(57)【要約】【課題】  多大な処理時間を要することなく、効率的に安定した寸法の板材とする。【解決手段】  板材を槽内に配置し、複数回の昇圧を行うに際し、後続の昇圧工程は先行の昇圧工程よりも圧力を高くし、かつ槽内での保圧処理後、槽開放前に強制的に減圧する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木質板材を処理層内で蒸気加熱、加圧処理する板材の処理方法であって、板材を槽内に配置し、複数回の昇圧を行うに際し、後段の昇圧工程は前段の昇圧工程よりも圧力を高くし、かつ槽内での保圧処理後、槽開放前に強制的に減圧することを特徴とする板材の処理方法。
【請求項２】
保圧工程において、圧力を４ｋｇｆ／ｃｍ2から１０ｋｇｆ／ｃｍ2とすることを特徴とする請求項１記載の板材の処理方法。
【請求項３】
保圧工程において、保圧時間を３０分以上とすることを特徴とする請求項１または２記載の板材の処理方法。
【請求項４】
前段と後段の昇圧工程の間に、強制的に減圧することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の板材の処理方法。
【請求項５】
減圧は、大気圧よりも負圧にすることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の板材の処理方法。
【請求項６】
積層した板材が、処理槽内に縦置きに設置されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の板材の処理方法。
【請求項７】
処理を行う板材が、木質材料、樹脂材料、繊維材料のいずれか、又はこれら２種以上からなる複合材料であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の板材の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願の発明は、板材の処理方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、板材を処理槽内で蒸気加熱、加圧処理して含水率調整し、寸法安定化等を図るのに有用な、新しい処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
木質材料、樹脂成分材料、繊維材料、およびこれらの複合材料は、水分の吸放出によって膨潤、収縮するため、従来より、寸法安定性がおおきな品質課題となっている。このため、この寸法安定性を獲得すべく、これまで、伐採後の木材を屋外にて長期放湿させたり、表面に処理を施したり、加湿乾燥を行って材料の含水率を低下させる等の工夫がなされてきた。また、オートクレーブを使用して処理槽内で蒸気加熱、加圧処理する材料の処理方法が、これら材料の切削加工前の処理として含水率の調整等に活用されてきた。特に蒸気成分を用いた処理を実施することによる加湿処理や昇温処理は、含水率を任意に調整し、材質の加工性や寸法安定性付与を行う手法として現在でも行われている。
【０００３】
しかしながら、十分な木質素材安定性を得るための屋外の長期放湿では、産業的に多大な時間負担が必要となる。また、期間短縮を目的とする上記の蒸気乾燥法やオートクレーブ処理においては、処理が不足して、十分な素材安定性が得られない場合があり、このため、蒸気乾燥前に予め加熱乾燥処理を施したり（特許文献１）、表面に追加処理を行う、あるいは製品構成時に別途対策措置を講ずること等が必要とされていた。
【０００４】
木質板材の寸法安定性として有用なオートクレーブ処理においては、複数回の昇圧および解圧の工程が採用される処理方法（特許文献２）が知られているが、後続の昇圧工程は先行の昇圧工程よりも長時間あるいは高圧にすることで、昇圧時の結露を低減する効果があることが知られているが、板材の表面の凹凸が乏しいものを複数枚積載した場合には、解圧だけでは十分に結露水が除去されない、あるいは、解圧中にさらに結露水分が増すという問題があった。
【０００５】
また、解圧操作を実施した後に、追加して強制減圧を実施しても、結露水が増していることもあり、十分に結露水が除去されない場合がある。この板材周囲の結露および結露水分の吸収の為、昇温時に比熱の高い高含水率部分に熱が奪われ、板内に昇温バラツキが生じ、素材が安定しないという問題があった。そして、昇圧および解圧のための時間が長時間に及び生産性の向上が制約されていた。
【０００６】
さらに、また、オートクレーブでの保圧処理の後、解圧し、次いでオートクレーブ槽を開放した場合には、槽内に積載された板材は高温状態にあるため、急激に周囲が冷却および乾燥されることで、板材の端部にクラックが発生し、一方、解圧後にオートクレーブ槽が冷却されるまで閉じた状態で放置した場合には、板材に結露が発現して、板内含水率が偏り、反りが発生する等の問題があった。
【０００７】
また、従来の処理では、初期の結露を低減させるべく、板材を余熱する蒸気加湿工程あるいは加熱工程を採用する場合には、生産時間および熱源等が必要であるなど、コスト面と生産性の面で負担が避けられなかった。
【特許文献１】特開平１０−８６１０６号公報
