(57)【要約】【課題】物性的に安定し、製品間の品質にばらつきが少なく、また、製品化後の周囲環境条件の変化による歪みの発生がなく、更に、高い硬度を有し傷跡や窪みが付き難いこと。【解決手段】木材ＮＷ１，ＮＷ２に対して加えた加熱圧縮力によって、木材ＮＷ１，ＮＷ２の厚みが加熱圧縮されて塑性加工され、塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２を大気中で乾燥して含水率１５％の時の気乾比重を０．８５以上とし、かつ、摩耗深さが０．１２〔ｍｍ〕以下とし、塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２の木口面の全ての年輪線ＲＬと、塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２の裏側板目面Ｂ１または樹心側柾目面の面とがなす鋭角側の交差角度が４５度以下の範囲内として製造したものである。塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２の気乾比重は０．８５以上であり、塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２の空隙率が低いことから、優れた硬度を確実に得ることができる。【選択図】図３
2011251540.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材の厚み方向に対して加えた加熱圧縮力によって、前記木材が加熱圧縮されて塑性加工され、前記加熱圧縮された後の前記塑性加工木材は、前記塑性加工木材を大気中で乾燥して含水率１５％の時の気乾比重を０．８５以上とし、
かつ、前記塑性加工木材に加える荷重を５．２〔Ｎ〕、回転速度が約６０〔ｒｐｍ〕となるように前記塑性加工木材と摩耗輪を５００回転させたときの前記塑性加工木材の重量ｍ2〔ｇ〕を測定し、試験前の木材の重量ｍ1〔ｇ〕と摩耗輪により摩耗を受ける部分の面積Ａ〔ｍｍ2〕と密度ρ〔ｇ／ｃｍ3〕とから
摩耗深さ＝（ｍ1−ｍ2）／Ａ・ρ
として算出した摩耗深さが０．１２〔ｍｍ〕以下とし、
しかも、前記塑性加工された後の前記木材の木口面の全ての年輪線と、前記木材の裏側板目面または樹心側柾目面の面とがなす鋭角側の交差角度が４５度以下の範囲内にあることを特徴とする塑性加工木材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも厚み方向に圧縮が加えられた塑性加工木材に関するもので、特に、製品間の品質のばらつきを少なくして製造できる塑性加工木材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、木材の樹種として、例えば、スギ材のように低密度で硬度が不足しているものにあっては、圧縮して高密度化すれば実用に耐え得る硬度が得られることが知られている。
そして、これに関するものとして、本出願人は先に特許文献１の発明、即ち、木材の厚み全体を圧縮して圧密化した表層材を所定の断面形状の溝状を形成した内層材に接着することによって、床、腰板、テーブル等の利用に供することのできる積層塑性加工木材について特許出願をした。また、本出願人は、従来から、含水率を調整しながらプレス盤等により木材の厚み全体を圧密化する技術を確立してきた（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３０１８８５号公報
【特許文献２】特開２００３−５３７０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、これら厚み全体が圧密化された圧縮材において、同じ圧縮率で圧密化されていても一義的に所望の硬度となっているわけではなかった。即ち、同じように圧縮が加えられている場合であっても、物性が一定でなくて、製品間の品質にばらつきが生じてしまうこともある。
これは、木材には一般的に年輪線の間を構成している早材部と年輪線を構成している晩材部とが存在しているところ、早材部における細胞壁の厚さが薄いことや、早材部における（細胞内腔の）空隙率が大きいこと、また、製材された木材によって年輪（早材部と晩材部）の配列状態が異なることに起因して、圧縮変形が局部的に集中してしまい、厚み全体が均一に圧縮されていないことがあったためと思われる。
【０００５】
殊に、複数に分割されたプレス盤等を用いて面接触による圧縮を行った場合、この局部的な圧縮変形が、荷重がかかりやすい内層部に発生することが多いためか、圧縮度を高めても所望の表面硬度が得られないことが多く、また、表層部において局部的な圧縮変形を発生させることが困難であることから、圧縮度合いに見合うだけの傷跡や窪みが付き難いという効果が得難かった。
更に、厚み全体が均一に圧縮されてないことによって製品内において周囲の環境条件の変化による寸法変化率にばらつきが生じるため、製品化後の周囲の環境条件の変化によって歪みが発生することがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、かかる不具合を解決すべくなされたものであって、物性的に安定していて、製品間の品質にばらつきが少なく、また、製品化後の周囲環境条件の変化による歪みの発生がなく、更に、高い硬度を有し傷跡や窪みが付き難い塑性加工木材の提供を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の塑性加工木材は、木材の厚み方向に対して加えた加熱圧縮力によって、前記木材が加熱圧縮されて塑性加工され、前記加熱圧縮された後の前記塑性加工木材は、前記塑性加工木材を大気中で乾燥して含水率１５％の時の気乾比重を０．８５以上とし、かつ、前記塑性加工木材に加える荷重を５．２〔Ｎ〕、回転速度が約６０〔ｒｐｍ〕となるように前記塑性加工木材と摩耗輪を５００回転させたときの前記塑性加工木材の重量ｍ2〔ｇ〕を測定し、試験前の木材の重量ｍ1〔ｇ〕と摩耗輪により摩耗を受ける部分の面積Ａ〔ｍｍ2〕と密度ρ〔ｇ／ｃｍ3〕とから
摩耗深さ＝（ｍ1−ｍ2）／Ａ・ρ
として算出した摩耗深さが０．１２〔ｍｍ〕以下とし、しかも、前記塑性加工された後の前記木材の木口面の全ての年輪線と、前記木材の裏側板目面または樹心側柾目面の面とがなす鋭角側の交差角度が４５度以下の範囲内にあるものである。
【０００８】
ところで、上記木材に対して加熱圧縮とは、木材の板目面または柾目面に対して加えた外力によって、木材の木口面に対する並行方向に加熱圧縮して、木口面の面積を小さくすることを意味し、上記板目面とは、木材の繊維方向（木目の長さ方向）と並行にあって年輪線の接線方向に切断された面のことであり、また、上記木口面とは、木材の繊維方向に対して交差する方向に切断された面、即ち、木材の繊維方向に対して垂直または斜めに切断された面のことである。なお、上記柾目面とは、木材の繊維方向と並行にあって年輪線の放射方向（半径方向）に切断された面のことであり、ここでは、柾目と板目の中間の追柾面をも柾目に含むものとする。
そして、上記厚み全体が圧縮される塑性加工は、例えば、木材の含水率を厚み全体で略均一となるように設定し、複数に分割されたプレス盤等を用いて所定の条件で加熱圧縮することによって形成することができる。なお、このときの所定の条件となる温度、圧力、時間、圧縮スピード等については、樹種や含水率等をパラメータとして予め実験等によって決定される。
【０００９】
ここで、上記塑性加工木材の木口面の全年輪線と前記木口面からみた樹心側の板目面または柾目面から２ｍｍ以下の範囲に前記樹心側の板目面または柾目面に沿って描いた仮想境界線とがなす鋭角側の交差角度が４５度以下の範囲内とは、加熱圧縮した後の前記木材の木口面の全ての年輪線と、前記木材のの裏側板目面または樹心側柾目面の面とがなす鋭角側の交差角度が４５度以下の範囲内を意味し、本発明者らが、板目材または柾目材からなる圧縮前の木材を圧縮していくと当該交差角度が次第に小さくなることに着目し、鋭意実験研究を重ねた結果、硬度や耐摩耗性等の特性値のばらつきが少なくなって物性的に安定し、また、製品化後における周囲の環境条件の変化による歪みの発生がなくなり、更に、硬度が顕著に高くなり傷跡や窪みが付き難くなるのは、加熱圧縮前の前記木材の木口面の全年輪線と前記木口面からみた樹心側の板目面または柾目面から２ｍｍ以下の範囲に前記樹心側の板目面または柾目面に沿って描いた仮想境界線とがなす鋭角側の交差角度が８５度以下の範囲内にあるとき、特に、加熱圧縮後の塑性加工木材の年輪線と、前記木材の裏側板目面または樹心側柾目面とがなす鋭角側の交差角度が４５度以下の範囲内であることを見出し、この知見に基づいて設定されたものである。
【００１０】
