(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質材料が装入可能な密閉容器内に前記木質材料を装入し、水蒸気を供給することによって、前記木質材料を軟化させる第１工程と、
前記密閉容器内で軟化させた前記木質材料を、前記密閉容器内から取り出しながら、または、前記密閉容器内から取り出した後、軟化状態の前記木質材料を圧縮して圧縮木材を形成する第２工程とを有し、
前記木質材料の外周に保持治具を当接させた状態で、前記第１工程と前記第２工程を順次行うことを特徴とする集成材の製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程において、前記木質材料の軟化は、前記密閉容器内を減圧状態にして行われることを特徴とする請求項１に記載された集成材の製造方法。
【請求項３】
木質材料が装入可能な密閉容器内に、前記木質材料を装入し、前記密閉容器内を減圧状態にした後、前記密閉容器内に１００〜２３０℃の水蒸気を供給して、前記木質材料を軟化させる第１工程と、
前記密閉容器内で軟化させた前記木質材料を、前記密閉容器内から取り出しながら、または、前記密閉容器内から取り出した後、軟化状態の前記木質材料の繊維方向に対し垂直に圧縮して圧縮木材を形成する第２工程とを有し、
前記木質材料の外周に保持治具を当接させた状態で、前記第１工程と前記第２工程を順次行うことを特徴とする集成材の製造方法。
【請求項４】
前記第１工程において、前記密閉容器内を減圧状態にして該密閉容器内へ水蒸気を供給する操作を、複数回繰り返し行って、前記木質材料を軟化させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載された集成材の製造方法。
【請求項５】
前記木質材料は、複数の丸太または複数の分割丸太を含み、その繊維方向を平行にしていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載された集成材の製造方法。
【請求項６】
前記木質材料は、複数の丸太または複数の分割丸太を含み、その繊維方向が交差するように複数段積みしていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載された集成材の製造方法。
【請求項７】
前記木質材料を前記密閉容器内に装入する前、前記木質材料を前記密閉容器内から取り出した後、および、前記木質材料を前記密閉容器内から取り出す際、のいずれか１または２以上で、前記木質材料に接着剤を、塗布、噴霧、または、配置することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載された集成材の製造方法。
【請求項８】
前記接着剤の成分は、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項７に記載された集成材の製造方法。
【請求項９】
前記保持治具は、前記木質材料を収容可能な箱体と、該箱体内に僅少の隙間を有して嵌入する押圧蓋とを有することを特徴とする請求項１または３に記載された集成材の製造方法。
【請求項１０】
前記保持治具は、直角でＬ字状に折曲形成され、その内側面が向き合うように対向配置された一対の金型と、直角でＬ字状に折曲形成され、前記一対の金型とによって断面直角四角形の空間が形成されるように、前記一対の金型に摺動可能に対向配置される一対の金型補助具とを有することを特徴とする請求項１または３に記載された集成材の製造方法。
【請求項１１】
前記第２工程での前記木質材料の圧縮は、該木質材料を挟んで対向配置される対となる圧縮ローラを用い、前記木質材料を搬送しながら行うことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載された集成材の製造方法。
【請求項１２】
前記対となる圧縮ローラは、一対、または、前記木質材料の長手方向に渡って間隔を有して複数対配置されていることを特徴とする請求項１１に記載された集成材の製造方法。
【請求項１３】
前記第２工程での前記木質材料の圧縮は、前記密閉容器より下流側に配置されたプレス機により、前記木質材料に対する圧縮圧力を段階的または連続的に高めながら行うことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載された集成材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集成材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
