JP2002046106A

JP2002046106A - 着色木材、着色木材の形成装置および形成方法

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Publication number: JP2002046106A
Application number: JP2000232485A
Authority: JP
Inventors: Kozo Kanayama; 公三金山; Yuzo Furuta; 裕三古田; Eiji Iwanaga; 英治岩永; Noboru Okago; 昇大籠
Original assignee: Rhythm Watch Co Ltd; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: Rhythm Watch Co Ltd; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2000-07-31
Filing date: 2000-07-31
Publication date: 2002-02-12
Anticipated expiration: 2020-07-31
Also published as: JP3580536B2

Abstract

(57)【要約】【課題】水蒸気処理後に、研磨工程および塗装工程を経
なくても、装飾性に優れている着色木材、着色木材の形
成装置および形成方法を提供することを目的とする。【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、少なくともアガチス、ポプラ、カツラのいずれかを
含む木質材料１０ａへ模様を転写する型を有する一対の
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とを有す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家具、建材、楽器
等に用いられる表面に凹凸模様を有する着色木材、着色
木材の形成装置および形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】表面に凹凸模様を有する木材は、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。

【０００３】上記の事情から、近年高温高圧の水蒸気雰
囲気下で例えば木材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。

【０００４】例えば、特開平５−８２０２号公報におい
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。

【０００５】また、例えば、特開平１０−２３５６１９
号公報においては、成形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成形木材を形成するこ
ととしている。

【０００６】上記の従来の水蒸気処理により成形木材を
形成する方法では、金型の面精度を高めることなどによ
り、転写後の木材表面を良好にすることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
水蒸気処理により成形木材を形成する方法では、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木材が黒ずんだりしてしま
い、材料によっては、その色むらが激しいことから美観
を損ねてしまうという問題があった。従って、製品とし
て出荷するためには、成形後の木材を研磨して、その
後、着色塗装を行って、上記の水蒸気処理による色むら
をなくし、最後に耐候性や耐久性の観点からの仕上げの
上塗り塗装を施す必要があることから、製造工程が増加
し、製造コストが高いという問題があった。

【０００８】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、従って、本発明は、水蒸気処理後に、研磨工
程および塗装工程を経なくても、装飾性に優れている着
色木材、着色木材の形成装置および形成方法を提供する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の着色木材は、水蒸気雰囲気内で加熱軟化し
て圧縮成形され、当該圧縮状態でさらに高圧の水蒸気雰
囲気内で硬化して形状固定されることにより濃色化され
た表面に凸部模様が形成されており、少なくともアガチ
ス、ポプラ、カツラのいずれかを含む材料により構成さ
れている。

【００１０】好適には、前記着色木材は、その両面に凹
凸模様を有しており、凸部模様が形成された面と対向す
る他方の面において、反転形状の凹部模様を有し、厚さ
がその内部において略均一である。

【００１１】また、上記の目的を達成するため、本発明
の着色木材の形成装置は、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、少なくともアガチス、ポプラ、カツラのい
ずれかを含む木質材料へ模様を転写する型を有する一対
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
駆動手段とを有する。

【００１２】好適には、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する。

【００１３】さらに、上記の目的を達成するため、本発
明の着色木材の形成方法は、少なくともアガチス、ポプ
ラ、カツラのいずれかを含む木質材料を水蒸気雰囲気内
で加熱して軟化させる工程と、前記木質材料を圧縮し
て、当該木質材料の少なくとも一方の面に凸部模様を形
成する工程と、前記木質材料を圧縮状態のままで所定の
圧力に設定された水蒸気雰囲気内で硬化させて形状固定
し、かつ当該木質材料表面を濃色化する工程とを有す
る。

【００１４】好適には、前記凸部模様を形成する工程に
おいて、前記木質材料の両面に凹凸模様を形成し、凸部
模様が形成された面に対向する他方の面において、反転
形状の凹部模様を有し、厚さがその内部において略均一
な着色木材を形成する。

【００１５】また、好適には、前記凸部模様を形成する
工程の前に、前記木質材料を加熱状態として当該木質材
料の前記凹部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。

【００１６】上記の本発明によれば、少なくともアガチ
ス、ポプラ、カツラのいずれかを含む木質材料が水蒸気
雰囲気内において加熱されることにより、水蒸気および
水蒸気により加熱されたプレス金型の熱を吸収して、加
熱軟化される。この加熱軟化した状態で、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
力に設定された高温の水蒸気雰囲気に置かれることによ
り、木質材料は高温の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、かつ当該水蒸気処理によ
って、木質材料が濃色化されて着色木材となり、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
た着色木材が形成されることとなる。

