(57)【要約】【課題】熱可塑性樹脂の含浸などをした木材を、短時間で破断することなく曲げ加工できるようにする。【解決手段】板状の木材２が挿通される直線状の貫通孔３ａが形成された加熱軟化ブロック３と、加熱軟化ブロック３に形成された直線状の貫通孔３ａと連通した曲線状の貫通孔４ａが形成された加熱成型ブロック４と、加熱軟化ブロック３に形成した直線状の貫通孔３ａに挿通した木材２を押圧し、加熱軟化ブロック３の直線状の貫通孔３ａに挿通された木材２を加熱成型ブロック４の曲線状の貫通孔４ａへと移動させる搬送装置７とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材を湾曲成形する成形装置であって、該成形装置の成形金型は曲線状に連続した貫通孔を備えており、該成形金型を加熱しながら前記貫通孔に成形すべき木材を連続的に押し込むことにより、挿通させた木材を前記貫通孔の曲線に沿って湾曲成形することを特徴とする木材カール成形装置。
【請求項２】
成形すべき木材の外面を前記成形金型の貫通孔の内面に当接させながら押し込むことにより、木材の進行方向とは逆方向に押し込み抵抗を発生させ、該押し込み抵抗により木材の曲げ成形時に生じる引張応力を抑制しながら、成形金型の貫通孔の形状に対応して木材を湾曲成形することを特徴とする請求項１に記載の木材カール成形装置。
【請求項３】
木材を湾曲成形する成形装置であって、該成形装置の成形金型は曲線状に連続した貫通孔を備えており、該成形金型は、板状の木材が挿通される直線状の貫通孔が形成された加熱軟化ブロックと、該加熱軟化ブロックに形成された直線状の貫通孔と連通した曲線状の貫通孔が形成された加熱成型ブロックとから成り、搬送装置により前記加熱軟化ブロックに形成した直線状の貫通孔に挿通した木材を押圧し、該加熱軟化ブロックの直線状の貫通孔に挿通された木材を、前記加熱成型ブロックの曲線状の貫通孔へと移動させることにより、該木材を前記成形金型の貫通孔に挿通させて湾曲成形することを特徴とする木材カール成形装置。
【請求項４】
前記木材が前記加熱軟化ブロックの貫通孔に挿通されているときに、該木材に含浸された熱可塑性樹脂を軟化点以上に加熱し、該軟化点以上になった熱可塑性樹脂が含浸された木材を、前記加熱成型ブロックの貫通孔に導き、該加熱成型ブロックの貫通孔の曲線形状になるよう加熱成形することを特徴とする請求項３に記載の木材カール成形装置。
【請求項５】
前記成形金型には、さらに冷却固定化ブロックを備えており、前記成型金型に形成された曲線状の貫通孔と連通した貫通孔を前記冷却固定化ブロックに備え、該冷却固定化ブロックに形成した貫通孔に前記加熱成型ブロックから搬送されてきた木材が導かれ冷却されることを特徴とする請求項３又は４に記載の木材カール成形装置。
【請求項６】
前記搬送装置は、前記木材の一端を押圧して該木材を一定速度で搬送するものであることを特徴とする請求項３〜５の何れか１項に記載の木材カール成形装置。
【請求項７】
木材を湾曲成形する成形方法であって、木材を湾曲成形する成形金型は曲線状に連続した貫通孔を備えており、該成形金型を加熱しながら前記貫通孔に成形すべき木材を連続的に押し込むことにより、挿通させた木材を前記貫通孔の曲線に沿って湾曲成形することを特徴とする木材カール成形方法。
【請求項８】
成形すべき木材の外面を前記成形金型の貫通孔の内面に当接させながら押し込むことにより、木材の進行方向とは逆方向に押し込み抵抗を発生させ、該押し込み抵抗により木材の曲げ成形時に生じる引張応力を抑制しながら、成形金型の貫通孔の形状に対応して木材を湾曲成形することを特徴とする請求項７に記載の木材カール成形方法。
【請求項９】
木材を湾曲成形する成形方法であって、木材を湾曲成形する成形金型は曲線状に連続した貫通孔を備えており、該貫通孔へ熱可塑性樹脂の含浸された板状の木材を挿通した状態で該木材の一端を押圧して一定速度で移動させながら加熱する加熱軟化工程と、
