(57)【要約】【課題】  防燃剤や防腐剤、その他の薬液を短時間で内部にまで簡単に浸透させることができる木製角材を提供する。【解決手段】  天然木の木製角材Ｗ１の四方の各側面に、木材の強度に影響のない細径のドリルビットを用いて、所定の幅方向孔ピッチＰ１と長手方向孔ピッチＰ２とを維持するように所定の薬効発揮有効深さＤに達する深さの多数個の薬液浸透孔Ｅ…を整然とドリル穿孔する。木製角材Ｗ１の表面に必要な薬液を塗布または散布する簡単な作業によって薬液浸透孔Ｅ…内に薬液を充填することができる。この後は、単に常温、常圧環境に木製角材Ｗ１を静置しておくことにより、薬液浸透孔Ｅ…内に充填された薬液を木製角材Ｗ１の幅方向と長手方向とに自然浸透させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然木を断面形状がほぼ正方形であるように形成してなる正角材または断面形状がほぼ長方形であるように形成してなる平角材の四方の各側面に、所定の孔径の薬液浸透孔を所定の長手方向孔ピッチと幅方向孔ピッチとを維持するように所定の薬効発揮有効深さにドリル穿孔してなる薬液浸透孔を穿孔した木製角材。
【請求項２】
前記薬効発揮有効深さが、２０ミリメートルないし３０ミリメートルの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の薬液浸透孔を穿孔した木製角材。
【請求項３】
天然木を断面形状がほぼ長方形であるように形成してなる平角材に、所定の孔径の薬液浸透孔を所定の長手方向孔ピッチと幅方向透孔ピッチとを維持するように前記平角材の板厚を貫通する薬液浸透孔をドリル穿孔してなる薬液浸透孔を穿孔した木製角材。
【請求項４】
天然木を断面形状がほぼ正方形であるように形成してなる正角材または断面形状がほぼ長方形であるように形成してなる平角材を芯材とし、該芯材の四方の各側面に、請求項３に記載の薬液浸透孔を穿孔した木製角材を表面材として貼着してなる薬液浸透孔を穿孔した木製角材。
【請求項５】
前記所定の薬液浸透の孔径が１．２ミリメートルないし１．６ミリメートルの範囲に設定されるとともに、前記所定の長手方向孔ピッチが５０ミリメートルないし１４０ミリメートルの範囲に設定され、前記所定の幅方向孔ピッチが８ミリメートルないし１５ミリメートルの範囲に設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の薬液浸透孔を穿孔した木製角材。
【請求項６】
木製角材に対して請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の薬液浸透孔を穿孔するに際して、全長からチャック所要長さと前記薬効発揮有効深さ相当の穿孔深さとを差し引いた余剰長さが４０ミリメートルないし６０ミリメートルの範囲となる全長を有する直径が１．２ミリメートルないし１．６ミリメートルのドリルビットを毎分８０００回転ないし毎分１２０００回転で回転駆動して穿孔することを特徴とする木製角材に対する薬液浸透孔の穿孔方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、天然木の木製角材の諸特性を改善する目的で木材内部に各種の薬液を含浸させるための薬液浸透孔を穿孔した木製角材と、木製角材に対する薬液浸透孔の穿孔方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  内部に多くの空気を含む強靭な植物性細胞壁の集合体である木材は、建築物の構造部材としては、環境負荷特性や独特の機械物理的特性、視覚、臭覚、手触り等の自然な感覚特性等の面において鉄骨等の無機構造部材が発揮し得ない優れた総合特性を有する。しかし、その反面において、植物性繊維素からなる有機物体であるところの木材は、鉄材に比べて各種の強度限界が低い、火災に対する耐性が低い、高湿度環境で使用される場合には木材腐朽菌の寄生繁殖により腐敗する、シロアリ等の害虫による食害を受ける等の難点を有する。【０００３】  上記天然木材が不可避的に有する消極面に対しては、従来、木材にそれぞれ強化剤、防燃剤、防腐剤、防虫剤を塗布または含浸させる手段による改質方法が採られる。このうち塗布手段は、木材の表面に対する処置であり、その効果も表面的である。つまり、塗布による改質効果は、仕上げ削り等によって簡単に失われる他、風雨や温度変化、紫外線や酸化等による薬液の経時的な効能低下に伴って低下し、長続きはしない。一方、薬液の含浸手段を採用する場合には、実用上十分な期間の改質効果を期待することができるが、含浸手段には次のような問題が伴う。【０００４】  多細胞生物である植物は、生命の基本単位としての個々の植物細胞からなり、個々の植物細胞は、細胞膜及び細胞壁によって外界から自己を区画することによって固有の代謝活動を行い生命を維持する。植物の生存中においては、ある細胞とそれに隣接する周囲の細胞とは、細胞間隙を網目状に流れる細胞間液を介して能動的および受動的に連絡を行う機能を有する。しかし、この機能は、植物の死亡によって消失し、細胞間液は、乾燥によってやがて失われる。この結果、個々の植物細胞は、それぞれ、ほぼ完全に独立した状態になる。【０００５】  木材に対する薬液の含浸手段に伴う問題は、木材を構成する個々の植物細胞の高度の独立構造に起因して生じる。