JP2002046104A - 木材成形装置および木材成形方法 - Google Patents
木材成形装置および木材成形方法Info
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Abstract
き、装飾性に優れ、かつ材料表面および中の割れ、剥
離、繊維方向の裂けを低減でき、量産レベルにおいて安
定した品質を図ることが可能な成形木材を形成する木材
成形装置および木材成形方法を提供する。 【解決手段】内部に所定の圧力を有する水蒸気が供給さ
れる圧力容器1と、前記圧力容器1の内部に対向配置さ
れた、木質材料10aへ転写する凹凸模様を有する一対
のプレス金型(7,8)と、前記プレス金型(7,8)
を動作させて前記木質材料10aを圧縮して、当該木質
材料10aに凹凸模様を転写させる駆動手段2とを有
し、前記一対のプレス金型(7,8)は、一方のプレス
金型の凹部と、他方のプレス金型の凸部とが略重なり合
う互いに反転形状の凹凸模様を有している。
Description
等に用いられる表面に凹凸模様を有する成形木材を得る
ための木材成形装置および木材成形方法に関する。
いは木粉末などの木質材料は、その装飾性の観点から各
種用途への利用が期待される。木材の表面に凹凸模様を
形成する方法としては、彫刻刀などで木材の表面を彫る
方法が古くから知られている。しかし、その彫刻による
凹凸模様を形成する場合には、彫刻作業に時間を要する
他、均一な凹凸模様を得難いなどという問題がある。一
方、木粉末をフェノール樹脂により接着することにより
形成されているハードボードやMDFなどに、彫刻など
による2次加工により凹凸模様を施す場合には、上記の
木材での問題に加えて、生分解性のないフェノールを含
んだ廃材が出ることから、環境への配慮の観点から好ま
しくない。また、フェノール樹脂などの接着剤を使用す
るため、工程数が増加してしまうという問題もある。
囲気下で木質材料を加熱軟化させてプレスすることによ
り、所望の形状を有する成形木材とする方法が、開発さ
れている。
ては、木材を水蒸気雰囲気内に置いて加熱することによ
り軟化させ、木材をプレス状態のままで高温高圧の雰囲
気内に置くことにより、木材を形状固定させ、曲げ木を
形成することとしている。
号公報においては、木材の平坦部の厚さ、凸部模様の頂
点の高さおよび平坦部表面に対する立ち上がり角度を適
正な範囲内に設定することによって、凸部模様を形成
し、かつ割れなどの欠陥がない加工木材を形成すること
としている。
水蒸気処理による木材成形方法は、特開平5−8202
号公報のように、板状の木材から曲げ木を形成するため
に使用されており、木材の表面に装飾性の優れた模様を
形成する方法としては適用されていない。また、特開平
10−235619号公報では、模様の圧縮の深さ、曲
率、圧縮率を大きく制限することにより加工を可能にし
ているが、デザイン的な制約が大きく装飾性に欠けるこ
ととなる。
形方法によって、木質材料に装飾性の優れた凹凸模様を
量産レベルで形成することは実際には非常に難しい。す
なわち、装飾性を重視して、圧縮率が模様の凹部と凸部
で大きく変わってしまうような凹凸模様を形成すると、
成形木材の表面あるいは内部に、割れ、剥離、繊維方向
の裂けなどが増大してしまう他、圧縮率の高い凹部で
は、そこだけ水蒸気処理が進み、材料表面に液状化物質
が形成されて成形木材が黒ずんだりしてしまい、美観を
損ねてしまうという問題がある。また、圧縮率が高いと
水分の蒸発が妨げられるため、生産性が悪くなってしま
うという問題もある。反対に、量産レベルでの不良率を
低減するために、形成する凸部模様の高さ、あるいは凹
部模様の深さを調整して上記の問題を回避しようとする
と、不完全な転写になってしまうため、装飾性に優れる
成形木材を形成することができなくなってしまうという
問題がある。
のであり、従って、本発明は、模様の圧縮深さや曲率の
制限を大きく改善でき、装飾性に優れ、かつ材料表面お
よび内部の割れ、剥離、繊維方向の裂けを低減でき、量
産レベルにおいて安定した品質を図ることが可能な成形
