(57)【要約】【課題】曲率の大きな形状や複雑な形状を容易に加工でき、強度が高く、表面に木目が現れ、木目の風合いがある木製成形体およびその製造方法を提供する。【解決手段】木製成形体１ａは、木材チップ３１からなる基材層３と、基材層３の表面上に積層され、シート状にスライスされた厚さ１４０μｍ以下の天然木の無垢材を材料とする表面層２と、基材層３と表面層２とに設けられ、基材層３の木材チップ３１同士を接着するとともに、基材層３と表面層２とを接着する樹脂部５と、基材層３の裏面上に積層された裏面層４とを備え、表面層２の表面側の樹脂充填量が、基材層３と接する表面層２の裏面側の樹脂充填量よりも少なくなるように、表面層２に樹脂部５が配置されている。【選択図】図１
2010234716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材チップからなる基材層と、
前記基材層の表面上に積層され、シート状にスライスされた厚さ１４０μｍ以下の天然木の無垢材を材料とする表面層と、
前記基材層と前記表面層とに設けられ、前記基材層の前記木材チップ同士を接着するとともに、前記基材層と前記表面層とを接着する樹脂部と、
前記基材層の裏面上に積層された裏面層と
を備え、
前記表面層の表面側の樹脂充填量が、前記基材層と接する前記表面層の裏面側の樹脂充填量よりも少なくなるように、前記表面層に前記樹脂部が配置されていることを特徴とする木製成形体。
【請求項２】
前記表面層が、シート状にスライスされた厚さ５０〜１２０μｍの天然木の無垢材を材料とすることを特徴とする請求項１に記載の木製成形体。
【請求項３】
前記樹脂部が、前記基材層中の樹脂を熱プレスにより前記表面層へ充填させて得られることを特徴とする請求項１または２に記載の木製成形体。
【請求項４】
前記裏面層は、シート状にスライスされた厚さ１４０μｍ以下の天然木の無垢材を材料とし、
前記基材層と前記裏面層とが前記樹脂部を介して接着されているとともに、前記裏面層の表面側の樹脂充填量が、前記基材層と接する前記裏面層の裏面側の樹脂充填量よりも少なくなるように、前記裏面層に前記樹脂部が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の木製成形体。
【請求項５】
前記基材層と前記表面層との間、および前記基材層と前記裏面層との間の少なくとも一方に設けられた繊維材料からなる補強層をさらに備え、
前記補強層に前記樹脂部が配置され、前記基材層、前記補強層、前記表面層、および前記裏面層が前記樹脂部を介して接着されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の木製成形体。
【請求項６】
木材チップに樹脂を含浸させる工程と、
含浸後の前記木材チップを乾燥させる工程と、
両面を貫通する木材繊維の隙間を有し、シート状にスライスされた厚さ１４０μｍ以下の天然木の無垢材を材料とする表面層と、シート状の裏面層との間に、乾燥後の前記木材チップを挟みこんで積層する工程と、
積層した前記表面層、前記木材チップからなる基材層、および前記裏面層を水蒸気雰囲気下に晒して軟化させる工程と、
軟化後の前記表面層、前記基材層、および前記裏面層を熱プレスし、前記表面層の表面側の樹脂充填量が、前記基材層と接する前記表面層の裏面側の樹脂充填量よりも少なくなるように、前記基材層中の前記樹脂を前記表面層へ充填させ、前記樹脂を介して前記基材層と前記表面層とを接着するとともに前記基材層と前記裏面層とを接着する工程と、
接着後の前記基材層、前記表面層、および前記裏面層を所定の形状に成形する工程と
を備えることを特徴とする木製成形体の製造方法。
【請求項７】
木材チップに樹脂を含浸させる工程と、
含浸後の前記木材チップを乾燥させる工程と、
両面を貫通する木材繊維の隙間を有し、シート状にスライスされた厚さ１４０μｍ以下の天然木の無垢材を材料とする表面層および裏面層の間に乾燥後の前記木材チップを挟みこんで積層する工程と、
積層した前記表面層、前記木材チップからなる基材層、および前記裏面層を水蒸気雰囲気下に晒して軟化させる工程と、
軟化後の前記表面層、前記基材層、および前記裏面層を熱プレスし、前記表面層の表面側の樹脂充填量が、前記基材層と接する前記表面層の裏面側の樹脂充填量よりも少なくなるように、前記基材層中の前記樹脂を前記表面層へ充填させるとともに、前記裏面層の表面側の樹脂充填量が、前記基材層と接する前記裏面層の裏面側の樹脂充填量よりも少なくなるように、前記基材層中の前記樹脂を前記裏面層へ充填させ、前記樹脂を介して前記基材層と前記表面層とを接着するとともに前記基材層と前記裏面層とを接着する工程と、
接着後の前記基材層、前記表面層、および前記裏面層を所定の形状に成形する工程と
を備えることを特徴とする木製成形体の製造方法。
【請求項８】
