(57)【要約】【課題】圧縮成形する木材の表面に塗料を確実に定着させ、その木材表面からの塗料の剥離を抑えることができる木材の加工方法を提供する。【解決手段】原木から形取った木材を所定の３次元形状に加工するために用いられる一対の金型のうち、少なくとも一方の金型が有する表面であって前記木材と接触する表面の少なくとも一部に対して所定の塗料を付着させる塗料付着工程と、前記塗料が付着した金型を含む前記一対の金型によって前記木材を挟持して当該木材に圧縮力を加える圧縮工程と、を有する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原木から形取った木材を一対の金型によって所定の３次元形状に加工する木材の加工方法であって、
前記一対の金型のうち少なくとも一方の金型が有する表面であって前記木材と接触する表面の少なくとも一部に対して所定の塗料を付着させる塗料付着工程と、
前記塗料が付着した金型を含む前記一対の金型によって前記木材を挟持して当該木材に圧縮力を加える圧縮工程と、
を有することを特徴とする木材の加工方法。
【請求項２】
前記塗料は、着色剤を含むことを特徴とする請求項１記載の木材の加工方法。
【請求項３】
前記塗料付着工程で塗料が付着される金型の表面には、所定のパターンをなして前記塗料を収容する溝部が設けられて成ることを特徴とする請求項１または２記載の木材の加工方法。
【請求項４】
前記塗装工程が終了した木材を、温度が１００〜２３０℃であり、圧力が０.１〜３ＭＰａである水蒸気雰囲気中で所定時間放置した後、前記水蒸気雰囲気中で前記圧縮工程を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の木材の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材を所定の３次元形状に加工する木材の加工方法に関する。
【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、その加工技術も飛躍的に進歩しつつある。
【０００３】
従来、かかる木材の加工技術として、吸水軟化した一枚の木材を圧縮し、その木材を圧縮方向と略平行に切断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一枚の木材を所定の型枠で仮固定し、この木材の回復を型内で行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１１−７７５１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の如く圧縮形成された木材は、その表面が圧密化によって硬化し、圧縮前の状態よりも木材繊維が潰された状態にある。このような状態にある木材の表面に対して、美観の向上や材質の保護などを目的とした塗装を行う場合、塗料が定着しにくく、その塗料が乾燥後の木材表面から剥離しやすいという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、圧縮成形する木材の表面に塗料を確実に定着させ、その木材表面からの塗料の剥離を抑えることができる木材の加工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、請求項１記載の発明は、原木から形取った木材を一対の金型によって所定の３次元形状に加工する木材の加工方法であって、前記一対の金型のうち少なくとも一方の金型が有する表面であって前記木材と接触する表面の少なくとも一部に対して所定の塗料を付着させる塗料付着工程と、前記塗料が付着した金型を含む前記一対の金型によって前記木材を挟持して当該木材に圧縮力を加える圧縮工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記塗料は、着色剤を含むことを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記塗料付着工程で塗料が付着される金型の表面には、所定のパターンをなして前記塗料を収容する溝部が設けられて成ることを特徴とする。
【００１０】
