(57)【要約】【課題】  工業製品の材料として利用可能な程度に高い強度を有し、耐久性や加工性に富んでいて大量生産にも好適なように木材を強化する方法を提供する。【解決手段】  木材１に金属製の棒状材２を重ね合わせたうえで圧縮して木材１に棒状材２を一体化させる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材に金属製の補強材を重ね合わせたうえで圧縮して前記木材に前記補強材を一体化させることを特徴とする木材の強化方法。
【請求項２】
前記補強材を、前記木材の木目と交わる方向に配設することを特徴とする請求項１記載の木材の強化方法。
【請求項３】
前記補強材を格子状または網目状とすることを特徴とする請求項１または２記載の木材の強化方法。
【請求項４】
前記補強材を配設された前記木材の表面に炭化層を形成することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の木材の強化方法。
【請求項５】
前記補強材に焼き入れを行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の木材の強化方法。
【請求項６】
木材を、圧縮する前に密度の高い部分を薄く、密度の低い部分を厚く形成しておき、その後、圧縮することを特徴とする木材の強化方法。
【請求項７】
木材を、圧縮する前に高強度を確保すべき部分を周囲よりも厚く形成しておき、その後、圧縮することを特徴とする木材の強化方法。
【請求項８】
木材を、高強度を確保すべき部分に別の木材を貼り付けておき、その後、圧縮することを特徴とする木材の強化方法。
【請求項９】
前記木材と前記別の木材とは木目の方向を異ならせることを特徴とする請求項８記載の木材の強化方法。
【請求項１０】
木材を、圧縮する前に高強度を確保すべき部分に木材よりも硬い材質からなる別部材を配置し、その後、圧縮して一体化させることを特徴とする木材の強化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば工業製品の外装材となり得る木材の強化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カメラや携帯電話、ＩＣレコーダ、ＰＤＡ、家電製品のリモコン等、手に持って操作する機器の外装材は、成型性や堅牢性、耐腐食性といった機能的側面、および見栄えの良さやデザイン性といった意匠的側面を考慮して工業的に大量生産されるため、専ら合成樹脂（ＡＢＳ、ポリカーボネイト、アクリル等）や軽金属（アルミニウム、ステンレス、チタン、マグネシウム等）といった大量生産に適した材料で製造されるのが一般的である。
【０００３】
合成樹脂や軽金属といった材料は吸湿性をもたないために人の手にはなじみ難いという欠点がある。一方、木や竹といった自然素材は優れた吸湿性をもち、手になじみ易く人間の感性に訴えかける優しい触感を備えている。
【特許文献１】特公平７−２３２６号公報
【特許文献２】特開平１１−２２６９１５号公報
【０００４】
上記の特許文献１には、木質の強化を図ることを目的として、木材を高温高圧の水蒸気雰囲気内に置いて軟化させた後、同雰囲気内で同木材を機械的に圧縮する技術に関する記載がある。
また、上記の特許文献２には、木材の表面に平滑な装飾模様を形成することを目的として、板目材を加熱軟化させ、プレスにより表面を平滑にする技術に関する記載がある。
【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、上記のような自然素材は、強度が低く、耐久性や加工性に乏しくて大量生産には不向きであるため、工業製品の材料としての利用はほとんどなされていない。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、工業製品の材料として利用可能な程度に高い強度を有し、耐久性や加工性に富んでいて大量生産にも好適なように木材を強化する方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための手段として、次のような構成の木材の強化方法を採用する。すなわち本発明の請求項１記載の木材の強化方法は、木材に金属製の補強材を重ね合わせたうえで圧縮して前記木材に前記補強材を一体化させることを特徴とする。
【０００８】