該加熱軟化工程により、前記木材に含浸された熱可塑性樹脂を軟化点以上になるまで加熱した後、該軟化点以上になった熱可塑性樹脂が含浸された木材を、前記加熱軟化ブロックに形成した貫通孔と連通した加熱成型ブロックに形成した曲線状の貫通孔に導き、該加熱成型ブロックに形成した曲線状の貫通孔に対応した形状に前記熱可塑性樹脂の含浸された木材を曲げ加工する加熱成型工程と、
該加熱成型工程で成形された前記熱可塑性樹脂の含浸された木材を冷却して固化する冷却固定化工程と、を備えたことを特徴とする木材カール成形方法。
【請求項１０】
請求項３〜５の何れか１項に記載の木材カール成形装置により曲げ成形されたことを特徴とするカール部を備えた木材プラスチック複合材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材を曲げる木材カール成形装置及び木材カール成形方法、それにより加工された木材に関し、詳しくは、板状の木材に熱可塑性樹脂を含浸させた木材プラスチック複合材（Wood Plastic Combination）の曲げ加工に適した木材カール成形装置及び木材カール成形方法、それにより加工された加工品に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のハンドルや携帯端末の筐体等には、意匠性を高めたり高級感をだすだめに、その一部などに木材を施したものがある。インストルメントパネルやハンドルの一部に木材を施す場合には、その形状に対応するよう３次元的な複雑な形状の加工が要求されており、従来においては、職人による無垢材の削りだし加工により作りだされていた。
【０００３】
しかし、無垢材から削りだす加工方法では、削りだしにともなう材料のロスが生じたり、職人による高度な技術が要求されることから、コストの上昇を招くという問題があった。
【０００４】
そこで、近年においては、木材の３次元的な構造を、削りだし加工で行わずに曲げ加工で行う方法が普及してきており、こうした技術に関連するものとして、例えば特許文献１には、樹脂を含浸した０．１〜１ｍｍ程度の薄板状の木材に対し、熱プレス加工を行うことにより曲げ加工を行い、曲げ加工と同時又はその後に、木材に対して硬化溶液を塗布及び／又は含浸することにより、硬化させて木質成形体を製造する方法が開示されている。また、特許文献２には、合成樹脂を含浸した木材を金型で曲面加工及び打ち抜き加工し、当該曲面加工及び打ち抜き加工を行うと同時に、木材に含浸された合成樹脂を一時柔軟にしてから硬化させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−４４３５３号公報
【特許文献２】特開平１０−１１３９０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、樹脂を含浸した木材を単に加熱した状態でプレス加工して所望の形状に曲げ加工を行おうという技術であり、プレス加工で樹脂含浸部材の端部を僅かに曲げたり、全体をゆるやかな円弧状に形成することは可能であると思われるが、回り込みのきつい円弧型や複雑な３次元形状などに成形することは実質困難であると言わざるを得ない。しかも、曲げ加工された木材を固定化（硬化）する場合には、木材に対して硬化溶液を供給しなければならないことから、煩雑な作業が必要となる。
【０００７】