この発明における「所定のパターン」には、文字、数字、記号、絵、模様などが含まれる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項記載の発明において、前記塗装工程が終了した木材を、温度が１００〜２３０℃であり、圧力が０.１〜３ＭＰａである水蒸気雰囲気中で所定時間放置した後、前記水蒸気雰囲気中で前記圧縮工程を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る木材の加工方法によれば、原木から形取った木材を所定の３次元形状に加工するために用いられる一対の金型のうち、少なくとも一方の金型が有する表面であって前記木材と接触する表面の少なくとも一部に対して所定の塗料を付着させる塗料付着工程と、前記塗料が付着した金型を含む前記一対の金型によって前記木材を挟持して当該木材に圧縮力を加える圧縮工程と、を有することにより、圧縮成形する木材の表面に塗料を確実に定着させ、その木材表面からの塗料の剥離を抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。
【００１４】
本発明の一実施の形態に係る木材の加工方法においては、まず、所定の形状をなす木材を原木から形取る。図１は、この木材の形取りを模式的に示す説明図である。同図に示す木材１は、原木である無圧縮状態の無垢材１０（木目１０Ｇを有する）から切削等によって形取られ、略長方形状の表面をなす主板部１ａと、この主板部１ａ表面の長手方向に略平行な２辺の各々から当該主板部１ａに対して所定の角度をなして延出する二つの側板部１ｂと、主板部１ａ表面の短手方向に略平行な２辺の各々からその主板部１ａに対して所定の角度をなして延出する二つの側板部１ｃとを備える。この木材１は、後述する圧縮工程によって減少する分の容積を予め加えた分の容積を有する。
【００１５】
図１に示す場合には、無垢材１０から形取る木材１の長手方向とその木材１の繊維方向Ｌとが略平行であって、主板部１ａの表面が柾目面をなすように形取りを行っているが、これはあくまでも一例に過ぎない。他にも、木材１の長手方向がその木材１の繊維方向Ｌと略平行であって、主板部１ａの表面が板目面または追柾面をなすように形取ることもできる。このように、木材をどのように形取るかは、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られる。かかる事情に鑑み、以後の説明で参照する図面においては、木目１０Ｇを省略して記載する。
【００１６】
なお、無垢材１０は、檜、檜葉、桐、杉、松、桜、欅、黒檀、チーク、マホガニー、ローズウッドなどの中から、加工した木材の用途等に応じて最適なものを選択すればよい。また、平板状に木材を形取ってもよい。これらは、本発明の全ての実施の形態に共通する事項である。
【００１７】
図２は、この実施の形態に係る木材の加工方法において使用する金型の構成と上記の如く形取った木材１を圧縮する前の状況を示す図であり、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。これらの図に示す場合、木材１の圧縮は、所定の金属から成る一対の金型５１および６１の間で挟持して行う。これら一対の金型のうち、圧縮時に木材１の上方から圧縮力を加える金型５１は、木材１の主板部１ａから側板部１ｂおよび１ｃに各々立ち上がって湾曲する曲面の内側面に嵌合する形状をなす凸部５２を有する。
【００１８】
木材１の内側面のうち主板部１ａから側板部１ｂに立ち上がって湾曲する曲面１ａｂ内側面の曲率半径をＲＩとし、凸部５２のうち曲面１ａｂに当接する曲面の曲率半径をＲＡとすると、木材１を適切に圧縮するためには、その二つの曲率半径がＲＩ＞ＲＡという関係を満たさなければならない（換言すれば、この関係を満たすように木材１の形取りおよび凸部５２の設計が行われる）。同様に、木材１の内側面のうち主板部１ａから側板部１ｃに立ち上がって湾曲する曲面１ａｃ（図示せず）内側面の曲率半径は、凸部５２のうち曲面１ａｃの内側面に当接する曲面の曲率半径より大きくなければならない。
【００１９】
これに対し、圧縮時に木材１の下方から圧縮力を加える金型６１は、木材１の主板部１ａから側板部１ｂおよび１ｃに各々立ち上がって湾曲する曲面の外側面を嵌入する凹部６２を有する。木材１の主板部１ａから側板部１ｂに立ち上がって湾曲する曲面１ａｂ外側面の曲率半径をＲＯとし、凹部６２のうち曲面１ａｂの外側面に当接する曲面の曲率半径をＲＢとすると、木材１を適切に圧縮するためには、その二つの曲率半径がＲＯ＞ＲＢという関係を満たさなければならない（換言すれば、この関係を満たすように木材１の形取りおよび凹部６２の設計が行われる）。同様に、木材１の外側面のうち主板部１ａから側板部１ｃに立ち上がって湾曲する曲面１ａｃ（図示せず）外側面の曲率半径は、凹部６２のうち曲面１ａｃの外側面に当接する曲面の曲率半径より大きくなければならない。
【００２０】
