JP2006264222A - 圧縮成形木材の製造方法および圧縮成形木材 - Google Patents

Abstract

【課題】 圧縮成形木材の製造方法および圧縮成形木材において、表面に露出する木目線の変化を付けやすいようにする。
【解決手段】 母材からその木質繊維方向に交差する方向に張り出すとともに底部金型面５ｃ、底部金型面５ａとそれぞれ湾曲の曲率が異なる滑らかな外側湾曲面４ａ、内側湾曲面４ｂを有するブランク部材４を切り出す。そして、上金型５Ａ、下金型５Ｂとによりブランク部材４を圧縮成形することにより、圧縮成形木材１を製造する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、圧縮成形木材の製造方法および圧縮成形木材に関する。例えば、小型の圧縮成形木材であっても木目線に変化を付けやすい圧縮成形木材の製造方法および圧縮成形木材に関する。

従来、金型で圧縮成形された圧縮成形木材を用いて、例えば、板材、函、収容容器、外装体などの種々の形状を有する木材の構造体を構成することが提案されている。このような木材の構造体では、切断された木材の年輪が表面に露出することにより多数の木目線が現われて木目模様が形成されるので、優れた外観を備えることができるものである。
このような圧縮成形木材は、木材からブランク部材を切り出して、ブランク部材を金型で圧縮することにより製造することができる。ブランク部材は、金型の３次元形状に略沿い、厚さ方向に圧縮代を取った３次元形状の３次元ブランクとして切り出す方法と、平板状に切り出す方法とがある。
例えば、特許文献１、２には、木材を木質繊維方向に直交する方向に圧縮してから、木質繊維方向に沿う方向に切断した板目の板材をブランク部材として切り出し、そのブランク部材を金型により３次元成形する木材の加工方法および木質材の三次元加工方法が記載されている。
特開平８−２５３０１号公報（図２、３、７） 特開平１１−７７６１９号公報（図１、４、８）

しかしながら、上記のような従来の圧縮成形木材の製造方法および圧縮成形木材には以下のような問題があった。
ブランク部材として、３次元ブランクを切り出す方法では、加工性、成形性や材料取りなどを考慮して、圧縮代を加味する以外は、圧縮後の形状に略沿う３次元形状として切り出される。そのため、表面の木目線の模様を制御することは特に行われていない。木目線の現われ方を変えるために、木材の切り出し位置または姿勢を変えることも考えられるが、その場合、木目線の現われ方が全体的に変わるので、デザイン上、好都合な木目線をうまく露出させることができないという問題がある。
特許文献１、２に記載の技術では、ブランク部材を板目の板材として切り出してから３次元形状に圧縮成形するので、比較的小面積のブランク部材では木目線が略平行線を描くため単純な模様になりやすい。そのため変化に富んだ木目線が得られず、デザイン上良好な外観が得られないという問題がある。
例えば、床板や壁面材などのように比較的長尺の場合には、木材の年輪変化を反映して木目線が長手方向に変化し、さらに節の周りで湾曲する木目線なども含まれる確率が高まるが、木の高さに比べて著しく短い長さで切り取ったブランク部材の場合には、板目材であっても略平行な柾目材のような単純な木目線しか得られないものである。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、表面に露出する木目線の変化を付けやすい圧縮成形木材の製造方法および圧縮成形木材を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、木材から切り出した板状のブランク部材を金型により圧縮成形する圧縮成形木材の製造方法であって、前記板状のブランク部材の板厚方向に交差する表面が湾曲部を形成し、かつ前記湾曲部において、その法線が前記木材の木質繊維方向と直交しない部分を少なくとも有するように前記ブランク部材を切り出す方法とする。
この発明によれば、木材から、法線が木質繊維方向と直交しない部分を少なくとも有する湾曲部を形成するようにブランク部材を切り出すので、少なくともその湾曲部の法線が木質繊維方向と直交しない部分で木質繊維が切断されて表面に露出する。そのため木材の年輪に交差して湾曲した木目線がブランク部材の表面に現われ、例えばＵ字状曲線群や同心の閉曲線群などの変化に富んだ木目線を表面に露出させることができる。そのため、圧縮後の表面の特定の部分にそれらの変化に富んだ木目線を露出させることができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の圧縮成形木材の製造方法において、前記湾曲部における、その法線が前記木材の木質繊維方向と直交しない部分の曲率が、前記金型の対応する金型面の曲率と異なる方法とする。
この発明によれば、ブランク部材の湾曲部のうち法線が木材の木質繊維繊維方向に直交しない部分が、曲率の異なる金型面により圧縮されるので、対応する金型面の曲率と同じ曲率を有する湾曲部では得られないような木目線を形成することができる。例えば、金型面が平面であったり、曲率が小さい湾曲面であったりする場合に、木目線が単純な模様になったり意外性のない模様になりがちであるが、そのような部分でも変化に富んだ木目線を形成することができる。