そして、上記木口面の年輪線とは、木口面から見て、質が緻密に形成されている線状の部分を意味し、木口面に表れる木目のことである。更に、上記８５度、４５度とは、厳格に８５度、４５度であることを要求するものではなくて、木材の種類、木質により、約８５度、約４５度程度であればよく、当然、誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。
【００１１】
特に、上記木材の木口面の全年輪線と前記木口面の樹心側の板目面または柾目面から２ｍｍ以下の範囲に前記樹心側の板目面または柾目面に沿って描いた仮想境界線とがなす鋭角側の交差角度が８５度、４５度以下の範囲内とは、本発明者らが、鋭意実験研究を重ねた結果、年輪線の半径方向（放射方向）に製材され、圧縮前の状態で、通常、前記木材の木口面の全年輪線と前記木口面の樹心側の柾目面から２ｍｍ以下の範囲に前記樹心側の柾目面に沿って描いた仮想境界線とがなす鋭角側の交差角度が４５度〜９０度である圧縮前の柾目材において、加熱圧縮前の気乾比重の２倍以上になるよう加熱圧縮を行った場合、圧縮前の交差角度が４５度〜８５度のものでは割れ（クラック）が生じにくくいが、圧縮前の交差角度が８５度より大きいものでは年輪線の座屈変形が大きく、場合によっては、割れが生じて商品価値が失われることを見出し、この知見に基づいて設定されたものである。なお、圧縮前の交差角度が６０度以下のものであれば殆ど割れ(クラック)が生じることがないためより好ましい。
【００１２】
なお、一般的に、年輪の半径方向（放射方向）に製材されて市場に流通している柾目材は、圧縮前の状態で、前記木材の木口面の全年輪線と前記木口面からみた樹心側の柾目面から２ｍｍ以下の範囲に前記樹心側の柾目面に沿って描いた仮想境界線とがなす鋭角側の交差角度が全て４５度〜９０度であるから、圧縮後の木材の交差角度の最大値は、通常、１５度〜４５度となる。また、板目材からなる塑性加工木材の原材料となる加工前木材には前記木口面の樹心側の板目面から２ｍｍ以下の範囲に前記樹心側の板目面に沿って描いた仮想境界線と年輪線とがなす鋭角側の交差角度が全て０〜４５度以下であるものを用いるのが好ましいことから、木材の板目材と柾目材とを特定しなければ、また、木材の加工前木材の仮想境界線と木口面の年輪線とがなす鋭角側の交差角度は全て８５度以下であるものを用いるのが好ましい。より好ましくは６０度以下のものである。また、その結果は、木口面の仮想境界線と年輪線とがなす鋭角側の交差角度は全て４５度以下であるのが好ましい。
【００１３】
加えて、本発明の塑性加工木材は、前記木材の気乾比重が０．８５以上であるものであり、前記木材における空隙率が低いものである。
ところで、上記気乾比重とは、木材を大気中で乾燥した時の比重で、通常、含水率１５％の時の比重で表すものであり、木材を乾燥させた時の重さと同じ体積の水の重さを比べた値である。数値が大きいほど重く、小さいほど軽いことを表す。
また、耐摩耗性の指標となる摩耗深さ〔ｍｍ〕は、ＪＩＳ−Ｚ―２１０１−１９９４に準じて評価するものであり、具体的には、いわゆる摩耗試験装置を用い、木材に加える荷重を約５．２〔Ｎ〕として回転速度が約６０〔ｒｐｍ〕となるように木材と摩耗輪を５００回転させたときの木材の重量ｍ2〔ｇ〕を測定し、試験前の木材の重量ｍ1〔ｇ〕と摩耗輪により摩耗を受ける部分の面積Ａ〔ｍｍ2〕と密度ρ〔ｇ／ｃｍ3〕とから
摩耗深さＤ＝（ｍ1−ｍ2）／Ａ・ρ
として計算したものである。
【００１４】
なお、上記気乾比重は、最終的には、樹種や、コストや、必要とされる硬度・耐摩耗性等の特性を考慮して設定されるが、気乾比重を大きくするために圧縮率を余りに高くすると木材を構成する繊維が破壊されてクラックが生じ商品性が失われることになるから、高圧縮によりクラックが発生する直前に測定される気乾比重の値が最大値となる。因みに、本発明者らの実験研究によれば、スギ材を用いた場合には約１．２が上記気乾比重の上限であることが判明した。したがって、本発明における気乾比重の最大値は、樹種等によって決定される有限値である。そして、上記木材の気乾比重が０．８５以上とは、黒檀と同等以上の硬度・耐摩耗性等の特性を持たせるものである。上記気乾比重が０．８５とは、厳格に０．８５であることを要求するものではなくて約０．８５以上であればよく、当然、誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１にかかる塑性加工木材は、木材の厚み方向に対して加えた加熱圧縮力によって、前記木材が加熱圧縮されて塑性加工され、前記加熱圧縮された後の前記塑性加工木材は、前記塑性加工木材を大気中で乾燥して含水率１５％の時の気乾比重を０．８５以上とし、かつ、前記塑性加工木材の摩耗深さが０．１２〔ｍｍ〕以下とし、しかも、前記塑性加工された後の前記木材の木口面の全ての年輪線と、前記木材の裏側板目面または樹心側柾目面の面とがなす鋭角側の交差角度が４５度以下の範囲内にしたものである。
【００１６】
したがって、木材の厚み全体が圧縮されて塑性加工され、前記木材の木口面の全年輪線と前記木口面からみた樹心側の板目面または柾目面に沿って描いた仮想境界線となす鋭角側の交差角度が４５度以下、即ち、加熱圧縮した後の前記木材の木口面の全ての年輪線と、前記木材の裏側板目面または樹心側柾目面の面とがなす鋭角側の交差角度が４５度以下の範囲内であるから、早材部における殆どの細胞が圧縮変形され（細胞内腔の）空隙が極めて少なくなっていて、厚み全体が略均一に圧縮され、物理的性質が安定している。よって、製品間の品質にばらつきが少ない。また、このように厚み全体が略均一に圧縮されていて、製品内部において製品化後の周囲環境条件の変化による寸法変化率のばらつきも少なくなることから、製品化後の周囲環境条件の変化による歪みの発生がない。加えて、早材部における殆どの細胞が圧縮変形されて細胞壁が重なり合っているうえに、細胞内腔の空隙が極めて少なくなり、更に、それによって晩材部の占有率も高くなっていることから、高い硬度を有し、傷跡や窪みが付き難い。
特に、圧縮されて塑性加工された木材の木口面の全年輪線と前記木口面からみた樹心側の板目面または柾目面に沿って描いた仮想境界線とがなす鋭角側の交差角度を、全て４５度度以下としたものであり、加熱圧縮による年輪線の座屈変形が防止されるものであるから、クラック等の割れが入らない。したがって、高い製品品質を確保することができる。
【００１７】
更に、本発明の塑性加工木材によれば、前記木材の気乾比重は０．８５以上であり、前記木材における空隙率が低いことから、優れた硬度を確実に得ることができる。具体的には、黒檀と同等以上の硬度・耐摩耗性等の特性を持たせることができる。
また、上記摩耗深さが０．１２〔ｍｍ〕以下とは、集中荷重や衝撃荷重等を受けやすいために高い耐摩耗性が要求される床材等に利用することもでき、広範な用途に使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る塑性加工木材を製造するための塑性加工木材製造装置の概略構成を示す断面図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態に係る塑性加工木材の製造工程を説明するための説明図で、（ａ）は原材料となる加工前木材の供給の説明図、（ｂ）は加熱圧縮開始状態による説明図、（ｃ）は密閉加熱圧縮開始状態による説明図、（ｄ）は密閉加熱圧縮状態による蒸気圧制御処理の説明図、（ｅ）は密閉冷却状態による説明図、（ｆ）は塑性加工木材の取り出しの説明図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態に係る塑性加工木材が板目材の場合における木材の木口面、板目面、柾目面を説明するための説明図であり、（ａ）は本発明の実施の形態に係る塑性加工木材を形成するための原材料となる加工前木材の斜視図、（ｂ）はその木口面を示す正面図、（ｃ）は本発明の実施の形態に係る塑性加工木材の斜視図、（ｄ）はその木口面を示す正面図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態に係る塑性加工木材が板目材の場合における本発明の実施の形態に係る塑性加工木材の実施例を示す説明図で、（ａ）は事例１の圧縮前後の説明図、（ｂ）は事例２の圧縮前後の説明図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態に係る塑性加工木材が板目材の場合における本発明の実施の形態に係る塑性加工木材の実施例を示す説明図で、（ｃ）は事例３の圧縮前後の説明図、（ｄ）は事例４の圧縮前後の説明図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態に係る塑性加工木材が板目材または柾目材の場合における本発明の実施の形態に係る塑性加工木材の実施例を示す説明図で、（ｅ）は塑性加工木材が板目材である事例５の圧縮前後の説明図、（ｆ）は塑性加工木材が柾目材である事例６の圧縮前後の説明図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態に係る塑性加工木材が柾目材の場合における本発明の実施の形態に係る塑性加工木材の実施例を示す説明図で、（ｇ）は事例７の圧縮前後の説明図である。