本発明においては、木材を圧縮してその木材に補強材を一体化させることにより、単に圧縮した木材以上の強度が得られる。また、補強材によって強化された木材は、補強材を塑性変形させることで加工性も向上する。
【０００９】
請求項２記載の木材の強化方法は、請求項１記載の木材の強化方法において、前記補強材を、前記木材の木目と交わる方向に配設することを特徴とする。
【００１０】
木材は木目と交わる方向に離間して上下からせん断力を作用させると割れが生じ易い。そこで本発明においては、補強材を木材の木目と交わる方向に配設することにより、上記のようなせん断力を作用させても木材に割れが生じ難くなる。
【００１１】
請求項３記載の木材の強化方法は、請求項１または２記載の木材の強化方法において、前記補強材を格子状または網目状とすることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、補強材を格子状または網目状とすることにより、補強材が面状に広がって木材を補強するので、木材の面剛性が高まる。
【００１３】
請求項４記載の木材の強化方法は、請求項１から３のいずれか一項記載の木材の強化方法において、前記補強材を配設された前記木材の表面に炭化層を形成することを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、補強材を配設された木材の表面に炭化層を形成することにより、導電性を示す炭化層が電磁気を遮蔽するシールドの役割を果たす。
【００１５】
請求項５記載の木材の強化方法は、請求項１から４のいずれか一項記載の木材の強化方法において、前記補強材に焼き入れを行うことを特徴とする。
【００１６】
本発明においては、金属製の補強材に焼き入れを行うことにより、金属硬化による強度の向上が図れる。
【００１７】
請求項６記載の木材の強化方法は、木材を、圧縮する前に密度の高い部分を薄く、密度の低い部分を厚く形成しておき、その後、圧縮することを特徴とする。
【００１８】
本発明においては、木材について、圧縮する前に密度の高い部分を薄く、密度の低い部分を厚く形成しておくことにより、圧縮後の密度が均一になるので、木材全体にほぼ均一な強度が得られる。
【００１９】
請求項７記載の木材の強化方法は、木材を、圧縮する前に高強度を確保すべき部分を周囲よりも厚く形成しておき、その後、圧縮することを特徴とする。
【００２０】
本発明においては、木材について、高強度を確保すべき部分を周囲よりも厚く形成しておくことにより、その部分の圧縮後の密度が周囲よりも高くなって高強度が得られる。
【００２１】
請求項８記載の木材の強化方法は、木材を、高強度を確保すべき部分に別の木材を貼り付けておき、その後、圧縮することを特徴とする。
【００２２】
本発明においては、木材について、高強度を確保すべき部分に別の木材を貼り付けておくことにより、その部分の圧縮後の密度が周囲よりも高くなって高強度が得られる。
【００２３】
請求項９記載の木材の強化方法は、請求項８記載の木材の強化方法において、前記木材と前記別の木材とは木目の方向を異ならせることを特徴とする。
【００２４】
本発明においては、木材と別の木材とは木目の方向を異ならせることにより、互いの木材が比較的弱い方向の強度を補い合うので、さらに高強度が得られる。
【００２５】
請求項１０記載の木材の強化方法は、木材を、圧縮する前に高強度を確保すべき部分に木材よりも硬い材質からなる部材を配置し、その後、圧縮して一体化させることを特徴とする。
【００２６】
本発明においては、木材について、高強度を確保すべき部分に、木材よりも硬い材質からなる別部材を配置することにより、木材よりも硬い別部材がその部分を補強することによって高強度が得られる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、強度が高く、耐久性や加工性に富んでいて大量生産にも好適なように木材を強化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の第１の実施形態を図１から図４に示して説明する。
図１には、強化される前の木材１と、木材１を強化するための金属製の棒状材（補強材）２とを示している。木材１は、厚さが均一で矩形の板状に形成されており、木目が長手方向に向くように裁断されている。棒状材２は、断面が三角形の棒状で、木材１の幅と同寸法に切断されて複数に分割されている。
なお、木材１の種類としては、例えば檜、檜葉、桐、チーク、マホガニー、杉、松、桜、竹等が挙げられる。また、ムクの木材だけではなく、廃材チップや木粉等を集めて固めた圧縮加工材料のような木質材を使用することも可能である。
