JP2002018814A - 棒状木材の成形方法及びこれに用いる成形金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定の含水度合いに維持され、所定の温度に
加熱された状態にある木材を半径方向に加圧する事によ
り前記木材よりも縮径された棒状木材を成形する成形方
法において、前記成形のための成形型が簡素化できるよ
うにすること。 【解決手段】前記木材を半径方向に縮径する大きさのテ
ーパ状内面を有する筒状の成形金型が用いられ、前記木
材を前記成形金型の大内径側開放端から前記テーパ状内
面と一致する深さに挿入する第１の工程と、前記挿入さ
れた状態に維持して前記木材を冷却する第２の工程と、
前記第２の工程の後に前記成形金型の小内径側開放端か
ら押し出し棒によって成形後の製品木材を押し出す第３
の工程と、を具備すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、 木材を一定の断面
形状に圧縮成形する木材の圧縮成形方法、及び、これに
用いる成形型に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種、圧縮成形方法として、すでに、
特許第２６８６８７７号の発明（平成５年１２月２１日
公開）が提案されている。このものは、木材たる棒状丸
太材を加圧装置内で所定の温度に加熱し、このように加
熱された棒状丸太材を、筒状の保持枠内で複数の加圧板
により所定の断面形状に圧縮して保持し、この保持枠に
よって保持したままで冷却することにより前記棒状丸太
材を前記所定の断面形状に成形するものである。このも
のでは、例えば、前記複数の加圧板の断面が正方形の各
辺を構成する位置に位置決めされた状態に固定される構
成としておけば、原木丸太を正方形断面の角柱に成形で
きることとなる。

【０００３】このように、この従来の方法では、前記保
持枠を複数個用意しておき、この保持枠にワークたる木
材がセットされたままで成形のための各工程を移動させ
ることができるから、原木丸太の角柱への成形工程が連
続的に実行できることとなって、生産性が向上する。

【０００４】ところが、この従来の方法は、保持枠に装
備される複数の加圧板を閉じた位置に固定された状態
と、この閉じた位置から半径方向外側に移動して開放さ
れた状態との間で移動するように保持されるものである
から、木材の直径に対してこの保持枠が大型になる。先
行技術の発明のように、複数のリンクを用いたパンタグ
ラフ機構によって加圧板を前記２状態に移動させるに
は、保持枠全体の直径は、原木丸太の３倍程度になるか
ら、成形工程での保持枠、つまり、成形型の取り扱いが
面倒であった。また、構造が複雑であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、『所定の含
水度合いに維持され、所定の温度に加熱された状態にあ
る木材を半径方向に加圧する事により前記木材よりも縮
径された棒状木材を成形する』成形方法において、前記
成形のための成形型が簡素化できるようにすることをそ
の課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】＊１項 上記課題を解決するための本発明の技術的手段は、『前
記木材を半径方向に縮径する大きさのテーパ状内面を有
する筒状の成形金型が用いられ、前記木材を前記成形金
型の大内径側開放端から前記テーパ状内面と一致する深
さに挿入する第１の工程と、前記挿入された状態に維持
して前記木材を冷却する第２の工程と、前記第２の工程
の後に前記成形金型の小内径側開放端から押し出し棒に
よって成形後の製品木材を押し出す第３の工程と、を具
備する』ことである。

【０００７】上記技術的手段は次のように作用する。上
記手段によれば、成形金型のテーパ状内面に一致する位
置まで挿入される第１の工程により、木材は、長手方向
の全域に亘って、前記テーパ状内面によって半径方向に
加圧され、縮径されることとなる。

【０００８】この縮径状態が所定の時間維持されて木材
の温度が冷却される第２の工程の後では、当該木材が前
記縮径状態に成形され、この成形状態に固定され製品木
材となる。この際、一度加熱後、冷却すると寸法が安定
する。この製品木材は第３の工程により小径側端部から
押出されることによってテーパ状内面との間に間隙が生
じることになり、成形木材は、成形金型から取り出せる
こととなる。

【０００９】＊２項 １項において、『前記成形金型のテーパ状内面における
テーパは非圧縮状態の前記木材のテーパに略一致してい
る』ものでは前記木材の長手方向の全域に亘って均一に
縮径されることとなり、縮径による製品木材の表面の密
度アップも均一になる。

【００１０】＊３項 以上において、『成形金型のテーパ状内面には複数の凹
部が形成されており、この凹部は軸線方向に長くしかも
その深さはテーパの大径側に向かって徐々に浅くなると
共に、前記凹部の前記大径側の開始点は前記テーパ状内
面に一致している』ものでは、製品木材の表面には、前
記凹部に一致した凸部表面が形成されることとなり、製
品表面に凸部模様を付することができる。