【００１７】上記の着色木材は、例えば木質材料とし
て、アガチスを用いた場合には、水蒸気処理後に、茶色
のメタリック塗装をしたような質感を有する着色木材が
得られる。また、例えば木質材料として、ポプラを用い
た場合には、水蒸気処理後に、ぼかし塗装をしたよう
に、凹凸部に陰影を有する着色木材が得られる。また、
例えば木質材料として、カツラを用いた場合には、水蒸
気処理後に、全体的に均一な茶色の着色木材が得られ
る。したがって、各材料において、水蒸気処理後に、美
観を損ねるような色むらが発生せず、また耐光性にも優
れているため、後に研磨工程および着色塗装工程を経な
くても装飾性に優れた着色木材が得られることとなる。
ここで、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、転写後の着色木材の厚さ
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。また、凸部模様を形
成する工程の前に、木質材料を加熱状態として、当該木
質材料に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。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の着色木材、着色
木材の形成装置および形成方法の実施の形態について、
図面を参照して説明する。

【００１９】第１実施形態図１（ａ）は、本発明の着色木材の形成装置により形成
された着色木材の１例を示す斜視図である。

【００２０】図１に示すように、着色木材１０は、アガ
チス、ポプラ、カツラのいずれかの樹種からなる板状の
木材（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。

【００２１】上記の着色木材１０は、木材の略繊維方向
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。なお、繊維（Textile ）方向Ｌは木目
に沿った方向であり、放射方向（Radial) 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
は年輪に対する接線の方向をいう。

【００２２】ここで、着色木材１０の裏面に表面の凸部
模様に対して反転形状の凹部模様が形成されていてもよ
い。図１（ｂ）は、着色木材１０の裏面に表面の凸部模
様に対して反転形状の凹部模様が形成されている場合に
おける図１（ａ）のＡ−Ａ線における概略拡大断面図で
ある。図１（ｂ）に示すように、着色木材１０の表面に
例えば高さａの凸部模様１２ａを有する場合に、その直
下の裏面に深さａの凹部模様１３ａを有している。

【００２３】このように、着色木材１０の一方の面に例
えば凸部模様１２ａを形成し、当該凸部模様１２ａに対
して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、着色木材１０内の厚さを略一定（ｔ_b1＝ｔ_b2
＝ｔ_b3）にすることができる。ここで、圧縮成形前の木
材の厚さをｔ_a 、圧縮成形後の着色木材の厚さをｔ_bと
すると、圧縮率ｃは、下記の式（１）によって表せられ
る。

【００２４】

【数１】ｃ（％）＝（（ｔ_a −ｔ_b ）／ｔ_a ）×１００（１）

【００２５】従って、圧縮成形後の着色木材１０内の厚
さが略一定（ｔ_b1＝ｔ_b2＝ｔ_b3）であることから、圧縮
率が着色木材１０内で略均一とすることができ、圧縮成
形時における、割れ、剥離、繊維方向の裂けなどを抑制
することができる。

【００２６】なお、上記のように、反転形状を形成する
ことによる圧縮率の均一化を図らなくても、割れなどの
弊害が無い場合には、片面のみに凹凸模様を形成しても
よい。また、アガチス、ポプラ、カツラについては、上
記のように裏面に反転形状の凹部模様を形成することに
よる圧縮率の均一化を図らなくても、割れなどの弊害が
少ない材料である。

【００２７】次に、上記の着色木材を形成する本実施形
態の着色木材の形成装置について説明する。

【００２８】図２（ａ）は本実施形態の着色木材の形成
装置を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
着色木材の形成装置は、圧力容器１と、成形プレス部
（駆動手段）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。

【００２９】圧力容器１は、高温高圧の状態に耐えられ
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。

【００３０】成形プレス部２は、圧力容器１の上部外側
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。

【００３１】制御装置２０は、各種の制御を行うもので
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。具体的には、水蒸気用弁２１ａを調整するこ
とにより、ボイラー４０から圧力容器１への水蒸気の供
給を調整し、圧力容器１内の水蒸気圧を制御する。ま
た、排気用弁２２ａを調整することにより、圧力容器１
内の排気を制御する。また、ドレン用弁２３ａを調整す
ることにより、圧力容器１内に残留した水等の排出を制
御をする。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。

【００３２】被成形プレス部３は、架台４に取り付けら
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、木材
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。スペーサ９は、着色木材１０の厚さを決定
するためのもので、所望の着色木材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。

