(57)【要約】【課題】寸法安定性と表面硬さの向上と表面硬さ目的に行う木材の高圧水蒸気による熱処理時に生じがちな表面の過度の茶系色化を矯正して、処理済み木材の意匠性を向上させる。【解決手段】上下の熱盤１ａ，１ｂ間に形成される密封空間内に木材Ｗを加熱圧縮した状態で保持しておき、そこに高圧水蒸気を供給して木材の熱処理を行った後、取り出した木材を染料または漂白剤を溶かした水溶液Ａ中に所要時間浸漬して色調およびまたは色彩を調整する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下の熱盤を備えたプレス装置の熱盤間に形成される密封空間内に木材を加熱した状態で保持する工程、密封空間内に保持された木材に高圧水蒸気を供給する工程、および密封空間を解圧する工程、とを少なくとも含む熱処理を経て製造される熱処理済みの木材に対して、さらに、染料または漂白剤を溶かした水溶液中に所要時間浸漬して色調およびまたは色彩を調整する処理を行うことを特徴とする色調色彩を調整した熱処理木材の製造方法。
【請求項２】
木材を密封空間内に保持する際に、木材の圧縮を同時に行うことを特徴とする請求項１に記載の色調色彩を調整した熱処理木材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱処理木材の製造方法に関し、特に、そのままでは実使用に表面硬さが不足しているような木材に対して、所要の表面硬さを付与して建築用あるいは家具用などとして有効に用いることができるようにした木材の熱処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無垢材を建築用あるいは家具用材料として用いることが注目されている。しかし、スギ材やパイン材のように、無垢材の種類によっては、表面が柔らかく表面硬度が不足したり、あるいは、寸法安定性が不足したりして、そのままでは、建築用あるいは家具用材料としては適切でないものもある。そのために、そのような木材に対して密封空間内で高圧水蒸気を供与して熱処理を行うことが提案されている。例えば、特許文献１（特開平９−１９３１０４号公報）あるいは特許文献２（特開平１１−１０６０８号公報）には、上下の熱盤を備えたプレス装置の熱盤間に形成される密封空間内に木材を加熱した状態で、また、必要な場合には圧縮した状態で保持する工程、密封空間内に保持された加熱および必要な場合には圧縮された状態の木材に高圧水蒸気を供給する工程、および、密封空間を解圧する工程、とを少なくとも備えた木材の熱処理方法が記載されている。このような熱処理を行うことにより、処理木材の寸法安定性や表面硬さが改善され、有効な建築資材となる。
【０００３】
上記の熱処理方法は、従来の木材処理で用いられる熱盤を持つ熱圧プレスを利用して、その熱盤間に形成される密封空間内に、処理すべき木材を圧縮することなくまたは圧縮した状態で保持し、熱盤から高圧水蒸気を供給することにより木材に熱処理を施す方法（それにより、寸法安定性や表面硬さの向上が得られる）であり、処理が簡素化される利点も有している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１９３１０４号公報
【特許文献２】
特開平１１−１０６０８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、上記した木材の熱処理方法について継続して実験と研究を行っているが、その過程で、熱盤の温度や木材表面の性状などの関係で、解圧後に密封空間から取り出した熱処理済み木材の表面が、処理前の色彩と比較して茶系に変化している場合があることを経験した。このような色彩の変色は、外観意匠を向上させるものとして好まれる場合もあるが、変化の程度によつては、商品価値を低下させる要因ともなる。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、解圧後の密封空間から取り出した熱処理済み木材が外観意匠を損なう程度に変色している場合に、その色調および色彩を適度に調整して商品価値の高い熱処理済み木材が得られるようにした熱処理木材の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記した密封空間内での変色発生の要因などについて研究を行う過程において、取り出した直後の木材を過酸化水素水のような漂白剤を溶かした水溶液中に浸漬することにより、色調が容易に淡色化することを経験した。さらに、適宜の色彩の染料を溶かした水溶液中に取り出した直後の木材を浸漬することにより、熱処理後の木材は当該染料の色彩に容易に着色されることも経験した。その理由は定かではないが、高圧水蒸気処理を受けた直後の木材は吸水力に富んでおり、染色や脱色作用を受けやすくなっているからと推測される。