木材を形成する木材成形装置および木材成形方法を提供
することを目的とする。
め、本発明の木材成形装置は、内部に所定の圧力を有す
る水蒸気が供給される圧力容器と、前記圧力容器の内部
に対向配置された、木質材料へ転写する凹凸模様を有す
る一対のプレス金型と、前記プレス金型を動作させて前
記木質材料を圧縮して、当該木質材料に凹凸模様を転写
させる駆動手段とを有し、前記一対のプレス金型は、一
方のプレス金型の凹部と、他方のプレス金型の凸部とが
略重なり合う互いに反転形状の凹凸模様を有している。
明の木材成形方法は、木質材料を所定の圧力を有する水
蒸気雰囲気内に置いて加熱軟化させる工程と、前記木質
材料を少なくとも両面から圧縮して、木質材料の両面に
凹凸模様を形成する工程と、前記木質材料を圧縮状態の
ままで所定の圧力を有する水蒸気雰囲気に置いて硬化さ
せて形状固定する工程とを有し、形状固定後の成形木材
の厚さがその内部において略均一であり、凸部模様が形
成される面と対向する他方の面に反転形状の凹部模様を
有する成形木材を形成する。
木質材料を加熱状態として当該木質材料の前記凹凸模様
を形成するための圧縮方向とは異なる方向に圧縮する予
備圧縮工程をさらに有する。
て、前記木質材料が軟化する温度になる圧力を有する水
蒸気雰囲気内に置いて前記木質材料を加熱軟化させる。
て、前記木質材料が硬化する温度になる圧力を有する水
蒸気雰囲気内に置いて前記木質材料を形状固定する。
いは木粉末などからなる木質材料が所定の圧力の水蒸気
雰囲気内において加熱されることにより、水蒸気を吸収
して内部温度が上昇し、加熱軟化されることになる。こ
の加熱軟化された状態で、プレス金型を動作させて木質
材料を圧縮して、当該木質材料に凹凸模様を転写し、当
該圧縮状態を維持したままで、所定の圧力を有する水蒸
気雰囲気に置かれることにより、木質材料は水蒸気によ
って化学変化を起こして圧縮による成形が固定され、そ
の後の加熱や吸水により、当該成形が戻ることのない安
定した成形木材が形成される。上記の作用において、木
質材料に凹凸模様を転写するプレス金型として、一方の
プレス金型の凹部と、他方のプレス金型の凸部とが略重
なり合う互いに反転形状の凹凸模様を有するプレス金型
を使用することで、転写後の成形木材の厚さが略均一に
なることから、圧縮率が略均一となり、形状固定の過程
において、割れ、剥離、繊維方向の裂けなどの不利益を
抑制することができることとなる。また、圧縮工程の前
に、木質材料を加熱状態として当該木質材料に凹凸模様
を形成する方向とは異なる方向に圧縮する予備圧縮工程
を設けることで、当該予備圧縮された木材は、極めて圧
縮成形しやすい状態となり、その後の圧縮成形をスムー
ズに行うことができる。
よび成形方法の実施の形態について、図面を参照して説
明する。
り形成された成形木材の1例を示す斜視図であり、図1
(b)は、図1(a)のA−A線における概略拡大断面
図である。
の木材、あるいは木粉末などの木質材料が圧縮成形され
て、実質的に表面平滑とされた平板部11の表面に所定
形状に盛り上がって突出した凸部模様12が明瞭かつ外
観美麗に形成されている。
材を使用した場合には、略繊維方向に対して略直角の方
向(放射方向あるいは接線方向)に圧縮されている。こ
こで、繊維(Textile )方向Lとは木目に沿った方向で
あり、放射(Radial) 方向Rは、繊維方向Lに直交して
おり樹木の中心から外側あるいは外側から中心に向かう
方向をいい、接線(Tangential) 方向Tとは年輪に対す
る接線の方向をいう。
が形成されており、また、成形木材10の裏面には表面
の凸部模様に対して反転形状の凹部模様が形成されてい
る。すなわち、図1(b)に示すように、成形木材10
の表面には例えば高さaの凸部模様12aが形成されて
おり、その直下の裏面には深さaの凹部模様13aが形
成されている。従って、表面の凸部模様12aと裏面の
凹部模様13aとは、互いに反転形状となっている。
えば凸部模様12aを形成し、当該凸部模様の反転形状
の凹部模様13aを他方の面に形成することにより、成
