(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３枚以上の木材をその木目の長さ方向に対して垂直方向に積層し、前記木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により圧密加工し、かつ、一体に接合してなる積層塑性加工木材であって、
前記加熱圧縮により高圧縮された厚みの薄い表裏層の２枚の意匠材と、
前記２枚の意匠材間に挟まれ前記意匠材よりも低圧縮とされた厚みのある１枚以上の内層材と
を具備し、
前記意匠材は、その厚みが、前記内層材の厚みに対し、０．３〜０．８倍の範囲内であり、前記加熱圧縮により元の木材の気乾比重に対する圧縮率で４５％〜６５％の範囲内の圧縮率であり、
前記内層材は、前記加熱圧縮により元の木材の気乾比重に対する圧縮率で１０％〜４０％の範囲内の圧縮率であることを特徴とする積層塑性加工木材。
【請求項２】
前記意匠材及び前記内層材は、互いに前記木目の長さ方向を一致させて積層されていることを特徴とする請求項１に記載の積層塑性加工木材。
【請求項３】
前記各意匠材は、その木表側の板目面または追柾面側がプレス面とされた配置であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の積層塑性加工木材。
【請求項４】
前記積層塑性加工木材は、その気乾比重が元の木材の気乾比重の１．２倍以上、１．７倍以下の範囲内であ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。
【請求項５】
前記意匠材と前記内層材とは、前記意匠材の木口面に表れる年輪線と木裏側の板目面または追柾面とが交わる鋭角側の年輪角度θDと、前記内層材の木口面に表れる年輪線と木裏側の板目面または追柾面面とが交わる鋭角側の年輪角度θIとが、θD＜θIであることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の積層塑性加工木材。
【請求項６】
前記意匠材は、その木口面に表れる年輪線と木裏側の板目面または追柾面とが交わる鋭角側の年輪角度θDが０°<θD≦３０°であり、前記内層材は、その木口面に表れる年輪線と木裏側の板目面または追柾面面とが交わる鋭角側の年輪角度θIが５°≦θI≦８０°であることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の積層塑性加工木材。
【請求項７】
前記積層塑性加工木材は、その全体の厚みが１５ｍｍ以上、４０ｍｍ以下の範囲内であり、前記意匠材の厚みが１．５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下の範囲内であり、前記１枚の内層材または前記２枚以上の各内層材の厚みが、６ｍｍ以上、１５ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の積層塑性加工木材。
【請求項８】
前記積層塑性加工木材は、ブリネル硬さが１５Ｎ以上、３０Ｎ以下の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の積層塑性加工木材。
【請求項９】
前記意匠材及び前記内層材のうちの対向する面の１か所以上に節部による凸状部と前記節部の押圧で変形した凹状部による接合面を有することを特徴とする請求項１乃至請求項８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、例えば、檜材、杉材等の軟質な木材を複数枚積層してなる積層木材に対し木目の長さ方向に対して垂直な方向に圧縮力を加えて圧密加工し、かつ、一体に接合されてなる積層塑性加工木材であって、特に、節が存在する場合でも、クラック、亀裂等の割れを生じさせることなく機械的強度を高めることができる積層塑性加工木材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の問題、即ち、温室効果ガスである二酸化炭素量の増大が懸念されているところ、木材には二酸化炭素の吸収、固定が期待できるから、建築物や家具等に木材を使うことは、森林の伐採、循環を促し、しいては地球温暖化の防止に貢献することになると云われている。例えば、学校用の学童机等の学校家具においても地域材等の木材を使用することが文部科学省等より推奨されている。特に、国産の木材や、地域材を活用すれば、輸送時に発生する二酸化炭素量の消費も少なくて済み、国内の森林保全にも繋がる。
【０００３】
ここで、我が国では森林の約４割が人工林であり、そのうち杉、檜等の針葉樹が半分以上を占めているとされており、杉、檜等の針葉樹は、適宜計画伐採や間伐等で比較的安定に入手しやすい木材となっている。
しかしながら、杉、檜等の針葉樹は、軟質で強度、硬度が低いことから、そのままでは建築材料、家具材料等の用途には不向きである。
【０００４】
一方、我が国では、外国産の木材を多く輸入し、国内産の木材の需要が大きく落ち込んだ経緯があり、山村の人口減少、林業の担い手の減少等から、森林の手入れが十分になされていない現状がある。森林の手入れとして、例えば、適切な時期に枝打ちがなされていないと、枝が生えて節のある樹木となる。特に、杉、檜等の針葉樹は、従来の合板等に使用されてきた広葉樹と比べ、節が多く存在する。
【０００５】
したがって、国産の木材や、地域材を利用するにあたり、コストからすれば、節のある材料を活用できるのが好ましい。即ち、節の少ない材料は、それを生産するのに樹木の枝打ち等の手入れがなされた樹木から得られるものであり、更に、一般的に、節の少ない木材は、柱取りした側板等の丸太の一部からしか採取できないことから、貴重で付加価値の高い材料であり、高価なものとならざるを得ない。特に、現在の手入れ不足な森林が増加している状況からすると、節の少ない材料の値段は今後更に高騰することが予測される。  これに対し、節のある材料であれば安価に調達できる。このため、節のある材料の有効利用が求められている。
しかしながら、節のある材料は、節周囲の繊維の走行がねじれたり曲がったりしていことから、節の少ない材料に比べ、加工性に難があり、強度に劣る問題がある。
【０００６】
ここで、特許文献１で開示するように、本発明者らは先に、杉材等の軟質な木材であってもそれを圧縮して高密度化することで強度特性を改良できる技術を確立している。
特許文献１は、１本の木材の木目の長さ方向に対して垂直方向に加熱圧縮してその全体厚みの密度分布を所定に圧縮することで、節がある場合でも割れ（クラック、亀裂）のない木材とする技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許６４５０４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、特許文献１の圧密加工した節のある塑性加工木材の製品は、節の程度によっては、それが外面に表れることから、使用者にとっての美観の好みにならないこともあった。特に、木材面積の少ない家具においては、節の位置、濃淡、模様等がその木材製品の意匠性、美観を大きく左右することから、節の存在が購買の決め手になることもある。このため、節のある木材を使用していてもそれが目立たない製品についても要望があった。
また、特許文献１の技術においては、１本の厚みのある木材を圧密加工して床材等に製品化するものであり、製材に厚みがあるから、節のある材料を使用したときに、乾燥過程で、節の割れや節抜けを生じることがあり、高い歩留まりの確保が困難であった。
【０００９】
そこで、本発明は、木材に節があってもクラック、亀裂等の割れが生じ難く、かつ、意匠性を両立させることができ、節のある材料の有効活用を図ることができる積層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】
【００１０】
請求項１の発明の積層塑性加工木材は、３枚以上の複数枚の木材をその木目の長さ方向に対して垂直方向に積層し、前記木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により圧密加工し、かつ、一体に接合してなる積層塑性加工木材であって、前記加熱圧縮により高圧縮され高密度で厚みの薄い表裏層の２枚の意匠材と、前記表裏層の２枚の意匠材間に挟まれ前記意匠材よりも低圧縮とされた低密度で厚みのある１枚以上の内層材とを具備したものである。
【００１１】
ここで、上記３枚以上の木材をその木目の長さ方向に対して垂直方向に積層し、前記木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により圧密加工し、かつ、一体に接合してなるとは、３枚以上の複数枚の木材を木目の長さ方向に対して垂直方向に積層してなる積層材に対して木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により、積層材を圧縮成形して圧密加工したものであることを意味し、予め木材間に接着剤等を塗布して積層した積層材を加熱圧縮して圧密加工することにより圧密加工の加熱圧縮と同時に接着剤等を硬化させて積層した木材同士を一体に接合したものであってもよいし、予め一体に積層接着した積層材を加熱圧縮して圧密加工したものであってもよいし、接着剤等を介在させることなく木材を積層してなる積層材を加熱圧縮して圧密加工した後、一体に積層接着するようにしたものであってもよい。なお、上記木目の長さ方向に対して垂直方向に積層は、木目の長さ方向に対する垂直方向の面、即ち、木口面及び木端面以外の面で積層することを意味し、積層枚数は３枚以上であればよく、奇数枚であっても偶数枚であってもよい。
【００１２】
また、上記木目の長さ方向（木立方向、立木方向）に対して垂直方向の加熱圧縮とは、板目取りまたは追柾取り等に木取りされた製材に対し、その年輪の繊維方向（木立方向、立木方向）に対して垂直方向にプレス等を用いて外力を加えた加熱圧縮により、木材の木口面の面積を小さくしたことを意味するものである。通常、板目材であれば、圧縮による歪量を考慮すると、木材の板目面側にプレス盤を当ててプレス圧縮することにより木材の木口面の面積が小さくされるが、木材の板目面側をプレス圧縮するか柾目面側をプレス圧縮するかは、木材の種類等によって決定することも可能である。
【００１３】
なお、上記板目面とは、木材の木目の長さ方向、即ち、年輪の繊維方向と並行にあって年輪線の接線方向に切断された材面のことである。また、上記木口面とは、木材の年輪の繊維方向に対して交差する方向に切断された材面、即ち、木材の木目の長さ方向に対して垂直または斜めに切断された材面のことである。更に、上記柾目面とは、木材の年輪の繊維方向と並行にあって年輪線の放射方向（半径方向）に切断された材面のことである。加えて、上記追柾（流れ柾、半柾と云われることもある）とは、柾目と板目の中間的な木取りまたは木目のことである。
【００１４】
上記２枚の意匠材は、積層接合している木材のうちの表裏の外層、即ち、表層及び裏層の２枚の木材であり、共に、意匠材間に介在する内層材よりも高圧縮されて緻密で厚みが薄くされたものであり、意匠材間に介在する内層材よりも木材組織の細胞が多く圧縮変形し、即ち、細胞の圧縮変形量が大きく、高密度化されたものである。
上記１枚以上の内層材は、積層接合している木材のうち、表層及び裏層である２枚の意匠材間に介在し、前記意匠材よりも低圧縮とされ細胞の圧縮変形量が少なく低密度で厚みが厚いものである。上記内層材は、１枚であってもよいし、２枚以上の複数枚であってもよく、好ましくは、１枚〜３枚であり、その枚数は、積層塑性加工木材の用途、目的、木材の種類等によって決定される。
【００１５】
そして、上記意匠材及び内層材は、一方の意匠材、１枚以上の内層材、及び他方の意匠材の順に、木目の長さ方向に対して垂直方向に積層接合されたものである。互いの木材の境界は、質が緻密な線によって、または、木口面の年輪線の変化によって互いに区別できるものである。上記意匠材及び内層材の積層は、各木材の木目の長さ方向に対して垂直方向である厚み方向、即ち、木口面及び木端面以外の面で積層されたものであり、表裏層の意匠材については、その表裏面の使用方向までを特定するものではない。また、上記意匠材及び内層材の積層は、互いに木目の長さを一致させて積層してもよいし、木目の長さ方向に対して直交する方向に積層するものであってもよい。更に、個々の木材について、節の有無は問わず、節のない木材であっても当然に使用できる。
ここで、上記厚みは、木材の木目長さ方向に対して垂直方向の厚みを意味し、対面する木材間の比重差の大きい個所では接合面が必ずしも均一でない場合も存在するから、平均厚みでの比較とする。そして、上記積層塑性加工木材では、平滑性の確保から、通常、圧密加工後に、その表裏面が切削加工されることから、切削加工された後の厚みに相当する。
【００１６】
なお、木材の樹種は、特に問われず、針葉樹または広葉樹の何れでもよい。例えば、杉、檜、松（カラマツ、トドマツ、エゾマツ、アカマツ等）、サワラ、ウォールナット（胡桃）、イエローポプラ、イタリアポプラ、モミノキ、ツガ、トウヒ、イチイ、アスナロ、桐、ヒバ、カバ、イタジイ、カリン、ファルカタ、グメリナ、センダン、ユリノキ等が用いられる。特に、杉材、檜材は、我が国で広く分布し、間伐材等を容易に多量に入手できるから、環境保全に貢献できる。また、針葉樹の杉材、檜材では、木材組織の空隙率が高いから、熱伝導が低く、触れたときの温もりを強く感じられる。
【００１７】
請求項１の発明の積層塑性加工木材の前記各意匠材は、その厚みが、前記１枚の内層材または２枚以上の各内層材の厚みに対し、０．３倍〜０．８倍、好ましくは、０．４倍〜０．６倍の範囲内であるものである。
なお、上記厚みは、対面する木材間の比重差の大きい個所では加熱圧縮が必ずしも均一でない場合も存在するから、平均厚みとする。
【００１８】
請求項１の発明の積層塑性加工木材の前記各意匠材は、前記加熱圧縮により元の木材の気乾比重に対する圧縮率で４５％〜６５％、好ましくは、５０％〜６０％の範囲内の圧縮率であり、前記１枚の内層材または２枚以上の各内層材は、前記加熱圧縮により元の木材の気乾比重に対する圧縮率で１５％〜４２％、好ましくは、２０〜４０％の範囲内の圧縮率であるものである。
ここで、上記元の木材の気乾比重に対する圧縮率とは、元の木材の気乾比重と前記各意匠材、内層材の気乾比重とから算出したものであり、以下の式から求めたものである。
圧縮率〈％〉
＝［１−[（元の木材の気乾比重）／（意匠材または内層材の気乾比重）]］
×１００
