JPH10180717A

JPH10180717A - 木材への液体注入方法と木材及び木質系複合材料

Info

Publication number: JPH10180717A
Application number: JP30800097A
Authority: JP
Inventors: Toshio Muraki; 俊夫村木; Masahiro Funato; 正宏船戸; Akiko Hoshino; 亜紀子星野; Tamio Arakawa; 民雄荒川
Original assignee: MAIUTSUDO KK
Current assignee: MAIUTSUDO KK
Priority date: 1996-10-22
Filing date: 1997-10-21
Publication date: 1998-07-07
Anticipated expiration: 2017-10-21
Also published as: JP3152894B2

Abstract

(57)【要約】【課題】圧縮回復法を利用して、木材に効率よく経済
的に液体を注入する。【解決手段】乾燥した木材３０を耐圧容器２０に入
れ、次いで液体を耐圧容器内に導入して木材が液体中に
浸漬された状態とした後、耐圧容器内に液体を加圧導入
しあるいは加圧気体を導入して、軟化状態にした木材を
圧縮し、次いで耐圧容器内の圧力を低下させて木材の体
積を液体中で緩和させることにより、液体を木材に浸透
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、木材に液体を注入
する方法とそれによって得られる木材及び木質系複合材
料に関するもので、特にスギ、カラマツなどの針葉樹
に、防腐剤、難燃剤、樹脂などを含有する液体を効率よ
く注入して、耐腐朽性、難燃牲なと各種物性に優れた木
材及び木質系複合材料を得る発明に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、木材の生物劣化を抑制し耐用
年数を高めるために、防腐剤、防虫剤などの化学薬品を
木材組織中に浸透させる方法が広く実施されている。ま
た、難燃剤や樹脂を浸透させ、木材の耐火性、耐水性を
向上させることもある。これらの薬剤や樹脂は、水また
は有機溶媒などに溶解あるいは分散させて液体にして用
いられる。

【０００３】前記木材組織中に液体を効率よく浸透させ
る実用的な方法として、減圧・加圧注入法が知られてい
る。この減圧・加圧注入法は、被処理木材を適度の含水
率まで乾燥させてから密閉容器に入れ、該容器内を減圧
にして木材中の細胞や道管内に含まれる空気を除去した
後、減圧状態を保ったまま液体を前記密閉容器中に導入
し、前記液体を木材組織中に加圧注入するものである。

【０００４】しかしながら、前記減圧・加圧注入法は、
空気の除去された細い細胞や道管を通して加圧液体を木
材内に圧入させる方法であるため、液体が細胞や道管内
を通る際に大なる抵抗があり、木軸方向に大きい木材に
対しては液体の注入に時間がかかる上、木材の中心部ま
で完全に注入させることができないこともあった。

【０００５】そのため、木材を前処理することによりそ
の微細構造を変化させて、液体の注入性を容易にする方
法が研究されている。その一つとして圧縮回復法があ
る。この方法は、金型を用いて被処理木材を繊維軸に対
し直角方向に圧縮して道管中の閉塞壁孔の剥離、破壊を
促し、液体浸透のための有効通路を形成、拡大した後、
前記圧縮された木材を金型から液体中へ移動させてその
液体中で形状回復（体積緩和）させることにより生じる
吸引力を利用し、木材内へ液体の浸透促進を図るもので
ある。たとえば、「木材学会誌４１巻９号８１１〜８１
９頁（１９９５）」には、針葉樹、広葉樹合計７樹種に
ついて圧縮回復法により液体の浸透を試みたところ、い
ずれの場合も液体浸透が促進されたと報告されている。

【０００６】しかるに、この圧縮回復法にあっては、金
型内で圧縮した木材を冷却して、一時的に圧縮状態が保
持された被処理木材を形成し、その被処理木材を金型か
ら液体中へ移動させて、液体中で木材の形状を回復さ
せ、その回復力を利用して液体を注入するものであるか
ら、少なくとも次の６工程を必要とする。１）被処理木材を金型に装填する工程。２）被処理木材を所定の温度に調整する工程。３）油圧などにより金型を作動させて木材を圧縮する工
程。４）圧縮状態を保持しながら、金型内で木材を冷却した
後金型から取り出す工程。５）圧縮状態を一時的に保持させた被処理木材を所定温
度の液体に浸漬し、その液中で形状回復（体積緩和）さ
せる工程。６）液体注入の終わった木材を取り出す工程。

