(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の加熱後に、さらに温度を上げて高温熱処理する木材の熱処理方法であり、この方法は、以下の工程からなる：
−  前記所定の加熱工程の間、木材をそのガラス転移点（Ｔｇ）に等しい温度にまで加熱し、該木材の温度が前記ガラス転移点（Ｔｇ）に完全に達しない限り、その温度に維持されるものであり；次いで、
−  前記高温熱処理の間、木材を前記ガラス転移点から、該木材に疎水性が付与されるような高温にまで加熱する。
【請求項２】
前記高温熱処理の間、木材の加熱される温度はガラス転移点から木材に疎水性が付与される高温にまで徐々に昇温される請求項１の熱処理方法。
【請求項３】
前記所定の加熱の間、温度が徐々にガラス転移点まで昇温される請求項１の熱処理方法。
【請求項４】
前記ガラス転移点までの昇温が実質上直線的に行われる請求項３の熱処理方法。
【請求項５】
木材がガラス転移点で加熱される時間が、該木材のコアがガラス転移点（Ｔｇ）に到達するのに必要な時間（ｔｄ）に等しい請求項１、２又は３のいずれか一つの熱処理方法。
【請求項６】
処理する木材のコアの位置に少なくとも一つの、前記コアの温度を示すように適合された温度センサーを配置し、そして前記木材のコアがガラス転移点に到達するまでの時間を測定することにより、請求項５の前記時間を求める請求項５の熱処理方法。
【請求項７】
前記所定の加熱と、その後の前記高温熱処理が同じチャンバー内で行われる請求項１乃至６のいずれかひとつの熱処理方法。
【請求項８】
落葉樹の木材の熱処理方法であって、
−  前記所定の加熱の間、チャンバーの温度が１７０℃まで加熱されて、該温度に維持され、そして
−  前記高温熱処理の間、チャンバーの温度が２３０℃まで加熱されて、該温度に維持される、請求項７の熱処理方法。
【請求項９】
樹脂質木材の熱処理方法であって、
−  前記所定の加熱の間、チャンバーの温度が１８０℃まで加熱されて、該温度に維持され、そして
−  前記高温熱処理の間、チャンバーの温度が２４０℃まで加熱されて、該温度に維持される、請求項７の熱処理方法。
【請求項１０】
ガラス転移温度での前記木材の所定の加熱が温度調節のチャンバー内で行われる請求項１乃至９のいずれか一つの熱処理方法。
【請求項１１】
加熱の間、密度又はその部分の形状を変えるために圧縮力が少なくとも木材の一部に負荷される請求項１乃至１０のいずれか一つの熱処理方法。
【請求項１２】
木材の熱処理が、木材を浸漬する、温度調整された浴中で行われる請求項１乃至６のいずれか一つの熱処理方法。
【発明の詳細な説明】
この発明は、自然の状態で木材を処理する方法ならびに当該方法により得られたマテリアルに関するものである。
これまで知られているように、自然の状態における木材又は木材ファイバーは、湿気雰囲気に接触すると、水に浸たり、それら自身の重量を上回るまで吸水することになる。このような吸水現象は、一方では、膨潤が生じ、他方では、機械的クオリティーと素材の凝集力クオリティーを失い、これによって、素材の分解度が進んでしまうことにある場合がある。これが理由で、製材工程度ごとに、事前に、木材から水を抜き、その寸法安定性を改善するのが習わしになっている。
乾燥工程により木材を脱水できるが、木材の親水性を変えることはできず、木材を再び湿気雰囲気におくと、乾燥工程で脱水した水分を再度吸水してまう結果になる。
天然木材の親水性の性状を低下させるために、そして、長期にわたる寸法安定性を木材に与えるためには、高温度における熱処理の種々の技術が提案されている。例えば、特にフランス特許ＦＲ−Ａ−２５１２０５３におけるように、ばらばらにこわした木質マター、特に、集塊させた形態のものをニュートラルの雰囲気で２００℃から２８０℃の間の温度まで加熱することが提案されている。このような処理は、寸法的に安定した木材が得られるが、他方では、素材の機械的品質を劣化させてしまう。
また、天然木材を異なる処理工程、特に、オープンサーキットで乾燥し、ついで、クローズサーキットで温度１８０℃から２８０℃の間の温度で加熱し、加熱保持する工程を含む工程で処理することも提案されている。このような技術が寸法安定性確保を可能にし、継続して得られる処理木材の親水性の性状を低下させることができない事実は、別として、このような処理は、木材にクラック、割れ目が生じることにより、長い時間がかかる。
この発明の目的は、クラックと割れ目とが生じさせずに前記木材を疎水性とし、良好な寸法安定性を与える木材処理方法を提供することである。
このように、この発明の目的は、処理される木材のピースを所定の時間、所謂高温タイプで熱処理する木材処理の方法であって、前記熱処理に先立って前記木材のピースがそのガラス遷移温度に等しい温度に加熱され、前記木材のピースが前記ガラス遷移温度に完全に達しない限り、当該温度に維持されることを特徴とする木材処理方法にある。
