JP3669571B2 - 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 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3669571B2 JP3669571B2 JP2000232364A JP2000232364A JP3669571B2 JP 3669571 B2 JP3669571 B2 JP 3669571B2 JP 2000232364 A JP2000232364 A JP 2000232364A JP 2000232364 A JP2000232364 A JP 2000232364A JP 3669571 B2 JP3669571 B2 JP 3669571B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wood
- press
- metal frame
- compression
- wood material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Veneer Processing And Manufacture Of Plywood (AREA)
- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
Description
【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。
【0002】
【従来の技術】
表面に凹凸模様を有する板状の木材あ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。
【0003】
上記の事情から、近年高温高圧の水蒸気雰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。
【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、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。
【0006】
【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。
【0007】
上述したように、水蒸気処理による木材成形方法によって、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。
【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、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。
【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、本発明の木材成形装置は、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1対のプレス金型と、木質材料を挟んだ前記一対のプレス金型を収容する金枠と、前記金枠に収容されるスペーサとを有する被プレス部と、前記被プレス部を収容し、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、前記圧力容器内において、前記被プレス部の前記金枠および前記スペーサをプレスするプレス部とを有する。
【0010】
さらに、上記の目的を達成するため、本発明の木材成形方法は、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1対のプレス金型により木質材料を挟み、当該木質材料を挟んだ一対のプレス金型と、スペーサとを金枠に収容して被プレス部を形成する工程と、前記被プレス部を所定の圧力を有する水蒸気雰囲気内に置いて、前記被プレス部内の前記木質材料を加熱軟化させる工程と、前記被プレス部の前記金枠および前記スペーサをプレスして、前記木質材料の両面に凹凸模様を形成する工程と、前記被プレス部の前記金枠および前記スペーサをプレスした状態で、所定の圧力を有する水蒸気雰囲気に置いて、前記被プレス部内の前記木質材料を硬化させて形状固定する工程とを有する。
【0011】
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。
【0012】
好適には、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。
【0013】
好適には、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。
【0014】
上記の本発明によれば、板状の木材、あ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。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の木材成形装置お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。
【0016】
図1(a)は、本発明の木材成形装置によ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。
【0017】
図1に示すように、成形木材10は、板状の木材、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。
【0018】
成形木材10は、木質材料として板状の木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。
【0019】
成形木材10の表面には、例えば凸部模様が形成されており、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。
【0020】
このように、成形木材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。
【0021】
【数1】
c(%)=((ta −tb )/ta )×100 (1)
【0022】
従って、圧縮成形後の成形木材内の厚さが略一定(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。
【0023】
次に、上記の成形木材を形成する本実施形態の木材成形装置について説明する。
【0024】
図2(a)は本実施形態の木材成形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。
【0025】
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21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。
【0026】
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。
【0027】
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22a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。
【0028】
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。
【0029】
次に、上記の本実施形態の木材成形装置を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。
【0030】
図4は、本発明に係る木材成形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。
【0031】
まず、金枠6に、下型7、木質材料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。
【0032】
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。
【0033】
次に、図5(a)に示すように、圧力容器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(t1 )で温度を木材の軟化温度として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。
【0034】
次に、図5(b)に示すように、プレスシリンダー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10aに所望の模様を転写する。なお、この時、木質材料10a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。
【0035】
次に、圧縮された木質材料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(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。
【0036】
次に、圧縮成形による木質材料10aの変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(t6 )だけ放置して温度を40℃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。
【0037】
次に、被成形プレス部3を圧力容器1から取り出して、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。
【0038】
上記の本実施形態に係る木材成形装置およ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。
【0039】
板状の木材を使用する場合
この場合には、圧縮率が比較的均一なことから、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。
【0040】
木粉末を使用する場合
この場合には、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。
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
第5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。
【0045】
本発明の木材成形装置および成形方法の実施形態は、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。
【0046】
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、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。
【0047】
【実施例】
以下に、本発明に係る木材成形装置を用いて、成形木材を形成した実施例について説明する。
【0048】
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、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。
【0049】
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。
【0050】
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(Textile )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。
【0051】
含水率u(%)は、全乾重量をW0 、気乾重量をWu とすると、下記の式(2)によって算出される。
【0052】
【数2】
u(%)=((Wu −W0 )/W0 )×100 (2)