【００２９】
次に、木材１の補強を行う各工程を図２に示して説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、木材１を高温高圧の水蒸気雰囲気中に配置する。木材１は、高温高圧の水蒸気雰囲気中に置かれることで過剰に水分を吸収し、軟化する。
次に、図２（ｂ）に示すように、上記と同様の高温高圧の水蒸気雰囲気中において、下型枠Ａの内側に、等間隔を空けて各棒状材２を平行に配置し、各棒状材２の上に、棒状材２の長手方向を幅方向に一致させて木材１を置く。各棒状材２は、木材１の木目と交わる方向に配設されることになる。
次に、図２（ｃ）に示すように、上型枠Ｂを下型枠Ａの内側に嵌め込むように移動させ、上下の型枠Ａ，Ｂ間で木材１を圧縮し、その状態のまま所定の時間放置する。上下の型枠Ａ，Ｂに挟まれた木材１には、断面が三角形の棒状材２が鋭利な峰の部分を木材１の下面に突き刺さるように押し込まれる。さらに、木材１自体も、自らの厚さ方向に圧縮力を加えられ、当初の厚さの１／２から１／３程度にまで圧縮される。
最後に、図２（ｄ）に示すように、高温高圧の水蒸気雰囲気を解消して上下の型枠Ａ，Ｂから木材１を取り出すと、木材１は、上下の型枠Ａ，Ｂを合わせたときの内部空間の形に成形され、各棒状材２は、成形された木材１の下面に埋設された状態で一体化される。
【００３０】
上記のようにして強化された木材１は、図３のような形状となる。この木材１は、圧縮によって棒状材２を一体化されたことにより、単に圧縮した木材以上の強度が得られる。また、棒状材２によって強化された木材１は、棒状材２を塑性変形させることで加工性も向上する。
また、棒状材２を木材１の木目と交わる方向に配設することにより、木目と交わる方向に離間して上下からせん断力を作用させても木材１に割れが生じ難い。
【００３１】
図４には、本実施形態の変形例を示す。
この木材１には、補強材として金属のネット３が採用されている。ネット３は、ほぼ直交する２方向に延在する複数の金属線３ａによって構成されており、木材１に対しては、いずれの方向に延在する金属線３ａも木材１の木目に交わる方向に向けて配設されている。
【００３２】
金属のネット３を補強材に採用した木材１は、ネット３が面状に広がって木材１を補強するので、木材１の面剛性が高まる。なお、金属のネット３に代えて格子状に形成されたパンチングメタル等によっても同様の効果が得られる。
【００３３】
本実施形態においては、金属の棒状材２やネット３に焼き入れを行うことにより、金属硬化による強度の向上が図れる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施形態を図５から図６に示して説明する。なお、上記の実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態の木材１は、単純な平板状ではなく、図５に示すように函形に形成されている。強化される前の木材１は、ブロック状のムク材から削り出し加工されており、底部１ａから壁部１ｂにかけては滑らかな曲面で繋がっている。木目は、底部１ａでは長手方向に沿い、周囲の壁部１ｂでは壁部１ｂの厚さ方向に向いている。
【００３５】
次に、木材１の補強を行う各工程を説明する。
まず、木材１を高温高圧の水蒸気雰囲気中に配置する。木材１は、高温高圧の水蒸気雰囲気中に置かれることで過剰に水分を吸収し、軟化する。
次に、上記と同様の高温高圧の水蒸気雰囲気中において、下型枠Ａの内側に木材１を置き、木材１の内側底部に、金属のネット３を配置する。ネット３の形状は木材１の形状に合わせて事前に屈曲させておく（図５（ａ））。
ここで、木材１の下面（外側面）の形状と下型枠Ａの形状との関係、ならびに木材１の上面（内側面）の形状と上型枠Ｂの形状との関係について説明する。上述のように木材１の底部１ａから壁部１ｂにかけては滑らかな曲面で繋がっているが、木材１下面（外側面）の曲面の曲率半径をＲo、木材１上面（内側面）の曲面の曲率半径をＲiとし、曲率半径Ｒoの曲面に接する下型枠Ａの曲面の曲率半径をＲA、曲率半径Ｒiの曲面に接する上型枠Ｂの曲面の曲率半径をＲBとすると、それぞれの関係は、Ｒo＞ＲA、Ｒi＞ＲBとなっている。