【図８】図８は図４の実施の形態の事例１乃至図６の実施の形態の事例５に対応する鋭角側の交差角度を示す表図である。
【図９】図９は図６の実施の形態の事例６及び図７の実施の形態の事例７に対応する鋭角側の交差角度を示す表図である。
【図１０】図１０は本発明の実施の形態に係る塑性加工木材が柾目材の場合における木材の木口面、板目面、柾目面を説明するための説明図であり、（ａ）は本発明の実施の形態に係る塑性加工木材を形成するための原材料となる加工前木材の斜視図、（ｂ）はその木口面を示す正面図、（ｃ）は本発明の実施の形態に係る塑性加工木材の斜視図、（ｄ）はその木口面を示す正面図である。
【図１１】図１１は本発明の実施の形態に係る塑性加工木材の特性を比較例と比較して示す硬度の特性図である。
【図１２】図１２は本発明の実施の形態に係る塑性加工木材の特性を比較例と比較して示す耐摩耗性の指標となる摩耗深さの特性図である。
【図１３】図１３は本発明の実施の形態に係る塑性加工木材の特性を比較例と比較して示す気乾比重、硬度、摩耗深さ及び曲げヤング係数の表図である。
【図１４】図１４（ａ）は本発明の実施の形態の塑性加工木材を形成するための原材料となる加工前木材を一部拡大して示す電子顕微鏡写真（５００倍）の図、図１４（ｂ）は本発明の実施の形態に係る塑性加工木材の一部を拡大して示す電子顕微鏡写真（５００倍）の図である。
【図１５】図１５は加熱圧縮前の気乾比重に対して１．３倍に圧縮した塑性加工木材の一部を拡大して示す電子顕微鏡写真（５０倍）の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
なお、本実施の形態において、同一の記号及び同一の符号は、同一または相当する部分及び機能を意味するものであるから、ここでは重複する説明を省略する。
まず、本発明の実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２を製造する手順について、主に、図１及び図２を参照して説明する。
【００２０】
図１において、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２を製造する塑性加工木材製造装置１は、主として、上プレス盤１０Ａと下プレス盤１０Ｂとの２分割された構造体によって内部空間ＩＳを形成するプレス盤１０と、上プレス盤１０Ａの所定の上下動の範囲で内部空間ＩＳを密閉状態とする下プレス盤１０Ｂの周縁部１０ｂに対向して上プレス盤１０Ａの周縁部１０ａに配設されるシール部材１１と、下プレス盤１０Ｂの側面側から内部空間ＩＳ内に連通され、内部空間ＩＳ内から水蒸気を排出するための配管口１２ａを有する配管１２、配管１２内の蒸気圧を検出する圧力計Ｐ２、その下流側のバルブＶ５，バルブＶ５に接続されたドレン配管１３、内部空間ＩＳ内にバルブＶ６に接続された配管１４を介して蒸気を供給する上プレス盤１０Ａの配管口１４ａ等から構成されている。
【００２１】
また、プレス盤１０の上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂ内には、それらを高温の水蒸気を通すことによって所望の温度に昇温するための配管路１４ｂ，１４ｃが形成されており、これら配管路１４ｂ，１４ｃには蒸気供給側の配管ＳＴ１から分岐された配管ＳＴ２，ＳＴ３，蒸気排出側の配管ＥＴ１，ＥＴ２がそれぞれ接続されている。そして、蒸気供給側の配管ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３の途中にはバルブＶ１，Ｖ２，Ｖ３，配管ＳＴ１内の蒸気圧を検出する圧力計Ｐ１が配設されており、蒸気排出側の配管ＥＴ１，ＥＴ２は、バルブＶ４を介してドレン配管１３に接続されている。なお、配管ＳＴ１に水蒸気を供給するボイラ装置、また、プレス盤１０の固定側の下プレス盤１０Ｂに対して上プレス盤１０Ａを上昇／下降させ加圧するための油圧機構を含むプレス昇降装置は省略されている。また、本実施の形態では、プレス盤１０の上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂで形成される内部空間ＩＳ内を加熱するためにバルブＶ６に接続された配管１４を用いて高温の水蒸気を導入しているが、この他、高周波加熱、マイクロ波加熱等を用いることもできる。特に、木材に対する高周波加熱は、マイクロ波による誘電過熱よりも、マイクロ波よりも若干周波数の低い高周波で、木材の中心から加熱する方法が好適である。
【００２２】
更に、プレス盤１０には、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂ内に形成された配管路１４ｂ，１４ｃに水蒸気に換えて低温の冷却水を通すことによって所望の温度に冷却する冷却水供給側の配管ＳＴ１１から分岐された配管ＳＴ１２，ＳＴ１３が、上記配管ＳＴ２，ＳＴ３にそれぞれ接続されている。また、冷却水供給側の配管ＳＴ１１，ＳＴ１２，ＳＴ１３の途中にはバルブＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３が配設されている。なお、図１及び図２において、配管ＳＴ１１に冷却水を供給する冷却水供給装置は省略されている。
【００２３】
ここで、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２の原材料となる加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２は、図３（ａ）及び図３（ｂ）、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、前以って所定の寸法（厚み・幅・長さ）に製材されたもので、木口面（２面）、板目面（木表及び木裏の２面）、柾目面（２面）を有するものである。
【００２４】
具体的には、加工前木材ＮＷ１は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、木材の木口面Ａ及び木裏側板目面Ｂ１の境界線ＢＬ１と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度θが全て、通常、０度〜４５度の範囲内となる板目材を製材後、選択抽出したものであり、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１は、この板目材である加工前木材ＮＷ１を塑性加工したものである。
また、加工前木材ＮＷ２は、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、木材の木口面Ａ及び樹心側柾目面Ｃ１の境界線ＢＬ２と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度θが全て、通常、４５度〜９０度の範囲内となる柾目材を製材後、選択抽出したものであり、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ２は、この柾目材である加工前木材ＮＷ２を塑性加工したものである。
【００２５】
なお、後述するように、加熱圧縮による割れを防止するためには、加工前木材ＮＷ２に、木口面Ａ及び樹心側柾目面Ｃ１の境界線ＢＬ２と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度θが全て４５度〜８５度の範囲内である柾目材を用いている。
ここで、加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２の木裏側板目面Ｂ１または樹心側柾目面Ｃ１の境界線ＢＬ１，ＢＬ２と年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度θ，δは、木口面Ａの全ての年輪線ＲＬと樹心側の木裏側板目面Ｂ１または樹心側柾目面Ｃ１の面から２ｍｍ以下の範囲に樹心側の板目面Ｂ１または柾目面Ｃ１に沿って描いた仮想境界線とがなす鋭角側の交差角度θ，δとして検出するものであるが、説明を簡単化するために、木裏側板目面Ｂ１または樹心側柾目面Ｃ１の面との角度として扱う。この様に扱っても、木裏側板目面Ｂ１または樹心側柾目面Ｃ１の面との交差角度θ，δを、木裏側板目面Ｂ１または樹心側柾目面Ｃ１の年輪線ＲＬと木裏側板目面Ｂ１または樹心側柾目面Ｃ１の面から２ｍｍ以下の範囲に樹心側の板目面Ｂ１または柾目面Ｃ１に沿って描いた仮想境界線とがなす鋭角側の交差角度θ，δとしても、誤差は僅かである。