前記接着する工程が、温度１６０〜２２０℃、圧力０．２〜１．５ＭＰａで熱プレスする工程を含むことを特徴とする請求項６または７に記載の木製成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として木材で形成された木製成形体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自然の木材を用いた製品は、家具、室内照明などの様々な用途に用いられている。また、最近では、家電製品の筐体やスピーカの素材に木を用いる場合もある。室内環境をより自然に近くすることで、おちつき、ゆとりを得る空間となることから、木材製品の重要性がますます増加してきている。
【０００３】
一般に、立体形状の木材加工品は、無垢の木材を削り出して加工することで作製される。しかしながら、この削り出し加工する方法では、多くの木材を使用することになり、森林資源の維持の観点から好ましくない。
【０００４】
また、削り出し加工では、１個ずつ加工するので、加工コストを低減することは難しく、特にその形状が複雑であれば、ろくろ、旋盤などではなく、ＮＣ加工機などを用いる必要があるため、さらにコストが増大する。そのため、薄くスライスした木材を丸めたり、立体形状にプレス加工する方法などが提案されている。
【０００５】
薄い木材を立体的にプレス加工する技術の１つとして、木材を用いたスピーカの振動板を、薄い突き板で加工する技術が開示されている（例えば、特許文献１および２参照）。特許文献１および２では、突き板の曲面成形における割れを防止するために、木と紙とを張り合わせたシートに潤滑材を含浸させて木を柔らかくし、プレス成形時の割れを防止している。
【０００６】
具体的には、柔軟材（日本酒など）で軟化させた木をプレスで成形し、水分を蒸発させるとともに仮成形する。その後、木の形状をより安定化させるために、木に熱硬化性樹脂を含浸させ、複数回に分けて高温プレス成形を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−１５８７９８号公報
【特許文献２】特開２００４−２５４０１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、複数回に分けて含浸や高温プレス成形を行う技術では、製造に時間やコストを要するため、生産性の向上が困難な場合がある。また、柔軟材による軟化にも限度がある場合があり、曲率の大きな形状を加工する際には、木の割れを生じさせる可能性もある。作製する製品の意匠によっては、木材の厚みを薄くし、曲率の大きな形状、複雑な形状を加工する必要があることから、加工技術のさらなる検討が望まれてきていた。
【０００９】
木材加工品における木材の厚みを薄くし、曲率の大きな形状、複雑な形状をも加工可能とするためには、木製シートを薄くする方法が考えられる。しかしながら、木製シートを薄くした木材加工品の加工技術として特許文献１および２の方法を用いると、木製シートに含浸させた熱硬化性樹脂がプレス成形時に金型側へ染み出し、金型に貼り付く場合がある。その結果、生産性が低下する場合がある。
【００１０】
また、特許文献１および２の方法では、薄い木材の木製シートを立体成形することしかできず、例えば主に木材でできた強度が十分にある筐体などを作製することは困難であった。
【００１１】
従来、厚くて強度のある木材の積層材の１つに、パーティクルボードがある。これは、２枚の薄い木材の間に木材チップを細かく砕いて接着剤で集成しつつ張り合わせた木材合板である。しかしながら、このようなパーティクルボードは、一般的には平板で用いるものであり、曲面状に曲げるとしても、２次元的に一方向に曲げるのが限度であった。また、パーティクルボード表面は、木材チップの集成材であるため、木材独特のつやや杢目の模様が現れず、木材ならではの風合いがでないため、意匠的にも良くない。表面に薄いツキ板を張り合わせ、木材の風合いを出すことが望ましいが、平面もしくは一方向の曲面への貼り合せが限度であり、立体形状で木目を表現することは困難であった。
【００１２】
上記問題点を鑑み、本発明にあっては、曲率の大きな形状や複雑な形状を容易に加工でき、強度が高く、表面に木目が現れ、木目の風合いがある木製成形体およびその製造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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の態様は、木材チップからなる基材層と、基材層の表面上に積層され、シート状にスライスされた厚さ１４０μｍ以下の天然木の無垢材を材料とする表面層と、基材層と表面層とに設けられ、基材層の木材チップ同士を接着するとともに、基材層と表面層とを接着する樹脂部と、基材層の裏面上に積層された裏面層とを備え、表面層の表面側の樹脂充填量が、基材層と接する表面層の裏面側の樹脂充填量よりも少なくなるように、表面層に樹脂部が配置されていることを特徴とする木製成形体であることを要旨とする。