なお、湾曲部自体、または湾曲部と平板部との接続部は、滑らかに湾曲するように切り出すことが好ましい。この場合、木目線が折れ線状に屈折することなく滑らかな曲線状に変化するので、自然な木目模様に近い木目模様が得られる。

ここで、木材の木質繊維方向とは、樹木が生長する方向であり、年輪の中心軸に沿う方向である。

請求項３に記載の発明では、木材から切り出して圧縮成形され、平面または湾曲面からなる表面に木目線が露出した圧縮成形木材であって、前記表面と異なる曲率を有し、かつ前記木材の木質繊維方向に対して法線が直交しない部分を少なくとも有する湾曲面により、前記木材を切断することで形成される木目線が、前記表面に露出された構成とする。
この発明によれば、請求項１に記載の発明に係る圧縮成形木材の製造方法により製造された圧縮成形木材となっているから、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を備える。
すなわち、平板状のブランク部材や金型に略沿う形状で切り出された３次元形状を有するブランク部材から圧縮された圧縮成形木材と異なる木目線が表面に露出するので、変化に富んだ木目模様を形成することができる。
このような木目線を有する圧縮成形木材では、少なくとも一部の木目線が木質繊維の破断面として露出し、そのような木目線を構成する木質繊維が表面と異なる曲率で湾曲されているものである。

なお、木目線が露出するとは、本明細書では、木目線が見えることを意味し、例えば表面に透明なまたは半透明のコーティング層が設けられていてもよい。

本発明の圧縮成形木材の製造方法および圧縮成形木材によれば、ブランク部材を切り出す際に板厚方向に交差する表面が湾曲部を形成し、その法線が木材の木質繊維方向と直交しない部分を少なくとも有するようにするので、その湾曲形状に応じて、変化に富んだ木目線を表面に露出することができ、外観に優れた圧縮成形木材を提供することができるという効果を奏する。

以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。
本発明の実施形態に係る圧縮成形木材について説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る圧縮成形木材の概略形状について説明するための斜視説明図である。図１（ｂ）は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。

本実施形態の圧縮成形木材１は、金型で圧縮成形されることにより３次元形状が形成されたもので、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、平面視略矩形状で、底部の周囲に側部が設けられ一方に開口部１ｃを有する函状の部材である。肉厚は場所により変化していてもよいが、本実施形態では、略均一な肉厚ｔを有するものとして説明する。
圧縮成形木材１は、例えば、函、収容容器、外装体などとして利用可能となっている。
圧縮成形木材１の各部は３次元形状に成形されているため、金型面の形状が転写された適宜の曲率を有する湾曲が形成されているが、本実施形態の場合、底部外面１ａの曲率半径Ｒ_ａ、底部内面１ｂの曲率半径Ｒ_ｂは、それぞれ無限大、すなわち平面となっている。
そして、底部外面１ａ、側部外面１ｄの表面には、図１（ａ）に示すように、木目線２…が、開口部１ｃの４辺に向けてそれぞれ開口するＵ字状の曲線群として表面に露出され、デザイン性に優れた複雑な木目模様が形成されている。図示しないが、底部内面１ｂ、側部内面１ｅにも同様に木目線２…により木目模様が形成されている。

この木目模様は、木材を例えば底部外面１ａ、底部内面１ｂなどの曲率を有する湾曲面で切り出した木材の木目模様とは異なる模様となっている。
例えば、底部外面１ａ、底部内面１ｂが平面で切り出されたブランク部材から形成された場合、木質繊維方向に平行に切断されていれば、木質繊維の切断面が発生せず、木質繊維方向に交差していれば、木質繊維が表面に対して略一定角度をなす切断面が形成される。一方、本実施形態では、木質繊維方向が図１（ｂ）に２点鎖線で示すように湾曲しており、木質繊維と表面のなす角度が図１のＡ−Ａ線の方向に沿って変化している。

本実施形態の圧縮成形木材１の製造方法について説明する。
図２は、本発明の実施形態に係る圧縮成形木材を製造するためのブランク部材の切り出し方を説明するための斜視説明図である。図３は、本発明の実施形態に係る圧縮成形木材を製造するためのブランク部材の一例について説明するための斜視説明図である。図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、図３の平面図および裏面図である。図５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施形態に係る圧縮成形木材の各製造工程について説明するための図１のＡ−Ａ線に沿う断面の工程説明図である。

