JP4176086B2 - 木材成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、木材成形品の製造方法に関する。比較的薄肉で略一定の肉厚を有する３次元形状を有する高強度の構造体、例えば一方に開口を有する箱、筐体、容器、カバー、シェル状部材などの構造体を木材の圧縮成形により製造する木材成形品の製造方法に関する。

従来、板状の木材を高温水蒸気雰囲気で金型によりプレス成形することで、３次元形状の木材成形品を製作することが提案されている。
一般に木材は、細胞壁が木の伸長方向に延びた木質繊維の集合体であるため、繊維方向と繊維方向に直交する方向とでは、強度に著しい異方性が存在する。例えば木材を繊維方向と直交する軸回りに曲げると、木質繊維には主として引張力が作用するため比較的高強度となっているが、繊維方向に平行な軸回りに曲げると、木質繊維間が容易に引き裂かれるために割れが生じる。
そのため、成形時に木質繊維間に働く引張力により、木質繊維が引き裂かれないようにするために予め木質繊維間を１次圧縮したブランク板材を形成してから、さらに２次圧縮を行って成形することが知られている。
例えば、特許文献１には、角棒状の製材を繊維方向と直交する方向に圧縮してからスライスすることで板状の一次固定品を形成し、その外周を拘束した状態で成形金型に取り付けて、加熱・吸水処理、成形処理を行い、３次元形状を有する二次固定品を得る木材の加工方法が記載されている。
また特許文献２には、同じく繊維方向に直交する方向に圧縮してからスライスした板材を繊維方向と平行な軸回りに曲げて、その状態に仮固定し、曲げの凸方向をプレス型の凸方向に合わせて三次元成形を行う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（第２−４頁、図２、３、６、７、１１） 特開平１１−７７６１９号公報（第３−５頁、図３、４、６）

しかしながら、上記のような従来の木材加工品の製造方法には以下のような問題があった。
特許文献１に記載の技術では、３次元形状に曲げられた外周側では、金型に沿って予め圧縮された木質繊維間が圧縮を解除されることにより延びることができるため、二次固定品を成形する２回目の圧縮成形で繊維間の引き裂きが起こらないものの、脱型後の製品の圧縮率が不均一となり、強度の異方性や圧縮率の相違による変色などが生じるという問題がある。
また、木材は、樹脂とは異なり収縮変形は比較的容易であるが、流動体でないため、引張り力に対する伸び変形が難しく、圧縮力と交差する方向への滑り変形も木質繊維の方向により著しい異方性を示す。つまり変形しやすい方向が制約されてしまう。そのため、３次元形状に成形する際、変形しにくい方向に圧縮される部位での圧縮抵抗が大きくなる。例えば、特許文献１の技術でも予め圧縮されていない方向であって、木質繊維を折り曲げる方向の成形では圧縮抵抗が大きくなってしまう。
また、例えば函状の圧縮成形では、函の側面部を金型のスライド方向と直交する方向に圧縮する必要があるが、一方向にスライドする金型ではそのような圧縮力成分は小さくなってしまうので、函の側面部からの圧縮抵抗が大きくなるという問題がある。そのため、大きなプレス力を必要としたり、そのような方向の圧縮面に激しい擦れが生じて外観を損なわれたりするといった問題がある。
この場合、函の底部だけでなく函の側面部の法線方向にもスライドする多方向のスライド金型を用いることも考えられるが、その場合、金型の製造コストが増大するとともに成形工程が複雑化するという問題がある。
特許文献２に記載の技術では、特許文献１と同様な作用を有するとともに、曲げた状態で仮固定してから３次元成形を行うことで、成形中の折り曲げに伴う形状変化を低減することができるため、成形時の歪み変化を比較的低減できるものの、脱型後の製品に強度の異方性が残存する点、２次圧縮において、スライド方向に略直交する方向に厚みを有する板面の圧縮抵抗が大きい点は、特許文献１の場合と同様である。