森林資源の保全と活用は、ＣＯ2の削減目標達成のためにも必要不可欠である。特に、大量に植林された杉林は、杉材が建設材料としては強度が不足するため、また、人件費によるコスト高のため、利用されず、人工林の荒廃が顕著である。また、安価な輸入材を用いることは、世界的な森林資源保全の観点からも問題である。【０００３】
一方、建築業界では、構造材としても利用可能な集成材が市場を大幅に広げつつある。この集成材の使用量は、２０００年以降も上昇が続き、リーマンショックの際には落ち込みが見られたが、その後は回復し、依然緩やかに上昇している。また、防火性と耐火性が得られると共に、構造計算が可能な集成材であれば、中高層建築にも利用できる可能性がでてきた。【０００４】
集成材は、一般木材では入手が難しい長さ６ｍの梁材や大きな板材が得られることや、通常の木材の約１．５倍の強度（一般集成材と同程度）を備え、しかも、ばらつきがないため構造計算が可能であることなどから、一般の木材よりも高い価格で取引されている。【０００５】
この集成材の製造方法としては、例えば、特許文献１の技術が開示されている。具体的には、ひき板および／または小角材を含む木質材料を密閉容器内に入れ、この密閉容器内に高温高圧の水蒸気を供給して木質材料を軟化させる。そして、この木質材料を密閉容器内に入れた状態で、その繊維方向に垂直に圧縮（更には固定化）することによって、圧縮木材が形成される。これにより、強度のばらつきが少ない集成材を製造できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−４４３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来技術では、同一の密閉容器内で、木質材料の軟化と圧縮（または、更には固定化）を連続して行うため、これらの処理が終了するまで、次に処理する木質材料を密閉容器内に入れることができない。これらの処理には比較的長い時間を要するので、密閉処理容器内での処理が生産性を高める上でのボトルネックとなる。また、集成材の製造に際しては、上記した全ての処理を実施する必要があるため、設備が複雑化し保守にも手間を要し、また、設備の導入コストもかかる。このため、集成材の生産効率や量産化、また、製造装置について、改善の余地がある。なお、木質材料に引き板もしくは角材ではなく、丸太を用いることができれば、引き板もしくは角材にするための加工費用が発生せず、製造コストを低減できるが、従来の集成材では、丸太から引き板や角材に加工する工程を経ずに、集成材を造ることはできなかった。【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、その目的は、製造装置を複雑にすることなく、集成材の生産効率を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決すべく、第１の発明は、木質材料が装入可能な密閉容器内に木質材料を装入し、水蒸気を供給することによって、木質材料を軟化させる第１工程と、密閉容器内で軟化させた木質材料を、密閉容器内から取り出しながら、または、密閉容器内から取り出した後、軟化状態の木質材料を圧縮して圧縮木材を形成する第２工程とを有し、木質材料の外周に保持治具を当接させた状態で、第１工程と第２工程を順次行う集成材の製造方法を提供する。ここで、第１の発明の上記第１の工程において、木質材料の軟化は、密閉容器内を減圧状態にして行われることが好ましい。
【００１０】
第２の発明は、木質材料が装入可能な密閉容器内に木質材料を装入し、密閉容器内を減圧状態にした後、密閉容器内に１００〜２３０℃の水蒸気を供給して、木質材料を軟化させる第１工程と、密閉容器内で軟化させた木質材料を、密閉容器内から取り出しながら、または、前記密閉容器内から取り出した後、軟化状態の前記木質材料の繊維方向に対し垂直に圧縮して圧縮木材を形成する第２工程とを有し、木質材料の外周に保持治具を当接させた状態で、第１工程と第２工程を順次行う集成材の製造方法を提供する。
【００１１】
第１または第２の発明において、上記第１工程における、密閉容器内を減圧状態にして該密閉容器内へ水蒸気を供給する操作を、複数回繰り返し行って、木質材料を軟化させることもできる。【００１２】
第１または第２の発明において、上記木質材料は、複数の丸太または複数の分割丸太を含み、その繊維方向を平行にすることができる。また、上記木質材料は、複数の丸太または複数の分割丸太を含み、その繊維方向が交差するように複数段積みすることもできる。【００１３】