このように、出願人は、木材の数多くの種々の本質（エッセンス）について実験室で行ったテストにより、処理すべき木材をそれのマス全体にとり十分な所定の時間にわたり、そのガラス遷移温度に維持することにより、高温度処理されたときに通常発生する木材の割れ目やクラッキングが生じる現象のすべてが解消されることを確立した。
このような処理は、チャンバー内で行われ、このケースにおいては、処理されるべき木材のピースは、プログレッシブに、なめらかな直線で上昇する温度で加熱される。この処理は、また、処理すべき木材を、例えば、リキッド浴又は微細のソリッド粒子により形成された浴のような熱調節された浴に浸漬して行われる。
木材のガラス遷移温度は、前記木材を構成する要素、即ち、木材に剛性を与える要素が剛性特質を失い、その結果、木材がリジッドな状態から柔らかな状態になり、木材の内部応力を放出してしまう温度帯域に相当する。
処理すべき木材をそのマテリアル全部がガラス遷移温度に達する温度にするまでの必要な時間を決定するためには、熱処理に先立って、同じ質、実質的に同じ寸法の木材サンプル内部に温度センサー、特にコア部分に該センサーを配置して、一連のサンプルテストを行うことができる。これらのセンサーは、前記木材ピースの異なるポイントの温度を測定し、それらのポイントすべてにおける必要な時間、特に、コア部分がガラス遷移温度に達するに必要な時間を決定することができる。また、測定センサーをコントロールとして作用するピース内に配置し、すべてのセンサー、特に、このコントロールのコアに配置されたセンサーがガラス遷移温度に達したとき、前記処理を停止させることもできる。
この発明によれば、木材のガラス遷移の工程は、適切なデバイスの助けにより、木材を特定の形状にしてしまう機械的応力を木材に加えて行われる。この機械的応力は、また、木材のピースをそのヴォリュウムすべて又は一部にわたり緻密なものにし、該ピースの機械的特質を改善させる効果がある。
本発明の実施例を添付の図面を参照しながら限定されない例によって以下に記載するもので、図面において：
図１は、この発明による木材処理方法を実施するときにおける処理チャンバーと処理された木材、即ちトネリコの、時間をファンクションとする温度変化曲線を表すダイアグラムである。
図２は、この発明による処理を受けるようになっている木材ピースの断面における部分の図である。
図３は、ガラス遷移温度における処理工程を拡大して示す図１の変形例の部分ダイアグラムである。
図４は、この発明による木材処理方法を実施するときにおける処理チャンバーと処理された木材、即ち、ヨーロッパアカマツの、時間をファンクションとする温度変化曲線をそれぞれ表すダイアグラムである。
実施例  １
この発明による処理方法の第１の実施例においては、落葉樹系の木質、即ちトネリコで、形状が平行六面体であり、長さ９８ｃｍ、２．７ｃｍ  ｘ  ８ｃｍの断面をもつ木材ピース１が処理された。電気オーブンで構成され、必要に応じ、大気雰囲気と連通するように配置された処理チャンバーが用いられた。３つの温度センサーが木材ピース１の内部に導入され、即ち、第１のセンサー３が前記ピースの外面から約１ｍｍ離れた近傍に配置され、第２のセンサー５が前記ピースのコアに配置され、第３のセンサー７がこれら二つの端位置の間の中間位置に配置された。
図１では、一方では、時間をファンクションとする処理オーブンの温度のバリエーション（図面では、破線の曲線ａ）を表し、他方では、３つのセンサー３，７，５がピックアップしたそれぞれの温度（図面では、実線ｂ，ｃ，ｄ曲線それぞれ）を表す４本の重なり合った曲線を示す。これらの曲線は、処理の４つの連続した工程に相当するＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと付された４つのエッセンシャルゾーンにわたっている。
工程Ａは、乾燥工程に相当し、従来技術から完全に知られたコンベンショナルの工程である。この工程の間、前記オーブンの温度は、周囲温度から約８０℃にプログレッシブリーに上昇する。約１０％の水分が残っている木材からスタートして、この工程は、水分を６％まで減らすことができる。しかしながらこの工程の後、木材を再び湿気雰囲気に接触させるとすると、水分を直ちに再度吸ってしまう。
したがって、木材を疎水性に確実にしてしまうように木材ピース１を処理することが必要である。前記したように、そして、図１のゾーンＣに相当する該工程は、約２３０℃の温度にするように木材ピースを熱処理することからなる。この工程の間、従来技術による、このタイプの処理を受けた木材には、前記したようにクラッキングとスプリッティングとが生じる。
