(57)【要約】【課題】複雑な３次元形状を有する木材を圧縮成形する際にも割れ等の不具合の発生を防止し、歩留まりを向上させることができる圧縮用木材および木材の成形方法を提供する。【解決手段】略均一な肉厚を有する椀状をなし、内側面および外側面に凹部および凸部を有し、前記凹部の形状が前記凸部の形状よりも前記３次元形状に近い形状をなす圧縮用木材を形成し、この形成した木材に圧縮力を加えることによって所定の３次元形状に成形する。【選択図】図２
2011011444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮力を加えることによって所定の３次元形状に成形される圧縮用木材であって、
略均一な肉厚を有する椀状をなし、内側面および外側面に凹部および凸部が形成され、
前記凹部の形状は前記凸部の形状よりも圧縮後の形状に近いことを特徴とする圧縮用木材。
【請求項２】
原木から形取ったブランク材であることを特徴とする請求項１記載の圧縮用木材。
【請求項３】
原木から形取ったブランク材を大気よりも高温高圧の水蒸気雰囲気中で圧縮成形したものであることを特徴とする請求項１記載の圧縮用木材。
【請求項４】
木材を圧縮することによって所定の３次元形状に成形する木材の成形方法であって、
略均一な肉厚を有する椀状をなし、内側面および外側面に凹部および凸部を有し、前記凹部の形状が前記凸部の形状よりも前記３次元形状に近い形状をなす圧縮用木材を形成する圧縮用木材形成工程と、
前記圧縮用木材形成工程で形成した圧縮用木材に圧縮力を加えることによって前記３次元形状に成形する圧縮工程と、
を有することを特徴とする木材の成形方法。
【請求項５】
前記圧縮用木材形成工程は、
前記圧縮用木材を原木から形取ることを特徴とする請求項４記載の木材の成形方法。
【請求項６】
前記圧縮用木材形成工程は、
原木から形取った所定の形状のブランク材を大気よりも高温高圧の水蒸気雰囲気中で圧縮することによって前記圧縮用木材を形成し、
前記圧縮工程は、
大気中で前記圧縮用木材を加熱しながら圧縮し、
前記圧縮用木材形成工程における前記ブランク材の圧縮率は、前記圧縮工程における前記圧縮用木材の圧縮率よりも大きいことを特徴とする請求項４記載の木材の成形方法。
【請求項７】
前記ブランク材は、
略均一な肉厚を有する椀状をなし、内側面および外側面にブランク凹部およびブランク凸部を有し、前記ブランク凹部の形状が前記ブランク凸部の形状よりも前記圧縮用木材の形状に近い形状をなすことを特徴とする請求項６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、木材を所定の３次元形状に圧縮成形する際に使用する圧縮用木材および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。木材は様々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）。また、木材を高温高圧の水蒸気雰囲気内において軟化させた後、水蒸気雰囲気内で木材を機械的に圧縮し、その後、再び水蒸気雰囲気内で変形を固定化する技術も知られている（例えば、特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【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
【特許文献３】特公平７−２３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来技術では、板状、柱状、断面円弧状、皿状などの比較的単純な形状の木材を圧縮成形することしか想定されていなかった。このため、表面に凹凸を有するような複雑な３次元形状の木材を圧縮成形しようとすると、凸状部分に過度の引張力が加わって割れ等の不具合を発生しやすく、歩留まりが低下してしまうおそれがあった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、複雑な３次元形状を有する木材を圧縮成形する際にも割れ等の不具合の発生を防止し、歩留まりを向上させることができる圧縮用木材および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、本発明に係る圧縮用木材は、圧縮力を加えることによって所定の３次元形状に成形される圧縮用木材であって、略均一な肉厚を有する椀状をなし、内側面および外側面に凹部および凸部が形成され、前記凹部の形状は前記凸部の形状よりも圧縮後の形状に近いことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る圧縮用木材は、上記発明において、原木から形取ったブランク材であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る圧縮用木材は、上記発明において、原木から形取ったブランク材を大気よりも高温高圧の水蒸気雰囲気中で圧縮成形したものであることを特徴とする。
