(57)【要約】【課題】  木材の表面の傷付き易さを解消し、また、周囲環境条件が変化による歪みの発生をなくして寸法安定性を向上すること。【解決手段】  積層塑性加工木材ＬＰＷ１は、両面の表面から内側に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが部分的に形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ１を内層とし、その両面の各々に対して、厚み全体に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷを表層とし、互いの圧縮加工方向を同一として重ねられ、その間に接着剤を介在させて一体に接合された三層構造にて構成されているため、表面の傷付き易さが解消される。また、内層用塑性加工材ＩＰＷ１の両面の表面から内側には共に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成されていることで、表裏面のバランスがよく周囲環境条件が変化したときの歪みの発生がなく寸法安定性が向上される。【選択図】    図１
2007112030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工された表層用塑性加工材と、
木材の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、その表面から内側に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に変化する塑性加工領域が形成された内層用塑性加工材とを具備し、
前記表層用塑性加工材と前記内層用塑性加工材は、前記内層用塑性加工材の塑性加工領域が形成された圧縮率が高い片面または両面に対して、互いの圧縮加工方向を同一として前記表層用塑性加工材を重ね、かつ、その間に接着剤を介在させて一体に接合してなることを特徴とする積層塑性加工木材。
【請求項２】
木材の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工された表層用塑性加工材と、
木材の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、その一方の表面から他方の表面に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に変化する塑性加工領域が形成された内層用塑性加工材とを具備し、
前記表層用塑性加工材と前記内層用塑性加工材は、前記内層用塑性加工材の片面または両面に対して、互いの圧縮加工方向を同一として前記表層用塑性加工材を重ね、かつ、その間に接着剤を介在させて一体に接合してなることを特徴とする積層塑性加工木材。
【請求項３】
木材の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工された表層用塑性加工材と、
木材の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体に圧縮率がほぼ均一で、前記表層用塑性加工材の圧縮率よりも低く塑性加工された内層用塑性加工材とを具備し、
前記表層用塑性加工材と前記内層用塑性加工材は、前記内層用塑性加工材の片面または両面に対して、互いの圧縮加工方向を同一として前記表層用塑性加工材を重ね、かつ、その間に接着剤を介在させて一体に接合してなることを特徴とする積層塑性加工木材。
【請求項４】
前記表層用塑性加工材は、前記内層用塑性加工材に接合後、少なくとも片面が切削加工されることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の積層塑性加工木材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材表面の硬度を選択的に高めた積層塑性加工木材に関し、例えば、テーブル、家具用扉、室内外扉、学童机の天板等に利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来、木材の樹種として、例えば、杉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高い硬度が得られることで使用範囲が広がることが知られている。また、木材を高密度化する場合には、一般に、木材の性質が変化するとされる圧縮率約５０〔％〕以上が目安となる。
【０００３】
このような問題に対処するため、木材の表層部分の硬度を高める技術として、特許文献１に開示されたものが知られている。この特許文献１には、圧密化（塑性加工）処理をしない内層材に圧密化処理をした表層材が接着されてなる積層材（積層塑性加工木材）が示されている。
【特許文献１】特開２００３−２０５５０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、特許文献１では、内層材は製材されたままであり、圧密化処理されていないことから、その表面に接着剤を用いて表層材を接着する際の面精度が悪く接着における高い信頼性が得られないという不具合があった。また、接着後の内層材と表層材とにおける表面の圧縮率が大きく異なっており、膨張率及び収縮率が接着面で平衡状態にないことから、周囲環境条件の変化によって接着面に大きなストレスがかかり易く歪みが発生して寸法安定性が損なわれ、場合によっては、接着面付近にクラックが入ってしまって形状安定性や商品性が著しく損なわれるという不具合があった。
【０００５】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、積層された木材の表層部分における硬度を高めて傷付き易さを解消すると共に、製品化後の木材の周囲環境条件が変化したときの歪みの発生をなくし寸法安定性や形状安定性を向上可能な積層塑性加工木材の提供を課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の積層塑性加工木材は、木材の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工された表層用塑性加工材と、木材の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、その表面から内側に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に変化する塑性加工領域が形成された内層用塑性加工材とを具備し、前記表層用塑性加工材と前記内層用塑性加工材は、前記内層用塑性加工材の塑性加工領域が形成された圧縮率が高い片面または両面に対して、互いの圧縮加工方向を同一として前記表層用塑性加工材を重ね、かつ、その間に接着剤を介在させて一体に接合してなるものである。
【０００７】
ここで、表層用塑性加工材の厚み全体に圧縮率がほぼ均一な塑性加工は、例えば、木材の含水率を厚み全体でほぼ均一となるように設定し、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。また、内層用塑性加工材の表面から内側に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に変化する塑性加工領域は、例えば、木材の両面の含水率が予め内側部分より表面部分で高くとなるように設定し、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。
また、表層用塑性加工材における厚み全体の塑性加工として求められる圧縮率、内層用塑性加工材における表面側で圧縮率が高い状態の塑性加工として求められる圧縮率は、木材の性質が変化して硬度が増す約５０〔％〕を最小値とし、加熱圧縮によって木材にクラックが発生する直前まで、換言すれば、加熱圧縮によって木材の繊維が押し潰され元の木材に存在する空隙が確認できなくなることで決まる最大圧縮率は、具体的には、木材が杉であるときには約５５〜８０〔％〕までとなる。この表層用塑性加工材、内層用塑性加工材の圧縮率は、木材の樹種等の硬い柔らかいによって決定されるが、一般に、約５５〜７５〔％〕程度が望ましい。
【０００８】
そして、塑性加工された表層用塑性加工材の厚みとしては、学童机やダイニングテーブルの天板等のように表面硬度が要求されるものであっても、約１〔ｍｍ〕以上あれば製品化に対応でき、表面硬度が要求される厚みとして十分であり、通常の加熱圧縮で容易に達成し得ることが発明者の実験研究により確認されている。
更に、内層用塑性加工材の厚みは約１０〜５０〔ｍｍ〕程度あれば、学童机やダイニングテーブルの天板等のように比較的厚みを必要とされるものであっても対応することができる。そして、この表面から内側に向かって形成されている塑性加工領域は、厚くても表層用塑性加工材の厚みと同寸法程度あればよく、両表面を接合に適した面状態とすることができる。
また、内層用塑性加工材の塑性加工領域が形成された片面または両面に対して、互いの圧縮加工方向を同一として表層用塑性加工材が重ねられ、その間に接着剤を介在させ一体に接合されていることで二層構造または三層構造からなる積層塑性加工木材が構成されることとなる。
なお、内層用塑性加工材と表層用塑性加工材とをプレス盤による圧締で接着剤を介在させ一体に接合させる場合には、その間に接着剤を均一に塗布した後、圧力ができる限り均等にかかるようにし、圧締圧力及び圧締時間は接着剤の種類や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最適値が設定される。
