えば、誘
電加熱に要する時間が極めて短くなるので、生材から誘
電加熱で乾燥する場合よりも製造コストが低減するとい
う利点がある。なお、前記繊維飽和点とは、細胞内腔や
空隙に自由水は存在しないが、木材繊維の細胞壁内に飽
和量の結合水が存在するときの含水率をいう。

誘電加熱のうち、第１段階の誘電加熱による加熱温度は
、木材中のヤニの成分のうち、その一部が酸化１分解さ
れて揮発しやすい低分子量のものに化学変化し、他の一
部が縮合１重合して移動しにくい高分子量のものに化学
変化するために必要な温度であればよい。樹種によって
加熱温度は異なるが、一般に６０°Ｃないし１２０℃、
好ましくは８０℃ないし１００℃である。６０℃以下で
あると、一般にヤニの成分が酸化分解反応や縮合。

重合反応を生じにくいからであり、１２０℃以上である
と、木材の材質が劣化するからである。

第２段階の誘電加熱による加熱温度は、ヤニの成分のう
ち、揮発しやすい低分子量のものを気化現象、例えば、
木材中の水分とともに生じる共沸現象によって木材の外
部へ出すことができる温度であればよい。樹種によって
異なるが、一般に約６０°Ｃ以下、減圧下における誘電
加熱であれば、約４０℃以下であってもよい。約６０℃
以上であると、木材中の水分が外部に急激に出るため、
表層部と内部との間における含水率に大きな差が生じ、
内部応力が発生して割れを生じやすいからである。

（実施例）以下に述べる操作によって試験片１ないし５を得た。

〔試験片ｌ〕

米松の主に心材から幅１８ｃｍ、長さ３０ｃｍ、厚さ３
　、４　ｃｍの柾挽きの板材を得、これを太陽熱除湿乾
燥で含水率２５％まで乾燥した後、高周波加熱装置で４
時間加熱して９０℃まで昇温し、更に、９０℃以上の温
度を維持して２時間加熱し、ついで、高周波加熱装置に
よって６０℃で含水率が約１１％になるまで約１８時間
を要して乾燥した。

そして、加熱処理によって滲み出したヤニを除去するた
め、試験片の表裏面を約２ｍｍずつ、両木口面を約５ｃ
ｍずつ、両側面を約１ｃｍずつプレーナー又はのこぎり
盤で削り取ることにより、サンプルを得た。

〔試験片２〕試験片ｌを得た同一の米松から試験片ｌと同じ外形寸法
を有する板材を切り出し、太陽熱除湿乾燥で含水率２５
％まで乾燥した後、試験片１と同様に表裏面、木口面、
側面を削り取ることにより、サンプルを得た。

〔試験片３〕含水率２５％まで太陽熱除湿乾燥した後、熱気式人工乾
燥で含水率６％まで乾燥することを除き、他は試験片２
と同様な操作を加えることにより、サンプルを得た。

〔試験片４〕含水率２５％まで太陽熱除湿乾燥した後、１゜ＯｏＣで
８時間煮沸することを除き、曲は試験片２と同様な操作
を加えることにより、ザンブルを得ノこ。

〔試験片５〕含水率２５％まで太陽除湿乾燥した後、高周波加熱装置
によって６０°Ｃで含水率か７％になるまで約３１」間
を要して乾燥ずろことを除き、他は試験片２と同様な操
作を加えるごとにより、ザンプルを得た７、次に、前述の操作に、１〜って得た試験片１ないし５に
対し、十−記のような実験を行った１、実験１試験片Ｉないし５についてプレーナー等にょろ加圧直後
におけるヤニの滲み出し状態を目視で観察した。その結
果を表１８に示す。

次に、面記試験片１ないし５を６０’Ｃの恒温乾燥器で
７２時間保管した後、ヤニの滲み出し状態を目視で観察
した。その結果を表１１）に示す。

表１ａ（プレーナーによる加工直後）表１ｂ（６０°Ｃの恒温乾燥器内で７２時間保管後）表
１８から明らかなように、保管前は試験片１ないし５に
ついてヤニの滲み出し状態には大差がなかった。

