(57)【要約】【課題】表層部分に対して圧縮変形の履歴を付与し、この履歴を利用して表層部分を効果的に圧縮（固定化乃至は永久固定化）した表層圧縮木材を製造する。【解決手段】表層部分を選択的に圧縮した木質材料としての表層圧縮木材Ｗ３を製造する装置（方法）であり、各プレスロール対３１，３２，３３を用いて原料木材Ｗ０の表層部分を合成樹脂含有液中または天然系接着剤含有液中で選択的に圧縮する圧縮装置としてのロールプレス装置３０（注入工程Ｐ１）と、このロールプレス装置３０によって表層部分が選択的に圧縮され、かつ、圧縮履歴を有する表層部分に接着成分含有液Ｈが含浸された接着成分含浸木材Ｗ１に対し脱水処理を施す脱水装置５０（脱水工程Ｐ２）と、ロールプレス装置３０によって圧縮変形の履歴を付与された前記表層部分を加熱しつつプレスするヒーティングプレス装置６０（加熱工程Ｐ３）とを備えて構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表層部分を改質した木質材料を製造する装置であって、接着成分含有液中でロール体を用いて前記木質材料の表層部分を選択的に一時的に圧縮しながら前記表層部分に前記接着成分含有液を注入する注入装置と、この注入装置によって前記接着成分含有液が注入された前記表層部分に加熱処理を施す加熱装置とを有することを特徴とする表層改質木質材料の製造装置。
【請求項２】
前記接着成分含有液は、合成樹脂含有液および天然系接着剤含有液のいずれか一方であることを特徴とする請求項１記載の表層改質木質材料の製造装置。
【請求項３】
前記合成樹脂含有液は、水中に熱硬化性合成樹脂が溶解された合成樹脂溶液であることを特徴とする請求項２記載の表層改質木質材料の製造装置。
【請求項４】
前記合成樹脂含有液は、水中に熱硬化性合成樹脂および熱可塑性合成樹脂の少なくとも一方がコロイド状に分散された合成樹脂エマルジョンであることを特徴とする請求項２記載の表層改質木質材料の製造装置。
【請求項５】
前記合成樹脂含有液は、水中に熱硬化性合成樹脂および熱可塑性合成樹脂の少なくとも一方の粒状物が分散された合成樹脂懸濁液であることを特徴とする請求項２記載の表層改質木質材料の製造装置。
【請求項６】
前記注入装置による一時的な圧縮処理の完了後の木質材料に対して脱水処理を施す脱水装置を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の表層改質木質材料の製造装置。
【請求項７】
前記加熱装置は、前記注入装置のロール体により圧縮変形の履歴が付与された前記表層部分を圧縮する圧縮装置を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の表層改質木質材料の製造装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の製造装置を用いて表層改質木質材料を製造する製造方法であって、前記注入装置を用いて木質材料の表層部分を選択的に、かつ、一時的に圧縮しながら前記接着成分含有液を前記表層部分に注入する注入工程と、前記加熱装置を用いて前記注入工程で前記接着成分含有液が注入された前記表層部分に加熱処理を施す加熱工程とを含むことを特徴とする表層改質木質材料の製造方法。
【請求項９】
前記注入工程と前記加熱工程との間に、注入工程における一時的な圧縮処理の完了後の木質材料に対して脱水処理を施す脱水工程を有することを特徴とする請求項８記載の表層改質木質材料の製造方法。
【請求項１０】
前記加熱工程において前記注入工程で圧縮変形の履歴が付与された前記表層部分を圧縮することを特徴とする請求項８または９記載の表層改質木質材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表層部分を改質した木質材料を製造するための製造装置および製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１に記載されているような表層部分を選択的に圧縮した木質材料を製造するための表層圧縮木材の製造装置が知られている。この表層圧縮木材の製造装置は、木質材料の表層部分をロール体を用いて水中で選択的に圧縮する圧縮装置と、圧縮装置によって圧縮変形の履歴を付与された前記表層部分を加熱しつつ平板でプレスする加熱装置とを備えて構成されている。
【０００３】
かかる構成の製造装置によれば、圧縮工程で圧縮変形された木質材料の表層部分は、少なくともロール体の出口で元の寸法形状に回復しようとするが、このとき、木質材料は水中に浸漬されているので、圧縮から解放されることによる膨張時に表層部分のみに集中的に吸水が行われる。
【０００４】
そして、表層にのみ吸水処理が施された木材は、例えば容器などに収納されて密閉状態にされ、この履歴が付与された寸法分だけ加熱工程で圧縮された状態、すなわち吸水が施された表層部分が圧縮され、かつ、その部分に水分が含浸された状態で、永久固定されるに充分な温度、例えば１８０℃以上で選択的に加熱されつつ圧密化されることにより、表層部分が非常に固くなった表層圧縮木材を容易に得ることができるという優れた作用効果を奏する。
【特許文献１】特開２００４−９８６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の製造装置にあっては、高圧環境下で木質材料の表層部分に選択的に吸水された水が加熱されることによる化学作用により木質材料の表層部分を固化させるようになされているのであるが、高圧環境を作り出すためには設備コストが嵩むという問題点を有している。
【０００６】
また、木材組織を改質して固化するためには、木質材料を１８０°以上の高温環境に曝さなければならず、これにより木質材料の表面が暗色に変色して木の風合いが損なわれるという問題点も存在する。
【０００７】
本発明は、従来のかかる状況に鑑みなされたものであって、生産設備の簡素化、生産性の向上および木材の風合いの保持を図ることが可能な表層改質木質材料の製造装置および製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明（表層改質木質材料の製造装置）は、表層部分を改質した木質材料を製造する装置であって、接着成分含有液中でロール体を用いて前記木質材料の表層部分を選択的に一時的に圧縮しながら前記表層部分に前記接着成分含有液を注入する注入装置と、この注入装置によって前記接着成分含有液が注入された前記表層部分に加熱処理を施す加熱装置とを有することを特徴とするものである。
【０００９】
請求項８記載の発明（表層改質木質材料の製造方法）は、請求項１乃至７のいずれかに記載の製造装置を用いて表層改質木質材料を製造する製造方法であって、前記注入装置を用いて木質材料の表層部分を選択的に、かつ、一時的に圧縮しながら前記接着成分含有液を前記表層部分に注入する注入工程と、前記加熱装置を用いて前記注入工程で前記接着成分含有液が注入された前記表層部分に加熱処理を施す加熱工程とを含むことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項１および８記載の発明によれば、注入装置（工程）において合成樹脂含有液中または天然系接着剤含有液中で表層部分がロール体の周面により一旦選択的に圧縮変形された木質材料は、ロール体を通過して圧縮状態が解除された時点で元に復元し（すなわち、一時的に圧縮され）、そのとき合成樹脂含有液または天然系接着剤含有液中が一旦縮まった木質材料の組織内の空間の元の容量への復元で当該組織内に吸収される。
【００１１】
そして、引き続き加熱しつつ実行される加熱装置（工程）での加熱処理により、木材組織内に注入された加熱状態の合成樹脂が接着剤または固化剤の役割を果たし、これにより表層部分の永久固形化が実現する。
