(57)【要約】【課題】木目の状態によらず所望の強度を有する加工品を製造することができ、歩留まりを向上させることができる木材の成形方法を提供する。【解決手段】略椀状に形取った木材の内側面で圧縮前後の曲率の変化が最も大きくかつ木目の間隔が最も大きい場所を含む領域に伸縮性を有する補強材を貼付する補強材貼付工程と、補強材貼付工程で補強材を貼付した木材を大気よりも高温高圧の水蒸気雰囲気中で軟化させる軟化工程と、軟化工程で軟化させた木材を水蒸気雰囲気中で圧縮することによって所定の３次元形状に変形させる圧縮工程と、を有する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材を圧縮することによって該木材を所定の３次元形状に成形する木材の成形方法であって、
略椀状に形取った木材の内側面で圧縮前後の曲率の変化が最も大きくかつ木目の間隔が最も大きい場所を含む領域に伸縮性を有する補強材を貼付する補強材貼付工程と、
前記補強材貼付工程で補強材を貼付した木材を大気よりも高温高圧の水蒸気雰囲気中で軟化させる軟化工程と、
前記軟化工程で軟化させた木材を前記水蒸気雰囲気中で圧縮することによって所定の３次元形状に変形させる圧縮工程と、
を有することを特徴とする木材の成形方法。
【請求項２】
前記補強材貼付工程は、
前記木材の内側面で圧縮前後における曲率の変化が最も大きくかつ前記木目の間隔が最大である場所が複数ある場合、前記圧縮工程によって繊維が最も曲がる場所を含む領域に貼付することを特徴とする請求項１記載の木材の成形方法。
【請求項３】
前記補強材は、前記木材の繊維方向と交差する方向を指向する複数の繊維を含み、
前記複数の繊維は、木材繊維成分であるセルロースを含む材料からなることを特徴とする請求項１または２記載の木材の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材を圧縮することによって該木材を所定の３次元形状に成形する木材の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自然素材である木材が注目されている。木材はさまざまな木目を有するため、原木から形取る箇所に応じて個体差が生じ、その個体差が製品ごとの個性となる。また、長期の使用によって生じる傷や色合いの変化自体も、独特の風合いとなって使用者に親しみを生じさせることがある。これらの理由により、合成樹脂や軽金属を用いた製品にはない、個性的で味わい深い製品を生み出すことのできる素材として木材が注目されており、その成形技術も飛躍的に進歩しつつある。
【０００３】
従来、かかる木材の成形技術として、吸水軟化した１枚の木材を圧縮し、その木材を圧縮方向と略平行にスライスして板状の一次固定品を得た後、この一次固定品を加熱吸水させながら所定の３次元形状に成形する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、軟化処理した状態で圧縮した１枚の木材を仮固定し、この木材を型に入れて回復させることによって型成形する技術も知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【０００４】
【特許文献１】特許第３０７８４５２号公報
【特許文献２】特開平１１−７７６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、木材は上述したように個体差があるため、原木から同じ形状に形取って圧縮成形しても、圧縮によって木材が変形する際の木材成分の流動の仕方によって所望の強度が部分的に得られない場合があった。この場合、強度が弱い箇所には割れ等の不具合が発生することも多いため、圧縮後に補強を行うこともできずに廃棄せざるを得ず、成形品の歩留まりを向上させる上での障害となっていた。