また、特許文献２には、合成樹脂を含浸した木材としての複合材を、金型で挟み込むことにより略円筒形に形成することが記載されているが、その円弧の半径が大きい場合には形成することが可能であるかもしれないが、半径が小さい場合には、金型で挟み込んだときに複合材が破損することが考えられる。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、熱可塑性樹脂の含浸等をした木材を、短時間で破断することなく曲げ加工することができる木材カール成形装置、木材カール成形方法、及びカール部を備えた木材プラスチック複合材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】
【０００９】
請求項１に係る木材カール成形装置の発明は、
木材を湾曲成形する成形装置であって、該成形装置の成形金型は曲線状に連続した貫通孔を備えており、該成形金型を加熱しながら前記貫通孔に成形すべき木材を連続的に押し込むことにより、挿通させた木材を前記貫通孔の曲線に沿って湾曲成形することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る木材カール成形装置の発明は、請求項１において、
成形すべき木材の外面を前記成形金型の貫通孔の内面に当接させながら押し込むことにより、木材の進行方向とは逆方向に押し込み抵抗を発生させ、該押し込み抵抗により木材の曲げ成形時に生じる引張応力を抑制しながら、成形金型の貫通孔の形状に対応して木材を湾曲成形することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に係る木材カール成形装置の発明は、
木材を湾曲成形する成形装置であって、該成形装置の成形金型は曲線状に連続した貫通孔を備えており、該成形金型は、板状の木材が挿通される直線状の貫通孔が形成された加熱軟化ブロックと、該加熱軟化ブロックに形成された直線状の貫通孔と連通した曲線状の貫通孔が形成された加熱成型ブロックとから成り、搬送装置により前記加熱軟化ブロックに形成した直線状の貫通孔に挿通した木材を押圧し、該加熱軟化ブロックの直線状の貫通孔に挿通された木材を、前記加熱成型ブロックの曲線状の貫通孔へと移動させることにより、該木材を前記成形金型の貫通孔に挿通させて湾曲成形することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に係る木材カール成形装置の発明は、請求項３において、
前記木材が前記加熱軟化ブロックの貫通孔に挿通されているときに、該木材に含浸された熱可塑性樹脂を軟化点以上に加熱し、該軟化点以上になった熱可塑性樹脂が含浸された木材を、前記加熱成型ブロックの貫通孔に導き、該加熱成型ブロックの貫通孔の曲線形状になるよう加熱成形することを特徴とする。
【００１３】
請求項５に係る木材カール成形装置の発明は、請求項３又は４において、
前記成形金型には、さらに冷却固定化ブロックを備えており、前記成型金型に形成された曲線状の貫通孔と連通した貫通孔を前記冷却固定化ブロックに備え、該冷却固定化ブロックに形成した貫通孔に前記加熱成型ブロックから搬送されてきた木材が導かれ冷却されることを特徴とする。
【００１４】
請求項６に係る木材カール成形装置の発明は、請求項３〜５の何れか１項において、
前記搬送装置は、前記木材の一端を押圧して該木材を一定速度で搬送するものであることを特徴とする。
【００１５】
請求項７に係る木材カール成形方法の発明は、
木材を湾曲成形する成形方法であって、木材を湾曲成形する成形金型は曲線状に連続した貫通孔を備えており、該成形金型を加熱しながら前記貫通孔に成形すべき木材を連続的に押し込むことにより、挿通させた木材を前記貫通孔の曲線に沿って湾曲成形することを特徴とする。
【００１６】
請求項８に係る木材カール成形方法の発明は、請求項７において、
成形すべき木材の外面を前記成形金型の貫通孔の内面に当接させながら押し込むことにより、木材の進行方向とは逆方向に押し込み抵抗を発生させ、該押し込み抵抗により木材の曲げ成形時に生じる引張応力を抑制しながら、成形金型の貫通孔の形状に対応して木材を湾曲成形することを特徴とする。