【０００７】上記のように、現行の圧縮回復法では、あ
らかじめ被処理木材を金型内で圧縮する工程や、その圧
縮状態を一時的に保持させる工程や、被処理木材を金型
から液体中へ移動させる工程等が必要であり、従来の減
圧・加圧注入法に比べて工程が煩雑であるだけでなく、
高価な金型および駆動装置の使用により固定費が増大す
るなどのおそれがあり、製造コストが高くなり実用的で
ない問題、さらには金型により木材表面が傷つき易い問
題もある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明はこのような
状況に鑑みて提案されたものであって、圧縮回復法を利
用して、木材に効率よく経済的に液体を注入する方法と
それによって得られる木材及び木質系複合材を提供しよ
うとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に示される発明
は、乾燥した木材を耐圧容器に入れて、該容器内の液体
中に前記木材が浸漬された状態とし、次いで前記木材を
軟化点以上の温度に保って前記液体を加圧することによ
り木材を圧縮し、その後、前記容器内の圧力を低下させ
て木材の体積を液体中で緩和させることにより、前記液
体を木材に注入することを特徴とする木材への液体注入
方法に係る。

【００１０】また、請求項２に示すように、液体中での
前記圧縮時および体積緩和時の木材の温度を該木材の軟
化点以上の温度に保つのが好ましい。

【００１１】さらに、請求項３に示すように、乾操した
木材を耐圧容器に入れた後、あるいは液体中に木材が浸
漬された後、耐圧容器内を減圧にして前記木材中の空気
を減少または除去し、次いで前記液体の加圧により木材
を圧縮するのが好ましい。

【００１２】また、請求項４ないし請求項９に係る発明
は、請求項１ないし３のいずれかにおいて木材に注入す
る液体を、ホウ酸あるいはホウ酸塩を含む水溶液（請求
項４）、少なくともリン酸あるいはポリリン酸の塩を成
分として含む水溶液（請求項５）、クレオソートを主体
とした木材保存剤（請求項６）、有機系木材防腐剤を溶
解した低沸点有機溶剤（請求項７）、１種以上の水溶性
染料を含む水溶液（請求項８）、モノマー、プレポリマ
ーあるいはモノマー及び／又はプレポリマーを含む水又
は低沸点有機溶媒（請求項９）とすることを特徴とす
る。

【００１３】さらに、請求項１０ないし１４に係る発明
は、前記請求項４ないし８の方法によって得られる、そ
れぞれ対応する液体中の成分が均一に分散してなる耐久
性に優れる木材であり、また請求項１５に係る発明は、
前記請求項９によってモノマーあるいはプレポリマーが
材中に均一に分散し、その後重合してなることを特徴と
する木質系複合材料である。

【００１４】

【作用】本発明は、請求項１に示すように、液体の静水
圧（液圧）により木材を圧縮し、その液体中で体積緩和
（圧縮形伏回復）させて液体を木材に注入するものであ
るから、金型が不要となるばかりか、その金型に対する
木材の脱着作業および金型から注入液体中への木材の移
動作業における煩雑さが解消され、しかも金型およびそ
の開閉駆動装置などに要するコストを軽減することがで
きる。

【００１５】また、本発明では、木材の圧縮をその軟化
点以上の温度で行なうので、柔らかくなった木材を圧縮
することになって、その圧縮を容易かつ確実に行える。
したがって、前記圧縮による木材の道管中の閉塞壁孔の
剥離や破壊を速やかにかつ確実に行え、その後の体積緩
和における木材中への液体の浸透が容易かつ確実、しか
も速やかなものとなる。加えて、請求項２に示すよう
に、木材の体積緩和についても木材の軟化点以上の温度
で行えば、柔らかい状態の木材を体積緩和（圧縮形状回
復）させることになるため、その体積緩和がスムーズ
に、しかも元の形状により近く木材を回復させることが
できるので、その際に大なる液体吸引力を生じて、一層
効率よく、木材心材部まで液体を浸透させることができ
る。

【００１６】さらに、請求項３に示すように、乾燥した
木材を耐圧容器に入れた後、圧縮を行う前に容器内の減
圧を行うようにすれば、乾燥した木材の細胞や道管内に
存在して木材の圧縮や体積緩和および木材中への液体の
浸透を妨害すると考えられる木材組織中の空気を減少ま
たは除去できるため、木材の圧縮および体積緩和が容易
となり、液体の浸透性を一層高めることができる。

