改质木材的制造方法技术

不采用以前使用间苯二酚和甲醛等化学试剂的化学处理改质方法，就能以简单的处理工序，以低成本获得音响特性良好，适于作乐器用材料的改质木材。将杉树、枫树、乔木等木材，在１２０～２００℃、０．２～１．６ＭＰａ的高压水蒸汽中，保持１～６０分钟进行处理，随后冷却、干燥。得到的改质木材，提高了音响特性，适于作响板等乐器用材料。色调浓重，具有像古木一样的质地。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及将木材进行高压水蒸汽处理进行改质的技术背景多年来的研究是利用各种化学处理进行木材改质。例如，在木材学会志Vol.38，No.12，P.1119～1125(1992年，矢野浩之等)中记载了将木材在间苯二酚水溶液中浸渍后，经过风干，通过在甲醛蒸气中加热，达到减少正切(tanδ)损失，提高强度、降低吸湿性、提高尺寸稳定性等目的。除此之外，利用如下处理，对木材进行改质处理。有(1)甲醛化处理、(2)乙酰化处理、(3)低分子酚树脂处理、(4)间苯二酚甲醛处理、(5)水杨醇处理，等等。这些处理的具体条件如下。甲醛化处理中，使用试剂四噁烷、二氧化硫，处理条件120℃、24小时；甲酰化处理中，使用试剂醋酸酐，处理条件120℃、24小时；低分子酚树脂处理中，使用试剂低分子酚，处理条件；48小时(浸渍)160℃、3小时(硬化)；间苯二酚甲醛处理中，使用试剂间苯二酚、多聚甲醛，处理时间120℃、24小时；水杨醇处理中，使用试剂邻羟甲基酚，处理时间120℃、24小时等处理条件。然而，上述各种方法都使用了化学药品，所以对环境和人体造成很大影响。处理工序繁杂，时间长，存在成本费用大的问题。这些方法是向木材纤维素中导入官能基、向空隙中导入树脂的方法，所以处理后，木材的重量和密度都存在增加的趋势。所以，存在的问题是当木材的密度增大时，音响变换效率降低，作为乐器用材料，有不良影响。
技术实现思路
因此，本专利技术的课题是提供一种不使用化学试剂，处理工序简单，而且，处理后木材的音响特性良好，适宜作乐器用构材的改质木材制造方法。为了解决上述课题，本专利技术的改质木材制造方法，是在120～200℃、0.2～1.6Mpa的高压水蒸汽中，使木材保持1～60分钟。这时高压水蒸汽的最佳处理条件，可根据要求处理的程度、木材的种类、木材的尺寸等适当确定。本专利技术乐器是将用上述方法得到的改质木材用作响板等乐器。附图的简单说明附图说明图1是本专利技术中关于高压水蒸汽处理的时间，设定温度的代表例示意图。图2是阔叶树(乔木材)在170℃，处理时间和材料色度变化的关系示意图。图3是阔叶树(乔木材)在处理温度170℃，保持时间15分钟时，材料厚度和材料色度变化的关系示意图。图4是阔叶树(乔木材)在处理温度170℃，材料长度和材料色度变化的关系示意图。图5是针叶对(杉树材)在处理温度170℃，处理时间和材料色度变化的关系示意图。图6是表示使用乔木材，将保持温度恒定为170℃，改变保持时间时，高压水蒸汽处理前后的正切(tanδ)损失变化率(％)的曲线图。图7是表示使用乔木材，将保持时间取为30分钟，改变保持温度时，高压水蒸汽处理前后的正切(tanδ)损失变化率(％)的曲线图。图8是表示使用乔木材，将保持温度恒定为170℃，改变保持时间时，高压水蒸汽处理前后的动弹性模数(E)变化率(％)的曲线图。图9是表示使用乔木材，将保持时间取为30分钟，改变保持温度时，高压水蒸汽处理前后的动弹性模数(E)变化率(％)的曲线图。图10是表示使用杉树材，将保持温度恒定为170℃，改变保持时间时，高压水蒸汽处理前后的正切(tanδ)损失变化率(％)的曲线图。图11是表示使用杉树材，将保持时间取为30分钟，改变保持温度时，高压水蒸汽处理前后的正切(tanδ)损失变化率(％)的曲线图。图12是表示使用杉树材，将保持温度恒定为170℃，改变保持时间时，高压水蒸汽处理前后的动弹性模数(E)变化率(％)的曲线图。