【0053】
図11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。
【0054】
図11に示す気乾状態の木材・木粉末を用いて、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49.0(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280(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。
【0055】
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、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(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℃(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。
【0056】
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、成形木材10を取り出した。
【0057】
これにより、図12に示す各木材についての結果が得られた。
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。
【0058】
例えば、好適なものとして、割れ、転写性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。
【0059】
次に、上記の板状の木材のうちペルポックについて、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。
【0060】
【発明の効果】
本発明の木材成形装置によれば、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、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。
【0061】
本発明の木材成形方法によれば、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、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。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は、本発明の成形木材の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。
【図2】図2(a)は本実施形態の木材成形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、本発明に係る木材成形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実施形態における成形木材の離型方法の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。
【図9】図9は、第4実施形態を示したものであり、木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。
【図10】図10は、第5実施形態を示したものであり、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。
【図11】図11は、本実施例で使用した各木質材料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12】図12は、片面のみに凹凸模様を形成した場合の成形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…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)
- 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1対のプレス金型と、
木質材料を挟んだ前記一対のプレス金型を収容する金枠と、
前記金枠に収容されるスペーサと
を有する被プレス部と、
前記被プレス部を収容し、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、
前記圧力容器内において、前記被プレス部の前記金枠および前記スペーサをプレスするプレス部と
を有する木材成形装置。 - 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1対のプレス金型により木質材料を挟み、当該木質材料を挟んだ一対のプレス金型と、スペーサとを金枠に収容して被プレス部を形成する工程と、
前記被プレス部を所定の圧力を有する水蒸気雰囲気内に置いて、前記被プレス部内の前記木質材料を加熱軟化させる工程と、
前記被プレス部の前記金枠および前記スペーサをプレスして、前記木質材料の両面に凹凸模様を形成する工程と、
前記被プレス部の前記金枠および前記スペーサをプレスした状態で、所定の圧力を有する水蒸気雰囲気に置いて、前記被プレス部内の前記木質材料を硬化させて形状固定する工程と
を有する木材成形方法。 - 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。 - 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。 - 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)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000232364A JP3669571B2 (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 木材成形装置および木材成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000232364A JP3669571B2 (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 木材成形装置および木材成形方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002046104A JP2002046104A (ja) | 2002-02-12 |
JP3669571B2 true JP3669571B2 (ja) | 2005-07-06 |
Family
ID=18725059
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000232364A Expired - Lifetime JP3669571B2 (ja) | 2000-07-31 | 2000-07-31 | 木材成形装置および木材成形方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3669571B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2705088A1 (en) * | 2007-11-19 | 2009-05-28 | Padana Ag | Method and apparatus for producing figured veneer |
KR101243330B1 (ko) | 2012-12-12 | 2013-03-13 | 신경란 | 목재패널용 압착성형장치 |
-
2000
- 2000-07-31 JP JP2000232364A patent/JP3669571B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002046104A (ja) | 2002-02-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101350645B1 (ko) | 표면강화 원목 성형재의 제조방법 | |
CN102626941B (zh) | 一种速生材表面增强制造方法及其型材 | |
RU2223853C2 (ru) | Способ парового прессования древесно-волокнистой плиты, имеющей по меньшей мере одну обработанную поверхность | |
AU669467B2 (en) | Hot press | |
WO1991009713A1 (fr) | Procede et appareil de traitement du bois | |
CN108724392B (zh) | 一种弯曲实木的制备方法 | |
CN105965638A (zh) | 微波处理重组材及其制备方法 | |
CN109366656B (zh) | 一种单侧压缩木密度峰型形态的控制方法 | |
JP3669571B2 (ja) | 木材成形装置および木材成形方法 | |
JP3580536B2 (ja) | 着色木材の形成装置および形成方法 | |
CN102528890A (zh) | 一种无胶木纤维制件的制作方法 | |
JP3580537B2 (ja) | 木材成形装置および木材成形方法 | |
CA2415640A1 (en) | Method for producing a piece of timber including heartwood | |
JPH03231802A (ja) | 木材の改質処理方法 | |
JPH0550409A (ja) | 木材の処理方法および装置 | |
JP4122408B2 (ja) | 圧密単板の製造方法及びその製品 | |
JP2569376B2 (ja) | 木材処理加工装置 | |
JP3103820B2 (ja) | 圧縮木質材の製造方法 | |
JP3202065B2 (ja) | 木材の処理装置 | |
JP4478923B2 (ja) | 木質点字プレートの製造方法、並びにこれにより得られた木質点字プレート及び木質点字建築部材 | |
JP2002127108A (ja) | 圧縮木材の製造方法 | |
JPH03295605A (ja) | 整形木材 | |
JP2006289926A (ja) | 木材圧縮装置及び木材圧縮方法 | |
RU2123941C1 (ru) | Способ модификации древесины | |
JPH10100108A (ja) | 圧縮木質材およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041203 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041214 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050203 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050315 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050407 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 3669571 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100422 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100422 Year of fee payment: 5 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |