JP3223308B2 - 木材・木質材料の加飾加工方法 - Google Patents

木材・木質材料の加飾加工方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、誘電加熱による木材・
木質材料の加飾加工方法に関する。本発明の木材・木質
材料の加飾加工方法は、宝石箱等の小物雑貨類、家具、
玄関ドア等の建具類、壁面材料などの木材・木質製品の
表面に立体模様(特に彫刻様の)を形成するのに適用で
きるものである。
【0002】ここで、木質材料には、合板、集成材、積
層材、ハードボード(硬質繊維板)、パーチクルボード
等を含む。
【0003】
【従来の技術】従来、家具・雑貨等に使われている木材
・木質製品の表面に彫刻様の加飾加工を施す方法として
は、ノミによる手彫り加工、又は、数値制御(NC)ル
ータ(木工フライス盤の一種)による機械加工が主流で
あった。
【0004】しかし、手彫り加工は職人が年々減少し、
後継者不足から産業的に成り立たなくなる見通しであ
る。一方、NCルータによる加工は2次元的(平面的)
な模様についてはある程度の能率を発揮するが、複雑な
3次元的(立体的)な模様についてはプログラムの作成
はもとより、切削加工には多大の時間を要する上、回転
削りのため加工面が荒れるので手作業による補修が必要
であり、結果的に手彫り加工よりも時間がかかるのが実
態である。そのため、家具・雑貨等の木材・木質製品の
加飾加工は、限られたものになっているのが現状であ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このため、金型で加熱
プレス(圧搾)成形して立体模様を賦形することによ
り、木材・木質製品を加飾加工する方法が一部で行われ
てきている。
【0006】しかし、木材・木質加工物の可塑化が不十
分なため、材料表面に損傷が生じたり、又は、金型
の形状が正確に再現されない(特に、高温のままプレス
圧を解除すると変形された一部が元に戻る)、等の問題
点があった。
【0007】本発明は、上記にかんがみて、加熱プレス
成形により立体模様を賦形する木材・木質材料の加飾加
工方法において、加工物の表面に損傷が発生するおそれ
がなく、かつ、再現性良好(シャープ)に彫刻様模様等
の立体模様を形成可能な木材・木質材料の加飾加工方法
を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を下
記構成により解決するものである。
【0009】 木材・木質材料からなる加工物を、プレ
ス成形により塑性加工をして立体模様を賦形する加飾加
工方法において、加工物を沸騰水中通過又は蒸煮により
湿潤・加熱状態にして可塑化した後、該加工物に、加工
物の上下に配された極板を用いて誘電加熱により乾燥さ
せながら、加飾型である金型により、連続的に若しくは
段階的に加圧して、設定形状に徐徐に近接させる徐変塑
性変形工程を経させ、ドライングセットを形成させる、
ことを特徴とする。
【0010】
【実施例】
A.以下、本発明の加飾加工方法を詳細に説明をする。
【0011】(1) まず、プレス成形に先立ち、木材・木
質材料からなる加工物を湿潤・加熱状態として可塑化す
る。
【0012】湿潤・加熱により木材・木質材料が可塑
化する理由は下記の如くである。
【0013】木材・木質材料の主成分であるセルロー
ス、ヘミセルロース、リグニンのうち、セルロースは、
その結晶性が高く、乾燥・湿潤状態の双方おいてガラス
転移点(231〜253℃)が略変わらない。他方、ヘ
ミセルロース及びリグニンのガラス転移点が、乾燥状態
において、それぞれ167〜217°C、134〜23
5°Cであるのに対し、湿潤状態において、それぞれ5
4〜142°C、77〜128°Cと大幅に低下する。
従って、湿潤・加熱状態の木材・木質材料は、全体とし
て可塑性に富むようになる。
【0014】ここで、加熱状態とは、上記からへミセ
ルロースおよびリグニンのガラス転移点以上の温度であ
ることが必要であり、通常、80℃以上とする。また、
湿潤状態とは、通常、常温(20℃)で相対湿度80%
にあるときの木材・木質材料の平衡含水率(略15%)
より多い状態をいう。木材・木質材料の種類、加熱状態
により異なるが、含水率は、通常、16%以上、望まし
くは、含水率18〜30%、さらに望ましくは20%前
後とする。含水率が高過ぎると、乾燥時間が長くなり、
省エネルギーの見地から望ましくない。
【0015】木材・木質材料を湿潤・加熱状態とする
方法としては、沸騰水中を通過させてもよいが、過圧蒸
気で蒸煮することが、湿潤・加熱が容易にできて望まし
い。蒸煮条件としては、通常、100〜130℃×15
〜30分とする。
【0016】(2) 次に、加工物に、誘電加熱により乾燥
させながら設定形状に徐徐に近接させる徐変塑性変形工