【００１４】
本発明の他の態様は、木材チップに樹脂を含浸させる工程と、含浸後の木材チップを乾燥させる工程と、両面を貫通する木材繊維の隙間を有し、シート状にスライスされた厚さ１４０μｍ以下の天然木の無垢材を材料とする表面層と、シート状の裏面層との間に、乾燥後の木材チップを挟みこんで積層する工程と、積層した表面層、木材チップからなる基材層、および裏面層を水蒸気雰囲気下に晒して軟化させる工程と、軟化後の表面層、基材層、および裏面層を熱プレスし、表面層の表面側の樹脂充填量が、基材層と接する表面層の裏面側の樹脂充填量よりも少なくなるように、基材層中の樹脂を表面層へ充填させ、樹脂を介して基材層と表面層とを接着するとともに基材層と裏面層とを接着する工程と、接着後の基材層、表面層、および裏面層を所定の形状に成形する工程とを備えることを特徴とする木製成形体の製造方法であることを要旨とする。
【００１５】
本発明の他の態様は、木材チップに樹脂を含浸させる工程と、含浸後の木材チップを乾燥させる工程と、両面を貫通する木材繊維の隙間を有し、シート状にスライスされた厚さ１４０μｍ以下の天然木の無垢材を材料とする表面層および裏面層の間に乾燥後の木材チップを挟みこんで積層する工程と、積層した表面層、木材チップからなる基材層、および裏面層を水蒸気雰囲気下に晒して軟化させる工程と、軟化後の表面層、基材層、および裏面層を熱プレスし、表面層の表面側の樹脂充填量が、基材層と接する表面層の裏面側の樹脂充填量よりも少なくなるように、基材層中の樹脂を表面層へ充填させるとともに、裏面層の表面側の樹脂充填量が、基材層と接する裏面層の裏面側の樹脂充填量よりも少なくなるように、基材層中の樹脂を裏面層へ充填させ、樹脂を介して基材層と表面層とを接着するとともに基材層と裏面層とを接着する工程と、接着後の基材層、表面層、および裏面層を所定の形状に成形する工程とを備えることを特徴とする木製成形体の製造方法であることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、曲率の大きな形状や複雑な形状を容易に加工でき、強度が高く、かつ表面に木目が現れ、木目の風合いがある木製成形体およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の形態に係る木製成形体を示す断面斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態の第１変形例に係る木製成形体を示す断面斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態の第２変形例に係る木製成形体を示す断面斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る木製成形体の製造方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載においては、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付している。以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態に係る木製成形体（木製シート）１ａを作製した場合の例を示す断面斜視図である。
【００２０】
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る木製成形体１ａは、木材チップからなる基材層３と、基材層３の表面上に積層された表面層２と、基材層３の裏面上に積層された裏面層４と、基材層３および表面層２の内部に埋設され、基材層３と表面層２と裏面層４とを接着する樹脂部５とを備える。
【００２１】
表面層２としては、天然木の無垢材を１枚のシート状にスライスした材料が用いられる。天然木としては、針葉樹、広葉樹のほとんどが使用可能である。
【００２２】
表面層２は、丸太状の木材を回転させながら切削刃をあて、ロータリスライス、所謂、かつらむきを行うことで作ることができる。また、表面層２は、板目板材もしくは柾目板材からのスライス加工により作製してもよい。
【００２３】
表面層２として広葉樹を用いる場合は、心材を用いるよりも辺材が用いることが好ましい。辺材は、肌理が細かく成型時に割れにくい特徴があり、ある程度の強度（剛性）および耐久性が必要とされる製品に対しては、特に好適である。
【００２４】
曲率の大きな立体形状、複雑な立体形状を有する木製成形体の作製を可能とするためには、超仕上げかんな盤を用いて加工を行うことによって、極薄のシートを作製するのが好ましい。
【００２５】
表面層２は、天然木が有する導管や仮導管などを含む細胞組織（木材繊維）２１と、細胞組織２１の内部および細胞組織２１間に形成された図１の断面方向に不連続な隙間２２ａとを有している。表面層２を一定以下の厚みにすると、厚み方向の木材繊維（導管）２１の個数が少なくなり、木材繊維２１間の微小な隙間２２ａが、図１に示すように、一定以上の確率で表面から裏面を貫通する隙間（貫通孔）２２ｂとなって現れる。木の材質による程度の差はあるが、例えば、表面層２の厚みを１４０μｍ以下とすると、表面層２の至る所に貫通孔２２ｂが発生してくるため、大きく曲げたときにこの貫通孔が緩衝作用をもたらし、曲げ応力を吸収しつ変形するので、大きな曲げに対しても割れにくく柔軟な構造になる。
【００２６】
例えば、本実施の形態に係る表面層２として、カバ材を厚さ約８０μｍとなるようにシート状にスライスした場合には、表面層２の表面上に現れた貫通孔２２ｂの長さは、長くても約５００μｍ以下となる。しかしながら、表面層２の全体の表面積に対する貫通孔２２ｂの面積の割合を考慮すれば、表面層２上に５００μｍの貫通孔２２ｂが複数個形成されていたとしても、木材繊維２１同士が繋がっている部分の方が大きいので、本実施の形態に係る表面層２としてのシート状の形状は、十分に維持できる。
【００２７】
なお、木材は天然物のため、繊維密度は必ずしも一定ではない。そのため、例えばカバ材の厚みを５０μｍ以下まで薄くすると、表面層２のある場所によっては木材繊維２１同士がばらばらになり、シート状の形状が維持できなくなる。木材の種類による木材繊維２１の大きさの影響もあり、材料ごとに最適な厚みはそれぞれ異なるが、表面層２としての厚みは、一般的には、厚さ５０μｍ〜１４０μｍ、さらには８０〜１２０μｍ程度とするのが好ましい。
【００２８】
これにより、シート形状を維持しながらも、木材繊維２１同士の間に表面層２の両面を貫通する貫通孔２２ｂを複数有する表面層２が形成できる（図１参照）。この貫通孔２２ｂが、木製成形体１ａの成形時に緩衝作用をもたらすとともに、貫通孔２２ｂおよび隙間２２ａの一部を樹脂部５が埋めることによって、木製成形体１ａが大きく裂けることなく補強され、シート状もしくは立体状に成形可能となるものである。
【００２９】
また、表面層２の天然木の無垢材の厚さが、例えば５０〜１２０μｍであれば、木材繊維２１間の隙間２２ａの割合が増えるので、隙間２２ａに充填された樹脂部５の透明度が高ければ、後述の基材層３の木材チップ３１間の隙間の中の樹脂部５とともに、光を透過しやすくなり、木製成形体１ａを例えば照明器具のランプシェードなどに用いると、厚くて十分強度があるにもかかわらず、光を透過しやすい木目照明器具などを作ることができる。
【００３０】
基材層３は、木材チップ３１からなる。基材層３においては、ばらばらの木材チップ３１同士が、樹脂部５を構成する樹脂を介して接着されて繋がっている。このため、立体状に成形されていても、異方性的な力が働かないので、成形後の変形も少ない。また、木材チップ３１の間は、プレスなどの圧力によって空間がつぶされているとともに、その空間内には樹脂が埋め込まれてそれぞれの木材チップ３１が接着されているので、十分な強度も得られている。異なる厚さの木製成形体１ａを作製する際には、基材層３の木材チップ３１の量を変えれば厚みも変わり、表面層２としての天然木シートは上述した材料と同様のものを用いることができるので、天然木シートの在庫管理が簡単となる。基材層３の厚みは、数ｍｍ程度とすることができる。
【００３１】
裏面層４は、たとえば厚さ数十〜数百μｍ程度の不織紙等からなるが、曲げやすい材質であれば特に規定はない。プラスチックなどの樹脂材料、金属材料でもよい。
【００３２】
樹脂部５としては、レゾール型フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂が好適に用いられる。樹脂部５は、基材層３の木材チップ３１の繊維の内部（隙間）、および木材チップ３１間の隙間に分散して入り込んでいるとともに、表面層２の木材繊維２１の内部および木材繊維２１間に形成された隙間２２ａおよび貫通孔２２ｂに埋設された構成となっており、基材層３と表面層２とが樹脂部５を介して一体化するように接着されている。また、樹脂部５の樹脂により裏面層４が基材層３に接着されている。
【００３３】
後述する製造方法により詳細に説明するが、表面層２の中の樹脂部５は、基材層３となる木材チップ３１に樹脂を予め含浸させ、この木材チップ３１を表面層の上に例えばペースト状に敷き詰め、裏面層４で挟んで熱プレスすることで、表面層２の隙間２２ａ、２２ｂの一部へ徐々に浸透させて形成されるものである。このため、表面層２の内部は、表面層２の裏面側（図１の下側の面）から、その一面に対向する表面層２の表面側（図１の上側の面）に向かって樹脂部５の樹脂充填量が漸減している。