第１または第２の発明において、木質材料を密閉容器内に装入する前、木質材料を密閉容器内から取り出した後、および、木質材料を密閉容器内から取り出す際、のいずれか１または２以上で、木質材料に接着剤を、塗布、噴霧、または、配置することが好ましい。ここで、上記接着剤の成分には、熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を使用できる。【００１４】
第１または第２の発明において、保持治具は、木質材料を収容可能な箱体と、該箱体内に僅少の隙間を有して嵌入する押圧蓋とを有することができる。また、保持治具は、直角でＬ字状に折曲形成され、その内側面が向き合うように対向配置された一対の金型と、直角でＬ字状に折曲形成され、一対の金型とによって断面直角四角形の空間が形成されるように、一対の金型に摺動可能に対向配置される一対の金型補助具とを有することもできる。
【００１５】
第１または第２の発明において、上記第２工程での木質材料の圧縮は、該木質材料を挟んで対向配置される対となる圧縮ローラを用い、木質材料を搬送しながら行うことが好ましい。ここで、上記対となる圧縮ローラは、一対、または、木質材料の長手方向に渡って間隔を有して複数対配置されているのがよい。【００１６】
第１または第２の発明において、上記第２工程での木質材料の圧縮は、密閉容器より下流側に配置されたプレス機により、木質材料に対する圧縮圧力を段階的または連続的に高めながら行うこともできる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、木質材料の軟化工程を密閉容器内で行い、木質材料の圧縮工程については密閉容器外で行うので、両者を密閉容器内で連続して行う場合と比較して、密閉容器内での処理に要する時間を短縮でき、生産性の向上を図ることができる。また、木質材料の外周に保持治具を当接させた状態で、第１工程と第２工程を順次行うことにより、木質が分解した軟化状態の木質材料を、その状態を維持したまま機械的に圧縮できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る集成材の製造方法の説明図
【図２】集成材の製造方法に用いる木質材料の正断面図
【図３】他の木質材料の斜視図
【図４】変形例に係る集成材の製造方法の第２工程の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施形態につき説明し、本発明の理解に供する。図１および図２（Ａ）に示すように、本実施形態に係る集成材の製造方法は、木質材料１０（被処理木材）を密閉容器１１内で軟化させる第１工程と、密閉容器１１内で軟化させた木質材料１０を取り出して（または、取り出しながら）、密閉容器１１外で圧縮して圧縮木材１２を形成する第２工程とを有する。軟化工程のみを密閉容器１１内で行い、圧縮工程については密閉容器１１外で行うことにより、集成材を生産性よく製造できる。以下、詳しく説明する。
【００２０】
（準備工程）
木質材料１０は、図２（Ａ）の左図に示すように、複数（ここでは１０本）の長尺の丸太１３で構成されている。丸太１３は、長さが、例えば、５ｍ以下程度のものであり、樹皮を剥いだものをそのまま使用できるが、必要に応じて、例えば、フィンガージョイントやスカーフジョイントを用いて縦継ぎした５〜１５ｍ程度のものを使用することもできる。なお、木質材料は、これに限定されるものではなく、図２（Ｂ）に示す木質材料１０ａのように、複数（ここでは１５本）の半割の丸太（分割丸太の一例）、即ち半割り材１４や、図２（Ｃ）に示す木質材料１０ｂのように、製材した複数（ここでは４本）の角材（小角材）１５で構成することもでき、また、ひき板や断面多角形（例えば、六角形）の棒材で構成することもできる。更に、木質材料は、丸太を４分の１割等の複数に分割した分割丸太で構成することもできる。
【００２１】
丸太１３（以下、半割り材１４、角材１５、ひき板や棒材についても同様）としては、例えば、ヒノキ、ヒバ、ケヤキ、スギ、ベイスギ、カラマツ、アカマツ、オウシュウアカマツ、クロマツ、ダフリカカラマツ、ベイマツ、ベニマツ、トドマツ、エゾマツ、ラワン、サザンパイン、ラジアタパイン、ロッジポールパイン、ポンデローサパインベイヒ、ベイツガ、ベイモミ、タモ、シオジ、ニレ、イタヤカエデ、カバ、ブナ、アピトン、ミズナラ、ツガ、アラスカイエローシダー、モミ、および、スプルース等を用いることができる。特に、通常では堅牢度が低く梁等の構造材として使用できないもの、例えば、スギやヒノキ等の軟質材や小径木の間伐材を、堅牢度が高く、構造材としても使用可能な高強度の集成材にすることで、付加価値を高めることができる。本実施形態に係る製造方法は、スギ、バルサ、桐、ファルカタなどの比較的比重が小さい木材に適しているが、用途によっては、比較的密度の高い木材を更に高密度化・高強度化する加工技術としても用いることができる。
【００２２】