【０００９】
請求項２の積層塑性加工木材は、木材の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工された表層用塑性加工材と、木材の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、その一方の表面から他方の表面に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に変化する塑性加工領域が形成された内層用塑性加工材とを具備し、前記表層用塑性加工材と前記内層用塑性加工材は、前記内層用塑性加工材の片面または両面に対して、互いの圧縮加工方向を同一として前記表層用塑性加工材を重ね、かつ、その間に接着剤を介在させて一体に接合してなるものである。
【００１０】
ここで、表層用塑性加工材の厚み全体に圧縮率がほぼ均一な塑性加工は、例えば、木材の含水率を厚み全体でほぼ均一となるように設定し、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。また、内層用塑性加工材の片面の表面から内側に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に変化する塑性加工領域は、例えば、木材の片面の含水率が予め内側部分より表面部分で高めとなるように設定し、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。
また、表層用塑性加工材における厚み全体の塑性加工として求められる圧縮率、内層用塑性加工材における表面側で圧縮率が高い状態の塑性加工として求められる圧縮率は、木材の性質が変化して硬度が増す約５０〔％〕を最小値とし、加熱圧縮によって木材にクラックが発生する直前まで、換言すれば、加熱圧縮によって木材の繊維が押し潰され元の木材に存在する空隙が確認できなくなることで決まる最大圧縮率〔％〕、具体的には、木材が杉であるときには約７５〜８０〔％〕までとなる。この表層用塑性加工材、内層用塑性加工材の圧縮率は、木材の樹種等の硬い柔らかいによって決定されるが、一般に、約５５〜７５〔％〕程度が望ましい。
【００１１】
そして、塑性加工された表層用塑性加工材の厚みとしては、学童机やダイニングテーブルの天板等のように表面硬度が要求されるものであっても、約１〔ｍｍ〕以上あれば製品化に対応でき、一方、厚みが約５０〔ｍｍ〕以下の範囲内の厚みであれば、表面硬度が要求される厚みとして十分であり、通常の加熱圧縮で容易に達成し得ることが発明者の実験研究により確認されている。
更に、内層用塑性加工材の厚みは約１０〜５０〔ｍｍ〕程度あれば、学童机やダイニングテーブルの天板等のように比較的厚みを必要とされるものであっても対応することができる。そして、この片面の表面から内側に形成されている塑性加工領域は、厚くても表層用塑性加工材の厚みと同寸法程度あればよく、両表面を接合に適した面状態とすることができる。
また、内層用塑性加工材の塑性加工領域が形成された片面に対して表層用塑性加工材が、互いの圧縮加工方向を同一として、接着剤を介在させ一体に接合されていることで全体として木材の体積の低下が極力抑えられた二層構造からなる積層塑性加工木材が構成されることとなる。
なお、内層用塑性加工材と表層用塑性加工材とをプレス盤による圧締で接着剤を介在させ一体に接合させる場合には、その間に接着剤を均一に塗布した後、圧力ができる限り均等にかかるようにするのが好ましく、圧締圧力及び圧締時間は接着剤の種類や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最適値が設定される。
【００１２】
請求項３の積層塑性加工木材は、木材の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工された表層用塑性加工材と、木材の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体に圧縮率がほぼ均一で、前記表層用塑性加工材の圧縮率よりも低く塑性加工された内層用塑性加工材とを具備し、前記表層用塑性加工材と前記内層用塑性加工材は、前記内層用塑性加工材の片面または両面に対して、互いの圧縮加工方向を同一として前記表層用塑性加工材を重ね、かつ、その間に接着剤を介在させて一体に接合してなるものである。
【００１３】
ここで、表層用塑性加工材の厚み全体に圧縮率がほぼ均一な塑性加工は、例えば、木材の含水率を厚み全体でほぼ均一となるように設定し、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。また、内層用塑性加工材の厚み全体に圧縮率がほぼ均一で、表層用塑性加工材の圧縮率よりも低い塑性加工は、例えば、木材の含水率を厚み全体でほぼ均一となるように設定し、所定の条件で加熱圧縮することによって施すことができる。なお、このときの所定の条件となる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。
また、表層用塑性加工材における厚み全体の塑性加工として求められる圧縮率、内層用塑性加工材における表面側で圧縮率が高い状態の塑性加工として求められる圧縮率は、木材の性質が変化して硬度が増す約５０〔％〕を最小値とし、加熱圧縮によって木材にクラックが発生する直前まで、換言すれば、加熱圧縮によって木材の繊維が押し潰され元の木材に存在する空隙が確認できなくなることで決まる最大圧縮率〔％〕、具体的には、木材が杉であるときには約７５〜８０〔％〕までとなる。この表層用塑性加工材、内層用塑性加工材の圧縮率は、木材の樹種等の硬い柔らかいによって決定されるが、一般に、約５５〜７５〔％〕程度が望ましい。
【００１４】
そして、表層用塑性加工材における塑性加工後の厚みとしては、学童机やダイニングテーブルの天板等のように表面硬度が要求されるものであっても、約１〔ｍｍ〕以上あれば製品化に対応でき、表面硬度が要求される厚みが十分であり、通常の加熱圧縮で容易に達成し得ることが発明者の実験研究により確認されている。
更に、内層用塑性加工材の塑性加工で求められる圧縮率は、木材の性質は大きく変化しないが硬度が高くなると共に、極端な体積の低下が抑えられる約１０〜７０〔％〕までの範囲とされる。なお、木材を加熱圧縮して厚み全体に圧縮率が１０〜７０〔％〕までの範囲にある低密度な塑性加工を形成することは、通常のプレス盤による加熱圧縮で比較的容易に達成し得ることが発明者の実験研究により確認されている。
また、内層用塑性加工材における塑性加工後の厚みは約１０〜５０〔ｍｍ〕程度あれば、学童机やダイニングテーブルの天板等のように比較的厚みを必要とされるものであっても対応することができる。そして、この内層用塑性加工材の厚み全体に低密度な塑性加工を施すことで、両面を接合に適した面状態とすることができる。
そして、内層用塑性加工材の両面のうち少なくとも片面に対して表層用塑性加工材が、互いの圧縮加工方向を同一として、接着剤を介在させ一体に接合されることで全体として木材の体積の低下が極力抑えられた二層構造または三層構造からなる積層塑性加工木材が構成されることとなる。
なお、内層用塑性加工材と表層用塑性加工材とをプレス盤による圧締で接着剤を介在させ一体に接合する場合には、その間に接着剤を均一に塗布し、圧力ができる限り均等にかかるようにされ、圧締圧力及び圧締時間は接着剤の種類や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最適値が設定される。
【００１５】
請求項４の積層塑性加工木材は、請求項１乃至請求項３に記載の要件に加えて、前記表層用塑性加工材を前記内層用塑性加工材に接合後、少なくとも片面が切削加工されるものである。
ここで、表層用塑性加工材と内層用塑性加工材とを接合後、少なくとも片面に切削加工を加えるのは、この切削加工面が製品化されたのちの使用面とされるためであり、積層塑性加工木材の製造途中で平面性が損なわれたり、プレスの際の傷が付いたときの対応となる。なお、表層用塑性加工材の塑性加工される厚みは、約１〜５〔ｍｍ〕程度あればよい。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の積層塑性加工木材によれば、木材が木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮で、表面から内側に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に変化する塑性加工領域が形成された内層用塑性加工材の片面または両面に、木材が木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮で、厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工が施された表層用塑性加工材が、互いの圧縮加工方向が同一となるように重ねられ、その間に接着剤を介在させ一体に接合されている。
このように、本発明にかかる積層塑性加工木材は、内層用塑性加工材の片面または両面に表層用塑性加工材が接合された二層構造または三層構造として構成されており、その硬度が高い表層用塑性加工材を製品の表層側に設定することによって傷付き易さが解消される。また、内層用塑性加工材は両面の圧縮加工強度が平行しているから機械的強度が安定し、周囲環境条件が変化したときの歪みの発生がなく寸法安定性が向上される。そして、内層用塑性加工材及び表層用塑性加工材の互いの圧縮加工方向を同一とし近似した圧密面の接合では接着面の平面性がよく、膨張率及び収縮率の物理的特性が酷似していることで安定した接合面が維持される。