【００２６】
そして、このように構成される塑性加工木材製造装置１によって図３に示す加工前木材ＮＷ１から塑性加工木材ＰＷ１を、また、図１０に示す加工前木材ＮＷ２から塑性加工木材ＰＷ２を製造するにあたり、まず、図２（ａ）に示すように、塑性加工木材製造装置１におけるプレス盤１０の固定側の下プレス盤１０Ｂに対して上プレス盤１０Ａが上昇され、予め所定の条件に乾燥させた加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２が、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂで形成される内部空間ＩＳ内に載置される。
なお、本実施の形態においては、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す木裏側板目面Ｂ１側がプレス盤１０の下プレス盤１０Ｂに載置される。勿論、本発明を実施する場合には、木表側板目面Ｂ２側を下プレス盤１０Ｂに載置することも可能である。
【００２７】
一方、柾目材からなる加工前木材ＮＷ２の場合には、本実施の形態においては、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す樹心側柾目面Ｃ１側がプレス盤１０の下プレス盤１０Ｂに載置される。勿論、本発明を実施する場合には、柾目面Ｃ２側を下プレス盤１０Ｂに載置することも可能である。
【００２８】
続いて、図２（ｂ）に示すように、固定側の下プレス盤１０Ｂ上に載置された加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２に対して上プレス盤１０Ａを所定圧力にて下降させて加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２の上面、即ち、本実施の形態においては、加工前木材ＮＷ１の場合には木表側板目面Ｂ２、加工前木材ＮＷ２の場合には樹心側柾目面Ｃ１とは反対側の柾目面Ｃ２に当接させる（図３（ａ）及び図３（ｂ）、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）参照）。そして、上プレス盤１０Ａの配管路１４ｂ及び下プレス盤１０Ｂの配管路１４ｃに所定温度（例えば、１１０〜１６０〔℃〕）の水蒸気が通され、内部空間ＩＳ内が所定温度（例えば、１１０〜１８０〔℃〕）に保持される。
【００２９】
次に、図２（ｃ）に示すように、固定側の下プレス盤１０Ｂに対して上プレス盤１０Ａの圧縮圧力が所定圧力（例えば、２〜５〔ＭＰａ〕）に設定され、加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２が上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂにて所定時間（例えば、５〜４０〔ｍｉｎ：分〕）加熱圧縮される。なお、このときの圧縮圧力は、割れを防止するために、加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２の温度上昇、即ち、加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２の内部の温度の伝達状態に応じて徐々に大きくするのが望ましく、加熱圧縮の時間も伝達時間を考慮して設定するのが好ましい。
【００３０】
更に、上プレス盤１０Ａの周縁部１０ａが下プレス盤１０Ｂの周縁部１０ｂに当接すると上プレス盤１０Ａの周縁部１０ａに配設されたシール部材１１によって、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂにて形成される内部空間ＩＳが密閉状態となる。そして、内部空間ＩＳの密閉状態で上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂによる圧縮圧力が保持されたまま、所定温度（例えば、１５０〜２１０〔℃〕）まで上昇される。
【００３１】
なお、本実施の形態において、プレス盤１０の上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂによって形成される内部空間ＩＳがシール部材１１を介して密閉状態となったときにおける内部空間ＩＳの上下方向の寸法間隔は、加工前木材ＮＷ１を塑性加工する場合には、加工前木材ＮＷ１が、プレス盤１０によって、木口面Ａ及び木裏側板目面Ｂ１の境界線を樹心側の境界線ＢＬ１側としたとき、年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度δが全て２５度以下の範囲内である塑性加工木材ＰＷ１となるときの厚み方向の仕上がり寸法に設定される。
【００３２】
また、加工前木材ＮＷ２を塑性加工する場合には、加工前木材ＮＷ２が、プレス盤１０によって、木口面Ａ及び樹心側柾目面Ｃ１の境界線を樹心側の境界線ＢＬ２側としたとき年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度δが全て４５度以下の範囲内である塑性加工木材ＰＷ２となるときの厚み方向の仕上がり寸法に予め設定されている。
このため、加工前木材ＮＷ１が圧縮されることによる木口面Ａ及び木裏側板目面Ｂ１の樹心側境界線ＢＬ１と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度θの変化は、上プレス盤１０Ａの周縁部１０ａが下プレス盤１０Ｂの周縁部１０ｂに当接することで決まることとなる。また、加工前木材ＮＷ２が圧縮されることによる木口面Ａ及び樹心側柾目面Ｃ１の樹心側境界線ＢＬ２と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度θの変化は、上プレス盤１０Ａの周縁部１０ａが下プレス盤１０Ｂの周縁部１０ｂに当接することで決まることとなる。
【００３３】
更に、図２（ｃ）に示す内部空間ＩＳの密閉状態で、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂの圧縮圧力が維持され、かつ、内部空間ＩＳが所定温度（例えば、１５０〜２１０〔℃〕）のまま、所定時間（例えば、３０〜１２０〔ｍｉｎ〕）保持され、この後の冷却圧縮を解除したときに、戻りのない塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２を形成するための加熱処理が行われる。このとき、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂで密閉状態とされている内部空間ＩＳを介して、加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２の周囲面とその内部とでは高温高圧の蒸気圧が出入り自在となっている。
そして、このように、本実施の形態においては、加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２の表裏面に上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂが面接触し、密閉状態の内部空間ＩＳに保持されるため、加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２は、厚み全体が十分に加熱され、効率よく圧縮変形されることになる。
【００３４】
次に、図２（ｄ）に示すように、内部空間ＩＳの密閉状態で加熱圧縮処理が行われているときに、蒸気圧制御処理として圧力計Ｐ２で内部空間ＩＳの蒸気圧が検出され、バルブＶ５が適宜、開閉される。これにより、配管口１２ａ、配管１２を通って内部空間ＩＳからドレン配管１３側に高温高圧の水蒸気が排出されることで、特に、加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２の外層部分の含水率に基づく余分な内部空間ＩＳ内の水分が除去され、内部空間ＩＳ内が所定の蒸気圧となるように調節される。また、必要に応じて、バルブＶ６に接続された配管１４、配管口１４ａ（図１）を介して内部空間ＩＳに所定の蒸気圧を供給することができる。
更に、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂによる加熱圧縮から冷却圧縮へと移行する直前に、蒸気圧制御処理としてバルブＶ５が開状態とされることで配管口１２ａ、配管１２を通って内部空間ＩＳからドレン配管１３側に高温高圧の水蒸気が排出される。これにより、木材の加熱圧縮処理の定着、所謂、木材の固定化がより促進されることとなる。
【００３５】