【００１７】
請求項９に係る木材カール成形方法の発明は、
木材を湾曲成形する成形方法であって、木材を湾曲成形する成形金型は曲線状に連続した貫通孔を備えており、該貫通孔へ熱可塑性樹脂の含浸された板状の木材を挿通した状態で該木材の一端を押圧して一定速度で移動させながら加熱する加熱軟化工程と、
該加熱軟化工程により、前記木材に含浸された熱可塑性樹脂を軟化点以上になるまで加熱した後、該軟化点以上になった熱可塑性樹脂が含浸された木材を、前記加熱軟化ブロックに形成した貫通孔と連通した加熱成型ブロックに形成した曲線状の貫通孔に導き、該加熱成型ブロックに形成した曲線状の貫通孔に対応した形状に前記熱可塑性樹脂の含浸された木材を曲げ加工する加熱成型工程と、
該加熱成型工程で成形された前記熱可塑性樹脂の含浸された木材を冷却して固化する冷却固定化工程と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項１０に係るカール部を備えた木材プラスチック複合材の発明は、
請求項３〜５の何れか１項に記載の木材カール加工装置により曲げ成形されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、加熱軟化ブロックの貫通孔から木材が一定速度で挿通されてゆくと、木材の外面が加熱軟化ブロックの貫通孔の内面に当接しながら進行していくことにより、木材の進行方向の逆方向には押し込み抵抗が発生する。そして、押し込み抵抗が発生した状態で曲線状に形成された加熱成型ブロックの貫通孔へ木材が導かれてゆくと、押し込み抵抗により木材に対する引張応力が抑制されながら、加熱成型ブロックの曲線状の貫通孔の形状に対応して木材が曲げられてゆく。よって、当該押し込み抵抗の作用によって、木材が破損することなく曲げ加工することができる。
【００２０】
また、加熱成型工程として、熱可塑性樹脂を含浸した木材が加熱成型ブロックに導かれることにより曲げ加工された後、冷却固定化工程として、木材が冷却固定化ブロックに設けられた送風手段等の冷却手段により冷却されることで、木材を速やかに固定化することができる。しかも、従来、木材の曲げ加工を行うに際しては、蒸気や熱湯により十分に加熱処理をすることで木材を柔らかくしてから、所望の形状に曲げ加工を行っていたりしていたが、そのような場合、水分が木材に浸透してしまうため、乾燥等の作業に多くの時間を費やさなければならなかったが、本発明では、こうした煩雑な乾燥作業を解消でき、短時間で曲げ加工された木材や木材プラスチック複合材を得ることが可能となる。
【００２１】
また、加熱軟化ブロックの貫通孔に挿通される熱可塑性樹脂を含浸した木材は、木材カール成形装置の外部で加熱されることにより軟化されるのではなく、加熱軟化ブロックの貫通孔に導かれることで、熱可塑性樹脂が軟化点以上になるまで加熱されることにより木材自体も柔らかく軟化されるものである。よって、仮に加熱軟化ブロックの貫通孔から軟化状態にある木材を挿入しようとすると、木材の軟化により挿入作業が困難になるのに対し、本願発明では、固化された木材を加熱軟化ブロックの貫通孔へ挿入するため、そのような問題も解消することができる。
【００２２】
また、本発明では、軟化された木材が加熱軟化ブロックに供給されるのではなく、固化された木材が加熱軟化ブロックの貫通孔内に挿通されてから徐々に高温に加熱されることで軟化されてゆくため、軟化状態にある木材が加熱軟化ブロックに供給される場合とは相違し、加熱成型工程において、木材が導かれてゆくときの押し込み抵抗を比較的大きくすることが可能となる。よって、比較的大きい押し込み抵抗により、木材に対する引張応力を効果的に抑制することができ、木材の破損を効果的に抑止しながら曲げ加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一例の木材カール成形装置を示す概略構成図である。