上記した木質材料１０を、複数の丸太１３の繊維方向（即ち、長手方向）が平行となるように、保持治具１６に収容して固定する（木質材料１０ａ，１０ｂの固定にはそれぞれ、保持治具１６と略同様の構成と機能を備えた保持治具１６ａ，１６ｂを使用）。なお、丸太が縦継ぎされたものであれば、縦継ぎ位置が重ならないように（例えば、縦継ぎ位置が３０ｃｍ以上ずれるように）配置する。また、図３（Ａ）に示すように、木質材料１０ｃが略同一直径の複数の丸太１３ａ（半割り材１４でもよい）で構成される場合は、複数の丸太１３ａの繊維方向（即ち、長手方向）が平行となるように複数段積み（ここでは、３段）することもできる。なお、図３（Ａ）においても、丸太１３ａの収容に保持治具１６を使用しているが、説明の便宜上、後述する箱体１７の側壁部分の図示を省略している（後述する図３（Ｂ）も同様）。
【００２３】
そして、図３（Ｂ）に示すように、木質材料１０ｄが、略同一直径の複数の長尺の丸太１３ａと、略同一直径の複数の短尺の丸太１３ｂ（半割り材１４でもよい）で構成される場合は、保持治具１６への収容を、以下のようにして行う。まず、長尺の丸太１３ａの繊維方向が平行となるように、複数（ここでは、４本）の丸太１３ａを平行に配置する。続いてその上に、短尺の丸太１３ｂを、長尺の丸太１３ａとはその繊維方向（即ち、長手方向）が直交（交差）し、かつ、短尺の丸太１３ｂの繊維方向が平行となるように、複数（ここでは、１３本）配置する。更にその上に、長尺の丸太１３ａを、短尺の丸太１３ｂとはその繊維方向が直交（交差）し、かつ、長尺の丸太１３ａの繊維方向が平行となるように、複数（ここでは、４本）配置する。このように、長尺の丸太１３ａと短尺の丸太１３ｂを、複数段積み（ここでは、３段）することもできる。
【００２４】
保持治具１６は、図２（Ａ）に示すように、木質材料１０を収容可能な、上部が開口し四方（ただし、二方以上であればよい。）が壁で囲まれた箱体１７と、この箱体１７内に僅少の隙間を有して嵌入し、収容した木質材料１０上に配置可能な押圧蓋１８とを有している。この保持治具１６は、軟化させた木質材料１０の外周表面に部分的に当接して、木質材料１０の軟化状態を維持させるため、熱容量が大きく温度低下を抑制可能（高温状態を維持可能）な材質（例えば、ステンレス等の金属）で構成されているが、保持治具の外表面に断熱材が貼り付けられた構成でもよい。木質材料１０を保持治具１６に収容するに際しては、隣り合う丸太１３間に生じる隙間が小さくなるように行う。なお、隙間には、細木や木屑等を充填することもできる。
【００２５】
このとき（即ち、木質材料１０を密閉容器１１内に装入する前）、丸太１３の外周表面の一部または全部に、隣り合う丸太１３同士を接着する接着剤を、塗布または噴霧する。なお、丸太１３の外周表面への接着剤の塗布または噴霧は、木質材料１０を密閉容器１１内に装入した後（木質材料１０の軟化中）や、木質材料１０を密閉容器１１内から取り出す際（木質材料１０の軟化後）に行うこともできる。また、接着剤は、丸太１３の外周表面に配置することもできる。この接着剤の配置方法としては、例えば、粉末状または顆粒状の接着剤を丸太１３の外周表面にばら撒いて置く方法や、棒状にした接着剤を、隣り合う丸太１３の間に配置する方法等がある。ここで、使用する接着剤の成分としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂があるが、前記したように、軟化させた木質材料１０を、密閉容器１１外で圧縮して圧縮木材１２を形成するため、熱可塑性樹脂が好ましい。
【００２６】
上記した熱可塑性樹脂を成分とする接着剤としては、例えば、ポリ酢酸ビニルやポリウレタン系の接着剤を使用することができる。また、熱硬化性樹脂を成分とする接着剤としては、例えば、ユリア系、メラミンユリア系、フェノール系、レゾルシノール系、または、水性ビニルウレタン系があるが、特に、低ホルムアルデヒドタイプの水性高分子イソシアネート系接着剤であるピーアイボンド（登録商標）４０００（オーシカケミテック株式会社製）や、水性高分子イソシアネート系接着剤用架橋剤であるピーアイボンド用硬化剤Ｈ−３Ｍ（オーシカケミテック株式会社製）、低ホルムアルデヒドタイプのタンニン系接着剤を使用することが好ましい。なお、ピーアイボンド４０００は、乳白色液で異物の混入が無いものであり、ｐＨが６．０〜６．８、粘度が０．５〜３．０Ｐａ・ｓ、不揮発分が５２．０〜５６．０質量％である。また、ピーアイボンド用硬化剤は、黒色液で異物の混入が無いものであり、粘度が０．１７±０．０３Ｐａ・ｓ、比重が１．２３５±０．００５である。
【００２７】
（第１工程）