【００１０】
また、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、略均一な肉厚を有する椀状をなし、内側面および外側面に凹部および凸部を有し、前記凹部の形状が前記凸部の形状よりも前記３次元形状に近い形状をなす圧縮用木材を形成する圧縮用木材形成工程と、前記圧縮用木材形成工程で形成した圧縮用木材に圧縮力を加えることによって前記３次元形状に成形する圧縮工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る木材の成形方法は、上記発明において、前記圧縮用木材形成工程は、前記圧縮用木材を原木から形取ることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る木材の成形方法は、上記発明において、前記圧縮用木材形成工程は、原木から形取った所定の形状のブランク材を大気よりも高温高圧の水蒸気雰囲気中で圧縮することによって前記圧縮用木材を形成し、前記圧縮工程は、大気中で前記圧縮用木材を加熱しながら圧縮し、前記圧縮用木材形成工程における前記ブランク材の圧縮率は、前記圧縮工程における前記圧縮用木材の圧縮率よりも大きいことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る木材の成形方法は、上記発明において、前記ブランク材は、略均一な肉厚を有する椀状をなし、内側面および外側面にブランク凹部およびブランク凸部を有し、前記ブランク凹部の形状が前記ブランク凸部の形状よりも前記圧縮用木材の形状に近い形状をなすことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、略均一な肉厚を有する椀状をなし、内側面および外側面に凹部および凸部を形成し、凹部の形状を凸部の形状よりも圧縮後の形状に近くしているため、圧縮時には凹部は変形せずに凸部が小さく縮むように変形する。したがって、圧縮時に引張力が発生するのを抑制することができ、複雑な３次元形状を有する木材を圧縮成形する際にも割れ等の不具合の発生を防止し、歩留まりを向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係る圧縮用木材の構成を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の矢視Ａ方向の平面図である。
【図３】図３は、図１の平面Ｓ1を切断面とする断面図である。
【図４】図４は、図１の平面Ｓ2を切断面とする断面図である。
【図５】図５は、本発明の一実施の形態に係る圧縮用木材を圧縮する際に使用する一対の金型の構成を示す斜視図である。
【図６】図６は、図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】図７は、図５のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】図８は、本発明の一実施の形態に係る圧縮用木材を圧縮している途中の状態を示す斜視図である。
【図９】図９は、図８のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】図１０は、図８のＣ−Ｃ線断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の一実施の形態に係る圧縮用木材の変形が完了した状態を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】図１３は、図１１のＣ−Ｃ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施の形態」という）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。
【００１７】
図１は、本発明の一実施の形態に係る圧縮用木材の構成を示す斜視図である。同図に示す圧縮用木材１は、無圧縮状態にある無垢材などの原木から切削によって形取られたブランク材である。原木は、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最適な素材を選択すればよい。本実施の形態においては、原木から圧縮用木材１となるブランク材を形取る工程が「圧縮用木材形成工程」に対応している。
【００１８】
圧縮用木材１は、表面がハート型をなす平板状の主板部１１と、主板部１１の外縁部から主板部１１の表面と略直交する方向に立ち上がって延びる側板部１２とを有しており、略均一な肉厚の椀状をなしている。圧縮用木材１の椀状の外側面の一部をなす側板部１２の外周面は、主板部１１の縁端部に対応するハート型をなしており、凸部１２ａと凹部１２ｂとを有する。また、圧縮用木材１の椀状の内側面の一部をなす側板部１２の内周面も外周面と略相似なハート型をなしており、肉厚方向に沿って凸部１２ａと対向する凹部１２ｃを有するとともに、肉厚方向に沿って凹部１２ｂと対向する凸部１２ｄを有する。
【００１９】