【図２】熱可塑性樹脂を含浸した木材を固定化した状態を示すカール部を備えた木材プラスチック複合材の斜視図である。
【図３】本発明を理解するうえで参考となる木材の曲げ加工の一例を示す説明図である。
【図４】熱可塑性樹脂を含浸した樹種をオニグルミとした木材の厚さを３ｍｍ、曲率半径を１０ｍｍ、搬送速度を１００ｍｍ／ｍｉｎ、加熱軟化ブロック及び加熱成型ブロックの加熱ヒータの加熱温度を２１０℃としたときの曲げ加工の実験結果を示す説明図である。
【図５】熱可塑性樹脂を含浸した樹種をオニグルミとした木材の厚さを３ｍｍ、曲率半径を１０ｍｍ、搬送速度を５０ｍｍ／ｍｉｎ、加熱軟化ブロック及び加熱成型ブロックの加熱ヒータの加熱温度を２１０℃としたときの曲げ加工の実験結果を示す説明図である。
【図６】熱可塑性樹脂を含浸した樹種をオニグルミとした木材の厚さを１．５ｍｍ、曲率半径を３ｍｍ、搬送速度を１００ｍｍ／ｍｉｎ、加熱軟化ブロック及び加熱成型ブロックの加熱ヒータの加熱温度を２１０℃としたときの曲げ加工の実験結果を示す説明図である。
【図７】熱可塑性樹脂を含浸した樹種をオニグルミとした木材の厚さを１．５ｍｍ、曲率半径を３ｍｍ、搬送速度を５０ｍｍ／ｍｉｎ、加熱軟化ブロック及び加熱成型ブロックの加熱ヒータの加熱温度を２１０℃としたときの曲げ加工の実験結果を示す説明図である。
【図８】熱可塑性樹脂を含浸した樹種をオニグルミとした木材の厚さを１．５ｍｍ、曲率半径を３ｍｍ、搬送速度を３０ｍｍ／ｍｉｎ、加熱軟化ブロック及び加熱成型ブロックの加熱ヒータの加熱温度を２１０℃としたときの曲げ加工の実験結果を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図１〜図８により以下に説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、実施形態において説明した以外の構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。
【００２５】
本発明の一例の木材カール成形装置１は、木材を曲げ加工するものであり、具体的には、アクリル系樹脂などの熱可塑性樹脂が含浸された比較的肉厚の薄い（例えば、１ｍｍ〜３ｍｍ程度）直線状の木材２を円弧状などに曲げ加工する装置である。
【００２６】
図１に示すように、木材カール成形装置１には、成形金型として、熱可塑性樹脂が含浸済みの固化された木材２を加熱して軟化させる加熱軟化ブロック３と、加熱軟化ブロック３で軟化された木材２を加熱しながら曲げる加熱成型ブロック４と、木材２を冷却して固定化する冷却固定化ブロック５とを備え、左右に隣接するようにして設けられた加熱軟化ブロック３と冷却固定化ブロック５は、加熱成型ブロック４上に載置するようにして配設され、これら３つのブロック３，４，５は一体に結合して設けられている。
【００２７】
また、加熱軟化ブロック３と冷却固定化ブロック５には、直線状の貫通孔３ａ，５ｂが縦方向に形成されており、加熱軟化ブロック３の貫通孔３ａと冷却固定化ブロック５の貫通孔５ａは、加熱成型ブロック４に形成された円弧状（曲線状）の貫通孔４ａにより連通されている。なお、加熱軟化ブロック３、加熱成型ブロック４、及び冷却固定化ブロック５の貫通孔３ａ，４ａ，５ｂの断面形状は、同形状・同サイズとなっていて、また、加熱軟化ブロック３と加熱成型ブロック４の各々には、加熱ヒータ６が設けられている。
【００２８】
加熱軟化ブロック３の上方には、加熱軟化ブロック３の貫通孔３ａに挿通された木材２の一端を押圧して、当該木材２を、加熱軟化ブロック３の貫通孔３ａ、加熱成型ブロック４の貫通孔４ａ、冷却固定化ブロック５の貫通孔５ａの順に一定速度で搬送する搬送装置７を備えており、また、冷却固定化ブロック５には、図示しないが送風手段等の冷却手段が設けられている。