【００１７】また、請求項１ないし３において注入する
液体を、請求項４ないし９のように特定すれば、特に有
用な木材あるいは木質系複合材を容易に得ることができ
る。さらに、請求項４ないし８によって得られる請求項
１０ないし１４に記載された木材は、前記注入液体の成
分が木材中に均一に分散して耐久性に優れるものであ
り、また、請求項９によって木材中に均一に分散したモ
ノマーあるいはプレポリマーがその後重合した請求項１
５の木質系複合材は、前記木材中でのモノマーあるいは
プレポリマーの重合によって物性が良好となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の方法は、乾燥した木材の
圧縮工程と体積緩和工程とを含む。以下工程順に説明す
る。圧縮工程では、乾燥した木材を耐圧容器に入れ、あ
らかじめまたは前記木材を耐圧容器に入れた後に前記耐
圧容器内に導入した液体中に、前記木材を浸漬する。次
いで耐圧容器内の液体を後記の手段で加圧して耐圧容器
内の圧力を上昇させ、この耐圧容器内の液体に加わった
圧力、すなわち液体の静水圧により木材を圧縮する。こ
の圧力がある程度に達すると、木材組織の圧縮が生じ始
め耐圧容器内の圧力の上昇速度が低下する。その際の圧
力は、樹種、木材の乾燥の程度および温度などに応じて
異なる。木材組織の圧縮がほとんど終了すると、耐圧容
器内の圧力は再び急激に上昇する。この時点で液体によ
る加圧を停止する。

【００１９】この圧縮工程で用いられる木材は、針葉
樹、広葉樹いずれでもよく、またその形態は、枝葉が落
とされて丸太状としたものの他、角材、板材なとでもよ
い。また、樹皮は付いていても剥いであってもよいが、
木材表面に割れなどのないものが好ましい。

【００２０】またこの圧縮工程で用いられる木材は適度
に乾燥されていることが必要である。なお、この「乾
燥」は水分を少なくすることを意味する。この乾燥によ
り木材の圧縮操作が容易となるだけでなく、その後の液
体の浸透をスムーズに行なうことができるようになる。
木材の乾燥の程度は、樹種やその大きさや液体の組織内
への浸透性によって異なるが、好ましくは木材中に自由
水のない状態、いわゆる繊維飽和点以下の水分率まで乾
燥される。また、木材に割れなどが生じるおそれのある
場合には、多少の自由水の存在は止むを得ない。なお、
木材中の自由水とは、木材構成物質と結合することな
く、道管などの粗大空隙中に存在する水分である。

【００２１】木材の乾燥方法としては、大気中に木材を
放置して乾燥する自然乾燥法の他、制御された温度およ
び湿度下で木材中の水分を蒸発させる人工乾燥法が知ら
れている。また、軟化状態で圧縮して自由水を機械的に
絞り出した後体積緩和させた木材を使用することも有効
である。この木材組織を軟化するためには、木材をリグ
ニン、ヘミセルロースの軟化点より高い温度で加熱する
ことが必要である。

【００２２】前記液体による加圧方法には、次の態様が
ある。その一つは、まず、乾燥した木材が収容された耐
圧容器内に液体を導入し、木材が容器内で充分な量の液
体により覆われるようにする。次いで、液体を耐圧容器
内にさらに圧入して耐圧容器内に充満させる。そしてこ
の充満した加圧液体によって木材が所望量圧縮された時
点で液体の圧入を停止する。勿論、あらかじめ、液体を
耐圧容器内に所定量入れておき、その耐圧容器内に乾燥
した木材を入れ、次いで液体を耐圧容器内に圧入しても
よい。

【００２３】また前記液体による加圧方法の別の態様
は、まず、乾燥した木材が収容された耐圧容器内に液体
を導入し、木材が容器内で充分な量の液体により覆われ
るようにする。勿論、あらかじめ耐圧容器内に液体を所
定量入れておいてもよい。ここで示す液体の充分な量と
は、後で述べる体積緩和現象によって木材中に液体が浸
透した後も、木材が液体中に完全に浸漬されているよう
な量をいう。次いで、前記耐圧容器内に空気などの加圧
気体を導入して耐圧容器内の液体の圧力を上昇させ、そ
の液体の圧力で木材を圧縮させる。そして、所望の圧縮
量に到達した時点で加圧気体の導入を停止する。

【００２４】前記液体による木材の圧縮圧力は、樹種、
木材の含水率および温度によって異なるが、１０〜３０
ｋｇｆ／ｃｍ²程度とするのが好ましい。また、前記木
材の圧縮は、木材の軟化点以上の温度で行なう必要があ
る。前記木材の圧縮を軟化点よりも低い温度で行なう場
合は、高い圧力を必要とし設備的にもエネルギー的にも
不経済であるのみならず、圧縮によって木材の微細組織
が損傷を受け易く、強度低下などの好ましくなし現象を
派生し易しからである。この圧縮工程によって達成され
る木材の圧縮率は約５０％以上とするのが望ましい。し
かしながら、効果的な注入に必要な、５０％程度の圧縮
率は、必ずしも１回の圧縮で達成される必要はなく、圧
縮・体積緩和のサイクルを数回に分けてもよい。特に節
の多い木材のように、圧縮による強度低下が懸念される
場合は、最初に例えば２０％圧縮してから体積緩和によ
り液体を注入し、ついでさらに２０％圧縮して再び体積
緩和により注入すると言う具合に、全体で５０％程度の
圧縮を達成すれば良い。