すなわち、木材に強化剤や防燃剤等の薬液を含浸させようとしても、容易なことには木材内部にまで薬液が浸透してくれないのである。例えば、薬液中に長時間木材を浸漬させておいたとしても、多くの場合、長時間を投入しただけの成果は得られず、木材の種類によっては作業員を相当にがっかりさせる結果となる。ただし、植物細胞中には、根と葉を結ぶ線に沿って水分や栄養分を往来させるための維管束組織が散在しており、このことにより木材の木口面からは、ある程度の距離まで薬液を自然浸透させることが可能である。しかし、木口面は、１本の角材の両端にしか存在しない。【０００６】  上記問題に対しては、従来、木材を薬液中に浸漬させた状態において高圧を加え、薬液を強引に浸透させる加圧法と、木材の表面を例えばタガネのような尖鋭な物体によって打撃することによって無数の亀裂痕を形成し、常圧で亀裂痕に薬液を浸透させるピッキング法が知られているが、これらの従来技術は、それぞれ、殊更に指摘するまでもなく自ずから当然と言える問題点を抱えている。【０００７】  ここで、敢えて従来技術の問題点を殊更に指摘すると、加圧法に関しては、大型の加圧ポンプと、事業用途に足りる相当量の木材を一度に収容することができる大規模な圧力容器との組合せからなる加圧装置を必要とする。高圧を扱う装置は、機械構成各部に高度の気密性と大きな安全マージンを要求されるため一般の産業機械装置に比べて高価である。したがって、大きな設備投資と運転コストを要する他、万一の膨暴事故等に備えて専用の独立した設置場所を要するという問題もある。そして、これらの問題をクリアするのに要する費用は、結局製品価格に転嫁されることとなる。【０００８】  また、ピッキング法に関しては、何と言っても製品の外観がいかにもお粗末であるという問題がある。ピッキング加工された木材の外観は、鉄動線路の枕木のような用途においては合理的に忍耐することができるとしても、建造物の目に触れる部分にそのまま使用することはできない。また、ピッキング加工された木材の表面は、相当の凹凸面となるため、別途に表面の平滑化加工をしない限りは、今日、本物の木質と見分けがつかない程高度に発達した各種の化粧部材を利用することもできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】  本発明は、外観及び強度を損ねることなく、また、多くの意味において煩雑かつ高価な加圧装置を用いることなく、通常の塗布手段、散布手段、常圧浸漬手段によって、木材の用途に応じた所望の薬液を簡単に木材の内部にまで浸透させることができる木製角材と、その製造方法を提供することを目的とする。【００１０】  上記目的を達成するため本発明の発明者らは、次のような過程で検討を行い、目的に至るための課題を抽出し、抽出された課題に対する解決策を試行錯誤した。ここで、浸透対象となる薬液に防燃剤を用いる場合を例として検討過程の要旨を説明し、本発明の意義を明らかにしようと思う。【００１１】  なお、防燃剤といっても、多くの場合は、同時に、適度の防腐効果や防虫効果をも伴うのが普通である。これは、燃えないものは腐らないし、消化することもできないという理由に基づく。したがって、防燃剤を防腐剤や防虫剤と認識して使用しても本発明の説明には何らの変化はない。ただし、逆に、防腐剤や防虫剤が防燃効果を伴うという例は、これらの薬液の通常の薬効成分から推測する限りでは希有であろうと思われる。【００１２】  発明者らによる主たる検討内容は、木造建築物の主たる構造部材であり、強度部材でもある柱材や根太材等の太い木製角材の場合、どの程度内部にまで防燃剤を浸透させれば実用上十分な防燃効果を得ることができるのかという問題である。先にもふれたように木材の表面に防燃塗料を塗布するような対策の防燃効果は、一時的、表面的、気休め的なものに過ぎない。かといって、防燃剤が木材の芯部にまで浸透していなければ効果がないとするのは、火災現場の観察結果や燃焼のメカニズムからしても常識に反する。このことは、木材の表面と中心部との間にと実用上十分な防燃効果を得るという目的を合理的に達成するのに必要な「薬効発揮有効深さ」とでも表現すべき適度な深さがあることを示唆している。発明者らは、先ずは、前提問題としてこの薬効発揮有効深さを求める必要があろうという結論に達した。【００１３】  発明者らによるもう一つの主たる検討内容は、第１に、木材の使用上の強度を低下させることなく、第２に、外観を損ねることなく、第３に、短時間で薬効発揮有効深さにまで薬液を浸透させるという、３つの条件を満たす薬液の浸透方法の検討である。【００１４】  薬効発揮有効深さの決定に関しては、考えても分らない問題であり、しかも実験が容易であることから、実験によって決定された。実験は、無処理の角材を芯材として、十分に時間をかけた加圧浸漬法によって十分に防燃剤を浸透させた同種樹木の板材を表面材とし、芯材の四方の側面に防燃化した表面材を気密に張り重ねて実験試料とし、これを予め他の木材を燃焼させているボイラーに投入して芯材が被る結果を観察するという、やや乱暴なものであるが、現実の火災現場はより乱暴な状態であろうから問題はあるまい。なお、実験試料の長さは、ボイラーに投入する都合上、６００ｍｍに設定されている。【００１５】  上記実験においては、防燃剤として市販の珪酸ソーダを２倍量に希釈したものを用いた。