(57)【要約】【課題】水溶液の含浸により簡易に、木材の絶対的な強度を向上させることができる、木材の補強方法を提供する。【解決手段】木材の補強方法は、木材１０を、水酸化カルシウムを含有する水溶液２０中に浸漬し、木材１０の内部に水溶液が含浸したのち、木材１０を水溶液２０中より取り出し、取り出した木材１０を、二酸化炭素を含有する気体中で加熱し、乾燥させる手順とされる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材を、水酸化カルシウムを含有する水溶液中に浸漬し、
該木材の内部に該水溶液が含浸したのち、該木材を該水溶液中より取り出し、
取り出した前記木材を、二酸化炭素を含有する気体中で加熱し、乾燥させることを特徴とする、木材の補強方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記二酸化炭素を含有する気体には、０．１体積％以上の二酸化炭素が含まれていることを特徴とする、木材の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は木材の補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、木材に液体を含浸させて木材を改質する木材の補強方法が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。改質の目的は、表面硬度や耐薬品性、外観、防虫性、耐水性等を向上することであり、特許文献１のものは、臭化カルシウムなどの水溶性無機化合物の水溶液を木材に含浸させて、難燃性の木材に改質する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−２４６００４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、集成材や積層材などの構造用の木材は、鉄骨や鉄筋コンクリートにくらべ弾性率が低いため、構造用の木材には絶対的な強度を付与することが必要とされる。従来には、弾性率や破壊強度を向上させるためにガラス繊維やカーボン繊維を木材に貼り付ける方法が採られていたが、上述したように、他物質の含浸により木材の絶対的な強度を向上させることは提案されておらず、含浸により簡易にできる、新たな木材の補強方法が求められていた。
【０００５】
本発明は、このような事情を考慮して提案されたもので、その目的は、水溶液の含浸により簡易に、木材の絶対的な強度を向上させることができる、木材の補強方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の木材の補強方法は、木材を、水酸化カルシウムを含有する水溶液中に浸漬し、該木材の内部に該水溶液が含浸したのち、該木材を該水溶液中より取り出し、取り出した前記木材を、二酸化炭素を含有する気体中で加熱し、乾燥させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の木材の補強方法は上述した手順とされているため、水溶液の含浸により簡易に、木材の絶対的な強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る木材の補強方法の手順を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
木材の補強方法（以下、補強方法と略す）は、つぎの基本手順とされる。
【００１０】
まず、木材１０を水酸化カルシウムを含有する水溶液中２０に浸漬する。
ついで、その木材１０の内部に水溶液２０が含浸したのち、木材１０を水溶液２０中より取り出す。
取り出した木材１０を、二酸化炭素を含有する気体中で加熱し、乾燥させる。
【００１１】
ここで、木材１０としては、集成材やＬＶＬ、合板などの積層材の接着前のラミナを含む構造用製材が適用され得るが、これらには限られず、どのような木材１０であってもよい。
【００１２】
上述した補強方法の手順によれば、木材１０は、その内部において次のように変化していく。
【００１３】
木材１０の水酸化カルシウムを含有する水溶液２０への浸漬により、水溶液２０が木材１０の内部に含浸していく。
【００１４】
その木材１０を水溶液２０中より取り出し、水洗いし、二酸化炭素を含有する気体中に配置することで、二酸化炭素が、木材１０中の水溶液２０と接触し、液中の水酸化カルシウムと二酸化炭素とが次の化学反応を起こし、炭酸カルシウムが生成される。また加熱、乾燥することで、木材１０の内部に含浸した水溶液の水分が蒸発していき、その結果、水分が抜けた水酸化カルシウムが木材１０の内部に残存する。
【００１５】
水分が蒸発していくとともに、水分の蒸発によりできた空間に徐々に二酸化炭素が入り込んでいき、残存した水酸化カルシウムと、二酸化炭素とが次の化学反応を起こし、炭酸カルシウムが生成される。