図１に示すように、木質材料１０を、保持治具１６に収容した状態で密閉容器１１に装入し、この密閉容器１１内を真空状態（減圧状態：例えば、０．１ＭＰａ以下、好ましくは０．０５ＭＰａ以下、更に好ましくは０．０１ＭＰａ以下程度）にした後、密閉容器１１内に高温、更には高圧の水蒸気を供給して、高温高圧の環境下で軟化させる。密閉容器１１は、円筒状の容器本体１９を有し、容器本体１９の長手方向上流側に搬入口２０が、長手方向下流側に搬出口２１が、それぞれ設けられ、搬入口２０と搬出口２１には開閉蓋２２，２３が設けられている。この容器本体１９には、密閉容器１１内を真空状態（減圧状態）にする減圧手段（図示しない）と、高温、更には高圧の水蒸気を密閉容器１１内に供給する水蒸気供給管（図示しない）と、防腐剤等の薬剤を密閉容器１１内に供給する薬剤供給管（図示しない）が接続されている。また、容器本体１９には、密閉容器１１内の過剰な水蒸気および薬剤を排出する排水管（図示しない）と、供給された水蒸気によって高められた密閉容器１１内の圧力を調整する排気管（図示しない）も取付けられている。
【００２８】
ここで、密閉容器１１内に供給する水蒸気の温度は、木質材料１０の炭化温度以下であって、１００〜２３０℃（下限を、好ましくは１３０℃、更に好ましくは１５０℃、上限を、好ましくは２００℃、更に好ましくは１８０℃）である。これは、水蒸気の温度が１００℃未満の場合、木質材料が軟化し難くなり、一方、２３０℃を超える場合、木質材料の強度低下や変色が生じることによる。また、密閉容器１１内に供給する水蒸気の圧力は、０．１〜３ＭＰａ（下限を、好ましくは０．１２ＭＰａ、更に好ましくは０．５ＭＰａ、上限を、好ましくは２．５ＭＰａ、更に好ましくは２ＭＰａ）であることが好ましい。これは、水蒸気の圧力が０．１ＭＰａ未満の場合、木質の分解が起こり難くなり、一方、３ＭＰａを超える場合、木質の分解が進行し過ぎて集成材の物理的強度が低下することによる。
【００２９】
高温高圧にして軟化させる工程（クリティカルパス）には、最低でも３０分〜１時間が必要となる。軟化と圧縮成形を分けることで、例えば、軟化用の容器には６本程度の材を入れ、一本出すごとに一本を入れる工程とすると出し入れに一本５分を要するとして、３０分が軟化時間となる。
【００３０】
真空状態にすることが、木質材料１０の乾燥に寄与している可能性もある。この場合、真空乾燥でどの程度乾燥できるかを実験やシミュレーションを通じて確認することが有効である。気圧が下がると沸点が下がることと同じ原理で、真空では水分が気化し、１００度以上で気化させる状態と同じ状態を作ることができる。ただし、「低温真空乾燥」という技術はすでに確立されている。一般的方法では、乾燥釜内の木材温度が７０℃程度になるまで熱を加え、その後釜の中を真空状態にして沸点を下げる。
【００３１】
このように、木質材料１０を高温、更には高圧の水蒸気雰囲気内に所定時間おくことで、木質材料１０が水蒸気を吸収して軟化すると共に、木質が分解する。ここで、木質材料１０の軟化に際し、密閉容器１１内を減圧状態にして密閉容器１１内へ水蒸気を供給する操作を、複数回（例えば、２回または３回程度）繰り返し行ってもよい。また、木質材料１０は、予め水に浸して含水率を高めた後、密閉容器１１内に装入することもできる。これにより、木質材料１０を軟化させ易くなる。そして、木質材料１０への接着剤の塗布（または噴霧や配置）は、前記したように、密閉容器１１への装入前に行うことなく、密閉容器１１内での軟化中や軟化後に行うこともできる。
【００３２】
（第２工程）
密閉容器１１内で軟化させた木質材料１０を、開閉蓋２３を開けて密閉容器１１内から取り出す。そして、その直後、すなわち、木質材料１０が軟化している状態が保たれているうちに、図１および図２（Ａ）の右図に示すように、第１の工程時よりも温度・圧力共に低い状態、典型的には、常温常圧（大気圧）の環境下で、軟化状態の木質材料１０の繊維方向に対し垂直に圧縮する。これによって、圧縮木材１２が形成される。木質材料１０の圧縮には、密閉容器１１より下流側に配置され、保持治具１６の箱体１７内に配置された押圧蓋１８全体を、上方から押圧するプレス機（図示しない）を用いる。この木質材料１０の圧縮は、木質材料１０を密閉容器１１内から取り出して行うため、短時間で行うことが好ましい（圧縮を行う際の木質材料１０の温度は、例えば、１００℃以上、かつ、密閉容器１１内での温度以下）。
【００３３】
したがって、木質材料１０の圧縮は、最終的な圧縮圧力（圧縮厚み）まで連続的に一気に行うことが好ましいが、木質材料１０を、例えば、数ｍｍ圧縮して数秒保持する処理を繰り返し行い、最終的な圧縮圧力まで木質材料１０に対する圧縮圧力を段階的に高めながら行うこともできる。ここで、上記したプレス機には加熱手段を設けることもできる。これにより、例えば、保持治具１６がプレス機に接触した際の放熱や、外気による保持治具１６の温度低下を抑制できる。