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、各圧縮工程において、簡素な金型を用いても圧縮抵抗を低減することができ、それぞれにおけるプレス力を低減し、成形品への成形負荷を低減することができる木材成形品の製造方法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、木材を切り出して１次ブランク部材を形成し、少なくとも２回の圧縮成形を行うことにより、前記１次ブランク部材を、最終的に略一定肉厚を有する３次元形状に成形する木材成形品の製造方法であって、前記１次ブランク部材を、一部に前記最終的な３次元形状と略同形状の金型面を有する１次金型により圧縮成形して、前記金型面近傍に相対的な高圧縮部を形成した１次圧縮品に加工する１次圧縮工程と、前記１次圧縮品を切削加工して、前記高圧縮部に転写された３次元形状を表面に残した２次ブランク部材を形成する２次ブランク加工工程と、前記２次ブランク部材を、前記最終的な３次元形状を転写するための２次金型により圧縮成形する２次圧縮工程とを設けた方法とする。
この発明によれば、１次圧縮工程において１次ブランク部材の一部に最終的な３次元形状と略同形状を転写して、その近傍に高圧縮部を形成した１次圧縮品を加工するので、比較的圧縮抵抗が少ない状態で１次圧縮品に３次元形状を転写することができる。そして、２次ブランク加工工程では、その３次元形状を表面に残しつつ、切削加工して２次ブランク部材を形成し、その２次ブランク部材を２次金型により圧縮して最終的な３次元形状を転写する。したがって、２次ブランク部材の形状を適宜調整することにより、２次圧縮工程で成形する３次元形状の圧縮抵抗、圧縮量を低減することができる。そのため、２次圧縮工程におけるプレス力を低減することができる。また木材に対する成形負荷が軽減され、割れなどを防止できる。
また、１次圧縮品に形成され２次ブランク部材に残された３次元形状は、１次圧縮工程において比較的圧縮抵抗が少ない状態で成形されるため表面の外観に優れており、２次圧縮工程において２次金型の３次元形状に略沿って圧縮されるために、例えば２次圧縮による金型との擦れなどにより外観が劣化することなく再圧縮することができる。

請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の木材成形品の製造方法において、前記２次ブランク部材は、その肉厚が、前記高圧縮部が相対的に厚く形成された部位では薄く、相対的に薄く形成された部位では厚くなるように切削加工される方法とする。
この発明によれば、２次ブランク加工工程において、１次圧縮品に形成された高圧縮部が相対的に厚い（薄い）部位では、２次ブランク部材の板厚が薄く（厚く）なるように切削加工するので、２次ブランク部材を２次圧縮工程で圧縮する際、予め形成された高圧縮部近傍の２次圧縮工程での圧縮率が相対的に小さくなり、全体として、圧縮率の均一性が良好な木材成形品を製造することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の木材成形品の製造方法において、前記２次ブランク部材は、その肉厚が、前記２次金型のスライド方向に厚みを有する部分に比べて、前記２次金型のスライド方向に交差する方向に厚みを有する部分で相対的に薄くなるように切削加工される方法とする。
この発明によれば、２次ブランク部材を、２次金型のスライド方向に厚みを有する部分で肉厚が厚く、スライド方向に交差する方向に厚みを有する部分で肉厚が薄くなるように切削加工するので、２次圧縮時に、スライド方向に交差する方向に厚みを有する部分の圧縮力の成分が低減され、圧縮抵抗を低減することができる。そのため、一方向にスライドする金型でも形３次元形状の成が容易となる。

２次圧縮時の圧縮抵抗をより効率的に低減するには、スライド方向に交差する方向に厚みを有する部分の肉厚を、スライド方向との交差角度が浅くなるにつれてより薄くなるようにすることが好ましい。例えば、スライド方向と略同方向に延びる部分の肉厚は最も薄くすることが好ましい。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の木材成形品の製造方法において、前記略一定肉厚を有する３次元形状が、前記２次金型のスライド方向に略直交する方向に延びる底部と、該底部の周辺から前記２次金型のスライド方向に向かって屈曲する側面部とを有する形状であって、前記１次圧縮工程において前記側面部の形状と略同形状が転写された高圧縮部が形成される方法とする。
この発明によれば、スライド方向に略直交する方向の底部の周辺からスライド方向に向かって屈曲された側面部の形状と略同形状を、１次圧縮工程において高圧縮部として転写するので、一方向へのスライドにより圧縮成形を行う金型構造の場合に木材の成形性が悪化しやすい側面部の形状が１次圧縮工程で精度よく形成され、２次圧縮工程で劣化されることなく再圧縮される。