なお、これら意匠材、内層材の気乾比重は、互いに接合している意匠材、内層材の個々の木材をその接合面で切り離すことで測定できる。
【００１９】
請求項２の発明の積層塑性加工木材の前記意匠材及び前記内層材は、互いに前記木目の長さ方向を一致させて積層されたものである。
【００２０】
請求項３の発明の積層塑性加工木材の前記各意匠材は、その木表側の板目面または追柾面側がプレス面とされたものである。
上記木表側の板目面または追柾面側がプレス面とは、加熱圧縮された積層塑性加工木材の表裏面に木表側の板目面または追柾面が位置していることを意味する。即ち、積層した木材の表裏となる面に木表側の板目面または追柾面が位置するように配置し、その木表側の板目面または追柾面側に加熱圧縮するプレス盤が接触して、木表側の板目面または追柾面側からプレスされたことを意味する。なお、「木表」とは、木口面から見て樹皮に近い方の板目面または追柾面という。また、木表とは反対側の年輪の中心、芯材に近い方の面を「木裏」という。
【００２１】
請求項４の発明の積層塑性加工木材は、その気乾比重が元の木材の気乾比重の１．２倍以上、１．７倍以下、好ましくは、１．３倍以上、１．６倍以下の範囲内であるものである。
上記記気乾比重とは、木材を大気中で乾燥した時、即ち、気乾含水率に達した時の比重で、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。
【００２２】
請求項５の発明の積層塑性加工木材の前記意匠材と前記内層材とは、前記各意匠材の木口面に表れる年輪線と木裏側の板目面または追柾面とが交わる鋭角側の年輪角度θDと、前記１枚の内層材または２枚以上の各内層材の木口面に表れる年輪線と木裏側の板目面または追柾面面とが交わる鋭角側の年輪角度θIとが、θD＜θIであるものである。
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。
ここで、木材は、自然物であり、特に、節が存在する場合には、必ずしも木口面の年輪線の流れが規則的になるものでないから、木口面に表れた全ての年輪線と木裏側の板目面または追柾面とのなす交差角度である年輪角度θD，θIがθD＜θIであることまでは要求されず、木口面の複数の年輪線の年輪角度θD，θIの平均がθD＜θIであればよい。
【００２３】
請求項６の発明の積層塑性加工木材の前記各意匠材は、その木口面に表れる年輪線と木裏側の板目面または追柾面とが交わる鋭角側の年輪角度θDが０°＜θD≦３０°、好ましくは、０°＜θI≦２５°、であり、前記１枚の内層材または２枚以上の各内層材は、その木口面に表れる年輪線と木裏側の板目面または追柾面面とが交わる鋭角側の角度θIが５°≦θI≦８０°、好ましくは、１０°≦θI≦７０°であるものである。
ここで、木材は、自然物であり、特に、節が存在する場合には、必ずしも木口面の年輪線の流れが規則的になるものでないから、木口面に表れた全ての年輪線と木裏側の板目面または追柾面とのなす交差角度である年輪角度θD，θIの全てが上記数値の範囲であることまでは要求されず、各木材の木口面の複数の年輪角度θD，θIの平均が上記数値範囲内であればよい。
【００２４】
請求項７の発明の積層塑性加工木材は、その全体の厚みが１５ｍｍ以上、４０ｍｍ以下、好ましくは、１８ｍｍ以上、３５ｍｍ以下の範囲内であり、前記各意匠材の厚みが１．５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下、好ましくは、１．５ｍｍ以上、８ｍｍ以下の範囲内であり、前記１枚の内層材または２枚以上の各内層材の厚みが、６ｍｍ以上、１５ｍｍ以下、好ましくは、８ｍｍ以上、１３ｍｍ以下の範囲内であるものである。
なお、上記厚みも、対面する木材間の比重差の大きい個所で必ずしも均一でない場合も存在するから、平均厚みとする。
【００２５】
請求項８の発明の積層塑性加工木材は、ブリネル硬さが１５Ｎ以上、３０Ｎ以下、好ましくは、１８Ｎ以上、３０Ｎ以下、より好ましくは、１８Ｎ以上、２５Ｎ以下の範囲内であるものである。
上記ブリネル硬さ（ＨＢ）は、ＪＩＳ  Ｚ  ２１０１の木材の試験方法に準拠し、積層塑性加工木材の一方の意匠材側から直径１０ｍｍの鋼球を毎分０．５ｍｍの速度で深さ約０．３２（１／π）ｍｍまで圧入した時の押込荷重を、荷重を除いた後に残った窪みの表面積で割って求めたものである。なお、木材は自然物であり、また、早材部及び晩材部でも硬さに違いがあることから、ここでは、任意の１２個所の位置を測定した平均とする。
【００２６】
請求項９の発明の積層塑性加工木材の前記意匠材及び前記内層材のうちの対向する面の１か所以上には、節部による凸状部と前記節部による押圧で変形した凹状部による接合面を有するものである。
上記節部による凸状部と前記節部による押圧で変形した凹状部による接合面とは、木材間の接合に起伏がある接合面を意味する。即ち、加熱圧縮時に一方の木材の硬い節部がそこに重ねた他方の木材の対向箇所を押圧して変形することにより、互いに接合した木材間の接合面に節部による凸状部と節部に押された変形で形成された凹状部が対向してできる起伏が存在すること、つまり、木口面、木端面（側面）から見れば木材間の接合線に屈曲、凹凸が存在することを意味する。
【発明の効果】
【００２７】
請求項１の発明に係る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に前記木材が複数枚積層されてなる積層木材を、前記木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により塑性加工し、また、一体に接合したものであり、前記加熱圧縮による圧縮量が大きくて厚みが小さい２枚の意匠材が表裏層に配設し、前記表裏層の２枚の意匠材よりも圧縮量が小さくて厚みが大きい１枚以上の内層材が前記２枚の意匠材間に配設したものである。
【００２８】
この請求項１の発明の積層塑性加工木材によれば、表裏の意匠面を形成する意匠材を高圧縮とする一方、意匠材間に介在する内層材は低圧縮とした塑性加工であり、元の木材よりも機械的強度を強くでき、また、表面硬度を高めることができるうえ、表裏の意匠材間に介在する内部の内層材では、意匠材よりも低圧縮であるから、また、表裏で圧縮率をバランスしていることで圧縮による歪みが入り難いから、節のある材料を用いても、その節には強い圧縮力が掛かり難いものである。特に、木材を重ねた積層木材の塑性加工であり、木材に節があり部分的に比重が異なる硬い箇所があっても、木材同士を重ねて加熱圧縮するものでは、比重の高い硬い節の箇所が、それに重ねた木材の低比重な箇所が加熱圧縮で柔らかくなり硬い節の押圧により変形することで、節の動きが拘束されないから、節に過剰な圧縮応力、内部応力が掛かり難いものである。よって、節があっても、クラック、亀裂等の割れが生じ難いものとなる。また、複数枚の木材を積層接合したものであるから、内層材や一方の意匠材に節のある材料を用いたとしても、使用面なる他方の意匠材に節のない材料を使用すれば使用面では意匠性を維持することも可能となる。
【００２９】
加えて、請求項１の発明の積層塑性加工木材によれば、複数枚の木材を積層接合かつ圧密加工して１枚の厚みを出すものであり、原材料の各１枚の製材の厚みは薄くてもよいから、圧密加工前の乾燥工程での乾燥時間の短縮化が可能であり、乾燥の負荷を少なくできる。よって、節がある材料を使用したときでも、乾燥による節割れ、節抜けが生じ難くでき、歩留まりの向上を可能とする。
【００３０】
請求項１の発明に係る積層塑性加工木材によれば、前記各意匠材は、その厚みが、前記１枚の内層材または２枚以上の各内層材の厚みに対し、０．３〜０．８倍の範囲内である。圧縮加工しても意匠材の厚みが、内層材の厚みに対し、０．３〜０．８倍の範囲内であるものでは、使用面側とする意匠材に重ねた内層材に節がある場合でも、その節及び節周囲の濃色化、黒色化した模様が使用面側とする意匠材に表出しない厚みであり、また、表面硬度も高くできる。よって、表面強度、硬度と表面意匠性を両立できる。
【００３１】
請求項１の発明に係る積層塑性加工木材によれば、前記意匠材は、前記加熱圧縮により元の木材の気乾比重に対する圧縮率で５０％〜６０％の範囲内の圧縮率であり、前記内層材は、前記加熱圧縮により元の木材の気乾比重に対する圧縮率で２０％〜４０％の範囲内の圧縮率であるから、針葉樹を使用して軽量としても高い表面硬度が得られる。よって、軽量性と高い表面硬度とを両立できる。
【００３２】
こうして、請求項１の発明の積層塑性加工木材によれば、木材に節があってもクラック、亀裂等の割れが生じ難く、かつ、意匠性を両立させることができ、節のある材料の有効活用を図ることができる。
【００３３】
請求項２の発明に係る積層塑性加工木材によれば、前記意匠材及び前記内層材は、互いに前記木目の長さ方向を一致させて積層されていることから、節のある材料を使用したときでも、積層された対向する相手材の木材組織を加熱圧縮時に節部が押圧しやすく、節に圧縮ストレスが掛かり難い。よって、節が多い場合や、木材の表裏面を貫く節が存在する場合や、直径２０ｍｍ以上の節が存在する場合であっても、節やその周囲でのクラック、亀裂等の割れが生じ難いものである。したがって、請求項１に記載の効果に加えて、塑性加工の更なる歩留りの向上を可能とする。
【００３４】
請求項３の発明に係る積層塑性加工木材によれば、前記各意匠材は、木表側の板目面または追柾面側がプレス面とされた配置であるから、圧縮による歪量、内部抵抗が少ない圧縮方向で圧縮されたものである。また、積層塑性加工木材の表裏面に各意匠材の木表側の板目面または追柾面がくるから、収縮の異方性がバランスされたものである。よって、請求項１または請求項２に記載の効果に加えて、木材の内部割れや歪みが生じ難いものであり、寸法形状安定性も高いものである。
【００３５】
請求項４の発明に係る積層塑性加工木材によれば、その気乾比重が元の木材の気乾比重の１．２倍以上、１．７倍以下であるから、請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の効果に加えて、表面硬度、強度と軽量性とを両立できる。
【００３６】
請求項５の発明に係る積層塑性加工木材によれば、前記意匠材と前記内層材とは、前記意匠材の木口面に表れる年輪線と木裏側の板目面または追柾面とが交わる鋭角側の年輪角度θDと、前記内層材の木口面に表れる年輪線と木裏側の板目面または追柾面面とが交わる鋭角側の年輪角度θIとが、θD＜θIである。年輪角度がθD＜θIの関係の意匠材と内層材では、意匠材の圧縮変形量が大きいものであり、加熱圧縮時に内部応力が生じ難いものである。よって、請求項１乃至請求項４の何れか１つに記載の効果に加えて、節があってもクラック、亀裂等の割れを生じさせることなく、表面硬度を高めることが可能である。
【００３７】
請求項６の発明に係る積層塑性加工木材によれば、前記意匠材は、その木口面に表れる年輪線と木裏側の板目面または追柾面とが交わる鋭角側の年輪角度θDが０°＜θD≦３０°であり、前記内層材は、その木口面に表れる年輪線と木裏側の板目面または追柾面面とが交わる鋭角側の角度θIが５°≦θI≦８０°であるから、加熱圧縮時の年輪の座屈変形が小さいものである。よって、節が存在しても木材内部の割れが生じ難く、また、歪み等も入り難いものである。したがって、請求項１乃至請求項５の何れか１つに記載の効果に加えて、品質の安定化を可能とする。
【００３８】
請求項７の発明に係る積層塑性加工木材によれば、前記積層塑性加工木材は、その全体の厚みが１５ｍｍ以上、４０ｍｍ以下の範囲内であり、前記各意匠材の厚みが１．５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下の範囲内であり、前記１枚の内層材または２枚以上の各内層材の厚みが、６ｍｍ以上、１５ｍｍ以下の範囲内であるから、使用面側とする意匠材に重ねた内層材に節がある場合でも、その節及び節周囲の濃色化、黒色化した模様が使用面側とする意匠材に表出しない厚みであり、かつ、薄い全体厚みで軽量とするも、表面硬度が確保される。よって、請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の効果に加えて、表面硬度・強度、表面意匠性及び軽量性を両立できる。
【００３９】
請求項８の発明に係る積層塑性加工木材によれば、ブリネル硬さが１５Ｎ以上、３０Ｎ以下の範囲内であるから、筆記やカッター等による浅い細かい傷が付き難い表面硬さである。よって、請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載の効果に加えて、学校用の学童机やオフィス、食卓の机等の天板にも好適である。
【００４０】
請求項９の発明に係る積層塑性加工木材によれば、前記意匠材及び前記内層材のうちの対向する面の１か所以上に節部による凸状部と前記節部による押圧で変形した凹状部による接合面を有することから、請求項１乃至請求項８の何れか１つに記載の効果に加えて、節のある材料の使用により安価なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態に係る積層塑性加工木材の一例として３枚の木材を使用する説明図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の３枚の木材を積層した積層木材の説明図であり、図１（ｃ）は本発明の実施の形態に係る積層塑性加工木材の説明図であり、図１（ｂ）の積層材を圧密加工し、一体に接合した説明図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の実施の形態に係る積層塑性加工木材の一例として４枚の木材を使用する説明図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の４枚の木材を互いに特定の面で積層した積層木材の説明図であり、図２（ｃ）は本発明の実施の形態に係る積層塑性加工木材の説明図であり、図２（ｂ）の積層材を圧密加工し、一体に接合した説明図である。
【図３】図３（ａ）は本発明の実施の形態に係る積層塑性加工木材の一例として４枚の木材を使用する説明図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の４枚の木材を互いに図２とは相違する特定の面で積層した積層木材の説明図であり、図３（ｃ）は本発明の実施の形態に係る積層塑性加工木材の説明図であり、図３（ｂ）の積層材を圧密加工し、一体に接合した説明図である。