【特許文献２】特開平１０−９５００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、この出願の発明は、以上のとおりの従来のオートクレーブ処理による板材の寸法安定化処理方法の問題点を解消し、効率的に板材の含水率を調整して寸法を安定させることのできる、新しい処理方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、木質板材を処理層内で蒸気加熱、加圧処理する板材の処理方法であって、板材を槽内に配置し、複数回の昇圧を行うに際し、後段の昇圧工程は前段の昇圧工程よりも圧力を高くし、かつ槽内での保圧処理後、槽開放前に強制的に減圧することを特徴とする板材の処理方法を提供する。
【００１０】
第２には、保圧工程において、圧力を４ｋｇｆ／ｃｍ2から１０ｋｇｆ／ｃｍ2とすることを特徴とする板材の処理方法を提供する。
【００１１】
また、この出願の発明は、第３には、保圧時間を３０分以上とすることを特徴とする板材の処理方法を提供する。
【００１２】
また、第４には、前段と後段の昇圧工程の間に、強制的に減圧することを特徴とする板材の処理方法を提供する。
【００１３】
第５には、減圧は、大気圧よりも負圧にすることを特徴とする板材の処理方法を提供する。
【００１４】
さらに、第６には、積層した板材が、処理槽内に縦置きに設置されることを特徴とする板材の処理方法を、第7には、処理を行う板材が、木質材料、樹脂材料、繊維材料のいずれか、又はこれら２種以上からなる複合材料であることを特徴とする板材の処理方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
上記のとおりこの出願の第１、第２の発明によれば、従来よりも寸法が安定した板材を効率的に得ることができる。
また、第３の発明によれば、保圧時簡を３０分以上にすることで、板材の寸法安定性をさらに向上させることができる。
第４、第５の発明によれば、板材の結露発生を抑制し、クラックの発生を抑制もしくは防止することが可能である。
第６の発明によれば、積載された板材を縦置きに設置することで、板材の昇温遅れの部位を減少させ、結露水も効率良く排出される。
第７の発明によれば、木質材料、樹脂材料、繊維材料のいずれか、又はこれら２種以上からなる複合材料である板材において、寸法が安定した板材を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この出願の発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００１７】
この出願の発明の方法において、板材は処理槽内に配置され、複数回の昇圧を行うに際しては、後続の昇圧工程は先行の昇圧工程よりも圧力を高くし、かつ槽内での保圧処理後、槽開放前に強制減圧処理を行う。
【００１８】
ここで、複数回の昇圧を行うに際して、例えば、初期に２〜３ｋｇｆ／ｃｍ2の蒸気昇圧を行い、昇圧点に達した直後に、ロータリーポンプ等の真空減圧装置にて、強制的に減圧を行う。減圧は、大気圧以下の負圧まで行われることが好ましい。この強制減圧処理は、通常の昇圧後に圧開放弁を開く解圧処理を行わずに、昇圧用の蒸気弁を閉じた直後に別途排気弁を開き、直ちに強制排気減圧を実施する。この操作により、内部の滞留蒸気で結露が増成することを防止することが可能となる。また、処理槽内に積載した板内の結露を除去し、昇温遅れの部位を低減する事が可能となる。
【００１９】
保圧処理後は、保圧に開放している蒸気圧入りバルブを閉じて解圧を行う。このときの操作では、時間短縮の為に直ちに強制的に減圧を実施しても良いが、保圧が１ｋｇｆ／ｃｍ2以上の場合には、解圧時の結露が発現し難いため、品質上は必須ではない。解圧後は、ロータリーポンプ等の真空減圧装置にて、大気圧以下の負圧まで強制的に減圧する。これにより、板材周囲の蒸気を結露させずに排出し、且つ板材の表面に残留する水分を揮発させることで、揮発熱による板材温度低下を実現できる。また、これにより、処理槽開放時の外気との温度差を低減し、表面乾燥と温度差によるクラックの発生を防止あるいは抑止する事が可能となる。
【００２０】
また、この出願の発明の方法において、保圧工程での保圧時間は、複数回の昇圧とその間の減圧処理に強制減圧を使用する事で生産性が向上し、保圧時間を長く設定する事が可能となる。このとき、保圧時間が３〜５分程度よりも、１０〜２０分程度の方が良く、より好ましくは３０分以上６時間以下にすることで、板材の寸法安定性は向上する。６時間以上の処理においても効果は見られるが、４時間処理の板材寸法安定性とほぼ同等の効果が発現する状態となる。また、処理圧力は、６ｋｇｆ／ｃｍ2から１０ｋｇｆ／ｃｍ2程度が好適な範囲として十分に効果が発現する。
【００２１】
この出願の発明である板材の処理方法においては、複数枚の板材を処理槽内に挿入固設する場合、図１に例示する通り、積層した板材を縦置きに設置する。板材は縦置きに並べて構成された後、外部から固定することで、縦置き保持される。もしくは横積みされた状態から固定を行い、固定治具ごと転立させる方法等で設置してもよい。このような縦置き保持を行う事で、昇圧時の結露水を効率良く重力の利用により下方へ排出することが可能となる。