【００１７】
更に、積層塑性加工木材は、内層用塑性加工材に形成されている塑性加工領域の表面に近い部分を除けば、厚み全体では圧縮率が低い状態の塑性加工しかされていないため、元の木材の性質を未だ保ったままであることから、例えば、木材本来の防音効果や断熱効果を兼ね備えたものとなる。
なお、表層用塑性加工材及び内層用塑性加工材を形成するための木材を同一樹種とし、また、表層用塑性加工材及び内層用塑性加工材を互いに接合すると、膨張率及び収縮率をほぼ等しくすることができるため、周囲環境条件の変化に対して接合面にストレスがかからず極めて安定性を備えた積層塑性加工木材を製造することができる。また、表層用塑性加工材及び内層用塑性加工材を形成するための木材を異樹種とする場合にも、接合面における互いの圧縮率をなるべく近づけるようにし、互いの圧縮加工方向を同一とすることで、膨張率及び収縮率の物理的特性をほぼ一致させることができ安定した接合性が確保される。
加えて、複数の積層塑性加工木材を厚み側面方向に横継ぎ接合して大きな幅寸法の積層塑性加工木材を製造する場合にあっても、それら積層塑性加工木材の木目の長さ方向を一致させれば、膨張率及び収縮率をほぼ等しくすることができるため接合面にストレスがかかることはなく、割れ等の発生を防止することができる。
【００１８】
請求項２の積層塑性加工木材によれば、木材が木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮で、その一方の表面から他方の表面に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に変化する塑性加工領域が形成された内層用塑性加工材の片面または両面に、木材が木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮で、その厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工が施された表層用塑性加工材が、互いの圧縮加工方向が同一となるように重ねられ、その間に接着剤を介在させ一体に接合されている。
このように、本発明にかかる積層塑性加工木材は、内層用塑性加工材の片面または両面に表層用塑性加工材が接合された二層構造または三層構造として構成されており、その硬度が高い表層用塑性加工材を製品の表層側に設定することによって傷付き易さが解消される。また、内層用塑性加工材は他方の表面から一方の表面に向かって圧縮加工強度が高まっており、かつ、内層用塑性加工材と表層用塑性加工材とが平行しているから機械的強度が安定し、周囲環境条件が変化したときの歪みの発生が少なく寸法安定性が向上される。そして、内層用塑性加工材及び表層用塑性加工材の互いの圧縮加工方向を同一とし、それら圧縮加工側の接合では接着面の平面性がよく、膨張率及び収縮率の物理的特性が酷似することで安定した接合性が確保される。
【００１９】
そして、積層塑性加工木材は、内層用塑性加工材に形成されている塑性加工領域の表面に近い部分を除けば、厚み全体では圧縮率が低い状態の塑性加工しか施されていないため、元の木材の性質を未だ保ったままであることから、例えば、木材本来の防音効果や断熱効果を兼ね備えたものとなる。
更に、積層塑性加工木材は、内層用塑性加工材に形成された塑性加工領域の圧縮率が一方の表面から他方の表面に向かうほど高い状態から低い状態に変化しており、圧縮率が低いほど元の木材の性質を保ったままであることから、例えば、木材本来の防音効果や断熱効果を兼ね備えたものとなる。
なお、表層用塑性加工材及び内層用塑性加工材を形成するための木材を同一樹種とし、また、表層用塑性加工材及び内層用塑性加工材を互いに接合すると、膨張率及び収縮率をほぼ等しくすることができるため、周囲環境条件の変化に対して接合面にストレスがかからず極めて安定性を備えた積層塑性加工木材を製造することができる。また、表層用塑性加工材及び内層用塑性加工材を形成するための木材を異樹種とする場合にも、接合面における互いの圧縮率をなるべく近づけるようにし、互いの圧縮加工方向を同一とすることで、膨張率及び収縮率の物理的特性をほぼ一致させることができ安定した接合性が確保される。
加えて、複数の積層塑性加工木材を厚み側面方向に横継ぎ接合して大きな幅寸法の積層塑性加工木材を製造する場合にあっても、膨張率及び収縮率をほぼ等しくすることができるため接合面にストレスがかかることはなく、割れ等の発生を防止することができる。
【００２０】
請求項３の積層塑性加工木材によれば、木材が木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮で、厚み全体に圧縮率がほぼ均一で、表層用塑性加工材の圧縮率よりも低くなるように塑性加工が施された内層用塑性加工材の片面または両面に、木材が木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮で、厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工が施された表層用塑性加工材が、互いの圧縮加工方向が同一となるように重ねられ、その間に接着剤を介在させ一体に接合されている。
このように、本発明にかかる積層塑性加工木材は、内層用塑性加工材の片面または両面に表層用塑性加工材が接合された二層構造または三層構造として構成されており、その硬度が高い表層用塑性加工材を製品の表層側に設定することによって傷付き易さが解消され。また、内層用塑性加工材は厚み全体の圧縮加工強度が、表層用塑性加工材の圧縮加工強度より弱いものの、内層用塑性加工材と表層用塑性加工材が圧密状態に平行しているから機械的強度が安定し、周囲環境条件が変化したときの歪みの発生が少なく寸法安定性が向上される。そして、内層用塑性加工材及び表層用塑性加工材の互いの圧縮加工方向を同一とする接合では接着面の平面性がよく、膨張率及び収縮率の物理的特性が酷似していることで安定した接合性が確保される。
【００２１】
更に、積層塑性加工木材は、内層用塑性加工材の厚み全体に圧縮率が低い状態の塑性加工しか施されていないため、元の木材の性質を未だ保ったままであることから、例えば、木材本来の防音効果や断熱効果を兼ね備えたものとなる。更にまた、積層塑性加工木材は、表層用塑性加工材の厚み側面の稜線に対して大きな面取加工や曲面加工を施したとしても圧縮率が０〔％〕となる領域が露出することがないため、面取加工や曲面加工を施された端面では元の木材より高い硬度による材強度を確保することができる。
なお、表層用塑性加工材及び内層用塑性加工材を形成するための木材を同一樹種とし、また、表層用塑性加工材及び内層用塑性加工材を互いに接合すると、膨張率及び収縮率をほぼ等しくすることができるため、周囲環境条件の変化に対して接合面にストレスがかからず極めて高い安定性を備えた積層塑性加工木材を製造することができる。また、表層用塑性加工材及び内層用塑性加工材を形成するための木材を異樹種とする場合にも、接合面における互いの圧縮率をなるべく近づけるようにし、互いの圧縮加工方向を同一とすることで、膨張率及び収縮率の物理的特性を多少なりとも近づけることができ安定した接合性が確保される。
加えて、複数の積層塑性加工木材を厚み側面方向に横継ぎ接合して大きな幅寸法の積層塑性加工木材を製造する場合にあっても、それら積層塑性加工木材の木目の長さ方向を一致させれば、膨張率及び収縮率をほぼ等しくすることができるため接合面にストレスがかかることはなく、割れ等の発生を防止することができる。
【００２２】
請求項４の積層塑性加工木材では、請求項１乃至請求項３に記載の効果に加えて、表層用塑性加工材が、内層用塑性加工材に接合後、少なくとも片面が切削加工され、即ち、最終的に製品表面となる表層用塑性加工材の表面が切削加工されることで、必要な平面性が得られると共に、その見栄えをよくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１乃至３にかかる積層塑性加工木材を構成する表層用塑性加工材及び内層用塑性加工材を製造するための塑性加工材製造装置の概略構成を示す説明図である。図２は本発明の実施の形態１乃至３にかかる積層塑性加工木材を構成するための木材の板目面、柾目面、木口面を示す斜視図、図３は本発明の実施の形態１にかかる積層塑性加工木材の構成を示す断面図、図４は本発明の実施の形態１にかかる積層塑性加工木材の変形例の構成を示す断面図である。
図１において、塑性加工材製造装置１００は、主として、未加工の加工前木材ＮＷ１、木材ＮＷ２または後述の表層含水木材ＳＷＷに対して加熱圧縮及び冷却圧縮する加熱・冷却プレス盤１０と、木材ＮＷ２に対して所望の含水率となるように乾燥するための、例えば、周知の高温蒸気を熱源とし、かつ、湿度を除去するための冷凍機等からなる除湿機を内蔵する人工乾燥機１と、この人工乾燥機１により乾燥された乾燥木材ＤＷを浸漬することにより表層に水分が浸透された表層含水木材ＳＷＷを形成するための水が張られた水槽５と、この際に乾燥木材ＤＷが浮力で浮き上がらないようにするため、例えば、蓋３ａを備えた金網状容器３とから構成されている。
なお、人工乾燥機１は自然乾燥したものを恒湿度室で湿度調節することもできる。
【００２４】