程を経させて、ドライングセットを形成させる。
【0017】このとき、誘電加熱の態様は、マイクロ波
誘電加熱(2450MHz)も考えられるが、高周波誘
電加熱(1〜30MHz)のものが望ましく、特に低周
波領域10MHz前後のものが望ましい。
【0018】また、加工物に、上記徐変塑性変形工程を
経させ、ドライングセットを形成させるときは、乾燥に
よる木質内部の水分流動に塑性変形を合わせることによ
り、木材組織のマクロ的な流動が可能となり、塑性変形
により大きな内部応力が発生しない。従って、金型の附
形面に忠実な装飾模様を木材・木質材料表面に良好(シ
ヤープ)に再現可能となり、さらに、その装飾模様の弾
性戻りが発生し難く、シャープな模様が長期間維持され
る。
【0019】上記設定形状に徐徐に近接させる態様とし
ては、連続的に又は段階的に型間隙間を小さくして行く
方法、又は、連続的に又は段階的に加圧して行く方法が
ある。そして、プレス圧は、通常、1〜2MPaとし、
初期加圧から最終設定形状にまで至る時間は、通常、1
5〜60分とする。
【0020】また、加工物が薄物(10mm前後)の場
合、減圧状態の誘電加熱乾燥をすることが望ましい。加
工物が成形型で両面で挟持され、側方の水分逃がしの解
放面積が相対的に小さくなるためである。ここで、真空
度は1.33〜33.2kPa(10〜250トル)と
する。
【0021】徐変塑性変形工程後の加工物に、ドライン
グセットを形成させるための乾燥時間は、通常、20〜
40分とする。 B.高周波により誘電加熱乾燥するの場合の態様を、図
1〜4に示す。なお、各図における共通部分は同一図符
号を付して、後図におけるそれらの説明を省略すること
がある。
【0022】(1) 図1は、上金型(加飾型)1、下金型
(加飾型)3が、高周波誘電加熱用の極板を兼ねている
例である。極板である上金型1と下金型3には、高周波
電源5が接続されている。そして、下金型3には加工厚
さ規制するスペーサ7が取付けられている。また、各金
型1、3の内部に表面加熱用のオイルヒータ9が埋設さ
れている。そして、上金型1及び下金型3の上方及び下
方には、図示しないが、それぞれ上プレス定盤、下プレ
ス定盤が配される。なお、Wは、木材・木質材料からな
る加工物である。
【0023】(2) 図2は、上金型1及び下金型3を誘電
体で形成すると共に、上金型1及び下金型3とは、上方
及び下方にそれぞれ極板2、4を配したものである。こ
こで誘電体としては、無極性に近くて誘電損失の少ない
フッ素樹脂、滑石磁器、ホウ珪酸ガラス、アルミナ等の
材料が望ましい。
【0024】(3) 図3は、図2と同様構成において、加
工物が厚い場合に好適な構成であり、上金型のみ配した
構成である。
【0025】(4) なお、本発明の方法を実際に行う場合
は、図1〜3に示した極板・オイルヒータ・金型・スペ
ーサー等を各段に組み込んだ多段式成形プレス構造とす
る。そして、そのプレス成形装置は、減圧下で作動させ
るようにしておく。
【0026】
【発明の作用・効果】本発明の木材・木質材料の加飾加
工方法は、木材・木質材料からなる加工物を、湿潤・加
熱状態にして可塑化した後、該加工物に、誘電加熱によ
り乾燥させながら設定形状に徐徐に近接させる徐変塑性
変形工程を経させ、ドライングセットを形成させる構成
であるので下記のような作用・効果を奏する。
【0027】加工物を湿潤・加熱状態において可塑性に
富む状態で、且つ、徐徐に設定形状に塑性変形させるた
め、即ち、加工物の乾燥による水分の流動と同時的に塑
性変形をさせるため、木材組織もマクロ的な流動が可能
となり、塑性変形により大きな内部応力が発生しない。
従って、金型の附形面に忠実な装飾模様を木材・木質材
料表面に良好(シヤープ)に再現可能となり、さらに、
その装飾模様の弾性戻りが発生し難く、シャープな模様
が長期間維持される。
【0028】即ち、高周波加熱の極板間に加飾加工の金
型を介在させ(極板と金型とを兼用することも可)、金
型を厚さ決めのスペーサーに当たるまで一気に木材・木
質材料を圧縮しそのまま乾燥すると、乾燥過程で木材・
木質材料が収縮し部分的に木材・木質材料と金型との間
で空隙が生じ、それがために金型の微細な部分が転写さ
れなくなる場合がある。これを防ぐために所要の圧力で
連続的にプレスしたり、或はスケジュールに従って金型
を段階的に木材・木質材料に押圧し、その状態で誘電加
熱を続け成形加工する。このことにより、応力を受けた
状態で含水率が変化するとき木材・木質材料はきわめて
可塑的になるというレオロジー挙動を生かした効果的な
加工が可能となり、加飾加工金型に密着した精度の良い
加飾加工が完成する。
【0029】従って、本発明の木材・木質材料の加飾加
工方法は、加熱プレス成形により立体模様を賦形するに
際して、加工物の表面に損傷が発生するおそれがなく、
かつ、再現性良好に、シャープな、かつ、弾性戻りのほ