以上の構成を有する一対の金型５１および６１を用いて木材１を圧縮する前に、一方の金型６１が具備する凹部６２の表面に所定の塗料１０１を付着させる（塗料付着工程）。この付着させる塗料１０１は、木材用塗料（水性塗料、油性塗料、溶剤塗料、染料塗料、２液型塗料など）であれば如何なるものであってもよく、加工後の木材の用途やデザインに応じて選択すればよい。例えば、木材１の外側面を着色する場合、着色剤（顔料または染料を含む）を含む塗料を用いればよいし、木材１の外側面に対してすべり止め、防カビ、抗菌、耐水等の機能を具備させる場合には、各機能に対応する塗料を用いればよい。この塗料付着工程で凹部６２の表面に塗料を付着させる際には、刷毛やローラーによって塗料１０１を塗布してもよいし、スプレーによって塗料１０１を吹き付けてもよい。
【００２１】
上述した塗料付着工程の後、木材１を圧縮する圧縮工程を行う。この圧縮工程を行うに際して、まず木材１を高温高圧の水蒸気雰囲気中で所定時間放置する。ここでいう高温高圧とは、温度が１００〜２３０℃、より好ましくは１８０〜２３０℃程度であり、圧力が０.１〜３ＭＰａ（メガパスカル）、より好ましくは０.４５〜２.５ＭＰａ程度の状態を指す。これにより、木材１は過剰に水分を吸収して軟化する。その後、上記同様の水蒸気雰囲気中で木材１を圧縮する。なお、上述した水蒸気雰囲気中で木材１を放置する代わりに、例えば木材１をマイクロウェーブの如き高周波の電磁波によって加熱してから圧縮を行ってもよい。
【００２２】
図４は、軟化した木材１を所定の位置に配置した後、金型５１を下降させて金型６１との間で木材１を挟持し、この挟持した木材１に対して所定の圧縮力を加えている状態（木材１の変形がほぼ完了した状態）を示す図であり、図３と同一の切断面を有する縦断面図である。この図４に示すように、木材１は金型５１および６１から圧縮力を受けることにより、金型５１と金型６１との隙間に相当する３次元形状に変形される。
【００２３】
この圧縮工程では、凹部６２の表面に塗料１０１が付着しているため、圧縮工程を経ることによって木材１の外側面に塗膜Ｐ１が形成される。すなわち、塗料１０１が圧縮力を受けることにより、凹部６２と接する木材１の外側面付近の繊維（圧縮によって徐々に潰されていく）にその塗料１０１の一部が徐々に浸透していく。このように木材１が圧密化していく過程で塗膜Ｐ１が形成された結果、木材１の繊維に浸透した塗料１０１は乾燥後もその繊維に留まる。したがって、木材１に対して塗料が確実に定着し、乾燥後も塗料が剥離しにくくなる。この意味では、塗膜Ｐ１を木材１の表面で木材１から分離した領域とする図４の記載はあくまでも模式的なものに過ぎない。
【００２４】
図４に示す圧縮状態で所定時間放置した後、金型５１と金型６１を離間させて圧縮を解除し、上記水蒸気雰囲気を解いて木材１を乾燥させる。この圧縮工程の結果、木材１の肉厚は、圧縮前の木材１の肉厚の３０〜５０％程度となる。
【００２５】
なお、この圧縮工程で金型５１を金型６１に対して上下動させる際には、しかるべき駆動手段を用いて金型５１を電気的に駆動させるようにしてもよいし、金型５１と金型６１とをねじで連結し、このねじを手動または自動で締めることによって金型５１を金型６１に対して上下動させるようにしてもよい。
【００２６】
図５は、本発明の一実施の形態に係る木材の加工方法によって形成された圧縮木製品の構成を示す斜視図である。また、図６は図５のＢ−Ｂ線断面を模式的に示す縦断面図である。これら図５および図６に示す圧縮木製品２は、木材１の主板部１ａ、二つの側板部１ｂ、および二つの側板部１ｃにそれぞれ対応する主板部２ａ、二つの側板部２ｂ、および二つの側板部２ｃを備える。また、主板部２ａから湾曲して側板部２ｂおよび２ｃに至る外側面には、所定の塗料による塗膜Ｐ１が形成されている。図５のＣ−Ｃ線断面は、寸法が異なる点を除いて図６と同様である。
【００２７】
図６では、塗膜Ｐ１を圧縮木製品２の表面付近で木材から分離した個別の領域として記載しているが、これは図６が模式図であるためであり、実際には塗膜Ｐ１を形成する塗料の一部が木材の繊維に浸透していることは、上述した図４の場合と同様である。
【００２８】
図７は、圧縮木製品２の一適用例を示す図であり、圧縮木製品２に適当な加工を加えたものを外装材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８１は、撮像レンズを含む撮像部８２、フラッシュ８３、およびシャッターボタン８４を備え、二つのカバー部材３および４によって外装されて成る。このデジタルカメラ８１の内部には、撮像処理等に関する駆動制御を行う制御回路、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子、および音声の入出力を行うマイクロフォンやスピーカを含み、デジタルカメラ８１の機能を実現するための各種電子的部材および光学的部材が収納される（図示せず）。
【００２９】
図８は、デジタルカメラ８１の外装材をなすカバー部材３および４の概略構成を示す斜視図である。このうち、デジタルカメラ８１の前面側を外装するカバー部材３の主板部３ａには、撮像部８２を表出する円筒形状の開口部３１およびフラッシュ８３を表出する直方体形状の開口部３２が形成されている。また、このカバー部材３の側板部３ｂには、半円筒形状の切り欠き３３が設けられている。
【００３０】
他方、デジタルカメラ８１の背面側を外装するカバー部材４の主板部４ａには、画像情報や文字情報を表示するために液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ、または有機ＥＬディスプレイ等を用いて実現される表示部（図示せず）を表出する直方体形状の開口部４１が形成されている。このカバー部材４の側板部４ｂには、カバー部材３の切り欠き３３と組み合わさってシャッターボタン８４を表出するための開口部３４１をなす半円筒形状の切り欠き４２が設けられている。カバー部材３および４の肉厚はほぼ均一であり、その肉厚の値は１.６ｍｍ程度であればより好ましい。
【００３１】
カバー部材３および４の表面には、上述した木材の加工方法によって塗膜Ｐ１が形成されている（点線領域）。例えば、塗膜Ｐ１をなす塗料１０１に着色剤が含まれている場合、この塗膜Ｐ１によってデジタルカメラ８１の表面はその塗料に含まれる着色剤に対応する色を有する。
【００３２】
上述した開口部や切り欠きは、カバー部材３または４の原材料となる木材１を無垢材１０から形取る際に一括して形成してもよいし、木材１の圧縮工程を行った後に切削または穿孔等によって形成してもよい。また、ファインダ取付用の開口部や、操作指示信号の入力を受け付ける入力キー表出用の開口部を設けてもよいし、外部機器との接続用インタフェース（ＤＣ入力端子やＵＳＢ接続端子等を含む）を表出する開口部を設けてもよい。さらに、デジタルカメラ８１内部のスピーカが発生する音声を出力する音声出力用孔部を穿設してもよい。
【００３３】
以上説明したように圧縮木製品２をデジタルカメラ８１の外装材として適用すると、その外装材表面の木目や凹凸が滑り止めの役割を果たすため、デジタルカメラ８１の操作性を一段と向上させることができる。
【００３４】
なお、圧縮木製品２は、デジタルカメラ以外の電子機器、例えば、携帯電話、ＰＨＳまたはＰＤＡ等の携帯型通信端末、携帯型オーディオ装置、ＩＣレコーダ、携帯型テレビ、携帯型ラジオ、各種家電製品のリモコン、デジタルビデオなどの外装材としても適用可能である。このように圧縮木製品２を電子機器の外装材として適用する場合、その圧縮木製品２の肉厚が１.６ｍｍ程度であればより好ましい。
【００３５】
以上説明した本発明の一実施の形態に係る木材の加工方法によれば、原木から形取った木材を所定の３次元形状に加工するために用いられる一対の金型のうち、少なくとも一方の金型が有する表面であって前記木材と接触する表面の少なくとも一部に対して所定の塗料を付着させる塗料付着工程と、前記塗料が付着した金型を含む前記一対の金型によって前記木材を挟持して当該木材に圧縮力を加える圧縮工程と、を有することにより、圧縮成形する木材の表面に塗料を確実に定着させ、その木材表面からの塗料の剥離を抑えることが可能となる。
【００３６】
従来、上記同様の高温高圧の水蒸気雰囲気中において、木材防腐剤等の薬剤を混入した気体を注入し、加工対象である木材の表面に薬剤を吹付る技術が知られている（例えば、特許第２５６９３７６号公報を参照）。このような薬剤の吹付技術においては、木材の表面に定着させるよりも多くの量の薬剤を注入して散布する必要があった。これに対して、この実施の形態に係る木材の加工方法によれば、金型の表面に塗料を付着させておけば、これらの塗料が上記水蒸気雰囲気中で蒸発することはほとんどないため、塗料の無駄を減らし、効率的かつ経済的な木材表面への塗装を実現することが可能となる。
【００３７】
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、本発明はこの一実施の形態によってのみ限定されるべきものではない。例えば、上記の如く木材の一つの表面（外側面）全体を塗装する代わりに、その表面に所定のパターン（文字、数字、記号、絵、模様など）を形成するようにしてもよい。図９は、木材表面に塗装を施す側の金型（金型６１に相当）の構成を上方から見た平面図である。同図に示す金型７１は、金型６１と同じ外形をなし、凹部６２と同様の凹部７２を備える。この凹部７２の底面には、表面が星型をなして所定の塗料を収容する溝部７３が穿設されている。かかる金型７１を用いる場合、塗料付着工程では溝部７３に所定の塗料を付着させておけばよい。
【００３８】
図１０は、以上の構成を有する金型７１と金型５１とを用いて上記一実施の形態と同様に圧縮工程を行った圧縮木製品から形成されたカバー部材の構成を示す斜視図である。同図に示すカバー部材３−２は、上述したカバー部材３と同じ形状をなす。このため、対応する部位に関しては、カバー部材３と同じ符号を付してある。このカバー部材３の主板部３ａには、所定の塗料（この場合には着色剤を含む）を用いて星型模様に塗装された塗膜Ｐ２が形成されている。
【００３９】
このように、木材表面の一部に所定のパターンを形成するような塗装を行えば、圧縮成形によって得られる木材表面の独特の風合いを活かしつつも、外観にアクセントを加えて意匠性を高めたり、商品や製造者を示すロゴマークを付与したりすることができる。また、用途や美観に応じた塗装を行うことにより、一段と多様な木材の加工を実現することができる。
【００４０】
なお、上記一実施の形態では、金型６１の凹部６２の表面に塗料１０１を付着させ、圧縮工程によって木材１の外側面に塗膜Ｐ１を形成したが、これとは逆に、金型５１の凸部５２の表面に塗料１０１を付着させ、圧縮工程によって木材１の内側面に塗膜Ｐ１を形成してもよい。この場合には、凸部５２が下方に突出しているため、粘度が比較的低い塗料を塗装した場合、その塗料が凸部５２の表面から滴下したりその表面上で流動したりする恐れがある。このような事態を回避するために、まず凸部５２の表面を上に向けた状態でその表面に塗装を施した後、塗膜を固化させる。その後、金型５１を上下に反転させてから圧縮工程を行う。この圧縮工程を行う際には、同時に金型５１を加熱することによって凸部５２の表面に形成された塗膜を液化させ、この液化した塗料を木材１の内側面に転写させる。ちなみに、粘度が比較的高く、凸部５２の表面に塗装しても滴下したりその表面上で流動したりする恐れがないような塗料を用いる場合には、上記一実施の形態と同様に金型５１を配置した状態で塗料付着工程を行えばよい。
【００４１】
また、金型５１の凸部５２および金型６１の凹部６２の各々に対して上記の如く塗料を付着させることにより、木材１の内側面と外側面の両方に同じまたは異なる種類の塗膜を形成することも可能である。
【００４２】
以上の例からも明らかなように、本発明は、ここでは記載していないさまざま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】
【００４３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る木材の加工方法における形取工程を模式的に示す図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る木材の加工方法における圧縮工程を行う際の状況を示す斜視図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】木材を圧縮している状態を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る木材の加工方法によって形成された圧縮木製品の構成を示す斜視図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】圧縮木製品の一適用例であるデジタルカメラの構成を示す斜視図である。
【図８】図７のデジタルカメラを外装するカバー部材の構成を示す斜視図である。
【図９】図２と異なる金型の凹部表面の構成を示す平面図である。
【図１０】図２と異なる金型を用いて形成されたデジタルカメラのカバー部材の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  木材
１ａ、２ａ、３ａ、４ａ  主板部
１ｂ、１ｃ、２ｂ、２ｃ、３ｂ、３ｃ、４ｂ、４ｃ  側板部
１ａｂ  曲面
２  圧縮木製品
３、３−２、４  カバー部材
１０  無垢材
１０Ｇ  木目
３１、３２、４１、３４１  開口部
３３、４２  切り欠き
５１、６１、７１  金型
５２  凸部
６２、７２  凹部
７３  溝部
８１  デジタルカメラ
８２  撮像部
８３  フラッシュ
８４  シャッターボタン
１０１  塗料
Ｌ  繊維方向
Ｐ１、Ｐ２  塗膜
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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