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、原木から形取った木材の木目の入り方によらず所望の強度を有する成形を行うことができ、成形品の歩留まりを向上させることができる木材の成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る木材の成形方法は、木材を圧縮することによって該木材を所定の３次元形状に成形する木材の成形方法であって、略椀状に形取った木材の内側面で圧縮前後の曲率の変化が最も大きくかつ木目の間隔が最も大きい場所を含む領域に伸縮性を有する補強材を貼付する補強材貼付工程と、前記補強材貼付工程で補強材を貼付した木材を大気よりも高温高圧の水蒸気雰囲気中で軟化させる軟化工程と、前記軟化工程で軟化させた木材を前記水蒸気雰囲気中で圧縮することによって所定の３次元形状に変形させる圧縮工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る木材の成形方法は、上記発明において、前記補強材貼付工程は、前記木材の内側面で圧縮前後における曲率の変化が最も大きくかつ前記木目の間隔が最大である場所が複数ある場合、前記圧縮工程によって繊維が最も曲がる場所を含む領域に貼付することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る木材の成形方法は、上記発明において、前記補強材は、前記木材の繊維方向と交差する方向を指向する複数の繊維を含み、前記複数の繊維は、木材繊維成分であるセルロースを含む材料からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、略椀状に形取った木材の内側面で圧縮前後の曲率の変化が最も大きくかつ木目の間隔が最も大きい場所を含む領域に伸縮性を有する補強材を貼付することにより、木目の状態によらず所望の強度を有する成形を行うことができ、成形品の歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態（以後、「実施の形態」と称する）を説明する。なお、以下の説明で参照する図面は模式的なものであって、同じ物体を異なる図面で示す場合には、寸法や縮尺等が異なる場合もある。
【００１２】
図１は、本発明の実施の形態１に係る木材の成形方法の概要を示すフローチャートである。本実施の形態１に係る木材の成形方法においては、最初に略椀状をなす木材を原木から形取る（ステップＳ１）。図２は、この形取り工程の概要を示す図であり、原木１から略椀状の木材２を形取る状況を模式的に示す図である。このステップＳ１では、後述する工程によって減少する分の容積を予め加えた容積を有するように木材の形取りを行う。原木１としては、ヒノキ、ヒバ、桐、杉、松、桜、欅、黒檀、紫檀、竹、チーク、マホガニー、ローズウッドなどの中から、成形後の木材の用途に応じて最適なものを選択すればよい。また、原木１のどの部分を形取るかは、その木材に対して要求する強度や美観等の条件に応じて定めればよい。
【００１３】
続いて、木材２に対して補強材を貼付する（ステップＳ２）。図３は、補強材を貼付する工程の概要を示す図であり、木材２を図２の上方から見た平面図である。図３において、破線で示す楕円状の閉曲線Ｄは、木材２を圧縮した後で立ち上がりの部分と底面との境界となる部分である。すなわち、木材２は、閉曲線Ｄの近傍領域で最も曲率が変化する。図３に示す場合、閉曲線Ｄの上部中央付近が木目Ｇの間隔が最も大きく、他の領域よりも圧縮後に補強が必要となる可能性が高い。そこで、図３に示す場合には、この領域に補強材３を貼付している。
【００１４】
補強材３は、木材と同等の成分を有し、伸縮性のある素材から構成される。具体的には、補強材３は、セルロース等の木材繊維成分を含む天然繊維である木綿、麻、絹、亜麻などからなる布や不織布、または再生セルロース繊維であるレーヨンなどを用いて構成される。補強材３は接着剤を用いて木材２に接着してもよいが、圧縮後に補強材３と木材２は木材２の樹脂成分によって一体化するため、木材２に対する位置決めを行うことができる程度の微量の接着剤を用いて接着すれば十分である。なお、補強材３を貼付する際には、少なくとも木材２の繊維方向と補強材３の繊維とが交差するように貼付するのが好ましい。また、補強材３の形状は、貼付すべき領域の大きさに応じて適宜変更可能である。
【００１５】
続いて、木材２を大気よりも高温高圧の水蒸気雰囲気中で所定時間放置して水分を過剰に吸収させることにより、木材２を軟化させる（ステップＳ３）。水蒸気は、温度が１００〜２３０℃程度であり、圧力が０.１〜３.０ＭＰａ（メガパスカル）程度である。このような水蒸気雰囲気は、例えば圧力容器を用いることによって実現することができる。圧力容器を用いる場合には、その圧力容器の中に木材２を放置することによって軟化させる。なお、水蒸気雰囲気中で木材２を放置して軟化させる代わりに、木材２の表面に水分を供給した後、マイクロウェーブの如き高周波の電磁波によって木材２を加熱して軟化させてもよいし、木材２を煮沸して軟化させてもよい。