形木材10内の厚さを略一定(tb1=tb2=tb3)にす
ることができる。ここで、圧縮成形前の木質材料の厚さ
をta 、圧縮形成後の成形木材の厚さをtb とすると、
圧縮率cは、下記の式(1)によって表せられる。
略一定(tb1=tb2=tb3)であることから、圧縮率が
成形木材内で略均一となっている。
態の木材成形装置について説明する。
示す概略構成図であり、図2(b)は図2(a)のB−
B線における概略拡大断面図である。図2に示す木材成
形装置は、圧力容器1と、成形プレス部2と、被成形プ
レス部3と、制御装置20と、コンプレッサー30と、
ボイラー40などから構成されている。
るように例えば高強度の鋼またはステンレスで製作され
た有底筒体からなり、その開口部には、蓋1aが開閉可
能に取り付けられている。この圧力容器1には、配管2
1を通して水蒸気が内部に供給され、かつ配管22を通
して圧力容器1の内部を除圧するための排気が行われ、
かつ配管23を通して圧力容器1内に残留した水等が外
部に排出される。
に適当な手段にて取り付け固定されたプレスシリンダー
2aと、圧力容器1の周壁を気密に貫通するピストンロ
ッド2bと、ピストンロッド2bの先端部に取り付け固
定された可動プレス板2cにより構成されている。
あり、コンプレッサー(compressor: 圧縮機)30によ
る空気圧により各々の弁(21a、22a、23a)を
制御することとしている。具体的には、圧力容器1内の
水蒸気圧の制御を、水蒸気用弁21aを調整することに
より、ボイラー40から供給される水蒸気の供給を調整
して行う。また、圧力容器1の排気制御を排気用弁22
aを調整することにより行う。また、圧力容器1内に残
留した水の排出制御をドレン用弁23aを調整すること
により行う。また、蓋1aやプレスシリンダー2aとも
接続されており、扉の開閉制御やプレス制御を行う。な
お、圧力容器1中に設けられた不図示の温度計や圧力計
を介して、制御装置20により、温度、圧力をモニタ可
能としている。
れた固定プレス板5に載置されている。図3に被成形プ
レス部3の構成を表す斜視図を示す。図3(a)に示す
ように、コの字型の溝を有する金枠6に、下型7、木質
材料10a、上型8、スペーサ9をセットすることによ
り、図3(b)に示すような被成形プレス部3が構成さ
れることになる。上型8と下型7からなるプレス金型の
対向面には、木質材料に転写するための不図示の凹凸模
様が形成されている。この上型8と下型7の凹凸模様
は、互いに反転形状の凹凸模様を有しており、従って上
型8と下型7の対向面を合わせると上型の例えば凸模様
が下型の例えば凹模様にはめ込まれるように形成されて
いる。スペーサ9は、成形木材10の厚さを決定するた
めのもので、所望の成形木材10の厚さに応じて適当に
交換することができることとなっている。
用いた木材成形方法について説明する。ここで、本発明
の木材成形方法には、気乾状態の木質材料を使用するこ
とが好ましい。ここで、気乾状態とは、空気中で乾燥し
た場合における含水状態をいい、内部には水分を含んだ
状態である。気乾状態における含水率は、木材の乾燥方
法や湿度により変化するが平均して8〜15%程度であ
る。気乾状態の木質材料を使用するのは、一般的に材料
の入手が容易だからである。なお、気乾状態の木質材料
は、例えば天然乾燥の他、温度や湿度を制御した乾燥機
による人工乾燥など、適当な方法により形成される。
するための各工程における時間−温度のグラフであり、
図5は、図2(a)のB−B線における概略断面図の各
工程における被成形プレス部の状態を表し、図5(a)
は圧縮前の状態、図5(b)は圧縮後の状態を示してい
る。
a、上型8、およびスペーサ9をセットして、被成形プ
レス部3を形成する。
て、圧力容器1を開放し、上記の被成形プレス部3を圧
力容器1の内部に搬入して、固定プレス板5の上に載置
する。
1の蓋を閉じて、圧力容器1を密封した後、圧力容器1
の内部に配管21を通して、水蒸気を供給し、5分程度
(t 1 )で温度を木材の軟化温度として80℃程度(T
1 )にまで上昇させ、この水蒸気雰囲気内で被成形プレ
