(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材の内部を予め脱酸素処理した後，加熱処理の前に樹脂の含浸処理などの他の処理を行うことなく、脱酸素後の木材にそのまま加熱処理を行うことを特徴とする改質木材の製造方法。
【請求項２】
前記加熱処理を140℃乃至240℃で4時間乃至12時間行うことを特徴とする請求項１記載の改質木材の製造方法。
【請求項３】
前記加熱処理を140℃乃至180℃で4時間乃至12時間行うことを特徴とする請求項１記載の改質木材の製造方法。
【請求項４】
前記加熱処理を空気，不活性ガスまたは空気と不活性ガスとの混合ガスの雰囲気ガス中で行うことを特徴とする請求項１，２または３記載の改質木材の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の改質木材の製造方法により製造されたことを特徴とする耐朽性木材。
【請求項６】
木材を水中に浸漬した後，水中に溶存酸素濃度が２５℃で５ｐｐｍ以下となるまで窒素ガスを送気することにより前記脱酸素処理を行うことを特徴とする請求項１記載の改質木材の製造方法。
【請求項７】
木材を密閉容器の中に封入した後，容器内を１００ｍｍHｇ以下で１０分間以上減圧することにより前記脱酸素処理を行うことを特徴とする請求項１記載の改質木材の製造方法。
【請求項８】
木材を密閉容器の中に封入した後，容器内に１１０℃以上の水蒸気を１０分間以上流通させることにより前記脱酸素処理を行うことを特徴とする請求項１記載の改質木材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，寸法安定性，耐朽性および高い曲げ強度を有する改質木材の製造方法および耐朽性木材に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱処理木材は，着色では得られない色調を醸成することから，広く普及している。
従来，木質に熱可塑性と埋木状の性状を与えるため，含浸が容易となるよう脱空気した木材に特定の有機含浸材を含浸させ，加水分解させたうえで，この含浸処理した木材に不燃性ガス雰囲気中で高温加熱処理を行ない，温度と湿度とを操作因子として木材等に割れが生じないように雰囲気制御しながら高温加熱処理を行なう方法がある（例えば，特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第２７１７７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら，特許文献１の従来技術では，以下の課題があった。
（１）加熱時における木材表面と内部との物性相違に基づく歪みが発生し，製品の高歩留りが得られない。
（２）十分な耐朽性が得られない。
（３）十分な曲げ強度が得られない。
【０００５】
本発明は，このような従来の課題に着目してなされたもので，寸法安定性，耐朽性および高い曲げ強度を付与し，製品歩留りの向上を図ることができる改質木材の製造方法およびその製造方法により製造される耐朽性木材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】
【０００６】
上記目的を達成するため，本発明に係る改質木材の製造方法は，木材の内部を予め脱酸素処理した後，加熱処理の前に樹脂の含浸処理などの他の処理を行うことなく、脱酸素後の木材にそのまま加熱処理を行うことを特徴とする。
本発明に係る改質木材の製造方法では，前記加熱処理を140℃乃至240℃で4時間乃至12時間行うことが好ましく，特に，前記加熱処理を140℃乃至180℃で4時間乃至12時間行うことがより好ましい。
【０００７】
本発明に係る改質木材の製造方法では，加熱処理の前に，予め木材の内部を室温換算で５体積％以下まで脱酸素処理するのが好ましい。
【０００８】
また，本発明に係る改質木材の製造方法では，前記加熱処理を空気，不活性ガスまたは空気と不活性ガスとの混合ガスの雰囲気ガス中で行うことが好ましい。用いる不活性ガスとしては，窒素ガスまたは炭酸ガスが好ましい。
本発明に係る改質木材の製造方法では，前処理として十分な脱酸素処理を施すことで，次工程である木材の加熱処理の雰囲気条件を不活性ガス雰囲気下だけでなく，空気存在下まで広げることができる。
【０００９】
本発明により，木材表面のみならず内部まで脱酸素され，その後の加熱処理操作によって木材の表面，内部一様にセルロース分子鎖間，ヘミセルロース分子鎖間などの架橋結合が形成され，吸湿性が低下し，菌の生育に必要な生理水分が不足して，土壌微生物による分解が抑止され，結果として耐朽性が向上する。
また，本発明により，木材表面のみならず内部まで脱酸素されることで酸化・燃焼が押さえられ，加熱処理木材の欠点である曲げ強度低下が抑制される。
さらに，本発明により，木材表面のみならず内部まで加熱炭化の均質化が図られ，結果として製品品質歩留りが向上する。
【００１０】