続いて、図２（ｅ）に示すように、上プレス盤１０Ａの配管路１４ｂ及び下プレス盤１０Ｂの配管路１４ｃに常温の冷却水が通されることによって、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂが常温前後まで冷却され、材料によって異なる所定時間（例えば、１０〜１２０〔ｍｉｎ〕）保持される。なお、このときの固定側の下プレス盤１０Ｂに対する上プレス盤１０Ａの圧縮圧力は、加熱圧縮の際の圧力と同じ所定圧力（例えば、２〜５〔ＭＰａ〕）に保持されたまま、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂが冷却される。
そして、最後に、図２（ｆ）に示すように、固定側の下プレス盤１０Ｂに対して上プレス盤１０Ａを上昇させ、内部空間ＩＳから仕上がり品である塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２が取出されることで一連の処理工程が終了する。
なお、このように、本実施の形態においては、蒸気圧を制御し、徐々に解圧して内部蒸気圧を開放し、また、冷却によって木材内の水蒸気圧を下げ定着されるので、冷却圧縮を解除したときの膨らみ変形やパンクと呼ばれる表面割れのない塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２を形成できる。即ち、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２は、圧縮解除後に膨らみ変形や表面割れを生じることがなくて安定した品質が確保されている。
【００３６】
本実施の形態では、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂを用いて圧縮し、定着して塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２を得ているが、本発明を実施する場合には、通常の電子レンジが使用するマイクロ波の周波数帯域よりも若干周波数の低い高周波で誘電加熱し、加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２を加熱し、圧縮し、定着しても、塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２を得ることができる。
【００３７】
次に、上述のようにして形成された本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２について図３乃至図１３を参照して説明する。
なお、木材の木口面Ａの年輪線ＲＬは、図３及び図１０に示すように、その年輪線ＲＬの中心側、即ち、樹心側の境界線ＢＬ１，ＢＬ２との交差付近で曲線状であることが多く、また、加工前木材ＮＷ１の木裏側板目面Ｂ１側、加工前木材ＮＷ２の樹心側柾目面Ｃ１側が載置された下プレス盤１０Ｂに対して上プレス盤１０Ａを下降させ、加熱圧縮を行った場合、通常、木口面Ａの下方の年輪線ＲＬ（本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１においては、木裏側板目面Ｂ１側に近い年輪線ＲＬ、本実施の形態の塑性加工木ＰＷ２においては、樹心側柾目面Ｃ１に近い年輪線ＲＬ）ほど、その屈曲変形や座屈変形が大きくなり、そのことによって測定のばらつきが予想されることから、本来は、鋭角側の交差角度θ，δは、境界線ＢＬ１，ＢＬ２から木口面Ａの年輪線ＲＬに沿って約１〜２ｍｍ離れた樹心側の年輪線ＲＬ上の点に対して接線を引き、当該接線と境界線ＢＬ１，ＢＬ２とがなす角度を測定して得た値とすべきである。
【００３８】
即ち、正確には、木材の木口面Ａの全ての年輪線ＲＬと木口面Ａの樹心側の板目面Ｂ１または樹心側の柾目面Ｃ１から２ｍｍ以下の範囲に樹心側の板目面Ｂ１または樹心側の柾目面Ｃ１に沿って描いた仮想境界線となす鋭角側の交差角度が交差角度θ，δとすべきであるが、説明を単純化するために、以下、樹心側境界線ＢＬ１，ＢＬ２と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度θ，δと表現することとする。
【００３９】
ここで、本発明者らは、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂによって加工木材ＮＷ１の板目面Ｂ１，Ｂ２に対して垂直方向に加熱圧縮を加えていくと、木裏側板目面Ｂ１及び木口面Ａの樹心側境界線ＢＬ１と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度θが徐々に小さくなっていくことに着目し、一定以上の加熱圧縮を加えると、図１１乃至図１３に示すように、木材の硬度や耐摩耗性の指標となる摩耗深さ等の特性値のばらつきが少なくなり物性的に安定し、また、硬度が顕著に高くなり傷跡や窪みが付き難くなるのを見出した。そして、物性的に安定し、また、硬度が顕著に高くなりはじめるときの樹心側境界線ＢＬ１と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度δを測定したところ、図４乃至図６（ｅ）及び図８に実施例として示すように、板目材からなる塑性加工木材ＰＷ１の鋭角側の交差角度δは全て０〜２５度の範囲内にあった。
【００４０】
なお、図４乃至図６（ｅ）及び図８に示す板目材からなる実施例は、物性的に安定し、また、硬度が顕著に高くなりはじめるときの塑性加工木材ＰＷ１である。また、鋭角側の交差角度δが全て０〜２５度とは、図８に示すように、通常、市場に流通している板目材における鋭角側の交差角度θが約０〜４５度であり、それに圧縮を加えていったときの、物性的に安定し、また、硬度が顕著に高くなるときの鋭角側の交差角度δの値を実験研究から求めたもので、圧縮前の交差角度θに対して相対的に決定されたものである。
【００４１】
そして、図８に示すように、このとき、木裏側板目面Ｂ１及び木口面Ａの樹心側境界線ＢＬ１と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす圧縮後の鋭角側の交差角度δは、それに対応する圧縮前の鋭角側の交差角度θに対して、木材全体の角度の算術平均で０．５倍以下となっている。即ち、（加熱圧縮後の交差角度δ）／（それに対応する加熱圧縮前の交差角度θ）が木材全体の算術平均で１／２以下となっている。この値は、Ｔａｎ-1θとＴａｎ-1δの変化に概略比例するが、実用的には、気乾比重の変化にも近い変化となる。
【００４２】
また、本発明者らは、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂによって加工木材ＮＷ２の柾目面Ｃ１，Ｃ２に対して垂直方向に加熱圧縮を加えていくと、樹心側柾目面Ｃ１及び木口面Ａの樹心側境界線ＢＬ２と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度θが徐々に小さくなっていくことに着目し、一定以上の加熱圧縮を加えると、図１１乃至図１３に示すように、木材の硬度や耐摩耗性の指標となる摩耗深さ等の特性値のばらつきが少なくなり物性的に安定し、また、硬度が顕著に高くなり傷跡や窪みが付き難くなるのを見出した。そして、物性的に安定し、また、硬度が顕著に高くなりはじめるときの鋭角側の交差角度を測定したところ、図６（ｆ）及び図７及び図９に実施例として示すように、柾目材の塑性加工木材ＰＷ２の鋭角側の交差角度δは全て１５〜４５度の範囲内にあった。
【００４３】
なお、図６（ｆ）及び図７及び図９に示す実施例も、物性的に安定し、また、硬度が顕著に高くなりはじめるときの塑性加工木材ＰＷ２である。また、塑性加工木材ＰＷ２の鋭角側の交差角度δが１５〜４５度とは、図９に示すように、通常、市場に流通している柾目材における圧縮する前の柾目材からなる加工前木材ＮＷ２の鋭角側の交差角度θが約４５〜９０度であり、それに圧縮を加えていったときの、物性的に安定し、また、硬度が顕著に高くなるときの鋭角側の交差角度θの値を実験研究から求めたもので、圧縮前の交差角度θに対して相対的に決定されたものである。
そして、図９に示すように、このとき、樹心側柾目面Ｃ１及び木口面Ａの樹心側境界線ＢＬ２と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす圧縮後の鋭角側の交差角度δは、それに対応する圧縮前の鋭角側の交差角度θに対して、木材全体の算術平均で０．５倍以下となっている。即ち、（加熱圧縮後の交差角度δ）／（それに対応する加熱圧縮前の交差角度θ）が木材全体の算術平均で１／２以下となっている。この値は、Ｔａｎ-1θとＴａｎ-1δの変化に概略比例するが、実用的には、気乾比重の変化にも近い変化となる。
【００４４】