【００２５】前記木材の軟化点は、樹種および含水率に
依存するが、一般に含水率が繊維飽和点付近の木材で
は、約８０〜１００℃である。たとえば、スギ、カラマ
ツのような軟質針葉樹の場合、繊維飽和点付近の含水率
では８０〜１００℃で充分に軟化し、１０〜１５ｋｇｆ
／ｃｍ²の静水圧により元の体積の４０〜５０％まで容
易に圧縮することができる。

【００２６】次の体積緩和工程では、耐圧容器中の液体
あるいは加圧気体の一部を排出して、容器内の圧力を低
下させる。それによって木材は体積緩和現象を生じ、最
初の形状に戻ろうとし、その過程で吸引力が発生し、液
体が木材組織内に浸入する。この体積緩和を円滑に生じ
させるためには、体積緩和工程を木材の軟化点以上の温
度で行なうのが好ましい。木材を軟化点以上の温度に保
ったまま、耐圧容器内の圧力を低下させると、木材の体
積は圧縮前とほとんど同程度までスムーズに回復し、液
体が効率よく木材の心材部分まで浸透する。しかも、一
般に含水率が繊維飽和点付近の木材の軟化点は約８０〜
１００℃であり、その温度では液体の粘度が室温と比べ
て大幅に低下するため、毛管を通しての木材中への液体
の浸透性は一層向上する。

【００２７】体積緩和工程における耐圧容器内の圧力
は、木材の種類、含水率あるいは木材の温度などに応じ
た適切な圧力が選択される。前記容器内の圧力は、所定
の値に一度で低下させてもよいが、その際、常圧まで低
下させず加圧状態に保っておくことが好ましい。それに
より、木材内への液体の浸透効果が保たれる。また、木
材の種類や質などによっては、前記容器内の圧力を一度
に降下させると、木材の形状が良好に復元されなかった
り、木材表面に割れなどを発生させるおそれがある。そ
のため、前記容器内の圧力を段階的にあるいは連続的に
低下させてもよい。

【００２８】次いで、処理後の木材の取り出しを行う。
その作業は、前記耐圧容器内に残った液体を排出し、木
材を容器から取り出すことにより行う。このようにして
得られた木材を、適当な方法で乾燥して製品とする。

【００２９】また、前記乾燥した木材を耐圧容器に入れ
た後、圧縮工程を行う前に減圧工程を行い、その後にお
ける木材への液体の浸透をさらに高めるようにしてもよ
い。すなわち、ある程度乾燥した木材の細胞や道管内に
は空気が含まれており、この空気が木材の圧縮や体積緩
和、さらには木材中の道管等を通る液体の浸透を妨害す
ると考えられる。そのため、前記木材を減圧雰囲気下に
置いて木材組織中の空気を減少または除去すれば、その
後の木材の圧縮および体積緩和が容易となり、さらには
液体の浸透性が高まるようになる。この減圧工程は、耐
圧容器中で行なわれ、減圧処理された木材は、そのまま
次の圧縮工程に供される。

【００３０】本発明は、木材中に液体を均一に注入する
ことを特徴とするが、商業的な目的は木材中に木材保存
剤、染料などを均一に、所定の量だけ分散させることに
より木材の耐用年数を高め、あるいは好ましい色彩に染
められた木材を提供することにある。また、木材中にモ
ノマーやプレポリマーを均一に注入、重合することによ
り、性能の優れた複合材料の提供も可能になる。

【００３１】しかしながら、本発明に利用できる液体に
は熱安定性についての制限がある。すなわち、本発明で
木材に注入されるべき液体は、注入温度（通常は１００
℃前後）で長時間安定でなければならない。木材保存剤
を例にとれば、今日普及している亜鉛や銅の化合物を主
体とする木材保存剤は、高温では金属化合物が加水分解
などで沈殿を生ずるため使用できない。逆に、安定な熱
水溶液を与えるホウ酸、リン酸、ポリリン酸やこれらの
アンモニウム塩、ナトリウム塩などは水溶液の形で容易
に、かつ均一に木材中に分散可能である。木材防腐剤と
して広く使用されているクレオソートは１００℃で十分
に安定であり、そのまま注入可能である。またクロロフ
ェノールのように、有機溶剤に可溶な木材保存剤は、低
沸点溶媒に溶解した形で注入し、しかる後に溶媒を回収
することにより均一に木材中に分散可能である。

【００３２】ここで、「均一な分布」について説明す
る。木材保存剤を液体に溶解あるいは分散させて、ある
いは液体の保存剤をそのまま木材に注入する場合、安全
のため細菌や害虫を駆除するに必要な濃度の数倍の濃度
を注入するのが一般である。従って木材内部で濃度一定
に分布することは必要なく、薬剤が一応まんべんなく材
中に行き渡り濃度の高い部分（木口付近）と低い部分
（材の中央）で、数倍の差があっても差しつかえない。
すなわち「均一な分布」とは、前記のように薬剤が一応
まんべんなく材中に行き渡った状態を含むものである。
このような均一な注入は従来法では困難で通常は木口か
ら１０ｃｍ程度、側面から１０〜２０ｍｍしか入らな
い。従って従来法と本発明の注入法との差が明確になる
のは長さ１ｍ以上で、かつ材の最狭断面の小さい方の差
しわたし寸法が５０ｍｍ以上の材である。

【００３３】木材保存剤、染料、モノマーなどが木材中
に均一に分散することは実用上のメリットが大きい。例
えば、今日最も普及している注入法である減圧加圧注入
法では、注入された保存剤等の分布は木材の表層部に限
定される傾向が強い。この場合、長期使用中に木材にひ
び割れを生じたり、釘打ちやボルトによる固定のため木
材に穴をあけたりすると、雨水とともに腐朽菌が木材内
部に侵入して、保存剤で処理されていない内部から腐朽
が起こる例がきわめて多い。このような問題は、保存剤
の均一な分布によって回避できる。

【００３４】

【実施例】以下添付の図面を用いてこの発明の実施例を
説明する。図１に本発明の方法に用いる液体注入装置の
一例を示す。符号１０は液体タンク、２０は耐圧容器、
３０は木材である。液体タンク１０はヒーター１１を備
えており、液体Ｌは温度調節機１２で所望の温度に制御
されている。符号１３は液体供給ポンプである。また、
耐圧容器２０は、木材３０を出し入れするための蓋２
１、圧力調節機２２、温度調節機２３、圧力計２４、真
空ポンプ２５、液体加熱用のヒ一ター２６を備えてい
る。次に、この装置を用いた本発明の実施例を示す。な
お、本発明の効果をさらに顕著に示すために、木材の圧
縮工程および体積緩和工程を、その軟化点以下で行なっ
た例を比較例として示す。

【００３５】（実施例１）自然乾燥により含水率を２３
％に調整した末口直径１７ｃｍ、長さ７０ｃｍの皮剥ぎ
スギ丸太からなる木材３０を耐圧容器２０に入れ、真空
ポンプ２５により真空度を２５ｍｍＨｇにして６０分間
保持し、減圧工程を行った。

【００３６】次いで、９０℃に加熱した液体Ｌ（染色
液：パテントブルー０．５％水溶液）を、液体タンク１
０から供給ポンプ１３を用いて耐圧容器２０に満たし
た。前記耐圧容器２０をその外周に設置したヒーター２
６で加熱しながら、内圧１気圧、液温８５〜９５℃の温
度、すなわち木材３０の軟化点（８０℃）以上の温度で
６０分間維持し、木材を軟化させた後、再び９０℃の液
体Ｌを容器２０内に圧入し、圧縮工程を行った。このと
き、耐圧容器２０内の圧力は液体Ｌの圧入とともに上昇
し始めたが、木材組織の圧縮変形のために圧力が約１０
気圧になった時点で圧力上昇速度が緩やかとなった。さ
らに、液体Ｌを圧入し続けて、３２気圧になるまで圧入
した後、同圧力で液温約９０℃を５分間維持した。

【００３７】その後、耐圧容器２０内の液体Ｌの一部を
排出して内圧を８気圧に下げ、体積緩和工程を行った。
そして、同圧力で３０分間保持した後、ヒーター２６の
加熱を停止し、全ての残留液体をタンク１０に戻し、木
材３０を耐圧容器から取り出した。得られた木材の円周
面には若干の変形が見られたが、直径は元の丸太材とほ
ぼ同じであった。この状態での重量増加は元の丸太重量
の１３０％であった。得られた木材の表面は全体が青色
に染色されており、内部に割れなどは認められなかっ
た。また、長さ方向の中心部を切断して木口面を観察し
たところ、辺材部、心材部ともに青色に染色されてお
り、染色液が均一に注入されていることが確認された。