次に、上型枠Ｂを下型枠Ａの内側に嵌め込むように移動させ、上下の型枠Ａ，Ｂ間で木材１を圧縮し、その状態のまま所定の時間放置する。上下の型枠Ａ，Ｂに挟まれた木材１は、上面にネット３が押し込まれ、さらに底部１ａ、壁部１ｂに圧縮力を加えられ、当初の厚さの１／２から１／３程度にまで圧縮される（図５（ｂ））。
このとき、壁部１ｂの部分には、上記のような曲率半径の関係から、木目の方向に圧縮力が作用するのではなく、壁部１ａの外側面を上方に擦るような上向きの摩擦力が作用し、壁部１ａの内側面を下方に擦るような下向きの摩擦力が作用するので、当初横向きであった壁部１ｂの木目が縦方向に屈曲したように変形する。
最後に、高温高圧の水蒸気雰囲気を解消して上下の型枠Ａ，Ｂから木材１を取り出すと、木材１は、上下の型枠Ａ，Ｂを合わせたときの内部空間の形に成形され、各棒状材２は、成形された木材１の下面に埋設された状態で一体化される。圧縮後の木材１は、底部１ａ、壁部１ｂともほぼ均一な厚さとなる。
【００３６】
上記のようにして強化された木材１は、図６のような形状となる。この木材１は、圧縮によって金属製のネット３を一体化されたことにより高い強度が付加されることに加えて、壁部１ｂの木目が縦方向に屈曲して壁部１ｂの強度を負担するので、壁部１ｂの強度をその他の部分と同等にまで向上させることができる。
【００３７】
次に、本発明の第３の実施形態を図７に示して説明する。なお、上記の実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態の木材１には、上記第１の実施形態にて説明した工程を経て強化された後、棒状材２を配設された面に、ほぼ均一な厚さの炭化層４が形成されている。木材はそもそも絶縁体であるが、炭化することにより導電体となり、金属と同等あるいはそれ以上の性能を発揮し、かつ金属に比べて格段に軽量な電磁シールド材料となるので、この木材１を例えば電子機器の外装材に使用すると非常に有効である。
なお、炭化層４は、木材１の側面を焼成することで形成されるが、一方の面だけを焼成すると、焼成された部分が収縮し、他方の面との間に寸法差が生じて歪みが生じることも考えられる。そこで、一方の面を焼成し、他方の面を内部の水分が発散する程度に加熱しながら乾燥させるようにすると、両方の側面がともに収縮するので歪みが生じることはない。
【００３８】
次に、本発明の第４の実施形態を図８に示して説明する。なお、上記の実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態の木材１は、圧縮される前の状態で、密度の高い部分（図中のＩ）が薄く、密度の低い部分（図中のII）が厚く形成されている（図８（ａ））。このような形状の木材１を、上記第１の実施形態にて説明した工程に従って強化すると、木材１は厚さが均一な板状に成形されるが（図８（ｂ））、当初から密度の高かった部分の圧縮率が低く、当初は密度が低かった部分の圧縮率が高くなり、木材１を全体的に見ると、圧縮後の密度が均一になるので、木材１全体にほぼ均一な強度が得られる。
【００３９】
次に、本発明の第５の実施形態を図９に示して説明する。なお、上記の実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態の木材１には、例えばレリーズボタンを露出させる孔１ｃが形成されており、圧縮される前の状態では、その孔１ｃの縁等の高強度を確保すべき部分（図中のIII）が周囲よりも厚く形成されている（図９（ａ））。このような形状の木材１を、上記第１の実施形態にて説明した工程に従って強化すると、木材１は厚さが均一な板状に成形されるが（図９（ｂ））、当初周囲よりも厚く形成しておいた部分の圧縮率が、周囲の圧縮率よりも高くなるので、その部分に高強度が確保される。
【００４０】
次に、本発明の第６の実施形態を図１０に示して説明する。なお、上記の実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態の木材１には、上記第５の実施形態と同様に孔１ｃが形成されており、圧縮される前に、その孔１ｃの縁等の高強度を確保すべき部分（図中のIV）に、別の木材片５を貼り付けておく（図１０(ａ)）。このような形状の木材１を、上記第１の実施形態にて説明した工程に従って強化すると、木材１は厚さが均一な板状に形成されるが（図１０(ｂ)）、別の木材片５を貼り付けておいた部分の圧縮率が、周囲の圧縮率よりも高くなるので、その部分に高強度が確保される。
【００４１】
本実施形態においては、木材１と別の木材片５とで木目の方向をほぼ直交するように異ならせている。これにより、互いの木材が比較的弱い方向の強度を補い合うので、さらに高強度が得られる。
