JPH0811105A

JPH0811105A - 木材の加工方法

Info

Publication number: JPH0811105A
Application number: JP15209094A
Authority: JP
Inventors: Mikio Yokoi; 幹夫横井; Yoshinori Kobayashi; 好紀小林
Original assignee: YOKOI KOGYO KK
Current assignee: YOKOI KOGYO KK
Priority date: 1994-07-04
Filing date: 1994-07-04
Publication date: 1996-01-16
Anticipated expiration: 2015-08-21
Also published as: JP3078451B2

Abstract

(57)【要約】【目的】簡便かつ安価に木材の加工処理を行い、成形
された木材の形状を確実に固定することが可能な木材の
加工方法を提供すること、及び高密度の木材とすること
によって、木材の利用範囲を拡大させることができる木
材の加工方法を提供する。【構成】吸水軟化させた木材を圧縮保持して所定の圧
縮形状に固定した一次固定品１ａとなし、一次固定品１
ａを筒状の型枠４に挿入しつつ吸水膨張させて前記型枠
内で密着状に形状を成形するとともに、該形状を固定し
た後、前記型枠を外して二次固定品を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、木材の利用範囲を拡大
するための木材の加工技術に関するものであり、より詳
しくは、間伐材等の低密度の木材を高密度の木材となし
得る、木材の加工方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】間伐材においては一般に成長が早いため
材質が弱く、その利用範囲については、一定の限界があ
った。特に、我が国では植林政策等により植林材の約７
５％は杉材であり、かかる問題は重要といえる。また、
わが国の国土は山間部が多い関係上、急斜面で育成され
た木材が多く、この場合、木材の元口のたわみや曲が
り、あるいは日向側と日陰側で木材の寸法が異なり、真
円化が困難であるといった問題があった。すなわち、た
わみ等の矯正や、木材の元口と末口の同寸法化、さらに
は木材の真円出し等を考慮するならば、その利用範囲が
さらに狭いものとなるという問題である。ここで、これ
らの問題を解決するための従来技術としては、特開平３
−９７５０３号公報や特開平３−２３１８０２号公報に
示すような木材の処理方法が知られていた。（１）特開平３−９７５０３号公報の方法は、木材を吸
水させた後で、高周波誘電加熱によって軟化させて木材
を加圧変形し、その変形を固定するものである。（２）一方、特開平３−２３１８０２号公報の方法は、
木材を水蒸気雰囲気内で吸水および軟化させた後で木材
を加圧変形し、その変形を固定するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記の従来技術は、い
ずれも木材を軟化させた後で加圧変形を行い、さらにそ
の変形を固定するものである。しかし、かかる処理によ
れば、以下の問題が生じる。すなわち、（１）実際に伐採される間伐材は少なくとも４ｍ程度の
長さを有するため、木材を軟化させるための設備が大掛
かりになり、簡便かつ安価な加工処理が困難である。（２）前記高周波誘電加熱による木材の軟化処理では、
変形固定後に木材が吸水等することにより膨張し、固定
が完遂されない結果になり易い。（３）一方、前記水蒸気雰囲気による木材の軟化処理で
は、変形固定の完遂が期待できるものの、簡便かつ安価
な処理は依然として困難である。そこで、本発明の目的
は、簡便かつ安価に木材の加工処理を行い、成形された
木材の形状を確実に固定することが可能な木材の加工方
法を提供することにある。また、本発明のもう一つの目
的は、高密度の木材とすることによって、木材の利用範
囲を拡大させることができる木材の加工方法を提供する
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、軟化させた後で圧縮変形し、かつ、その
変形が固定された一次固定品を再度吸水膨張させ、かか
る膨張を積極的に利用しながら一次固定品の変形を行
い、かつ、変形された形状を完全固定させた二次固定品
とするものである。