图13是表示使用杉树材，将保持时间取为30分钟，改变保持温度时，高压水蒸汽处理前后的动弹性模数(E)变化率(％)的曲线图。图14是表示使用杉树材，在保持温度150～170℃，保持时间8～30分钟范围内的5种条件下进行高压水蒸汽处理时，处理前后密度变化的曲线图。图15是表示使用枫树材，在保持温度150～170℃，保持时间8～30分钟范围内的5种条件下进行高压水蒸汽处理时，处理前后密度变化的曲线图。图16是表示使用杉树材，在保持温度150～170℃，保持时间8～30分钟范围内的5种条件下进行高压水蒸汽处理时，处理前后EL/GLT变化的曲线图。图17是表示使用枫树材，在保持温度150～170℃，保持时间8～30分钟范围内的5种条件下进行高压水蒸汽处理时，处理前后EL/GLT变化的曲线图。专利技术的实施方案以下详细说明本专利技术。本专利技术的改质木材制造方法，是将木材在120～200℃、0.2～1.6MPa的高压水蒸汽中，放置并保持1～60分钟使木材改质的方法。例如，厚度为15～60mm的木材板，通过在120～180℃的高压水蒸汽中处理1～60分钟，看到了效果。通过在160～180℃的高压水蒸汽中保持8～30分钟获得最有效的改质。作为高压水蒸汽处理方法，可按如下方法进行，例如，将未加工的木材放入高压水蒸汽环境的高压釜内的方法，或者将加工在型后的木材在高压水蒸汽环境的高压釜中进行处理的方法等。图1示出了使用厚度20mm的枫木板在高压水蒸汽处理时的时间与温度的设定实例。本专利技术中，所谓保持时间，例如如图1所示例，是指除了升温升压时间和降温降压时间以外的时间。高压水蒸汽含有大量的活性种(氢离子、氢氧化物离子、氢游离基、氢氧化物游离基等)，能使木材的三大成分，即纤维素、半纤维素、木质素等水解。使木材置于这样的条件下，它们的活性种与水蒸汽进入木材中，使半纤维素水解，与木质素再部分聚合，进而分解纤维素的非结晶部分，进行再排列，这样就消除了残留在木材内部的变形，增大了纤维素的结晶度、巢宽度。其结果是增大了改质木材的动弹性模数(E)，降低了正切(tanδ)损失。由于木材的分解成分和提取成分与一部分水同时脱离，所以降低了密度(ρ)。因此，在得到的改质木材中，以下式音响放射衰减率(外部衰减率)与材料内部衰减率的倒数积的形式，表示的音响变换效率增大，可用作振动特性优良的乐器用材料。E/ρ3·1tanδ····(0)]]>式中，E材料的纵向弹性模数ρ材料的密度tanδ振动中的正切损失。作为乐器用构件，有小提琴、中提琴(ビオラ)、大提琴(チエロ)、低音提琴等拉弦乐器的响板和构件；吉他、电吉他、竖琴、琴、大正琴、键盘琴等拨弦乐器的响板和构件；钢琴等击弦乐器的响板和构件；打击乐器中钢管木琴和木琴等音板、鼓及和太鼓等的体部、构件、木鱼和拍子木等本体；管乐器中木管乐器的本体和构件等，而且，可用该改质木材置换整个乐器的木制的构成构件。由本专利技术获得的改质木材，由于赋与了深度的某种色调，所以可缩短涂饰工序，就可获得未处理材料所不具有的独特质地和深度感。制造后，经数百年仍能保持古木的质地。作为本专利技术中用作材料的木材，没有限制，例如可使用云杉、枫树、乔木(シデ)等，除此之外，还可使用将这些天然木材制成山毛举板的复合板等木质系材料等，可根据所要获得改质木材的用途等，使用适宜的木材。对高压水蒸汽处理后的木材，利用木材的内外压差，以不损伤木材的速度，慢慢地将压力、温度降到常温、常压，随后送入干燥工序。这种干燥方法，可合作已知的木材干燥方法，如风干、加热干燥、加热和减压干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改质木材的制造方法，其特征是将木材在１２０～２００℃、０．２～１．６ＭＰａ的高压水蒸汽中保持１～６０分钟。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿部裕康，藤井顺治，
申请(专利权)人：雅马哈株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]