ス部3を加熱する。そして、この軟化温度T1 の状態で
木質材料10aを30分程度(t2 )加熱すると、木質
材料10aは水蒸気および水蒸気によって加熱された金
型の熱を吸収して、軟化する。上記の木質材料の水蒸気
による軟化機構は、木材の主成分であるヘミセルロース
およびリグニンが軟化して低分子化し、かつ木材の主成
分であるセルロースが高温高圧の水蒸気により非晶質領
域において結合が切断され、結晶形態が変化するためと
考えられている。
リンダー2aにより可動プレス板2cを降下させて、固
定プレス板5上に載置された被成形プレス部3のスペー
サ9を押圧し、上型8および下型7により木質材料10
aに所望の模様を転写する。なお、この時、木質材料1
0aを断面積比で4/5〜1/3程度に圧縮してもよ
い。この木質材料10aの圧縮の程度は、スペーサ9の
金枠6から突き出た高さにより、調整することができ
る。
状態のままで、圧力容器1内に水蒸気を供給することに
より、20分程度(t3 )で180℃程度の形状固定温
度T 2 にまで上昇させて、当該形状固定温度T2 で20
分程度(t4 )、水蒸気によって加熱することにより、
木質材料10aは、高温の水蒸気によって化学変化を起
こして、プレス成形による変形が固定化される。なお、
圧力容器1内の蒸気圧を、10kg/cm2 程度に調整
することにより、180℃程度の温度を維持することが
できる。上記の高温高圧の水蒸気処理によって圧縮成形
された木質材料10aの形状固定化の機構は、主として
木材中のセルロースの結晶構造変化に起因していると考
えられている。
形が固定化されると、圧力容器1の内部を配管22を通
して1分程度(t5 )間欠的に排気させて除圧し、その
後、圧力容器1の開口部の蓋1aを開いて圧力容器1を
開放して、180分程度(t 6 )だけ放置して温度を4
0℃程度(T3 )にまで下げる。なお、冷却するための
時間t6 を短縮するために、強制冷却(空冷、水冷)な
どを行ってもよい。
取り出して、成形木材を金型から離型することにより図
1に示す成形木材10に至る。
び木材成形方法では、木質材料として、板状の木材を使
用する場合と木粉末を使用する場合とで、それぞれ以下
の効果を有する。
材における表面あるいは内部の割れ、剥離、繊維方向の
裂けなどの不利益を最小限に抑制しながら、上型8と下
型7からの木材への模様の転写性を向上することがで
き、量産レベルにおいて、安定した品質を図ることが可
能となる。また、木材への圧縮率が比較的均一なことか
ら、上型8と下型7の仕上げの面精度により、成形木材
10の表面の面精度が決まるため、後に研磨をすること
なく品質の安定化を図ることができる。また、圧縮成形
時に割れが生じたとしても、上型8および下型7により
拘束されているため、上型8および下型7の形状で固定
することができ、後に研磨を少し行うことにより、良好
な表面の面精度を保持することができる。従って、木材
へ転写する模様の圧縮の深さ、曲率、圧縮率の制限を大
きく改善でき、デザイン的な自由度を増大させることが
できる。また、圧縮率を比較的均一にできることから、
成形木材の物性が均質となるため、軟化・形状固定の反
応機構が安定し、量産レベルでの品質が確保されること
から、合理化かつ省力化を図ることができる。
材の強度等の物性が均質となり、安定した品質を有する
成形木材を形成することができる。圧縮率が比較的均一
なことから、圧縮によって濃色化した部分の色むらが少
なく、後の着色塗装が容易となる。また、木材に比して
さらに割れなどが生じにくくなるため、凹凸模様を無理
なく大きく形成できる。
が、木質材料として板状の木材を使用した場合に、プレ
ス時に横方向に広がることによる成形木材10の上型
8、下型7および金枠6からの離型が困難な場合もある
ため、被成形プレス部を以下に示すような構造にする。
図6(a)は図3(b)においてA方向から見た被成形
プレス部3の圧縮後の正面図、図6(b)は図3(b)
においてB方向からみた被成形プレス部3の圧縮後の側
面図である。図6(a)に示すように、圧縮後の成形木