【図４】図４（ａ）は本発明の実施の形態に係る積層塑性加工木材の一例として５枚の木材を使用する説明図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の４枚の木材を互いに特定の面で積層した積層木材の説明図であり、図４（ｃ）は本発明の実施の形態に係る積層塑性加工木材の説明図であり、図４（ｂ）の積層材を圧密加工し、一体に接合した説明図である。
【図５】図５は本発明の実施の形態に係る積層塑性加工木材を形成するための塑性加工木材製造装置の一例を示す概略構成の断面図である。
【図６】図６は本発明の実施の形態に係る積層塑性加工木材の製造工程の一例を説明するための説明図で、（ａ）は塑性加工する積層木材の供給の説明図、（ｂ）は加熱圧縮開始状態の説明図、（ｃ）は密閉状態での加熱圧縮状態の説明図、（ｄ）は密閉状態での蒸気圧制御処理の説明図、（ｅ）は密閉状態での冷却状態の説明図、（ｆ）は積層塑性加工木材の取り出しの説明図である。
【図７】図７は、本図１（ｃ）に示した本発明の実施の形態に係る積層塑性加工木材の木口面の拡大説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図７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。
【００４３】
まず、本発明の実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷの原材料となる加工前の木材ＮＷが、前以て所定の寸法に製材されることについて説明する。
加工前の木材ＮＷの厚み、幅、長さは、それを積層して圧密加工してなる積層塑性加工木材ＬＰＷの用途、目的等によって相違するが、通常、断面長方形または正方形の角材、即ち、立方体または直方体の木材、板材として製材されたものが使用される。好ましくは、板目材または追柾材として製材された木材ＮＷが使用される。なお、板目材とは、原木の年輪の接線方向に製材、即ち、板目取りした木材であり、追柾材は、原木の年輪に対して直交するように製材する柾目取りと原木の年輪の接線方向に製材する板目取りの中間的な木取りの木材である。板目材では、通常、年輪の繊維方向に対し垂直な断面で切断した木口面（２面）、板目面（木表及び木裏の２面）、柾目面（２面）を有する。追柾材であれば、通常、木材の繊維方向に対し垂直な断面で切断した木口面（２面）、板目と柾目の中間的な木目の追柾面（木表及び木裏の２面）、柾目面（２面）を有する。なお、図１乃至図４は、板目材の例で説明する。
【００４４】
なお、積層塑性加工木材ＬＰＷの原材料とする木材ＮＷについて、辺材（白太・白身）または心材（赤身）を問うものではないが、一般的に杉材等の針葉樹においてはヤ二の量が多いところ、心材に比べ辺材の部分では加熱圧縮によるヤ二の表出量が少ないことから、辺材の占有量が多いほど好適に用いることができる。また、辺材は心材に比べ明るい色彩であることから、圧密したときの濃色変化が心材よりも抑制され、良好な外観が保持される。また、積層塑性加工木材ＬＰＷの原材料とする木材ＮＷは、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、端材等を用いてもよい。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。
【００４５】
所定厚みに製材された木材ＮＷは、後述の図５及び図６に示す塑性加工木材製造装置１００を用いて所定の圧密加工を行う前に、繊維飽和点以下の含水率となるように乾燥される。繊維飽和点以下の含水率、好ましくは、気乾状態以下の含水率となるように一旦乾燥させることで強度を持たせ、また、後の加熱圧縮により十分な化学変化を起こさせることができる。なお、木材の含水率とは、水分を含まない木材重量（全乾重量、ドライベース）に対する水分重量の割合であり、例えば、高周波含水率計等の測定器を用いて測定が可能である。一般的に、その木材の表面側から水分が蒸発することから、木材の含水率は、その表面に近くなるほど低くなるが、ここでの含水率は木材全体の含水率として測定される値を示す。
【００４６】
木材ＮＷを所望の含水率にする乾燥は、公知の乾燥装置、例えば、公知の高温蒸気を熱源とし、冷凍機等を内蔵する人工乾燥機等により所定条件に乾燥することができる。この際、木材ＮＷの全体含水率が予め測定され、このときの含水率や木材ＮＷの樹種、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、人工乾燥機等の乾燥装置における乾燥条件、即ち、所定の温度、湿度、乾燥時間（杉材や檜材等の場合には、例えば、乾燥温度が約４０〜１００℃、乾湿球温度差が約１〜３０℃、乾燥期間が３〜１０日程度）等が設定される。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。
【００４７】
なお、含水率を低下させることで強度を高めることが可能であるが、木材ＮＷの含水率を必要以上に低くし過ぎると、木材ＮＷの収縮により強度が損なわれ乾燥過程で割れ等が生じる。特に、木材ＮＷに節部Ｋが存在する場合には、節部Ｋ及びその周辺の水分の吸放湿性特性が高く、水分が蒸発しやすいことで、乾燥過程で節部Ｋ及びその周辺に割れ、亀裂等が発生しやすくなる。
そこで、例えば、杉材、檜材等であれば、木材ＮＷを全体の含水率が５％〜１５％の範囲内となるように乾燥させるのが好ましい。より好ましくは、含水率が８％〜１０％の範囲内である。
【００４８】
ここで、本実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷでは、複数枚の木材ＮＷ（ＮＷD1，ＮＷD2，ＮＷI1，ＮＷI2，ＮＷI3等）を積層し、その積層体ＬＷに対し加熱圧縮による圧密加工を施して１枚の積層塑性加工木材ＬＰＷとしての厚みを出すものであり、原材料の製材した各１枚（１本）の木材ＮＷ（ＮＷD1，ＮＷD2，ＮＷI1，ＮＷI2，ＮＷI3等）の厚みは薄くできる。即ち、例えば、学校用の学童机、学習机、オフィスの仕事机、家庭のダイニングテーブル等の机等の天板や棚板等の用途として使用できる積層塑性加工木材ＬＰＷとして、３枚以上の薄い厚みの木材ＮＷを重ねてそれを加熱圧縮するものであり、例えば、厚みが１０ｍｍ〜３０ｍｍ、好ましくは、１２〜２５ｍｍの範囲内である薄い厚みの木材ＮＷの乾燥である。
【００４９】
よって、積層塑性加工木材ＬＰＷの原材料とする各木材ＮＷの乾燥は、少ない乾燥時間で済み、また、表面の乾燥割れも生じ難いものであり、更に、木材内部の含水率を表面側の含水率に近づけることが可能である。即ち、積層塑性加工木材ＬＰＷを所定の厚みとするも、原材料とする各木材ＮＷは薄い厚みにできるから、乾燥による負荷を少なくできる。よって、原材料とする木材ＮＷに節のある材料を用いたときでも、乾燥による節割れ、節抜けを生じさせ難いものであり、歩留まりを良くできる。また、木材ＮＷの内部と表面側とで含水率のばらつきを少なくできるから、後の加熱圧縮で局部的な圧縮変形、ストレスを生じさせ難いものとなり、加熱圧縮による木材の内部割れも防止され、節が存在してもそこにクラック、亀裂等の割れが生じ難いものとなる。加えて、木材ＮＷの乾燥時間が少ないから、生産性もよいものである。
【００５０】
なお、本発明を実施する場合には、木材ＮＷを所定の含水率に乾燥させる手段は、人工的な乾燥に限定されることなく、自然乾燥との併用であってもよい。また、上記では原木、丸太から切り出した木材を所定の寸法に製材してから乾燥させる説明としたが、本発明を実施する場合には、原木、丸太から切り出した木材を所定の含水率まで乾燥させてから所定の寸法に製材してもよい。
【００５１】
次に、このようにして所定の含水率に乾燥した木材ＮＷ（ＮＷD1，ＮＷD2，ＮＷI1，ＮＷI2，ＮＷI3等）は、互いの木目の長さ方向に対して垂直方向、即ち、木材ＮＷの厚み方向で接着剤を介在させて積層し、積層木材ＬＷを形成する。
本実施の形態においては、３枚以上の複数枚の木材ＮＷを積層するが、木材ＮＷの積層枚数は、積層塑性加工木材ＬＰＷの用途、目的等に応じて設定される。
【００５２】
図１乃至図４に示したように、本実施の形態では、木材ＮＷ（ＮＷD1，ＮＷD2，ＮＷI1，ＮＷI2，ＮＷI3等）は互いの木目の長さを一致させて積層している。
互いに木目の長さを一致させて積層していれば、後述するように、木材ＮＷに節部Ｋが存在しても、加熱圧縮したときに、積層している対向する相手材の木材組織を節が押圧しやすく、節部Ｋに圧縮ストレスが掛かり難いものとなる。よって、節が多い場合、例えば、１０％〜２０％の高い占有率で節が存在し、部分的な比重差が大きい場合や、木材ＮＷの表裏面を貫く節が存在する場合や、直径２０ｍｍ以上の節が存在する場合であっても、加熱圧縮時に節が潰れたりその周囲で座屈変形が生じたりするのが防止され節部Ｋにクラック、亀裂等の割れが生じ難いものとなる。
【００５３】
また、本実施の形態では、木材ＮＷを積層してなる積層木材ＬＷの表裏面は、木表側の板目面または追柾面となるように木材ＮＷD1，ＮＷD2を配置する。即ち、積層木材ＬＷは、その表裏層に配置する各木材ＮＷD1，ＮＷD2の木表側の板目面または追柾面を意匠面とし、それとは反対側の各木材ＮＷD1，ＮＷD2の木裏側の板目面または追柾面側を積層する中間層の木材ＮＷI（ＮＷI1,ＮＷI2,ＮＷI3等）との対向面とする。
これより、加熱圧縮時に積層木材ＬＷを挟む１対のプレス盤１０Ａ，１０Ｂによって表裏層、即ち、意匠面側のＮＷD1，ＮＷD2が圧縮変形しやすく、加熱圧縮時に生じる圧縮応力を少なくできる。よって、年輪の座屈変形による木材割れを防止でき、また、内部応力を少なくできるから、節のある材料を使用したときでも、加熱圧縮時にその節に亀裂、クラック等の割れが入り難いものとなる。加えて、表裏で圧縮率や収縮の異方性がバランスされるから、局部的な圧縮変形、ストレスを生じさせ難いものであり、圧縮による歪みも少なく、また、圧密加工後の周囲環境条件の変化によって膨張収縮力が生じたとしても寸法形状安定性が高い。
【００５４】
本実施の形態の積層塑性加工木材ＬＰＷを、例えば、学校用の学童机、学習机、オフィスの仕事机、家庭のダイニングテーブル等の机に使用される天板や棚板等に適用する場合の事例で説明すると、積層塑性加工木材ＬＰＷの原材料となる加工前の木材ＮＷとして、杉材または檜材等の針葉樹を使用したときに、例えば、厚みが６ｍｍ〜１５ｍｍの範囲内である３枚の木材ＮＷD1，ＮＷD2,ＮＷI1、４枚の木材ＮＷD1，ＮＷD2,ＮＷI1,ＮＷI2、または５枚の木材ＮＷD1，ＮＷD2,ＮＷI1,ＮＷI2，ＮＷI3を積層して積層材ＬＷとすることができる。このとき３枚〜５枚の木材ＮＷD1，ＮＷD2,ＮＷI1,ＮＷI2，ＮＷI3を積層した積層木材ＰＷの全体厚みは、例えば、２０ｍｍ〜７５ｍｍの範囲内、好ましくは、２５ｍｍ〜６０ｍｍの範囲内である。しかし、本発明を実施する場合には、積層塑性加工木材ＬＰＷの原材料となる木材ＮＷの枚数、厚みはこれに限定されるものではない。なお、実際には積層木材ＬＷの木材ＮＷ間には接着剤が塗布されるが、上記厚みは接着剤の塗布厚みは無視した値である。ここで、以下、ＮＷD1，ＮＷD2,ＮＷI1,ＮＷI2，ＮＷI3を特に区別しないときには、単に「木材ＮＷ」とし、また、表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2間に配置する内層の木材ＮＷI1,ＮＷI2，ＮＷI3についても特に区別しないときには、単に「木材ＮＷI」とする。
【００５５】
図１は、木材ＮＷを３枚積層した例である。３枚の木材ＮＷD1，ＮＷD2,ＮＷI1を積層してなる積層木材ＬＷは、各木材ＮＷD1，ＮＷD2,ＮＷI1が互いに木目の長さを一致させて、木目の長さ方向に対して垂直方向に積層したものであり、その表裏層に位置する各木材ＮＷD1，ＮＷD2の木表側の板目面または追柾面を意匠面とした配置である。
【００５６】
また、図２及び図３は、木材ＮＷを４枚積層した例である。４枚の木材ＮＷD1，ＮＷD2,ＮＷI1,ＮＷI2を積層してなる積層木材ＬＷは、各木材ＮＷD1，ＮＷD2,ＮＷI1,ＮＷI2が互いに木目の長さを一致させて、木目の長さ方向に対して垂直方向に積層したものであり、その表裏層に位置する各木材ＮＷD1，ＮＷD2の木表側の板目面または追柾面を意匠面とした配置である。このとき、表裏層の木材ＮＷD1及び木材ＮＷD2間に配置する内層の２枚の木材ＮＷI1,ＮＷI2は、互いに重ね合わせる対向面を、図３に示すように木表側の板目面または追柾面側同士、または、図４に示すように木裏側の板目面または追柾面側同士とするのが好ましい。これにより収縮の異方性がバランスされるから、圧縮による歪みも少なく、また、圧密加工後の周囲環境条件の変化によって膨張収縮力が生じたとしても寸法形状安定性が高いものとなる。
【００５７】
即ち、図２の４枚の木材ＮＷD1，ＮＷD2,ＮＷI1，ＮＷI2を積層してなる積層木材ＬＷは、表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2の木裏側の板目面または追柾面側が内層の木材ＮＷI1,ＮＷI2の木裏側の板目面または追柾面側と対向し、内層の木材ＮＷI1,ＮＷI2同士は、木表側の板目面または追柾面側で対向したものである。このように表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2の木裏側の板目面または追柾面側が内層の木材ＮＷI1,ＮＷI2の木裏側の板目面または追柾面側と対向するものでは、加熱圧縮時に積層木材ＬＷを挟む１対のプレス盤１０Ａ，１０Ｂによって表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2が圧縮変形しやすいから、即ち、圧縮力を集中させやすいから、表面硬度をより高めることが可能である。更に、加熱圧縮力による内部応力を少なくできるから、節が多い場合や、木材の表裏面を貫く節が存在する場合や、直径２０ｍｍ以上の節が存在する場合であっても、加熱圧縮時に節部Ｋにクラック、亀裂等の割れが入り難いものとなる。なお、表裏層の木材ＮＷD1及び木材ＮＷD2間に配置する内層の木材ＮＷを２枚以上の偶数枚とする場合では、このように木表側と木裏側とを交互に反転させて積層配置して圧縮の異方性をバランスすれば、歪みの発生も防止できる。
【００５８】