ここで、本発明者らの実験によると、板目材からなる木裏側板目面Ｂ１及び木口面Ａの樹心側境界線ＢＬ１と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度δが、圧縮前の鋭角側の交差角度θに対して木材全体の算術平均で０．５以下となっているものは、その気乾比重が２倍以上になっていることが確認された。また、柾目材からなる樹心側柾目面Ｃ１及び木口面Ａの樹心側境界線ＢＬ２と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす圧縮後の鋭角側の交差角度δも、圧縮前の鋭角側の交差角度θに対して、木材全体の算術平均で０．５倍以下となっているものは、その気乾比重が２倍以上になっていることが確認された（図１３参照）。
そこで、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２は、加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２に対して加えた外力によって、加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２の厚みが加熱圧縮されて塑性加工し、加熱圧縮した木材の気乾比重を加熱圧縮前の気乾比重の２倍以上とし、かつ、木材の木口面Ａの全ての年輪線ＲＬと木口面Ａの樹心側の板目面Ｂ１または柾目面Ｃ１から２ｍｍ以下の範囲に樹心側の板目面Ｂ１または柾目面Ｃ１に沿って描いた仮想境界線とがなす鋭角側の交差角度を４５度以下の範囲内としたものである。
【００４５】
ところで、本発明者らの実験研究によると、樹心側柾目面Ｃ１及び木口面Ａの樹心側境界線ＢＬ１と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度θが８５度より大きい加工前木材ＮＷ２を用いて、塑性加工木材ＰＷ２を製造したところ、塑性加工木材ＰＷ２において年輪線ＲＬの座屈変形が大きくなり、場合によっては割れが生じることもあった。
【００４６】
このため、柾目材からなる塑性加工木材ＰＷ２の原材料となる加工前木材ＮＷ２には、樹心側柾目面Ｃ１及び木口面Ａの樹心側境界線ＢＬ２と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度θが全て８５度以下であるものを用いるのが好ましい。即ち、塑性加工木材ＰＷ２は、圧縮前の樹心側柾目面Ｃ１及び木口面Ａの樹心側境界線ＢＬ２と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度θを全て８５度以下とすることが好ましい。これにより、年輪線の座屈変形が防止されて、加熱圧縮による割れが防止されるから、塑性加工木材ＰＷ２において、高い品質を確保することができる。さらには、圧縮前の交差角度が６０度以下のものであれば殆ど割れ(クラック)が生じることがないためより好ましい。
【００４７】
同様に、板目材からなる塑性加工木材ＰＷ１の原材料となる加工前木材ＮＷ１には木裏側板目面Ｂ１及び木口面Ａの樹心側境界線ＢＬ１と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度θが全て０〜４５度以下であるものを用いるのが好ましい。即ち、塑性加工木材ＰＷ１は、圧縮前の木裏側板目面Ｂ１及び木口面Ａの樹心側境界線ＢＬ１と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度θを全て０〜４５度とすることが好ましい。これにより、年輪線の座屈変形が防止されて、加熱圧縮による割れがなくなるから、塑性加工木材ＰＷ１においても、高い品質を確保することができる。
【００４８】
即ち、木材の板目材と柾目材とを特定しなければ、また、板目材にも部分的にみれば、柾目材の構造を有することからすれば、木材の加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２には、木裏側板目面Ｂ１または樹心側柾目面Ｃ１及び木口面Ａの樹心側境界線ＢＬ１，ＢＬ２と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度θが全て８５度以下であるものを用いるのが好ましい。より好ましくは６０度以下のものである。
そして、塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２は、木裏側板目面Ｂ１及び木裏側板目面Ｂ１または樹心側柾目面Ｃ１の木口面Ａの樹心側境界線ＢＬ１，ＢＬ２と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度δが全て４５度以下であるのが好ましい。
【００４９】
なお、本実施の形態においては、塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２を形成する加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２に、加工前の気乾比重が平均約０．３６であるスギ材が用いられており、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２はスギ材からなるものである。スギ材は一般的に入手しやすく加工しやすいものであるから、塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２としてスギ材を用いた場合には、生産性を向上させることができ、低コスト化を図ることが可能になり、また、スギ材の欠点を補うことができる。殊に、オビスギと称されるスギ材は、短期間で成長するもので大量入手が容易なため、最適である。また、スギ材は、我が国において広く分布しており、間伐材等を容易に大量に入手することができるため、塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２としてスギ材を用いた場合には、環境保全に貢献することができる。
【００５０】
勿論、本発明を実施する場合には、スギ材に限定されるものではなく、例えば、マツ、ヒノキ、イエローポプラ等を用いることも可能である。マツやヒノキは、我が国において広く分布しており、間伐材等を容易に大量に入手することができ、加工も施しやすいため、スギ材を用いた場合と同様の効果が得られる。また、イエローポプラ（学名：Liriodendron tulipifera、別名：ハンテンボク、チューリップポプラ、キャナリーホワイトウッド、ユリノキ）もスギと同様に入手しやすく加工を施しやすいものであることから、生産性を向上させることができ、低コスト化を図ることができる。特に、イエローポプラは元来の色調が明るいため、材料によっては変色するものもあるが、一般に、高圧縮による濃色化、黒色化を抑制することができ、良好な外観を保持することが可能である。
また、塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２を形成する加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２には、辺材（白太、白身）を用いるのが好適である。これにより、圧縮したときのヤ二の表出量を抑制することができるし、高圧縮による濃色化を抑えることもでき、良好な外観を保持することが可能になる。
【００５１】
続いて、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２の物性について、図１１乃至図１５を参照して、比較例と比較しながら詳しく説明する。なお、図１１及び図１２の比較例は、図１３の表図に示した比較例と対応するものであり、図１３の表図に示した本実施の形態の気乾比重、硬度、摩耗深さ、曲げヤング係数の各値は、図４乃至図７に示した実施例のように、物性的に安定し、また、硬度が顕著に高くなりはじめたときの塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２における平均値を示したものである。
ここで、図１１及び図１３において、硬度〔Ｎ／ｍｍ2〕は、ＪＩＳ−Ｚ―２１０１−１９９４に準じて評価した結果を示したものであり、具体的には、木材の表面（本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１においては、板目面Ｂ１，Ｂ２側、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ２においては、柾目面Ｃ１，Ｃ２側）に直径１０〔ｍｍ〕の鋼球を平均圧入速度０．５〔ｍｍ／ｍｉｎ〕で圧入して、圧入深さが０．３２〔ｍｍ〕になるときの荷重Ｐ〔Ｎ〕を測定し、下記の式（１）から算出したものである。
硬度Ｈ＝Ｐ／１０・・・（１）
【００５２】