【００３８】（比較例）自然乾燥により含水率を３０％
に調整した末口直経１５ｃｍ、長さ６０ｃｍの皮剥ぎス
ギ丸太材を耐圧容器２０に入れ、真空ポンプ２５により
真空度２５ｍｍＨｇで６０分間放置した。次いで、液体
タンク１０から常温の液体Ｌ（染色液）を耐圧容器２０
に導入し、内圧が３２気圧になるまで圧入した。この状
態を５分間維持した後、実施例１と同様にして内圧を８
気圧に下げて６０分間保持した。次いで、残留液体を排
出し、丸太を取り出した。この丸太材の重量増加は、元
の丸太重量の７０％であった。長さ方向の中心部を切断
して木口面を観察したところ、辺材部の大部分は染色さ
れていたが心材部は染色されていなかった。

【００３９】（実施例２）実施例１と同様の木材を用
い、減圧工程以外同様にして液体Ｌを木材に注入した。
得られた木材は、実施例１に比べて心材部の染色状態が
幾分薄かったが、ほぼ全体が均一に染色されていた。

【００４０】（実施例３）スギ心材部から切り出し、自
然乾燥により含水率を２６％に調整した放射方向５０ｍ
ｍ、接線方向１５０ｍｍ、長さ８００ｍｍの板目材を耐
圧容器２０に入れ、真空ポンプ２５により容器内を真空
度２５ｍｍＨｇとした。次いで、９５℃に加熱した液体
Ｌ（染色液：パテントブルー０．５％水溶液）を液体タ
ンク１０から供給ポンプ１３を用いて耐圧容器２０に満
たした。そして耐圧容器２０の外周に設置したヒーター
２６で加熱しながら、内圧１気圧、液温９０〜９５℃で
６０分間維持して木材を軟化させた。加熱を続けなが
ら、再び液体Ｌを液体タンク１０から耐圧容器２０へ圧
入した、耐圧容器２０内の圧力が約１８気圧になった時
点で液体Ｌの圧入を停止し、同圧力で６０分間維持し
た。

【００４１】その後、耐圧容器２０内の液体Ｌの一部を
排出して内圧を８気圧に戻した。３０分経過後、ヒータ
ー２６の加熱を停止し、全ての残留液体Ｌをタンク１０
に戻し、板目材を取り出した。この状態での重量増加は
元の板目材の１１０％であった。得られた板目材は、放
射方向がわずかに小さくなった以外は元の寸法とほぼ同
じであった。また、板目材表面は全体が青色に染色され
ていた。長さ方向の中央部を切断して木口面を観察した
ところ、全体が青色に染色されており、染色液が均一に
注入されたことが確認された。

【００４２】（実施例４〜１２）市販のスギ、米マツ、
米ツガの角柱（心材、長さ４ｍ）の４面をプラナーで落
とし、断面を１００×１００ｍｍとした。各々の角柱の
両端約１５０ｍｍを切り捨て、残部から長さ９００ｍｍ
の試験体４本を切り出した。この際、隣接する試験体間
から採取された厚さ約２０ｍｍの端材から全乾法により
含水率を求めた。試験体は隣接する２本を一対とし、１
本を本発明の注入実施例に、他の１本を真空加圧法によ
る比較例に用いた。実験条件ならびに結果を第１表に示
す。

【００４３】

【表１】

【００４４】本発明による注入に際しては、先ず試験体
を耐圧容器２０に入れ、真空ポンプ２５により容器内を
２５ｍｍＨｇとした。ついで、９５℃に加熱した注入液
（水溶液）を液体タンク１０から供給ポンプ１３を用い
て耐圧容器２０に満たし、ヒーター２６と温変調節器の
作動により液温度を第１記載の注入温度に調節した。試
験体を所定の注入温度で９０分加熱し軟化させた後、９
５℃に調節された注入液を耐圧容器２０に圧入し、圧縮
による試験体の体積減少を補いながら昇圧を続け、第１
表に示した最高圧力に到達したのち、第１表に記載した
保持時間だけ圧力を保持した。ついで耐圧容器２０内の
注入液の一部を排出して内圧を第１表に記載した注入圧
に所定の時間保ち注入液を試験体内に注入した。注入圧
が２水準以上の場合は、圧力を段階的に低下させ、各圧
力に第１表に記載された注入時間だけ保持した。注入終
了後と同時にヒーター２６の電源を切り、必要な場合は
注入液温度を９５℃まで下げてから、注入液の残部を液
体タンク１０に戻し、試験体を取り出した。