【００１１】＊４項 以上の各項において、『前記第２の工程は、前記第１の
工程及び第３の工程とは別の場所で行われることを特徴
とする』ものでは、第１〜第３の工程が別の場所で実行
されるから、成形加工が連続的に行える。以上におい
て、『前記テーパ状内面の内径は６０ｍｍ〜１５０ｍｍ
とし、前記加圧領域の軸線方向の長さを３００ｍｍから
１０００ｍｍに設定されており、そのテーパは１／１０
０〜１／２５０に設定されている』ものでは、天然木材
のうちの間伐材をそのまま利用した場合に、成形金型に
よって全域的に均一に圧縮できる。

【００１２】＊５項 『両端開放の金属製のテーパ状筒体であって、大径側の
開放端部から小径側の開放端部に向かって縮小する主圧
縮用のテーパ状内面を有し、前記大径側開放端部には、
前記主圧縮用のテーパ状内面よりも大きなテーパの導入
テーパ部を有する』成形金型の利用により、大内径側開
放端部の導入テーパ部から木材が、主圧縮用のテーパ状
内面に押し込まれることとなり、木材を前記主圧縮用の
テーパ状内面の位置に押し込みやすい。従って、上記し
た各成形方法が確実に実施できる。

【００１３】

【発明の効果】本発明は、上記構成であるから次の特有
の効果を有する。木材を半径方向に圧縮するための成形
金型は、テーパ状内面を有する筒状体であるから、木材
を圧縮状態に保持するために従来のようなリンク機構
や、可動の加圧板等が不要であるから、木材を圧縮成形
するための成形用型が大幅に簡素化できる。

【００１４】２項に記載するものでは、上記の効果に加
えて、木材の全域が均一に圧縮され、この圧縮に伴う表
面強度が均一になる。３項に記載するものでは、さら
に、圧縮後の製品木材表面を凹凸表面とすることができ
る。４項に記載するものでは、圧縮成形の工程を連続に
行うことができる。５項に記載する成形金型では、本発
明の木材の圧縮成形が確実に実施できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、上記した本発明の実施の形
態を図１〜図９に示す例に従って詳述する。この例は、
図１に示すように、間伐材等の天然木材を圧縮成形可能
な状態となるように加熱、加湿（又は加水）し、その
後、成形金型(1)を用いて半径方向に圧縮した（縮径さ
せた）後、この状態を維持しつつ木材と成形金型(1)と
を加熱・冷却して圧縮成形状態を固定し、この後で、圧
縮成形された木材、つまり製品木材を前記成形金型(1)
から取り出すものである。この例では、間伐材として、
長さを３００ｍｍ〜１０００ｍｍのもので、テーパは１
／１００〜１／１５０のものを圧縮成形する場合につい
て説明する。

【００１６】前記加熱、加湿をするため、この例では、
図２に示すように、加熱・加湿タンク(2)を用いる。こ
の加熱・加湿タンク(2)は、横型の高圧タンクであり、
内部に上下複数段にわたって天然木材(10)を支持する構
成であり、開閉自在の蓋板(21)を閉じた状態で加熱蒸気
を投入することにより、内部の温度を高めると共に所定
の湿度に維持するものである。

【００１７】この加熱・加湿タンク(2)とは別に、圧縮
と加熱・冷却のための装置が付設されている。この装置
は、図３に示すように、天然木材(10)を半径方向に圧縮
するために、図５に示すように、テーパ状内面(16)の大
径側端部が前記テーパ状内面よりも大きなテーパの導入
テーパ部(17)となった成形金型(1)を用いる。この成形
金型(1)の前記テーパ状内面(16)の形状は前記天然木材
(10)に合わせて設定されており、テーパは１／１００〜
１／２５０、大径側の直径は６０ｍｍ〜１５０ｍｍ、長
さは天然木材(10)よりも２００ｍｍ〜３００ｍｍ程度長
く５００ｍｍ〜１３００ｍｍになっている。

【００１８】天然木材(10)を押し込むために成形金型
(1)を支持する押込み台(11)の同軸線上に天然木材(10)
の支持台(12)があり、その後方に前記天然木材(10)を成
形金型(1)内に押し込むための押込み手段としての第１
油圧シリンダ(31)が設けられ、前記押込み台(11)の一側
には成形金型(1)の軸線に対して直角方向に延びるよう
に、貯留槽(22)、加熱タンク(20)、冷却槽(23)が設けえ
られ、これらの間で前記成形金型(1)を移送するための
移送クレーン(5)が設けられ、この移送クレーン(5)は前
記押込み台(11)と加熱タンク(20)との間を走行する第1
クレーン部(51)と、前記加熱タンク(20)と後述する押出
し台(14)との間を走行する第２クレーン部(52)とを具備
する。この移送クレーン(5)の終点端部に連続するよう
に成形金型(1)から天然木材(10)を押し出すための押出
し台(14)が配置されている。