【０００８】
本発明は上記の知見に基づくものであり、本発明による色調色彩を調整した熱処理木材の製造方法は、上下の熱盤を備えたプレス装置の熱盤間に形成される密封空間内に木材を加熱した状態で保持する工程、密封空間内に保持された木材に高圧水蒸気を供給する工程、および密封空間を解圧する工程、とを少なくとも含む熱処理を経て製造される熱処理済みの木材に対して、さらに、染料または漂白剤を溶かした水溶液中に所要時間浸漬して色調およびまたは色彩を調整する処理を行うことを特徴とする。木材を密封空間内に保持する際に、木材の圧縮を同時に行うようにしてもよい。
【０００９】
本発明において、熱処理済みの木材を染料または漂白剤を溶かした水溶液中に所要時間浸漬して色調およびまたは色彩を調整する処理を行う以前の工程、すなわち、解圧直後の熱処理済み木材を得るまでの工程は、上記のような従来知られた任意の熱処理方法あるいは圧密化方法をそのまま用いることができる。
【００１０】
本発明では、密封空間を解圧して取り出した熱処理済み木材を、短時間のうちに、好ましくは、解圧直後から５分程度の後に、染料または漂白剤を溶かした水溶液中に全体を浸漬し、所要時間放置することを特徴とする。解圧後の時間が長すぎると、吸水力が低下して十分な染料または漂白効果が得られない。
【００１１】
最適の浸漬時間は木材の熱処理状態や水溶液の濃度などによって変化する。一般に、水溶液中の染料または漂白剤の濃度が濃い場合には染色あるいは脱色の進捗は速く、濃度が薄い場合には遅い。また、同じ濃度の水溶液でも、浸漬時間が短いと染色あるいは色調変化の程度は低く、長くなるとその程度が大きくなる。従って、浸漬時間をどの程度とするかは、浸漬中の木材を目視しながら、適宜選択すればよい。
【００１２】
本発明において、染料としては、パテントブルー、メチルバイオレット、マラカイトグリーン、メチレンブルーのようなものを用いることができる。漂白剤としては、過酸化水素水、亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウムのようなものを用いることができる。染料を用いることにより、熱処理済みの木材全体を所望の色彩のものにすることができ、漂白剤を用いることにより、熱処理過程で茶系に変色した表面の色調を所望に淡色化することができる。
【００１３】
本発明において、木材を加熱する方法は、従来知られた木材の熱処理あるいは圧密化処理で用いられているものを適宜採用すればよく、上下熱盤に電気ヒータやスチーム管などの加熱手段を取り付けて、該熱盤から加熱するようにしてもよく、加熱処理を行う部位に高周波加熱手段を配置していわゆる高周波加熱をするようにしてもよい。それらの加熱手段を適宜組み合わせて行ってもよい。
【００１４】
木材を圧縮するには、処理すべき木材の厚さよりも高さの低い治具を一方の熱盤に取り付け、他方の熱盤が該治具に接するまで上下の熱盤の双方または一方を移動させればよい。その状態で、処理すべき木材は加熱と圧縮とがされた状態で密封空間内に保持される。処理すべき木材の厚みと同じ高さの治具を用いる場合には、木材の圧縮は生じない。
【００１５】
密封空間内に保持された上記木材に対して、熱盤に形成した細孔を介して外部から高圧水蒸気を供給する。それにより、木材が持つ水分も水蒸気化して密封空間内は高温高圧雰囲気となる。この高温高圧雰囲気に圧縮された木材を一定時間放置することにより、木材の熱処理は進行し、寸法安定性および少なくとも表面およびその近傍の高度は向上して、表面特性が改善される。所要時間経過後に、密封空間を解圧して、熱処理済みの木材を取り出す。
【００１６】