材10の金型(上型8および下型7の他、金枠6を含
む)からの離型の困難さを考慮して、金枠6の溝におい
て、例えば角度x(例えば2度)のテーパーを設けてい
る。また、金枠6の底面に開口部6aを設け、上型8お
よび下型7に挟まれた成形木材10を、開口部6aに挿
入し、かつ下型7を押圧することが可能な高さの突起部
15aを有する突き出し治具15を使用して離型する。
上記の構造により、図7(a)に示すように、突き出し
治具15上に、突起部15aが開口部6aに挿入される
ようにして金枠6を設置し、突き出し治具15に対して
金枠6を降下させることで、突起部15aにより下型7
が押され、上型8および下型7に挟まれた成形木材10
が金枠6から押し出されることになる。その後、図7
(b)に示すように、上型8と下型7を離反させること
により、成形木材10が金型から離型されることにな
る。
であるが、木質材料として板状の木材を使用した場合
に、プレス時に横方向に広がることによる成形木材10
の上型8、下型7および金枠6からの離型が困難な場合
もあるため、被成形プレス部を以下に示すような構造に
する。図8(a)は上型8および下型7に挟まれた成形
木材10の平面図、図8(b)は図8(a)の木材10
の平面図、図8(c)は図8(a)においてD方向から
みた側面図を示したものである。図8(a)に示すよう
に、あらかじめ下型7の例えば四隅にクランプ16を設
置して下型7を金枠6に固定しておき、成形対象の木質
材料10aも図8(b)に示すように、クランプ16が
形成された下型7の形状に合わせ、かつ金型(7,8)
からはみ出るように加工したものを使用して、下型7上
に設置して圧縮成形を行う。圧縮成形後、成形木材10
の金型(7,8)からはみ出した部分に力を加えて上方
へ引き上げて、金枠6に固定された下型7から離型させ
る。その後、上型8から離型させることにより、成形木
材10が金型から離型されることになる。
であるが、木質材料として板状の木材を使用した場合
に、プレス時に横方向に広がることによる成形木材10
の上型8、下型7および金枠6からの離型が困難な場合
もあるため、被成形プレス部を以下に示すような構造に
する。図9は、上型8および下型7に挟まれた成形木材
10の概略構成図を示したものである。図9に示す上型
8と下型7では、それぞれ開口部(8a、7a)を設け
てある。そして、第2実施形態と同様にして金枠6から
上型8および下型7に挟まれた成形木材10を取り出し
た後、開口部(8a、7a)に挿入し、かつ成形木材1
0を押圧することが可能な高さの突起部15aを有する
突き出し治具15を使用する。すなわち、突き出し治具
15上に、突起部15a部分が開口部(8a、7a)に
挿入されるようにして上型8および下型7に挟まれた成
形木材10を設置し、突き出し治具15に対して下型7
を降下させることで、突起部15aにより成形木材10
が押され、上型8および下型7に挟まれた成形木材が下
型7から離型されることになる。同様にして、成形木材
10を上型からも離型することにより、成形木材10が
金型から離型されることになる。
が、木質材料として木粉末を使用した場合に、被成形プ
レス部の構造を以下に示すような構造にする。図10
(a)は、木粉末に使用する金枠6の上面図を示したも
のであり、図10(b)は、図10(a)においてE方
向から見た側面図である。図10に示す金枠6では、金
枠6の開放されている側面に、ボルトなどにより、側板
17を取り付けることとしたものである。また、図10
(b)に示すように、金枠6の底面に開口部6aを設
け、第2実施形態と同様に、上型8および下型7に挟ま
れた成形木材10を、金枠6から取り出すこととしたも
のである。上記の構造とするのは、木粉末を使用する場
合には、金枠6の側面が開放されていると、当該開放さ
れている側面から木粉末が溢れてしまい、その結果、成
形木材の厚さの不均一による圧縮率の変動を防止するた
めである。
施形態は、上記の説明に限定されない。例えば、本発明
の各工程における温度、時間、圧力などの製造条件は、
木質材料10aの元となる樹木の種類、木質材料10a