【００２９】
次に、木材カール成形装置１により、熱可塑性樹脂が含浸されている固化した木材を曲げ加工するときの動作について説明する。先ず、加熱軟化ブロック３と加熱成型ブロック４に具備される加熱ヒータ６をオンにして所定温度（本実施形態では、２１０℃）に加熱した状態において、肉厚の薄い固化されている木材２の先端（一方端）を加熱軟化ブロック３の開口部８から挿入し、搬送装置７により木材２の後端（他方端）を押圧し、木材２を一定速度で搬送してゆくと（図１に示す状態）、木材２が加熱軟化ブロック３の貫通孔３ａに位置するときには、当該木材２は搬送されながら、木材２に含浸された熱可塑性樹脂が軟化点以上に加熱される（加熱軟化工程）。
【００３０】
続いて、軟化点以上になった熱可塑性樹脂が含浸された木材２が、加熱成型ブロック４の貫通孔４ａに搬送されると、加熱成型ブロック４の加熱ヒータ６で加熱されている木材２が搬送されてゆくのに伴い、加熱成型ブロック４の円弧状の貫通孔４ａの形状に対応した形状に順次曲げ加工されてゆく（加熱成型工程）。
【００３１】
そして、図２に示すような略Ｕ字型の木材を成形する場合には、木材の先端側が冷却固定化ブロック５の貫通孔５ａに導かれた状態で当該冷却固定化ブロック５の冷却手段により冷却されると共に、加熱軟化ブロック３と加熱成型ブロック４の加熱ヒータ６がオンからオフへと切り替えられることで、熱可塑性樹脂の含浸された木材２の全体が冷却され固定化される（冷却固定化工程）。
【００３２】
そして、冷却固定化工程後には、加熱軟化ブロック３、加熱成型ブロック４、及び冷却固定化ブロック５からなる３つのブロック、或いは、木材２を、図１の手前側等にスライド移動させることによって、木材カール成形装置１から、図２に示す略Ｕ字型の固定化された木材（木材プラスチック複合材）が取り出される。
【００３３】
ここで、図３に基づき、木材２の曲げ加工について説明する。図３（ａ）は、熱可塑性樹脂を含浸した直線状の木材２を、単に曲げたときの山折り部と谷折り部の応力の分布を模式的に表し、図３（ｂ）は、熱可塑性樹脂を含浸した直線状の木材２の山折りされる側と両端に対し、コ字型の鉄帯を装着した状態で曲げたときの山折り部と谷折り部の応力の分布を模式的に表したものである。
【００３４】
図３（ａ）に示すように、鉄帯を装着せずに木材２を曲げたときには、山折り部の引張応力と谷折り部の圧縮応力はほぼ均等に生じるのに対し、図３（ｂ）に示すように、木材の山折り側と両端とを鉄帯で保持し、鉄帯と共に木材を曲げるときには（所謂、トーネット法）、山折り側の引張応力は小さくなり、谷折り側の圧縮応力は大きくなる。そして、熱可塑性樹脂を含浸した木材２は、圧縮応力の数値が引張応力の数値よりも大きくても破壊がされ難いということが知られており、また、木材に含浸された熱可塑性樹脂を軟化点以上になるまで加熱した木材２においては、当該木材２のひずみ量が、引張りで１％程度、圧縮で５％程度に達したときに木材２が破壊することが知られている。そこで、本発明では、貫通孔３ａ，４ａ，５ａの内壁面で木材２を密着させた状態で保持すると共に、木材２の他方端を搬送装置７で押圧して、木材２に対し搬送に伴う押し込み抵抗を与えることで木材２が曲げ加工されるときの破壊を防止する。
【００３５】
ここで、木材カール成形装置１において、熱可塑性樹脂を含浸した木材２を各種条件で曲げ加工したときの実験結果について図４〜図８により説明する。
【００３６】