【００３４】
本実施の形態に係る木製成形体１ａの断面観察結果によれば、表面層２の裏面側（基材層３と接する側の表面）の樹脂充填量（重量比）を１００％とした場合に、表面層２の表面側の樹脂充填量が６０％以下、より好ましくは１０〜５０％程度であるのが好ましい。
【００３５】
表面層２の表面側の樹脂充填量が６０％より大きいと、貫通孔２２ｂに入り込んだ樹脂が表面層２の表面に回り込み、表面層２の表面全体が樹脂で覆われるおそれがある。その結果、表面層２の表面全体に回り込んだ樹脂がプレス加工時に金型に付着し、木製成形体１ａが割れたり破れたりする場合がある。あるいは、樹脂部５で表面層２の表面全体が覆われることにより人工的な光沢が表れ、天然木をそのまま用いたような外観が得られない場合がある。逆に、１０％より少ないと、表面層の最表面の木が樹脂で十分に固められない場合があり、長期使用において表面が擦れることによる木の剥がれや割れが発生する場合がある。
【００３６】
表面層２の表面の樹脂充填量を６０％より大きく（例えば７０％程度）しても、木製成形体１ａを少数だけ成形する場合には、不可能ではない。しかしながら、量産によりプレス回数が増えると、金型面へ硬化した樹脂が付着していくため、木製成形体１ａの最終形状に影響を及ぼすおそれがある。また、木製成形体１ａの金型面への貼り付きが起こりやすくなるため、木製成形体１ａが破損する場合もある。
【００３７】
従来、曲面形状を有する立体状の木材加工品を得るためには、無垢の木を切り出して作製していた。また、円筒形などの簡単な曲率の小さい曲面形状の木材加工品は、例えばプラスチックなどの筐体の表面に薄くスライスされた板（突き板）を貼り付ける等の方法で、加工コストおよび木材使用量を低減させてきていた。
【００３８】
しかしながら、無垢の木材を削り出す方法は加工に時間が掛かるうえ、木材を大量に使用するため、生産性が低い。また、木材を大量に消費するとともに、削り出した木屑が大量に発生するため、環境上好ましくない。
【００３９】
また、一般的に突き板と呼ばれる材料でも厚さ１５０μｍ〜５００μｍの範囲にあり、１４０μｍ以下に薄くスライスすることは、歩留まりや加工精度においても一般的ではない。１４０μｍ以上の厚さの木材に対し、曲面が急な形状や複雑な形状にプレス成形すると、割れが生じてしまうこともあった。
【００４０】
薄くスライスした木のシートと接着性の樹脂からなる不織布との複合シートを複数枚重ねて積層することで、曲面加工時の割れを防止する方法もある（特開平５−８３７９２号公報）。しかしながら、接着層が増えて接着剤の重量により重量が増加するとともに、木のシートを複数枚重ね合わせて積層することにより、木の繊維方向による強度差も出るため、割れが発生しやすくなるとともに、曲面形状が大きな三次元形状の成形は困難であった。
【００４１】
これに対し、本実施の形態に係る木製成形体１ａは、厚さ１４０μｍ以下の天然木からなる表面層２と、表面層２と基材層３とに存在する隙間に埋め込まれ、表面層２および基材層３と一体化した樹脂部５とを具備する。これにより、全体の大部分が天然木でありながらも軽量で強度の高い成形体が得られるため、曲率の大きな形状、複雑な形状が容易に加工できる。
【００４２】
さらに、木製成形体１ａの表面層２に浸透した樹脂の樹脂部５は、表面（基材層３と反対側の面）に向かうほど樹脂充填量が低下（もしくは、表面層２の基材層３側よりも表面側の方が樹脂充填量が低下）しているため、表面層２の表面全体にわたって樹脂の染み出しが少なくなっている。そのため、プレス加工時の樹脂部５の金型への焼き付きが抑制され、加工性が向上する。また、樹脂部５で表面全体が覆われることによる表面層２の人工的な光沢の発生も抑制されるため、天然木により近い外観も得られる。
【００４３】
また、本実施の形態に係る木製成形体１ａは、プレス成形によって樹脂部５が基材層３側から表面層２側へ埋め込まれることにより、基材層３および表面層２間に樹脂部５が絡み合うような構造を有しており、基材層３と表面層２とが強固に結合されている。よって、木製成形体１ａは、複数の層を樹脂フィルムを介して接着する従来の複合シート等に比べて剥離が生じにくくなるとともに、樹脂部５の埋設により強度が増すため、破れにくくなる。
【００４４】
（第１変形例）
図２に示すように、第１変形例に係る木製成形体１ｂは、図１に示す木製成形体１ａに対し、裏面層４を、１枚のシート状にスライスされた天然木の無垢材を材料とする裏面層６に置き換えた構成である。つまり、裏面層６は、表面層２と同様の材料からなり、細胞組織（木材繊維）６１と、細胞組織６１の内部および細胞組織６１間に形成された隙間６２ａと、裏面層６の表面から裏面を貫通する隙間（貫通孔）６２ｂとを有する。裏面層６の厚みは、表面層２と同様に、厚さ５０μｍ〜１４０μｍ、さらには８０〜１２０μｍ程度とするのが好ましい。