方、恒温乾燥器内で７２時間保管した後におＪ′るヤニ
の滲み出し状態は、表１ｂから明らかなように、２段階
の高周波乾燥を行った試験片１および１段階の高周波乾
燥を行った試験片５は、いずれもヤニがごく少し滲み出
しているにすぎなかった。

これに対し、熱気式人工乾燥を行った試験片３は、太陽
熱除湿乾燥のみによる試験片２とほぼ同様であり、ヤニ
抑制効果はほとんど現われていない。さらに、煮沸処理
を行った試験片４では、表層部？こヤニ抑Ｍｉ１１効果
が現われているか、逆に表面のつやがなくなるという欠
点があるとともに、木口面中央部からヤニが滲み出し、
ヤニ抑制効果が十分でない。

以」二の実験結果から、高周波乾燥が熱気式人工乾燥、
煮沸処理よりもヤニの滲み出しを抑制するうえにおいて
より効果的であることがわかった。

害阜ス試験片１ないし５についてプレーナー等による加工直後
におけるヤニ滲み出し状態を目視で観察した。その結果
を表２ａに示す。

次に、前記試験片１ないし５を室内で約１ケ月間保管し
た後、ヤニの滲み出し状態を１」視て観察した。その結
果を表２ｂに示す。

表２ｂ（約１ケ月の屋内保管後）表２ａ、表２ｂから明らかなように、２段階の高周波乾燥を行った試験片ｌおよび１段階の高周波乾燥を
行った試験片５は、約１ケ月の屋内保管後もほとんど変
化が見受けられなかった。

これに対し、太陽熱除湿乾燥のみの試験片２は約１ケ月
間の屋内保管で表裏面および木口面全面にヤニが滲み出
しており、さらに時間が経過すれば、ヤニが涙状になる
と考えられる。また、熱気式人工乾燥による試験片３は
前述の試験片２よりもヤニの滲み出しは少ないと考えら
れるが、試験片１，４．５よりもヤニ抑制効果が小さい
。煮沸処理による試験片４は木口面中央部にヤニが少し
滲み出しているだけであり、全体的にはヤニ抑制効果が
表われているが、表面のつやは失われたままである。

以上の実験結果より、高周波乾燥による試験片１．５は
つやを失わず、総合的に優れたヤニ抑制効果があること
がイっかった。

来しす試験片１ないし５についてプレーナー等による加工直後
におけるヤニの滲み出し状態を目視で観察した。その結
果を表３ａに示す。

次に、気温５℃から２５℃の間で、雨と直射日光とがあ
たらないように屋外で約１ケ月間保管した後、ヤニの滲
み出し状態を目視で観察した。その結果を表３ｂに示す
。

表３ｂ（約ｌケ月の屋外保管後）表３ａ、３ｂから明らかなように、２段階の高周波乾燥
による試験片１および１段階の高層乾燥による試験片５
は、ごく少しのヤニの滲み出しが見受けられるたけで、
プレーナーの加工直後とほぼ同じであり、切削加工によ
って生じたつやはそのまま残っていた。

これに対し、太陽熱除湿乾燥のみの試験片２は１ケ月間
の屋外保管で木口面および表裏全体にヤニが滲み出して
おり、時間の経過につれてヤニが涙状になると考えられ
る。また、熱気式人工乾燥による試験片３（」前述の試
験片２と比較すると、ヤニの滲み出しは少ないが、残る
他の試験片１４．５と比較すると、ヤニの滲み出しが多
かった。

さらに、煮沸処理による試験片４ては表裏面および側面
にヤニの滲み出しは見受けられないが、木（」曲中央部
にヤニの滲み出しが少し見受ｉＪられるとと乙に、中央
部のヤニ筋から表層部へヤニの移動が見受けられｌこ。