図４においては、熱可塑性樹脂を含浸した木材２の樹種をオニグルミとし、該オニグルミの木材２の厚さＴを３ｍｍ、当該木材の曲率半径を１０ｍｍ、搬送速度を１００ｍｍ／ｍｉｎ、加熱軟化ブロック３及び加熱成型ブロック４の加熱温度を加熱ヒータ６で２１０℃とした場合において、貫通孔３ａ，４ａ，５ａの幅寸法Ｗを、３ｍｍ（クリアランス：０ｍｍ）、３．１ｍｍ（クリアランス：０．１ｍｍ）、又は、３．２ｍｍ（クリアランス：０．２ｍｍ）の条件で、木材カール成形装置１で曲げ加工を行ったときの実験結果であり、縦軸には、押し込み抵抗の数値を「押し込み力（ｋｇｆ）」、木材２の曲げ加工後の成形の状態を「評価」として表し、横軸には、貫通孔３ａ，４ａ，５ａの幅寸法Ｗと木材の厚さＴとの差（Ｗ−Ｔ）を「クリアランス（ｍｍ）」として表している。また、図５においては、搬送速度を５０ｍｍ／ｍｉｎとした点を除いて、図４の条件と同じ条件としている。
【００３７】
また、図６においては、熱可塑性樹脂を含浸した木材２の樹種をオニグルミとし、該オニグルミの木材２の厚さＴを１．５ｍｍ、当該木材２の曲率半径を３ｍｍ、搬送速度を１００ｍｍ／ｍｉｎ、加熱軟化ブロック３及び加熱成型ブロック４の加熱温度を加熱ヒータ６で２１０℃とした場合において、貫通孔３ａ，４ａ，５ａの幅寸法Ｗを、１．５ｍｍ（クリアランス：０ｍｍ）、１．６ｍｍ（クリアランス：０．１ｍｍ）、又は、１．７ｍｍ（クリアランス：０．２ｍｍ）の条件で、木材カール成形装置１で曲げ加工を行ったときの実験結果であり、縦軸には、押し込み抵抗の数値を「押し込み力（ｋｇｆ）」、木材２の曲げ加工後の成形の状態を「評価」として表し、横軸には、貫通孔３ａ，４ａ，５ａの幅寸法Ｗと木材の厚さＴとの差（Ｗ−Ｔ）を「クリアランス（ｍｍ）」として表している。また、図７においては、搬送速度を５０ｍｍ／ｍｉｎとした点を除いて、図６の条件と同じ条件であり、図８においては、搬送速度を３０ｍｍ／ｍｉｎとした点を除いて、図６の条件と同じ条件としている。
【００３８】
図４〜図８における「評価」においては、これらの図に示されているように、「０」は「完全な割れ」、「１」は「修正不可能なヒビ（大きなヒビ）」、「２」は「修正可能なヒビ（僅かなヒビ）」、「３」は「割れなし」を表しており、「評価」の結果から明らかなように、搬送速度の相違によって成形の状態に差異が生じるものの、木材２の曲げ加工後において成形状態が最も優れているのは、クリアランスが「０」であることが最も好ましいことがわかった。すなわち、クリアランスを「０」にして（木材の厚さＴ＝貫通孔の幅寸法Ｗ）、前述した押し込み抵抗の数値を大きくすると、木材２の曲げ成形時に生じる引張応力を抑制でき、木材２を曲げ加工したときに発生する恐れのある割れやヒビを回避することができる、という結論を見出した。そして、さらに申し添えると、この実験結果に基づけば、押し込み抵抗をさらに増加させるため、例えば木材２の厚さＴを貫通孔３ａ，４ａ，５ａの幅寸法Ｗよりも僅かに大きくしてもよいとの結果を導き出すことができた（木材の厚さＴ＞貫通孔の幅寸法Ｗ）。
【００３９】
以上のように、本実施形態の木材カール成形装置１によれば、熱可塑性樹脂を含浸した板状の木材２が挿通される直線状の貫通孔３ａが形成された加熱軟化ブロック３と、加熱軟化ブロック３に形成された直線状の貫通孔３ａと連通した曲線状の貫通孔４ａが形成された加熱成型ブロック４と、加熱軟化ブロック３に形成した直線状の貫通孔３ａに挿通した木材２を押圧し、加熱軟化ブロック３の直線状の貫通孔３ａに挿通された前記木材２を加熱成型ブロック４の曲線状の貫通孔４ａへと一定速度で移動させる搬送装置７とを備え、前記木材２が加熱軟化ブロック３の貫通孔３ａに挿通されているときに、該木材２に含浸された熱可塑性樹脂を軟化点以上に加熱し、該軟化点以上になった熱可塑性樹脂が含浸された木材２を、加熱成型ブロック４の貫通孔４ａに導いて、所定の曲線形状になるよう加熱成形するものである。そして、木材２が加熱軟化ブロック３の貫通孔３ａから一定速度で挿通されてゆき、木材２の外面が加熱軟化ブロック３の貫通孔（及び加熱成型ブロック４の貫通孔４ａ、冷却固定化ブロック５の貫通孔５ａ）の内面に当接しながら進行していくことによって、木材２の進行方向の逆方向に押し込み抵抗を発生させ、押し込み抵抗が発生した状態で曲線状に形成された加熱成型ブロック４の貫通孔４ａへ木材２が導かれてゆくことで、当該押し込み抵抗により木材２に対する引張応力を抑制しながら、加熱成型ブロック４の曲線状の貫通孔４ａの形状に対応して木材２を曲げることができる。よって、押し込み抵抗の作用によって、木材を破損することなく効果的に曲げ加工することが可能となる。