本実施形態に係る圧縮成形木材１の製造方法は、少なくともブランク部材形成工程と圧縮成形工程とからなる。
ブランク部材形成工程は、図２、３に示すように、木材からなる母材３から、圧縮成形木材１を圧縮成形するための板状のブランク部材４を切り出す工程である。

母材３は、図２に示すように、例えば圧縮成形木材１の展開形状よりやや大きい面積を有する板目材として切り出されたブロック部材である。
母材３の材質としては、圧縮可能な木材であれば、木材の種類は特に限定されない。例えば檜、檜葉、桐、チーク、マホガニー、杉、松、桜、竹などを好適に採用することができる。

ブランク部材４は、母材３の木質繊維方向と交差する方向に張り出した湾曲部を有する形状に切り出された略均一の板厚Ｔ（ただし、Ｔ＞ｔ）の板部材である。湾曲部はブランク部材４の一部に形成されていてもよいし、全体にわたっていてもよいが、本実施形態ではブランク部材４の全体にわたる場合の例で説明する。すなわち、ブランク部材４は、図２、３に示すように、木質繊維方向に略直交する断面において年輪を横断する直線状に延されるとともに、木質繊維方向に沿って年輪の中心から外側に向かう方向に張り出すような湾曲とされている。すなわち、断面が弧状の湾曲とされている。
このような湾曲部では、外側湾曲面４ａ、内側湾曲面４ｂの法線は、例えば法線ｎ_０、ｎ_１、ｎ_２などのように場所により異なった方向を向いている。本実施形態では、図３に示すように、湾曲の頂点で短手方向に延びる直線上の領域Ｌ_１の法線ｎ_０は、木質繊維方向と直交しているものの、それ以外は、例えば法線ｎ_１、ｎ_２のように、木質繊維方向と鈍角または鋭角で交差している。
そして、底部外面１ａを形成する外側湾曲面４ａが曲率半径ｒ_ａで湾曲し、底部内面１ｂを形成する内側湾曲面４ｂが曲率半径ｒ_ｂ（ただし、ｒ_ａ＞ｒ_ｂ）で湾曲している。曲率半径ｒ_ａ、ｒ_ｂは、一定である必要はないが、張り出し量が年輪の幅以上となるような湾曲とされる。また、曲率半径ｒ_ａ、ｒ_ｂは、それぞれ底部外面１ａ、底部内面１ｂの曲率半径Ｒ_ａ、Ｒ_ｂと異なる大きさとされる。

本実施形態のように、所定方向断面が直線状の断面となる湾曲部が全体的に形成されている場合、例えばワイヤーカッターなどの直線状の切断工具によりブランク部材４を切り出すことができるものである。そのため、３次元的に切削しなければならない場合に比べて切り出しが容易となるという利点がある。また、母材３の隣接領域から他のブランク部材４を切り出すこともできるので、母材３の利用効率が高いという利点がある。

このような切り出しを行うことにより、湾曲面の法線が木質繊維方向と直交する領域Ｌ_１を除いて湾曲面が木質繊維に交差して形成され、外側湾曲面４ａ、内側湾曲面４ｂには、それぞれ、平面視で、図４（ａ）、（ｂ）に示すようなブランク部材４の四辺に向けて開口を有するＵ字状の曲線群からなる木目線２…が露出される。

一般に木材は、生長方向に延びる木質繊維が木材の生長とともに同心円状に分布し、径方向に生長速度の粗密を反映した年輪が形成される。そのため、木材を切断すると木質繊維の密度が高い部分が相対的に色が濃い木目線として表面に露出する。
つまり、木質繊維方向に交差する方向に木材を切り出せば切り口に同心円状または同心楕円状の木目線、もしくはその部分が現われ、木質繊維方向に平行に木材を切り出せば切り口に略平行線またはＵ字状の木目線が現われる。また、枝が分岐する節部の近傍では、湾曲した木目線が現われる。
しかしながら、圧縮成形するためのブランク部材を板材として採取する場合、例えば建築材料に用いるような高木から製材された板目材または柾目材を切断して得る従来の製造方法によれば、例えば１００ｍｍ×２００ｍｍ程度以下の小型の板材では、板目材であっても略平行線の木目線しか得られないものである。

本実施形態のブランク部材４は、木質繊維に交差する湾曲部を備える形状に切り出されるため、母材３を平面で切断した場合とは異なる木目線２…が露出される。そして、湾曲量や湾曲の方向によって木目線２…の変化を付けることができる。

