Djuren, som också kallas späckhuggare, observerades när de lossade längder av sjögräs och masserade varandra med det.

Späckhuggarna biter av änden av en kelpstjälk, placerar den mellan sig själva och en partner och rullar kelp mellan sina kroppar under långa perioder, säger forskarna.

Studien leddes av Centre for Whale Research (CWR) i samarbete med University of Exeter.

Artikeln, som publicerades i tidskriften Current Biology, har titeln: "Wild killer whales manufacture and use allogrooming tools".

Forskarna upptäckte beteendet i drönarfilmer av späckhuggare i Salish Sea, i inlandsvattnen i den amerikanska delstaten Washington.

Valar i alla åldrar sågs delta i verktygstillverkningen, möjligen för att stärka sociala band och främja hudhälsan, föreslog forskarna.

CWR:s forskningsdirektör Dr Michael Weiss sade att forskarna blev "förvånade" när de först lade märke till beteendet.

Det är känt att flera valarter ägnar sig åt "kelping" - att flytta kelp med huvudet, fenorna och kroppen - sannolikt för att leka, eller möjligen för att avlägsna parasiter och hålla huden frisk.

Den nya upptäckten, som kallas "allokelping", är annorlunda eftersom kelpen väljs ut, trimmas och manipuleras av två valar som arbetar tillsammans.

Dr Weiss tillade: "Bullkelpens stjälk är fast men flexibel, som en fylld trädgårdsslang, med en hal ytteryta. Jag misstänker att dessa egenskaper gör den till ett idealiskt groomingverktyg.

"Det jag tycker är anmärkningsvärt med det här beteendet är hur utbrett det är i populationen.

"Hanar och honor i alla livsstadier och från alla tre sydliga populationer har setts använda kelp på det här sättet. Allt tyder på att det är en viktig del av deras sociala liv."

Teamet observerade allokelping under åtta av de tolv dagar som ingick i studien och baserat på sina observationer misstänker de att detta beteende kan vara universellt i den här populationen.

Det var mest sannolikt att valarna parade ihop sig för att äta allokelp med nära släktingar till modern och med valar i samma ålder.

Rachel John, en masterstudent som studerar djurs beteende vid University of Exeter, säger: "Den här valpopulationen har studerats formellt i 50 år - de bäst studerade späckhuggarna på planeten - och ändå kan stora nya upptäckter fortfarande göras.

"Vi hade inte lagt märke till 'allokelping' tidigare eftersom de videor som samlades in från våra tidigare flygplan inte var av tillräckligt hög kvalitet, men de bilder vi får nu visar detta beteende i detalj."

Professor Darren Croft, University of Exeter och CWR:s verkställande direktör, kommenterar de möjliga orsakerna till allokelping: "Vi vet att beröring är mycket viktigt.

"Hos primater - inklusive människor - dämpar beröring stress och bidrar till att bygga relationer.

"Vi vet att späckhuggare ofta tar kontakt med andra medlemmar i sin grupp - de rör vid varandra med sina kroppar och fenor - men att använda kelp på det här sättet kan förstärka denna upplevelse.

"Det kan också vara viktigt för hudens hälsa. Valar och delfiner har en mängd olika strategier som hjälper dem att avlägsna död hud, och detta kan vara ännu en anpassning för detta ändamål.

"Brunalger som bull kelp har också antibakteriella och antiinflammatoriska egenskaper som kan ge ytterligare fördelar för valarna."

Professor Croft säger att forskarna arbetar med att bekräfta de första resultaten och "undersöka de sociala och hudhälsomässiga fördelarna med detta beteende".

Andra späckhuggare är kända för att gnugga sina kroppar mot släta stenstränder, möjligen för att avlägsna död hud och parasiter, men de sydliga valarna har inte setts göra detta.

Finansiärer av studien var bland annat UK Natural Environment Research Council och Orca Fund, en bidragsgivande fond som skapats av Wild Fish Conservancy och administreras av Rose Foundation for Communities and the Environment.