【０００５】すなわち、請求項１の発明は、吸水軟化さ
せた木材を圧縮保持して所定の圧縮形状に固定した一次
固定品となし、前記一次固定品を筒状の型枠に挿入しつ
つ吸水膨張させて前記型枠内で密着状に形状を成形する
とともに、該形状を固定した後、前記型枠を外して二次
固定品を得ることを要旨とする。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１記載の発明に
ついて、煮沸又は温水中に浸漬することによって吸水軟
化させた木材を圧縮保持して所定の圧縮形状に固定した
一次固定品となすことを要旨とする。

【０００７】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
記載の発明について、成型後の形状の固定の工程が加熱
によって行われることを要旨とする。

【０００８】請求項４の発明は、請求項３記載の発明に
ついて、吸水膨張の工程において、一次固定品に熱硬化
樹脂を含浸させることを要旨とする。

【０００９】

【作用】請求項１の発明によれば、型枠によって木材の
変形および二次固定が行われるため、型枠に忠実な均一
形状の木材の成形およびその固定がなされることにな
る。

【００１０】請求項２の発明によれば、木材の吸水軟化
が、煮沸又は温水中に浸漬するという大掛かりな設備の
要らない簡便な方法で行われ得る。

【００１１】請求項３の発明によれば、加熱により一次
固定品中の残留応力が緩和・除去されつつ、良好な形状
の固定がなされる。

【００１２】請求項４の発明によれば、一次固定品に含
浸された熱硬化樹脂が加熱によって硬化することによ
り、高密度化された二次固定品の寸法安定性が向上し、
また二次固定品の強度がさらに増加する。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）以下に、本発明の実施例１を図面を参照し
ながら説明する。まず、本例に用いる木材１を用意する
（図２参照）。木材１の寸法は適宜な大きさのものを使
用し得るが、本例では、平均直径１２．５cm、長さ２０
cmの杉の間伐材を使用した。なお、処理に用いる木材１
の樹種については特に限定されないが、杉材や間伐材な
どの軟材質または低密度材が、処理の容易性を考慮して
好ましい。しかして、木材１を軟化処理Ｋ１する。この
軟化処理Ｋ１は、木材１に吸水させ組織を軟化させるた
めのものであり、本実施例においては簡便性を考慮し
て、熱湯に浸漬することにより木材１の軟化を行った。
軟化処理Ｋ１における吸水量は特に限定されるものでは
ないが、繊維飽和点以上に吸水させるのが、軟化を考慮
した場合好ましく、また飽水状態まで含水させてもよ
い。また、煮沸あるいは浸漬時間についても特に限定は
なく、木材１の軟化が達成されれば足りるものである。
本実施例においては、７５℃の熱湯に２時間浸漬させる
ことによって吸水および軟化を行った。なお、軟化処理
Ｋ１は、木材１に水蒸気を接触させる手段や、木材１に
高周波誘電加熱をする手段にても実施することができ
る。

【００１４】次に、軟化処理Ｋ１した木材１に対して圧
縮処理Ｋ２を行う。圧縮処理Ｋ２には、金型２とプレス
機３が用いられる（図３参照）。圧縮処理Ｋ２におい
て、木材１は圧縮変形される。かかる圧縮処理Ｋ２は、
後述する吸水膨張処理Ｋ５を促すための工程であり、圧
縮の程度は特に限定されるものではない。金型２は、木
材１をその年輪幅を狭くする方向、すなわち軸心Ｌと垂
直方向に、木材全体を圧縮するものであり、少なくとも
木材１の長さと同長であり、かつ凹型の押圧面を有する
上下一対の上型と下型よりなる。上型と下型は、その押
圧面を対抗する状態にして、プレス機３の押圧用ラムに
取り付けられる。なお、プレス機３は、木材１をプレス
可能な適宜な機種が使用しうる。しかして、軟化処理Ｋ
１した木材１は上型と下型の押圧面間に挟み、プレス機
にて徐々にプレスして、木材１の断面の一辺が８２mmの
正方形状に圧縮変形させた（図３（Ｂ）参照）。