一方で、図３の４枚の木材ＮＷD1，ＮＷD2,ＮＷI1，ＮＷI2を積層してなる積層木材ＬＷは、表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2の木裏側の板目面または追柾面側が内層の木材ＮＷI1,ＮＷI2の木表側の板目面または追柾面側と対向し、内層の木材ＮＷI1,ＮＷI2同士は、木裏側の板目面または追柾面側で対向したものである。このように表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2の木裏側の板目面または追柾面側が内層の木材ＮＷI1,ＮＷI2の木表側の板目面または追柾面側と対向するものでは、積層木材ＬＷの表裏が対称関係となり木材ＮＷ同士が相互に作用し合って特定方向の反り変形、歪み等が防止される。よって、寸法形状安定性がより高いものとなる。
【００５９】
何れにせよ、表裏層の木材ＮＷD1及び木材ＮＷD2間に積層する内層の木材ＮＷIを偶数枚とする場合には、互いに木表側の板目面または追柾面同士及び木裏側の板目面または追柾面同士を対向させて積層接着することで、収縮の異方性がバランスされ、特定方向の反り変形、歪み等を防止できるから寸法形状安定性をよくできる。
【００６０】
また、図４は、木材ＮＷを５枚積層した例である。５枚の木材ＮＷD1，ＮＷD2,ＮＷI1,ＮＷI2、ＮＷI3を積層してなる積層木材ＬＷでも、各木材ＮＷD1，ＮＷD2,ＮＷI1,ＮＷI2、ＮＷI3が互いに木目の長さを一致させて、木目の長さ方向に対して垂直方向に積層したものであり、その表裏層に位置する各木材ＮＷD1，ＮＷD2の木表側の板目面または追柾面を意匠面とした配置である。このとき、表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2間に積層する内層の３枚の木材ＮＷI1,ＮＷI2、ＮＷI3のうち２枚の木材ＮＷIは、互いに重ね合わせる対向面を、木表側の板目面または追柾面側同士、または、木裏側の板目面または追柾面側同士とするのが好ましい。これにより収縮の異方性がバランスされるから、圧縮による歪みも少なく、また、圧密加工後の周囲環境条件の変化によって膨張収縮力が生じたとしても寸法形状安定性が高いものとなる。
【００６１】
即ち、表裏層の木材ＮＷD1及び木材ＮＷD2間に積層する内層の木材ＮＷIを３枚以上上の奇数枚であっても、その一部にて木表側と木裏側を対向させることがあっても、その他は互いに木表側の板目面若しくは追柾面同士または木裏側の板目面若しくは追柾面同士を対向させて積層接着することで、圧縮による歪み等を防止することが可能となる。また、圧密加工後の周囲環境条件の変化によって膨張収縮力が生じたとしても、互いの重ね合わせた木材同士が相互に作用し合って特定方向の反り変形を防止できるから、寸法形状安定性を確保することが可能となる。
【００６２】
ここで、積層塑性加工木材ＬＰＷの原材料の木材ＮＷに節のある材料を用いる場合には、木材ＮＷの節部Ｋのある個所に、別の木材ＮＷの節のない箇所を重ねるのが好ましい。即ち、木材ＮＷの節部Ｋのある箇所に対向させる相手材の部分（１ｃｍ3単位）は、節部Ｋがある箇所より低比重で繊維が低密な部分である。こうした木材組織の節のない箇所、即ち、節部Ｋがない低比重で繊維が低密な部分では、加熱圧縮したときに、木材ＮＷの節部Ｋに押圧されて軟化変形できることで、全体の圧縮率によりその圧縮にあった緩衝効果が得られ、加熱圧縮しても節がその環境に従うから、木材ＮＷの節部Ｋに圧縮ストレスが掛かり難いものとなる。つまり、節がある材料を用いても、木材ＮＷ同士の積層により木目の長さ方向に対して垂直方向、即ち、木材ＮＷの厚み方向で比重の相違、粗密を形成することで、加熱圧縮時に木材ＮＷの節周囲の繊維の座屈変形が抑えられ、節やその周囲に過剰なストレスが掛かり難いものとなる。更に、本実施の形態では、表裏層の木材ＮＷD1及び木材ＮＷD2を高圧縮としても内層の木材ＮＷIは低圧縮であるから、木材ＮＷに節のある材料を使用しても、その節部Ｋに無理な圧縮荷重が掛かり難く、硬い節部Ｋに歪み、ストレスが入り難い。また、表裏で圧縮がバランスされるから、局部的な圧縮変形、ストレスを生じさせ難いものでもある。よって、節部Ｋの潰れ、破損、亀裂、クラック等の割れを生じさせることなく圧密加工により元の木材よりも機械的強度を高くした積層塑性加工木材ＬＰＷを得ることができる。
【００６３】
そして、本実施の形態では、加熱圧縮前に積層する木材ＮＷ同士の対向面には、接着剤が塗布される。
木材同士を接着するための接着剤としては、後の１対のプレス盤１０Ａ，１０Ｂ、即ち、ホットプレスを用いた加熱圧縮工程の条件で木材同士を一体に接合することができるものであればよい。例えば、木材同士を接着するための接着剤としては、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）、ウレタン樹脂系接着剤、酢酸ビニル樹脂系接着剤、尿素樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、フェノール樹脂系接着剤、合成ゴム系接着剤等を使用することができる。特に、本実施の形態では、後述する加熱圧縮時に硬化させることにより木材同士を接着する熱硬化性の接着剤や、２液混合反応硬化型の接着剤が使用される。このときの接着剤の塗布量は、接着剤の種類等により決定されるが、例えば、水性ビニールウレタン系接着剤であれば、その塗布量は２００ｇ／ｍ2以上とするのが好ましい。水性ビニールウレタン系接着剤であれば針葉樹からなる木材でも接着剤が浸透し易く、後の加熱圧縮工程で木材同士が強固に接着される十分な接着強度が得られる。特に、節がある材料の場合には、その節部Ｋにも浸透し、後の加熱圧縮工程で節部Ｋにかかる圧縮応力の緩和を可能、節の保護を可能とするから、後の加熱圧縮工程での節部Ｋの割れ防止に効果的である。
なお、接着剤の塗布手段は特に問われず、木材ＮＷの片面側に接着剤を塗布する作業であってもよいし、奇数枚の積層であれば、偶数枚目に配置する木材ＮＷの両面に塗布すれば、少ない手間、工数で接合のための接着剤の塗布を可能とする。
【００６４】
このとき、接着剤を介在させて３枚以上の複数枚の木材ＮＷを積層してなる積層木材ＬＷは、その表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2に乾燥後に水分を付加して含水させた木材を使用してもよい。即ち、本発明を実施する場合には、上述したように所定の含水率となるように乾燥させたのち、木材を積層したときにその上層側及び下層側のＮＷD1，ＮＷD2を加熱圧縮し易くするために、積層したときに上層側及び下層側に配置する木材ＮＷD1，ＮＷD2に対して水分付加、即ち、加湿を行ってもよい。例えば、水中に乾燥後の木材ＮＷD1，ＮＷD2全体を所定時間浸漬（例えば、浸漬時間を５分程度）することにより所定の含水率とする水分付加を行うことができる。乾燥した木材ＮＷD1，ＮＷD2の表面側に水分を付加する手段は、水中への木材ＮＷD1，ＮＷD2の浸漬に限らず、特定の面に水をスプレー等で噴霧、吹き付けをしても良いし、刷毛等で水を塗布しても良い。
【００６５】
次に、こうして接着剤を介在させて３枚以上の複数枚の木材ＮＷを積層してなる積層木材ＬＷに対し、加熱圧縮することにより、加熱圧縮及び圧縮固定化による圧密加工と接着剤の硬化による木材同士の接合を行う。
【００６６】
ここで、図５及び図６に示すように、複数枚の木材ＮＷを積層した積層木材ＬＷに対して圧密加工を行う塑性加工木材製造装置１００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、下プレス盤１０Ｂの周縁部１０ｂに対向する上プレス盤１０Ａの周縁部１０ａに配設され、上プレス盤１０Ａの所定の上下動の範囲で内部空間ＩＳを密閉状態とするシール部材１１と、上プレス盤１０Ａの上面側から内部空間ＩＳ内に連通され、内部空間ＩＳ内に蒸気を供給するための配管口１２ａを有する配管１２と、その上流側のバルブＶ４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１３ａを有する配管１３と、配管１３内の蒸気圧を検出する圧力計Ｐ２と、その下流側のバルブＶ５と、バルブＶ５に接続されたドレン配管１４等から構成されている。
【００６７】
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１５，１６が形成されており、これら配管路１５，１６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Ｖ６を介してドレン配管１４に接続されている。
【００６８】
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１５，１６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。
【００６９】
なお、配管ＳＴ１に水蒸気を供給するボイラ装置、配管ＳＴ１１に冷却水を供給する冷却水供給装置、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。
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の加熱に高温の水蒸気を導入しているが、本発明を実施する場合、プレス盤１０の加熱媒体は高温の水蒸気に限定されず、油等を用いてもよいし、木材を高周波加熱、マイクロ波加熱、加熱ヒータ等の加熱手段で加熱することも可能である。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。
【００７０】
鉄等からなるプレス盤１０においては、積層木材ＬＷの積層方向に対して垂直方向の表裏面全体をプレス可能な平面サイズの平面金型が使用され、その材質は特に問われるものでないが、木材が鉄イオン汚染により黒色化しないように、例えば、金型にはステンレス、アルミニウム等の鋼材を使用したり、積層木材ＬＷの表裏の接触表面にメッキ加工を施したりする。更に、内部空間ＩＳを密閉状態とするためのシール部材１１も、その材質は特に問われるものでないが、通常、耐熱性や耐水性に優れたシリコーンゴム、シリコーン樹脂等が使用される。
【００７１】
このように構成された塑性加工木材製造装置１００を用いて積層木材ＬＷを圧密化するにあたっては、まず、図６（ａ）に示すように、プレス盤１０を構成する固定側の下プレス盤１０Ｂに対して、可動側の上プレス盤１０Ｂを上昇させておき、固定側の下プレス盤１０Ｂに積層木材ＬＷを載置する。
【００７２】
ここで、本実施の形態において、上プレス盤１０Ａと下プレス盤１０Ｂとの２分割されたプレス盤１０によってプレス圧縮される方向は、積層木材ＬＷの木目の長さ方向に対して垂直方向の面（積層木材ＬＷの厚み方向に対して垂直な表裏面）に対し直角方向に圧縮力が加えられる。
【００７３】
このとき本実施の形態では、積層木材ＬＷの表裏面を木表側の板目面または追柾面とするから、積層木材ＬＷの表裏層（外層）のうちの一方（図においては下層）の木材ＮＷD2の板目面または追柾面の木表側を下プレス盤１０Ｂに対向させて、他方（図においては上層）の木材ＮＷD1の板目面または追柾面の木表側を上プレス盤１０Ａに対向させて配置し、積層木材ＬＷの木目の長さ方向に対して垂直方向の面の木表側の板目面または追柾面側がプレス盤１０にてプレス圧縮される面となる。
【００７４】
加熱圧縮処理を行うにあたり、このように積層木材ＬＷの木目の長さ方向に対して垂直な面側をプレス盤１０の上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂに対向させ、固定側の下プレス盤１０Ｂに載置した積層木材ＬＷに対し、図６（ｂ）に示すように、まず、上プレス盤１０Ａを所定圧力（例えば、０．０５〜０．３〔ＭＰａ〕）にて下降させて積層木材ＬＷの上面、即ち、木材ＮＷD1の木目の長さ方向に対して垂直方向の木表側の板目面または追柾面に所定時間（例えば、１０秒〜１２０秒）当接させる。このとき、上プレス盤１０Ａの配管路１５及び下プレス盤１０Ｂの配管路１６に所定温度（例えば、１１０〜２１０〔℃〕、昇温処理時間１０〜２５［分］）の水蒸気を通して上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂは所定温度（例えば、１１０〜２１０〔℃〕）に加熱されている。
【００７５】
そして、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〕、２０〜５０ｋｇ／ｃｍ2）に設定され上プレス盤１０Ａを下降させていき（例えば、処理時間０．５〜３〔分〕、圧縮スピード１５〜１００〔ｍｍ/分〕）、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂにて積層木材ＬＷを加熱圧縮していく。上プレス盤１０Ａが下降し、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂにより積層木材ＬＷが加熱圧縮されて、上プレス盤１０Ａの周縁部１０ａが下プレス盤１０Ｂの周縁部１０ｂに当接したとき、図６（ｃ）に示すように、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。
【００７６】
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、プレス盤１０によって積層木材ＬＷの厚みに対して所定圧縮率の塑性加工木材ＰＷとなるときの厚み方向の仕上がり寸法に設定されている。このため、積層木材ＬＷの厚み全体の圧縮率、即ち、積層木材ＬＷの圧縮による板厚の変化（圧縮量）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。このときのプレス盤１０の圧力、加熱温度、加熱時間、圧縮スピード等は、木材の樹種や乾燥木材の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。
【００７７】
こうして所定温度に加熱したプレス盤１０について、下プレス盤１０Ｂを固定し、上プレス盤１０Ａを可動させて積層木材ＬＷの上面に所定の圧力で当接し所定の圧縮スピードで下降させると、積層木材ＬＷの表裏層側から木材成分の化学特性変化による強度低下（ヘミセルロースやリグニン等の非晶成分等の加水分解、軟化点の低下）が生じて細胞が圧縮変形し細胞内空の空隙が減少していく。
【００７８】