【００１２】
そして、液が合成樹脂含有液または天然系接着剤含有液であり、その中の有効成分が熱硬化するものである場合には、当該有効成分が加熱装置（工程）での加熱処理時に硬化し、これによって木質材料の表層部分の選択的な圧縮弾性変形状態、すなわち硬化状態が安定して維持される。
【００１３】
これに対し、合成樹脂含有液中の合成樹脂が熱可塑性合成樹脂である場合には、当該熱可塑性合成樹脂が加熱装置（工程）での加熱処理時に軟化して良好な流動性を発揮し、木材組織の深部に浸透した状態になる。この状態の木質材料に自然放冷または強制冷却の処理を施すことにより木質材料の表層部分は圧縮変形状態で硬化状態が安定して維持される。
【００１４】
このように、注入装置（工程）において木質材料の表層部分に有効成分含有液を含浸させることにより、引き続き実行される加熱装置（工程）での加熱処理により、合成樹脂が本来的に保有している接着性能または粘着性能に基づき木質材料の表層部分の圧縮変形状態が維持されるため、従来のように、単に木材組織と加熱された水との長時間に亘る反応によって木質材料の圧縮変形状態を固定させる方式に比較し、表面性能が向上するとともに、生産性も向上する。また、合成樹脂の硬化温度または軟化温度は、木材組織と水との反応温度より低く設定することが可能であるため、高温に起因した木質材料の表面の変色を防止することができ、木質材料の風合いが保持される。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記接着成分含有液は、合成樹脂含有液および天然系接着剤含有液のいずれか一方であることを特徴とするものである。
【００１６】
かかる構成によれば、接着成分含有液として合成樹脂含有液および天然系接着剤含有液のいずれかを採用しても、木質材料の表層部分を改質するための材料として有効に機能する。そして、特に天然系接着剤含有液を採用した場合、当該天然系のものは生分解性を備えているため、改質処理された後の木質材料が環境に優しいものになる。
【００１７】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記合成樹脂含有液は、水中に熱硬化性合成樹脂が溶解された合成樹脂溶液であることを特徴とするものである。
【００１８】
かかる構成によれば、熱硬化性合成樹脂を水に溶解することにより合成樹脂含有液が容易に得られる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記合成樹脂含有液は、水中に熱硬化性合成樹脂および熱可塑性合成樹脂の少なくとも一方がコロイド状に分散された合成樹脂エマルジョンであることを特徴とするものである。
【００２０】
かかる構成によれば、所定の溶剤に溶解された熱硬化性合成樹脂を界面活性剤の助けを借りて水中にコロイド状で分散させて合成樹脂エマルジョンとすることにより合成樹脂含有液が容易に得られる。
【００２１】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記合成樹脂含有液は、水中に熱硬化性合成樹脂および熱可塑性合成樹脂の少なくとも一方の粒状物が分散された合成樹脂懸濁液であることを特徴とするものである。
【００２２】
かかる構成によれば、熱硬化性合成樹脂を微粉砕することで得られた微細な粒状物を水中に分散させることにより合成樹脂含有液が容易に得られる。
【００２３】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至５のいずれかに記載の発明において、前記注入装置による一時的な圧縮処理の完了後の木質材料に対して脱水処理を施す脱水装置を備えることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記注入工程と前記加熱工程との間に、注入工程による一時的な圧縮処理の完了後の木質材料に対して脱水処理を施す脱水工程を有することを特徴とするものである。
【００２５】
請求項６および９記載の発明において、脱水とは、主に木質材料の表層部分に含浸されている合成樹脂含有液または天然系接着剤含有液を抜き出すことである。
【００２６】
請求項６および９記載の発明によれば、注入装置（工程）で表層部分に圧縮処理が施されて復元することにより表層部分に合成樹脂含有液が含浸された木質材料は、加熱装置（工程）での加熱されつつ施される圧縮処理に先立ち、脱水装置（工程）での脱水処理により予め余分な水（具体的には、合成樹脂含有液または天然系接着剤含有液）が取り除かれるため、加熱装置（工程）における圧縮によって水が漏れ出すことがない。また、余分な水が取り除かれているため、突沸による木質材料の破裂が防止される。
【００２７】
また、木質材料に脱水処理が施されることにより、加熱装置（工程）で木質材料の加熱に供される熱量を低減させることが可能になるため（すなわち、水分の蒸発に供する熱量が不要になり、合成樹脂の加熱溶融あるいは加熱固化のために効果的に熱が用いられるようになるため）、製造効率の向上およびエネルギーコストの低減化に貢献する。
【００２８】
請求項７記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記加熱装置は、前記注入装置のロール体により圧縮変形の履歴が付与された前記表層部分を圧縮する圧縮装置を備えることを特徴とするものである。
【００２９】
請求項１０記載の発明は、請求項８または９記載の発明において、前記加熱工程において前記注入工程で圧縮変形の履歴が付与された前記表層部分を圧縮することを特徴とするものである。
【００３０】
請求項７および１０記載の発明によれば、表層部分に接着成分含有液が注入された木質材料を圧縮装置で圧縮しながら加熱装置（工程）で加熱処理を施すことにより、木質材料の表層部分は、圧縮状態で固化され、密度が高くなることにより硬度が高くなる。具体的には、例えば、スギ材の場合、比重は通常０．３５であるが、圧縮処理が施された表層部分は、比重が０．６〜０．７程度にまで高められる。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１および８記載の発明によれば、接着性能または固化性能を備えた接着成分の作用で木質材料の表面の硬さをより向上させることができるとともに、生産性をも向上させることができる。また、適正な種類の接着成分を選ぶことにより当該合成樹脂の硬化温度または軟化温度を、木材組織と水との反応温度より低く設定することが可能であるため、高温に起因した木質材料の表面の変色を防止することができ、改質された木質材料について木の風合いが損なわれるような不都合の発生を確実に防止することができる。
【００３２】
請求項２記載の発明によれば、特に天然系接着剤含有液を採用した場合、当該天然系のものは生分解性を備えているため、改質処理された後の木質材料を環境に優しいものにすることができる。
【００３３】
請求項３記載の発明によれば、熱硬化性合成樹脂を水に溶解することにより合成樹脂含有液を容易に調製することができる。
【００３４】
請求項４記載の発明によれば、所定の溶剤に溶解された熱硬化性合成樹脂を界面活性剤の助けを借りて水中にコロイド状で分散させてエマルジョン化することにより合成樹脂含有液を容易に調製することができる。
【００３５】
請求項５記載の発明によれば、熱硬化性合成樹脂または熱可塑性樹脂を微粉砕することで得られた微細な粒状物を水中に分散させることにより合成樹脂含有液を容易に調製することができる。
【００３６】