【００４５】
樹脂部５は、表面層２の表面（紙面最上側の面）および裏面層６の表面（紙面最下側の面）の全体に染み出さないように、表面層２および裏面層６へ浸透した樹脂が、表面（基材層３と反対側の面）から基材層３側に向かうほど樹脂の充填量が増加（もしくは、表面層２および裏面層６の基材層３側の方が表面側よりも樹脂充填量が増加）するように、表面層２の隙間２２ａ，２２ｂ、基材層３の内部全体、および裏面層６の隙間６２ａ，６２ｂに埋設され、表面層２と基材層３と裏面層６とを一体化して接着する。
【００４６】
木製成形体１ｂは、加熱プレス工程などを経ることにより、樹脂が熱で変形、硬化し、曲面形状、立体形状を保持することが可能となる。また、表面層２および裏面層６に形成された繊維同士の断続的な隙間が、木製成形体１ｂを曲げたときに緩衝作用を与えるため大きく裂けることがない。さらに、樹脂部５が、表面層２、基材層３、および裏面層６の隙間に埋め込まれ、各層の内部深くまで浸透しているので、樹脂部５により硬化される部分は木製成形体１ｂのほぼ全体にわたる。そのため、立体形状がより強固となり、変形にも強い。
【００４７】
木製成形体１ｂは、表裏とも表面が木材であるため、あたかも無垢の木を削り出し加工したもののごとく、両面に美しい木の模様が表れるので、意匠的に価値が高くなる。例えば、立体形状の両面に視覚的効果が必要なもの（器など）に好適である。
【００４８】
（第２変形例）
図３に示すように、第２変形例に係る木製成形体１ｃは、図２に示す木製成形体１ｂに対し、基材層３と表面層２との間に補強層７を追加し、基材層３と裏面層６との間に補強層８を追加した構成である。補強層７，８は、不織紙等の繊維質の材料からなる。
【００４９】
樹脂部５は、補強層７，８の繊維の内部（隙間）にも浸透し、表面層２、補強層７、基材層３、補強層８、および裏面層６を一体化して接着する。
【００５０】
後述する製造方法で示すが、補強層７，８を表面層２、基材層３、および裏面層６と積層して熱プレスを行う前に、予め樹脂を補強層７，８に含浸しておくことにより、補強層７，８内部に樹脂部５を形成する樹脂を浸透させることができる。もしくは、熱プレス時に基材層３を構成する木材チップ３１に含浸された樹脂が染み出して補強層７，８内部に浸透し、さらに木材シートからなる表面層２および裏面層６にもその樹脂が浸透するようにしてもよい。
【００５１】
基材層３の木材チップ３１の粉砕サイズが大きい場合などでは特に、木材チップ３１の角が尖っていることがあるため、基材層３に表面層２、裏面層６を積層したときに、表面層２や裏面層６が木材チップ３１の角で破れるおそれがある。そこで、図３の木製成形体１ｃのように、例えば繊維密度が高い不織紙等のシートを補強層７，８として基材層３と表面層２との間、および基材層３と裏面層６との間に挟むと、木材チップ３１の角から表面層２および裏面層６を保護するので、表面層２や裏面層６が破れることを防止することができる。
【００５２】
なお、図１に示す木製成形体１ａに、図３の木製成形体１ｃと同様に補強層７，８を設けてもよい。
【００５３】
また、補強層７，８の両方を備えることが好ましいが、一方を省略してもよい。
【００５４】
次に、本発明の実施の形態に係る木製成形体１ａの製造方法について、図４を参照して説明する。
【００５５】
まず、図４（ａ）に示すように、シート状の表面層２と、基材層３の元となる木材チップ３１と、シート状の裏面層４とを用意する。
【００５６】
表面層２としては、両面を貫通する木材繊維の隙間を有し、厚さ１４０μｍ以下、さらに好ましくは厚さ５０〜１２０μｍ程度の、無垢材の広葉樹（カバ材）をスライスした１枚のシートが用いられる。
【００５７】
木材チップ３１は、表面層２の樹種と同じでもよいが、他の種類でもよい。特に、木材の端材、間伐材、研削くずなどを用いれば、環境に対しても好適である。また、木材チップ３１の大きさは、パーティクルボードやＭＤＦなどの集成材に用いられるサイズと同等でもよい。ただし、木材チップ３１の角が表面層２の木材シート部分を突き破るおそれがあるので、細かいか、もしくは角がより丸まった形状を有するものがより好適である。
【００５８】
裏面層４としては、例えば不織紙が用いられる。
【００５９】
図４（ｂ）に示すように、用意した表面層２、木材チップ３１、および裏面層４のうち、木材チップ３１のみを、樹脂溶液１２を収容した容器９の中に一定期間（例えば１０分〜１時間、３０℃以下の室温で）浸し、樹脂を木材チップ３１の内部まで十分に含浸させる。なお、表面層２を含浸すると樹脂が表面全体に付着して、プレス成型時に表面層２と金型１０の間で硬化した樹脂がはりつき、金型１０と表面層２との離型ができなくなるため、表面層２には含浸しないのが好ましい。
【００６０】