【００１９】前記成形金型(１)及びこれに圧縮成形状態
に保持された天然木材(10)は、貯留槽(22)を移動してそ
の終点部から加熱タンク(20)に投入されて再加熱され、
前記冷却槽(23)を移動する間に所定の温度に冷却され
る。これらの工程を経ることにより天然木材(10)は圧縮
成形状態に固定される。そして、冷却槽(23)の終点部で
移送クレーン(5)の第２クレーン部(52)により押出し台
(14)に前記天然木材(10)を充填した成形金型(1)が乗せ
られる。

【００２０】この押出し台(14)にはこれに支持される成
形金型(1)の軸線上で、成形金型(1)の内径の小径側に対
向するように第２油圧シリンダ(32)が設けられている。
そして、その反対側には、押出された天然木材(10)を移
送排出するための排出台(15)が設けられている。

【００２１】以上により、加熱・加湿タンク(2)から取
り出されて支持台(12)に支持された天然木材(10)が、図
５に示すように、第１油圧シリンダ(31)によって成形金
型(1)内に押込まれる。この成形金型(1)は、同図に示す
ように、テーパ状内面(16)の大径側端部が前記テーパ状
内面よりも大きなテーパの導入テーパ部(17)となってい
る。また、前記押込み台(11)は前記テーパ状内面(16)の
小径側端部が当接する受け部(111)があり、この押込み
台(11)に支持された成形金型(1)は、前記受け部(111)に
よって同図の右側への移動が阻止されている。したがっ
て、上記押込みによって天然木材(10)は、図6に示すよう
に、押込み台(11)に支持固定された成形金型(1)内に押
込まれ、最終的には天然木材(10)と前記テーパ状内面(1
6)とが一致した状態に保持される。

【００２２】この後、第１油圧シリンダ(31)はその出力
軸が復帰し、移送クレーン(5)の第1クレーン部(51)によ
り押込み台(11)から貯留槽(22)に移し変えられる。この
貯留槽(22)には成形金型(1)を移送チェーン(24)によっ
て移送されて、終点部（図の右端）に達すると、貯留槽
(22)から引き上げられて加熱タンク(20)に投入される。
この加熱タンク(20)で天然木材(10)を収容した成形金型
(1)が所定の時間再加熱されると、前記成形金型(1)が前
記加熱タンク(20)から取り出されて冷却槽(23)に投入さ
れ、冷却される。冷却槽(23)を移送チェーン(24)によっ
て移送される間に所定の冷却時間が経過したこととなり
成形金型(1)の天然木材(10)の圧縮形状が固定され、製
品木材(100)となる。その後、第２クレーン部(52)によ
って、押出し台(14)に移し替えられる。

【００２３】この押出し台(14)は、図３に示すように、
成形金型(1)のテーパ状内面(16)の大径側端部と一致す
る端部に受け部(111)がある。そして、その反対側には
第２油圧シリンダ(32)の出力軸が、テーパ状内面(16)と
同軸上にて対向している。上記のようにして移し変えら
れた成形金型(1)に対して第２油圧シリンダ(32)の出力
軸が成形金型(1)のテーパ状内面(16)の小径側端部から
押込まれて、この推力により、天然木材(10)は成形金型
(1)の反対側から排出台(15)の端部に排出される。これ
により、天然木材(10)は半径方向に圧縮された状態に固
定された前記製品木材製品木材(100)が排出台(15)の下
流側に順次移送されてストック部には製品木材(100)が
ストックされる。

【００２４】前記成形金型(1)として、図８，９に示す構
成のものを採用すると、製品木材(100)の表面には凹凸模
様が圧縮成形と同時に形成される。この成形金型(1)は、
テーパ状内面(16)の内面全域に亘って複数の軸線方向に
長い凹嵌部(4)が形成されており、各凹嵌部(4)は図９に
示すようにその底部(41)が成形金型(1)の軸線に平行に
設定されている。したがってテーパ状内面(16)の大径側
に位置する前記凹嵌部(4)の端部はテーパ状内面(16)に
一致する事となる。