請求項６および９記載の発明によれば、脱水装置（工程）で木質材料から予め余分な水が取り除かれているため、加熱装置（工程）での突沸による木質材料の破裂を確実に防止することができる。また、木質材料に脱水処理が施されることにより、加熱装置（工程）で木質材料の加熱に供される熱量を低減させることが可能になるため、製造効率の向上およびエネルギーコストの低減化に貢献することができる。
【００３７】
請求項７および１０記載の発明によれば、表層部分に接着成分含有液が注入された木質材料を圧縮装置で圧縮しながら加熱装置（工程）で加熱処理を施すことにより、木質材料の表層部分は、減容状態で固化され、これによって表層部分の硬度がより高い木質材料を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
図１は、本発明に係る表層改質木質材料の製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。図１に示すように、表層圧縮木材Ｗ３は、原料木材Ｗ０に圧縮処理を施しつつ表層部分に接着成分含有液Ｈを含浸させる注入工程Ｐ１と、この注入工程Ｐ１で表層部分に合成樹脂含有液が含浸された接着成分含浸木材Ｗ１に脱水処理を施す脱水工程Ｐ２と、この脱水工程Ｐ２で脱水処理が施されることにより得られた脱水木材Ｗ２に対してプレス視ながら加熱処理を施す加熱工程Ｐ３とを経ることにより製造される。
【００３９】
前記注入工程Ｐ１では、接着成分含有液Ｈ中で原料木材Ｗ０の表層部分にのみ圧縮処理が施される。そして、この圧縮処理が施された表層部分が元の容量に復元するとき木材組織中に接着成分含有液Ｈを吸引させ、これによって接着成分含浸木材Ｗ１を得るようになされている。
【００４０】
前記脱水工程Ｐ２では、注入工程Ｐ１で得られた脱水木材Ｗ２に脱水処理が施され、これによって次工程の加熱工程Ｐ３に先立ち余分な水（具体的には、合成樹脂含有液）が機械的に取り除かれた脱水木材Ｗ２が得られる。かかる脱水工程Ｐ２を経ることで、加熱工程Ｐ３での加熱処理に供される熱量を低減させることができる。また、加熱工程Ｐ３で木材内の水分が突沸して木材を破裂させてしまうような不都合の発生を防止することができる。
【００４１】
前記加熱工程Ｐ３では、先の脱水工程Ｐ２で得られた脱水木材Ｗ２に対して、加熱処理が実行されつつ再度の圧縮処理が施される。圧縮処理については、脱水木材Ｗ２を２枚の金属板間で押圧挟持する方法が採用される。また、加熱処理については、金属板の内部に通電発熱体を内装し、この通電発熱体への通電による発熱で金属板を介して脱水木材Ｗ２を加熱したり、金属板を介して脱水木材Ｗ２に高周波を印加する高周波加熱が採用されたりする。
【００４２】
そして、加熱工程Ｐ３での脱水木材Ｗ２に対するこのような加熱しながらの圧縮処理において、前記接着成分含有液Ｈに含まれている接着成分が、熱可塑性合成樹脂である場合には、脱水木材Ｗ２は、当該熱可塑性合成樹脂の軟化点よりも高温になるまで加熱される。こうすることで脱水木材Ｗ２の表層部分の木材組織中に含浸された熱可塑性合成樹脂は軟化溶融した状態になる。
【００４３】
そしてこの状態で脱水木材Ｗ２に圧縮処理が施されるため、軟化溶融した熱可塑性合成樹脂は、木材組織内で糊の役割を果たし、木材組織の減容状態を粘着維持することになる。そして、加熱工程Ｐ３から導出された表層圧縮木材Ｗ３は、自然放冷あるいは強制冷却されることで軟化溶融していた熱可塑性合成樹脂が固化し、これによって表層圧縮木材Ｗ３の表層の固化状態が安定した状態で維持される。
【００４４】
これに対し、加熱工程Ｐ３での脱水木材Ｗ２に対するこのような加熱しながらの圧縮処理において、前記接着成分含有液Ｈに含まれている接着成分が、熱硬化性合成樹脂である場合には、脱水木材Ｗ２は、当該熱効果性合成樹脂の硬化点よりも高温になるまで加熱されつつ圧縮処理が施される。こうすることで脱水木材Ｗ２の表層部分の木材組織中に含浸された熱硬化性合成樹脂は固化し、特に冷却処理を施すことなくそのまま最終製品としての表層圧縮木材Ｗ３になる。
【００４５】
図２は、平板プレスにより加える押圧力に対応した木材の応力（ｋｇｆ／ｃｍ２）と、木材表層部分の圧縮変形（ひずみ（ｍｍ））寸法との関係を示すグラフである。図中、実線で示す線図Ｌ１は木材に対して注入工程Ｐ１による圧縮処理が施されていない場合の図であり、破線で示す線図Ｌ２は注入工程Ｐ１での圧縮変形履歴の寸法が４ｍｍの場合の図であり、一点鎖線で示す線図Ｌ３は注入工程Ｐ１での圧縮変形履歴の寸法が８ｍｍの場合の図であり、二点鎖線で示す線図Ｌ４は注入工程Ｐ１での圧縮変形履歴の寸法が１２ｍｍの場合の図である。
【００４６】
線図Ｌ１では、応力が３５（ｋｇｆ／ｃｍ２）という大きな応力が発生するまでは木材が変形しないが、これを越えると、あるひずみまでは比較的容易にひずみが増大しており、その後は応力とほぼ比例するようにひずみが増大している。
【００４７】
線図Ｌ２では、２ｍｍまでは容易に（すなわち、小さい応力で）変形し、この後、４〜５ｍｍ程度までは応力の増加が少ない状態で変形し、この後は応力とほぼ比例するようにひずみが増大している。
【００４８】
線図Ｌ３では、２ｍｍ強までは容易に変形し、この後、８ｍｍまで応力の増加が少ない状態で変形し、この後は応力とほぼ比例するようにひずみが増大している。
【００４９】
線図Ｌ４では、２ｍｍ強までは容易に変形し、この後、１０ｍｍまで応力の増加が少ない状態で変形し、この後は応力とほぼ比例するようにひずみが増大している。
【００５０】
このように、線図Ｌ２の場合には、注入工程Ｐ１で４ｍｍの圧縮変形履歴が付与されているため、４ｍｍまでの変形に必要な応力と、４ｍｍ以上の変形に必要な応力の大きさに差がある。
【００５１】
線図Ｌ３の場合には、注入工程Ｐ１で８ｍｍの圧縮変形履歴が付与されているため、８ｍｍまでの変形に必要な応力と、８ｍｍ以上の変形に必要な応力の大きさに差がある。
【００５２】
線図Ｌ４の場合には、注入工程Ｐ１で１２ｍｍの圧縮変形履歴が付与されているため、１２ｍｍまでの変形に必要な応力と、１２ｍｍ以上の変形に必要な応力の大きさに差がある。
【００５３】
そして、本発明は、図２に示すような木材の挙動に基づき、当該挙動を有効に利用するべく構成されたものである。具体的には、注入工程Ｐ１において、前記ブランク試験の場合における水に代えて合成樹脂含有液中で木材に圧縮処理を施すようにしている。このようにするのは、水の場合には、加熱工程Ｐ３における固定化処理時に、当該水の木材組織を対象とした加水分解作用のみを利用し、一旦分解して軟化した木材組織を硬質のものに再構築することが行われるのであるが、本発明においては、かかる水の作用に加えて接着効果あるいは粘着効果を備えた合成樹脂の性質、または天然系接着剤の性質を積極的に木材の表層の固化処理に利用するものであり、こうすることで単に水のみを使用した場合に比較し、表層の高度が格段に向上した表面圧縮木質材料を短時間で効率的に製造することができる。従って、加熱工程Ｐ３において、脱水木材Ｗ２を必ずしも木質材料の改質温度である例えば１８０℃以上にまで昇温する必要はない。
【００５４】
原料木材Ｗ０が浸漬される液としては、まず第１実施形態のものとして水中に熱硬化性合成樹脂を溶解することによって形成される合成樹脂溶液を挙げることができる。かかる熱硬化性合成樹脂としては、例えば、グリオキザール樹脂（Ｇｌｙｏｘａｌ  ｒｅｓｉｎ）、フェノール樹脂（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ  ｒｅｓｉｎ）、メラミン樹脂（Ｍｅｌａｍｉｎｅ  ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ  ｒｅｓｉｎ）、ユリア樹脂（Ｕｒｅａ  ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ  ｒｅｓｉｎ）、およびマレイン酸（Ｍａｌｅｉｃ  ａｃｉｄ）等を挙げることができる。これらの熱硬化性の合成樹脂の所定量を水に溶解させることによって本発明に係る第１実施形態の合成樹脂含有液を容易に得ることができる。