希釈した理由は、取扱いよい粘度を得るためである。なお、結論から言うと硼砂の飽和水溶液を用いても珪酸ソーダと同等の効果を���ることができるが、前者の方が廉価である。また、珪酸ソーダと硼砂の飽和水溶液とでは、防燃効果以外の諸特性に相違があろうかと思われるが、薬効発揮有効深さを求めるという本実験の目的からして、現時点では他の諸特性の評価は行っていない。【００１６】  表面材としては、板厚２０ｍｍまでは５ｍｍステップで板厚が異なるものを４種類使用し、板厚２０ｍｍから４０ｍｍまでは１０ｍｍステップで３種類を使用し、都合、表面材の板厚が異なる６種類の実験試料を作製し、これらを同時に同じボイラーに投入し、適宜燃料用の木材を追加しながら１時間火炎に曝露した。なお、１時間という時間は、公的な試験実施機関における試験時間に準拠して設定されたものである。【００１７】  この結果、いずれの板厚の表面材を用いた場合においても、芯材が火炎を上げて燃焼するという事態には至らなかった。防燃性の表面材によって芯材への酸素供給が遮断されているため、これは、予想された結果である。ただし、表面材に被覆されていない芯材の木口は、全ての実験試料において３０ｍｍ程度の深さにまで燃焼が進行するが、これも想定された結果であり、芯材の木口は、本実験の評価の対象とはされない。【００１８】  いずれの板厚の表面材を用いた実験試料においてもボイラーに投入後、表面材の薄いものから順に、木口面から盛んに蒸気を噴出する。この結果、板厚５ｍｍの表面材を用いた実験試料では、実験時間内に芯材の深部にまで炭化が進行し、芯材は、構造部材としての機能をほぼ失ってしまう。このことから、芯材を例えば柱材として用いる場合において、表面から５ｍｍ程度防燃剤を含浸させたとしても、着火はせずとも柱材としての耐力機能が損なわれてしまうことを意味している。なお、板厚１０ｍｍの表面材を用いた実験試料では、炭化の進行が大幅に抑制される。これは、表面材が防燃剤の機能に加えて断熱材として機能するためであろうと推測される。しかし、炭化が見られる以上、炭化による強度低下は避けられない。【００１９】  板厚１５ｍｍの表面材を用いた実験試料では、芯材の炭化は見られないものの、芯材は、過乾燥の症状を呈する。木材が木材としての固有の性能を発揮するには、適度の含水率が維持されている必要があり、過乾燥状態に至ると、ねばりや衝撃吸収性等が低下し、地震に弱い構造物になってしまいがちである。【００２０】  板厚２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍ表面材を用いた実験試料では、芯材は、いずれも過乾燥状態とはなるが、表面材の板厚に対応して相対的にその乾燥の進行が軽減され、木材としての性質を失うというような状態に至らない。また、板厚３０ｍｍの表面材を用いたものと板厚４０ｍｍの表面材を用いたものとでは、有意の差異が認められなかった。この結果、木材に防燃性を付与する目的で防燃剤を含浸させる場合、木材全体に防燃剤を浸透させる必要はなく、表面から２０ｍｍないし３０ｍｍ程度浸透させれば実用上十分な防燃性能を発揮することができると判断することができる。【００２１】  上記実験によって薬効発揮有効深さが２０ｍｍないし３０ｍｍ必要であることが判明した訳であるが、次に、木材の強度を低下させることなく、しかも、木材の外観を損ねないで、どのようにしてこの深さにまで短時間で���燃剤を浸透させることができるかが検討課題とされた。【００２２】  この課題に対する適当な答えを提出することは、困難を極め、長時間の検討を要することとなった。しかし、これは精神論に過ぎないかもしれないが、ある物事に懸命に集中した者の脳裏には、平常状態の者には及びもつかない閃きが生じるようである。閃き的なアイデアの内容は、木材を少なくとも薬効発揮有効深さまで多孔質に加工し、生じた孔隙に防燃剤を装填して、後は、これを静置して装填された防燃剤の自由浸透による拡散を待つというものである。【００２３】  上記アイデアは、木材に対する防燃剤の浸透所要時間を実質的に孔隙に防燃剤を装填するのみの時間に短縮することができるという優れた特徴を有する点において評価され、次いで、木材を多孔質に加工するための方法論が検討された。検討結果として、木材の強度に影響を与えないような細径のドリルビットを用いて角形である木材の四側面に薬効発揮有効深さに至る無数の薬液浸透孔をドリル穿孔し、この薬液浸透孔に防燃剤を装填するというアイデアが提案されるに至った。【００２４】  上記アイデアに対しては、当然ながら、薬液浸透孔をドリル穿孔することの当否と、薬液浸透孔の形成に伴うであろう強度低下と、外観品質の低下のとの関係が検討された。ドリル穿孔手段については、最も少ない外観変化でドリル径に対して十分に深い孔を形成させることができることから妥当であるとの結論を得た。【００２５】  強度低下に関しては、天然の木材は、本質的にその部分ごとに大きな強度むらを有するものであり、建造物の設計に当たっては、そのことを念頭においた太さの材を余裕をもって使用することで対応している。したがって、木材の有する強度むらにマスキングされる程度の細孔による強度変化は無視することができると結論に至った。