本発明の木材成形品の製造方法によれば、１次圧縮工程、２次ブランク加工工程、２次圧縮工程を設け、１次圧縮工程で２次金型の最終的な３次元形状に略沿う形状の一部を形成し、２次ブランク部材の形状を切削加工で適宜調整してから２次圧縮工程を行うことができるので、１次圧縮工程および２次圧縮工程におけるプレス力や成形負荷を低減することができ、一方向にスライドする簡素な金型を用いて、表面性や外観が良好な木材成形品を容易に製造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。
本発明の実施形態に係る木材成形品の製造方法について説明する。
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る木材成形品の製造方法で製造された木材成形品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（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態に係る木材成形品の製造方法の１次圧縮工程について説明するための断面説明図である。図３（ｃ）は、同じく２次ブランク加工工程について説明するための断面説明図である。図３（ｄ）、図４は、同じく２次圧縮工程が完了した状態について説明するための断面説明図である。図２〜４の各断面説明図の断面方向は、いずれも図１のＡ−Ａ線に沿う断面である。

本実施形態の木材成形品の製造方法は、比較的薄肉で略一定の肉厚を有する３次元形状を有する高強度の構造体、例えば一方に開口を有する箱、筐体、容器、カバー、シェル状部材などの構造体のような木材成形品を圧縮成形により製造する方法である。
以下、図１（ａ）、（ｂ）に示すような木材成形品１を例にとって説明する。

木材成形品１は、平面視矩形状の底部１ａの周辺から垂直方向に対してわずかに斜め外側に４つの側面部１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅが延ばされ、上方に略矩形状の上側開口部１ｆを有する函状の構造体であり、木材を圧縮成形して製造された部材である。本実施形態では、側面部１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅの端部には、略同一平面に整列した開口側端部１ｇが形成されている。以下、上側開口部１ｆの内側の範囲の凹部を内面と称し、内面の裏面側を外面と称する。
このような木材成形品１の形状を以下では、最終的な３次元形状と称する。
底部１ａ、側面部１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅは、それぞれの板厚が異なっていてもよいが、本実施形態では、一定厚さｔであるとして説明する。また、木材成形品１の底部１ａから上側開口部１ｆまでの高さはＨである。ここで、Ｈ＞ｔである。具体的な寸法の例としては、例えば、ｔ＝１．６ｍｍ、Ｈ＝８ｍｍといった寸法などが好適である。この場合には、高さＨは厚さｔの５倍であり、函形状の深さとしては厚さｔの４倍となる。

圧縮成形後の密度を規定する圧縮率は、必要に応じて適宜の圧縮率を採用できるが、例えば筐体などに用いる場合などでは、略均一な強度を有することが好ましく、最終的に略均一な密度が得られる圧縮率とすることが好ましい。
なお、木材は、空孔を有する木質繊維からなり、またそれらの粗密により木目、節などが形成されており、微視的に不均一な構成を有する。したがって、密度とは、巨視的な意味で用いており、乾燥時における見かけ上の平均的な密度のことを意味する（以下も同様）。

本実施形態の木材からの切り出し方向は、側面部１ｂ、１ｄの長手方向が木材の繊維方向に沿う方向となっている。そして、図示では省略しているが、表面の木目線の変化などをデザイン上、利用しやすいように板目材を採用している。ただし、柾目材を用いても以下と同様に製造することができる。
木材の種類として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。