【００５５】
また、第２実施形態に係る液としては、水中に熱硬化性合成樹脂または熱可塑性合成樹脂がコロイド状に分散された合成樹脂エマルジョンを挙げることができる。かかる目的に使用される熱硬化性合成樹脂としては、エポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ  ｒｅｓｉｎ）、アクリル樹脂（Ａｃｒｌｉｃ  ｒｅｓｉｎ）、ポバール（ＰＶＡ：Ｐｏｌｙｂｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｌ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ：Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｇｌｙｃｏｌ）およびシリコーン樹脂（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ  ｒｅｓｉｎ）等を挙げることができる。
【００５６】
また、かかる目的に使用される熱可塑性合成樹脂としては、ポリエチレン（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、エチレン酢酸ビニルコポリマー（ＥＶＡ：Ｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌ  ａｃｅｔａｔｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ポリスチレン（Ｐｏｌｙｓｔｈｙｒｅｎｅ）、塩化ビニル（Ｐｏｌｙ  ｖｉｎｙｌ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、アクリロニトリルスチレン共重合体（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  ｓｔｙｒｅｎｅ  ｐｒａｓｔｉｃｓ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ  ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  ｓｔｙｒｅｎｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）およびポリエステル（ＰＥＴ：Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等を挙げることができる。
【００５７】
さらに、第３実施形態に係る液として、熱硬化性合成樹脂または熱可塑性合成樹脂の微細な粒状物が分散された合成樹脂懸濁液を挙げることができる。合成樹脂懸濁液を調製するためのものとしては、第１および第２実施形態に係る合成樹脂のいずれをも、あるいはその他の合成樹脂をも適用することができる。このような合成樹脂を、例えば粒径が１μｍ以下になるまで微粉砕し、水中に投入して攪拌することにより、合成樹脂懸濁液を得ることができる。
【００５８】
これらに加えて第４実施形態に係る液としては、天然系接着剤を挙げることができる。天然系接着剤としては、ゼラチン（Ｇｅｌａｔｉｎ）、カゼイン（Ｃａｓｅｉｎ）、デキストリン（Ｄｅｘｔｒｉｎ）、アルギン酸ソーダ（Ｓｏｄｉｕｍ  ａｌｇｉｎａｔｅ）、キトサン（Ｃｈｉｔｏｓａｎ）、タンニン酸（Ｔａｎｎｉｃ  ａｓｉｄ）および絹フィブロイン（Ｓｉｌｋ  ｆｉｂｒｏｉｎ）等を挙げることができる。
【００５９】
そして、原料木材Ｗ０は、このような第１〜第４実施形態に係るいずれかの液中に浸漬された状態で、軸心回りに回転するロール体（後述の各プレスロール対３１，３２，３３）により圧縮される注入工程Ｐ１と、この注入工程Ｐ１で圧縮変形の履歴を付与された接着成分含浸木材Ｗ１に対し脱水処理を施す脱水工程Ｐ２と、この脱水工程Ｐ２で脱水された脱水木材Ｗ２に対して加熱し筒プレス処理を施す加熱工程Ｐ３とを経て表層圧縮木材Ｗ３が製造される。
【００６０】
従って、注入工程Ｐ１において液中で行われる、ロールプレス装置（圧縮装置）３０により圧縮された原料木材Ｗ０の容量復元時に、当該原料木材Ｗ０の表層部分の木材組織内に合成樹脂含有液または天延系接着剤含有液からなる接着成分含有液Ｈが吸引され、これによって原料木材Ｗ０の表層部分の木材組織中に合成樹脂が均一に注入された接着成分含浸木材Ｗ１が得られる。この状態で引き続き脱水工程Ｐ２で脱水処理が施された後、加熱工程Ｐ３において脱水木材Ｗ２は、加熱されつつプレス処理が施される。
【００６１】
これにより、接着成分含浸木材Ｗ１内に含浸された合成樹脂が熱硬化性合成樹脂である場合には、当該熱硬化性合成樹脂が表層圧縮木材Ｗ３内で硬化し、これによって木材の表層部分の圧縮変形状態が固定化される。
【００６２】
これに対し接着成分含浸木材Ｗ１に含浸された合成樹脂が熱可塑性合成樹脂である場合には、当該熱硬化性合成樹脂が表層圧縮木材Ｗ３内で軟化して広がり、木材組織内に浸透した状態になる。従って、この状態で表層圧縮木材Ｗ３が放冷または強制冷却処理で冷却されることにより、一旦軟化した熱可塑性合成樹脂が固化するため、木材の表層部分の圧縮変形状態が固定化される。
【００６３】
そして、本実施形態においては、このような本発明に係る表層圧縮木材Ｗ３の製造方法に供される表層圧縮木材Ｗ３の製造装置１０は、前記注入工程Ｐ１で採用される樹脂液槽２０、ロールプレス装置３０および移送装置４０と、前記脱水工程Ｐ２で採用される脱水装置５０と、前記加熱工程Ｐ３で採用されるヒーティングプレス装置（加熱装置）６０とを備えて構成されている。
【００６４】
以下、かかる製造装置１０について図３および図４に基づき説明する。図３は、表層圧縮木材Ｗ３の製造装置１０の一実施形態を示す一部切欠き斜視図であり、図４は、その正面視の断面図である。なお、図３および図４においてＸ−Ｘ方向を左右方向、Ｙ−Ｙ方向を前後方向といい、特に−Ｘ方向を左方、＋Ｘ方向を右方、−Ｙ方向を前方、＋Ｙ方向を後方という。
【００６５】
図３および図４に示すように、製造装置１０は、先に説明したとおり、樹脂液槽２０と、ロールプレス装置３０と、移送装置４０と、脱水装置５０と、ヒーティングプレス装置６０とを備えている。
【００６６】
前記樹脂液槽２０は、一般的な容器でよいが、ここでは、平面視で矩形状を呈する底板２１と、この底板２１の前縁部から斜めに立設された、後方に向かって先下がりに傾斜する前方傾斜板２２と、底板２１の後縁部から垂直に立設された後方板２３と、底板２１の左右の縁部から垂直に立設された左右一対の側板２４とを備えた、上面が開放状態の側面視で逆台形状の容器によって形成されている。樹脂液槽２０の上下寸法は、少なくとも原料木材Ｗ０の長さ寸法より長尺（略２倍）に設定されている。このような樹脂液槽２０に、略満杯状態で前記のような接着成分含有液Ｈが装填されている。
【００６７】
前記ロールプレス装置３０は、樹脂液槽２０内において前方傾斜板２２に沿うように上方から下方に向かって配設された上部プレスロール対（ロール体）３１、中間プレスロール対（ロール体）３２および下部プレスロール対（ロール体）３３からなる３つのプレスロール対と、各プレスロール対３１，３２，３３を駆動させるためのプレスロール駆動機構３４とを備えている。
【００６８】