また、外観品質の低下問題については、例えば、壁紙において反復模様が多用されるのと同様に、薬液浸透孔の配置に規則性をもたせ、薬液浸透孔をデザインモチーフとすることによって対応できる余地があるとの意見が提出された。【００２６】  上記アイデアにおいて、特に問題とされたのは、木材の四側面に無数の薬液浸透孔を形成する作業のうんざりするような冗長性の問題である。こんなに気の長い作業をしていては、到底採算が採れないとの意見が多数派である。このことから、具体的に単位面性当たり何個の薬液浸透孔を形成することが必要であるうかということが検討された。そして、この問題の論議に際して、薬液浸透孔に防燃剤を装填した場合において、装填された防燃剤が木材の幅方向に浸透する場合と、木材の長手方向に浸透する場合とでは、浸透の難易に格段の差異があることが指摘された。【００２７】  すなわち、先にも触れたように、木材の長手方向には、水分や栄養分を輸送するための維管束組織が走っている。また、薬液浸透孔に装填された防燃剤が木材の幅方向に浸透するためには、年輪という大きな障害を通過する必要があるのに対し、木材の長手方向に浸透するためには年輪を通過する必要がない。これらのことのために、幅方向と長手方向との間に浸透性の難易に大きな差異が生じるのである。そこで、観察に便宜な大きな薬液浸透孔を形成した実験試料を作製し、２４時間���置後における幅方向と長手方向の浸透差を目視で観察した。この結果、針葉樹において、長手方向の浸透量は幅方向の浸透量の１２倍ないし１４倍にも達し、広葉樹においても５倍ないし８倍に達するが判明した。この結果、針葉樹の木材に多数個の薬液浸透孔を形成するに際して、例えば、幅方向の孔ピッチを１０ｍｍに設定した場合、長手方向の孔ピッチは１２０ミリ程に設定しても問題がないということになる。幸運にもこのような好都合な実験結果を得て、木材に無数の細孔を形成する作業に関する冗長性の指摘は却下された。【００２８】  しかし、製品の開発においては、好都合なことばかりが続いた訳ではない。試作現場からは、ドリルビットが次々に折損してしまい、ビット交換による作業遅延とビット補給コストのために製品化はおぼつかないとの報告がなされた。使用された工作機械は、通常のボール盤であり、最高回転数は、２８００回転である。使用されたドリルビット径は、主に、木材の強度や外見低下に影響しないように決定された１．５ｍｍの鉄鋼用途のハイスピードスチール製である。鉄鋼用を用いるのは、このような細径の木工用ビットは提供されていないことによる。【００２９】  ドリルビットを折ることは容易いことであるが、その原因を究明することは以外に困難な場合がある。さらに、原因を究明し得たとても、安価な解決策を提案することはより難しいと言える。ドリルビットが折損する原因は、基本的に２種類である。切削抵抗によるトルク性の応力により捩り切れるようにして折れる場合と、曲げ応力によって折れる場合とである。ボール盤による作業内容からして前者は感覚的に理解できるとしても、後者については、ドリルビットになぜ曲げ応力が加わるのであろうか。【００３０】  本願発明の理解のためにここでドリルビット加わる曲げ応力について簡単に説明しておく。ドリルビットに曲げ応力が加わる原因には、ボール盤のスピンドルの回転中心とドリルビットの回転中心とが一致しないことによるものと、ドリルビットが被削物の内部を曲がって進行することによるものとがある。では、なぜこのようなことが起きるのであろうか。実は、ドリルビットには、一点に収束する明確な先端というものがないのである。ただし、仮想の先端は存在するが、実際にあるのは、山の稜線のような線である。仮に、一点に収束する先端が存在するとすれば、点を回転させても被削物を切削することはできないことから、そのドリルビットを被削物に切り込むことはできないのである。ドリルビットに明確な先端がないことによって次のような現象が発生する。【００３１】  ボール盤のスピンドルを下降させてドリルビットの先端部を被削物の直上に位置決めした状態では、ボール盤のスピンドルの回転中心とドリルビットの回転中心とは一致している。微視的な意味において通常の被削物の表面は完全な平滑面ではあり得ない。ここに、稜線状のドリルビットの先端部が接触した瞬間におけるドリルビットの先端部の回転角度姿勢は、偶然によって定まり、多くの場合、接触した瞬間における摩擦反力は、ドリルビットの回転中心に対して対象には生じない。このため、ドリルビットの先端部は、摩擦反力の大きい方から摩擦反力の小さな方に逃げてしまい、この結果、ド��ルビットの先端部がボール盤のスピンドルの回転中心から位置ずれしてしまうのである。このような現象は、曲げ剛性が絶対的に不足している細径のドリルビットに顕著にみられる。この状態のドリルビットが折損する場合は、通常、被削物の外部で折損する。【００３２】  ドリルビットの先端位置は、ドリルビットの曲げ剛性によって維持されている。微視的な意味においては金属部材であっても通常の被削物の内部は完全に均質ではあり得ない。特に細径のドリルビットを使用する作業の場合、ドリルビットの先端部がスピンドルの回転中心に一致して被削物に切り込まれたとしても、ドリルビットの先端部が途中で被削物の相対的に軟質の部分を選択するように曲がって進行する現象が生じる。この現象は、被削物が年輪や節くれがある木材である場合において特に顕著であり、この状態のドリルビットが折損する場合は、通常、被削物の内部または外部で折損する。