真空加圧処理が必要なのは、大気圧では木材の微細構造の物理的抵抗に打ち勝つことができないためです。単純な浸漬では、細胞壁に見られるナノメートルスケールの空隙に浸透せず、ベニヤ材の芯は未処理のままになります。高分子量の樹脂を木材に効果的に含浸させるには、重力や毛細管現象だけでは到達できないほど小さな空間に、溶液を機械的に押し込む必要があります。
木材の細胞壁の空隙は非常に小さく、多くの場合わずか2〜4ナノメートルしかありません。深部含浸を実現するには、2段階の機械的プロセスが必要です。まず空気を排気して空間を作り、次に高圧をかけて樹脂を細胞構造に押し込みます。
含浸に対する微細構造のバリア
スケールの問題
根本的な課題は、木材自体の解剖学にあります。細胞壁内の空隙は微細であり、スコッチパインなどの種では、これらの空隙はわずか2〜4ナノメートル（nm）です。
大気圧下での浸漬が失敗する理由
通常の気圧下では、樹脂溶液はこれらの小さな空間に浸透できません。液体の表面張力と木材内部に閉じ込められた空気とがバリアとして機能します。
「浸け置き」の限界
単にベニヤ材を浸け置きしても、真の含浸ではなく表面的なコーティングにしかなりません。外部からの力なしでは、樹脂はより深い細胞構造への侵入を物理的に阻止されます。
真空加圧処理の仕組み
ステップ1：真空による排気
プロセスの最初の段階では、真空システムを使用します。このステップは、細胞間隙（細胞間の空間）に閉じ込められた空気を除去するために不可欠です。
空隙の作成
空気を抽出することにより、装置は圧力差を作り出し、樹脂が占めるための物理的な空間を開きます。
ステップ2：圧力による注入
空気が除去された後、システムは通常11バール程度の高い機械的圧力をかけます。
溶液の押し込み
この圧力は含浸の原動力です。樹脂溶液を細胞ルーメン（細胞の中央の空洞）および密な細胞壁の深部まで物理的に押し込むために必要な力を提供します。
性能への影響
高い重量増加率（WPG）の達成
真空加圧方法は、高い重量増加率（WPG）を達成するための唯一の方法です。WPGは、大量の樹脂が木材マトリックスに正常に埋め込まれたことを確認するための主要な指標です。
優れた耐水性
深部含浸は、木材と湿気の相互作用を変化させます。細胞ルーメンと細胞壁を樹脂で満たすことにより、表面処理では達成できない優れた耐水性を提供します。
運用のトレードオフの理解
装置の複雑さ
効果的ではありますが、この方法には、高圧（11バール）を安全に維持できる特殊な重装備の機械が必要です。これは、ディップタンクやスプレーラインと比較して、より高い設備投資を意味します。
プロセスの強度
これは連続的な高速処理プロセスではありません。真空を引き出し、圧力サイクルを維持して完全な飽和を確保するために時間が必要なバッチプロセスです。
目標に合わせた適切な選択
このレベルの処理が特定の用途に必要かどうかを判断するには、パフォーマンス要件を評価してください。
- 寸法安定性と耐久性が主な焦点である場合：樹脂が細胞壁に浸透し、実際の構造補強と耐水性を提供するように、真空加圧処理を使用する必要があります。
- 表面の色を変えることが主な焦点である場合：単純な大気圧下での浸漬またはスプレーコーティングで十分であり、よりコスト効率が高いでしょう。
深部含浸は単なる化学プロセスではなく、木材の密度に対する機械的な征服です。
概要表：
| 特徴 | 大気圧下での浸漬 | 真空加圧処理 |
|---|---|---|
| 含浸深度 | 表面のみ | 深部（細胞ルーメンおよび細胞壁） |
| メカニズム | 重力および毛細管作用 | 機械的排気および11バールの力 |
| 微細空隙へのアクセス | 閉じ込められた空気によりブロックされる | 2〜4 nmの空隙浸透 |
| パフォーマンス目標 | 色および美観 | 安定性および耐水性 |
| 装置タイプ | シンプルなディップタンク | 高圧工業システム |
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参考文献
- Johannes Karthäuser, Holger Militz. Modification of plywood with phenol–formaldehyde resin: substitution of phenol by pyrolysis cleavage products of softwood kraft lignin. DOI: 10.1007/s00107-023-02029-z
この記事は、以下の技術情報にも基づいています Kintek Furnace ナレッジベース .