前記上部プレスロール対３１は、一対の上部ロール軸３１１と、各上部ロール軸３１１にそれぞれ同心で一体回転可能に外嵌された一対の上部ロール本体３１２とからなっている。また、前記中間プレスロール対３２は、一対の中間ロール軸３２１と、各中間ロール軸３２１にそれぞれ同心で一体回転可能に外嵌された一対の中間ロール本体３２２とからなっている。さらに、前記下部プレスロール対３３は、一対の下部ロール軸３３１と、各下部ロール軸３３１にそれぞれ同心で一体回転可能に外嵌された一対の下部ロール本体３３２とからなっている。
【００６９】
そして、原料木材Ｗ０は、上方から上部プレスロール対３１間、中間プレスロール対３２間および下部プレスロール対３３間に順番に差し通され、これによって順次圧縮処理が進行するようになされている。
【００７０】
このような各プレスロール対３１，３２，３３において、各上部ロール本体３１２の対向周面間の距離ｄ１は、図４に示すように、原料木材Ｗ０の厚み寸法より僅かに短めに設定され、各中間ロール本体３２２の対向周面間の距離ｄ２は、前記距離ｄ１より僅かに短めに設定され、各下部ロール本体３３２の対向周面間の距離ｄ３は、前記距離ｄ２よりさらに僅かに短めに設定されている。
【００７１】
従って、原料木材Ｗ０は、プレスロール駆動機構３４の駆動で上部プレスロール対３１から順番に中間プレスロール対３２および下部プレスロール対３３へ向けて差し込まれていくことにより順次薄く圧縮されていき、下部プレスロール対３３を出たときには、下部ロール本体３３２間の距離ｄ３と同一の厚み寸法にまで圧縮されている。但しこの圧縮状態は、原料木材Ｗ０の表層部分にのみ起こり、原料木材Ｗ０の芯の部分が圧縮されることはない。
【００７２】
そして、距離ｄ３にまで圧縮された原料木材Ｗ０は、中間プレスロール対３２間を通過した直後から本来的に保持している復元力により元の厚みに向かって復元される。このとき木材組織の一旦減容された細胞内の空間が元の容量に戻るため、樹脂液槽２０内の接着成分含有液Ｈが原料木材Ｗ０の表層部分の木材組織内に吸引され、当該原料木材Ｗ０の表層部分の細胞内は、接着成分含有液Ｈで満たされた状態になる。
【００７３】
前記プレスロール駆動機構３４は、前記各上部ロール軸３１１に同心で一体回転可能に外嵌された互いに噛合する一対の上部ギヤ３４１と、前記各中間ロール軸３２１に同心で一体回転可能に外嵌された互いに噛合する一対の中間ギヤ３４２と、前記各下部ロール軸３３１に同心で一体回転可能に外嵌された互いに噛合する一対の下部ギヤ３４３と、一対の上部ギヤ３４１の一方および一対の中間ギヤ３４２の一方間に介設された上部アイドルギヤ３４４と、一対の中間ギヤ３４２の一方および一対の下部ギヤ３４３の一方間に介設された下部アイドルギヤ３４５と、前記一対の下部ギヤ３４３の一方と噛合する（図３および図４に示す例では後方の下部ギヤ３４３に噛合する）駆動ギヤ３５と、この駆動ギヤ３５を駆動回転させる第１駆動モータ３６とを備えている。
【００７４】
各一対のギヤ３４１，３４２，３４３は、それぞれ互いに噛合されている。また、前記第１駆動モータ３６は、駆動軸３６１を有し、この駆動軸３６１は、同心で一体回転可能に前記駆動ギヤ３５に連結されている。
【００７５】
かかるプレスロール駆動機構３４によれば、第１駆動モータ３６を駆動して駆動軸３６１を軸心回りに時計方向に駆動回転させることにより、この駆動回転は、駆動ギヤ３５を介して下部ギヤ３４３に伝達され、これによって一対の下部ギヤ３４３は、互いに反対方向（前方の下部ギヤ３４３は時計方向、後方の下部ギヤ３４３は反時計方向）に向けて回転する。一対の下部ギヤ３４３の駆動回転により、下部プレスロール対３３もそれぞれ回転する。
【００７６】
また、この下部ギヤ３４３の駆動回転は、下部アイドルギヤ３４５を介して後方の中間ギヤ３４２に伝達され、これによって一対の中間ギヤ３４２も互いに反対方向（前方の中間ギヤ３４２は時計方向、後方の中間ギヤ３４２は反時計方向）に向けて回転する。一対の中間ギヤ３４２の駆動回転により、中間プレスロール対３２もそれぞれ回転する。
【００７７】
また、中間ギヤ３４２の駆動回転は、上部アイドルギヤ３４４を介して後方の上部ギヤ３４１に伝達され、これによって一対の上部ギヤ３４１も互いに反対方向（前方の上部ギヤ３４１は時計方向、後方の上部ギヤ３４１は反時計方向）に向けて回転する。一対の上部ギヤ３４１の駆動回転により、上部プレスロール対３１もそれぞれ回転する。
【００７８】
すなわち、第１駆動モータ３６の駆動により、各プレスロール対３１，３２，３３は、それぞれ前記各ギヤを介して駆動回転した状態になるため、この状態で上部プレスロール対３１間に原料木材Ｗ０を供給することにより、当該原料木材Ｗ０は、各プレスロール対３１，３２，３３により順番にプレス処理が施されることになる。
【００７９】
前記移送装置４０は、原料木材Ｗ０にロールプレス装置３０により注入工程Ｐ１での圧縮処理が施され、かつ、その表層部分に接着成分含有液Ｈが含浸された接着成分含浸木材Ｗ１を移動して脱水装置５０へ向かわせるためのものである。
【００８０】
かかる移送装置４０は、前記下部プレスロール対３３の直下位置に配設された接着成分含浸木材Ｗ１を受けて傾斜姿勢から垂直姿勢へ姿勢変更させるための姿勢変更容器４１と、この姿勢変更容器４１を姿勢変更のために駆動する油圧装置４２とを備えている。
【００８１】
前記姿勢変更容器４１は、左右方向に細長く形成されているとともに、前後幅寸法が接着成分含浸木材Ｗ１の厚さ寸法より僅かに幅広に設定され、かつ、上下寸法が接着成分含浸木材Ｗ１の上下寸法より若干長めに設定され、これによって接着成分含浸木材Ｗ１を余すところなく全て収納し得るような断面サイズおよび長さ寸法にされている。
【００８２】
かかる姿勢変更容器４１は、前記ロールプレス装置３０により下降される原料木材Ｗ０の下降方向に沿うように樹脂液槽２０内においてロールプレス装置３０の直下位置に斜めに配設されている。従って、ロールプレス装置３０により下方に向けて押し出された接着成分含浸木材Ｗ１は、傾斜姿勢に姿勢設定された姿勢変更容器４１内に収容される。
【００８３】
また、姿勢変更容器４１の下端部には、左右の側板を一体回転可能に貫通した回動軸４１１が設けられている。この回動軸４１１は、樹脂液槽２０の一対の側板２４に防水状態で回転可能に貫通されている。従って、姿勢変更容器４１の姿勢変更は、回動軸４１１の軸心回りの正逆回動でおこなわれることになる。
【００８４】
前記油圧装置４２は、油圧ポンプ等の油圧機器が内装された第１油圧源４３と、この第１油圧源４３から供給される油圧により駆動する姿勢変更用シリンダ装置４４とから構成されている。姿勢変更用シリンダ装置４４は、油圧シリンダ４４１と、この油圧シリンダ４４１から進退するピストンロッド４４２とからなっている。
【００８５】
一方、樹脂液槽２０の右側の側板２４を貫通した前記回動軸４１１の右端部には、軸心と直交する方向に延びる連結アーム４１２が固定されている。この連結アーム４１２と、前記姿勢変更用シリンダ装置４４のピストンロッド４４２の先端とは、接続ピン４４３を介して互いに接続されている。従って、ピストンロッド４４２が油圧シリンダ４４１から進退することにより、姿勢変更容器４１は、連結アーム４１２および回動軸４１１を介して傾斜姿勢と垂直姿勢との間で姿勢変更することになる。
【００８６】
従って、姿勢変更容器４１が傾斜姿勢に姿勢設定された状態でロールプレス装置３０からの接着成分含浸木材Ｗ１を受け入れた後に、油圧装置４２の駆動で姿勢変更容器４１を垂直姿勢に姿勢変更することにより、姿勢変更容器４１内に収容された接着成分含浸木材Ｗ１は、自身の浮力で姿勢変更容器４１から抜け出て浮き上がり、前記脱水装置５０へ向けて上昇する。
【００８７】