とんどない彫刻様模様等の立体模様を形成可能となる。
【0030】
【試験例】以下、本発明の効果を確認するために行った
試験例について説明する。
【0031】(1) 表1に示す各樹種の125(幅)×2
50(長さ)×12(厚さ)mmの板目材について、1
20℃過圧蒸気(0.198MPa)で25分間の条件
で蒸煮処理を行った。そのときの平均含水率は40%で
あった。
【0032】(2) 図1に示す構成を有する加飾加工装置
を用いて、下記仕様で加飾加工を行った。
【0033】 高周波発振器:出力3kw、周波数6.7MHz、 金型温度(オイルヒータ):50°C 減圧度:6.65kPa(50トル) 連続加圧条件:5分経過後、10MPa→20MPa/
30分 乾燥時間:30分 (3) そして加飾加工中の各試験片について、平均含水率
を測定した。
【0034】可塑化した木材を金型で圧締し、固定した
まま熱風乾燥すると、木材側あるいは乾燥条件により必
要な平衡含水率(10〜12%)まで低下するのに、約
半日から1日を要した。
【0035】これに対して、誘電加熱乾燥した場合の乾
燥経過を示す表1によると、加工中の木材は加飾用金型
に遮られ、水分の蒸発する部分が少ないにも拘らず、2
0〜30分で加工が終了し、この加工方式の採用によっ
て極めて短いサイクルで塑性加飾加工が可能なことを示
している。
【0036】なお、いずれの樹種においても、シャープ
な立体模様を賦形できた。
【0037】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の木材・木質材料の加飾加工方法の一例
を示すモデル断面図
【図2】同じく他の例を示すモデル断面図
【図3】同じくさらに他の例を示すモデル断面図
【符号の説明】
1 上金型 2 極板 3 下金型 5 高周波電源 W 加工物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松村 英雄 愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番 地の1 中部電力株式会社技術開発本部 電気利用技術研究所内 (72)発明者 曾根 二郎 静岡県静岡市本通二丁目4−1 中部電 力株式会社静岡支店内 (56)参考文献 特開 昭57−53304(JP,A) 特開 昭57−77517(JP,A) 特開 昭60−257203(JP,A) 特開 平3−132302(JP,A) 特開 昭52−61207(JP,A) 実開 平2−24903(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B27K 5/00 B27K 5/06 B27M 1/00 - 1/02

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 木材・木質材料からなる加工物を、プレ
    ス成形により塑性加工して立体模様を賦形する加飾加工
    方法において、 前記加工物を沸騰水中通過又は蒸煮により湿潤・加熱状
    態にして可塑化した後、該加工物を、加工物の上下に配
    された極板を用いて誘電加熱により乾燥させながら、
    飾型である金型により、連続的に若しくは段階的に加圧
    して、加工物表面を設定形状に徐徐に近接させる徐変塑
    性変形工程を経させて、前記加工物に立体模様を形成さ
    せる、 ことを特徴とする木材・木質材料の加飾加工方法。
  2. 【請求項2】 前記加工物に対して誘電加熱による乾燥
    を、減圧状態で行うことを特徴とする請求項1記載の木
    材・木質材料の加飾加工方法。
  3. 【請求項3】 前記誘電加熱が高周波誘電加熱であり、
    該高周波誘電加熱を、金型を兼ねた極板間に高周波電圧
    を印加して行なうことを特徴とする請求項1記載の木材
    ・木質材料の加飾加工方法。
  4. 【請求項4】 前記蒸煮の条件が、100〜130℃×
    15〜30分であることを特徴とする請求項1記載の木
    材・木質材料の加飾加工方法。
  5. 【請求項5】 前記極板として、オイルヒータを埋設し
    たものを使用することを特徴とする請求項1記載の木材
    ・木質材料の加飾加工方法。
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AT503038B1 (de) * 2006-04-21 2007-07-15 Mwt Micro Wood Technology Gmbh Pressvorrichtung
JP5934911B2 (ja) * 2012-04-09 2016-06-15 パナソニックIpマネジメント株式会社 木質材の製造方法
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