【００４０】
さらに、加熱成型工程として、アクリル系樹脂等の熱可塑性樹脂を含浸した木材２が加熱成型ブロック４に導かれることにより曲げ加工された後、冷却固定化工程として、木材２が冷却固定化ブロック５に設けられた送風手段等の冷却手段により冷却されることで、木材２を速やかに固定化することができる。しかも、従来、木材２の曲げ加工を行うに際しては、蒸気や熱湯により十分に加熱処理をすることで木材を柔らかくしてから、所望の形状に曲げ加工を行っていたが、そのような場合、水分が木材に浸透してしまうため、乾燥等の作業に多くの時間を費やさなければならなかったのに対し、本発明ではこうした煩雑な乾燥作業を解消でき、短時間で曲げ加工のなされた固定化された木材プラスチック複合材を得ることが可能となる。
【００４１】
さらに、加熱軟化ブロック３の貫通孔３ａに挿通される熱可塑性樹脂を含浸した木材２は、木材カール成形装置１の外部で加熱されることにより軟化されるのではなく、加熱軟化ブロック３の貫通孔３ａに導かれることで、熱可塑性樹脂が軟化点以上になるまで加熱されることにより木材自体も柔らかく軟化されるものである。よって、仮に加熱軟化ブロック３の貫通孔３ａから軟化状態にある木材を挿入しようとすると、木材の軟化により加熱軟化ブロック３に対する挿入作業が困難になるのに対し、本願発明では、固化された木材２を加熱軟化ブロック２の開口部８から挿入するため、そのような問題も解消することができる。
【００４２】
さらに、本発明では、軟化された木材２が加熱軟化ブロック３の開口部８から挿通されるのではなく、固化された木材２が加熱軟化ブロック３の貫通孔内に挿通されてから徐々に高温に加熱されることで軟化されてゆくため、軟化状態にある木材２が加熱軟化ブロック３の開口部８から挿通される場合とは相違し、加熱成型工程において、木材２が導かれてゆくときの押し込み抵抗を比較的大きくすることが可能となる。よって、比較的大きい押し込み抵抗により、木材２に対する引張応力を効果的に抑制することができ、木材２の破損を効果的に抑止し容易に曲げ加工することができる。
【００４３】
以上、本実施形態の一例を詳述したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、木材に含浸される熱可塑性樹脂は、メチルメタクリレートやスチレンなどの樹脂原料をモノマー状態で含浸してもよい。また、前記熱可塑性樹脂としてはアクリル系樹脂に限らず、それ以外のものであってもよく、適宜選定するようにしてもよい。また、熱可塑性樹脂を含浸した木材に限らず熱可塑性樹脂を含浸しない木材にも適用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１  木材カール成形装置
２  木材（木材プラスチック複合材）
３  加熱軟化ブロック
３ａ  加熱軟化ブロックの貫通孔
４  加熱成型ブロック
４ａ  加熱成型ブロックの貫通孔
５  冷却固定化ブロック
５ａ  冷却固定化ブロックの貫通孔
７  搬送装置
【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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