【００４５】比較例４〜１１では、試験体は室温で耐圧
容器２０にいれ、２５ｍｍＨｇまで減圧した後、室温の
注入液を液体タンク１０から供給ポンプ１３で容器に満
たし、更に圧入を続けて内部圧を１５ｋｇ／ｃｍ²とし
て２時間保持した後、注入液をタンクに戻し、試験体を
取り出した。

【００４６】実施例１２のクレオソート油注入は次の手
順で行った。試験体を湿度９５％、温度９０℃にコント
ロールされた恒温恒湿機中で２時間処理し、軟化した。
これを内寸２００×２００×２００ｍｍのステンレス槽
の底部に固定し、９０℃に加熱されたクレオソート油を
満たし、全体を予め９０℃に調節された耐圧容器２０に
入れ、圧縮空気を導入して容器内を２０ｋｇ／ｃｍ²ま
で加圧し、３０分保持した。ついで耐圧容器２０中の空
気の一部を排出して内圧を１０ｋｇ／ｃｍ²に下げ、９
０分保持した後内圧を常圧に戻し、ステンレス槽を取り
出し、試験体を回収した。実施例１２に対応する比較例
では、同じ手順で７０℃に加熱軟化した試験体を７０℃
のクレオソート油に沈めた状態で、１０気圧まで圧縮空
気により加圧し、２時間保持後圧力を開放して試験体を
取り出した。

【００４７】第１表中の注入液の分布の評価は次のよう
にして行った。注入液がホウ酸水溶液の場合は試験体を
８０℃の熱風乾燥機で３日間乾燥してから試験体を丸鋸
で縦に２分割し、断面にクルクミン呈色液を噴霧し、全
体が均一にオレンジ色を呈した場合を「均一」とした。
ポリリンサン系の注入液の場合は、試験体を８０℃の熱
風中で３日間乾燥後、縦割りした試験体の中央部から５
×２０×２０ｍの板状試料を切り出し、完全に乾燥後Ｘ
線蛍光分析法によりリンの存在を検定し、明瞭に存在す
れば均一注入と判断した。クレオソートの場合は、試験
体を数週間室温に放置してから縦割りにし、目視により
浸潤の均一性を確認した。

【００４８】第１表中、実施例５の注入量が実施例４に
比較して小さいことから、試験体を注入液中で圧縮後、
直ちに全圧力を開放することは好ましくなく、段階的に
圧力を下げる方がより効果的である。比較例では全般的
に注入量が少なかったが、試験体を縦割りし観察した結
果では、注入はほとんとが木口から１０ｃｍ以下で止ま
っていた。

【００４９】（実施例１３）断面１０５×１０５ｍｍ、
長さ９００ｍｍ、含水率２３％のスギ角柱（心持ち）を
耐圧容器２０に入れた。別に液体タンク１０にペンタク
ロロフェノール２重量％を含むアセトン溶液を調製し、
５５℃に調温した（液体Ｌ）。供給ポンプ１３を用いて
液体Ｌを耐圧容器２０に満たし、容器内圧力を５ｋｇ／
ｃｍ²以下にコントロールしながら液体ヒーター２６を
作動させ内温を９０℃に調節後、６０分加熱を続けた。
ついで供給ポンプ１３により液体Ｌを耐圧容器２０に圧
入し、内圧が２５ｋｇ／ｃｍ²に達した時点で１０分間
この圧力を保った後、実施例１と同様にして、内圧を１
０ｋｇ／ｃｍ²まで下げて６０分間保持した。ついで内
圧を常圧に戻し、残留液体を液体タンクに戻し、試験体
を取り出した。試験体は中心軸に沿って縦に２分割した
後、１０日間風乾した。ついで試験体の中心線上、木口
面から１０ｃｍ、４５ｃｍ（中心部）の２点から５ｍｍ
Ｌ×２０ｍｍＴ×２０ｍｍＲの試験片を切り出し、塩素
原子の固有Ｘ線を利用してＸ線蛍光分析を行った。得ら
れたピーク面積の比較から、中央部のペンタクロロフェ
ノールの濃度は、木口から１０ｃｍでの濃度の約８０％
と推定され、薬液注入は非常に均一であることが分かっ
た。