脱水装置５０は、接着成分含浸木材Ｗ１の表層部分に一旦吸収された接着成分含有液Ｈを排出させて脱水するものである。かかる脱水装置５０は、樹脂液槽２０の上部の後方位置で一対の側板２４間に架設された一対の脱水ロール５１と、これら一対の脱水ロール５１を駆動する第２駆動モータ５２と、この第２駆動モータ５２の駆動によって駆動回転する脱水ギヤ５３とを備えている。
【００８８】
前記一対の脱水ロール５１は、側板２４間に貫通架設された一対の脱水ロール軸５１１回りに同心で一体回転可能に外嵌されている。これら一対の脱水ロール５１の対向した周面間の距離は、先の下部プレスロール対３３の下部ロール本体３３２の対向周面間の距離ｄ３と同一か、それより若干広めに設定されている。また、樹脂液槽２０に満たされる接着成分含有液Ｈは、脱水ロール５１に到達しない液位に設定されている。
【００８９】
第２駆動モータ５２の駆動軸５２１には、同心で一体回転可能に駆動ギヤ５２２が外嵌されている。この駆動ギヤ５２２は、互いに噛合している一対の脱水ギヤ５３の一方側に噛合され、第２駆動モータ５２の駆動による駆動ギヤ５２２の駆動軸５２１回りの一体回転が脱水ギヤ５３に伝達されるようになっている。そして、これら一対の脱水ギヤ５３の回転は、各脱水ロール軸５１１を介して各脱水ロール５１に伝達され、これによって各脱水ロール５１が互いに反対方向に向けて回転する。
【００９０】
従って、垂直になった姿勢変更容器４１から浮上した接着成分含浸木材Ｗ１は、各脱水ロール軸５１１回りに互いに反対方向に回転している一対の脱水ロール５１間の隙間に捕捉され、引き続き各脱水ロール５１の駆動回転によって両脱水ロール５１間の隙間を圧縮されながら通過するに際して表層に含んだ水分が絞り取られて脱水される。脱水処理後の脱水木材Ｗ２は、図略の作業ロボット等の作業手段により、あるいは作業者の手作業によりヒーティングプレス装置６０へ送り込まれて加熱圧縮処理が施される。
【００９１】
前記ヒーティングプレス装置６０は、脱水装置５０で脱水処理が施された脱水木材Ｗ２に対して圧縮しながら高周波加熱処理を施し、これによって脱水木材Ｗ２を表層圧縮木材Ｗ３に加工するためのものである。かかるヒーティングプレス装置６０は、直方体状を呈する装置本体６１と、この装置本体６１装着され脱水木材Ｗ２に高周波を印加して加熱処理を施す高周波加熱機構６２と、同脱水木材Ｗ２に圧縮処理を施す圧縮機構６３とを備えている。
【００９２】
前記装置本体６１は、平面視で矩形状の基礎台６１１と、この基礎台６１１の四隅部からそれぞれ立設された４本の支柱６１２と、これら４本の支柱に支持された天板６１３とを備えている。
【００９３】
前記高周波加熱機構６２は、基礎台６１１と天板６１３との間に配設された上部電極６２１ａおよび下部電極６２１ｂからなる上下一対の対向電極６２１と、これら一対の対向電極６２１に高周波を印加する高周波発生機６２２とからなっている。そして、脱水木材Ｗ２が上部電極６２１ａおよび下部電極６２１ｂ間に押圧挟持された状態で、これら一対の対向電極６２１に高周波発生機６２２からの高周波が印加されることにより、脱水木材Ｗ２に高周波加熱処理が施され、これによって脱水木材Ｗ２の表層に含まれた接着成分含有液中の接着成分が所定の温度（接着成分が熱可塑性合成樹脂である場合には軟化点以上の温度、接着成分が熱硬化性合成樹脂である場合には硬化点以上の温度）加熱される。
【００９４】
前記圧縮機構６３は、前記対向電極６２１を昇降させる圧縮処理用シリンダ装置６４と、この圧縮処理用シリンダ装置６４に対して油圧を供給する第２油圧源６５とを備えている。
【００９５】
前記圧縮処理用シリンダ装置６４は、縦置きで装置本体６１の天板６１３に固定された３本の油圧シリンダ６４１と、各油圧シリンダ６４１から天板６１３を貫通してそれぞれ垂下されたピストンロッド６４２とを備えている。本実施形態においては、かかる３台の圧縮機構６３が左右方向の中央部で前後方向に直列に並設されているが、本発明は、圧縮処理用シリンダ装置６４が３台であることに限定されるものではなく、２台以下であってもよいし、３台以上採用してもよい。
【００９６】
そして、各ピストンロッド６４２の下端部が上部電極６２１ａの上面に固定され、各ピストンロッド６４２が各油圧シリンダ６４１内に引き込まれたり、油圧シリンダ６４１から突出されたりすることにより、上部電極６２１ａが昇降するようになされている。
【００９７】
前記第２油圧源６５には、オイル貯留槽や駆動モータの駆動で動作する油圧ポンプ等の所定の油圧機器が内装されている。かかる第２油圧源６５の駆動により一方向から油圧が油圧シリンダ６４１へ供給されることによりピストンロッド６４２が油圧シリンダ６４１から突出する一方、他方向から油圧が供給されることによりピストンロッド６４２が油圧シリンダ６４１から突出するようになっている。
【００９８】
そして、上部電極６２１ａが上昇された状態で、前記脱水装置５０から導出された脱水木材Ｗ２を下部電極６２１ｂ上に載置する。引き続き第２油圧源６５からの油圧シリンダ６４１への油圧の供給でピストンロッド６４２を突出させ、これによって下部電極６２１ｂ上の脱水木材Ｗ２を上部電極６２１ａにより押圧して圧縮する。これにより、対向電極６２１間に押圧挟持された脱水木材Ｗ２は、先のロールプレス装置３０により圧縮癖が付けられた表層部分が再度圧縮された状態になる。
【００９９】
以下、図４および図５を基に、必要に応じて図１および図２を参照しながら本発明に係る製造装置１０の作用について説明する。因みに、図５は、ロールプレス装置３０における原料木材Ｗ０の状態変化を説明するための説明図であり、図５（Ａ）は、原料木材Ｗ０が上部プレスロール対３１により圧縮されつつある状態、図５（Ｂ）は、原料木材Ｗ０が上部プレスロール対３１および中間プレスロール対３２により圧縮されつつある状態、図５（Ｃ）は、原料木材Ｗ０が上部プレスロール対３１，中間プレスロール対３２および下部プレスロール対３３により圧縮されつつある状態をそれぞれ示している。なお、図５におけるＹによる方向表示は、図４の場合と同様（−Ｙ：前方、＋Ｙ：後方）である。
【０１００】
前記原料木材Ｗ０に対して表層圧縮処理を施し、表層圧縮木材Ｗ３を製造するに際しては、まず、樹脂液槽２０内に略満杯になるまで接着成分含有液Ｈを注ぎ入れ、引き続き第１駆動モータ３６および第２駆動モータ５２をそれぞれ駆動する。こうすることにより、第１駆動モータ３６の駆動力は、駆動軸３６１および駆動ギヤ３５を介して一対の下部ギヤ３４３に伝達され、この下部ギヤ３４３の回転は下部アイドルギヤ３４５を介して一対の中間ギヤ３４２に伝達され、この中間ギヤ３４２の回転は上部アイドルギヤ３４４を介して一対の上部ギヤ３４１に伝達される。
【０１０１】
また、第２駆動モータ５２の駆動力は、駆動軸５２１、駆動ギヤ５２２および一対の脱水ギヤ５３を介して一対の脱水ロール５１に伝達され、これによって各脱水ロール５１は、各脱水ロール軸５１１回りに互いに反対方向へ向けて駆動回転する。
【０１０２】
このような状態で、前記各一対のギヤ３４１，３４２，３４３が駆動回転することにより各プレスロール対３１，３２，３３が各ローラ軸３１１，３２１，３３１回りにそれぞれ回転する。この回転においては、右側のプレスロールがローラ軸回りに図４における反時計方向に向けて駆動回転する一方、左側のプレスロールがローラ軸回りに図４における時計方向に向けて駆動回転する。
【０１０３】
このように各プレスロール対３１，３２，３３が駆動回転された状態において原料木材Ｗ０を、図４に示すように、上部プレスロール対３１の各単位ロール間に形成された隙間へ右下がりの傾斜状態で差し込む。こうすることにより原料木材Ｗ０は、上部プレスロール対３１の互いに反対方向に向かう回転に誘導されて中間プレスロール対３２へ導入され、ついで上部プレスロール対３１および中間プレスロール対３２の駆動回転に誘導されて下部プレスロール対３３へ導入される。そして、下部プレスロール対３３を通過した原料木材Ｗ０は、接着成分含浸木材Ｗ１となって表層部分が圧縮された状態で姿勢変更容器４１内へ排出される。