化学反応式：Ｃａ（ＯＨ）２＋ＣＯ２  −＞  ＣａＣＯ３＋Ｈ２０
【００１６】
この化学反応式に示すように、木材１０の内部では、炭酸カルシウムとともに水が生成されるが、加熱、乾燥を継続することで、あるいは大気中に放置することで水分は蒸発し、炭酸カルシウムが木材１０の内部に析出する。
【００１７】
木材１０は、水溶液２０中より取り出したのちに、上述したように水洗いすることが望ましい。これにより、木材１０の表面に付着した水溶液２０が取り除かれる。したがって、その後、木材１０を加熱、乾燥しても、木材１０の表面に炭酸カルシウムが析出する可能性は低く、その析出により木材１０の外観（色など）が変わることを防止できる。
【００１８】
こうして、木材１０は、本補強方法を実行することで、固体化した炭酸カルシウムが内部に入り込んだ木材１０に変化する。
【００１９】
このように、木材１０は内部に炭酸カルシウムを含んだ複合材料に変化する。複合材料の弾性率は、元の木材１０の弾性率のままではなく、そこに加わった他の材料である炭酸カルシウムの弾性率が寄与して、変性する。
【００２０】
具体的には、木材１０の弾性率が５〜２０ＧＰａ、炭酸カルシウムなどの金属塩の弾性率が５０〜１００ＧＰａとされており、変性後の木材１０は、炭酸カルシウムの析出量にもよるが、１０〜４０ＧＰａとなる。つまり、木材１０の弾性率は１．５〜２．５倍ぐらいになると想定される。
【００２１】
このように本補強方法を実施することで、木材１０を荷重変形量が低減するように変性させることができ、木材１０の絶対的な強度を向上させることができる。水溶液２０に木材１０を浸けて、その後、加熱、乾燥させるだけでよいため、きわめて簡易な木材の補強方法と言える。
【００２２】
以下、本補強方法の具体的な手順について、実施例（実験例）を説明しながら、詳述する。
【００２３】
使用する木材として、ＪＡＳ規格の次の構造用製材を用いた。
機種：欧州アカマツ
機械等級区分：Ｅ７０（曲げヤング率  ５．９以上、７．８未満、単位Ｇｐａ）
木口寸法：１０５ｍｍ×１０５ｍｍ
長さ：４０００ｍｍ
この木材は、例えば柱に用いられるものとされる。
【００２４】
ついで、手順を説明する。
（１）準備工程
上記木材を、水分率が５％以下（望ましくは５％以下）となるまで、あらかじめ乾燥させておく。木材１０を乾燥することで、酸化カルシウムを含有する水溶液２０が木材１０の内部により含浸しやすくなり、それにおうじて木材１０内部での炭酸カルシウムの析出量が増加するため、十分に乾燥することが好ましい。
【００２５】
（２）浸漬工程
水酸化カルシウム飽和水溶液（石灰水）中に、（１）で乾燥させた木材を浸す。なお、飽和水溶液が望ましいが、そうでなくてもよい。
（処理条件）
水溶液温度：４０℃、浸漬期間：７日間
なお、水溶液温度は２０〜６０℃、浸漬期間は１〜２０日の各範囲内であることが望ましく、その範囲内で、木材の内部に石灰水（水溶液）が含浸するように、適宜調整すればよい。
【００２６】
（３）取り出し・水洗い工程
木材を石灰水中より取り出し、木材の表面に付着した石灰水を水洗いにより取り除く。
【００２７】
（４）加熱・乾燥工程
水洗いした木材を、二酸化炭素が供給された乾燥機中で水分率が１５％以下になるまで加熱、乾燥する。
（処理条件）
加熱温度：４０℃、乾燥期間：７日間
乾燥機内の二酸化炭素濃度：０．５体積％
なお、加熱温度は２０〜６０℃、乾燥期間は１〜２０日の各範囲内であることが望ましく、その範囲内で適宜調整すればよい。
二酸化炭素濃度は、濃度が高いほうが、炭酸カルシウムの析出がより効率よく行われるため、０．１体積％以上とすることが望ましい。なお、加熱、乾燥は大気中でなされてもよく、つまり二酸化炭素濃度は０．０４体積％程度であってもよい。大気中で加熱、乾燥する場合には、ドライヤーを用いてもよい。
【００２８】
以上のように本補強方法を実施した木材について、比較例に係る木材とともに強度試験を行った。
【００２９】
比較例に係る木材としては、実施例に係る木材と同一仕様の木材を、上記（２）〜（４）の手順を実行することなく、用いた。なお、比較例に係る木材の水分率は実施例に係る木材と同様のものとした。
【００３０】
強度試験は、集成材の日本農林規格、曲げ強度Ａ（４点曲げ）で行った。
（試験結果）
実施例に係る木材：曲げヤング率が１３ＧＰａであった。
比較例に係る木材：曲げヤング率が７ＧＰａであった。
【００３１】
このような結果から、本補強方法を実施することにより、木材の曲げ弾性率が向上することを確認できた。
【符号の説明】
【００３２】
１０        木材
２０        水酸化カルシウムを含有した水溶液（水溶液）
【図１】
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