【００５０】

【発明の効果】以上図示し説明したように、この発明に
よれば、木材への液体注入の際、木材の圧縮に金型を用
いないので、金型内に木材を出し入れする煩雑な手間や
労力がなくなるだけでなく、金型および該金型を開閉駆
動する装置類なとが不要となりコストを低く抑えて経済
的に製造することができる。また、液体の木材内への浸
透が、耐圧容器内の液体の静水圧により木材を圧縮し、
その後前記容器内の圧力を低下させることにより生じる
前記木材の体積緩和によって行なうものであるから、木
材組織内への液体の注入が速やかである。しかも、その
際前記木材の温度を軟化点以上に保って木材の圧縮を行
うため圧縮および体積緩和時の変形量が大きく、液体を
木材の心材部分まで確実に注入することができる。特
に、体積緩和の際にも木材を軟化点以上の温度に保った
場合には、一層効率よく、確実に液体を木材に注入する
ことができる。また、木材が金型と接触しないので、表
面に傷をつけることがなく、商品価値の高い木材成形品
が得られる。さらに、耐圧容器内を減圧にした後に木材
を液体で圧縮するようにすれば、木材組織中に残って木
材の圧縮や体積緩和、液体の浸入を妨げる空気が減少あ
るいは除去されるので、液体をより効率よく木材内に浸
透させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法を実施する液体注入装置の一例を
示す概略図である。

【符号の説明】

１０液体タンク１１ヒーター１２温度調節機１３液体供給ポンプ２０耐圧容器２１蓋２２圧力調節機２３温度調節機２４圧力計２５真空ポンプ２６液体加熱用ヒータ３０木材

フロントページの続き (72)発明者荒川民雄愛知県岩倉市井上町種畑20番地マイウッド株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】乾燥した木材を耐圧容器に入れて、該容
器内の液体中に前記木材が浸漬された状態とし、次い
で、前記木材を軟化点以上の温度に保って前記液体を加
圧することにより木材を圧縮し、その後、前記容器内の
圧力を低下させて木材の体積を液体中で緩和させること
により、前記液体を木材に注入することを特徴とする木
材への液体注入方法。
【請求項２】請求項１において、液体中での木材の圧
縮時および体積緩和時、前記木材の温度を該木材の軟化
点以上の温度に保つことを特徴とする木材への液体注入
方法。
【請求項３】請求項１または２において、乾燥した木
材を耐圧容器に入れた後、あるいは液体中に木材が浸漬
された後、耐圧容器内を減圧にして前記木材中の空気を
減少または除去し、次いで前記液体の加圧により木材を
圧縮することを特徴とする木材への液体注入方法。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかにおいて、
注入すべき液体が、少なくともホウ酸あるいはホウ酸塩
を必須成分として含む水溶液であることを特徴とする木
材への液体の注入方法。
【請求項５】請求項１ないし３のいずれかにおいて、
注入すべき液体が、少なくともリン酸あるいはポリリン
酸の塩を成分として含む水溶液であることを特徴とする
木材への液体の注入方法。
【請求項６】請求項１ないし３のいずれかにおいて、
注入すべき液体が、クレオソートを主体とした木材保存
剤であることを特徴とする木材への液体の注入方法。
【請求項７】請求項１ないし３のいずれかにおいて、
注入すべき液体が、有機系木材防腐剤を溶解した低沸点
有機溶剤であることを特徴とする木材への液体の注入方
法。
【請求項８】請求項１ないし３のいずれかにおいて、
注入すべき液体が、１種以上の水溶性染料を含む水溶液
であることを特徴とする木材への液体の注入方法。
【請求項９】請求項１ないし３のいずれかにおいて、
注入すべき液体が、モノマー、プレポリマーあるいはモ
ノマー及び／又はプレポリマーを含む水又は低沸点有機
溶媒であることを特徴とする木材への液体の注入方法。
【請求項１０】請求項４により得られる、少なくとも
ホウ酸あるいはホウ酸塩を成分とする木材保存剤が材中
に均一に分布していることを特徴とする耐久性に優れた
木材。
【請求項１１】請求項５により得られる、少なくとも
リン酸あるいはポリリン酸の塩を成分とする木材保存剤
が材中に均一に分布していることを特徴とする耐久性に
優れた木材。
【請求項１２】請求項６により得られる、クレオソー
トを主体とする木材保存剤が材中に均一に分布している
ことを特徴とする耐久性に優れた木材。
【請求項１３】請求項７により得られる、有機系木材
保存剤が材中に均一に分布していることを特徴とする耐
久性に優れた木材。
【請求項１４】請求項８により得られる、１種以上の
水溶性染料が材中に均一に分布していることを特徴とす
る耐久性に優れた木材。
【請求項１５】請求項９によってモノマーあるいはプ
レポリマーが材中に均一に分散し、その後重合してなる
ことを特徴とする木質系複合材料。