本実施形態の木材成形品の製造方法は、１次ブランク製造工程、１次圧縮工程、２次ブランク加工工程、および２次圧縮工程とからなる。
なお、以下の説明では、図１のＡ−Ａ線に沿う断面説明図で説明するため、断面図に現われない側面部１ｂ、１ｄなどには言及しないが、特に断らない限り、例えば側面部１ｃ、１ｅについて成り立つことは側面部１ｂ、１ｄについても成立する。これらの間には、幅形状の違いと、木材からの切り出し方向による繊維方向に対する向きの違いがあるだけである。

１次ブランク製造工程は、１次圧縮品を形成するための１次ブランク部材を製造する工程である。本実施形態では、木材成形品１より平面視の面積が大きく、厚さがＨより厚いブロック状の１次ブランク部材２を母材から切り出す工程である。

１次圧縮工程は、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、１次金型１０Ａ、１０Ｂを用いて１次ブランク部材２を圧縮成形し、一部の成形面が木材成形品１の最終的な３次元形状と略同一形状とされた１次圧縮品２０を形成する工程である。
すなわち、１次ブランク部材２を、最終的な３次元形状の一部に略沿う形状の金型面が少なくともいずれかに形成された１次金型１０Ａ、１０Ｂに対してセットし、１次金型１０Ａ、１０Ｂを図示上下方向にスライドし、１次ブランク部材２を上下方向に圧縮する（図２（ａ）参照）。
このとき、１次ブランク部材２を軟化させるために、例えば１２０℃〜２００℃程度の高温高圧水蒸気を噴射しつつ圧縮を行う。または、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、１次金型１０Ａ、１０Ｂも同等の温度に加温することが好ましい。

そして、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（図２（ｂ）参照）。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。

本実施形態では、１次金型１０Ａは、１次ブランク部材２の図示上面側を押圧するとともに、圧縮時に１次ブランク部材２の上面が金型面１０ａに沿って移動しやすいように、略平面からなる金型面１０ａを備えている。
また、１次金型１０Ｂは、金型ベースから平面視矩形状の突起部１０ｃが突出され、その中央に最終的な３次元形状の外面側に略沿う３次元形状が形成された金型面１０ｂを備えている。

そのため、圧縮が行われると、１次ブランク部材２の図示下面側が金型面１０ｂの３次元形状に沿って圧縮される。その際、圧縮力は１次ブランク部材２の厚さ方向に伝搬し、金型面１０ａに分散して伝達される。
つまり、１次ブランク部材２は、金型面１０ｂおよび突起部１０ｃの形状に応じて、部位により不均一な圧縮力を受ける。

本工程においては、木質繊維は高温水蒸気により軟化しているので、圧縮変形が生じやすくなっており、金型面から大きな圧縮力を受ける部位、例えば突起部１０ｃの近傍では圧縮変形が進行し、相対的に密度が高い高圧縮部２０ａが形成される。高圧縮部２０ａが形成されると圧縮力が低減するので、突起部１０ｃから遠ざかるにつれて相対的に密度が低い低圧縮部２０ｂが形成される。したがって、図２（ｂ）に示すように、木材成形品１の底部１ａの外面形状に相当する金型面１０ｂにおいては、突起部１０ｃの近傍を除いての高圧縮部２０ａは発生しない。
そして、突起部１０ｃから離れた部位では、図２（ｂ）に示すように、厚さＨ_０の１次ブランク部材２が略厚さＨ_１（ただし、Ｈ_１＜Ｈ_０）となる略一定の圧縮率での圧縮が進行する。ここで、厚さＨ_１は、厚さＨ_０の２／３程度であることが好ましい。つまり相対的な低圧縮率の一例としては、３３％程度とすることが好ましい。

ここで、高圧縮部２０ａと低圧縮部２０ｂとの密度差は相対的なものであるが、高圧縮部２０ａは、少なくとも木材成形品１に必要とされる密度を超えないように設定される。
木材成形品１に必要とされる密度を超えそうな場合には、例えばそのような部位に対応する金型面１０ａに適宜の逃げ形状を設けておくとよい。