【０１０４】
ここで、原料木材Ｗ０が接着成分含浸木材Ｗ１になるメカニズムを、各プレスロール対３１，３２，３３の配列状態を示す図４の部分拡大図である図５を基に詳細に説明する。まず、図５（Ａ）に示す状態では、厚み寸法ｄ０の原料木材Ｗ０が互いに反対方向に向けて駆動回転している上部プレスロール対３１の隙間に引き込まれ、これによって厚み寸法がｄ１にまで圧縮された状態で上部プレスロール対３１から下方に向けて排出されている。なおこのとき原料木材Ｗ０は、全体的に均等に圧縮されるのではなく、表層部分の木材組織が破壊されてその部分のみが圧縮された状態になっている。
【０１０５】
ついで、上部プレスロール対３１の駆動回転の継続により原料木材Ｗ０が駆動回転している中間プレスロール対３２に到達すると、当該原料木材Ｗ０は、図５（Ｂ）に示すように、この中間プレスロール対３２の各ロール間に噛み込まれ、これによってｄ１であった厚み寸法がｄ２にまで圧縮される。このときも原料木材Ｗ０は、全体的に均等に圧縮されるのではなく、表層部分のみが圧縮された状態になっている。
【０１０６】
ついで、上部プレスロール対３１および中間プレスロール対３２の駆動回転の継続により原料木材Ｗ０が駆動回転している下部プレスロール対３３に到達すると、当該原料木材Ｗ０は、図５（Ｃ）に示すように、この下部プレスロール対３３の各ロール間に噛み込まれ、これによってｄ２であった厚み寸法がｄ３にまで圧縮される。このときも原料木材Ｗ０は、全体的に均等に圧縮されるのではなく、表層部分のみが圧縮された状態になっている。
【０１０７】
そして、下部プレスロール対３３から下方に向けて押し出された原料木材Ｗ０は、元の厚さに復元されるため、この復元された木材組織の細胞内に接着成分含有液Ｈが吸引され（図５（Ｃ）に点描で表示）、これによって原料木材Ｗ０の表層部分に接着成分含有液Ｈが含浸された接着成分含浸木材Ｗ１が形成される。
【０１０８】
ついで、図４に戻り、原料木材Ｗ０が各プレスロール対３１，３２，３３を順次通過することにより形成された接着成分含浸木材Ｗ１は、傾斜姿勢に姿勢設定された姿勢変更容器４１内に収容される。そして、接着成分含浸木材Ｗ１が姿勢変更容器４１に収容された後、油圧装置４２が駆動され、これによるピストンロッド４４２の油圧シリンダ４４１内への没入によって連結アーム４１２が回動軸４１１回りに時計方向回動され、結果として連結アーム４１２と一体の姿勢変更容器４１が傾斜姿勢から垂直姿勢に姿勢変更する。
【０１０９】
そうすると、姿勢変更容器４１内に収容されていた接着成分含浸木材Ｗ１は、自身の浮力によって浮き上がり、その上端が互いに反対方向に回転している脱水装置５０の一対の脱水ロール５１により受け止められる。
【０１１０】
そして、一対の脱水ロール５１により受け止められた接着成分含浸木材Ｗ１は、その後、当該一対の脱水ロール５１の互いに反対方向へ向かう回転（後方の脱水ロール５１は、後方の脱水ロール軸５１１回りに時計方向に向けて一体回転するとともに、前方の脱水ロール５１は、前方の脱水ロール軸５１１回りに反時計方向に向けて一体回転する）により押圧挟持された状態で上方に向けて押し上げられ、このときに一対の脱水ロール５１による圧縮処理で表層部分に吸収されていた接着成分含有液Ｈが絞り取られ、これによって脱水処理が行われる。
【０１１１】
脱水処理が施された脱水木材Ｗ２には、その表層部分に吸収されていた余分な接着成分含有液Ｈが排出され、これによって必要かつ充分な接着成分含有液Ｈが木材の表層部分の細胞組織内に残留した状態になる。
【０１１２】
ついで、脱水装置５０から排出された脱水木材Ｗ２は、作業ロボットまたは作業者の人力により、ヒーティングプレス装置６０の対向電極６２１間に装填される。引き続き、圧縮機構６３の駆動によりピストンロッド６４２が油圧シリンダ６４１から突出され、これによる上部電極６２１ａの下降によって上部電極６２１ａと下部電極６２１ｂとの間に挟持された脱水木材Ｗ２に圧縮処理が施される。
【０１１３】
この圧縮処理によって、脱水木材Ｗ２の圧縮履歴があり、かつ、内部組織に接着成分含有液Ｈが吸収されている表層部分が圧縮されて減容した状態になる。この状態で高周波加熱機構６２の駆動により高周波発生機６２２からの高周波が対向電極６２１を介して脱水木材Ｗ２に印加される。かかる高周波加熱によって脱水木材Ｗ２の表層部分に吸収されている接着成分含有液Ｈ中の接着成分は、熱処理が施されることになる。
【０１１４】
そして、接着成分含有液Ｈ中の合成樹脂成分が熱可塑性合成樹脂である場合には、かかる高周波加熱で軟化溶融され、接着剤としての機能を発揮する。従って、所定時間の高周波印加処理の後に脱水木材Ｗ２を対向電極６２１間から取り出し、所定のクリップ金具でクリップした状態で自然放冷することにより、表層圧縮木材Ｗ３を得ることができる。
【０１１５】
これに対し、接着成分含有液Ｈ中の接着成分が熱硬化性合成樹脂である場合には、高周波加熱処理で当該合成樹脂の硬化温度以上にまで加熱することにより、直ちに表層圧縮木材Ｗ３を得ることができる。
【０１１６】
以上詳述したように、本実施形態に係る表層改質木質材料の製造装置（方法）は、表層部分を選択的に圧縮した木質材料としての表層圧縮木材Ｗ３を製造する装置（方法）であり、各プレスロール対３１，３２，３３を用いて原料木材Ｗ０の表層部分を合成樹脂含有液中または天然系接着剤含有液中で選択的に圧縮する圧縮装置としてのロールプレス装置３０（注入工程Ｐ１）と、このロールプレス装置３０によって表層部分が選択的に圧縮され、かつ、圧縮履歴を有する表層部分に接着成分含有液Ｈが含浸された接着成分含浸木材Ｗ１に対し脱水処理を施す脱水装置５０（脱水工程Ｐ２）と、ロールプレス装置３０によって圧縮変形の履歴を付与された前記表層部分を加熱しつつプレスするヒーティングプレス装置６０（加熱工程Ｐ３）とを備えて構成されている。
【０１１７】
かかる構成の表層改質木質材料の製造装置（方法）によれば、ロールプレス装置３０（注入工程Ｐ１）において接着成分含有液Ｈ中で表層部分が各プレスロール対３１，３２，３３の周面により一旦選択的に圧縮変形された原料木材Ｗ０は、各プレスロール対３１，３２，３３を通過して圧縮状態が解除された時点で元に復元し、そのとき接着成分含有液Ｈが一旦縮まった原料木材Ｗ０の組織内の空間の元の容量への復元で当該組織内に吸収され、これにより接着成分含浸木材Ｗ１が形成される。
【０１１８】
ついで実行される脱水装置５０（脱水工程）による脱水処理により、接着成分含浸木材Ｗ１から余分な水分が取り除かれて脱水木材Ｗ２が形成される。
【０１１９】
そして、引き続き加熱しつつ行われる圧縮処理が可能なヒーティングプレス装置６０（加熱工程Ｐ３）での加熱圧縮処理により、脱水木材Ｗ２は、その表層部分にロールプレス装置３０での圧縮変形履歴が残った状態になっていることで容易に圧縮処理が施される。この加熱圧縮処理により原料木材Ｗ０の表層部分に一旦吸収され、かつ、木材組織内に残留した加熱状態の合成樹脂が接着剤または固化剤の役割を果たして圧縮された原料木材Ｗ０の表層部分が元の容量に戻るのを阻止するため、結果として表層部分の圧縮変形状態が維持される永久固形化が実現する。
【０１２０】
そして、接着成分含有液Ｈ中の合成樹脂が熱硬化性合成樹脂である場合には、当該熱硬化性合成樹脂が加熱工程Ｐ３での加熱処理時に硬化し、これによって原料木材Ｗ０の表層部分の選択的な圧縮弾性変形状態、すなわち硬化状態が安定して維持される。
【０１２１】