【００３３】本実施形態では、上型８の木材に接する面
に、木材に転写するための不図示の凹凸模様を形成して
おり、また、下型７には模様は形成されておらず平坦と
なっている。なお、着色木材１０の裏面に表面の凸部模
様に対して反転形状の凹部模様を形成する場合には、下
型７にも上型８に形成された凹凸模様に対して、反転形
状の凹凸模様を形成してもよい。この場合には、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なっている。

【００３４】次に、上記の本実施形態の着色木材の形成
装置を用いた着色木材の形成方法について説明する。こ
こで、本発明の着色木材の形成方法には、アガチス、ポ
プラ、カツラのいずれかの樹種からなる気乾状態の木材
を使用することが好ましい。樹種として、アガチス、ポ
プラ、カツラのいずれかを使用する理由については、後
述の実施例において説明する。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。気乾状態の木材を使用するのは、
一般的に材料の入手が容易だからである。なお、気乾状
態の木材は、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。

【００３５】図４は、本発明に係る着色木材の形成方法
を説明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線における概略拡大
断面図を表したものであり、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。

【００３６】まず、金枠６に、下型７、木材１０ａ、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。

【００３７】次に、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、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。

【００３８】次に、図５（ａ）に示すように、圧力容器
１の蓋１ａ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（ｔ₁ ）で木材の軟化温度として温度を８０℃程度
（Ｔ₁ ）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
態で木材１０ａを３０分程度（ｔ₂ ）加熱すると木材１
０ａ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。上記の木材の水蒸気処理による
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。

【００３９】次に、図５（ｂ）に示すように、プレスシ
リンダー２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により木材に所望の模様を転写す
る。なお、この時、木材１０ａを断面積比で４／５〜１
／３程度に圧縮してもよい。この木材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。

【００４０】次に、圧縮された木材１０ａをプレス状態
のままで、圧力容器１内に水蒸気を供給して、２０分程
度（ｔ₃ ）で１８０℃程度の形状固定温度Ｔ₂ にまで上
昇させて、当該形状固定温度Ｔ₂ で２０分程度（ｔ
₄ ）、水蒸気で加熱することにより、木材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、かつ当該水蒸気処理によって、
木材が濃色化されて着色木材１０となる。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℃程度の温度となる。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材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。また、上記の
木材１０ａが着色する機構は、水蒸気処理によって、木
材中のヘミセルロースの一部が分解され、フルフラール
類が生じることによるものと考えられている。なお、水
蒸気処理後の着色木材は、水蒸気処理により閉鎖してい
た木材の膜孔が開くため、木材中への薬剤の投入が容易
になり、木材の内部まで防腐、防虫処理が容易に行え、
乾燥時間も短縮できるという長所がある。

【００４１】次に、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（ｔ₆ ）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。

【００４２】次に、被成形プレス部３を圧力容器１から
取り出して、着色木材を金型から離型することにより図
１に示す着色木材１０に至る。

【００４３】上記の本実施形態の着色木材、着色木材の
形成装置および形成方法によれば、木材として、アガチ
ス、ポプラ、カツラのいずれかを使用することにより、
水蒸気処理による圧縮成形後の着色木材には、美観を損
ねるような色むらのない、耐光性に優れた、外観が美麗
な着色木材を形成することができる。従って、水蒸気処
理による圧縮成形後に、着色塗装工程や研磨工程を有す
ることなく、耐候性や耐久性の観点からの仕上げの上塗
り塗装工程のみで、製品化することができるため、製造
工程の削減による製造コストの低減を図ることができ
る。また、下型７として、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を有するものを使用する
ことで、圧縮率を比較的均一にできることから、圧縮成
形後の着色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
ともでき、量産レベルにおいて、安定した品質を図れる
ことが可能となる。また、圧縮率を比較的均一にするこ
とで、着色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。さ
らに、圧縮率を比較的均一にすることで、着色木材の強
度等の物性が均質となり、安定した品質を有する着色木
材を形成することができる。

【００４４】第２実施形態本実施形態では、実質的には第１実施形態と同様である
が、木材がプレス時に横方向に広がり、圧縮成形後、着
色木材１０の金型（上型８および下型７の他、金枠６を
含む）からの離型が困難な場合もあるため、被成形プレ
ス部３を以下に示すような構造とする。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）では、圧縮後の着色木材１０の金型からの離型
の困難さを考慮して、金枠６の溝に、例えば角度ｘ（例
えば２度）のテーパーを設けて、かつ、金枠６の底面に
開口部６ａを設けている。これにより、上型８および下
型７に挟まれた着色木材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ことがで
きる。具体的には、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に挟まれた着色木材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、着色木材１０が金型から離型されることにな
る。