ここで、塑性加工材製造装置１００を構成する加熱・冷却プレス盤１０は、対向する圧縮面にて圧縮空間ＩＳを形成する上プレス盤１１及び下プレス盤２１と、圧縮空間ＩＳを密閉状態とするために下プレス盤２１の周縁部２２に対向して上プレス盤１１の周縁部１２に配設されるシール部材１４と、下プレス盤２１の側面側から圧縮空間ＩＳ内に連通され、圧縮空間ＩＳ内から水蒸気を排出するための配管口４１ａを有する配管４１、配管４１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４２等から構成されている。
【００２５】
また、加熱・冷却プレス盤１０の上プレス盤１１及び下プレス盤２１内には、それらに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１３，２３が形成されており、これら配管路１３，２３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４２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、加熱・冷却プレス盤１０の固定側の下プレス盤２１に対して上プレス盤１１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。ここで、本実施の形態では、加熱・冷却プレス盤１０の上プレス盤１１及び下プレス盤２１で形成される圧縮空間ＩＳ内を加熱するために高温の水蒸気を用いているが、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。
更に、加熱・冷却プレス盤１０には、上プレス盤１１及び下プレス盤２１内に形成された配管路１３，２３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ため、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，Ｔ１２，ＳＴ１３途中にはバルブＶ１１，Ｖ１２，Ｖ１３が配設されている。なお、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。
【００２６】
ここで、図２に示すように、本実施の形態の塑性加工材製造装置１００で表層用塑性加工材及び内層用塑性加工材の製造に用いられる原材料としての加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２は、原材料となる同一樹種の木材が前以って所定の寸法（長さ・幅・厚み）に製材されたものであり、加工前木材ＮＷ１，ＮＷ２は板目面（木表及び木裏の２面）、柾目面（２面）、木口面（２面）とからなる。なお、本実施の形態では、加工前木材ＮＷ１の厚み＜加工前木材ＮＷ２の厚みに設定されており、後述のように、加工前木材ＮＷ１または加工前木材ＮＷ２（表層含水木材ＳＷＷ）に対して木目の長さ方向として木口面以外の例えば、板目面の木裏側が加熱・冷却プレス盤１０の下プレス盤２１上に載置された状態で加熱圧縮及び冷却圧縮が実施されることで、木材ＮＷ１から表層用塑性加工材、木材ＮＷ２（表層含水木材ＳＷＷ）から内層用塑性加工材がそれぞれ製造される。
【００２７】
上記構成からなる加熱・冷却プレス盤１０により、加工前木材ＮＷ１から厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工された表層用塑性加工材ＳＰＷを製造する手順について、図１を参照して説明する。
まず、加熱・冷却プレス盤１０の固定側の下プレス盤２１に対して上プレス盤１１を上昇させ、木材ＮＷ１が、上プレス盤１１及び下プレス盤２１で形成される圧縮空間ＩＳ内に載置される。次に、木材ＮＷ１が固定側の下プレス盤２１上に載置され、下プレス盤２に対して上プレス盤１１を所定圧力にて下降させ、木材ＮＷ１の木目の長さ方向に対して垂直方向となるように当接させる。そして、上プレス盤１１の配管路１３及び下プレス盤２１の配管路２３に所定温度の水蒸気が通されることによって、圧縮空間ＩＳ内が所定温度に保持される。
【００２８】
次に、固定側の下プレス盤２１に対して上プレス盤１１の圧縮圧力が所定圧力に設定され、木材ＮＷ１が上プレス盤１１及び下プレス盤２１にて所定時間加熱圧縮される。そして、上プレス盤１１の周縁部１２が下プレス盤２１の周縁部２２に当接すると上プレス盤１１の周縁部１２に配設されたシール部材１４によって、上プレス盤１１及び下プレス盤２１にて形成される圧縮空間ＩＳが密閉状態となる。この圧縮空間ＩＳの密閉状態で上プレス盤１１及び下プレス盤２１による圧縮圧力が保持されたまま、所定温度まで上昇させる。なお、本実施の形態の木材ＮＷ１の厚み全体の圧縮率は、木材ＮＷ１の圧縮による板厚の変化、本実施の形態では、上プレス盤１１の周縁部１２が下プレス盤２１の周縁部２２に当接することで約６０〔％〕に決まることとなる。
【００２９】
そして、圧縮空間ＩＳの密閉状態で、上プレス盤１１及び下プレス盤２１の圧縮圧力が維持され、かつ、圧縮空間ＩＳが所定温度のまま、所定時間保持され、表層用塑性加工材ＳＰＷが形成される。このとき、上プレス盤１１及び下プレス盤２１で密閉状態とされている圧縮空間ＩＳを介して、木材ＮＷ１の周囲面とその内部とで高温高圧の蒸気圧が出入り自在となっている。
次に、圧縮空間ＩＳが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で圧縮空間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４１ａ、配管４１を通って圧縮空間ＩＳからドレン配管４２側に高温高圧の水蒸気が排出されることで、特に、木材ＮＷ１の表層の含水率に基づく余分な圧縮空間ＩＳ内の水分が除去され、圧縮空間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、圧縮空間ＩＳに所定の蒸気圧を供給することもできる。
更に、上プレス盤１１及び下プレス盤２１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４１ａ、配管４１を通って圧縮空間ＩＳからドレン配管４２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、所謂、木材の固定化がより促進されることとなる。
【００３０】
次に、上プレス盤１１の配管路１３及び下プレス盤２１の配管路２３に常温の冷却水が通されることによって、上プレス盤１１及び下プレス盤２１が常温前後まで冷却され所定時間保持される。なお、このときの固定側の下プレス盤２１に対する上プレス盤１１の圧縮圧力は、加熱圧縮の際の圧力と同じ所定圧力に保持されたまま、上プレス盤１１及び下プレス盤２１が冷却される。
そして、固定側の下プレス盤２１に対して上プレス盤１１を上昇させ、下プレス盤２１上に載置されている厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工が施され、その圧縮率が約６０〔％〕の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷが取出され、加熱・冷却プレス盤１０による一連の処理工程が終了する。
【００３１】
次に、塑性加工材製造装置１００により、木材ＮＷ２の両面側に対してその表面から内側に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に変化する高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ１を製造する手順について、図１及び図３を参照して説明する。
まず、加工前木材ＮＷ２の全体、即ち、表層及び内層が所定含水率となるように乾燥させるため人工乾燥機１内に入れられる。この際、加工前木材ＮＷ２の含水率が予め測定され、このときの含水率や木材ＮＷ２の樹種及びその厚み等をパラメータとし、乾燥後に所定の含水率となるように、人工乾燥機１内の乾燥温度が所定温度及び所定湿度で乾燥期間が所定期間に設定される。通常、乾燥期間中において、乾燥温度は徐々に上昇させ、湿度は徐々に下降させるように設定される。
次に、人工乾燥機１による乾燥時間経過後、人工乾燥機１から取り出され、金網状容器３に入れられた乾燥木材ＤＷが水槽５内の水中に浸漬されることで、その全表層に水分を浸透させた表層含水木材ＳＷＷが形成される。ここでは、加工前木材ＮＷ２の樹種及びその厚み等をパラメータとし、水中に浸漬させる浸漬時間が所定時間に設定される。なお、加工前木材ＮＷ２や表層含水木材ＳＷＷの含水率は、例えば、高周波含水率計等の測定器を用いて測定される。
【００３２】
次に、表層含水木材ＳＷＷが、加熱・冷却プレス盤１０の固定側の下プレス盤２１に対して上プレス盤１１を上昇させ、上プレス盤１１及び下プレス盤２１で形成される圧縮空間ＩＳ内に載置される。
これ以降における加工手順では、上述した厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工を形成する表層用塑性加工材ＳＰＷとの間に、基本的相違点はないが、表層用塑性加工材ＳＰＷの形成よりも加熱圧縮における加熱・冷却プレス盤１０の圧縮スピードを速めにし、表層含水木材ＳＷＷの水分が浸透された表層部分のみを選択的に加熱圧縮でき、その表面における圧縮率が、例えば、約６０〔％〕、内側における圧縮率が、例えば、約５０〔％〕となるようにする。これにより、表層含水木材ＳＷＷの表層部分の圧縮による板厚の変化に基づき、表面から内側に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に変化する高密度な塑性加工領域ＨＰＡが１〜２０〔ｍｍ〕形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ１が、加熱・冷却プレス盤１０から取出されて一連の処理工程が終了する。なお、この高密度な塑性加工領域ＨＰＡは、表面と内部とでは密度が変化しており、均一なものではなく、平均的なものである。