このように１次圧縮工程では、木材成形品１の最終的な３次元形状の一部のみを略その形状に沿って圧縮成形するので、圧縮抵抗は少なく、比較的プレス力が小さくても容易に圧縮することができる。
また、突起部１０ｃの近傍に高圧縮部２０ａが形成されるものの、隣接する大部分の領域には低圧縮部２０ｂが形成されるので、高圧縮部２０ａのみが１次金型１０Ａ、１０Ｂに挟持されて形成される場合に比べて、高圧縮部２０ａに対する変形負荷が低減され、木質繊維の割れや金型面に対する擦れの発生を防止できる。
１次金型１０Ａ、１０Ｂは、スライド方向が一方向のもっとも簡素な金型であり、高精度で複雑な形状を有する金型面も一部に限られるため、簡素な金型となっている。

２次ブランク加工工程は、図３（ｃ）に示すように、金型面１０ｂが転写された表面である底部１次成形面２１ａ、側面部１次成形面２１ｃ、２１ｅなどを残して切削加工し、後述する２次金型で圧縮するための２次ブランク部材２１を形成するための工程である。
２次ブランク部材２１は、１次圧縮品２０から、図示側方の部分を切除し、金型面１０ａに当接した（図示上面）側から底部１次成形面２１ａから高さＨまで平面切削して開口側端面２１ｇを形成し、その内側に凹穴状の切削加工面２１ｆを形成したものである。図３（ｃ）において、切除部などは二点鎖線により示している。
すなわち、木材成形品１と同様なタイプの開口を有する函状の構造体であり、その外面が木材成形品１の最終的な３次元形状と略同一とされ、内面が切削加工面２１ｆにより形成されている。

切削加工面２１ｆは、高圧縮部２０ａが相対的に厚く（薄く）形成されている部位では、２次ブランク部材２１の板厚が薄く（厚く）なるように切削加工される。ここで、それぞれが薄いという場合、厚さ０の場合も含むものとする。
例えば、図３（ｃ）に示すように、２次ブランク部材２１の底部では、高圧縮部２０ａが形成されないので、底部１次成形面２１ａからの厚さを、例えば最も厚い厚さｔ_３（ただし、ｔ_３＞ｔ）とする。
このとき２次ブランク部材２１の側面部では、高圧縮部２０ａの厚さが、底部１次成形面２１ａ側から開口側端面２１ｇ側に向けて漸増しているので、例えば、開口側端面２１ｇで厚さｔ_１（ただし、ｔ_３＞ｔ_１≧ｔ）、切削加工面２１ｆの底部近傍では、厚さｔ_２（ただし、ｔ_３≧ｔ_２＞ｔ_１）となるように切削加工する。本実施形態では、開口側端面２１ｇ近傍でほとんど高圧縮部２０ａとされているので、厚さｔ_１は、ｔ_１＝ｔとするか、またはｔ_１＞ｔとする場合でも２次圧縮時に木材の空孔が完全につぶれて圧縮不可能となるいわゆる限界圧縮率を超えない程度の値とする。
このように、切削加工面２１ｆの側部は、開口側端面２１ｇから底部に向かって側面部１次成形面２１ｃ、２１ｅなどよりも緩やかに傾斜した傾斜面とされている。
そして、２次ブランク部材２１の側面部では、高圧縮部２０ａは開口側端面２１ｇに向けて漸増するのに対して、低圧縮部２０ｂは同方向に向けて漸減する形状となっている。
厚さｔ_１、ｔ_２、ｔ_３などの寸法、すなわち切削加工面２１ｆを形成するための加工形状は、１次圧縮工程で形成される高圧縮部２０ａと低圧縮部２０ｂとの密度分布を、例えば実験、数値シミュレーションなどにより調べておき、２次圧縮工程後に木材成形品１に必要とされる密度が得られるように設定することができる。
つまり、必要な板厚ｔおよび密度ρに対して、高圧縮部２０ａの厚さおよび密度が不足する量を調べ、それらを補う低圧縮部２０ｂが残されるように切削加工面２１ｆの形状を設定する。
したがって、切削加工面２１ｆの形状設定により、木材成形品１の密度を一定にしたり、可変したりすることができる。木材の圧縮後の密度分布は、表面の着色分布となって現われるので、外観を重視する用途では、密度のバラツキが少ないようにすることが好ましい。