【００２５】この成形金型(1)のテーパ状内面(16)内に
天然木材(10)を挿入して保持すると、圧縮成形後の製品
木材の表面には複数の前記(4)に相当する凸部が形成さ
れたものとなる。このように圧縮成形された製品木材(1
00)を成形金型(1)の小径側に臨ませた第２油圧シリンダ
(32)の出力軸を進出させて製品木材(100)を押出すと
き、前記凸部表面がこの押出しの邪魔にならない。前記
凹嵌部(4)の底部を前記軸線とテーパ状内面(16)のテー
パとの中間の傾斜面にしておけば製品木材(100)の押出
しが一層滑らかに行える。

【００２６】以上のようにして圧縮成形された製品木材
(100)は例えば、杭や、歩道の植え込み丸太、床柱等とし
て利用される。なお、上記実施例では、天然木材(10)の押
込み、あるいは、押出しには、油圧シリンダを用いたが、
出力部が直線駆動するものであれば、種種の駆動装置が
利用できる。押込み台(11)から押出し台(14)への移送に
は、移送クレーン(5)を用いたが、コンベアなど他の移送
手段によっても良く、この間の強制的な冷却には水冷以
外に空冷等も採用でき、再加熱も加熱タンク(20)以外の
加熱手段によるものも考えられる。

【００２７】また、前記天然木材(10)の替りに加工木材
を含めた木材一般を圧縮成形する場合にも、この発明は
実施できる。また、成形金型(1)は単一構成のものでな
く、縦割りの複数の金型部材を組合せることにより、実
施例に示したようにテーパー状内面(16)及び導入テーパ
部(17)を有する構成としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体の工程の説明図

【図２】蓋板(21)を開いた状態の加熱・加湿タンク(2)
の説明図

【図３】実施の形態の装置全体の平面図

【図４】図３の装置のＸ―Ｘ線断面図

【図５】天然木材(10)を成形金型(1)に押込む前の各部
の関係の説明図

【図６】天然木材(10)の押込み途中から押込み終了まで
の各部の説明図

【図７】押出し台(14)に成形金型(1)から製品木材(100)
を押出した時の動作説明図

【図８】製品木材(100)の表面に凸部を連続させる成形
に用いる成形金型(1)の断面図

【図９】図８の主要部の拡大図

【符号の説明】

(1)・・・成形金型、(10)・・・天然木材、(11)・・・押込み台、
(12)・・・支持台、(14)・・・押出し台、(15) ・・・排出台、(1
6)・・・テーパ状内面、(17)・・・導入テーパ部、(100)・・・製
品木材、(111)・・・受け部、(2)・・・加熱・加湿タンク、(2
1)・・・蓋板、(22)・・・貯留槽、(23)・・・冷却槽、(24)・・・移
送チェーン(31)・・・第１油圧シリンダ、(32)・・・第２油圧
シリンダ、(4)・・・凹嵌部、(41)・・・底部、(5)・・・移送ク
レーン、(51)・・・第１クレーン部、(52)・・・第２クレーン
部、

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の含水度合いに維持され、所定の温
   度に加熱された状態にある木材を半径方向に加圧する事
   により前記木材よりも縮径された製品木材を成形する棒
   状木材の成形方法において、前記木材を半径方向に縮径
   する大きさのテーパ状内面を有する筒状の成形金型が用
   いられ、前記木材を前記成形金型の大内径側開放端から
   前記テーパ状内面と一致する深さに挿入する第１の工程
   と、前記挿入された状態に維持して前記木材を冷却する
   第２の工程と、前記第２の工程の後に前記成形金型の小
   内径側開放端から押し出し棒によって成形後の製品木材
   を押し出す第３の工程と、を具備する、棒状木材の成形
   方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の棒状木材の成形方法に
   おいて、前記成形金型のテーパ状内面におけるテーパは
   非圧縮状態の前記木材のテーパに略一致している棒状木
   材の成形方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の棒状木材の成形
   方法において、成形金型のテーパ状内面には複数の凹部
   が形成されており、この凹部は軸線方向に長くしかもそ
   の深さはテーパの大径側に向かって徐々に浅くなると共
   に、前記凹部の前記大径側の開始点は前記テーパ状内面
   に一致している棒状木材の成形方法。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３に記載の棒状木材の
   成形方法において、前記第２の工程は、前記第１の工程
   及び第３の工程とは別の場所で行われることを特徴とす
   る棒状木材の成形方法。
5. 【請求項５】 両端開放の金属製のテーパ状筒体であっ
   て、大内径側の開放端部から小内径側の開放端部に向か
   って縮小する主圧縮用のテーパ状内面を有し、前記大内
   径側開放端部には、前記主圧縮用のテーパ状内面よりも
   大きなテーパの導入テーパ部を有する棒状木材の成形に
   用いる成形金型。