【００１６】
この後、ステップＳ３で十分に軟化した木材２を上記ステップＳ３と同様の水蒸気雰囲気中で圧縮する（ステップＳ４）。圧力容器の中で木材２を軟化させた場合には、引き続きその圧力容器の中で木材２を圧縮すればよい。
【００１７】
図４は、圧縮工程の概要を示すとともに、圧縮工程で使用する一対の金型の構成を示す図である。図４で木材２の上方から圧縮力を加える金型６１は、木材２の内側面に当接可能な凸部６２を備えたコア金型である。これに対し、図４で木材２の下方から圧縮力を加える金型７１は、木材２の外側面に当接可能な凹部７２を備えたキャビティ金型である。
【００１８】
図５は、金型６１が木材２に当接し、木材２に金型６１、７１からの圧縮力が加わり始めた状態を示す図であり、図４に示す木材２、および金型６１、７１のＡ−Ａ線を切断面とする縦断面図である。
【００１９】
図５に示す状態から金型６１を下降させていくと、木材２は金型６１、７１からの圧縮力によって徐々に変形していく。その結果、木材２の上面は凸部６２の表面と密着した状態になる一方、木材２の下面は凹部７２の表面と密着した状態となる。図６は、この密着した状態を示す図であって、圧縮工程における木材２の変形がほぼ完了した状態を示す図である。図６に示すように、木材２は、金型６１と金型７１との隙間に相当する３次元形状に変形する。圧縮工程では、図６に示す状態で木材２に所定時間（１〜数十分、より好ましくは５〜１０分程度）圧縮力を加え続ける。
【００２０】
この圧縮工程により、補強材３の表面は木材２の表面と面一となり、補強材３は木材２に食い込んでいるが（図６を参照）、補強材３をなす繊維の主成分は木材が含有する成分と同じなので、線膨張係数によって表される収縮率等の物理的性質も類似しており、木材との親和性が高い。したがって、補強材３が木材２自体の繊維を切断等によって傷つけたりすることがなく、木材２になじんだ状態でその木材の表面に固着することとなる。
【００２１】
圧縮工程が終了した後、金型６１、７１を型締めした状態を保持したまま、上述した水蒸気よりさらに高温の水蒸気を金型６１、７１の周囲に加えることにより、木材２の形状を固定化する（ステップＳ５）。この固定化処理を圧力容器中で行う場合には、圧縮工程における水蒸気よりもさらに高温の水蒸気を圧力容器へ吹き込めばよい。
【００２２】
続いて、金型６１、７１および木材２を大気中へ開放し、木材２を乾燥させる（ステップＳ６）。この際には、金型６１、７１の型締め状態を解除し、金型６１または７１を木材２から離間することによって木材２の乾燥を促進させるようにしてもよい。乾燥終了後の木材２の肉厚は、圧縮前の木材２の肉厚の３０〜５０％程度であれば好ましい。これは、木材２の圧縮率が０.５０〜０.７０程度であることに相当する。以後、乾燥工程まで終了した木材２を「木材４」と称する。
【００２３】
ステップＳ６の後、木材４に対して切削による端面処理等を施すことにより、木材４を所定の形状に整形する（ステップＳ７）。
【００２４】
図７は、以上説明した木材の成形方法によって形成された木材の構成を示す斜視図である。同図に示す木材４は、略長方形状の表面を有し平板状をなす主板部４ａと、主板部４ａの表面の長手方向と略平行な２辺の各々から主板部４ａに対して立ち上がるように延出する二つの側板部４ｂと、主板部４ａ表面の短手方向と略平行な２辺の各々から主板部４ａに対して立ち上がるように延出する二つの側板部４ｃとを備える。側板部４ｂ、４ｃの端面は互いに連なっており、これらの端面が全体として周回して閉じた矩形形状をなしている。また、木材４の肉厚は、ほぼ均一である。
【００２５】
図８は、木材４を外装体の一部とするデジタルカメラの構成を示す斜視図である。同図に示すデジタルカメラ１００は、外装体１０１と、撮像部１０２と、フラッシュ１０３と、シャッターボタン１０４とを有する。外装体１０１の前面側は、木材４に対して撮像部１０２およびフラッシュ１０３をそれぞれ表出する開口部、およびフラッシュ１０３の一部を表出する切り欠きを形成したものである。一方、デジタルカメラ１００の背面側は、木材２を用いて木材４と同様に形成される木材５によって外装される。なお、木材５の木目は木材４の木目とは異なるため、補強材３を貼付する箇所は異なっている。外装体１０１をなす木材４、５の肉厚は、０.８〜２.０ｍｍ程度であればより好ましい。