また、２次圧縮時の圧縮抵抗を低減するという点からも、２次金型のスライド方向に略沿って、わずかに斜めに交差する２次ブランク部材２１の側面部で薄肉となるように切削加工面２１ｆを設定することが好ましい。

２次圧縮工程は、図３（ｄ）、図４に示すように、コア金型３０Ａ（２次金型）、キャビティ金型３０Ｂ（２次金型）を用いて２次ブランク部材２１を圧縮成形し、木材成形品１を形成する工程である。コア金型３０Ａ、キャビティ金型３０Ｂには、それぞれ木材成形品１を成形するために最終的な３次元形状を転写するための形状に加工された金型面３０ａ、金型面３０ｂが形成されている。

まず、２次ブランク部材２１を、底部１次成形面２１ａ、側面部１次成形面２１ｃ、２１ｅなどを金型面３０ｂと合わせるとともに、切削加工面２１ｆが金型面３０ａと対向するようにセットする。そして、コア金型３０Ａ、キャビティ金型３０Ｂを一方向にスライドし、２次ブランク部材２１を図示上下方向に圧縮する（図３（ｄ）参照）。
このとき、２次ブランク部材２１を軟化させるために、例えば１２０℃〜２００℃程度の高温高圧水蒸気を噴射しつつ圧縮を行う。または、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、コア金型３０Ａ、キャビティ金型３０Ｂも同等の温度に加温することが好ましい。

そして、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（図４参照）。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。

本工程により２次ブランク部材２１が圧縮成形されて木材成形品１が形成される。すなわち、２次ブランク部材２１の切削加工面２１ｆの底部が圧縮されて厚さｔ_３から厚さｔとされた底部１ａが形成され、切削加工面２１ｆの側部が圧縮されて厚さｔ_１〜ｔ_２から厚さｔとされた側面部１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅが形成される。

本工程の作用について説明する。
図５は、本発明の実施形態に係る２次圧縮工程の作用について説明するための図１（ａ）のＡ−Ａ断面視の模式的な動作説明図である。図６（ａ）、（ｂ）は、従来の木材成形品の製造方法に係る圧縮工程の作用について説明するための図１（ａ）のＡ−Ａ断面に相当する断面視の模式的な動作説明図である。

図５に示すように、本工程では、コア金型３０Ａがスライドする際、２次ブランク部材２１の切削加工面２１ｆの側部が開口側端面２１ｇから底部にかけて緩やかに傾斜しているために、金型面３０ａが開口側端面２１ｇより下降して金型面３０ｂから高さｈ_１（ただし、ｈ_１＞ｔ_３）の位置で２次ブランク部材２１と接触を開始する。
そして、さらにスライドされるにつれ、切削加工面２１ｆの側部では、金型面３０ａの側面が金型面３０ａの先端側、すなわち切削加工面２１ｆの側部の底部側から徐々に２次ブランク部材２１を圧縮していき、最後に開口側端面２１ｇ近傍が圧縮される。
また、切削加工面２１ｆの底部では、金型面３０ｂから高さｔ_３以下となってから底部全体で圧縮が進行する。

また、底部１次成形面２１ａ、側面部１次成形面２１ｃなどの２次ブランク部材２１の外側面は、金型面３０ｂに略沿う３次元形状とされているので、表面垂直方向に圧縮力を受けて金型面３０ｂに完全に沿う形状に圧縮されるものの、金型面３０ｂに沿う方向にはほとんど滑り移動しない。そのため、金型面３０ｂとの擦れがほとんど発生しない。

さらに、２次ブランク部材２１は１次圧縮工程により全体が部分的に圧縮され、２次圧縮工程で必要とされる圧縮量も底部１次成形面２１ａ、側面部１次成形面２１ｃなどがすでに圧縮されている分だけ低減されている。その結果、圧縮抵抗が小さくなりプレス力が小さくても容易に圧縮できるものである。