【００３３】
塑性加工材製造装置１００を用いて、木材ＮＷ２の片面のみに対して一方の表面から他の表面に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に密度が変化する塑性加工領域ＨＰＡが形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ２を製造するには、乾燥木材ＤＷを水槽５内に浸漬する以前に、乾燥木材ＤＷの露出面で、加熱・冷却プレス盤１０により圧縮面のうちの片面のみ水に浸すことによって実施される。即ち、他の面には、表面からの水分の浸透が防止されることで、加熱・冷却プレス盤１０により片面のみに表面から他方の表面に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に密度が変化する塑性加工領域ＨＰＡが形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ２を製造することができる。ここで、本実施の形態では、内層用塑性加工材ＩＰＷ２における塑性加工領域ＨＰＡは、表面から内側に向かって、その表面部分に高密度領域を形成されているが、含水率を一方の表面から他方の表面に向かって厚み方向に変化させるようにすれば、その厚み方向に変化するような塑性加工領域を形成することもできる。
【００３４】
このようにして構成された、内層用塑性加工材ＩＰＷ１、ＩＰＷ２、ＩＰＷ３の片面または両面に対して表層用塑性加工材ＳＰＷが、互いの圧縮加工方向を同一として接合される。なお、表層用塑性加工材ＳＰＷと内層用塑性加工材ＩＰＷ１、ＩＰＷ２、ＩＰＷ３とを接合する接着剤としては、例えば、水性ビニールウレタン系接着剤（水性高分子イソシアネート系接着剤）が用いられる。
この接合された表層用塑性加工材ＳＰＷと内層用塑性加工材ＩＰＷ１、ＩＰＷ２、ＩＰＷ３とが図示しないプレス盤の圧縮空間内に載置される。そして、プレス盤の圧縮圧力が所定圧力に設定され接合された表層用塑性加工材ＳＰＷと内層用塑性加工材ＩＰＷ１、ＩＰＷ２、ＩＰＷ３とが所定時間圧締される。そして、プレス盤が解放されることによって、後述の二層構造からなる積層塑性加工木材ＬＰＷ１′、ＬＰＷ２、ＬＰＷ２″、ＬＰＷ３′または三層構造からなる積層塑性加工木材ＬＰＷ１、ＬＰＷ２′、ＬＰＷ３が取出され一連の接合処理工程が終了する。
【００３５】
次に、上述のようにして製造された表層用塑性加工材ＳＰＷと内層用塑性加工材ＩＰＷ１とを用いて構成される本実施の形態にかかる積層塑性加工木材について、図３を参照して説明する。
図３に示す積層塑性加工木材ＬＰＷ１は、加工前木材ＮＷ２の両面に対して表面から内側に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に、例えば、平均の圧縮率が約７０〜５０〔％〕に変化する高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ１の両面の各々に対して、厚み全体に圧縮率がほぼ均一に、約６０〔％〕に塑性加工が形成された表層用塑性加工材ＳＰＷが、互いの圧縮加工方向を同一として接合された三層構造である。
【００３６】
このように、本実施の形態にかかる積層塑性加工木材ＬＰＷ１は、加工前木材ＮＷ１の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工され、圧縮率が約６０〔％〕の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷと、加工前木材ＮＷ２の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、その表面から内側に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に変化しており、その表面での圧縮率が約６０〔％〕の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ１とを具備し、表層用塑性加工材ＳＰＷと内層用塑性加工材ＩＰＷ１は、内層用塑性加工材ＩＰＷ１の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された圧縮率が約６０〔％〕と高い両面の各々に対して、互いの圧縮加工方向を同一として表層用塑性加工材ＳＰＷを重ね、かつ、その間に接着剤を介在させて一体に接合してなるものである。
【００３７】
つまり、積層塑性加工木材ＬＰＷ１は、両面の表面から内側に密度の変化した塑性加工領域ＨＰＡが部分的に形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ１を内層とし、その両面の各々に対して、厚み全体に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷを表層とし、その間に接着剤を介在させて一体に接合された三層構造にて構成されており、その表面となる表層用塑性加工材ＳＰＷの高密度な塑性加工領域ＨＰＡによって表面の傷付き易さが解消される。
また、内層用塑性加工材ＩＰＷ１の両表面から内側には共に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成されていることで、内層用塑性加工材ＩＰＷ１の表裏面のバランスがよく周囲環境条件が変化したときの歪みの発生がなく寸法安定性が向上される。そして、内層用塑性加工材ＩＰＷ１の両面の各々に対する表層用塑性加工材ＳＰＷの圧縮加工方向を同一とする接合では、互いの圧密面の平面性がよいため安定した接合性が確保される。
【００３８】
更に、複数の積層塑性加工木材ＬＰＷ１を厚み側面方向に横継ぎ接合して大きな幅寸法の積層塑性加工木材を製造する場合にあっても、それら積層塑性加工木材ＬＰＷ１の内層用塑性加工材ＩＰＷ１と表層用塑性加工材ＳＰＷとの膨張率及び収縮率をほぼ等しくすることができるため接合面にストレスがかかることはなく、割れ等の発生を防止することができる。
また、積層塑性加工木材ＬＰＷ１を構成する内層用塑性加工材ＩＰＷ１は、厚み全体から高密度な塑性加工領域ＨＰＡを除いた部分が塑性加工されておらず、或いは低密度の圧縮状態であり、元の木材の性質を保ったままであることから、例えば、木材本来の防音効果や断熱効果を兼ね備えたものとなる。そして、積層塑性加工木材ＬＰＷ１を構成する両面の表層用塑性加工材ＳＰＷは、加工前木材ＮＷ１に比べて硬度が非常に高くなっており、例えば、十分な表面硬度を備えている。
【００３９】
次に、上述の実施の形態１の変形例について、図４に示す断面図を参照して説明する。
図４に示す積層塑性加工木材ＬＰＷ１′は、両面の表面から内側に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが部分的に形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ１を内層とし、その片面に対して、厚み全体に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷを表層とし、接着剤を介在させて一体に接合され、木材の価格の低下を招く体積の低下が極力抑えられた二層構造にて構成されており、表層用塑性加工材ＳＰＷ側を製品表面に用いれば、表面における傷付き易さが解消される。
また、この場合においても、内層用塑性加工材ＩＰＷ１の両面の表面から内側には共に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成されていることで、内層用塑性加工材ＩＰＷ１の表裏面のバランスがよく周囲環境条件が変化したときの歪みの発生がなく寸法安定性が向上される。そして、内層用塑性加工材ＩＰＷ１の片面に対する表層用塑性加工材ＳＰＷの互いの圧縮加工方向を同一とする接合では、上述の実施の形態１と同様に、内層用塑性加工材ＩＰＷ１と表層用塑性加工材ＳＰＷとの互いの平面性がよいため安定した接合性が確保される。
【００４０】
このように、本変形例にかかる積層塑性加工木材ＬＰＷ１′は、木材ＮＷ１の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工され、圧縮率が約６０〔％〕の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷと、木材ＮＷ２の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、その表面から内側に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に変化しており、その表面での圧縮率が約６０〔％〕の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ１とを具備し、表層用塑性加工材ＳＰＷと内層用塑性加工材ＩＰＷ１は、内層用塑性加工材ＩＰＷ１の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された圧縮率が約６０〔％〕と高い片面に対して、互いの圧縮加工方向を同一として表層用塑性加工材ＳＰＷを重ね、かつ、その間に接着剤を介在させて一体に接合してなるものである。
【００４１】