の大きさ、木質材料10aの物理的性質(比重、含水率
等)等によって、種々の条件を採用することができる。
また、圧縮成形する方向は、本実施形態において説明し
た方向に限定されるものではなく、種々の方向に圧縮成
形することができる。また、木質材料10aに転写する
凹凸模様の形状に特に限定はなく、例えば、直線状や曲
線状、格子状などを組み合わせた模様の他、記号、数
字、文字など、およびこれらを組み合わせたものであっ
てもよい。
ることも効果的である。例えば、加熱状態で、圧縮成形
を行う方向とは異なる方向に木材を予備圧縮した後に、
本実施形態における圧縮工程を行う。加熱状態で予備圧
縮された木材は、極めて圧縮成形しやすい状態となる。
これにより、その後の圧縮成形をスムーズに行うことが
でき、すなわち、割れ、裂け、剥離を低減でき、安定し
た品質を確保することが可能となる。また、成形プレス
前に予備圧縮を行うので、工程上も非常に効率的であ
る。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の
変更が可能である。
て、成形木材を形成した実施例について説明する。
ミン、メランティ、アガチス、ポプラ、アルダー、アユ
ース、雲杉、ラジアータパイン、米松、ゴム、セン、ブ
ナ、ナラ、スギ、ヒノキ、カラマツ、カツラ、ナトーの
19種類を使用し、木粉末として大きさが355μmの
スギとヒノキを混合したものを使用して、従来の片面の
みに凹凸模様を形成する圧縮成形を行った。
して、全乾比重、気乾比重、含水率(%)について、算
出した。
各木材についての全乾状態のT方向長さ(mm)、R方
向長さ(mm)、L方向長さ(mm)、全乾重量(g)
を測定し、全乾比重を算出した。次に、各木材について
気乾状態のT方向長さ(mm)、R方向長さ(mm)、
L方向長さ(mm)、気乾重量(g)を測定し、気乾比
重を算出した。ここで、L方向とは木材の繊維(Textil
e )方向、R方向とは放射(Radial)方向、T方向とは
接線(Tangential) 方向を意味する。また、全乾状態と
は、木材を100〜110℃で重量変化がなくなるまで
乾燥した状態で、木材中に吸収された水分がほとんどな
い状態をいう。また、気乾状態とは、空気中で乾燥した
状態で、内部には水分を含む状態をいう。上記の全乾比
重および気乾比重とは、全乾状態あるいは気乾状態時に
おける重量を容積で割ったものを意味する。
重量をWu とすると、下記の式(2)によって算出され
る。
の含水率の算出結果を示す。なお、図11には、各木材
について3つのサンプルの気乾状態と全乾状態の重量、
T方向、R方向、およびL方向の寸法を測定し、全乾比
重、気乾比重、含水率を算出した平均値を掲載してあ
る。また、木粉末については、含水率のみを掲載した。
いて、本実施形態に係る木材成形装置において上型8の
凹凸模様のみを木材の片面に転写して、図1(a)に示
すような凹凸模様を片面に有する成形木材を形成した。
ここで、圧縮成形に使用した木材は、T方向の長さが4
9.0(mm)、R方向の長さが12(mm)、L方向
の長さが280(mm)ものを使用し、R方向に圧縮成
形した(図1(a)参照)。また、圧縮成形後の成形木
材の長さは、T方向の長さが49.0(mm)、R方向
の長さが平坦部において6(mm)、L方向の長さが2
80(mm)であった。また、上型8および下型7は、
幅(T方向に対応)が50(mm)、厚み(R方向に対
応)が12(mm)、長さ(L方向に対応)が300
(mm)のものを使用し、材質はアルミ製のものを使用
した。また、上型8は、木材へ転写する凹凸模様が形成
されているものを使用し、下型7には、凹凸模様が形成
されていない平坦なものを使用した。
説明する。金枠6に、下型7、木質材料10a、上型
8、スペーサ9をセットして、被成形プレス部3を形成
し、圧力容器1へ搬入後、圧力容器1の蓋1aを閉じ
て、圧力容器1の内部に水蒸気を供給し、時間5分(t
1 )で温度を木材の軟化温度として80℃(T1 )にま
で上昇させた。そして、軟化工程では、この軟化温度8
0℃(T1 )の状態で木質材料10aを30分(t2 )