これに対して、本実施形態と同様に底部と側面部とを有する３次元形状を有する木材成形品を従来の製造方法で製造する場合には、次のような問題が起こる。
まず、図６（ａ）に示すように、木材を圧縮成形後の形状よりもやや大きい３次元形状に切削加工した３次元ブランク６を用いる場合について説明する。３次元ブランク６は、１次圧縮されていない場合でも、均一に１次圧縮された部材から切削する場合でも、本実施形態と比べて、３次元ブランク６の肉厚が厚くなる。例えば、底部の厚さＴ_０はＴ_０≧ｔ_３であり、側面部の厚さｔ_６〜ｔ_７は、それぞれｔ_６＞ｔ_１、ｔ_７≧ｔ_２である。

このような従来の製造方法では、３次元ブランク６を３次元切削加工するので、製造の手間がかかってしまう。
また、３次元ブランク６を、コア金型３０Ａ、キャビティ金型３０Ｂで圧縮する圧縮率が、本実施形態より大きくなり、それだけ大きなプレス力が必要となってしまう。

また、金型面３０ａは、本実施形態より開口側端部６ｇに近い、金型面３０ｂから高さｈ_２（ただし、ｈ_２＞ｈ_１）の位置で当接が開始される。そのため、側面部が先行して圧縮され、周辺部を拘束され周辺部に逃げ空間がない状態で底部が圧縮される。
その結果、側面部での金型との擦れが大きくなるとともに、底部の圧縮率が不均一になり、いずれも木材成形品の外観を劣化させる原因となる。

次に、同形状の木材成形品を、ブランク平板５から製造する製造方法について説明する。
図６（ｂ）に示すように、ブランク平板５をコア金型３０Ａ、キャビティ金型３０Ｂで圧縮成形する場合、まず金型面３０ａの先端でブランク平板５に当接しながら屈曲させる。このとき、屈曲部で割れなどが発生しやすい。
さらにスライドすると、略均一肉厚の成形を行う金型では、スライド方向に対して傾斜する金型面間では、スライド方向に直交する場合に比べてより急速に距離が狭まるから、底部に比べて側面部での圧縮が先行する。例えば、図６（ａ）において側面部の厚さｔ_５、底面部の厚さＴ_０とすると、圧縮過程でｔ_５＜Ｔ_０である。
このため、底面部が十分圧縮される前に側面部で大きな圧縮抵抗が発生し、側面部が先行して圧縮される。そして、周辺部が拘束された状態で、底部が圧縮され、側面部および底部が著しく引っ張られながら圧縮される。
その結果、側面部での金型との擦れが大きくなるとともに、底部の圧縮率が不均一になり、いずれも木材成形品の外観を劣化させる原因となる。

以上に説明したように、本実施形態では、圧縮工程を少なくとも２回に分けて行うことにより、上記のような従来の木材成形品の製造方法に比べて、小さなプレス力であっても容易に圧縮成形できるという利点がある。
また、１次圧縮工程で、未圧縮の状態から圧縮抵抗が少ない状態で木材を圧縮して一部の３次元形状を略形成しておくので、２次ブランク部材に高品質の圧縮面を形成することができるとともに、２次ブランク部材の切削量を低減できるので、２次ブランク部材の製造が容易となるという利点がある。

なお、上記の説明の１次圧縮工程および２次圧縮工程では、例えばコア金型３０Ａ、キャビティ金型３０Ｂを高圧容器内に設置して行うとより効率的に行うことができて好ましい。
また上記の説明では、１次圧縮工程に用いる１次金型１０Ｂと２次圧縮工程に用いるキャビティ金型３０Ｂとを別部材としたが、１次金型１０Ｂの金型面１０ｂの形状が木材成形品１の最終的な３次元形状と全く同形状である場合は、２次圧縮工程に用いるキャビティ金型として１次金型１０Ｂを流用してもよい。