特に、本実施の形態では、３枚以上の木材ＮＷを積層してなる積層木材ＬＷを１対のプレス盤１０で挟み込んで加熱圧縮するものであり、その表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2側から加熱圧縮されるが、製材した木材ＮＷ同士を任意に組み合わせて積層していることで、表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2と内層の木材ＮＷIとで木材組織が連続するものではなく、表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2と内層の木材ＮＷIの間で木材組織が変化するものであるから、また、表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2の木表側から木裏側に向かって加熱圧縮するものであり表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2の木表側から木裏側に向かって、通常、年輪線ＲＬの角度が急になり比重、硬度、繊維強度も高いことで圧縮変形し難くなるものである。特に、表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2よりも内層の木材ＮＷIの年輪角度が小さいものでは、後述する意匠材ＰＷD1，ＰＷD2と内層材ＰＷI1の圧縮率の差を大きくすることが可能であり、節があってもその割れを生じさせることなく、意匠材ＰＷ1，ＰＷ2の圧縮率を高めて表面硬度を高くすることが可能である。
したがって、それら加熱圧縮したときの力学的特性の相違から、積層木材ＬＷの表裏層に配置する木材ＮＷD1，ＮＷD2を高圧縮し、表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2間に配置する内層の木材ＮＷIでは表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2よりも低圧縮とすることかできる。
【００７９】
そして、このように本実施の形態では、複数枚の木材ＮＷを積層して積層木材ＬＷとし、それを１対のプレス盤１０Ａ，１０Ｂで挟み込んで加熱圧縮するものであるから、木材ＮＷに節部Ｋが存在しても、それに重ねた対向する相手側の木材ＮＷの節のない低比重な部分の木材成分が加熱圧縮時に軟化し、硬い節部Ｋによる押圧によって変形するから、硬い節部Ｋに圧縮ストレスを掛けない。更に、積層木材ＬＷの表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2を高圧縮とするも表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2間に配置する内層の木材ＮＷIでは表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2よりも低圧縮であるから、節部Ｋが存在しても節部Ｋに過剰な圧縮力が掛からない。よって、積層した木材ＮＷに節部Ｋがあっても、加熱圧縮時に節の破壊、潰れやその周囲の繊維に座屈変形が生じ難く、節部Ｋにクラック、亀裂等の割れが生じ難い。
【００８０】
なお、上プレス盤１０Ａの周縁部１０ａや下プレス盤１０Ｂの周縁部１０ｂを、例えば、厚さを規制するための治具、型枠、ゲージ等で構成すると、塑性加工木材ＰＷの所望とする仕上がり厚みに応じて上プレス盤１０Ａの周縁部１０ａや下プレス盤１０Ｂの周縁部１０ｂの高さが調整可能とされる。更に、このとき積層木材ＬＷの側面側で、例えば、横方向（水平方向）への延びを規制するための図示しない規制具（スペーサ）を配置することも可能である。規制具によって積層木材ＬＷが横方向（水平方向）に延びる変化、即ち、圧縮方向に対して直角方向の延び変化を規制しておけば、特定の寸法、比重に固定化しやすくなり、製品間のばらつきを防止でき高い品質を確保できる。このような規制をした場合には、木材の幅方向の端部でその密度が高まることもある。また、逆に、規制をしない場合には、木材の幅方向の端部が中央側よりも密度が低くなることもある。木材の幅方向の密度差によっては、圧密加工後に木材の幅方向の端部側の表面を切削加工することも可能である。更に、製品化の際には、積層木材ＬＷの木目の長さ方向や、その木目の長さ方向に直交する幅方向に複数の積層木材ＬＷを配置して一体に圧密加工及び接合を行うことも可能である。
【００８１】
次に、図６（ｄ）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、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂが所定温度（例えば、１１０〜２１０〔℃〕）のまま、木材の加熱圧縮処理の定着、所謂、木材の固定化処理を行う。
例えば、バルブＶ４に接続された配管１２、配管口１２ａ（図５）を介して、密閉状態とされた内部空間ＩＳに所定の蒸気圧を供給し、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂの圧縮圧力及び加熱温度を加熱圧縮の際の圧力及び加熱温度と同じ所定圧力及び温度に保持したまま、密閉状態の内部空間ＩＳが所定の温度及び蒸気圧で所定時間（例えば、２０分〜９０分）保持される。内部空間ＩＳに所定温度（例えば、１１０〜２１０〔℃〕）の高温水蒸気を導入し、密閉状態の内部空間ＩＳを所定の温度及び蒸気圧とすることにより、高温高圧の蒸気の作用によって密閉状態の内部空間ＩＳ内に配置されている加熱圧縮された木材に対し十分な化学変化を生じさせ性状を一様化させる。これにより、この後の冷却圧縮を解除したときに戻りのない積層塑性加工木材ＬＰＷを形成できる。
【００８２】
このとき加熱圧縮された木材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が、加熱圧縮された木材の含水率によっては、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内が所定の蒸気圧となるように調節してもよい。例えば、木材の表裏側の含水率に基づく内部空間ＩＳ内の余分な水分が除去され、内部空間ＩＳ内が所定の蒸気圧となるように調節される。この際、内部空間ＩＳの密閉状態で加熱圧縮された木材の固定化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１３ａ、配管１３を通って内部空間ＩＳからドレン配管１４側に高温高圧の水蒸気を排出できる。また、必要に応じて、密閉状態とされている内部空間ＩＳに所定の蒸気圧を適宜供給することもできる。
【００８３】
そして、図６（ｄ）に示すように、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１３ａ、配管１３を通って圧縮空間ＩＳからドレン配管１４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。この際、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂを特定温度に維持するための水蒸気も一旦、供給停止される。
【００８４】
最後に、図６（ｅ）に示すように、上プレス盤１０Ａの配管路１５及び下プレス盤１０Ｂの配管路１６に常温の冷却水を通すことによって、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂを常温前後まで冷却し、所定時間（例えば、２０〜９０〔分〕）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〕）に保持したまま、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂを冷却する。
その後、図６（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、加熱圧縮及び圧縮固定化による圧密加工を終えた積層塑性加工木材ＬＰＷPを内部空間ＩＳから取出して一連の処理工程が終了する。内部空間ＩＳから取出された積層塑性加工木材ＬＰＷPは、一連の処理工程における加熱、冷却により木材ＮＷ間に塗布した接着剤が硬化し、一体に木材同士が積層接合したものとなっている。
【００８５】
この後、通常は、製品の平面性を確保するために、積層塑性加工木材ＬＰＷPの表面の片面のみ或いは両面を切削加工する。また、側面を切削加工してもよい。積層塑性加工木材ＬＰＷPの切削加工を終え、仕上がり品となる積層塑性加工木材ＬＰＷとなる。必要に応じて、積層塑性加工木材ＬＰＷの表面には水分や汚れ対策として樹脂等による表面コーティグが施されることもある。
【００８６】
そして、本実施の形態において、このような製造方法で製造する積層塑性加工木材ＬＰＷは、木材ＮＷが積層されてなる積層木材ＬＷを１対のプレス盤１０Ａ，１０Ｂで挟み込んでプレスすることにより、積層木材ＬＷの表裏層に位置する木材ＮＷD1，ＮＷD2を高圧縮し、表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2間に位置する内層の木材ＮＷIを表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2よりも低圧縮とする塑性加工としたものである。
【００８７】
また、本実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷは、複数枚の木材ＮＷを互いに特定方向で積層しそれら木材ＮＷ間に接着剤を介在させてなる積層木材ＬＷを上述の塑性加工木材製造装置１００を用いて加熱圧縮することにより、接着剤によって互いに木材同士が一体に積層接合したものである。
【００８８】
特に、本実施の形態では、加熱圧縮前に積層木材ＬＷの木材ＮＷ間に接着剤を塗布したことにより、積層木材ＬＷの圧密加工を行う加熱圧縮時に接着剤を硬化させ、木材ＮＷ同士を一体に接合する。即ち、積層木材ＬＷの加熱圧縮により、圧密加工すると共に木材同士を接合する。これより、木材ＮＷ同士を別途プレス盤等による圧締で接着剤を介して一体に接合してから圧密加工する場合に比して、或いは、積層して圧密加工した木材同士を圧密加工後に別途プレス盤等による圧締で接着剤を介して一体に接合する場合に比して、少ない製造工程数で済み製造時間も短縮する。
【００８９】
即ち、本実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷは、積層木材ＬＷの表裏層に配置した木材ＮＷD1，ＮＷD2が加熱圧縮により高圧縮された厚みの薄い２枚の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2と、積層木材ＬＷの表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2間に配置した内部の１枚以上の木材ＮＷIが加熱圧縮により表裏層の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2よりも低圧縮とされた厚みのある１枚以上の内層材ＰＷI（ＰＷI1，ＰＷI2，ＰＷI3等）とから形成され、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2及び内層材ＰＷIが互いに積層接合して一体化されているものである。なお、以下、表裏層の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2間に配置する内層材ＰＷI1,ＰＷI2，ＰＷI3について特に区別しないときには、単に「内層材ＰＷI」とする。
【００９０】
ここで、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2及び内層材ＰＷIの個々の木材は、それらの互いの境界に質が緻密に形成された接合線Ｌや年輪線ＲＬの変化によって互いに区別できるものであり、積層塑性加工木材ＬＰＷの表裏層に配設する意匠材ＰＷD1,ＰＷD2では、高圧縮により細胞の圧縮変形量が大きく、年輪線ＲＬの幅が狭くて緻密で厚みが薄いのに対し、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2間に配設した内層材ＰＷIでは、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2よりも低圧縮で細胞の圧縮変形量が少なく年輪線ＲＬの幅があり低密で厚みがある。したがって、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2と内層材ＰＷIとでは、加熱圧縮による細胞の圧縮変形量に大きな相違がある。
【００９１】
詳細には、本実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷにおいて、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2は、加熱圧縮により元の木材ＮＷの気乾比重に対する圧縮率で４５％〜６５％、好ましくは、５０％〜６０％の範囲内の圧縮率で圧縮され、内層材ＰＷIは、加熱圧縮により元の木材ＮＷの気乾比重に対する圧縮率で１０％〜４０％、好ましくは、２０％〜４０％の範囲内の圧縮率で圧縮されたものである。これより、全体の比重に比べ表面を高比重にでき、軽量性と表面硬度、強度も両立できる。
なお、圧縮率は、元の木材ＮＷの気乾比重と、積層塑性加工木材ＬＰＷの各意匠材ＰＷD1,ＰＷD2及び内層材ＰＷIを接合面で切り出して測定した気乾比重とから圧縮率を算出したものであり、節の存在による比重差からすると、特定の一部分を切り出した測定では、必ずしも上記範囲内に該当しないこともある。また、自然物を相手にするものであり測定等による誤差を有しても、実施できないものでなく、誤差の介入を否定するものではない。
【００９２】
本実施の形態において、こうした意匠材ＰＷD1,ＰＷD2及び内層材ＰＷIの圧縮率の相違は、上述したように、所定に製材した木材ＮＷ同士の組み合わせ、積層によって、木材ＮＷ間で木材組織の変化があり、そこに抵抗が生じることを利用し、表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2を大きく圧縮変形する一方、表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2間の内部の木材ＮＷIでは圧縮変形量を抑えたものである。そして、このように所定に製材した木材ＮＷ同士を組み合わせ積層したものを圧密加工するものでは、表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2と内部の木材ＮＷIとの組み合わせ方によって、例えば、積層する木材ＮＷの年輪角度の大小の組み合わせや、節のある材料と節のない材料の組み合わせ等で、圧密加工した積層塑性加工木材ＬＰＷの表面硬度等の特性の制御も容易に可能となる。