つまり、積層塑性加工木材ＬＰＷ１′は、両表面から内側に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ１を内層とし、その高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された片面に対して、厚み全体に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷを表層とし、互いの圧縮加工方向を同一として重ね、その間に接着剤を介在させて一体に接合された二層構造にて構成されており、表層用塑性加工材ＳＰＷ側を製品表面に用いれば、その表面における傷付き易さが解消される。
また、内層用塑性加工材ＩＰＷ１の両表面から内側には共に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された片面に対する表層用塑性加工材ＳＰＷの圧縮加工方向を同一とする接合では、互いの平面性がよいため安定した接合性が確保される。また、内層用塑性加工材ＩＰＷ１の両表面から内側には共に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成されていることで、その内層用塑性加工材ＩＰＷ１の両面に対するバランスがよく周囲環境条件が変化したときの歪みの発生がなく寸法安定性が向上される。
【００４２】
更に、複数の積層塑性加工木材ＬＰＷ１′を厚み側面方向に横継ぎ接合して大きな幅寸法の積層塑性加工木材を製造する場合にあっても、上述の実施の形態と同様、それら積層塑性加工木材ＬＰＷ１′の木目の長さ方向を一致させれば、内層用塑性加工材ＩＰＷ１と表層用塑性加工材ＳＰＷとの膨張率及び収縮率をほぼ等しくすることができるため接合面にストレスがかかることはなく、割れ等の発生を防止することができる。
また、積層塑性加工木材ＬＰＷ１′を構成する内層用塑性加工材ＩＰＷ１は、上述の実施の形態と同様、厚み全体から高密度な塑性加工領域ＨＰＡを除いた部分が塑性加工されておらず、元の木材の性質を保ったままであることから、例えば、木材本来の防音効果や断熱効果を兼ね備えたものとなる。そして、積層塑性加工木材ＬＰＷ１′を構成する片面の表層用塑性加工材ＳＰＷは、加工前木材ＮＷ１に比べて硬度が非常に高くなっており、十分な表面硬度を備えている。
【００４３】
［実施の形態２］
図５は本発明の実施の形態２にかかる積層塑性加工木材の概略構成を示す断面図、図６は本発明の実施の形態２にかかる積層塑性加工木材の第１の変形例の構成を示す断面図、図７は本発明の実施の形態２にかかる積層塑性加工木材の第２の変形例の構成を示す断面図である。
図５に示すように、積層塑性加工木材ＬＰＷ２は、実施の形態１と同様、表層用塑性加工材ＳＰＷと内層用塑性加工材ＩＰＷ２とから構成されている。即ち、加工前木材ＮＷ２の一方の表面から他方の表面に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に、例えば、圧縮率が約７０〜５０〔％〕に変化する密度の塑性加工領域ＨＰＡが形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ２の片面に対して、加工前木材ＮＷ１の厚み全体に圧縮率がほぼ均一に、約６０〔％〕に塑性加工が施された表層用塑性加工材ＳＰＷが、互いの圧縮加工方向を同一として、接合された二層構造である。
【００４４】
このように、本実施の形態にかかる積層塑性加工木材ＬＰＷ２は、木材ＮＷ１の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工され、圧縮率が約６０〔％〕の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷと、処理前の木材ＮＷ２の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、片面の表面から他方の表面に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に変化しており、その表面での圧縮率が約６０〔％〕の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ２とを具備し、表層用塑性加工材ＳＰＷと内層用塑性加工材ＩＰＷ２は、内層用塑性加工材ＩＰＷ２の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された片面に対して、互いの圧縮加工方向を同一として表層用塑性加工材ＳＰＷを重ね、かつ、その間に接着剤を介在させて一体に接合してなるものである。
【００４５】
つまり、積層塑性加工木材ＬＰＷ２は、片面の表面から内側に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが部分的に形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ２を内層とし、その高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された片面に対して、厚み全体に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷを表層とし、その間に接着剤を介在させて一体に接合された二層構造にて構成されており、表層用塑性加工材ＳＰＷ側を製品表面に用いれば、表面における傷付き易さが解消される。
また、内層用塑性加工材ＩＰＷ２の両面のうち表面から内側には高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された片面に対する表層用塑性加工材ＳＰＷの圧縮加工方向を同一とする接合では、内層用塑性加工材ＩＰＷ２と表層用塑性加工材ＳＰＷとの塑性加工領域ＨＰＡの互いの平面性がよいため安定した接合性が確保される。
更に、複数の積層塑性加工木材ＬＰＷ２を厚み側面方向に横継ぎ接合して大きな幅寸法の積層塑性加工木材を製造する場合にあっても、上述の実施の形態１と同様、膨張率及び収縮率をほぼ等しくすることができるため接合面にストレスがかかることはなく、割れ等の発生を防止することができる。
また、積層塑性加工木材ＬＰＷ２を構成する内層用塑性加工材ＩＰＷ２は、上述の実施の形態１と同様、厚み全体から高密度な塑性加工領域ＨＰＡを除いた部分が塑性加工されておらず、加工前木材ＮＷ１の性質を保ったままであることから、例えば、木材本来の防音効果や断熱効果を兼ね備えたものとなる。そして、積層塑性加工木材ＬＰＷ２を構成する片面の表層用塑性加工材ＳＰＷは、加工前木材ＮＷ１に比べて硬度が非常に高くなっており、十分な表面硬度を備えている。
【００４６】
次に、上述の実施の形態２にかかる積層塑性加工木材の第１の変形例について、図６に示す断面図を参照して説明する。
図６に示す積層塑性加工木材ＬＰＷ２′は、一方の表面から他の表面側に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に変化しており、その表面の圧縮率が約６０〔％〕となる高密度な塑性加工領域ＨＰＡが部分的に形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ２を内層とし、その両面のうち高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された片面に対して、厚み全体に圧縮率が約６０〔％〕となる高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷを表層とし、接着剤を介在させて三層構造にて構成されており、特に、内層用塑性加工材ＩＰＷ２の塑性加工領域ＨＰＡが形成された片面に接合された表層用塑性加工材ＳＰＷ側を製品表面に用いれば、表面における傷付き易さが解消される。
また、この場合においても、内層用塑性加工材ＩＰＷ２の一方の表面から内側には高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成されていることで、その両面に対する表層用塑性加工材ＳＰＷの圧縮加工方向を同一とする接合では、表裏面のバランスが改善され周囲環境条件が変化したときの歪みの発生が両側の表層用塑性加工材ＳＰＷによって抑えられ寸法安定性が向上される。
【００４７】
このように、本変形例にかかる積層塑性加工木材ＬＰＷ２′は、加工前木材ＮＷ１の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工され、圧縮率が約６０〔％〕の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷと、木材ＮＷ２の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、その一方の表面から他方の表面に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に変化しており、その表面での圧縮率が約６０〔％〕の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが部分的に形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ２とを具備し、表層用塑性加工材ＳＰＷと内層用塑性加工材ＩＰＷ２は、内層用塑性加工材ＩＰＷ２の両面に対して、互いの圧縮加工方向を同一として表層用塑性加工材ＳＰＷを重ね、かつ、その間に接着剤を介在させて一体に接合してなるものである。
【００４８】