【００３４】
なお、木質材料１０の圧縮は、上記したように、軟化状態の木質材料１０を密閉容器１１内から完全に取り出すことなく、密閉容器１１内から取り出しながら、この取り出された部位に対し行うこともできる。この場合、木質材料１０の長手方向上流側（密閉容器１１側）から長手方向下流側へかけて、圧縮圧力を段階的に高めるのがよい。また、木質材料１０の圧縮は、図１に示すように、密閉容器１１より下流側に配置された圧縮ローラ群２４を用い、木質材料１０を搬送しながら行うこともできる。圧縮ローラ群２４は、複数のローラ（圧縮ローラの一例）２５を有し、このローラ２５が、木質材料１０を挟んで上下に対となって対向配置され、しかも、木質材料１０の長手方向（搬送方向）に渡って間隔を有して複数対配置されている。
【００３５】
このように、木質材料１０の圧縮に圧縮ローラ群２４を用いる場合は、保持治具１６ｃを用いる。この保持治具１６ｃは、箱体１７と、この箱体１７内に僅少の隙間を有して嵌入し、箱体１７内に収容した木質材料１０上に配置可能で、しかも、その上面が箱体１７の上端よりも上方に位置する押圧蓋１８ａとを有している。この場合、木質材料１０の長手方向上流側（密閉容器１１側）から長手方向下流側へかけて、圧縮圧力を段階的に高める。これにより、保持治具１６ｃの箱体１７と押圧蓋１８ａを、対となるローラ２５で圧縮しながら搬送して、木質材料１０の圧縮（圧締め）がなされる。
【００３６】
また、木質材料１０の圧縮には、上記した圧縮ローラ群２４の代わりに、木質材料１０を挟んで対向配置された一対の圧縮ローラを用いることもできる。この場合、一対の圧縮ローラに対し、保持治具１６ｃを複数回往復移動させることで、木質材料１０の圧縮を行う。このため、一対の圧縮ローラによる圧縮圧力は、保持治具１６ｃが一対の圧縮ローラを通過するごとに、段階的に高めるのがよい。なお、上記したローラ２５には加熱手段を設けることもできる。これにより、例えば、保持治具１６ｃがローラ２５に接触した際の放熱や、外気による保持治具１６ｃの温度低下を抑制できる。
【００３７】
そして、上記した保持治具１６，１６ｃの代わりに、図４（Ａ）に示す保持治具２６を使用することもできる。この保持治具２６は、上下に対向配置された一対の金型２７，２８と、左右に対向配置された一対の金型補助具２９，３０とを有している。一対の金型２７，２８は、直角でＬ字状に折曲形成され、その内側面が向き合うように対向配置され、金型２７，２８にはそれぞれ、流体シリンダ３１，３２に設けられたロッド３３，３４の先部が取り付けられ、金型２７，２８が同期して昇降可能になっている。また、一対の金型補助具２９，３０も、直角でＬ字状に折曲形成され、一対の金型２７，２８によって断面直角四角形の空間３５が形成されるように、一対の金型２７，２８の内側表面に摺動可能に対向配置されている。
【００３８】
使用にあっては、図４（Ａ）の右図に示すように、流体シリンダ３１，３２のロッド３３，３４を中心方向に突出、即ち、上方の金型２７を降下させ、下方の金型２８を上昇させることにより、各金型補助具２９，３０が中心方向に摺動し、一対の金型２７，２８と一対の金型補助具２９，３０によって形成された空間３５が小さくなり、空間３５に配置された木質材料１０ｅ（複数の丸太１３）を圧縮して、圧縮木材１２ａを形成することができる。なお、上記した保持治具２６に、流体シリンダ３１，３２を設けることなく、図４（Ｂ）に示すように、木質材料１０ｅを収容した一対の金型２７，２８と一対の金型補助具２９，３０を挟んで、その両側に対向配置される対となる圧縮ローラ３６，３７と、上下に対向配置される対となる圧縮ローラ３８，３９とを、木質材料１０ｅの長手方向（搬送方向）に交互に配置することもできる。これにより、木質材料１０ｅを、その四方（周囲）から略均等に圧縮できる。
【００３９】
ここで、木質材料１０の圧縮は、断面積が、例えば、１／３〜２／３（体積が約１／３〜２／３）程度となるように行う（木質材料１０は、比重がおよそ１．５となるまで圧縮可能。なお、圧縮圧力は、例えば、０．６〜２．５ＭＰａ程度。）。これは、木質材料の断面積が１／３未満となるように圧縮すると、圧縮時に木質材料に与える力が大きくなり過ぎ、一方、断面積が２／３を超えるように圧縮すると、製造した集成材の強度が低くなることによる。なお、得られた圧縮木材１２の断面形状は、正方形または長方形であり、その一辺が、例えば０．３〜１．３ｍ程度であるが、仕様に応じて種々変更可能であるため、この寸法に限定されるものではない。上記した木質材料１０の圧縮に際し、密閉容器１１から木質材料１０を取り出した後は、密閉容器１１の搬出口２１を開閉蓋２３で閉じ、搬入口２０に設けられた開閉蓋２２を開けて、次に処理する木質材料を密閉容器１１内に装入し、木質材料１０の圧縮（第２工程）と並行して次に処理する木質材料の第１工程の処理を行う。