【００４２】
次に、本発明の第７の実施形態を図１１から図１２に示して説明する。なお、上記の実施形態において既に説明した構成要素には同一符号を付して説明は省略する。
本実施形態の木材１には、上記第５の実施形態と同様に孔１ｃが形成されており、圧縮される前に、その孔１ｃの縁等の高強度を確保すべき部分（図中のV）に、木材よりも硬い材質（例えば金属、セラミック、強化プラスチック等）からなる別部材６を配置する（図１２（ａ））。別部材６の形状を図１１に示す。別部材６は円環形状で内周面に沿う部分が最も厚く、外周縁に向かうにつれて徐々に肉厚が薄くなる形状をしている。このような形状の木材１を、上記第１の実施形態にて説明した工程に従って強化すると、木材１は厚さが均一な板状に成形されるが（図１２（ｂ））、高強度を確保すべき部分が別部材６によって補強されるとともに、別部材６を配置した部分の圧縮率が周囲の圧縮率よりも高くなるので、その部分に高強度が確保される。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
成形性や堅牢性、耐腐食性といった機能的側面、および見栄えの良さやデザイン性といった意匠的側面を十分に満たしているので、カメラや携帯電話、ＩＣレコーダ、ＰＤＡ、家電製品のリモコン等、手に持って操作する機器の外装材に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態を説明するための図であって、強化すべき木材と補強材である金属製の棒状材とを示す斜視図である。
【図２】木材強化の工程を示す状態説明図である。
【図３】圧縮され、補強材によって強化された木材を示す斜視図である。
【図４】第１の実施形態の変形例を示す図であって、補強材として金属製のネットを採用した木材を示す斜視図である。
【図５】本発明の第２の実施形態を説明するための図であって、強化すべき木材とこの木材を圧縮する上下の型枠を示す断面図である。
【図６】圧縮され、補強材によって強化された木材を示す断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態を説明するための図であって、補強材を一体化した面に炭化層を形成した木材を示す断面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態を説明するための図であって、（ａ）は木目の粗密に応じて厚さを相違させた木材を示す断面図、（ｂ）はその木材を圧縮して強化した木材を示す断面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態を説明するための図であって、（ａ）は高強度を確保すべき部分を周囲より肉厚にした木材を示す断面図、（ｂ）はその木材を圧縮して強化した木材を示す断面図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態を説明するための図であって、（ａ）は高強度を確保すべき部分に別の木片を貼付した木材を示す断面図、（ｂ）はその木材を圧縮して強化した木材を示す断面図である。
【図１１】本発明の第７の実施形態を説明するための図であって、高強度を確保すべき部分に貼付される別部材を示す斜視図である。
【図１２】（ａ）は高強度を確保すべき部分に別部材を貼付した木材を示す断面図、（ｂ）はその別部材で強化した木材を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１      木材
２      棒状材（補強材）
３      ネット
４      炭化層
５      別の木材片
６      別部材
【図１】
2005153364.tif 000003
【図２】
2005153364.tif 000004
【図３】
2005153364.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005153364.tif 000009
【図８】
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【図９】
2005153364.tif 000011
【図１０】
2005153364.tif 000012
【図１１】
2005153364.tif 000013
【図１２】
2005153364.tif 000014