だけ加熱して、木質材料10aを軟化させた。次に、形
状固定の工程では、30〜250kg×2の力でプレス
した。そして、この後、木質材料10aをプレス状態の
ままで、圧力容器1内に水蒸気を供給することにより、
20分(t3 )で175℃(T2 )にまで上昇させて、
当該形状固定温度175℃(T2 )を保ちながら、20
分(t4 )間加熱して形状固定を行った。なお、圧力容
器1内の蒸気圧を、9.0kg/cm2 程度に調整する
ことにより、180℃程度の温度を維持することができ
る。
管22を通して1分間(t5 )間欠的に排気し、その
後、圧力容器1の開口部の蓋1aを開いて圧力容器1を
開放して、180分(t6 )だけ放置して温度を40℃
(T3 )にまで下げた後、成形木材10を取り出した。
の結果が得られた。図12において、割れは、剥離、繊
維方向の裂けなども含めた、片面のみに凹凸模様を形成
した場合における圧縮成形後の成形木材の表面および内
部状態の評価である。また、色むらとは、圧縮成形後の
濃色した成形木材の表面状態における、色むらの評価で
ある。また、転写性とは、上型8の凹凸模様が、成形木
材にどれだけ美麗に転写されたかの評価である。図12
に示すように、上型8に形成された凹凸模様のみを転写
して、片面のみに凹凸模様を形成した場合には、割れが
なく転写性も良好な木材は少なく、また水蒸気処理によ
る圧縮成形の適用が、好適なものと不適なものとが存在
した。
を中心に評価すると、アガチス、ポプラ、雲杉、ヒノ
キ、カツラなどであった。それ以外は、不適なものであ
り、程度の差はあるが表面に割れが生じていた。
について、およびスギ・ヒノキ混合の木粉末について、
本発明の木材成形装置および成形方法を適用してみた。
なお、製造条件は、平坦な下型に代えて、上型8に形成
された凹凸模様に対して反転形状の凹凸模様が形成され
た下型7を使用し、その他は上記と同様の条件で行っ
た。これにより、圧縮成形後、表面には割れなどがな
く、転写性にも優れた良好なペルポックからなる成形木
材が形成された。また、木粉末についても、表面には割
れや色むらなどがなく、転写性にも優れた良好な成形木
材が形成された。上記の実施例により、従来の水蒸気処
理による圧縮成形において、適用が困難な木質材料にお
いても、割れなどの不利益を最小限に抑制して、高品質
な成形木材を形成できることがわかる。
料へのプレス成形による圧縮率が比較的均一なことか
ら、圧縮成形後の成形木材における表面あるいは内部の
割れ、剥離、繊維方向の裂けなどの不利益を最小限に抑
制しつつ、木質材料への模様の転写性を向上させること
ができる。従って、木質材料へ転写する模様の圧縮の深
さ、曲率などの制限を大きく改善でき、デザイン的な自
由度を増大させることができる。また、木質材料へのプ
レス成形による圧縮率が比較的均一なことから、成形木
材の強度等の物性が均質となり、安定した品質を有する
成形木材を形成することができる。
へのプレス成形による圧縮率が比較的均一なことから、
圧縮成形後の成形木材における表面あるいは内部の割
れ、剥離、繊維方向の裂けなどの不利益を最小限に抑制
することができ、量産レベルにおいて、安定した品質を
図ることが可能となる。
斜視図であり、図1(b)は、図1(a)のA−A線に
おける概略拡大断面図である。
概略構成図であり、図2(b)は図2(a)のB−B線
における概略拡大断面図である。
を表す斜視図、図3(b)はセット後の被成形プレス部
の構成を表す斜視図である。
ための各工程における時間−温度のグラフを示したもの
である。
面図の各工程における被成形プレス部の状態を表し、図
5(a)は圧縮前の状態、図5(b)は圧縮後の状態を
示している。
6(a)は図3(b)においてA方向から見た被成形プ
レス部の圧縮後の正面図、図6(b)は図3(b)にお
いてB方向からみた被成形プレス部の圧縮後の側面図で
ある。
方法の1例を示したものである。
8(a)は上型および下型に挟まれた成形木材の平面
図、図8(b)は使用する木材の平面図、図8(c)は
図8(a)においてD方向からみた側面図を示したもの