このように，本発明では，木材の内部を予め脱酸素処理した後，脱酸素後の木材にそのまま加熱処理を行うことにより，寸法安定性，耐朽性および高い曲げ強度を得ることができる。なお，本発明では，脱酸素後の木材に対しそのまま加熱処理を行い，加熱処理の前に樹脂の含浸処理などの他の処理を行わない。含浸処理などの他の処理により木質そのものがもつ性質が変化するのを防ぐためである。
本発明に係る耐朽性木材は，前述の本発明に係る改質木材の製造方法により製造されたことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る改質木材の製造方法は，木材を水中に浸漬した後，水中に溶存酸素濃度が２５℃で５ｐｐｍ以下となるまで窒素ガスを送気することにより前記脱酸素処理を行うことが好ましい。
本発明に係る改質木材の製造方法は，木材を密閉容器の中に封入した後，容器内を１００ｍｍHｇ以下で１０分間以上減圧することにより前記脱酸素処理を行うことが好ましい。
本発明に係る改質木材の製造方法は，木材を密閉容器の中に封入した後，容器内に１１０℃以上の水蒸気を１０分間以上流通させることにより前記脱酸素処理を行うことが好ましい。
【００１２】
また，本発明に係る改質木材の製造方法は，水中に木材を入れ，不活性ガスでバブリングを行った後，水から木材を取り出し，燃焼温度より低い温度で加熱処理することが好ましい。
【００１３】
この場合，不活性ガスには，窒素ガスを用いることが好ましい。バブリングは，水中の溶存酸素濃度が２５℃の場合５ｐｐｍ以下となるよう行うことが好ましい。また，バブリングは，不活性ガスの放出量を抑えるため，蓋をした容器中で行うことが好ましい。
耐朽性能を高めるために，加熱処理の温度は１４０℃乃至２４０℃であることが好ましく，特に１８０℃乃至２２０℃であることがより好ましく，２２０℃乃至２４０℃であることがさらに好ましく，２４０℃が最適である。
曲げ強度および曲げヤング係数を高めるために，加熱処理の温度は１４０℃乃至１８０℃であることが好ましく，特に１４０℃が最適である。
【００１４】
この本発明に係る改質木材の製造方法では，水中に木材を入れ，不活性ガスでバブリングを行うことにより，木材の内部に含まれる空気が排出される。それにより，寸法安定性，耐朽性および高い曲げ強度を得ることができる。
【００１５】
本発明に係る改質木材の製造方法は，木材を１１０℃以上の水蒸気雰囲気下において脱酸素した後，１８０℃乃至２２０℃の温度で加熱処理してもよい。
この場合，木材を１１０℃以上の水蒸気雰囲気下において脱酸素することにより，木材の内部に含まれる空気が排出され，寸法安定性，耐朽性および高い曲げ強度を得ることができる。
【００１６】
本発明による波及効果として，以下の効果が挙げられる。
（１）寸法安定性，色調に特長を有する加熱処理木材に，さらに耐朽性を付与し，機械的強度を維持する技術を提案できるため，木材産業の競争力維持に貢献できる。
（２）加熱処理木材生産の歩留り向上に寄与できる。
（３）化学的な試薬を用いない木材の耐朽性向上技術の普及を図ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば，寸法安定性，耐朽性および高い曲げ強度を付与し，製品歩留りの向上を図ることができる改質木材の製造方法およびその製造方法により製造される優れた特性の耐朽性木材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下，本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明の効果を確認するため，以下の実験を行った。
［１］［脱酸素処理と高温加圧処理条件による木材の耐朽性能試験］
［供試材料］
スギ丸太の辺材部分から，長さ15cm×2cm角の試験杭を採取した。
試験杭に対して，以下に示すように，窒素雰囲気中で熱処理をしたもの（Ｎ），脱酸素処理後に窒素雰囲気中で熱処理したもの（ＮＤ），脱酸素処理をしたもの（Ｄ），無処理のもの（Ｍ）を準備し，供試材料とした。
【００１９】
（１）窒素雰囲気中で熱処理をしたもの（Ｎ）
供試材料をオートクレーブにて，２気圧の窒素ガス中で加熱した。加熱温度は140℃，180℃，220℃，240℃の４つの条件に分け，加熱時間はそれぞれ２０時間とした。
（２）脱酸素処理後に窒素雰囲気中で熱処理したもの（ＮＤ）
供試材料に対し，以下に示す条件で脱酸素処理を行った後，窒素雰囲気中で熱処理をしたもの（Ｎ）と同様に，オートクレーブにて２気圧の窒素ガス中で加熱した。加熱温度は140℃，180℃，220℃，240℃の４つの条件に分け，加熱時間はそれぞれ２０時間とした。
（３）脱酸素処理をしたもの（Ｄ）
供試材料に対し，以下に示す条件で脱酸素処理を行った。
（４）無処理のもの（Ｍ）
温度６０℃，相対湿度７０％で１６８時間保った。
【００２０】
［脱酸素処理条件］
長さ700mm×幅430mm×高さ300mmのポリプロピレン（PP）製の容器１に，蒸留水を40リットル入れ，気泡発生装置(ポリテトラフロロエチレン（PTFE）製）２を容器１の底へセットし，ガスボンベ３の純度99%の窒素ガスをその気泡発生装置２に流し込んで，容器内蒸留水の溶存酸素濃度が１ｐｐｍになるようバブリング調整した。容器１には，窒素の放出量を抑えるためにフタを設けた。