つまり、積層塑性加工木材ＬＰＷ２′は、一方の表面から他方の表面に向かって高密度な塑性加工領域ＨＰＡが部分的に形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ２を内層とし、その両面に対して、厚み全体に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷを表層とし、互いの圧縮加工方向を同一として重ね、その間に接着剤を介在させて一体に接合された三層構造にて構成されており、特に、内層用塑性加工材ＩＰＷ２の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが部分的に形成された表面に接合された表層用塑性加工材ＳＰＷ側を製品表面に用いれば、その表面における傷付き易さが解消される。
また、内層用塑性加工材ＩＰＷ２の一方の表面から他方の表面に向かって密度を変化させた塑性加工領域ＨＰＡが形成されていることで、その内層用塑性加工材ＩＰＷ２の塑性加工領域ＨＰＡと表層用塑性加工材ＳＰＷとの両面に対する表層用塑性加工材ＳＰＷの圧縮加工方向を同一とする接合では、表裏面のバランスが改善され周囲環境条件が変化したときの歪みの発生が抑えられ寸法安定性が向上され、特に、内層用塑性加工材ＩＰＷ２の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された片面に対する表層用塑性加工材ＳＰＷの圧縮加工方向を同一とする接合では、互いの平面性がよいため安定した接合性が確保される。
【００４９】
更に、複数の積層塑性加工木材ＬＰＷ２′を厚み側面方向に横継ぎ接合して大きな幅寸法の積層塑性加工木材を製造する場合にあっても、上述の実施の形態と同様、それら積層塑性加工木材ＬＰＷ２′の膨張率及び収縮率をほぼ等しくすることができるため接合面にストレスがかかることはなく、割れ等の発生を防止することができる。
また、積層塑性加工木材ＬＰＷ２′を構成する内層用塑性加工材ＩＰＷ２は、上述の実施の形態と同様、厚み全体から高密度な塑性加工領域ＨＰＡを除いた大部分が塑性加工されておらず、元の木材の性質を保ったままであることから、例えば、木材本来の防音効果や断熱効果を兼ね備えたものとなる。そして、積層塑性加工木材ＬＰＷ２′を構成する両面の表層用塑性加工材ＳＰＷは、元の木材ＮＷ１に比べて硬度が非常に高くなっており、十分な表面硬度を備えている。
【００５０】
次に、上述の実施の形態２にかかる積層塑性加工木材の第２の変形例について、図７に示す断面図を参照して説明する。
図７に示す積層塑性加工木材ＬＰＷ２″は、一方の表面から他方の面側に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に変化しており、その表面の圧縮率が約６０〔％〕となる高密度な塑性加工領域ＨＰＡが部分的に形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ２を内層とし、その高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成されていない表面に対して、厚み全体に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷを表層とし、接着剤を介在させて一体に接合され、木材の価格の低下を招く体積の低下が極力抑えられた二層構造にて構成されており、特に、内層用塑性加工材ＩＰＷ２の片面に接合された表層用塑性加工材ＳＰＷ側を製品表面に用いれば、表面における傷付き易さが解消される。
また、この実施の形態においても、内層用塑性加工材ＩＰＷ２の一方の表面から他方の表面側には高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成されていることで、その高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成されている反対側の表面に対する表層用塑性加工材ＳＰＷの圧縮加工方向を同一とする接合では、平行する表裏面のバランスが改善され周囲環境条件が変化したときの歪みの発生が抑えられ寸法安定性が向上される。
【００５１】
このように、本変形例にかかる積層塑性加工木材ＬＰＷ２″は、木材ＮＷ１の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工され、圧縮率が約６０〔％〕の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷと、木材ＮＷ２の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、その一方の表面から他方の表面に向かって圧縮率が高い状態から低い状態に変化しており、その表面での圧縮率が約６０〔％〕の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが部分的に形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ２とを具備し、表層用塑性加工材ＳＰＷと内層用塑性加工材ＩＰＷ２は、内層用塑性加工材ＩＰＷ２の片面に対して、互いの圧縮加工方向を同一として表層用塑性加工材ＳＰＷを重ね、かつ、その間に接着剤を介在させて一体に接合してなるものである。
【００５２】
つまり、積層塑性加工木材ＬＰＷ２″は、一方の表面から他方の表面に向かって高密度な塑性加工領域ＨＰＡが部分的に形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ２を内層とし、その片面に対して、厚み全体に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷを表層とし、互いの圧縮加工方向を同一として重ね、その間に接着剤を介在させて一体に接合され、内層用塑性加工材ＩＰＷ２の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが部分的に形成された反対側の表面に接合された表層用塑性加工材ＳＰＷ側を製品表面に用いれば、その表面における傷付き易さが解消される。
また、内層用塑性加工材ＩＰＷ２の一方の表面から内側には高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成されていることで、その塑性加工領域ＨＰＡが形成されていない片面に対する表層用塑性加工材ＳＰＷの圧縮加工方向を同一とする接合とは言え、表裏面のバランスが改善され周囲環境条件が変化したときの歪みの発生が抑えられ寸法安定性が向上される。
【００５３】
更に、複数の積層塑性加工木材ＬＰＷ２″を厚み側面方向に横継ぎ接合して大きな幅寸法の積層塑性加工木材を製造する場合にあっても、上述の実施の形態と同様、それら積層塑性加工木材ＬＰＷ２″の膨張率及び収縮率をほぼ等しくすることができるため接合面にストレスがかかることはなく、割れ等の発生を防止することができる。
また、積層塑性加工木材ＬＰＷ２″を構成する内層用塑性加工材ＩＰＷ２は、上述の実施の形態と同様、厚み全体から高密度な塑性加工領域ＨＰＡを除いた大部分が塑性加工されておらず、加工前木材ＮＷ１の性質を保ったままであることから、例えば、木材本来の防音効果や断熱効果を兼ね備えたものとなる。そして、積層塑性加工木材ＬＰＷ２″を構成する片面の表層用塑性加工材ＳＰＷは、加工前木材ＮＷ１に比べて硬度が非常に高くなっており十分な表面硬度を備えている。
【００５４】
［実施の形態３］
図８は本発明の実施の形態３にかかる積層塑性加工木材の概略構成を示す断面図、図９は本発明の実施の形態３にかかる積層塑性加工木材の変形例の構成を示す断面図である。
図８に示すように、積層塑性加工木材ＬＰＷ３は、実施の形態１と同様、塑性加工材製造装置１００を用いて製造された表層用塑性加工材ＳＰＷと内層用塑性加工材ＩＰＷ３とから構成されている。即ち、木材ＮＷ２の厚み全体に圧縮率がほぼ均一に、約３０〔％〕に塑性加工が施された内層用塑性加工材ＩＰＷ３の両面に対して、木材ＮＷ１の厚み全体に圧縮率がほぼ均一に、約６０〔％〕に塑性加工が施された表層用塑性加工材ＳＰＷが、互いの圧縮加工方向を同一として、接合された三層構造である。
【００５５】
このように、本実施の形態にかかる積層塑性加工木材ＬＰＷ３は、木材ＮＷ１の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工され、圧縮率が約６０〔％〕の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷと、木材ＮＷ２の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体に圧縮率がほぼ均一で、表層用塑性加工材ＳＰＷの圧縮率よりも低く塑性加工され、圧縮率が約３０〔％〕の低密度な塑性加工領域ＬＰＡが形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ３とを具備し、表層用塑性加工材ＳＰＷと内層用塑性加工材ＩＰＷ３は、内層用塑性加工材ＩＰＷ３の両面の各々に対して、互いの圧縮加工方向を同一として表層用塑性加工材ＳＰＷを重ね、かつ、その間に接着剤を介在させて一体に接合してなるものである。
【００５６】
つまり、積層塑性加工木材ＬＰＷ３は、厚み全体に低密度な塑性加工領域ＬＰＡが形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ３を内層とし、その両面の各々に対して、厚み全体に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷを表層とし、その間に接着剤を介在させて一体に接合され、木材の価格の低下を招く体積の低下が極力抑えられた三層構造にて構成されており、その表面となる表層用塑性加工材ＳＰＷの高密度な塑性加工領域ＨＰＡによって表面の傷付き易さが解消される。