そして、上記硬度が２５〔Ｎ／ｍｍ2〕以上とは、本発明者らの実験研究によって、通常、床材に利用されている広葉樹（ナラ等）の硬度が１５〔Ｎ／ｍｍ2〕くらいであることが判明していることから、集中荷重や衝撃荷重等を受けやすいために高い表面硬度が要求される床材等に利用するにも十分な硬度であり、広範な用途に使用可能であることを意味する。なお、上記２５〔Ｎ／ｍｍ2〕とは、厳格に２５〔Ｎ／ｍｍ2〕であることを要求するものではなくて約２５〔Ｎ／ｍｍ2〕であればよく、当然、誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。
【００５３】
また、図１２及び図１３の耐摩耗性の指標となる摩耗深さ〔ｍｍ〕は、ＪＩＳ−Ｚ―２１０１−１９９４に準じて評価した結果を示したものであり、具体的には、いわゆる摩耗試験装置を用い、木材に加える荷重を約５．２〔Ｎ〕として回転速度が約６０〔ｒｐｍ〕となるように木材と摩耗輪を５００回転させたときの木材の重量ｍ2〔ｇ〕を測定し、試験前の木材の重量ｍ1〔ｇ〕と摩耗輪により摩耗を受ける部分の面積Ａ〔ｍｍ2〕と密度ρ〔ｇ／ｃｍ3〕とから下記の式（２）によって算出したものである。
摩耗深さＤ＝（ｍ1−ｍ2）／Ａ・ρ・・・（２）
更に、図１３の剛性の指標となる曲げヤング係数（Ｎ/ｍｍ2）は、ＪＩＳ−Ｚ―２１０１に準じて評価した結果を示したものであり、具体的には、２点荷重方式で、次式で測定計算したものである。
Ｅｂ＝ΔＰ・Ｌ3／４８・Ｉ・Δｙ
ここに、
Ｅｂ：曲げヤング係数〔Ｎ/ｍｍ2〕（Kgf/cm2）、
ΔＰ：比例域における上限荷重と下限荷重との差〔Ｎ〕（kgf）、
Δｙ：ΔＰに対応するスパン中央のたわみ（ｍｍ）、
Ｉ：断面２次モーメントＩ＝ｂｈ3/１２（ｍｍ4）、
Ｌ：スパン（ｍｍ）、
ｂ：試験体の幅（ｍｍ）、
ｈ：試験体の高さ（ｍｍ）、
である。
【００５４】
そして、上記摩耗深さが０．１２〔ｍｍ〕以下とは、本発明者らの実験研究によって、通常、床材に利用されている広葉樹（ナラ等）の摩耗深さが０．１４〔ｍｍ〕くらいであることが判明しているから、集中荷重や衝撃荷重等を受けやすいために高い耐摩耗性が要求される床材等に利用することもでき、広範な用途に使用可能であることを意味する。なお、上記０．１２〔ｍｍ〕も、厳格に０．１２〔ｍｍ〕であることを要求するものではなくて約０．１２〔ｍｍ〕であればよく、当然、誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。
【００５５】
図１１乃至図１３に示すように、比較例と比較すると、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２は、硬度〔Ｎ／ｍｍ2〕及び曲げヤング係数〔Ｎ／ｍｍ2〕の値が極めて大きくなっており、また、摩耗深さ〔ｍｍ〕においても、その値がとても小さくなっている。
即ち、図１１から、塑性加工によって、加熱圧縮した木材の気乾比重を加熱圧縮前の気乾比重の２倍以上とし、かつ、木材の木口面Ａの全ての年輪線ＲＬと木口面Ａの樹心側の板目面Ｂ１または柾目面Ｃ１から２ｍｍ以下の範囲に樹心側の板目面Ｂ１または柾目面Ｃ１に沿って描いた仮想境界線とがなす鋭角側の交差角度を４５度以下の範囲内とすることで、優れた硬度、耐摩耗性及び剛性が得られ、傷跡や窪みが付き難くなることが分かる。
【００５６】
殊に、図１１に示すように、硬度〔Ｎ／ｍｍ2〕は、比較例と比較して著しく高くなっており、しかも、通常、床材に利用されている広葉樹（ナラ等）の硬度が１５〔Ｎ／ｍｍ2〕くらいであることから、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２は、集中荷重や衝撃荷重等を受けやすいために高い硬度が要求される床材等に利用するにも十分な硬度を有していることが分かる。
また、図１２に示すように、摩耗深さ〔ｍｍ〕においても、通常、床材に利用されている広葉樹（ナラ等）の摩耗深さが０．１４〔ｍｍ〕くらいであることから、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２は、集中荷重や衝撃荷重等を受けやすいために高い耐摩耗性が要求される床材等に利用するにも十分な耐摩耗性を有していることが分かる。
このため、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２は、集中荷重や衝撃荷重を受けやすい床材等に利用しても傷跡や窪みが付き難く、広範な用途に使用可能である。
【００５７】
そして、図１１及び図１２に示すように、比較例では、硬度〔Ｎ／ｍｍ2〕及び摩耗深さ〔ｍｍ〕の値に大きなばらつきが見られるのに対し、加熱圧縮した木材の気乾比重を加熱圧縮前の気乾比重の２倍以上とし、かつ、木材の木口面Ａの全ての年輪線ＲＬと木口面Ａの樹心側の板目面Ｂ１または柾目面Ｃ１から２ｍｍ以下の範囲に樹心側の板目面Ｂ１または柾目面Ｃ１に沿って描いた仮想境界線とがなす鋭角側の交差角度を４５度以下の範囲内と本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２となるように塑性加した本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２では、その値のばらつきが小さくなっている。即ち、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２は、物性的に安定していて、製品間の品質にばらつきが少ない。
【００５８】
これは、木材の早材部における細胞壁の厚さが薄く、また、早材部の空隙率が大きいうえに、製材された木材（加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２）によって年輪（早材部と晩材部）の配列状態が異なることに起因して、比較例においては、細胞の圧縮変形が局部的に集中して厚み全体が平均的に圧縮されていなかったためと推定されるところ、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ，ＰＷ２においては、早材部の殆どの細胞が圧縮変形されて細胞壁が重なり合い、早材部の（細胞内腔の）空隙が極めて少なくなって、厚み全体が均一に圧縮されたためと推定される。
【００５９】
なお、参考までに、図１４（ａ）において、加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２の顕微鏡写真（ＳＥＭ、５００倍）を、また、図１４（ｂ）において、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２の顕微鏡写真（ＳＥＭ、５００倍）を示す。図１４から、圧縮によって、主に、早材部の細胞が圧縮変形されて細胞壁が重なり合い、（細胞内腔の）空隙が極めて少なくなることが分かる。更に、参考までに、図１５において、加熱圧縮前の気乾比重に対して１．３倍に圧縮した塑性加工木材の顕微鏡写真（ＳＥＭ、５０倍）を示す。図１５から、加熱圧縮前の気乾比重に対して１．３倍にしか圧縮していない塑性加工木材においては、圧縮変形が局部的に集中していて厚み全体が平均的に圧縮されていないことが分かる。
【００６０】
そして、このことは、比較例では、製品化後の周囲環境条件の変化によって歪みが発生することがあったが、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２では、製品化後の周囲環境条件の変化による歪みの発生がなかったことからも裏付けされる。即ち、比較例においては、圧縮による細胞変形が局部的に集中しているために、製品内部において周囲環境条件の変化による寸法変化率のばらつきがあり、それ故、周囲環境条件の変化によって歪みが発生することがあったが、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２においては、厚み全体が均一に圧縮されているために、製品内部における周囲環境条件の変化による寸法変化率にばらつきがなく歪みが発生しなかったと考えられる。
【００６１】
また、硬度が比較例と比較して顕著に高くなっているのは、図１４（ｂ）に示すように、圧縮による晩材部の細胞変形は僅かではあるものの、表層部を含む早材部の殆どの細胞が圧縮変形されて、細胞壁が重なり合ったため、また、（細胞内腔の）空隙が極めて少なくなったため、更には、それにより元来細胞壁が厚く空隙が少ないために硬くなっている晩材部が表層部において顕在化した、即ち、晩材部の占有率が高くなったためと考えられる。
殊に、図１３に示すように、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１によれば、その気乾比重が０．８５以上となっていて空隙率が低くなっていることから、黒檀の特性と同様に優れた硬度、耐摩耗性、剛性を確実に得ることができる。
【００６２】