【００４５】第３実施形態本実施形態においても、実質的には第１実施形態と同様
であるが、木材がプレス時に横方向に広がり、圧縮成形
後、着色木材１０の金型（上型８および下型７の他、金
枠６を含む）からの離型が困難な場合もあるため、被成
形プレス部３を以下に示すような構造とする。図８
（ａ）は着色木材１０を間に有する上型８および下型７
の平面図、図８（ｂ）は図８（ａ）の木材１０ａ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、木材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、着色木材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、着色木材１０が金型から
離型されることになる。

【００４６】第４実施形態本実施形態においても、実質的には第１実施形態と同様
であるが、木材がプレス時に横方向に広がり、圧縮成形
後、着色木材１０の金型（上型８および下型７の他、金
枠６を含む）からの離型が困難な場合もあるため、被成
形プレス部３を以下に示すような構造とする。図９は、
着色木材１０を間に有する上型８および下型７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
は、それぞれ開口部（８ａ、７ａ）を有している。本実
施形態では、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に挟まれた着色木材１０を取り出した
後、開口部（８ａ、７ａ）に挿入し、かつ着色木材１０
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１
５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に挟まれた着色
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により着色木材１０が
押され、上型８および下型７に挟まれた着色木材１０が
下型７から離型されることになる。同様にして、着色木
材１０を上型からも離型することにより、着色木材１０
が金型から離型されることになる。

【００４７】本発明は、上記の実施形態の説明に限定さ
れない。例えば、本発明の着色木材の形成方法の各工程
における温度、時間、圧力などの製造条件は、木材１０
ａの元となる樹木の種類、木材１０ａの大きさ、木材１
０ａ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、木材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。また、片面のみに
凹凸模様を形成する場合に、上型８および下型７のいず
れか一方を省略することも可能である。

【００４８】また、圧縮工程前に、予備圧縮工程を設け
ることも効果的である。例えば、加熱状態で、木材に模
様を転写するための圧縮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。

【００４９】

【実施例】以下に、本発明に係る着色木材の形成装置を
用いて、着色木材を形成した実施例について説明する。

【００５０】まず、板状の木材として、ペルポック、ラ
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種類を使用して、本発明に係る着色木材の形成装置
により、片面のみに凹凸模様を有する着色木材を形成し
た。

【００５１】ここで、本実施例で使用した木材の物性と
して、全乾比重、気乾比重、含水率（％）について、算
出した。

【００５２】上記の物性値の算出方法としては、まず、
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。

【００５３】含水率ｕ（％）は、全乾重量をＷ₀ 、気乾
重量をＷ_u とすると、下記の式（２）によって算出され
る。

【００５４】

【数２】ｕ（％）＝（（Ｗ_u −Ｗ₀ ）／Ｗ₀ ）×１００（２）

【００５５】図１０に、全乾比重、気乾比重、気乾状態
の含水率の算出結果を示す。なお、図１０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。

【００５６】図１０に示す気乾状態の木材を用いて、本
実施形態に係る着色木材の形成装置において、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着色木材を形成した。
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、圧縮成形後の着色木
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）で、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。

【００５７】つぎに、製造条件について図４を参照して
説明する。金枠６に、下型７、各木材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内に、水蒸気を供給し、時間５分（ｔ₁ ）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８０℃（Ｔ
₁ ）の状態で木材１０ａを３０分（ｔ₂ ）だけ加熱し
て、木材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、
木材１０ａをプレス状態のままで、圧力容器１内に水蒸
気を供給して、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／ｃｍ
² 程度に調整することにより、１７５℃程度の温度を維
持することができる。

【００５８】次に、形状固定後、圧力容器１の内部を配
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、着色木材１０を取り出した。

【００５９】これにより、図１１に示す各木材について
の結果が得られた。図１１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着色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
濃色した着色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、着色木
材にどれだけ美麗に転写されたかの評価である。図１１
に示すように、木材の種類により、水蒸気処理後の着色
状態が異なり、高温高圧水蒸気処理による圧縮成形後
に、研磨および着色塗装工程が不要なものと必要なもの
が存在した。