以上の実験結果からも高周波乾燥が他の乾燥方法よりし
優れているごとかイつかっに。

実験、１試験片ＩＭいし５の各表面から深さ２ｍｍないし深さ５
ｍ１１までの間に位置する部分から削り取った削片２５
ｇを、ベンゼン、エチルアルコールの容積比が２１から
なる溶媒１００ｍｃに浸漬し、ソックスレー抽出装置で
来月成分の抽出を５時間行った後、前記溶媒を揮発させ
て抽出成分の重量を測定した。測定結果を表４に示す。

５表４（抽出成分の重量）注１　抽出成分率は試料の重量に対する抽出量の百分率
を示す。

注２．抽出成分減少率は太陽熱除湿乾燥のろによる試験
片２の抽出量を基準とした場合の減少率をしめす。

表４から明らかなように、表面から２ｍｍ以上の深さに
おける部分のヤニは、２段階の高周波乾燥を行った試験
片Ｉが最も少なく、次に１段階の高周波乾燥を行った試
験片５、煮沸処理した試験片４、熱気式人工乾燥による
試験片３の順に少なく、太陽熱除湿乾燥のみによる試験
片２が最も多かった。

以上の実験結果より、試験片１の抽出量が最っ６とも少ないのは、高周波加熱によって９０°Ｃ以上の高
温で２時間加熱することにより、ヤニの一部が酸化９分
解されて揮発しやすい低分子量となり、続いて行なわれ
る６０℃での高周波加熱により、低分子量となったヤニ
の成分が木材内部の水分とともに、共沸現象などによっ
て気化して木材外に出てゆくためであると考えられる。

これに対し、熱気式人工乾燥による試験片３は、［１（
ｊ述の実験結果を考え合イつせるど、表層部に含まれる
ヤニの一部か木材外に出るたけであり、表面から深さ２
ｍｍ以−にの深さに位置ずろ部分のヤニはほとんど出て
おらず、残っている。このため、プレーナー加工等によ
って切削すると、ヤニが滲み出してくると考えられる。

また、煮沸処理した試験片４は煮沸処理によって表面の
ヤニが熱水で洗い流され、表面からヤニがなくなるため
、木材からヤニが抜（］出たように見えるが、表層部を
除けば、約８０％のヤニが木材内部に残−）でおり、時
間の経過につれてヤニが滲み出すと煮えられる。

さらに、１段階の高周波加熱による試験片５では木材の
内部まで均一に加熱が行なわれ、ヤニの成分のうち、揮
発しやすい低分子量の成分と、木材内部の水分とが共沸
現象などによって気化して木材外に出てゆくため、前述
の試験片３，４の場合よりも多くのヤニが木材外に出て
いる。しかし、木材外に出ているヤニの成分は既存の低
分子量のものだけであるので、試験片５から滲み出ずヤ
ニの量は前述の試験片１の場合よりも少ない。

」−４実験４で得たヤニの抽出溶液２μρを試料とし、カスク
ロマトグラフィーで抽出成分の分子量分布を測定した。

測定結果を表５に示す。

表５（抽出成分の分子量分布）注１、ｎはＣｎＨ２ｎ＋　２のガスクロマトグラフィ保
持時間に相当する重合度である。

（ｎが大きいほど重合度が高い。）注２、単位はナノグラム／２マイクロリツトルである。

２段階の高周波加熱による試験片１は、太陽熱９除湿乾燥のみによる試験片２に比し、重合度ｎ１６の成
分が約３分の１に減少し、試験片の中で最っとも大きく
減少しているとともに、重合度ｎ１９〜２０の成分が、
他の試験片ではは表んど変化していないのに、約２０％
増加している。

これに対し、熱気式人工乾燥による試験片３は、重合度
ｎ＝ｌ６の成分が少し減少しているだけで、分子量分布
に関しては太陽熱除湿乾燥のみによる試験片２とほとん
ど同じである。また、煮沸処理による試験片４も重合度
ｎ−１６の成分は試験片２と比べると、少し減少してい
るが、他は試験片２とほぼ同様である。さらに、１段階
の高周波加熱による試験片５は重合度ｎ＝ｌ６の成分が
減少しているとともに、重合度ｎ−１９〜２０の成分が
増加しているが、いずれも試験片ｌの場合よりも変化量
が少ない。