【００９３】
こうした意匠材ＰＷD1,ＰＷD2及び内層材ＰＷIからなる本実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷは、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2と内層材ＰＷIで互いに圧縮量、圧密度が相違しているも圧密加工や木材同士の接着剤による接合によってそれら全体では、元の木材ＮＷ、積層木材ＬＷよりも機械的強度が強いものである。特に、圧密加工により意匠材ＰＷD1,ＰＷD2は内層材ＰＷIよりも高圧縮されて細胞内腔の空隙が少なくなり、硬くて強い木質になっている。
【００９４】
このように、積層木材ＬＷの表裏層に配置した木材ＮＷD1，ＮＷD2を加熱圧縮により高圧縮してなる厚みの薄い２枚の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2と、積層木材ＬＷの木材ＮＷD1，ＮＷD2間に配置した内部の木材ＮＷIを加熱圧縮してなり意匠材ＰＷD1,ＰＷD2よりも低圧縮で厚みのある１枚以上とした内層材ＰＷIとから構成される本実施の形態の積層塑性加工木材ＬＰＷでは、その表裏層の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2のみを高圧縮することで、全体では低圧縮率、低比重として軽量性を確保しても、高い表面硬さを得ることができる。
よって、例えば、杉材や檜材等の比重の軽い木材を使用して圧密加工し所定の圧縮率、密度分布の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2及び内層材ＰＷIからなる積層塑性加工木材ＬＰＷでは、硬質で比重の高い例えば、ミズナラ、ケヤキ等の広葉樹の木材に比べて、表面硬さは同等以上としてもそれら広葉樹の木材より軽くすることが可能である。即ち、軽量性と表面硬度との両立を可能とする。
【００９５】
杉材または檜材等の針葉樹を圧密加工する例で説明すると、積層塑性加工木材ＬＰＷの気乾比重を加工前の木材ＮＷの気乾比重の１．２倍以上、１．７倍以下の範囲内にするのが好ましく、より好ましくは、１．３倍以上、１．６倍以下の範囲内である。これにより高圧縮とした意匠材ＰＷD1,ＰＷD2によって高い表面硬度、強度として元の木材の傷付きやすさを解消しつつ、軽量性を確保できる。
特に、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2は、加熱圧縮により元の木材ＮＷの気乾比重に対する圧縮率で４５％〜６５％、好ましくは、５０％〜６０％の範囲内の圧縮率で高圧縮されたことにより、木材の性質が変化して表面硬度が顕著に増したものである。
【００９６】
こうして表面硬度、強度と軽量性を両立できると、例えば、容易な持ち運びや筆記、カッター等による傷付き難さが必要とされる学校用の学習机等の天板用途等にも好適になり、更に、机等の天板や棚板等の用途としてそれが軽量であれば、天板や棚板等に使用した場合でもそれを支持する脚等の支持部材の設計自由度を高めることも可能となる。
【００９７】
また、こうした高圧縮の厚みの薄い意匠材ＰＷD1,ＰＷD2とその間の低圧縮の厚みの厚い内層材ＰＷIからなる本実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷでは、積層木材ＬＷに対する全体の体積低下や全体比重が高くなることの重量増加が抑えられるから、高圧縮した意匠材ＰＷD1,ＰＷD2により高い表面硬度を確保できるも、軽量であり、また、体積低下を抑えていることで、安価に提供できる。
【００９８】
更に、本実施の形態の積層塑性加工木材ＬＰＷは、その表裏層の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2が高密で硬くあるも、それら意匠材ＰＷD1,ＰＷD2間の内層材ＰＷIでは意匠材ＰＷD1,ＰＷD2よりも低密であるから、元の木材ＮＷの軟質な特性により、緩衝機能を有し、小物等の物が衝突したときでも、或いは、壁や床等の物に衝突したときでも、その衝撃を吸収し緩和できる。よって、積層塑性加工木材ＬＰＷに衝撃が加わったとしても、衝撃音が少なく、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2に傷が付き難いうえ、衝突した相手物もその傷付き、破損等が防止される。更に、例えば、学習机等の天板に使用したときには、筆記音等の吸収効果、防音効果も期待できる。また、表裏層の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2を高圧縮で高密とするもその内部の内層材ＰＷIが低圧縮で低密であるから、例えば、天板等の用途として使用した際に脚等の支持部材を取付けるときでも、それを接合する螺子、釘等の接合部材が入りやすいうえ、内層材ＰＷIよりも高密な意匠材ＰＷD1,ＰＷD2によって接合部材の保持力を高くできる。更に、内部の内層材ＰＷIが低密であることで、木口面や木端面側を切断する場合も切断しやすく、切断加工、組付けが容易である。
【００９９】
そして、本実施の形態の積層塑性加工木材ＬＰＷは、木材ＮＷ同士を重ね合わせて圧密加工し、また、積層接着したものであり、特に、複数枚の木材ＮＷを互いに特定方向で積層した積層木材ＬＷに対し、表裏層に配置した木材ＮＷD1，ＮＷD2の厚みを高圧縮し、表裏のＮＷD1，ＮＷD2間に配置した内部の木材ＮＷIを表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2よりも低圧縮とし、各木材ＮＷの全体の厚みを均一に圧縮するものではなく、表裏層に配置した木材ＮＷD1，ＮＷD2とそれらの間の内層の木材ＮＷIとで圧縮率を相違させている。好ましくは、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の圧縮率が内層材ＰＷIの圧縮率に対し、１．５倍〜５倍の範囲内、より好ましくは、２倍〜４倍の範囲内である。気乾比重でみると、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の気乾比重は、内層材ＰＷIの気乾比重に対し、１．３倍以上、１．８倍以下が好ましく、より好ましくは、１．４倍以上、１．６倍以下の範囲内であるものである。
【０１００】
よって、本実施の形態の積層塑性加工木材ＬＰＷによれば、積層木材ＬＷの表裏層に配置した木材ＮＷD1，ＮＷD2の厚みを高圧縮してなる意匠材ＰＷD1,ＰＷD2によって高い表面硬度、強度を確保できる一方、積層木材ＬＷの表裏層の木材ＮＷD1，ＮＷD2間に配した中間層の木材ＮＷIの厚みを意匠材ＰＷD1,ＰＷD2よりも低圧縮とした内層材ＰＷIにしたことで、加熱圧縮時に積層木材ＬＷの全体厚みに強い圧縮力が掛からないものである。
また、上下方向からの平面的なプレス圧縮で、内部の内層材ＰＷIを低圧縮とする一方、内層材ＰＷIを挟む意匠材ＰＷD1,ＰＷD2を高圧縮とし、表裏のバランスが良いから、加熱圧縮時に特定方向の応力集中、ストレスが入り難いものである。
【０１０１】
加えて、圧密加工の加熱圧縮により木材組織を軟化変形できることで、木材ＮＷ同士を重ねて加熱圧縮すると、節部Ｋがあっても、硬い節部Ｋが、対向する相手材、即ち、別の重ねた木材ＮＷの節のない軟化変形しやすい低比重な柔らかい箇所を押圧し、そこに食い込む。したがって、加熱圧縮したときに節部Ｋの動きが拘束、規制されない。即ち、木材ＮＷに節部Ｋが存在しても、それに重ねた対応する相手材の木材組織が軟化変形することで、木目の長さ方向に対して垂直な方向で圧縮力が加えられたときに、節部Ｋの動きが拘束、規制されない。よって、節部Ｋに加熱圧縮力に対する応力が生じ難く、節部Ｋに強い圧縮荷重が掛からない。
【０１０２】
つまり、節部Ｋにおいては、高比重で硬いうえ、年輪線ＲＬと節部Ｋの繊維方向の相違により圧縮され難く圧縮に強いものであるところ、木材ＮＷに節部Ｋがあっても、木材ＮＷを重ね合わせて圧密加工するから、木目の長さ方向に対して垂直な方向で圧縮力が加えられたときに、圧縮に強い節部Ｋが、節部Ｋのある木材に重ねた別の木材の加熱圧縮により軟化したところを押圧し、その押圧により相手材が軟化変形することで、木目の長さ方向に垂直な方向の圧縮力に対し緩衝されるから、節部Ｋに無理な圧縮力、ストレスが掛かり難い。
【０１０３】
こうして、本実施の形態の積層塑性加工木材ＬＰＷでは、節部Ｋが存在したとしても、表裏層の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2を高圧縮とし、内部の内層材ＰＷIを低圧縮としたことで、積層した木材の内部に強い圧縮力、圧縮ストレスが掛からないことに加え、節部Ｋのある個所に重ねた相手材の木材組織が軟化変形することで、節部Ｋに強い圧縮荷重、圧縮ストレスが掛からず節部Ｋの圧縮応力の発生が少ない。よって、節のある材料を用いても、例えば、木材ＮＷに木目の長さ方向に対し垂直方向にまたは斜めに節部Ｋが走行している場合でも、加熱圧縮時にそれら節部Ｋの潰れ、クラック、亀裂等の割れが生じ難いものである。
【０１０４】
特に、このように表裏層の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2を高圧縮とし、内部層の内層材ＰＷIを低圧縮として内部に圧縮ストレスを掛け難い圧密加工であることに加え、木材ＮＷを積層し圧密加工するものでは、木材ＮＷに節部Ｋが存在しても、それに重ねた対応する相手材の木材組織の軟化変形によって、節部Ｋに強い圧縮荷重が掛かり難いから、表裏面側である意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の圧縮率を高めても、節部Ｋが割れに難いものである。よって、節部Ｋのクラック、亀裂等の割れを生じさせることなく、表面硬度、強度を高めることが可能となる。
【０１０５】
また、節部Ｋの組織は、木材の木表側から木裏側にかけてサイズが縮小する傾向にあるが、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2では、木表側の板目面または追柾面側がプレス面とされたものであるから、高圧縮される意匠材ＰＷD1,ＰＷD2に節が存在しても、木目の長さ方向に垂直な方向の圧縮力で、それに重ねる低圧縮の内層材ＰＷIの対応する軟化した箇所を押圧変形しやすい。よって、高圧縮される意匠材ＰＷD1,ＰＷD2に節が存在しても、それに重ねる低圧縮の内層材ＰＷIによって加熱圧縮力による節の動きが拘束され難いいことで、表裏層の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の高圧縮による高い表面硬度、強度と節部Ｋのクラック、亀裂等の割れが生じ難い意匠面を両立できる。
【０１０６】
加えて、本実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷにおいては、各意匠材ＰＷD1,ＰＷD2及び内層材ＰＷIは、互いに木目の長さ方向を一致させて積層されていることから、節のある材料を使用したときでも、加熱圧縮時に積層された対向する相手材の木材組織を節が押圧しやすいから、節部Ｋにかかる圧縮ストレスを小さくできる。よって、節が多い場合、例えば、１０％〜２０％の高い占有率で節が存在し、部分的な比重差が大きい場合や、木材の表裏面を貫く節が存在する場合や、直径２０ｍｍ以上の節が存在する場合であっても、節やその周囲でのクラック、亀裂等の割れが生じ難いものである。
【０１０７】
このように節のある材料を使用して圧密加工してなる積層塑性加工木材ＬＰＷでは、図１乃至図４に示すように、木材ＮＷの節部Ｋの硬い箇所が、対向する相手材、即ち、別の重ねた木材ＮＷの節のない軟化変形しやすい柔らかい箇所を押圧したことにより、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2及び内層材ＰＷIのうちの対向する面の１か所以上に節部Ｋによる凸状部Ｐと節部Ｋで変形した凹状部Ｄによる接合面ＢＦを有する。
【０１０８】
そして、木材ＮＷに節のある材料を使用して圧密加工したことにより、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2及び内層材ＰＷIのうちの対向する面の１か所以上に節部Ｋによる凸状部Ｐと節部Ｋで変形した凹状部Ｄによる接合面ＢＦを有する積層塑性加工木材ＬＰＷでは、節が硬いから、内部抵抗力が高いことで、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2に加熱圧縮力を集中させ、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の高密度化、高比重化を可能とし、表面硬度、強度を高めることも可能である。
即ち、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2及び内層材ＰＷIのうちの対向する面の１か所以上に節部Ｋによる凸状部Ｐと節部Ｋで変形した凹状部Ｄによる接合面ＢＦを有する積層塑性加工木材ＬＰＷによれば、より高い表面硬度、強度が得られる。よって、筆記やカッター等による浅い細かいな傷も付き難いものになり、そのような傷付きが生じやすい学校用の学童机、家庭用の学習机、オフィスや食卓の机等の天板用途にも好適である。
加えて、節部Ｋが積層した相手材に食い込むことで接合強度を高めることが可能となり、積層塑性加工木材ＬＰＷ全体の機械的強度の向上も可能となる。
【０１０９】
また、本実施の形態の積層塑性加工木材ＬＰＷは、その表裏面側の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2が高密度に圧密化していることによって、周囲環境条件が変化したときの水分の吸放湿が抑制されるから、周囲環境条件が変化しても寸法形状安定性が高いものである。即ち、圧密加工により元の木材から厚みを薄くしても歪みが入り難いものであり、薄い厚みでも歪みが生じ難いものである。よって、総重量が少なく、薄い厚みで軽くても、高い表面硬度、強度が得られる。したがって、天板や棚板等に使用した場合でもそれを支持する脚等の支持部材の設計自由度を高めることが可能となる。
【０１１０】