【００２２】
また、この出願の発明の方法において、本処理工程に適用可能な材料としては、木質材料、繊維材料、樹脂材料のいずれか、又はこれら２種以上からなる複合材料である。このうち、樹脂材料には、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、あるいは、熱硬化、ＵＶ硬化、脱水硬化等の反応を行う塗料材料もしくは接着材料等が例示出来る。
【００２３】
以下の実施例により、この出願の発明をさらに詳細に説明するが、この出願の発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００２４】
（実施例１）
サイズが各々３００ｍｍ×９１０ｍｍ×１８ｍｍであるムク木質材、ＭＤＦ材、及び木片含有プラスチック板材の３種を用意し、これらをオートクレーブ槽内に設置した。昇圧の工程を３サイクル実施した。昇圧条件は、２ｋｇｆ／ｃｍ2、３ｋｇｆ／ｃｍ2、４ｋｇｆ／ｃｍ2の３段階の昇圧とした。昇圧工程間の解圧工程では、昇圧直後にロータリーポンプで大気圧以下の負圧まで強制減圧した。その後、オートクレーブ槽を開放した。
【００２５】
積載枚数は６０枚で、設置方法は縦置き積載で行い、板材積載状態の芯部、積載上側端部および下側端部の結露状態を測定した。なお、結露状態の判定は、結露センサーにて２端子間に水滴が生じると通電することで判定を行った。
【００２６】
その結果を表１に示した。
【００２７】
（比較例１）
昇圧直後にロータリーポンプで強制減圧しなかった以外は、実施例１と同様の方法を実施し、結露状態を評価した。
【００２８】
その結果を表１に示した。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１の結果から明らかなように、２回以上の昇圧工程では、昇圧工程と次の昇圧工程の間で強制減圧を行うことで、板材の結露発生を抑制することが示された。また、材質の種類による結露の有無の差異は見られず、いずれの材質でも強制減圧による効果が確認された。
【００３１】
なお、３サイクルの昇圧ではなしに、１段階で４ｋｇｆ／ｃｍ2に昇圧した場合では、芯部での結露は認められなかったものの、上端および下端では結露が生じていることが確認された。
【００３２】
（実施例２）
実施例１において、結露状態とともに温度の測定も行った。
【００３３】
その結果を表２に示した。
【００３４】
（比較例２）
設置方法を横置き積載に変更した以外は、実施例１と同様の方法を実施し、結露状態と温度を測定した。
【００３５】
その結果を表２に示した。
【００３６】
【表２】
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【００３７】
表２の結果では、材質の種類による結露の有無の差異は見られず、いずれの材質でも縦置き積載による効果が示された。また、昇温遅れの部位も縦置き積載により減少した。
【００３８】
（実施例３）
サイズが各々３００ｍｍ×９１０ｍｍ×１８ｍｍであるムク木質材、ＭＤＦ材、および木片含有プラスチック板材の３種を用意し、これらをオートクレーブ槽内に設置した。昇圧と解圧の工程は３サイクル実施した。昇圧条件は、２ｋｇｆ／ｃｍ2、３ｋｇｆ／ｃｍ2、４ｋｇｆ／ｃｍ2の３段階の昇圧とした。解圧工程では、昇圧直後にロータリーポンプで強制減圧した。
【００３９】
また、３サイクル実施された後は、１０ｋｇｆ／ｃｍ2で２時間保圧し、−０．９ｋｇｆ／ｃｍ2まで強制減圧を行い、直ぐに槽開放を行った。
【００４０】
板材をオートクレーブ槽から取り出した後、板材のクラック評価、積載ブロックの最端部積載の板材の反り評価、および取り出し後の板材温度を測定した。
【００４１】
その結果を表３に示した。
【００４２】
（比較例３）
実施例３において、２時間保圧し、解圧後に強制減圧を行わずに、直ちに槽開放を行った。
【００４３】
その結果を表３に示した。
【００４４】
（比較例４）
実施例３において、２時間保圧、解圧後に槽を閉じた状態で１時間放置し、その後槽開放を行った。
【００４５】
その結果を表３に示した。
【００４６】
（比較例５）
実施例３において、保圧時間を４分に変更した。
【００４７】
その結果を表３に示した。
【００４８】
【表３】
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【００４９】
表３の結果より、強制減圧を実施することで、板材温度を低下させ、外気との温度差を小さくすることで、クラックの発生を抑制もしくは防止することができることが確認された。なお、解圧処理後に開放せずに密閉状態で保持する場合には、輻射熱による乾燥促進によりクラックが発生した。また、保圧時間が長い方が、寸法安定性が高くなることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】積載した板材を縦置きに設置した場合の模式図である。
【図１】
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