内部で折損する場合は、曲げ応力によるものであり、外部で折損する場合は、ドリルビットが曲がって進行するために増大する摩擦抵抗によるものである。【００３３】  上記のような訳で、細径のドリルビットを使用して木材に対する深孔の穿孔作業においては、ドリルビットの折損事故が頻出することになる。発明者らからは、これを防ぐ方策として二つの考え方が提出され、それぞれ実験された。一つの考え方は、ドリルビットの長さを必要最小限に切り詰めて、相対的な曲げ剛性を高め、加工開始所期のドリルビット先端部の位置ずれ、及び加工中の曲進を防止したらどうかというものである。この方法は、金属加工において高度の位置決め精度が要求される場合に採られることのある方法でもあるが、残念ながら木工においては奏効しなかった。本発明においては、ドリルビットの径に対しては、かなり深い薬液浸透孔を穿孔する必要があり、ドリルビットを十分に切り詰めることができないことが一つの原因であり。さらに、木材の年輪と年輪以外の部分との硬度差が極端であって、ドリルビットの先端を年輪上に位置決めしても、ドリルビットの先端がどうしても年輪と年輪の間に滑り込んでしまうというのが別の原因である。【００３４】  実験された他の考え方は、ドリルビットの回転速度を極端に上げて単位時間当たりの切込量に対する回転数を増やすことによって加工開始所期のドリルビット先端部の位置ずれ、及び加工中の曲進を防止することができるのではないかという案である。この案では、比較的最高回転速度の遅い一般のボール盤を使用することができなくなるという問題があるものの、ドリルビットを最高３万回転を実現する木工用にルータに取り付けて１万回転で実験された。結果は、再び残念ながら、ドリルビットの先端が年輪と年輪の間に滑り込んで位置ずれしてしまうという現象は、多少改善されたが完全に阻止することはできなかった。この結果、ドリルビットは、ドリルビットを切り込んで被削物上に残るドリルビットの残余長さ、つまり、曲がり代が短くなると折損してしまうことになる。【００３５】  この実験結果に憤慨したある発明者がとうとう苦肉の方策を提出した。本発明では、薬液浸透孔の位置決め要求精度は極端に低いのであるから、逆に、極端に長いドリルビットを使用し、ドリルビットの先端部の位置ずれによってドリルビットに生じる曲げ応力をドリルビットの長さによって吸収してしまおうという案である。この案も直ちに実験され、また、直ちに採用されることとなった。ただし、発明者ら脳裏には、高回転機器は、多分にして消費電力の大きい多飯ぐらいであることが気掛かりとして残った。なお、本発明の内容を構成するものではないが、この際の気掛かりは、使用機器の選択によって解決されることになる。
【課題を解決するための手段】
【００３６】  本願の発明者らは、上記のような検討過程を経て提出された創意工夫結果を以下のようにまとめた。【００３７】  （解決手段１）
本発明の薬液浸透孔を穿孔した木製角材は、天然木を断面形状がほぼ正方形であるように形成してなる正角材または断面形状がほぼ長方形であるように形成してなる平角材の四方の各側面に、所定の孔径の薬液浸透孔を所定の長手方向孔ピッチと幅方向孔ピッチとを維持するように所定の薬効発揮有効深さにドリル穿孔してなることを特徴とする。【００３８】  上記解決手段１について説明する。本発明の対象である木製角材には、天然木を断面形状がほぼ正方形であるように形成してなる正角材の他、短辺と長辺との比率が任意である断面形状がほぼ長方形であるように形成してなる各種の平角材が含まれる。これらの木製角材の四方の各側面には、多数個の薬液浸透孔が穿孔されている。穿孔手段には、ドリル穿孔が採用されている。【００３９】  ドリル穿孔手段で穿孔された薬液浸透孔の内周面は、穿孔作業の以外の作業を要することなく木質繊維の毛羽が起毛したような状態になる。木材は、木質繊維素の集合体であり、ドリル穿孔手段は、切り取ると言うよりも掻きとるような手段であるからである。この結果、多数個の薬液浸透孔を形成した木製角材を液相の薬液中に浸漬したり、木製角材の表面に薬液を散布したり塗布したりすると、薬液は、木質繊維の毛羽がもたらす毛細管現象により薬液浸透孔の内周面を伝うように薬液浸透孔内に侵入し、さらに、侵入した薬液は、その表面張力によって外部の薬液を薬液浸透孔内に引き込み、薬液浸透孔に対する薬液の充填作業は、これによって短時間で完了する。後は、薬液浸透孔内に充填された薬液が周囲に浸透するのを待つ必要があるが、これには、人の行為が一切必要でないため木製角材に薬液を浸透させるための実質的な所要作業時間はごく短時間である。これが、木製角材に薬液浸透孔を設けたことの基本的作用である。【００４０】  なお、ドリル穿孔手段においては、孔径と孔の深さを自由に選択することができる。このことにより、木製角材の外観を損ねたり、強度低下を招来することのない細径のドリルビットを使用する場合においても、孔の深さを調節することにより所望の薬液充填量を確保することができる。【００４１】  （解決手段２）