図４（ｂ）の樹脂溶液１２としては、例えば熱硬化性樹脂であるフェノール樹脂が利用できる。樹脂の量が多すぎる場合は、例えばメタノールなどの溶液に溶かして希釈して用いればよい。樹脂の最適な濃度は、木材チップ３１の量および表面層２の厚みにより異なるが、一般的には含浸させる木材チップ３１の量が少ない（完成した木製成形体の厚さが薄い）ほど、濃度が薄いほうが好ましい。
【００６１】
次いで、図４（ｃ）に示すように、容器９の中から木材チップ３１を取り出し、温風により乾燥させる、もしくは自然乾燥させる。一旦木材チップ３１を乾燥させることにより、乾燥させない場合に比べて木材チップ３１の取り扱いが容易となり、製造作業の能率の向上が図れる。なお、樹脂含浸後の木材チップ３１を表面層２または裏面層４の上に敷いてから乾燥させて、次工程に進めてもよい。
【００６２】
次いで、図４（ｄ）に示すように、裏面層４の上に乾燥した木材チップ３１を敷き、その上に表面層２を重ねて積層し、これらを所定の温度に設定したプレス金型１０内に配置する。なお、表面層２の上に木材チップ３１を敷いて裏面層４を重ねてもよい。木材チップ３１の量は、成形で圧縮された後の厚み応じて調整される。
【００６３】
プレス金型１０は、雄型１０ａと雌型１０ｂとを有する。この際、雄型１０ａと雌型１０ｂの表面には、表面層２、樹脂溶液１２、裏面層４が金型１０に貼り付きにくいように、離型処理をしておくのが望ましい。離型処理としては、たとえば金型１０の表面に離型剤を塗布しておく、テフロン（登録商標）などのフィルムを貼り付けておく、などの方法が挙げられる。これにより、例えば、表面層２の両面を貫通する天然木の微小の隙間（図１の隙間２２ｂ）から表面へ染み出した樹脂が、金型１０の表面にはりつくことを防止することができる。なお、前述のように、最表面に樹脂が染み出しすぎた場合は、離型処理を行ったとしても、硬化した樹脂がはりついてくるので、数枚のプレスごとに離型処理をやり直す必要があり、生産性が悪くなる。前述のように、表面層の最表面での樹脂が、内側の層に対し１０〜５０％となるような条件にてプレスを行えば、１回の離型処理に対し、１００枚以上のプレス回数が可能になる。金型１０の温度は、樹脂が十分に硬化する温度が必要であり、例えば１６０〜２２０℃程度が適当である。
【００６４】
引き続き、表面層２、木材チップ３１、および裏面層４を水蒸気雰囲気下に晒し、全体を軟化させる。「水蒸気雰囲気化に晒す」とは、例えば、水蒸気または霧状の水を噴霧することで金型１０に蒸気を吹き付ける、あるいは、表面層２、木材チップ３１、および裏面層４に水分を含ませ、金型１０の熱で水蒸気化させるなどの方法により、作り出すことができる。曲率の大きい成形体への加工容易性を考慮すれば、含水率は多ければ多いほど、膨張させることができるので好ましい。
【００６５】
次いで、図４（ｅ）に示すように、積層した表面層２、木材チップ３１により形成される基材層３、および裏面層４を所定の圧力でプレスし、変形させる。
【００６６】
図４（ｅ）のようにして、天然木である表面層２が曲げられるとき、水蒸気による木の軟化とともに、表面層２の両面を貫通する隙間部分が緩衝領域として作用するため、木材部分が大きく裂けることがなく、曲面形状を成形しやすくなる。また、基材層３は、ばらばらの木材チップ３１が成形形状にプレス圧縮、樹脂硬化されるので、曲面形状応力が生じにくく、安定した形状が得られる。
【００６７】
なお、プレス条件としては、例えば、温度、時間、圧力条件を相互に調整するのが好ましい。例えば温度を２２０℃、時間を３０秒と固定したときには、圧力を０．２〜１．５ＭＰａとするのが好ましい。上述の条件において圧力を１．５ＭＰａより高くすると、金型面に離型処理を行えども、表面層２上に樹脂が染み出すぎて金型１０にはりつき、成形はできても、金型１０からの離型ができず、破れてしまう場合がある。一方で、圧力を０．２ＭＰａより小さくすると、樹脂が表面層２の内部へ十分浸透せず成形後の変形が生じやすい傾向にあることが本発明者らの検討により確認された。なお、加工温度を２２０℃より低くする場合には、圧力の上限は１．５ＭＰａより小さく、下限は０．２ＭＰａより大きく制御することにより、表面層２上の表面全体に樹脂が染み出さないようにするように制御することができた。
【００６８】
一度プレスして所定の時間が経過すると、図４（ｆ）に示すように、金型１０（雄型１０ａ、雌型１０ｂ）を開いて水蒸気を開放させる。これにより、基材層３、表面層２および裏面層４の中に封じ込まれた水分および樹脂の溶剤成分のガスが開放される。その結果、各層の中にガスが溜まるのを抑制できる。開放時間は、圧力値や金型温度により最適値が異なるが、具体的には、例えば金型１０の温度を２００℃とし、圧力を０．５ＭＰａとした場合には、約１０秒プレスした後に約１０秒間、１回だけ開放したところ、各層内の水分および溶剤成分は十分に蒸発した。