以上の実験結果より、高周波加熱を行なうと、抽出成分
の平均分子量が高くなり、粘性が大きくなる。このため
、木材中のヤニが移動しにくくなるので、木材表面にヤ
ニが滲み出しにくくなることがわかった。

寒し立試験片１ないし５から顕微鏡観察用の切片をそれぞれ採
取し、アゾ系弱塩基性色素（スダン■）で染色した後、
顕微鏡でヤニの存在場所を観察した。

高周波加熱処理を行った試験片ｌおよび試験片５は、樹
脂道内に残っているヤニが主に樹脂道の内壁に付着して
いるが、水平樹脂道内のヤニが減少し、その周辺に移動
している。

これに対し、太陽熱除湿乾燥のみによる試験片２、熱気
式人工乾燥による試験片３および煮沸処理による試験片
４では樹脂道内にヤニが泡状に残っているとともに、水
平樹脂道内にもヤニが溜っていた。

このため、試験片１および試験片５のヤニは試験片２，
３．４のように樹脂道内および水平樹脂道内に集中して
存在していないので、移動しにくく、木材の外部に滲み
出しにくいことがわかった。

以上の実験結果を総合すると、１段階の高周波乾燥によ
る試験片５よりも、試験片１の方が、木材中のヤニの総
量が少なく、しかも、高分子量のものが多いことがわか
った。これは、９０℃以上の高温で誘電加熱すると、ヤ
ニの成分のうち、その一部は酸化分解されて揮発しやす
い低分子量のものに変化するとともに、他の一部は縮合
や重合によって高分子量のものに化学変化する。そして
、その後の低温（６０℃）での高周波加熱により、化学
変化した揮発しやすい低分子量のヤニの成分が、木材中
の水分との共沸現象などにより、気化して木材外に出て
ゆくからであると考えられる。

このため、低温の誘電加熱だけよりも、高温で誘電加熱
を行った後に低温で誘電加熱を行う方が、処理時間が短
かく、ヤニの滲み出しを抑制するうえで、より効果的か
あることがわかった。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明にかかる木材の
材質改良方法によれば、最初は高温で誘電加熱した後、
次に低温で誘電加熱した方が、水の排出が比較的ゆっく
りと行なわれるので、最初から最後まで高温で誘電加熱
する方法よりも、木材に割れが生じにくい。

また、本発明にかかる方法の方が、最初から最後まで低
温で誘電加熱する方法よりも、木材中のヤニの総量が少
なくなるとともに、ヤニの成分の多くが滲み出しにくい
高分子歯のものになるので、信頼性の高いヤニ滲み出し
抑制効果が得られる。

しかも、高周波加熱を２段階に分（′：Ｉて行うと、処
理時間が短かくなり、製造コストが低下する。

このため、従来、高周波加熱装置の減価償却負担が重い
ために実用化されていなかった木材の材質改良方法が、
製造コストの低下によって実用可能になる。

さらに、本発明にかかる方法によれば、例えば、煮沸処
理のように木材の表面を熱湯で洗い流すことかないので
、木材表面のつやが失われないという効果かある。

特　許　出　願　人　富洋木材販売株式会社代　理　人
　弁理士　前出　葆　外１名３手続補正書平成３年２月２７日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）木材中のヤニの成分のうち、その一部が分解し、
他の一部が縮合若しくは重合する温度で木材を誘電加熱
した後、前記温度よりも低い温度で誘電加熱することを
特徴とする木材の材質改良方法。
（２）前記誘電加熱が高周波加熱であることを特徴とす
る請求項１に記載の木材の材質改良方法。
（３）前記誘電加熱がマイクロ波加熱であることを特徴
とする請求項１に記載の木材の材質改良方法。