本発明の薬液浸透孔を穿孔した木製角材は、上記解決手段１に記載した発明を基本発明とし、その薬効発揮有効深さが、２０ミリメートルないし３０ミリメートルの範囲に設定されていることを特徴とする。【００４２】  上記解決手段２は、実験的に求められた薬効発揮有効深さを具体的に教示するものである。薬効発揮有効深さに範囲が設定されているのは、細径のドリルビットを折損することなく穿孔できる深さを限度とし、その限度内において木材の種類や薬液の種類に柔軟に対応させるとともに、使用する薬液が例えば防燃剤である場合には、犯罪行為であることを認識しつつ建造物に故意に着火を試みるような輩の存在も想定しなければならないので、そのための安全マージンを確保する趣旨である。【００４３】  （解決手段３）
本発明の薬液浸透孔を穿孔した木製角材は、天然木を断面形状がほぼ長方形であるように形成してなる平角材に、所定の孔径の薬液浸透孔を所定の長手方向孔ピッチと幅方向透孔ピッチとを維持するように平角材の板厚を貫通する薬液浸透孔をドリル穿孔してなることを特徴とする。【００４４】  上記解決手段３は、木製角材が板厚の薄い平角材である場合においては、平角材の四側面に薬液浸透孔を形成する必要はなく、所定の長手方向孔ピッチと幅方向透孔ピッチとを維持するように板厚を貫通する薬液浸透孔を穿孔すれば足りることを示している。例えば、板厚３０ｍｍの平角材に深さが３０ｍｍの薬液浸透孔を穿孔すれば、薬液浸透孔は必然的に貫通孔となることから、他の側面からさらに薬液浸透孔を穿孔する必要がないのは当然である。すなわち、この発明の木製角材においては、所定の長手方向孔ピッチと幅方向透孔ピッチとが維持されている限り木製角材全体に薬液を浸透させることができるのであり、解決手段１に示すように表面の一定の範囲に薬液を浸透させることによって内部を保護するという考え方ではない。この結果、薬液浸透孔の必要穿孔個数は４分の１に削減される。【００４５】  （解決手段４）
本発明の薬液浸透孔を穿孔した木製角材は、天然木を断面形状がほぼ正方形であるように形成してなる正角材または断面形状がほぼ長方形であるように形成してなる平角材を芯材とし、この芯材の四方の各側面に、請求項３に記載の薬液浸透孔を穿孔した木製角材を表面材として貼着してなることを特徴とする。【００４６】  上記解決手段４は、芯材と表面材とを集成材またはラミネート材を製造するのと同じ手法で一体化することによって、実質的に請求項１に記載の薬液浸透孔を穿孔した木製角材と同等の木製角材を得ることができる構成を示している。この際、芯材とされるのは、天然木を断面形状がほぼ正方形であるように形成してなる正角材または断面形状がほぼ長方形であるように形成してなる平角材であり、表面材には、請求項３に記載の薬液浸透孔を穿孔した木製角材が４枚使用される。４枚の表面材は、耐水性接着剤の存在下において芯材の四方の各側面に加圧貼着される。なお、４枚の表面材は、予め所定の薬液を含浸させたものが使用される。これは、請求項１に記載の木製角材に薬液を浸透させることに比べて、薬液浸透孔が貫通孔である請求項３に記載の木製角材に薬液を浸透させることの方がはるかに容易であるからである。【００４７】  （解決手段５）
本発明の薬液浸透孔を穿孔した木製角材は、解決手段１ないし３のいずれかに示した木製角材における所定の薬液浸透の孔径が１．２ミリメートルないし１．６ミリメートルの範囲に設定されるとともに、所定の長手方向孔ピッチが５０ミリメートルないし１４０ミリメートルの範囲に設定され、所定の幅方向孔ピッチが８ミリメートルないし１５ミリメートルの範囲に設定されていることを特徴とする。【００４８】  上記解決手段５は、薬液浸透孔の孔径と、木製角材に対する薬液浸透孔の配置に関する長手方向孔ピッチと幅方向孔ピッチについて、実験的に求められた好ましい範囲を数値的に教示する趣旨である。先に記述したようにこれらの数値は、ドリル孔の存在が木製角材の外観に及ぼす影響、強度に及ぼす影響、ドリルビットの折損頻度、薬液浸透孔に対する薬液の充填量、充填された薬液の木製角材における幅方向と長手方向の浸透難易度の相違を総合的に勘案して決定された数値範囲である。【００４９】  （解決手段６）
本発明の木製角材に対する薬液浸透孔の穿孔方法は、木製角材に対して請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の薬液浸透孔を穿孔するに際して、全長からチャック所要長さと薬効発揮有効深さ相当の穿孔深さとを差し引いた余剰長さが４０ミリメートルないし６０ミリメートルの範囲となる全長を有する直径が１．２ミリメートルないし１．６ミリメートルのドリルビットを毎分８０００回転ないし毎分１２０００回転で回転駆動して穿孔することを特徴とする。【００５０】  上記解決手段６は、薬液浸透孔を穿孔するに際して使用するドリルビットの径と長さ、使用回転数の好ましい範囲を、ドリルビットの折損防止と穿孔効率の向上との兼ね合いの観点から実験的に求めた結果を教示するものである。細径のドリルビットを使用する理由は先に述べたとおりであるが、ここで特に問題としているのは、ドリルビットの余剰長さである。【００５１】  ドリルビットの余剰長さとは、ドリルビットが所定の薬効発揮有効深さ相当の穿孔深さにまで切り込まれた時点において、被削物とドリルチャックの外に残っている部分の長さを言い、別の言い方をすれば、ドリルビットが自由に曲がることができる長さである。細径のドリルビットで硬軟入り混じった不均質な木材を加工する場合、ドリルビットは、被削物の軟質部分を選択するように切り込まれ、ボール盤のスピンドル中心から芯ずれして切り込まれてしまう。この際の芯ずれは、ドリルビットの余剰長さ部分が曲がることによって吸収することができるのであるが、余剰長さが短い場合には芯ずれを吸収しきれずにドリルビットが折損する結果となるのである。これが上記余剰長さが設定された理由である。また、上記ドリルビットの使用回転数は、切削効率の追求のみならず、被削物にドリルビットを切り込む際にドリルビットに芯ずれを惹起する時間的余裕を与えないことを目標にして設定されている。