特に、本実施の形態の積層塑性加工木材ＬＰＷの意匠材ＰＷD1,ＰＷD2は、木表側の板目面または追柾面側がプレス面とされた配置である。即ち、積層塑性加工木材ＬＰＷの表裏面が木表側の板目面または追柾面であり、１対のプレス盤１０Ａ，１０Ｂによる加熱圧縮時に木表側の板目面または追柾面を１対のプレス盤１０Ａ，１０Ｂに対向させたものである。したがって、圧縮による歪量、内部抵抗が少ない圧縮方向で圧縮されたものであるから、節が多くても節の潰れ、破損、割れ等が生じ難く、しかも、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2に加熱圧縮力をより集中させ、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の表面硬度、強度を高めることが可能となる。また、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の表裏で収縮の異方性がバランスされたものである。よって、加熱圧縮による歪みが入り難く、また、節があっても内部割れが生じ難いものであり、周囲環境条件が変化しても寸法形状安定性が高いものである。更に、内層材ＰＷIよりも高い圧縮密度の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2で内層材ＰＷIを平行的に挟んだ複層構造により、機械的にも安定した強度となる。
【０１１１】
そして、このように複数枚の木材ＮＷを積層し、それを圧密加工した積層塑性加工木材ＬＰＷでは、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の一方や内層材ＰＷIに節のある材料を用いたとしても、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の他方に節のない材料を使用することで使用面の表面意匠性を維持できる。
【０１１２】
ここで、本発明者らの実験研究によれば、本実施の形態の積層塑性加工木材ＬＰＷは、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の木口面に表れる年輪線ＲＬと木裏側の板目面または追柾面とがなす鋭角側の交差角度である年輪角度θD、及び、内層材ＰＷIの木口面に表れる年輪線ＲＬと木裏側の板目面または追柾面面とがなす鋭角側の交差角度である年輪角度θIが、θD＜θIであるものが好ましい。意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の木口面に表れる年輪線ＲＬと木裏側の板目面または追柾面とがなす鋭角側の交差角度である年輪角度θDと、内層材ＰＷIの木口面に表れる年輪線ＲＬと木裏側の板目面または追柾面とがなす鋭角側の交差角度である年輪角度θIとの関係がθD＜θIであるものは、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2に加熱圧縮力が集中し、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の圧縮変形量が大きいものであるから、高い表面硬度が得られる。また、加熱圧縮時の表裏層の木材ＮＷD1,ＮＷD2の内部抵抗も少なく、加熱圧縮時に生じる内部応力が少ないと共に、内層材ＰＷIに掛かる加熱圧縮力を小さくできるから、節が多く存在する場合、例えば、１０％〜２０％の高い占有率で節が存在し、部分的な比重差が大きい場合や、木材ＮＷの表裏面を貫く節が存在する場合や、直径２０ｍｍ以上の節が存在する場合であっても、節やその周囲でのクラック、亀裂等の割れが生じ難いものとなる。
【０１１３】
更に、本発明者らの実験研究によれば、本実施の形態の積層塑性加工木材ＬＰＷは、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の木口面に表れる年輪線ＲＬと木裏側の板目面または追柾面とがなす鋭角側の交差角度である年輪角度θDが０°＜θD≦３０°の範囲内、好ましくは、０°＜θD≦２０°であり、内層材ＰＷIの木口面に表れる年輪線ＲＬと木裏側の板目面または追柾面とがなす鋭角側の交差角度である年輪角度θIが５°≦θI≦８０°、好ましくは、１０°＜θD≦７０°の範囲内であるものが好ましい。当該範囲内であるものは、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2に加熱圧縮力が集中し、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の圧縮変形量が大きいものであるから、高い表面硬度が得られる。特に、全体の比重に比べ表面を高比重にでき、軽量性と表面硬度、強度を両立できる。また、加熱圧縮時の各木材ＮＷの内部抵抗が少なく、加熱圧縮時に生じる内部応力が少ないから、加熱圧縮による年輪線ＲＬの座屈変形が防止されたものであり、クラック、亀裂等の内部割れが生じ難いものである。そして、節が多く存在する場合、例えば、１０％〜２０％の高い占有率で節が存在し、部分的な比重差が大きい場合や、木材ＮＷの表裏面を貫く節が存在する場合や、直径２０ｍｍ以上の節が存在する場合であっても、節やその周囲でのクラック、亀裂等の割れが生じ難いものとなる。
【０１１４】
なお、年輪角度θD、θIについては、理想的には、節部Ｋの無い木材に関しては、木口面に表れる全ての年輪線ＲＬと木裏側の板目面または追柾面とがなす交差角度θD、θIに対して該当することになるが、自然物を相手にするものであり、また、節部Ｋのある木材では節部Ｋの周囲では年輪線ＲＬの乱れが生じ、例えば、節のない箇所では、早材部及び晩材部からなる１年輪が弧状であるが、節のある個所ではその年輪の流れを変えるように木目の長さ方向に対して略垂直方向に節が走向するから、実用的には、木口面に表れる全ての年輪線ＲＬに対して厳格に上記の角度の条件を満たしていることを要求するものではなく、木口面にはそのような条件を満たしていない年輪線ＲＬが数割存在しても実質的に問題がなく、平均値が上記の角度の条件を満たしていればよい。
【０１１５】
ところで、最終製品の平滑性の確保のため、通常、圧密加工後の積層塑性加工木材ＬＰＷPの表裏の一方または両方の面を切削加工するところ、本実施の形態の表層側を高圧縮する圧密加工では、表面の切削量が０．５〜１ｍｍ単位の違いでも切削した表面硬度、強度に大きく影響することが判明した。
また、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の厚みが少なすぎると、それに重なる内層材ＰＷIに節のある材料を使用したとき、その節部Ｋの模様が使用面とされる方の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の表面に表出する恐れがある。
【０１１６】
そこで、本発明者らの鋭意実験研究によれば、表面意匠性を確保し、かつ、高い表面硬度とする厚みからすれば、好ましくは、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の厚みが、内層材ＰＷIの厚みに対し、０．３〜０．８倍の範囲内、より好ましくは、０．４〜０．６倍の範囲内である。当該範囲内の厚みとするものでは、使用面とされる方の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2に重ねた内層材ＰＷIに節がある場合でも、その節及び節周囲の濃色化、黒色化した濃淡模様が使用面とされる方の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の表面に表出しない厚みとなり、表面意匠性が良く、かつ、高い表面強度、硬度が得られる。
【０１１７】
更に、本実施の形態の積層塑性加工木材ＬＰＷは、その全体の厚みが、好ましくは、１５ｍｍ以上、４０ｍｍ以下、より好ましくは、１８ｍｍ〜３５ｍｍの範囲内であり、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の厚みが、好ましくは、１．５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下、より好ましくは、１．５ｍｍ以上、８ｍｍ以下の範囲内であり、内層材ＰＷIの厚みが、好ましくは、６ｍｍ以上、１５ｍｍ以下、より好ましくは、８ｍｍ以上、１３ｍｍ以下の範囲内である。意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の厚みが当該範囲内であれば、使用面とされる方の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2に重ねた内層材ＰＷIに節が存在しても、その節部Ｋの模様が使用面とされる方の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の表面に表出することない厚みとなり、良好な意匠表面で、かつ、高い表面強度、硬度が得られる。特に、杉材、檜材等の針葉樹の使用により薄い全体厚みで軽量性が確保される。よって、学校用の学童机やオフィス、家庭の食卓の机等の天板や棚板等に適用したときでもそれを支える脚等の支持部材の設計自由度を高くできる。
更に、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の高圧縮な圧密加工により周囲環境条件が変化しても吸放湿し難いから、厚みが薄くてもかし難く寸法形状安定性が高いものである。
【０１１８】
ここで、檜材からなる厚みが１２〜１５ｍｍの範囲内である木材ＮＷを使用し、元の木材ＮＷの気乾比重に対する圧縮率で４５％〜６５％の範囲内の圧縮率で圧縮された表裏の２枚の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2と、元の木材ＮＷの気乾比重に対する圧縮率で１０％〜４０％の範囲内の圧縮率で圧縮された１枚の内層材ＰＷIとが積層接合した積層塑性加工木材ＬＰＷPを作製し、その表裏面側を２ｍｍ〜３ｍｍ切削して積層塑性加工木材ＬＰＷを形成し、その積層塑性加工木材ＬＰＷについてブリネル硬さＨＢを測定した。積層塑性加工木材ＬＰＷは、使用する木材の厚みや、切削厚みを相違させて、厚みや圧縮率が相違する複数枚を作製しそれらのブリネル硬さＨＢを測定した。
【０１１９】
具体的には、ブリネル硬さＨＢは、ＪＩＳ  Ｚ  ２１０１の木材の試験方法に準拠し、作製した積層塑性加工木材ＬＰＷに対し、その一方の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2側から直径１０ｍｍの鋼球を毎分０．５ｍｍの速度で深さ約０．３２（１／π）ｍｍまで圧入し、その時の荷重を接触面積で割ることにより求めたものである。なお、ブリネル硬さは、各木材の１２個所で測定した平均値のうち最も高いブリネル硬さＨＢの測定値を表１に示した。
また、比較のために、現行の学校用の学習机の天板の表層に用いられているゴム集成材及び未圧縮の檜材、ナラ材についても同様にブリネル硬さＨＢを測定した。
これらブリネル硬さＨＢの測定結果を表１に示す。
【０１２０】
【表１】
0006944225.tif 000002
【０１２１】
表１に示すように、所定の圧密加工をした積層塑性加工木材ＬＰＷでは、ゴム集成材、未圧縮の檜材及びナラ材よりも比重が小さく軽量であるにも関わらず、最もブリネル硬さが硬いものとなった。よって、この積層塑性加工木材ＬＰＷによれば、軽量性及び高い表面硬度、強度とが両立し、高い表面硬度、強度によって筆記、カッター等による傷付きも生じ難く、そのうえ、軽量であるから、持ち運びが容易で、更に、机等の天板や棚板等を支持する脚の設計自由度を高めることも可能である。したがって、容易な持ち運びや筆記、カッター等による傷付き難さが必要とされる学校用の学習机等の天板用途等にも好適である。また、ゴム集成材及び未圧縮の檜材、ナラ材は天然の木材であるから、硬度、強度等の特性や品質のばらつきも大きくなるのに対し、本実施の形態の積層塑性加工木材ＬＰＷでは圧密加工により硬度、強度を高くするものであるから、硬度・強度等の特性や品質のばらつきが抑えられ、商品において硬度、強度不足による不良品の発生も少なく、天板等としての商品価値を高くできるものである。
【０１２２】
こうして、本実施の形態の積層塑性加工木材ＬＰＷは、ブリネル硬さが１５Ｎ以上、３０Ｎ以下、好ましくは、１８Ｎ以上、３０Ｎ以下、より好ましくは、１８Ｎ以上、２５Ｎ以下の範囲内である。当該範囲内であれば、筆記やカッター等による浅い細かい傷が付き難い、即ち、傷痕が付き難い高い表面硬さ、強度であり、かつ、節があっても割れ難いいものとなる。そして、このような圧密加工で木材の表面硬度を高めたものでは、木材本来の木目、温かみ等の質感も有するものであり、学校用の学童机やオフィス、食卓の机等の天板にも好適である。
【０１２３】
以上、説明してきたように、上記実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷは、３枚以上の木材ＮＷをその木目の長さ方向に対して垂直方向に積層し、木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により圧密加工し、かつ、一体に接合してなる積層塑性加工木材ＬＰＷであって、表裏層に位置し加熱圧縮により高圧縮された厚みの薄い２枚の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2と、表裏層の２枚の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2間に位置し意匠材ＰＷD1,ＰＷD2よりも低圧縮とされた厚みのある１枚以上の内層材ＰＷIとを具備するものである。
【０１２４】
即ち、上記実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷは、木材ＮＷの木目の長さ方向に対して垂直方向に木材ＮＷを複数枚積層してなる積層木材ＬＷを、木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により塑性加工し、また、一体に接合したものであり、加熱圧縮による圧縮量が大きくて厚みが小さい２枚の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2が表裏層に配設し、２枚の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2よりも加熱圧縮による圧縮量が小さくて厚みが大きい１枚以上の内層材ＰＷIが２枚の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2間に配設したものである。