図１に示すように，各供試材料Ａを容器１に入れ，重し４を載せて蒸留水に浸漬させ，気泡発生装置２でバブリングを２４時間行った。各供試材料Ａの間にはそれぞれ接触しないように桟を設けた。
【００２１】
［試験方法］
ファンガスセラー（ＪＩＳ  Ｋ  １５７１に準ずる腐朽槽内試験）により耐朽性試験を行った。
宮城県林業試験場内栗園から森林土壌を採取し，ふるいにかけて粒状を揃えた壌土と市販の腐葉土，鹿沼土，バーミキュライトを用意し，４：２：２：２の容積比割合で混合し腐朽土壌を作製した。ポリプロピレン（PP）製の容器 (420×300×120mm)に直径10mmの穴を５箇所開けたものを準備し，深さ10mmまで砂利を敷いた上に，作製した腐朽土壌を90mm厚で敷き詰めた。
場内スギ林から白色腐朽菌が蔓延している直径8〜10cmのスギ小丸太を採取し，４つ割りした上，長さ10cm程度に揃え，PP容器に各２個ずつ入れて腐朽菌を導入した。
この容器を恒温恒湿機（いすず製作所製「μ-2001」）に入れて雰囲気温度26℃，相対湿度80%に設定した。また，土壌水分はPFメータ（大起理化製「DIK-8342」）を用い，PF値が1.0〜2.0になるよう水分状況を管理した。
１ヶ月経過後，前記の供試材料を80mmの深さまで土壌に埋設した。
試験体は番号を付け，対応する番号が隣接するようにした。設置後，概ね１ヶ月ごとに腐朽状況を目視により0〜5の6段階で評価した。
その評価項目を表１に示す。
【００２２】
【表１】
0004817299.tif 000002
【００２３】
［試験評価基準］
耐用の目安とされる被害度は2.5。無処理材は120日目で被害度2.5に達した。脱酸素処理だけのものは140日目で被害度2.5に達する。スギ無処理材を土中に埋設した場合，その耐用年数は3年であり，仮にこの試験で240日目で2.5に到達したものは耐用年数が6年と評価される。
【００２４】
その結果を図２乃至図５に示す。
図２乃至図５に示すように，１４０℃乃至２４０℃の熱処理温度で，脱酸素処理後に窒素雰囲気中で熱処理したもの（ＮＤ）が最も耐朽性能が高く，次に，窒素雰囲気中で熱処理をしたもの（Ｎ），脱酸素処理をしたもの（Ｄ），無処理のもの（Ｍ）の順であった。脱酸素処理後に窒素雰囲気中で熱処理したもの（ＮＤ）では，１４０℃の熱処理温度で，６ヶ月経過後でも，被害度２．０以下であった。特に，２２０℃以上の熱処理温度では，６ヶ月経過後でも，被害度０．０であった。
【００２５】
［２］［脱酸素処理と高温加圧処理条件による木材の曲げ強度試験］
［１］と同一の供試材料について，曲げ強度を測定した。
その結果を図６に示す。
図６に示すように，脱酸素処理後に窒素雰囲気中で熱処理したもの（ＮＤ）では，１４０℃の熱処理温度の場合，無処理のものより曲げ強度が大きく，１８０℃の熱処理温度の場合，無処理のものと同等の曲げ強度であった。
【００２６】
［３］［脱酸素処理と高温加圧処理条件による木材の曲げヤング係数試験］
［１］と同一の供試材料について，曲げヤング係数を測定した。
その結果を図７に示す。
図７に示すように，脱酸素処理後に窒素雰囲気中で熱処理したもの（ＮＤ）では，１４０℃の熱処理温度の場合，無処理のものより曲げヤング係数が大きく，１８０℃の熱処理温度の場合，無処理のものに次いで曲げヤング係数が大きかった。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本考案の実施の形態の改質木材の製造方法による改質木材の脱酸素処理条件を示す説明図である。
【図２】本考案の実施の形態の改質木材の製造方法による改質木材の熱処理温度１４０℃の場合の耐朽性能試験結果を示すグラフである。
【図３】本考案の実施の形態の改質木材の製造方法による改質木材の熱処理温度１８０℃の場合の耐朽性能試験結果を示すグラフである。
【図４】本考案の実施の形態の改質木材の製造方法による改質木材の熱処理温度２２０℃の場合の耐朽性能試験結果を示すグラフである。
【図５】本考案の実施の形態の改質木材の製造方法による改質木材の熱処理温度２４０℃の場合の耐朽性能試験結果を示すグラフである。
【図６】本考案の実施の形態の改質木材の製造方法による改質木材の曲げ強度試験結果を示すグラフである。
【図７】本考案の実施の形態の改質木材の製造方法による改質木材の曲げヤング係数試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２８】
１    容器
２    気泡発生装置
３    ガスボンベ
４    重し
【図１】
0004817299.tif 000003
【図２】
0004817299.tif 000004
【図３】
0004817299.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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