【００４０】
上記したように、木質材料１０の外周に保持治具１６を当接させた状態で、第１工程と第２工程を順次行うことにより、木質（例えば、繊維）が分解した軟化状態（第１工程で終了後）の木質材料を、その状態を維持したまま機械的に圧縮できる。なお、密閉容器１１より下流側に加熱手段を設けることで、木質材料の温度が低下した部位を加熱することもできる。この圧縮は、圧縮木材１２の圧縮形態が安定する（反力がなくなる）まで維持する。これにより、木質材料中の微細な空洞部分が小さくなり、密度および強度が上がる。この際には、木質に含まれるヘミセルロースおよびリグニンが部分的に解重合して、フェノール化合物およびフルフラール化合物が生成する。これらの化合物は、茸類の坦子菌の成育を阻害する性質を有し、木質材料の木材腐朽菌に対する耐久性を向上させることができる。
【００４１】
（出荷工程）
以上の方法で製造した圧縮木材１２を、常温または乾燥機内で乾燥させた後、必要に応じて、表面仕上げや加工を行い、集成材として使用する。なお、本実施形態では、木質材料を保持治具１６に収容して、第１工程と第２工程を順次行った場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、複数の丸太（木質材料）を同時または１本ずつ、密閉容器内に装入して第１工程を行った後、軟化させた丸太を１本ずつ密閉容器内から取り出し、接着剤を塗布した上で、複数の丸太を例えば保持治具１６に収容して、第２工程を行うこともできる。なお、保持治具１６は、上記した密閉容器内で加熱してもよく、また、電気炉等を用いて加熱しておいてもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、木質材料１０として複数の丸太１３を用い、圧縮木材１２を製造した場合について説明した。しかし、木質材料として１本の丸太１３を用い、この丸太１３に対して、上記した第１工程と第２工程の処理を順次行って圧縮木材を製造した後、この圧縮木材を複数用い（複数用意し）、その繊維方向を平行にして重ねて接着剤で接着し、これを木質材料として上記した第１工程と第２工程の処理を順次行ってもよい。すなわち、接着剤の塗布は、木質材料１０を密閉容器１１内に装入する前、木質材料１０を密閉処理容器１１内から取り出した後、および、木質材料１０を密閉容器１１内から取り出す際のいずれで行ってもよい。
【００４３】
これにより、集成材の生産効率を向上させ、高強度な集成材、具体的には、圧縮していない集成材と比較して、比重、ブリネル硬度、曲ヤング率、および、圧縮強さが良好な集成材の量産化が可能になる。それとともに、木材以外の材質（例えば鉄）を木材に混在させたハイブリット材の製造も容易となる。また、本実施形態によって製造された集成材は、材径の小さな間伐材を大きな柱、梁及び外壁、床板・フローリングなどの板材として利用できるほか、圧縮され密度が上がることから、水が木材に浸入しにくく、腐朽の進行が遅くなる効果も期待でき、屋外のデッキなどへの活用も可能である。さらに、圧縮により圧縮強度が増すことから、土台や木ブロックレンガなどに利用でき、圧縮率をコントロールすることで、様々な密度の木材を提供できる。杉であれば、原木の０．３９から、１．１程度までの比重の木材を生産できる。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、木質材料の軟化工程を密閉容器１１内で行い、木質材料の圧縮工程については密閉容器１１外で行うので、両者を同じ密閉容器内で連続して行う場合と比較して、密閉容器１１内での処理に要する時間を短縮でき、生産性の向上を図ることができる。また、木質材料の圧縮は密閉容器１１外で行うので、密閉容器１１に圧縮機構を省略できるので、装置のコスト削減に寄与する。なお、高温高圧状態を生成する装置としては、内部を飽和蒸気によって高温高圧を生成するオートクレーブを利用できる可能性もある。常温常圧下での圧縮成形が可能であれば、大量に木材を圧縮することが可能となる。
【００４５】
また、本実施形態によれば、製造装置を複雑にすることなく（例えば、木質材料の軟化に既存のオートクレーブが使用可能）、集成材の生産効率（軟化効率）を向上させることができ、集成材の量産化が可能になる。特に、第１工程での木質材料の軟化に際し、木質材料を装入した密閉容器内を減圧状態にするので、木質材料の細胞を膨張させることができる。そして、この密閉容器内に高温の水蒸気を供給するので、水蒸気は、その噴出力に加えて木質材料の細胞収縮で吸引の作用を受けるため、木質材料の内部にまで熱が透過し、木質材料を短時間で軟化させることができる。