密封空間内に高圧水蒸気を供給する前の工程として、密封空間内を減圧する工程を行うようにしてもよい。減圧した状態で高圧水蒸気を供給することにより、熱処理が迅速化すると共に、処理空間が密封状態となっているか否かを、この減圧工程でもって確認することができる。
【００１７】
上記した特許文献１、２に記載される方法のように、密封空間への高圧水蒸気の供給と共に密封空間内の真空引き行うようにしてもよい。また、密封空間の解圧時に、真空引きを行うことにより、密封空間を迅速に常圧に戻すことができ、解圧作業の安全性も確保できる。
【００１８】
なお、本発明において、熱処理の条件は対象となる木材の種類や寸法などに応じて実験的に最適値が定められるが、例えば、スギ材の場合、高圧水蒸気の圧力は数ｋｇｆ／ｃｍ２  〜３０ｋｇｆ／ｃｍ２  、温度は１５０℃〜２３０℃程度が好ましい。圧縮率も任意であるが、１５％から３５％程度が実際的であり、圧縮率がさらに高い場合、性能的には格別の不具合は生じないが、容積低減率が大きくなり木材としての歩留まりが低下する。低すぎると表面硬度の改善が十分に得られない。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明をさらに詳細に説明する。図１は、本発明による色調色彩を調整した熱処理木材の製造方法を実施する際に用いる、木材の熱処理装置の一例を示している。図において、１ａ、１ｂは、従来の木材処理で用いられる熱盤プレスに装着されると同様の熱盤であり、それぞれに熱源としてのヒータ２ａ、２ｂが設けられ、さらに、少なくとも処理すべき木材Ｗと衝接することとなる表面部分には多数の細孔３ａ、３ｂが形成されている。上方の熱盤１ａに形成された細孔３ａは配管４ａ及び開閉弁Ｖを介して高圧水蒸気発生源Ｖに接続しており、下方の熱盤１ｂに形成された細孔３ｂは配管４ｂを介して真空ポンプＶＰに接続している。真空ポンプに変えてブロアー（図１には示されない）を用いてもよい。図示しないが、配管４ａ，４ｂのそれぞれを、適宜の切替弁を介して、高圧水蒸気発生源Ｖと真空ポンプＶＰの双方に接続可能としておいてもよい。
【００２０】
上方の熱盤１ａには、処理しようとする木材Ｗの当初厚さよりもわずかに低い高さ（好ましくは木材Ｗの当初厚さの６５〜８５％程度の高さ）の厚さ規制治具１０が適宜の固定手段によって取り付けられており、その上縁および下縁には密封を保持するために弾性パッキン１１が取り付けてある。厚さ規制治具１０の高さを木材Ｗの厚さと同じものとしてもよい。
【００２１】
木材Ｗの熱処理に当たっては、まず、処理すべき平板状の木材Ｗを下方の熱盤１ｂ上の、好ましくは細孔３ｂが形成されている位置に載置し、次に、上熱盤１ａと下熱盤１ｂとを厚さ規制治具１０により移動が規制されるまで接近させ、停止させる。それにより、木材Ｗは、所要の圧縮を受けた状態で、上熱盤１ａと下熱盤１ｂと厚さ規制治具１０とで形成される密封空間内に収容される。なお、木材Ｗの厚さと同じ高さの厚さ規制治具１０を用いる場合には、この時点では木材Ｗの圧縮は生じない。図示しないが、木材Ｗの周囲に弾性密封材料を配置して、熱盤１ａ、１ｂの間の密封度を高めるようにしてもよい。また、この圧縮工程を一気に行うと、木材Ｗに破壊が生じる場合がある。そのような場合には、圧縮工程を多段階に分けて行うことが望ましく、それにより、破壊が生じるのを回避できる。
【００２２】
その状態で、真空ポンプＶＰ（または、ブロアー）を作動させて、下方の熱盤１ｂに形成した細孔３ｂから真空引きを行い、密封空間内を減圧状態とする。密封空間内の減圧の進行具合により、気密性の程度を確認することができる。装置の形態によっては、上下の熱盤の双方から真空引きを行うようにしてもよい。また、真空引きを省略することもできる。
【００２３】
所定の減圧が得られた時点で真空引きを停止し、高圧水蒸気発生源Ｓ側の配管４ａに設けた開閉弁Ｖを開き、熱盤１ａに形成した細孔３ａから高圧水蒸気を供給する。装置の形態によっては、上下の熱盤の双方から高圧水蒸気の供給を行ってもよい。それにより、密封空間内は高圧高温雰囲気となり、噴出する水蒸気は木材Ｗの内部にまで均一に到達する。
【００２４】
所望量の高圧水蒸気の噴出を終えた後、必要な場合には一定時間そのまま放置し、その後、従来法の同様にして、高圧水蒸気の大気への解放による解圧を行い、型開きをして熱処理済みの木材Ｗを取り出す。
【００２５】