【００２６】
以上の構成を有するデジタルカメラ１００においては、木材２における外側面が外装体１０１の表面となるため、木材２の内側面に貼付した補強材３は裏面側に隠れている。したがって、補強材３を貼付しても、外装体１０１の外観の美観が損なわれることがない。
【００２７】
なお、木材４は、デジタルカメラ以外の電子機器用外装体としても適用することが可能である。
【００２８】
以上説明した本発明の一実施の形態によれば、略椀状に形取った木材の内側面で圧縮前後の曲率の変化が最も大きくかつ木目の間隔が最も大きい場所を含む領域に伸縮性を有する補強材を貼付することにより、木目の状態によらず所望の強度を有する成形を行うことができ、成形品の歩留まりを向上させることができる。
【００２９】
また、本実施の形態によれば、例えば略椀状をなす内側面全体に補強を施した場合のように、圧縮後に残留応力が残ってしまう可能性が低くなり、製品としての形状安定性を維持しつつも、弱い箇所を補強することが可能となる。加えて、補強材もわずかな量で済むため、資源の節約や低コスト化も実現することができる。
【００３０】
ここまで、本発明を実施するための最良の形態を詳述してきたが、本発明は上述した一実施の形態によって限定されるべきものではない。図９は、本発明の別な実施の形態に係る木材の成形方法における補強材貼付工程の概要を示す図である。図９に示す木材８は、上述した木材２と同じ形状（略椀状）を有するが、木目Ｇの入り方が異なっている。図９において、楕円状をなす閉曲線Ｄのうち木目Ｇの間隔が最大である箇所は、図の上端部付近と右端部付近である。このような場合、上記一実施の形態では、その両方に補強材３を設けることになる。これに対し、図９では、木目Ｇの間隔がほぼ同じ２つの領域のうち、圧縮前後における木材の繊維の曲がり方がより大きい右辺の中央部にのみ補強材３を貼付している。このように、木材の繊維方向および圧縮前後の木材の変形の態様を勘案することにより、補強材３の使用量を最小限に抑えることが可能となる。
【００３１】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る木材の成形方法の処理の概要を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施の形態に係る木材の成形方法の形取工程の概要を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る木材の成形方法の補強材貼付工程の概要を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る木材の成形方法の圧縮工程の概要を示す図である。
【図５】圧縮工程において圧縮を開始した時点の状態を示す図である。
【図６】圧縮工程において木材の変形がほぼ完了した状態を示す図である。
【図７】圧縮成形後の木材の構成を示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施の形態に係る木材の成形方法によって形成された木材の適用例であるデジタルカメラの外観構成を示す斜視図である。
【図９】本発明の別な実施の形態に係る木材の成形方法の補強材貼付工程の概要を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  原木
２、４、５、８  木材
３  補強材
４ａ  主板部
４ｂ、４ｃ  側板部
６１、７１  金型
６２  凸部
７２  凹部
１００  デジタルカメラ
１０１  外装体
１０２  撮像部
１０３  フラッシュ
１０４  シャッターボタン
Ｄ  閉曲線
Ｇ  木目
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010240919.tif 000009
【図８】
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【図９】
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