【００１５】圧縮処理Ｋ２を行った後は、図３（Ｂ）に
示すように、そのままの圧縮状態を保持することによ
り、一次固定Ｋ３を行う。この一次固定Ｋ３は、後述す
る吸水膨張処理Ｋ５を促すための工程であり、圧縮保持
する時間は特に限定されるものではないが、本実施例に
おいては、室温にて３時間保持した。所定時間の圧縮保
持後は一次固定Ｋ３を終了する。すなわち、プレス機の
プレス圧を解き、上型と下型を開いて一次固定Ｋ３の処
理をした木材、すなわち一次固定品１ａを得る。プレス
圧を解いた木材は、圧縮量及び圧縮時間に応じて多少の
戻りを生じて一次固定Ｋ３が完了する。本実施例の木材
においては、一辺が３mm戻って、断面の一辺が８５mmの
正方形状の一次固定品１ａを得た。

【００１６】次に図１（Ａ）に示すように、一次固定品
１ａを型枠４に挿入（Ｋ４）する。型枠挿入Ｋ４に用い
る型枠は、一次固定品１ａの膨張を利用して安定形状の
二次固定品１ｂとするためのものであり、一次固定品１
ａの径寸法よりいくらか大きい内径で、少なくとも一次
固定品１ａと同長のものが用いられる。型枠４の形状は
特に限定されず、最終的に得たい形状に応じて任意に選
択されるものである。また型枠４は、鋼材等の剛性の大
きい金属にて形成され、一次固定品１ａの膨張に充分に
耐え得る肉厚にされている。本実施例においては、内側
断面が一辺８８mmの正方形状で、長さが一次固定品１ａ
と同長であり、かつ厚さが１０mmの鋼製の型枠を用い
た。

【００１７】次に、型枠４に挿入した一次固定品１ａに
対して吸水膨張処理Ｋ５を行う。膨張処理Ｋ５は、型枠
４に挿入した一次固定品１ａに吸水させることにより行
う。この吸水の手段は特に限定されるものではなく、一
次固定品１ａの膨張が十分に促進されれば足りる。具
体的には、例えば煮沸による方法、温水に浸漬させる方
法、水蒸気を利用する方法等を採用し得るが、本実施例
においては、処理の簡便性を考慮し、温水に浸漬させる
方法により行った。ここで吸水量は特に限定されるもの
ではなく、一次固定品１ａの膨張が十分に促進されれば
足りるものである。本実施例においては、図１（Ｂ）に
示すように一次固定品１ａを挿入した型枠を６０℃の温
水中に１０分間浸漬して一次固定品１ａの吸水膨張を行
った。

【００１８】また、吸水膨張処理Ｋ５において一次固定
品１ａに熱硬化性樹脂を含浸させてもよい。すなわち、
二次固定品の形状固定をさらに良好にするべく、吸水膨
張処理Ｋ５における吸水に供する水をフェノ−ル樹脂水
溶液とすることにより含浸させることも可能である。こ
こで、水溶液は二次固定Ｋ７において、十分に含浸して
二次固定品１ｂの強化を行い得る適宜な濃度を選択し得
る。本実施例においては２０％のフェノ−ル樹脂水溶液
を用いた。また、吸水膨張処理Ｋ５に用いることができ
る熱硬化性樹脂としては、フェノ−ル樹脂以外に木材に
含浸し易い比較的低分子量の熱硬化性樹脂、例えばユリ
ア樹脂やメラミン樹脂等を用いてもよい。なお、これは
請求項４の発明に対応するものである。