因みに、上記気乾比重とは、木材を大気中で乾燥した時の比重で、通常、含水率１５％の時の比重で表すものであり、木材を乾燥させた時の重さと同じ体積の水の重さを比べた値である。数値が大きいほど重く、小さいほど軽いことを表す。例えば、自然物の黒檀は０．８５〜１．０４、紫檀は１．０３程度で、国産或いは国内でよく使用される材木のスギは０．３６、ヒノキは０．４４、カラマツは０．５０、ドドマツは０．４４、  キリは０．２５、クリは０．６０、ブナは０．６５、ナラは０．５８、カバは０．６０、イタジイは０．６１、カリン０．６１、アピトンは０．７２、ファルカタは０．２７、マラパパイヤは０．５０、グメリナは０．４５、ゴムは０．６４、イエローポプラは０．４５、イタリアポプラは０．３５、ユーカリは０．７５、カユプティは０．７５、アカシアマンギウムは０．６３程度である。
【００６３】
上記気乾比重は、最終的には、樹種や、コストや、必要とされる硬度・耐摩耗性等の特性を考慮して設定されるが、気乾比重を大きくするために圧縮率を余りに高くすると木材を構成する繊維が破壊されてクラックが生じ商品性が失われることになるから、高圧縮によりクラックが発生する直前に測定される気乾比重の値が最大値となる。因みに、本発明者らの実験研究によれば、スギ材を用いた場合には約１．２が上記気乾比重の上限であることが判明した。したがって、本発明における気乾比重の最大値は、樹種等によって決定される有限値である。そして、上記木材の気乾比重が０．８５以上とは、黒檀と同等以上の硬度・耐摩耗性等の特性を持たせるものである。上記気乾比重が０．８５とは、厳格に０．８５であることを要求するものではなくて約０．８５以上であればよく、当然、誤差を含む概略値であり、数割の誤差を否定するものではない。
【００６４】
このように、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２は、加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２に対して加えた外力によって、加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２の厚みが加熱圧縮されて塑性加工し、加熱圧縮した塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２の気乾比重を加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２の気乾比重の２倍以上とし、かつ、塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２の木口面Ａの全ての年輪線ＲＬと木口面Ａの樹心側の板目面Ｂ１または柾目面Ｃ１から２ｍｍ以下の範囲に樹心側の板目面Ｂ１または柾目面Ｃ１に沿って描いた仮想境界線とがなす鋭角側の交差角度δが４５度以下の範囲内にあるものである。
特に、実施例の塑性加工木材ＰＷ１は、木材の板目面Ｂ１，Ｂ２に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体が圧縮されて塑性加工され、木材の木口面Ａ及び木裏側板目面Ｂ１の樹心側境界線ＢＬ１と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度δが全て０〜２５度の範囲内であるものである。
また、実施例の塑性加工木材ＰＷ２は、木材の柾目面Ｃ１，Ｃ２に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体が圧縮されて塑性加工され、塑性加工木材ＰＷ２の木口面Ａ及び樹心側柾目面Ｃ１の樹心側境界線ＢＬ２と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度δが全て１０度〜４５度の範囲内であるものである。
【００６５】
したがって、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２によれば、樹心側境界線ＢＬ１，ＢＬ２と木口面Ａの年輪線ＲＬとがなす鋭角側の交差角度δが全て４５度以下の範囲内であるものであり、物性的に安定していて、製品間の品質にばらつきが少ない。また、製品化後の周囲環境条件の変化による歪みの発生がない。更に、高い硬度を有し傷跡や窪みが付き難くなっている。
なお、上記実施の形態では、塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２について説明したが、塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２の製造過程は、塑性加工木材の製造方法の発明の実施の形態として捉えることができる。
【００６６】
殊に、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２によれば、その気乾比重は０．８５以上であり、木材における空隙率が低くなっていることから、確実に黒檀に似た優れた硬度を得ることができる。
【００６７】
また、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２によれば、ＪＩＳ−Ｚ―２１０１−１９９４に規定された硬度試験による硬度が２５〔Ｎ／ｍｍ2〕以上であり、通常の床材として利用されている広葉樹の硬度より高い値であるから、集中荷重や衝撃荷重等を受けやすいために高い表面硬度が要求される床材等に利用するのにも十分な硬度を有している。
加えて、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２によればＪＩＳ−Ｚ―２１０１−１９９４に規定された耐摩耗試験による摩耗深さが０．１２〔ｍｍ〕以下であり、通常の床材に利用されている広葉樹の摩耗深さより低い値であるから、集中荷重や衝撃荷重等を受けやすいために高い耐摩耗性が要求される床材等に利用するのにも十分な耐摩耗性を有している。
故に、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２によれば広範な用途に使用可能であり、例えば、床材、腰板材、屋内家具材、表面塗装として使用する住宅用外装材等、学童机、テーブルの天盤、扉等に利用できる。
【００６８】
そして、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２は、複数に分割された構造体としての上プレス盤１０Ａ、下プレス盤１０Ｂによって内部空間ＩＳを形成し、内部空間ＩＳの容積を変化させることによりプレス圧縮自在なプレス盤１０を用いて、内部空間ＩＳ内に載置される塑性加工木材ＰＷ１の原材料である加工前木材ＮＷ１をその板目面Ｂ１，Ｂ２に対して、または、塑性加工木材ＰＷ２の原材料である加工前木材ＮＷ２をその柾目面Ｃ１，Ｃ２に対して垂直方向に加熱圧縮し、更に、密閉状態とした内部空間内ＩＳに保持し、保持された内部空間ＩＳ内の蒸気圧を制御して固定したのち冷却してなるものである。即ち、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２は、効率的に圧縮変形されてなるものであり、圧縮解除後の戻り、膨らみ変形、パンクと呼ばれる表面割れが防止されている。故に、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２によれば、高い品質を確保することができ、また、生産性が良好となる。
【００６９】
ところで、本発明を実施する場合には、塑性加工木材ＰＷ１，ＰＷ２を形成する加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２として、間伐材、風害・水害・雪害・森林火災・凍害・虫害等の自然災害によって倒れたり芯割れを起こしたりして丸太の状態では使えなくなった傷害木材、端材等を用いることもできる。これによって、低コスト化を図ることができ、また、環境美化にも貢献することができる。
【００７０】
なお、本発明の実施の形態で挙げている数値は、臨界値を示すものではなく、実施に好適な好適値を示すものであるから、上記数値を若干変更してもその実施を否定するものではない。
【符号の説明】
【００７１】
ＰＷ１，ＰＷ２  塑性加工木材
ＮＷ１，ＮＷ２  加工前木材
ＲＬ            年輪線
ＢＬ１，ＢＬ２  境界線
ＩＳ            内部空間
１０            プレス盤
１０Ａ          上プレス盤
１０Ｂ          下プレス盤
１１            シール部材
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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