この発明によれば、乾燥工程Ａと処理工程Ｃとの間に、中間処理工程Ｂ又は安定化処理が行われる。この工程の間、オーブンの温度は、乾燥温度８０℃からトネリコのガラス遷移温度Ｔｇ（又は約１７０℃）へプログレッシブリーに昇温され、この昇温速度は、乾燥に使用した速度に近い速度、即ち、約４℃／分である。ガラス遷移温度Ｔｇは、トネリコの成分、即ち、ドライリグニンとドライヘミセルロースの平均のものである。処理チャンバーの温度がＴｇの値、即ち、約１７０℃に達すると、処理オーブンに設けられている温度調節手段が該温度を前記レベル値に維持する。
図１から図３のダイアグラムから分かるように、センサー３，５，７を備える木材ピースの３つの部分は、一緒には、ガラス遷移温度Ｔｇに到達しない。実際に、木材ピース１の外面に最も近いセンサー３が２５５分に近い時間tbで最初に温度Ｔｇに達し、木材ピース１のコアに配置されたセンサー５は、２７０分に近い時間tdで同じ温度Ｔｇに最後に達する。したがって、この発明によれば、前記３つのセンサー３，５，７を配置した木材のゾーンが温度Ｔｇに、即ち、このケースでは、２７０分の時間tdまでに実際に達することを前記センサーが明らかに示すまで、処理すべき木材ピースを温度Ｔｇに維持することが重要なことである。
出願人は、行われる処理のクオリティを損なうことなしに、木材ピースを温度Ｔｇに維持する時間を前記ピースの全体が前記温度に達する時間を越えて延ばすことができることを確認している。図３に示す本発明の実施例においては、時間td−時間tbの差に等しい時間だけ、温度Ｔｇにおけるレベルを延ばしたものである。かくして、処理すべき木材ピース１のマスの全部がガラス遷移温度Ｔｇに実際に達したことがバーチュアルに確実なものとなる。
前記したように、熱処理プロパーの第３の工程をついで行うもので、これは、図１の曲線の帯域Ｃに相当するもので、この工程は、この特定のケースにあっては、木材ピースを従来技術から知られる処理モードによって所謂キュアリング工程に付すために木材ピース１を２３０℃に近い温度に加熱するものである。
木材ピースを冷却（図１の帯域Ｄ）した後、得られた木材は、スプリットやクラックしない利点を有していたことが確認された。
実施例  ２
この発明による処理方法の第２の実施例においては、樹脂質の木質、即ちヨーロッパアカマツで、形状が平行六面体であり、長さ９０ｃｍ、２．８ｃｍ  ｘ  ９．２ｃｍの断面をもつ木材ピース１が処理された。処理は、第１の実施例に記載した同一の方法により行われた。２つの温度センサーがヨーロッパアカマツのピース１の内部に導入され、即ち、第１のセンサー３が該ピースの外面から約１ｍｍ離れた近傍に配置され、第２のセンサー５が前記ピースのコアに配置された。
図４は、一方では、時間をファンクションとする処理オーブンの温度のバリエーション（図面では、破線の曲線ａ’）を表し、他方では、前記近傍に配置されたセンサー３および前記マテリアルのコアに配置されたセンサー５によりピックアップされた各温度（曲線ｂ’）（曲線ｄ’）を表す３本の重なり合った曲線を示す。前記のように、これらの曲線は、先行した処理の４つの連続した工程に相当するＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄと付された４つのエッセンシャルゾーンにわたっている。このケースにおいて、１８０℃であるガラス遷移温度Ｔｇが、約２７０分の時間tb’の後、近傍のセンサー３で計測された一方、木材ピースのコアに配置されたセンサー５により、約３００分経過後に同じ温度Ｔｇが計測された。このケースにおいては、したがって、同じ寸法のヨーロッパアカマツのピースの工業的処理は、例えば、キュアリング処理のような高温度熱処理で木材ピースを処理する前に、これら木材ピースを少なくとも３００分に等しい時間にわたり、温度１８０℃に維持しなければならない。
この発明による処理は、また、関係した木材のガラス遷移温度Ｔｇに保たれた熱調節浴に処理すべき木材ピースを浸漬けすることによっても行われるものである。この浴は、例えば特にパラフィン、シリコン系オイルなどのような融点が前記温度Ｔｇよりも低いプロダクトで構成されている。また、前記浴は、特に砂粒子のような微細な粒子によって形成されたソリッドソリューションによって構成されていてもよい。
この実施例は、チャンバー内で行われる処理の場合よりも温度が簡単に、正確に維持できる利点を有している。
勿論、この発明による処理方法は、また、乾燥によって開始されない処理プロセスにおいて実施できるものである。
この発明によれば、木材ピースがガラス遷移温度に達したとき、木材ピースの性質を鍛え、それをデフォルメし、選ばれた均斉がとれたものに仕上げる利点を有する。同様に、木材ピースを圧縮し、緻密化し、同時に、その機械的特質を改良することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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