である。
材を使用する場合の被成形プレス部の1構成例を示した
ものである。
り、木粉末試料を使用する場合の金枠の1構成例を示し
たものである。
ついての全乾比重、気乾比重、含水率(%)の算出結果
を示したものである。
合の成形木材の評価結果を示したものである。
レスシリンダー、2b…ピストンロッド、2c…可動プ
レス板、3…被成形プレス部、4…架台、5…固定プレ
ス板、6…金枠、7…下型、8…上型、9…スペーサ、
10…成形木材、10a…木質材料(木材・木粉末)、
11…平坦部、12…凸部模様、15…突き出し治具、
15a…突起部、16…クランプ、17…側板、20…
制御装置、21,22,23…配管、21a,22a,
23a…弁、30…コンプレッサー、40…ボイラー。
Claims (5)
- 【請求項1】内部に所定の圧力を有する水蒸気が供給さ
れる圧力容器と、 前記圧力容器の内部に対向配置された、木質材料へ転写
する凹凸模様を有する一対のプレス金型と、 前記プレス金型を動作させて前記木質材料を圧縮して、
当該木質材料に凹凸模様を転写させる駆動手段とを有
し、 前記一対のプレス金型は、一方のプレス金型の凹部と、
他方のプレス金型の凸部とが略重なり合う互いに反転形
状の凹凸模様を有している木材成形装置。 - 【請求項2】木質材料を所定の圧力を有する水蒸気雰囲
気内に置いて加熱軟化させる工程と、 前記木質材料を少なくとも両面から圧縮して、木質材料
の両面に凹凸模様を形成する工程と、 前記木質材料を圧縮状態のままで所定の圧力を有する水
蒸気雰囲気に置いて硬化させて形状固定する工程とを有
し、 形状固定後の成形木材の厚さがその内部において略均一
であり、凸部模様が形成される面と対向する他方の面に
反転形状の凹部模様を有する成形木材を形成する木材成
形方法。 - 【請求項3】前記凹凸模様を形成する工程の前に、 前記木質材料を加熱状態として当該木質材料の前記凹凸
模様を形成するための圧縮方向とは異なる方向に圧縮す
る予備圧縮工程をさらに有する請求項2記載の木材成形
方法。 - 【請求項4】前記加熱軟化させる工程において、前記木
質材料が軟化する温度になる圧力を有する水蒸気雰囲気
内に置いて前記木質材料を加熱軟化させる請求項2記載
の木材成形方法。 - 【請求項5】前記形状固定する工程において、前記木質
材料が硬化する温度になる圧力を有する水蒸気雰囲気内
に置いて前記木質材料を形状固定する請求項2記載の木
材成形方法。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000232364A JP3669571B2 (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 木材成形装置および木材成形方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2002046104A true JP2002046104A (ja) | 2002-02-12 |
JP3669571B2 JP3669571B2 (ja) | 2005-07-06 |
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JP (1) | JP3669571B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011502839A (ja) * | 2007-11-19 | 2011-01-27 | パダナ アーゲー | 模様を有するベニヤの製造方法、及び、模様を有するベニヤの製造装置 |
KR101243330B1 (ko) | 2012-12-12 | 2013-03-13 | 신경란 | 목재패널용 압착성형장치 |
-
2000
- 2000-07-31 JP JP2000232364A patent/JP3669571B2/ja not_active Expired - Lifetime
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