また、内層用塑性加工材ＩＰＷ３の厚み全体に低密度な塑性加工領域ＬＰＡが形成されていることで、低密度ではあるが、表裏面のバランスがよく周囲環境条件が変化したときの歪みの発生がなく寸法安定性が向上される。そして、内層用塑性加工材ＩＰＷ３の両面に対する表層用塑性加工材ＳＰＷの圧縮加工方向を同一とする接合では、互いの平面性がよいため安定した接合性が確保される。
【００５７】
更に、複数の積層塑性加工木材ＬＰＷ３を厚み側面方向に横継ぎ接合して大きな幅寸法の積層塑性加工木材を製造する場合にあっても、上述の実施の形態１と同様、膨張率及び収縮率をほぼ等しくすることができるため接合面にストレスがかかることはなく、割れ等の発生を防止することができる。
また、積層塑性加工木材ＬＰＷ３を構成する内層用塑性加工材ＩＰＷ３は、厚み全体に低密度な塑性加工領域ＬＰＡが形成されていることで、未だ加工前木材ＮＷ１の性質を有していることから、例えば、木材本来の防音効果や断熱効果を兼ね備えていると共に、厚み側面の稜線に対して大きな面取加工や曲面加工を施したとしても圧縮率が０〔％〕であるような未圧縮な領域が露出することがないため、面取加工や曲面加工を施された端面では元の木材より高い硬度を確保することができ、意匠性に優れたものである。
【００５８】
次に、上述の実施の形態３にかかる積層塑性加工木材の変形例について、図９に示す断面図を参照して説明する。
図９に示す積層塑性加工木材ＬＰＷ３′は、厚み全体に圧縮率が約３０〔％〕となる低密度な塑性加工領域ＬＰＡが形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ３を内層とし、その片面に対して、厚み全体に圧縮率が約６０〔％〕となる高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷを表層とし、それら接合面で互いに木目の長さ方向が一致され、接着剤を介在させて一体に接合され、二層構造に構成されており、表層用塑性加工材ＳＰＷ側を製品表面に用いれば、表面における傷付き易さが解消される。
また、この場合においても、内層用塑性加工材ＩＰＷ３の全面に低密度ではあるが、塑性加工領域ＬＰＡが形成されていることで、表裏面のバランスがよく周囲環境条件が変化したときの歪みの発生がなく寸法安定性が向上される。そして、内層用塑性加工材ＩＰＷ３の片面に対する表層用塑性加工材ＳＰＷの圧縮加工方向を同一とする接合では、上述の実施の形態１の変形例と同様に、互いの平面性がよいため安定した接合性が確保される。
【００５９】
このように、本変形例にかかる積層塑性加工木材ＬＰＷ３′は、木材ＮＷ１の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体に圧縮率がほぼ均一に塑性加工され、圧縮率が約６０〔％〕の高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷと、木材ＮＷ２の木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、厚み全体に圧縮率がほぼ均一で、表層用塑性加工材ＳＰＷの圧縮率よりも低く塑性加工され、圧縮率が約３０〔％〕の低密度な塑性加工領域ＬＰＡが形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ３とを具備し、表層用塑性加工材ＳＰＷと内層用塑性加工材ＩＰＷ３は、内層用塑性加工材ＩＰＷ３の低密度な塑性加工領域ＬＰＡが形成された圧縮率が約３０〔％〕と低い片面に対して、互いの圧縮加工方向を同一として表層用塑性加工材ＳＰＷを重ね、かつ、その間に接着剤を介在させて一体に接合してなるものである。
【００６０】
つまり、積層塑性加工木材ＬＰＷ３′は、厚み全体に低密度な塑性加工領域ＬＰＡが形成された内層用塑性加工材ＩＰＷ３を内層とし、その低密度な塑性加工領域ＬＰＡが形成された片面側に対して、厚み全体に高密度な塑性加工領域ＨＰＡが形成された表層用塑性加工材ＳＰＷを表層とし、互いの圧縮加工方向を同一として重ね、その間に接着剤を介在させて一体に接合され、木材の価格の低下を招く体積の低下が極力抑えられた二層構造にて構成されており、表層用塑性加工材ＳＰＷ側を製品表面に用いれば、その表面における傷付き易さが解消される。
また、内層用塑性加工材ＩＰＷ３の厚み全体に低密度な塑性加工領域ＬＰＡが形成されていることで、低密度とはいえ表裏面のバランスがよく周囲環境条件が変化したときの歪みの発生がなく寸法安定性が向上される。そして、内層用塑性加工材ＩＰＷ３の低密度な塑性加工領域ＬＰＡが形成された片面に対する表層用塑性加工材ＳＰＷの圧縮加工方向を同一とする接合では、互いの平面性がよいため安定した接合性が確保される。
【００６１】
更に、複数の積層塑性加工木材ＬＰＷ３′を厚み側面方向に横継ぎ接合して大きな幅寸法の積層塑性加工木材を製造する場合にあっても、上述の実施の形態と同様、膨張率及び収縮率をほぼ等しくすることができるため接合面にストレスがかかることはなく、割れ等の発生を防止することができる。
また、積層塑性加工木材ＬＰＷ３′を構成する内層用塑性加工材ＩＰＷ３は、上述の実施の形態と同様、厚み全体に低密度な塑性加工領域ＬＰＡが形成されていることから、元の木材の性質を未だ有しており、例えば、木材本来の防音効果や断熱効果を兼ね備えたものとなる。そして、積層塑性加工木材ＬＰＷ３′を構成する片面の表層用塑性加工材ＳＰＷは、元の木材ＮＷ１に比べて硬度が非常に高くなっており十分な表面硬度を備えている。
【００６２】
上述の実施の形態における積層塑性加工木材ＬＰＷでは、内層用塑性加工材ＩＰＷと表層用塑性加工材ＳＰＷとの接合の際、それら接合面で互いに木目の長さ方向が一致されている。このような接合方向を選択することで、両者の接合面における膨張率及び収縮率を完全に等しくすることもできるため周囲環境条件が変化したとしても接合面にストレスがかかることなく極めて安定性を備えた積層塑性加工木材ＬＰＷを製造することができるのである。しかしながら、必ずしも接合面で互いに木目の長さ方向を一致させる必要はなく、接合方向を特定しない場合にも、塑性加工が施された面を互いの圧縮加工方向を同一として重ね、接合面とすることで歪みの発生を抑えることができる。
【００６３】
本発明によれば、本来、杉材等で軽軟な木質材を原材料として使用でき、元の木材に対する表層のみの硬度が大きく向上され、傷の付き難い積層塑性加工木材ＬＰＷを構成することができる。そこで、本発明の積層塑性加工木材ＬＰＷを用いることは、学童机やテーブルの天板、扉等の厚みを必要とされるものに有効であるが、それ程厚みを必要とされない床材や腰板材や屋内家具材、表面塗装して使用する住宅用外装材等広範な用途にも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は本発明の実施の形態１乃至３にかかる積層塑性加工木材を構成する表層用塑性加工材及び内層用塑性加工材を製造するための塑性加工材製造装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】図２は本発明の実施の形態１乃至３にかかる積層塑性加工木材を構成するための木材の板目面、柾目面、木口面を示す斜視図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態１にかかる積層塑性加工木材の構成を示す断面図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態１にかかる積層塑性加工木材の変形例の構成を示す断面図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態２にかかる積層塑性加工木材の構成を示す断面図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態２にかかる積層塑性加工木材の第１の変形例の構成を示す断面図である。
【図７】図７は本発明の実施の形態２にかかる積層塑性加工木材の第２の変形例の構成を示す断面図である。
【図８】図８は本発明の実施の形態３にかかる積層塑性加工木材の構成を示す断面図である。
【図９】図９は本発明の実施の形態３にかかる積層塑性加工木材の変形例の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
ＮＷ１、ＮＷ２                      加工前木材
ＳＰＷ                              表層用塑性加工材
ＩＰＷ１、ＩＰＷ２、ＩＰＷ３        内層用塑性加工材
ＨＰＡ                              （高密度な）塑性加工領域
ＬＰＡ                              （低密度な）塑性加工領域
ＬＰＷ１、ＬＰＷ２、ＬＰＷ３        積層塑性加工木材
ＬＰＷ１′、ＬＰＷ２′、ＬＰＷ３′  積層塑性加工木材
【図１】
2007112030.tif 000003
【図２】
2007112030.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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