【００６９】
次いで、図４（ｇ）に示すように、再度プレスを行い、樹脂が表面層２へ徐々に浸透しつつ硬化するまで、所定の時間および圧力を保つ。例えば、上記の温度、圧力であれば、約３０秒で十分に樹脂が硬化する。プレスの圧力により基材層３の木材チップ３１は圧縮されるとともに隙間の空間がつぶされ、残った空間には樹脂が浸透して木材チップ３１同士が接着されるとともに、表面層２へ樹脂が浸透して硬化する。また、樹脂により基材層３と裏面層４とが接着される。プレスの温度および圧力条件は、基材層３の木材チップ３１に含浸した樹脂が表面層２の表面側全体に染み出さないようにして、樹脂を表面層２が有する隙間の一部に埋設させるように制御するのが好ましい。
【００７０】
表面層２に最初から樹脂を浸透させる場合、表面層２の裏面から表面にかけて樹脂濃度を変えることは困難であり、また、表面側の樹脂成分がプレス時の金型にはりつき、破れてしまうおそれがある。本実施の形態では、上記のように、基材層３内の樹脂を表面層２側へ徐々に浸透させるようにプレス成形時の温度、圧力、時間を適切に制御することにより、天然木からなる表面層２内部の樹脂の充填量が、基材層３と接する側の面から基材層３と接しない側の面に向かうに従って低下するような勾配を設けることができ、かつ、表面全体への樹脂の染み出しを制御し、表面層２の樹脂の充填量を一定範囲に制御することができる。これにより、金型１０に付着する樹脂の量も低減できるため、樹脂の付着を防ぐことができ、加工性が向上する。木材シートからなる表面層２の内部で樹脂濃度の勾配を設ける方法としては、熱プレスが最も容易に実現できる。
【００７１】
次いで、図４（ｈ）に示すように、金型１０から成形体１１を取り出し、冷却する。その後、図４（ｉ）に示すように、枠からはみだした部分を切削して所定の形状を形成することにより、本実施の形態に係る木製成形体１ａが製造できる。
【００７２】
本実施の形態に係る木材成形体の製造方法によれば、表面層２を水蒸気で軟化させると同時に、プレス加熱で基材層３の木材チップ３１を圧縮成形しつつ、表面層２、基材層３、および裏面層４のはりつけおよび成型ができるので、プレス工程が簡略化され、非常に生産性が良くなる。また、図４（ｄ）〜図４（ｇ）に示すプレス工程において、樹脂部５が、表面層２の表面側全体（図１の紙面上側の面全体）に染み出さないように制御しながら基材層３に含浸された樹脂を表面層２の両面を貫通する隙間２２ｂに埋設するため、プレス加工時に樹脂部５が金型に付着せず、成形品が割れたり破れたりすることなく加工でき、かつ作業の効率化が図れる。さらに、製造後の木製成形体１ａの表面層２は表面全体が樹脂により被覆されていないので、木が本来備える有利な特性をより効果的に発揮させることが可能となる。
【００７３】
なお、図４に示す例においては、樹脂として熱硬化性樹脂を用いた場合で説明したが、熱可塑性樹脂を用いる場合は、たとえば加熱した金型１０でプレスした状態で一定時間保ち、その状態のままで金型１０を冷却して成形体１１を取り出せばよい。
【００７４】
また、図４では、図１に示す木製成形体１ａを製造する場合を例に説明したが、図２に示す木製成形体１ｂを製造する場合は、図４において裏面層４のかわりに、表面層２と同様の材料からなる裏面層６を用いればよい。
【００７５】
この場合、裏面層６にも表面層２と同様に樹脂が浸透し、表面層２と基材層３と裏面層６とが一体化して接着され、裏面層６内部には、基材層３と接する側の面から基材層３と接しない側の面に向かうに従って低下するような樹脂濃度の勾配が形成される。
【００７６】
また、図３に示す木製成形体１ｃを製造する場合は、不織紙等の繊維質の材料からなる補強層７，８にも木材チップ３１と同様に、熱プレスを行う前に樹脂を含浸して乾燥させておく。そして、上から表面層２、補強層７、基材層３（木材チップ３１）、補強層８、裏面層６の順で積層し、図４（ｄ）〜図４（ｇ）と同様のプレス工程を行うことにより、木製成形体１ｃが得られる。
【００７７】
なお、補強層７，８に予め樹脂を含浸して乾燥させる工程を省略し、図４（ｄ）〜図４（ｇ）と同様のプレス工程により、基材層３を構成する木材チップ３１に含浸された樹脂が染み出して補強層７，８内部に浸透し、さらに表面層２および裏面層６にもその樹脂が浸透するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７８】
１ａ，１ｂ，１ｃ…木製成形体
２…表面層
３…基材層
４，６…裏面層
５…樹脂部
７，８…補強層
３１…木材チップ
【図１】
2010234716.tif 000003
【図２】
2010234716.tif 000004
【図３】
2010234716.tif 000005
【図４】
2010234716.tif 000006