取り出した熱処理済みの木材Ｗを、図２に示すように、染料または漂白剤を溶かした水溶液Ａ中に浸漬し、木材Ｗの色彩あるいは色調の変化を観察する。所望の色彩あるいは色調になった時点で、熱処理済み木材Ｗを水溶液Ａから取り出して乾燥させる。それにより、本発明による色調色彩を調整した熱処理木材が得られる。
【００２６】
熱処理により木材Ｗは表面が茶褐色となる変化を受けているが、例えば青色の染料を用いることにより、熱処理済みの木材を表面のみならず内部にまで青色の色彩を持つものに変化させることができる。また、熱処理直後の木材は吸水力に富んでおり、この色彩の変化は、容易に進行する。そして、浸漬時間を調整することにより、色彩変化の深さを任意に調整することもできる。
【００２７】
熱処理済み木材の表面が外観意匠を低下させる程に茶褐色系に変色している場合には、漂白剤を溶かした水溶液に浸漬する。それにより、脱色が進行し、浸漬時間を調整することにより、茶褐色系に変色した表面の色調を所望に淡色化することができる。
【００２８】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明を説明する。
〔実施例１〕  図１に示す装置を用い、両熱盤１ａ，１ｂの表面には２ｍｍφの細孔３ａ，３ｂを４０ｍｍ間隔で縦横に形成した。上方の熱盤１ａの細孔群を高圧水蒸気発生源に接続し、下方の熱盤の細孔群を真空ポンプに接続した。処理材Ｗとして厚さ１６ｍｍ×横幅１００ｍｍ×長さ１２００ｍｍのビーチ材を用い、それを下方の熱盤１ｂの中央部においた。上方の熱盤１ａの外周部に取り付けた治具１０の高さ１６ｍｍとした。熱盤温度を２００℃に維持した状態で、上方の熱盤１ａを治具１０の下端面が下熱盤１ｂに衝接するまで下降させ、木材Ｗを密封空間内に収容した状態とした。プレス圧は２００ｋｇｆ／ｃｍ２  で行った。
【００２９】
次に、下方熱盤に形成した細孔群に連続する真空ポンプを稼働させて密封空間を減圧した後、真空引きを停止し、上方熱盤に形成した細孔群から１５ｋｇｆ／ｃｍ２  の飽和水蒸気（２００℃）を５分間噴出させた。蒸気の供給も停止した後、解圧し処理済の木材を取り出した。取り出した木材の表面を目視により観察したところ、無処理木材よりの木肌よりも茶褐色に変色していた。
【００３０】
取り出した製品を直ちに青色の染料（パテントブルー）を１０％濃度で溶かした水溶液中に２０秒間浸漬した。水溶液から取り出した処理済み木材の表面を目視により観察したところ、青色に着色されていた。裁断して内部を目視により観察したところ、ほぼ同様に全体が青色に着色されていた。
【００３１】
〔実施例２〕  処理すべき木材として、厚み２０ｍｍ×横幅１００ｍｍ×長さ１２００ｍｍのスギ材を用いたこと以外は、実施例１と同様にして木材の熱処理を行った。熱処理済みの木材は厚さが１６ｍｍであり、２０％の圧縮を受けている。取り出した木材の表面を目視により観察したところ、無処理木材よりの木肌よりもかなり茶褐色に変色していた。
【００３２】
取り出した製品を直ちに漂白剤（過酸化水素水）を１８％濃度で溶かした水溶液中に２０秒間浸漬した。水溶液から取り出した処理済み木材の表面を目視により観察したところ、脱色が進んで淡色化しており、優れた外観意匠性を備えた熱処理済み木材が得られた。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の高圧水蒸気による熱処理済みの木材であって、さらに、色調色彩を適宜に調整した製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による色調色彩を調整した熱処理木材の製造方法を実施する際に用いる、木材の熱処理装置の一例を示す図。
【図２】熱処理済みの木材を染料または漂白剤を溶かした水溶液中に浸漬した状態を示す図。
【符号の説明】
Ｗ…処理しようとする木材、Ａ…水溶液、１ａ、１ｂ…熱盤プレスに装着される熱盤、２ａ、２ｂ…ヒータ、３ａ、３ｂ…細孔、４ａ、４ｂ…配管、１０…厚さを規制するための治具
【図１】
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【図２】
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