【発明の効果】
【００５２】  木材の用途に応じて木材に強化剤、防燃剤、防腐剤、防虫剤等を含浸させることが必要とされる場合、これらの薬液を加圧装置等を用いて木材の内部にまで浸透させるには長い処理時間と大きな作業コストとを要する。このような従来技術に対し、本発明の薬液浸透孔を穿孔した木製角材は、天然木の正角材または平角材の四側面に所定の孔径の薬液浸透孔を所定の長手方向孔ピッチと幅方向孔ピッチとを維持するように所定の薬効発揮有効深さにドリル穿孔してなる。このような薬液浸透孔を有する木製角材においては、木製角材を薬液中に短時間浸漬し、または、木製角材の表面に所要の薬液を散布ないし塗布する作業によって薬液浸透孔内に所要の薬液を充填することができ、薬液浸透孔に充填された薬液は、木製角材を常温常圧環境に静置しておくのみで薬効発揮有効深さの限度において木製角材の幅方向と長手方法とに自然浸透する。この結果、薬液浸透処理に要する実質的な所要作業時間を大幅に短縮することができる。なお、薬液浸透孔を設けることによる木材の使用上の強度低下や、美感悪化の問題は、使用するドリルビットの径の選択および薬液浸透孔の規則的な配置によって回避されている。【００５３】  なお、木製角材が、板厚が薬効発揮有効深さに満たない平角材である場合においては、所定の長手方向孔ピッチと幅方向孔ピッチとを維持するように板厚を貫通する薬液浸透孔を設ければ他の３側面からの穿孔作業を要しないので、薬液浸透孔の穿孔所要個数を４分の１に削減することができる。【００５４】  本発明の芯材の四方の側面に貫通孔である薬液浸透孔を穿孔した表面材を貼着してなる木製角材は、薬液浸透処理が容易な表面材に薬液を浸透させてから芯材に貼着する手順を採用することができるので、薬液浸透の完全を期することができる。【００５５】  本発明の木製角材に対する薬液浸透孔の穿孔方法は、ドリルビットの全長からチャック所要長さ薬効発揮有効深さ相当の穿孔深さとを差し引いた余剰長さが４０ミリメートルないし６０ミリメートルの範囲となる全長を有する直径が１．２ミリメートルないし１．６ミリメートルのドリルビット選択し、これを毎分８０００回転ないし毎分１２０００回転で回転駆動して穿孔する構成であり、その高回転により穿孔能率を向上させながら、ドリルビットの先端が木材の相対的に軟質部分に逃げて芯ずれする現象を防止するとともに、仮に芯ずれした場合においても、十分に長く設定されたドリルビットの余剰長さによって芯ずれによってドリルビットに加わる曲げ応力を柔軟に吸収することができるので、ドリルビットの折損頻度を著しく低下させることに成功した。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１（Ａ）】本発明の薬液浸透孔を穿孔した木製角材の実施の形態例を示す斜視図である。
【図１（Ｂ）】上記薬液浸透孔を穿孔した木製角材の要部の横断面図である。
【図２（Ａ）】本発明の薬液浸透孔を穿孔した木製角材の実施の他の形態例を示す斜視図である。
【図２（Ｂ）】上記薬液浸透孔を穿孔した木製角材の要部の横断面図である。
【図３（Ａ）】本発明の薬液浸透孔を穿孔した木製角材の実施の他の形態例を示す斜視図である。
【図３（Ｂ）】上記薬液浸透孔を穿孔した木製角材の要部の横断面図である。
【図４】本発明の薬液浸透孔を穿孔した木製角材の他の実施の形態例を示す横断面図である。
【図５】本発明の木製角材に対する薬液浸透孔の穿孔方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】  以下、図面を引用しながら本発明の薬液浸透孔を穿孔した木製角材（以下、単に「木製角材」という。）および木製角材に対する薬液浸透孔の穿孔方法（以下、単に「穿孔方法」という。）の実施の形態例を説明する。
【００５８】  本発明の木製角材Ｗ１，Ｗ２は、断面形状がほぼ正方形であるように製材された針葉樹の正角材であり、いずれも四方の各側面にそれぞれ多数個の薬液浸透孔９…を備える（図１，図２）。
【００５９】  これら多数個の薬液浸透孔９…は、無造作に配置されているのではなく、木製角材Ｗ１，Ｗ２の幅方向については、所定の幅方向孔ピッチＰ１…を保ち、木製角材Ｗ１，Ｗ２の長手方向については、所定の長手方向孔ピッチＰ２を保って配置されている。針葉樹の場合における幅方向孔ピッチＰ１…は、約１０ｍｍに、また、長手方向孔ピッチＰ２は、約１２０ｍｍに設定されている。なお、木製角材が広葉樹である場合における幅方向孔ピッチＰ１は、１５ｍｍ程度長手方向孔ピッチＰ２は、６０ｍｍ程度が適正値となる。これは、一般論として、広葉樹は針葉樹に比べて幅方向について薬液が浸透し易く、長手方向には浸透し難いという性質があるためである。