【０１２５】
したがって、上記実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷによれば、表裏の意匠面を形成する意匠材ＰＷD1,ＰＷD2を高圧縮とする一方、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2間の内層材ＰＷIは低圧縮とした塑性加工であり、元の木材ＮＷよりも機械的強度を強くでき、また、表面硬度を高めることができるうえ、表裏の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2以外の内部の内層材ＰＷIでは、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2よりも低圧縮であるから、また、表裏で圧縮率をバランスしていることで圧縮による歪みが入り難いから、節のある材料を用いても、その節には強い圧縮力が掛かり難いものである。特に、木材ＮＷを重ねた積層木材ＬＷの塑性加工であり、木材ＮＷに節があり部分的に比重が異なる硬い箇所があっても、木材ＮＷ同士を重ねて加熱圧縮するものでは、硬い節の箇所を、加熱圧縮により軟化し硬い節の押圧により変形可能な低比重な箇所で受けることができるから、節に過剰な圧縮応力、内部応力が掛かり難いものである。よって、節があっても、その節部Ｋにクラック、亀裂等の割れが生じ難いものである。また、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2及び内層材ＰＷIとの３枚以上の木材の積層接合であり、内層材ＰＷIや一方の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2に節のある材料を用いたとしても、他方の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2に節のない材料を使用すれば使用面では意匠性を維持することが可能である。
【０１２６】
加えて、上記実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷによれば、複数枚の木材ＮＷを積層、圧密加工して１枚の厚みを出すものであり、原材料の各１枚の製材の厚みは薄くてもよいから、圧密加工前の乾燥工程での乾燥時間の短縮化が可能であり、乾燥による負荷を少なくできる。よって、節がある材料を使用したときでも、乾燥による節割れ、節抜けを生じ難くでき、歩留まりの向上を可能とする。
【０１２７】
加えて、上記実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷによれば、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2及び内層材ＰＷIは互いに一体に接合しているから、製品化後の膨張収縮による歪み、反りの発生による接合面での剥離を防止できる。
【０１２８】
こうして、上記実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷによれば、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2や内層材ＰＷIに節があってもその節部Ｋにクラック、亀裂等の割れが生じ難いものであり、かつ、意匠性を両立させることができ、節のある材料の有効活用を図ることができる。
【０１２９】
特に、上記実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷによれば、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2及び内層材ＰＷIは、互いに木目の長さ方向を一致させて積層されていることから、節のある材料を使用したときでも、加熱圧縮時に積層された対向する相手材の木材組織を節が押圧しやすく、節に圧縮ストレスが掛かり難い。よって、節が多い場合、例えば、１０％〜２０％の高い占有率で節が存在し、部分的な比重差が大きい場合や、木材の表裏面を貫く節が存在する場合や、直径２０ｍｍ以上の節が存在する場合であっても、節やその周囲でのクラック、亀裂等の割れを生じさせ難いものである。したがって、塑性加工時の更なる歩留りの向上を可能とする。
【０１３０】
また、上記実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷにおいて、各意匠材ＰＷD1,ＰＷD2と内層材ＰＷIは、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の木口面に表れる年輪線ＲＬと木裏側の板目面または追柾面とが交わる鋭角側の年輪角度θDと、内層材ＰＷIの木口面に表れる年輪線ＲＬと木裏側の板目面または追柾面とが交わる鋭角側の角度θIとが、θD＜θIであるものは、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の圧縮変形量が大きいものであり、加熱圧縮時の内部応力が少ないものである。よって、圧縮による歪みも少なく、また、節があってもクラック、亀裂等の割れを生じることなく、高い表面硬度が得られる。
【０１３１】
更に、上記実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷにおいて、各意匠材ＰＷD1,ＰＷD2は、その木口面に表れる年輪線ＲＬと木裏側の板目面または追柾面とが交わる鋭角側の年輪角度θDが０°＜θD≦３０°であり、１枚または２枚以上の各内層材ＰＷIは、その木口面に表れる年輪線ＲＬと木裏側の板目面または追柾面とが交わる鋭角側の年輪角度θIが５°≦θI≦８０°であるものは、加熱圧縮による年輪の座屈変形が少ないものである。よって、節が存在しても木材内部の割れが生じ難いものであり、また、歪み等も入り難いものである。したがって、品質の安定化を可能とする。
【０１３２】
加えて、上記実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷによれば、各意匠材ＰＷD1,ＰＷD2は、木表側の板目面または追柾面側がプレス面とされた配置であるから、圧縮による歪量、内部抵抗が少ない圧縮方向で圧縮されたものである。また、積層塑性加工木材ＬＰＷの表裏面に各意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の木表側の板目面または追柾面がくるから、収縮の異方性がバランスされたものである。よって、節があっても内部割れが生じ難いものであり、かつ、寸法形状安定性も高いものである。
【０１３３】
そして、上記実施の形態に係る積層塑性加工木材において、その気乾比重が元の木材の気乾比重の１．２倍以上、１．７倍以下であれば、表面硬度、強度と軽量性との両立を可能とする。
【０１３４】
特に、上記実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷによれば、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2は、加熱圧縮により元の木材ＮＷの気乾比重に対する圧縮率で４５％〜６５％の範囲内の圧縮率であり、内層材ＰＷIは、加熱圧縮により元の木材ＮＷの気乾比重に対する圧縮率で１０％〜４０％の範囲内の圧縮率であるから、針葉樹を使用して軽量としても高い表面硬度が得られる。よって、軽量性と高い表面硬度とを両立できる。
【０１３５】
また、上記実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷにおいて、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の厚みが、内層材ＰＷIの厚みの０．３〜０．８倍の範囲内であるものでは、使用面側とする意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の一方に重ねた内層材ＰＷIに節部Ｋがある場合でも、その節及び節周囲の濃色化、黒色化した模様が使用面側とする意匠材ＰＷD1,ＰＷD2に表出しない厚みであり、また、表面硬度も高くできる。よって、表面硬度・強度と表面意匠性を両立できる。
【０１３６】
更に、上記実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷにおいて、その全体の厚みが１５ｍｍ以上、４０ｍｍ以下の範囲内であり、意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の厚みが１．５ｍｍ以上、１０ｍｍ以下の範囲内であり、内層材ＰＷIの厚みが、６ｍｍ以上、１５ｍｍ以下の範囲内であるものでは、使用面側とする意匠材ＰＷD1,ＰＷD2の一方に重ねた内層材ＰＷIに節部Ｋがある場合でも、その節及び節周囲の濃色化、黒色化した模様が使用面側とする意匠材ＰＷD1,ＰＷD2に表出しない厚みであり、かつ、薄い全体厚みで軽量とするも、高い表面硬度が確保される。よって、表面硬度・強度、表面意匠性及び軽量性を両立できる。
【０１３７】
そして、上記実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷにおいて、ブリネル硬さが１５Ｎ以上、３０Ｎ以下の範囲内であるものでは、筆記やカッター等による浅い細かい傷が付き難い表面硬さであるから、学校用の学童机、家庭用の学習机、オフィスの仕事机、食卓の机等の天板にも好適である。
【０１３８】
上記実施の形態に係る積層塑性加工木材ＬＰＷにおいて、意匠材ＰＷD1，ＰＷD2及び内層材ＰＷIのうちの対向する面の１か所以上に節部Ｋによる凸状部Ｐと節部Ｋで変形した凹状部Ｄによる接合面ＢＦを有するものは、節があってもその周囲の木材組織が軟化変形することより節の動きが規制、拘束されず、節部Ｋにクラック、亀裂等の割れが入ることなく圧密加工したものである。したがって、節のある材料の使用により安価なものとなる。また、節がある木材では、圧縮し難く抵抗するから、表面硬度を高めることも可能となる。
【０１３９】
ところで、所定の幅広や長尺の天板や棚板等の製品を形成する場合にあっては、複数の積層塑性加工木材ＬＰＷをそれら木目の長さ方向を並行にして、その厚み方向に対して垂直な幅方向に、即ち、横方向に連接し、横継ぎ接合して所定の幅寸法としたり、複数の積層塑性加工木材ＬＰＷをその木目の長さ方向に、即ち、縦方向に連接し、縦継ぎ接合して所定の長さ寸法としたりすることが可能である。このとき、加工前の積層木材ＬＷを木目の長さ方向に対して直角な幅方向に複数枚横接ぎし、及び／または、木目の長さ方向に複数枚縦接ぎして圧密加工してもよい。積層塑性加工木材ＬＰＷでは、高圧縮に圧密加工した意匠材ＰＷD1，ＰＷD2の存在によって周囲環境条件が変化したときの吸放湿特性、即ち、膨張収縮への変化が少なく寸法形状安定性があるから、複数の積層塑性加工木材ＬＰＷを横継ぎや縦接ぎ接合しても、周囲環境条件の変化によってその接合面に負荷が掛かかり割れや歪み等が生じ難いものである。また、周囲環境条件の変化によって大きな応力が生じ難いから、節部Ｋが存在する場合であっても、木材割れや歪み等が生じ難いものである。
【０１４０】
ところで、節及びその周囲には豊富な樹脂分が存在することで、そこに過剰な加熱圧縮力が加えられた場合には、ヤニが析出する恐れがあるが、上記実施の形態の積層塑性加工木材ＬＰＷによれば、節部Ｋに過剰なストレスが入り難いことで、節部Ｋからの多量のヤニの析出が抑えられる。よって、節部Ｋがあっても、加熱圧縮で使用するプレス盤１０等に節部Ｋからのヤニが接着して１対のプレス盤１０を汚染する恐れもなく、圧密加工後に積層塑性加工木材ＬＰＷが１対のプレス盤１０から剥がれなくなる事態が生じることもない。また、節部Ｋが高圧縮されるものでもないから、製品化後に周囲環境条件が変化した際に節部Ｋからヤニが多量に析出して商品価値を低下させるようなこともない。
【０１４１】
なお、上記実施の形態では、上プレス盤１０Ａ及び下プレス盤１０Ｂによる面接触で加熱圧縮し、密閉状態の内部空間ＩＳに保持された木材の圧密化の固定では、熱効率よく圧縮変形して圧縮後の戻りも少ないから、安定して高品質の製品を提供できる。
しかし、本発明を実施する場合には、圧密加工は上述した製造方法に限定されることなく、例えば、圧縮ローラや圧延ロールを用いた製造であってもよい。
【０１４２】
そして、本実施の形態の塑性加工木材ＰＷは、高い表面硬度、強度であるから、耐摩耗性、耐衝撃性も高く、天板や棚板以外の用途にも好適である。即ち、学校用の学習机、学童机、ダイニングテーブル等の机の天板や棚板に限らず、例えば、家具、台所板、階段板、床、デッキ、腰板等に適用することができる。
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】
【０１４３】
ＬＰＷ    積層塑性加工木材
ＮＷD1，ＮＷD2，ＮＷI1，ＮＷI2，ＮＷI3      加工前の木材
ＰＷD1,ＰＷD2    意匠材
ＰＷI1，ＰＷI2，ＰＷI3    内層材
ＲＬ  年輪線
凸状部Ｐ
凹状部Ｑ
接合面ＢＦ                                                                               
【要約】
【課題】木材に節があってもクラック、亀裂等の割れが生じ難く、かつ、意匠性を両立させることができ、節のある材料の有効活用を図ることができること。
【解決手段】積層塑性加工木材ＬＰＷは、３枚以上の木材ＮＷをそれらの木目の長さ方向に対して垂直方向に積層し、木目の長さ方向に対して垂直方向の加熱圧縮により圧密加工し、一体に接合してなる積層塑性加工木材ＬＰＷであって、加熱圧縮により高圧縮された厚みの薄い表裏層の２枚の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2と、表裏の２枚の意匠材ＰＷD1,ＰＷD2間に介在し意匠材ＰＷD1,ＰＷD2より低圧縮の厚みのある１枚以上の内層材ＰＷIとを具備する。
【選択図】図１【図１】
0006944225.tif 000003
【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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