図２は、図１の矢視Ａ方向の平面図である。また、図３は図１の平面Ｓ1を切断面とする断面図であり、図４は図１の平面Ｓ2を切断面とする断面図である。図２〜図４においては、破線によって圧縮用木材１の圧縮後の形状（以下、「圧縮後形状１Ｆ」という）を示している。図２において、４つの黒点は、凸部１２ａと凹部１２ｂとの境界（凹凸が変化する点）および凹部１２ｃと凸部１２ｄとの境界を示している。図２〜図４からも明らかなように、凹部１２ｂ、１２ｃは圧縮後形状１Ｆと一致している一方、凸部１２ａ、１２ｄは、圧縮後形状１Ｆと異なっている。凸部１２ａ、１２ｄの形状と圧縮後形状１Ｆとの差分は、後述する圧縮工程における成形代に他ならない。このように、圧縮用木材１は、圧縮によって減少する分の容積を予め加えた容積を有している。
【００２０】
なお、圧縮用木材１は側板部１２にのみ凹部や凸部を有しているが、椀状の主板部に凹部や凸部を有する圧縮用木材をブランク材とすることも可能である。この場合にも、凹部の方が凸部よりも圧縮後の形状に近くなるように形取を行えばよい。
【００２１】
以上の構成を有する圧縮用木材１を圧縮する際には、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、圧縮用木材１を軟化させる。ここでの水蒸気は、温度が１００〜２３０℃程度であり、圧力が０．１０〜３．０ＭＰａ（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圧縮用木材１を放置することによって軟化させる。なお、水蒸気雰囲気中で圧縮用木材１を放置して軟化させる代わりに、圧縮用木材１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圧縮用木材１を加熱して軟化させてもよいし、圧縮用木材１を煮沸して軟化させてもよい。
【００２２】
この後、軟化させて圧縮用木材１を上述した水蒸気雰囲気中で一対の金型によって挟持して圧縮力を加えることにより、圧縮用木材１を圧縮後形状１Ｆに変形させる。圧力容器の中で圧縮用木材１を軟化させた場合には、引き続きその圧力容器の中で圧縮用木材１を圧縮すればよい。
【００２３】
図５は、圧縮用木材１を圧縮する工程の概要を示す図である。また、図６は図５のＢ−Ｂ線断面図であり、図７は図５のＣ−Ｃ線縦断面図である。なお、図６における圧縮用木材１の断面は図３と同じであり、図７における圧縮用木材１の断面は図４と同じである。図５〜図７に示すように、圧縮用木材１を圧縮する際には、一対の金型２、３を用いて圧縮用木材１を挟持することによって圧縮力を加える。
【００２４】
圧縮用木材１の上方から圧縮力を加える金型２は、圧縮用木材１のくぼんでいる側の表面に当接する突起部２１を備えたコア金型である。一方、圧縮用木材１の下方から圧縮力を加える金型３は、圧縮用木材１の突出している側の表面を嵌入する凹状の嵌入部３１を備えたキャビティ金型である。嵌入部３１の上端開口面付近の一部には、内側へ向けて傾斜した斜面からなるテーパ部３１１が形成されている。テーパ部３１１は、圧縮用木材１の外周面の凸部１２ａと当接する部分に設けられており、圧縮用木材１を嵌入部３１の底面へガイドする機能を有している。
【００２５】
図８〜図１０は、圧縮工程の途中の状態を示す図であり、金型２を下降させて金型３に近づけている状態を示す図である。このうち、図９は図８のＢ−Ｂ線断面図であり、図１０は図８のＣ−Ｃ線断面図である。図８〜図１０に示す状態で、金型２は圧縮用木材１の側板部１２の端面に当接し、端面を押圧している。このように端面を押圧しながら圧縮用木材１を徐々に変形させていくことにより、圧縮工程において圧縮用木材１の割れ等の不具合が発生するのを確実に防止することができる。
【００２６】
図１１〜図１３は、圧縮用木材１の変形が完了した状態で金型２、３が圧縮用木材１に圧縮力を加えている状態を示す図である。このうち、図１２は図１１のＢ−Ｂ線断面図であり、図１３は図１１のＣ−Ｃ線断面図である。なお、図１２における圧縮用木材１の断面は図３の破線の形状と同じであり、図１３における圧縮用木材１の断面は図４の破線の形状と同じである。図１１〜図１３に示すように、圧縮用木材１は、金型２、３から圧縮力を受けることにより、金型２と金型３との隙間に相当する３次元形状に変形する。図１１〜図１３に示す状態で、圧縮用木材１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。
【００２７】
このようにして圧縮用木材１を圧縮する際、凹部１２ｂと金型３、および凹部１２ｃと金型２との間に隙間が生じることがほとんどない。また、引張力が発生しやすい凸部１２ａ、１２ｄには小さく縮む方向への圧縮力が作用し続ける。したがって、圧縮時に圧縮用木材１に割れ等の不具合が発生するのを回避することが可能となる。
【００２８】
圧縮工程が終了した後、図１１〜図１３に示す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２、３の周囲に加えることにより、圧縮用木材１の形状を固定化する。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。