これに対し、接着成分含有液Ｈ中の合成樹脂が熱可塑性合成樹脂である場合には、当該熱可塑性合成樹脂が加熱工程Ｐ３での加熱処理時に軟化して良好な流動性を発揮し、木材組織の深部に浸透した状態になる。この状態の原料木材Ｗ０に自然放冷または強制冷却の処理を施すことにより原料木材Ｗ０の表層部分は圧縮変形状態で硬化状態が安定して維持される。
【０１２２】
このように、注入工程Ｐ１においてロールプレス装置３０を用いて原料木材Ｗ０の表層部分に接着成分含有液Ｈを含浸させることにより、引き続き脱水工程Ｐ２の後に実行される加熱工程Ｐ３での加熱しながらのプレス処理により、合成樹脂が本来的に保有している接着性能または固化性能に基づき原料木材Ｗ０の表層部分の圧縮変形状態が維持されるため、従来のように、単に木材組織と加熱された水との長時間に亘る反応によって原料木材Ｗ０の圧縮変形状態を固定させる方式に比較し、表面性能が向上するとともに、生産性も向上する。また、合成樹脂の硬化温度または軟化温度は、木材組織と水との反応温度より低く設定することが可能であるため、高温に起因した原料木材Ｗ０の表面の変色を防止することができ、原料木材Ｗ０の風合いが維持される。
【０１２３】
表１は、本発明の効果を項目毎に一覧表にまとめた効果表である。
【０１２４】
【表１】
2008307798.tif 000003
なお、天然系接着剤やシリコン系の合成樹脂は、元々ホルムアルデヒドを含まないため安全である。その他のホルムアルデヒドを含む合成樹脂であっても、熱処理を施すことで基準値（日本農業規格のＦ☆☆☆☆（フォースター））以下の低ＶＯＣ（Ｖｏｌａｔｉｌｅ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ：低揮発性有機化合物）とすることができる。
【０１２５】
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、以下の態様をも採用することが可能である。
【０１２６】
（１）上記の実施形態の表層圧縮木材Ｗ３の製造装置１０においては、ロールプレス装置３０、移送装置４０および脱水装置５０が１つの樹脂液槽２０内に装着されているが、こうする代わりにロールプレス装置３０、移送装置４０および脱水装置５０をそれぞれ他とは独立した別個の装置として別々に構成してもよい。
【０１２７】
（２）上記の実施形態においては、注入工程Ｐ１と、加熱工程Ｐ３との間に脱水工程Ｐ２を介設しているが、脱水工程Ｐ２は必ずしも必須ではなく、特に設ける必要はない。この場合、注入工程Ｐ１で原料木材Ｗ０に圧縮処理を施すことで得られた接着成分含浸木材Ｗ１は、直ちに加熱工程Ｐ３へ送り込まれる。
【０１２８】
（３）上記の実施形態においては、加熱工程Ｐ３での脱水木材Ｗ２（脱水処理が施されない場合は接着成分含浸木材Ｗ１）への加熱処理に高周波加熱機構６２による高周波加熱が採用されているが、本発明は、加熱工程Ｐ３での木材の加熱に高周波加熱を採用することに限定されるものではなく、例えば、木材を挟持する上下のプレス板内にニクロム線などの通電発熱体を埋設し、この通電発熱体への通電による発熱で木材を加熱してもよい。
【０１２９】
（４）上記の実施形態においては、ロールプレス装置３０に上部プレスロール対３１、中間プレスロール対３２および下部プレスロール対３３の３つのプレスロール対が採用されているが、本発明は、プレスロール対が３つであることに限定されるものではなく、２つ以下でもよいし、４つ以上であってもよい。
【０１３０】
（５）上記の実施形態においては第１油圧源４３および第２油圧源６５をまとめて１台の油圧源とし、この１台の油圧源からの油圧で姿勢変更用シリンダ装置４４および圧縮処理用シリンダ装置６４の双方を駆動させるようにしてもよい。
【０１３１】
（６）上記の実施形態においては、加熱工程Ｐ３でヒーティングプレス装置６０が採用され、脱水木材Ｗ２にプレス処理を施しながら加熱処理を施すようになされているが、プレス処理を施すことなく加熱処理のみを施すようにしてもよい。こうすることによって脱水木材Ｗ２の表層部分がたとえ圧密されていない状態であっても、表層部分の木材組織内に侵入した接着成分含有液Ｈ中の接着成分である樹脂や天然系接着剤が固化し、これら当該接着成分そのものの作用で木質材料の表面を硬くするなど、表面性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３２】
【図１】本発明に係る表層改質木質材料の製造方法の一実施形態を説明するための工程図である。
【図２】平板プレスにより加える押圧力に対応した木材の応力（ｋｇｆ／ｃｍ２）と、木材表層部分の圧縮変形（ひずみ（ｍｍ））寸法との関係を示すグラフである。
【図３】表層圧縮木材の製造装置の一実施形態を示す一部切欠き斜視図である。
【図４】図３に示す製造装置の正面視の断面図である。
【図５】ロールプレス装置における原料木材の状態変化を説明するための説明図であり、（Ａ）は、原料木材が上部プレスロール対により圧縮されつつある状態、（Ｂ）は、原料木材が上部プレスロール対および中間プレスロール対により圧縮されつつある状態、（Ｃ）は、原料木材が上部プレスロール対，中間プレスロール対および下部プレスロール対により圧縮されつつある状態をそれぞれ示している。
【符号の説明】
【０１３３】
１０  製造装置              ２０  樹脂液槽
２１  底板                  ２２  前方傾斜板
２３  後方板                ２４  側板
３０  ロールプレス装置（圧縮装置）
３１  上部プレスロール対（ロール体）
３１１  上部ロール軸        ３１２  上部ロール本体
３２  中間プレスロール対（ロール体）
３２１  中間ロール軸        ３２２  中間ロール本体
３３  下部プレスロール対（ロール体）
３３１  下部ロール軸        ３３２  下部ロール本体
３４  プレスロール駆動機構  ３４１  上部ギヤ
３４２  中間ギヤ            ３４３  下部ギヤ
３４４  上部アイドルギヤ    ３４５  下部アイドルギヤ
３５  駆動ギヤ              ３６  第１駆動モータ
３６１  駆動軸              ４０  移送装置
４１  姿勢変更容器          ４１１  回動軸
４１２  連結アーム          ４２  油圧装置
４３  第１油圧源            ４４  姿勢変更用シリンダ装置
４４１  油圧シリンダ        ４４２  ピストンロッド
４４３  接続ピン            ５０  脱水装置
５１  脱水ロール            ５１１  脱水ロール軸
５２  駆動モータ            ５２１  駆動軸
５２２  駆動ギヤ            ５３  脱水ギヤ
６０  ヒーティングプレス装置（加熱装置）
６１  装置本体              ６１１  基礎台
６１２  支柱                ６１３  天板
６２  高周波加熱機構        ６２１  対向電極
６２１ａ  上部電極          ６２１ｂ  下部電極
６２２  高周波発生機        ６３  圧縮機構
６４  圧縮処理用シリンダ装置
６４１  油圧シリンダ        ６４２  ピストンロッド
６５  第２油圧源            Ｈ  接着成分含有液
Ｐ１  注入工程              Ｐ２  脱水工程
Ｐ３  加熱工程              Ｗ０  原料木材
Ｗ１  接着成分含浸木材      Ｗ２  脱水木材
Ｗ３  表層圧縮木材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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