【００１９】吸水膨張により一次固定品１ａは型枠４の
内壁面に密着し、さらに膨張による内圧によって一次固
定品が型枠４に合致した形状に成形（Ｋ６）される。次
に、一次固定品１ａを型枠４に密着挿入したままの状態
で二次固定Ｋ７を行う。二次固定Ｋ７は、一次固定品
内部の残留応力を緩和・除去して、処理した木材の形状
を安定化させ、固定するための工程である。二次固定の
手段としては、例えば水蒸気による加圧下での加熱処理
や常圧下での加熱処理等にてなし得る。本実施例におい
ては、木材を加圧下で所定の温度に加熱することによっ
て二次固定を行った。なお、加熱による二次固定Ｋ７は
請求項３の発明に対応するものである。ここで、常圧下
で形成された形状を完全に固定するために必要な加熱条
件は、試験の結果、例えば図４のグラフＩ〜III に示す
通りである。すなわち、図４のグラフIIに示すように、
例えば１８０℃の温度では２０時間の加熱により、もど
り率が０となり、完全な二次固定が行われることにな
る。また、１８０℃未満の温度ではもどり率が０になら
ないか、または０にするのに長時間を要するため、実用
的な二次固定のための温度は１８０℃以上にするのが好
ましい（図４のグラフＩ〜III 参照）。本実施例では、
１８０℃で２０時間の加熱を行って固定した。また、本
実施例では一度の加熱により処理を行ったが、加熱と冷
却を交互に数回繰り返して処理することも可能である。
例えば、１２０℃の温度で加熱した後に冷却し、これを
７回程度繰り返すことで形状固定が完全に行い得る。な
お、本実施例では、吸水膨張処理Ｋ５においてフェノ−
ル樹脂水溶液を一次固定品１ａに含浸させたが、加熱に
よる二次固定Ｋ７の工程において木材の組織に充填され
たフェノ−ル樹脂が硬化して二次固定Ｋ７による形状の
寸法安定性が向上した。

【００２０】二次固定の終了後は、型枠外しＫ８の処理
が行われる。二次固定Ｋ７における二次固定品１ｂは型
枠４に密着しているため、本実施例においては型枠４を
加熱膨張させて、ゆるめてから二次固定品１ｂを取り出
した（図５（Ａ）（Ｂ）参照）。なお、型枠４が、筒体
を二分割して対称な凹面を持つ分割体からなる場合は、
その接続部を外すことにより二次固定品１ｂを取り出す
ことができる（図示しない）。かくして、本例の二次固
定品１ｂを得た。この二次固定品１ｂは型枠４の内面形
状のに沿って形成され、元の木材１に対し密度の高い木
材組織を有し、断面形状は均一状の美しい仕上がりであ
った。また、この二次固定品は形状が安定していて、そ
の後の変形は認められなかった。

【００２１】（実施例２）次に、本発明の実施例２を図
面を参照しながら説明する。なお、本実施例は木材の真
円出しに関する。まず、木材１を軟化処理Ｋ１した後、
プレス機によって断面が四角形になるように圧縮処理Ｋ
２を行う。ここで軟化処理Ｋ１、圧縮処理Ｋ２、金型の
形状等については実施例１の場合と同様に行った。次
に、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように圧縮処理Ｋ２された
木材１ｃを軸芯Ｌを中心に９０°回転して、四角形断面
の各頂点部分が圧縮されるように金型２に挿入し、プレ
ス機３によって再度の圧縮を行う。これによって、木材
の断面が八角形の木材１ｄを得る。

【００２２】次に、一次固定Ｋ３を行うが、その条件は
実施例１の場合と同様である。次に、一次固定Ｋ３され
た一次固定品１ｅを円筒状の型枠４ａに挿入する（型枠
挿入Ｋ４）。型枠の内径は一次固定品１ｅに対して所定
の余裕を持つ寸法ならば特に限定されず、木材の膨張可
能な範囲内において任意に選択され得るものである。そ
して、一次固定品１ｅを型枠４ａに挿入したままの状態
で吸水させて膨張させる（膨張処理Ｋ５、図８（Ａ）
（Ｂ）参照）。吸水手段等については実施例１と同様で
ある。