【００２９】
続いて、金型２、３および圧縮用木材１を大気中へ開放することによって圧縮用木材１を乾燥させる。この際には、金型２、３の型締め状態を解除し、金型２または金型３を圧縮用木材１から離間することによって乾燥を促進させるようにしてもよい。
【００３０】
この後、乾燥した圧縮用木材１の最終形状への仕上げを行う。この仕上げを行う際には、切削によって圧縮用木材１の端面を揃えたり孔や切り欠きなどを形成したりする。仕上げ工程を完了することによって圧縮用木材１を原材料として成形した圧縮木製品が完成する。
【００３１】
本実施の形態に係る木材の成形方法によって圧縮成形された木材は、様々な用途に使用することができる。例えば、デジタルカメラやＩＣレコーダなどの小型の電子機器の外装体として適用することができるし、食器、各種筐体、建材などにも適用することもできる。この意味で、圧縮用木材の形状は上述した形状に限られるわけではなく、略均一な肉厚を有する椀状をなし、内側面および外側面に凹部および凸部が形成されていればいかなる形状であってもかまわない。このうち、小型の電子機器の外装体として適用する場合には、肉厚が１．６〜２．０ｍｍ程度であればより好ましい。
【００３２】
以上説明した本発明の一実施の形態によれば、略均一な肉厚を有する椀状をなし、内側面および外側面に凹部および凸部を形成し、凹部の形状を凸部の形状よりも圧縮後の形状に近くしているため、圧縮時には凹部は変形せずに凸部が小さく縮むように変形する。したがって、圧縮時に引張力が発生するのを抑制することができ、複雑な３次元形状を有する木材を圧縮成形する際にも割れ等の不具合の発生を防止し、歩留まりを向上させることが可能となる。
【００３３】
なお、圧縮後の圧縮用木材１を乾燥させた後であって最終形状への仕上げを行う前に、金型２、３とは異なる一対の金型を用いて大気中で圧縮用木材１を加熱しながら圧縮することにより、圧縮用木材１をより最終形状に近い形状に整形することも可能である。この場合には、一対の金型に熱を発生するヒータを設け、各金型の温度を１５０〜２００℃程度として圧縮用木材１を挟持する。圧縮用木材１を加熱圧縮整形する場合の圧縮用木材１の形状変化は、金型２、３を用いて行う圧縮前後の形状変化と比較して顕著に小さい。換言すれば、圧縮用木材１を加熱圧縮整形する場合の圧縮用木材１の圧縮率は、金型２、３を用いて行う場合の圧縮用木材１の圧縮率と比較して顕著に小さい。このように圧縮率が小さいとはいえ、圧縮用木材１を圧縮することに変わりはないので、加熱圧縮整形を行う前の圧縮用木材１の形状は、凹部１２ｂ、１２ｃの形状が凸部１２ａ、１２ｄの形状よりも加熱圧縮整形後の形状に近くなければならない。
【００３４】
以上説明した加熱圧縮整形工程をさらに行うことにより、圧縮用木材１の内部にある樹液の一部が圧縮用木材１の表面に染み出してきて圧縮用木材１の表面に深い色合いとツヤを生じさせることができる。
【００３５】
加熱圧縮整形工程において圧縮用木材１を金型によって挟持する時間や金型の温度は、圧縮用木材１が有する特性や加工後の圧縮用木材１に付与すべき性質等に応じて定めればよい。なお、ここでいう「圧縮用木材１が有する特性」には、形状のほか、原材料である原木の種類、産地、生育環境、生育状態なども含まれる。また、「圧縮用木材１に付与すべき性質」には、成形後の圧縮用木材１の表面の色合いやツヤ、強度などが含まれる。
【００３６】
上記のごとく加熱圧縮成形工程を行う場合、金型２、３を用いた圧縮工程は「圧縮用木材形成工程」に対応し、加熱圧縮成形工程が「圧縮工程」に対応することとなる。この場合、凸部１２ａ、１２ｄは「ブランク凸部」に相当し、凹部１２ｂ、１２ｃは「ブランク凹部」に相当する。
【００３７】
ここまで、本発明を実施するため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のみ限定されるべきものではない。例えば、上述した実施の形態では、凹部が圧縮後の形状と一致している場合を説明したが、本発明においては、凹部の方が凸部よりも圧縮後の形状に近ければよく、必ずしも圧縮後の形状と一致している必要はない。
【００３８】
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。
【符号の説明】
【００３９】
１  圧縮用木材
１Ｆ  圧縮後形状
２、３  金型
１１  主板部
１２  側板部
１２ａ、１２ｄ  凸部
１２ｂ、１２ｃ  凹部
２１  突起部
３１  嵌入部
３１１  テーパ部
Ｓ1、Ｓ2  平面
【図１】
2011011444.tif 000003
【図２】
2011011444.tif 000004
【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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