【００６０】  なお、木製角材Ｗ１（図１）と木製角材Ｗ２（図２）の相違点は、木製角材Ｗ１においては、隣接する側面の長手方向孔ピッチＰ２…が対応しているのに対して、木製角材Ｗ２における隣接する側面の長手方向孔ピッチＰ２…は、半ピッチずらして配置されている点である（図１，図２）。これは、薬液浸透孔９…をこのように配置しても何の問題もなく、実質的に同一であることを念のために示したものである。
【００６１】  多数個の薬液浸透孔９…は、ドリル穿孔手段によって形成された同一規格の丸孔である。各薬液浸透孔９の孔径は、１．５ｍｍであり孔の深さは、薬効発揮有効深さＤに一致する深さである。木製角材Ｗ１，Ｗ２における薬効発揮有効深さＤは、３０ｍｍに設定されている。なお、薬効発揮有効深さＤおよび幅方向孔ピッチＰ１、長手方向孔ピッチＰ２の考え方については、解決課題欄に詳細に記載したので該蘭を参照されたい。
【００６２】  木製角材Ｗ３は、断面形状が長方形であるように製材した平角材に、表または裏の一方の表面から他方の表面に貫通する貫通孔である薬液浸透孔９…を形成してなる（図３）。この形態の木製角材Ｗ３は、板厚が薬効発揮有効深さＤに満たない板状の平角材である場合に採用する形態である。この場合にも、穿孔する薬液浸透孔９…の幅方向孔ピッチＰ１…と長手方向孔ピッチＰ２…の考え方は、同じである。本形態の木製角材Ｗ３は、穿孔すべき薬液浸透孔９…の個数が４分の１で済むとともに、薬液浸透孔９…が貫通孔であることにより、薬液浸透孔９…に対する各種の薬液の充填作業が容易であって、薬液浸透処理時間がごく短時間で済むという利点がある。
【００６３】  木製角材Ｗ４（図４）は、正角材を芯材とし、その四方の側面に上記板状の木製角材Ｗ３…を表面材として貼着することによって実質的に木製角材Ｗ１，Ｗ２と同等の仕上がり構成を有するようにしたものである（図１（Ｂ），図２（Ｂ）参照）。この場合の木製角材Ｗ４と木製角材Ｗ１，Ｗ２との相違は、芯材と表面材の接着面の有無でしかない。したがって、これらの木製角材Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３は、同等の薬剤効果を発揮することができる。ただし、芯材に対する表面材の貼着作業は、予め、薬液浸透処理を済ませた木製角材Ｗ３…を用いて行うことが望ましい。貼着作業の後に木製角材Ｗ４に薬液浸透処理を行う場合には、表面材である木製角材Ｗ３…の薬液浸透孔９…が貫通孔であることの上記利点を享受することができなくなるからである。
【００６４】  本発明の木製角材Ｗ１…Ｗ４における薬液浸透孔９…は、いずれも本発明の木製角材に対する薬液浸透孔の穿孔方法を使用して穿孔される（図５）。
【００６５】  本発明の穿孔方法では、直径Ｄ１に対して十分に長い全長Ｌを有するドリルビットＢが使用されることが特徴的である。この全長Ｌは、被削物Ｍに穿孔すべき薬液浸透孔９の薬効発揮有効深さＤに対しても十分に長く設定される。図示のドリルビットＢは、直径Ｄ１が１．５ｍｍ、全長Ｌが１００ｍｍのものである。このドリルビットＢを回転駆動するのは、消費電力削減のために選択された細工物用途のミニチュアルータＲであり、そのチャック所要長さＬ１は、１５ｍｍである。また、薬効発揮有効深さＤは、３０ｍｍである。したがって、この実施の形態におけるドリルビットＢの全長Ｌからチャック所要長さＬ１と薬効発揮有効深さＤに相当する穿孔深さＬ２とを差し引いた余剰長さＬ３は、５５ミリである。
【００６６】  このような極端に長いドリルビットＢは、ミニチュアルータＲによって毎分１２０００回転で駆動して使用される。このような高回転駆動においては、例えば、ドリルビットＢに樹脂成分を介して削りくずが付着している等の些細なことによってドリルビットＢの先端部の位置が定まらないというような事態に至ることもあり、ドリルビットＢの回転姿勢が正常であっても、被削物Ｍの年輪に誘導されてドリルビットＢの先端がミニチュアルータＲのスピンドル中心ＣＬからずれて被削物Ｍに切り込まれてしまう事態が頻発する（図５二点鎖線で示す）。ドリルビットＢの全長がＬが短い場合、この状態で穿孔作業を進めることにより、ドリルビットＢは、単位長さ当たりの曲げ限度に達した時点で折損することとなるのであるが、本発明は、ドリルビットＢの単位長さ当たりの曲げ限度を改善するものではないが、極端に長い余剰長さＬ３を設定することによって全体的な曲げ限度範囲を拡大し、この問題を回避しているのである。また、毎分１２０００回転という高回転使用によって作業効率の向上をも実現されている。
【符号の説明】
【００６７】Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３，Ｗ４        木製角材
Ｄ          薬効発揮有効深さ
Ｐ１        幅方向孔ピッチ
Ｐ２        長手方向孔ピッチ
Ｅ          薬液浸透孔
Ｂ          ドリルビット
Ｌ          全長
Ｌ１        チャック所要長さ
Ｌ２        穿孔深さ
Ｌ３        余剰長さ
【図１】
2019119125.tif 000003
【図２】
2019119125.tif 000004
【図３】
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【図４】
2019119125.tif 000006
【図５】
2019119125.tif 000007