圧縮成形工程は、図５に示すように、ブランク部材４を上金型５Ａ、下金型５Ｂを用いて圧縮成形することにより金型面の３次元形状をブランク部材４に転写し圧縮成形木材１を形成する工程である。
上金型５Ａは、圧縮成形木材１の内面を形成するコア金型であり、底部内面１ｂ、側部内面１ｅを形成する底部金型面５ａ、側部金型面５ｂとからなる。本実施形態では、底部金型面５ａは平面である。
下金型５Ｂは、圧縮成形木材１の外面を形成するキャビティ金型であり、底部外面１ａ、側部外面１ｄを形成する底部金型面５ｃ、側部金型面５ｄとからなる。本実施形態では、底部金型面５ｃは平面である。

本工程では、まず、図５（ａ）に示すように、ブランク部材４を上金型５Ａ、下金型５Ｂの間にセットする。ここで、湾曲の凹部を形成する内側湾曲面４ｂが上金型５Ａに対向し、湾曲の凸部を形成する外側湾曲面４ａが下金型５Ｂに対向する位置に配置する。
そして、上金型５Ａ、下金型５Ｂを図示上下方向にスライドし、ブランク木材４を上下方向に圧縮する。
このとき、ブランク木材４を軟化させるために、高温高圧水蒸気を噴射しつつ圧縮を行う。例えば、１２０℃〜２００℃程度の高温水蒸気を噴射しつつ圧縮を行う。すると、ブランク部材４に形成された湾曲が金型面にならって変形し、金型面に押圧されて隙間なく密着した状態で圧縮変形される。そして、板厚がＴからｔになるまでスライドさせてからスライド移動を停止する。
このような工程において、ブランク部材４を軟化させるために４０℃以上の熱湯で所定時間煮沸した後、１２０℃〜２００℃程度の高温高圧環境下で圧縮を行ってもよい。また、上金型５Ａ、下金型５Ｂも高温水蒸気と同等の温度に加温することが好ましい。また、上金型５Ａ、下金型５Ｂを高圧容器内に設置して行うと、より効率的に圧縮を行うことができて好ましい。

そして、図５（ｂ）に示すように、金型面の形状が転写され、固定されるまで、型締めを保持する。このまま所定時間、型締めを保持し、水分を乾燥させてから脱型する。
脱型後、例えば側部の端部などに当たる除去部６などを必要に応じて除去加工することにより形状を仕上げる（図５（ｃ）の二点鎖線部）。
このようにして圧縮成形木材１を製造することができる。

このような圧縮成形木材１の製造方法によれば、ブランク部材４の湾曲量や方向などを可変することで、母材３から平面的に切り出しただけでは得られない木目線２…を表面に露出させることができるので、デザイン上、外観が良好な部材を製造することができる。
特に、小型の部材であっても、木目線２…を複雑に湾曲させることが可能となる。

ブランク部材４に形成する湾曲部は、木目線２の形状に変化を付けるために適宜の湾曲とすることができる。そこで、湾曲部の形状が異なるブランク部材の第１変形例について説明する。
第１変形例は、同心楕円状の木目線２…を適宜位置に形成できるようにした湾曲部を有する例である。
図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本実施形態の第１変形例のブランク部材について説明するための木質繊維方向に直交する平面に沿う断面説明図および木質繊維方向に沿う断面説明図である。図７は、本実施形態の第１変形例のブランク部材の平面説明図である。
なお、図６は、見やすくするために湾曲部の大きさを誇張するともに模式的に描いており、例えば板厚と年輪の幅の関係も正確な寸法関係を反映しているものではない。

本変形例のブランク部材７は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、母材３から、略矩形の平面部７ｃの中央に外側湾曲面７ａ、内側湾曲面７ｂからなる湾曲部７Ａが、年輪の径方向かつ木質繊維方向と略直交する方向にドーム状に張り出された形状に切り出されたものである。
すなわち、図６（ｂ）に示すように、外側湾曲面７ａ、内側湾曲面７ｂでは、木質繊維方向と直交する法線ｎ_０と、木質繊維方向と鈍角、鋭角に交わる法線ｎ_１、ｎ_２とを備える湾曲面が形成されている。法線ｎ_０を有する領域は、図７に示すように、直線状の領域Ｌ_２となっている。

湾曲部７Ａは、外側湾曲面７ａにおいて母材３の年輪の例えば３つ分に相当する木目線２と交差するので、図７に示すように湾曲部７Ａが形成されたブランク部材７の中央部に三重の同心楕円状の木目線２…が形成されている。
もし湾曲部７Ａがないとすると、図６（ａ）、（ｂ）から容易に分かるように、中央部には木目線２が現われない。そして、端部に略平行な木目線２…が形成されるだけのきわめて単純な木目線しか現われない。