【００２３】次に、一次固定品１ｅの膨張により、木材
が型枠の内壁面に密着し、さらに膨張による内圧によっ
て木材が型枠に合わせて真円形状に形成される（成形Ｋ
６）。

【００２４】しかる後、二次固定Ｋ７及び二次固定の型
外しＫ８が行われるが、両者の方法・条件等については
実施例１の場合と同様である。すなわち、図９（Ａ）に
示すように型枠を加熱して膨張させた後、図９（Ｂ）に
示す二次固定品１ｆが型枠４ａより取り出される。かく
して、本実施例２によれば、断面円形でほとんど同一直
径の二次固定品１ｆを得た。この二次固定品１ｆは形状
が安定していて、その後の変形は認められなかった。な
お、本実施例２は９０°の押圧面を持つ上型と下型を二
回使用して断面八角形の一次固定品１ｅを得て、これを
円筒形の型枠４ａに挿入し円柱状の二次固定品１ｆを得
たが、一次固定品の圧縮処理は断面半円形の凹曲面の押
圧面を構成する割り型を用いて円柱状の一次固定品を得
て、これを円筒形の型枠に入れ、円柱状の二次固定品１
ｆを得るようにしてもよい。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、型枠によって
木材の成形および二次固定が行われるため、木材の高密
度化による強化や木材のたわみの矯正、木材の元口と末
口の同寸法化、木材の真円出し等を簡便かつ確実に行う
ことが可能となる。また、従来と異なり、大掛かりな装
置が要らず、同一形状の木材を低コストで大量に生産す
ることが可能となる。請求項２の発明によれば、簡易な
一次固定が可能となり、従来と異なり大掛かりな装置が
要らず、低コストで一次固定を行うことができる。請求
項３の発明によれば、簡易な二次固定が可能となり、低
コストで二次固定を行うことができる。請求項４の発明
によれば、二次固定品の強度の一層の増加及び二次固定
品の寸法安定性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の一次固定品を型枠に挿入する工程図
（Ａ）及び型枠に挿入した一次固定品を吸水膨張させる
工程図（Ｂ）である。

【図２】実施例１における加工前の木材を示す図であ
る。

【図３】圧縮処理の工程図であり、（Ａ）はプレス前、
（Ｂ）はプレス後を示す。

【図４】二次固定処理の加熱条件を示すグラフである。

【図５】型外しの工程図、（Ａ）は加熱した型枠形状を
示す図、（Ｂ）は型外しした二次固定品を示す図であ
る。

【図６】実施例１の木材加工の工程図である。

【図７】実施例２の圧縮処理工程図、（Ａ）はプレス前
の図、（Ｂ）はプレス後の図である。

【図８】実施例２の一次固定品を型枠に挿入した状態図
（Ａ）、及び一次固定品を吸水膨張させる工程図（Ｂ）
である。

【図９】実施例２の二次固定品の型外しの工程図、
（Ａ）は加熱した型枠形状を示す図、（Ｂ）は型外しし
た二次固定品を示す図である。

【符号の説明】

１木材１ａ一次固定品１ｂ二次固定品４型枠４ａ円筒状の型枠

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】吸水軟化させた木材を圧縮保持して所定
の圧縮形状に固定した一次固定品となし、前記一次固定
品を筒状の型枠に挿入しつつ吸水膨張させて前記型枠内
で密着状に形状を成形するとともに、該形状を固定した
後、前記型枠を外して二次固定品を得ることを特徴とし
た木材の加工方法。
【請求項２】煮沸又は温水中に浸漬することによって
吸水軟化させた木材を圧縮保持して所定の圧縮形状に固
定した一次固定品となすことを特徴とする請求項１記載
の木材の加工方法。
【請求項３】成型後の形状の固定の工程が加熱によっ
て行われることを特徴とした請求項１又は請求項２記載
の木材の加工方法。
【請求項４】吸水膨張の工程において、一次固定品に
熱硬化性樹脂を含浸させることを特徴とした請求項３記
載の木材の加工方法。