【００４６】
さらに、本実施形態によれば、第１工程における密閉容器内の減圧と水蒸気の供給を行う操作を複数回繰り返し行うことで、木質材料の細胞膜を破壊や損傷させることができ、細胞膜内にも水蒸気を浸透させることができる。そして、木質材料が、複数の丸太又は複数の分割丸太を含む場合、従来のように、丸太を引き板もしくは角材にするための加工費用が不要となり、製造コストの低減が図れる。
【００４７】
ここで、本実施形態に係る集成材と一般集成材との違いについて補足する。一般に、集成材は、製造時にラミナ（板材）に加工し、節をとる加工や縦継のフィンガージョイントなどを行うため、歩留まりが悪い。国産材の原木丸太からの歩留まりは、３０〜３８％といわれている。本実施形態では、丸太を製材せずにそのまま成型し、角材にすることで、歩留まりをあげると同時に、製材にかかるコストを削減できる。一方で、軟化のために熱を使うため、そのためのコストは増える。ただし、工場を木屑や木材チップが多数排出される木材の産地に設置すれば、それらを燃やした熱を利用できるため、有利である。また、丸太から集成材を製造する場合、丸太の状態で自然乾燥させ、製材後に乾燥が必要になるが、この技術では、乾燥工程を省略もしくは乾燥時間を大幅に削減することが可能である。
【００４８】
また、原材料を丸太もしくは丸太半割り材を用いることによるコスト削減について補足する。これまでは、ラミナから板材を切り出し、さらに長さ６０ｃｍ、直径１５〜２０ｍｍの棒材を原材料として製作した圧縮成形木材と同様の木材を生産する場合、一番大きな障壁と考えられるのは、原木から材の原料となる木片を作るまでのコストである。福岡県、大分県周辺の木材供給現場での聞き取り調査で、原木の単価が約１０，０００円／ｍ3、これに対し、製材された１０５角の木材の単価がグリーン材で３万円/ｍ3、また、集成材の輸入木材が、２．５万円/ｍ3である。これらの材を原料とした場合、さらにこれらをある程度の木片に刻む工程が必要となり、コストアップとなる。圧縮し成形できる製造方法の特性を活かし、小口、中口、大口を問わず、丸太材を用いると、原材料製造に係るコストを削減できる。また、直材にこだわらず、安価な曲材を利用することが可能となる。丸太輸入材であれば、さらに安価な材が得られる可能性がある。ただし、材料の品質の安定性（同じ材でも疎密が生じると強度、品質にばらつきが出る）は、棒状の材料を用いる方が良い。接着剤は、丸太材の方が、全体として接着面積が減り、コスト削減となるとともに、接着剤塗布工程が容易となる。
【００４９】
以上、本発明について、上述した実施形態を参照して説明してきたが、本実施形態として例示した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施形態や変形例も含むものである。例えば、前記したそれぞれの実施形態や変形例の一部または全部を組合せて本発明の集成材の製造方法を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。例えば、木質材料を、前記した丸太、半割り材（分割丸太）、角材、および、ひき板のいずれか２以上を組合せて構成することもできる。また、上述した実施形態では、木質材料を収容可能な箱体と押圧蓋を有する保持治具を用いて、第１工程と第２工程を順次行った場合について説明したが、木質材料を保持可能な構成であれば、他の保持治具を使用することもでき、また、必要に応じて、保持治具を用いることなく、複数の丸太を一体的に固定して木質材料を保持することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の集成材の製造方法を用いることで、製造装置を複雑にすることなく、集成材の生産効率を向上させ、集成材の量産化が可能になり、世界的な森林資源保全にも寄与できる。
【符号の説明】
【００５１】
１０，１０ａ〜１０ｅ：木質材料
１１：密閉容器
１２，１２ａ：圧縮木材
１３，１３ａ〜１３ｂ：丸太
１４：半割り材
１５：角材
１６，１６ａ〜１６ｃ：保持治具
１７：箱体
１８，１８ａ：押圧蓋
１９：容器本体
２０：搬入口
２１：搬出口
２２，２３：開閉蓋
２４：圧縮ローラ群
２５：ローラ（圧縮ローラ）
２６：保持治具
２７，２８：金型
２９，３０：金型補助具
３１，３２：流体シリンダ
３３，３４：ロッド
３５：空間
３６〜３９：圧縮ローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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