【００６０】上記の実施例により、木材として、アガチ
スを用いた場合には、茶色のメタリック塗装をしたよう
な質感を有する着色木材が得られた。また、ポプラを用
いた場合には、水蒸気処理後に、ぼかし塗装をしたよう
に、凹凸部に陰影を有する着色木材が得られた。また、
カツラを用いた場合には、水蒸気処理後に、全体的に均
一な茶色の着色木材が得られた。上記の着色木材を３
１．４Langley ／時間で２００時間、紫外線を照射する
耐光試験を行ったところ、変色などの弊害は一切生じな
かった。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、木質材料として、アガ
チス、ポプラ、カツラのいずれかを使用することによ
り、水蒸気処理による圧縮成形後の着色木材には、美観
を損ねるような色むらのない、耐光性に優れた着色木材
を形成することができる。また、上記の材料を使用する
ことにより、割れ、剥離、繊維方向に裂けなどの不利益
の少ない良好な着色木材を形成することができる。従っ
て、水蒸気処理による圧縮成形後に、着色塗装工程や研
磨工程を有することなく、耐候性や耐久性の観点からの
仕上げの上塗り塗装工程のみで、製品化することができ
るため、製造工程の削減による製造コストの低減を図る
ことができる。ここで、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
着色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、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は、本発明の着色木材の１例を示す
斜視図であり、図１（ｂ）は、着色木材の裏面に表面の
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
場合における図１（ａ）のＡ−Ａ線における概略拡大断
面図である。

【図２】図２（ａ）は本実施形態の着色木材の形成装置
を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３】図３（ａ）はセット前の被成形プレス部の構成
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。

【図４】図４は、本発明に係る着色木材の形成方法を説
明す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。

【図５】図５は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線における概略拡
大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。

【図６】図６は、第２実施形態を示したものであり、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。

【図７】図７は、第２実施形態における着色木材の離型
方法の１例を示したものである。

【図８】図８は、第３実施形態を示したものであり、図
８（ａ）は着色木材を間に有する上型および下型の平面
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。

【図９】図９は、第４実施形態を示したものである。

【図１０】図１０は、本実施例で使用した各木材につい
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。

【図１１】図１１は、本実施例における圧縮成形後の着
色木材の評価結果を示したものである。

【符号の説明】

１…圧力容器、１ａ…蓋、２…成形プレス部、２ａ…プ
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…着色木材、１０ａ…木材、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、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。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２７Ｋ 5/06 Ｂ２７Ｋ 5/06 ＢＢ２７Ｍ 1/02 Ｂ２７Ｍ 1/02 (72)発明者古田裕三愛知県名古屋市北区名城３−１，２−510 (72)発明者岩永英治東京都墨田区錦糸１丁目２番１号リズム時計工業株式会社内 (72)発明者大籠昇東京都墨田区錦糸１丁目２番１号リズム時計工業株式会社内Ｆターム(参考） 2B002 AB03 BA17 BB12 DA04 DA06 2B200 AA05 AA07 BB01 BB15 BB16 CA12 CA20 EA06 EC18 EC19 EF11 EF23 EF28 EG04 EG07 FA24 FA31 FA34 2B230 AA11 AA16 AA22 AA23 BA01 BA03 BA18 EA19 EA20 EA21 EB05 EB06 EB13 EB24 EB29 EC02 EC24 2B250 AA01 AA13 AA21 BA03 BA05 CA11 DA03 FA18 FA21 FA33 FA37 GA03 HA01 HA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水蒸気雰囲気内で加熱軟化して圧縮成形さ
れ、当該圧縮状態でさらに高圧の水蒸気雰囲気内で硬化
して形状固定されることにより濃色化された表面に凸部
模様が形成されており、少なくともアガチス、ポプラ、カツラのいずれかを含む
材料により構成されている着色木材。
【請求項２】前記着色木材は、その両面に凹凸模様を有
しており、凸部模様が形成された面と対向する他方の面
において、反転形状の凹部模様を有し、厚さがその内部
において略均一である請求項１記載の着色木材。
【請求項３】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、少なくともアガチ
ス、ポプラ、カツラのいずれかを含む木質材料へ模様を
転写する型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す
る着色木材の形成装置。
【請求項４】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する請求項３記載の着色
木材の形成装置。
【請求項５】少なくともアガチス、ポプラ、カツラのい
ずれかを含む木質材料を水蒸気雰囲気内で加熱して軟化
させる工程と、前記木質材料を圧縮して、当該木質材料の少なくとも一
方の面に凸部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に設定され
た水蒸気雰囲気内で硬化させて形状固定し、かつ当該木
質材料表面を濃色化する工程とを有する着色木材の形成
方法。
【請求項６】前記凸部模様を形成する工程において、前
記木質材料の両面に凹凸模様を形成し、凸部模様が形成された面に対向する他方の面において、
反転形状の凹部模様を有し、厚さがその内部において略
均一な着色木材を形成する請求項５記載の着色木材の形
成方法。
【請求項７】前記凸部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部
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５記載の着色木材
の形成方法。