このようなブランク部材７を上金型５Ａ、下金型５Ｂにより圧縮成形すると、底部外面１ａに、図７と同様の同心楕円状の木目線２…が形成されるものである。

本変形例によれば、湾曲部７Ａの張り出し高さを変えることで、同心楕円の数を可変することができる。また、張り出し方向を木質繊維方向から９０度以外の方向に傾斜させることにより、同心楕円の形状を、例えば卵形など楕円を歪曲させたより複雑な閉曲線群からなる木目模様に変換することが可能である。

次に、本実施形態の第２変形例について説明する。
図８は、本発明の実施形態の第２変形例のブランク部材について説明するための木質繊維方向に沿った断面説明図である。
本変形例のブランク部材８は、図８に示すように、全体にわたって複数の湾曲部を有する外側湾曲面８ａ、内側湾曲面８ｂを備えた板部材である。そして、それぞれの湾曲部の張り出し量、張り出し方向、湾曲の曲率などを可変することにより、さらに複雑な木目模様を形成できるようになっているものである。
ブランク部材８は、図８に示すような断面が一方向に延されることにより、例えばワイヤーカッターなどで切り出すことができる板状としてもよいし、図８の紙面奥行き方向にも湾曲を有する３次元的な湾曲部としてもよい。
このような複数の湾曲部を有することにより、木目線２…の形状を自由に変形させたり、微細に波打たせたりすることができる。

このような複数の湾曲部は、互いに滑らかに接続することが好ましい。この場合、木目線２に、例えば鋸状模様など、自然な木目模様と異なる鋭角的な屈曲が現われないようにすることができる。そのため、変形した木目線に不自然かつ人工的な印象を与えることなく、むしろ奇形した古木などから採取される木目模様を模擬したような木目線を形成することができるという利点がある。

なお、上記の説明では、ブランク部材の板厚が略均一の板厚Ｔを有する場合で説明したが、圧縮成形木材１の肉厚ｔが場所により変化する場合や、圧縮率にある程度バラツキがあってもよい場合には、板厚Ｔは場所により変化させてもよい。

本発明の実施形態に係る圧縮成形木材の概略形状について説明するための斜視説明図およびそのＡ−Ａ線に沿う断面説明図である。 本発明の実施形態に係る圧縮成形木材を製造するためのブランク部材の切り出し方を説明するための斜視説明図である。 本発明の実施形態に係る圧縮成形木材を製造するためのブランク部材の一例について説明するための斜視説明図である。 図３の平面図および裏面図である。 本発明の実施形態に係る圧縮成形木材の各製造工程について説明するための図１のＡ−Ａ線に沿う断面の工程説明図である。 本発明の実施形態の第１変形例のブランク部材について説明するための木質繊維方向に直交する平面に沿う断面説明図および木質繊維方向に沿う断面説明図である。 本発明の実施形態の第１変形例のブランク部材の平面説明図である。 本発明の実施形態の第２変形例のブランク部材について説明するための木質繊維方向に沿った断面説明図である。

符号の説明

１ 圧縮成形木材
１ａ 底部外面
１ｂ 底部内面
２ 木目線
３ 母材
４、７、８ ブランク部材
７Ａ 湾曲部
４ａ、７ａ、８ａ 外側湾曲面
４ｂ、７ｂ、８ｂ 内側湾曲面
５Ａ 上金型
５Ｂ 下金型
５ａ、５ｃ 底部金型面
５ｂ、５ｄ 側部金型面
ｎ_０、ｎ_１、ｎ_２ 法線

Claims (3)

1. 木材から切り出した板状のブランク部材を金型により圧縮成形する圧縮成形木材の製造方法であって、
   前記板状のブランク部材の板厚方向に交差する表面が湾曲部を形成し、かつ前記湾曲部において、その法線が前記木材の木質繊維方向と直交しない部分を少なくとも有するように前記ブランク部材を切り出すことを特徴とする圧縮成形木材の製造方法。
2. 前記湾曲部における、その法線が前記木材の木質繊維方向と直交しない部分の曲率が、前記金型の対応する金型面の曲率と異なることを特徴とする請求項１に記載の圧縮成形木材の製造方法。
3. 木材から切り出して圧縮成形され、平面または湾曲面からなる表面に木目線が露出した圧縮成形木材であって、
   前記表面と異なる曲率を有し、かつ前記木材の木質繊維方向に対して法線が直交しない部分を少なくとも有する湾曲面により、前記木材を切断することで形成される木目線が、前記表面に露出されたことを特徴とする圧縮成形木材。

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