また、上記の説明では、１次圧縮工程で、木材加工品の３次元形状の一部を１次圧縮品の外面側のみに形成した例で説明したが、圧縮面の仕上がりを高品質にしたい部位が内面側にあれば、内面側に２次圧縮工程時に残しておく３次元形状を形成してもよい。また、３次元形状は内面側のみに設けてもよい。

また、上記の説明では、２次ブランク加工工程で、１次圧縮工程で形成した３次元形状の一部をすべて残して切削加工した例で説明したが、２次圧縮工程で再圧縮可能な板厚を残していれば、形成された３次元形状の一部を切削加工してもよい。例えば、１次金型に形成する３次元形状を型製作が容易となるやや大きめの近似的な３次元形状としておき、２次ブランク加工工程において、その一部を切削加工して圧縮率や形状を調整するようにしてもよい。

また、上記の説明では、２つの圧縮工程を備える例で説明したが、必要に応じて別の圧縮工程を設けてもよい。例えば、１次圧縮工程の前工程として、切り出したブロック状の１次ブランク部材に凹凸を設けるのみで、最終的な３次元形状に略沿った形状を設けない０次圧縮工程を設けてもよい。このようにすれば、例えば複雑な１次圧縮品形状を形成する場合に、１次ブランク部材の形状を、１次圧縮時の成形負荷がより少なくなる形状とすることができる。

また、上記の説明では、１次ブランク部材を直方体状のブロック部材として説明したが、１次ブランク部材の形状は、この形状に限定されるものではなく、木材成形品の形状に応じて適宜の形状とすることができる。例えば、円筒形、半球形、錐状など、適宜の形状を採用することができる。

本発明の実施形態に係る木材成形品の製造方法で製造された木材成形品について説明するための斜視説明図およびそのＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態に係る木材成形品の製造方法の１次圧縮工程について説明するための断面説明図である。 同じく２次ブランク加工工程、２次圧縮工程について説明するための断面説明図である。 同じく図３（ｄ）に続く２次圧縮工程が完了した状態について説明するための断面説明図である。 本発明の実施形態に係る２次圧縮工程の作用について説明するための図１のＡ−Ａ断面視の模式的な動作説明図である。 従来の木材成形品の製造方法に係る圧縮工程の作用について説明するための図１のＡ−Ａ断面に相当する模式的な断面視の動作説明図である。

符号の説明

１ 木材成形品
１ａ 底部
１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ 側面部
１ｆ 上側開口部
２ １次ブランク部材
１０Ａ、１０Ｂ １次金型
１０ａ、１０ｂ 金型面
１０ｃ 突起部
２０ １次圧縮品
２０ａ 高圧縮部
２０ｂ 低圧縮部
２１ ２次ブランク部材
２１ａ 底部１次成形面
２１ｃ、２１ｅ 側面部１次成形面
２１ｆ 切削加工面
２１ｇ 開口側端面
３０Ａ コア金型（２次金型）
３０Ｂ キャビティ金型（２次金型）
３０ａ、３０ｂ 金型面

Claims (4)

1. 木材を切り出して１次ブランク部材を形成し、少なくとも２回の圧縮成形を行うことにより、前記１次ブランク部材を、最終的に略一定肉厚を有する３次元形状に成形する木材成形品の製造方法であって、
   前記１次ブランク部材を、一部に前記最終的な３次元形状と略同形状の金型面を有する１次金型により圧縮成形して、前記金型面近傍に相対的な高圧縮部を形成した１次圧縮品に加工する１次圧縮工程と、
   前記１次圧縮品を切削加工して、前記高圧縮部に転写された３次元形状を表面に残した２次ブランク部材を形成する２次ブランク加工工程と、
   前記２次ブランク部材を、前記最終的な３次元形状を転写するための２次金型により圧縮成形する２次圧縮工程とを設けたことを特徴とする木材成形品の製造方法。
2. 前記２次ブランク部材は、その肉厚が、前記高圧縮部が相対的に厚く形成された部位では薄く、相対的に薄く形成された部位では厚くなるように切削加工されることを特徴とする請求項１に記載の木材成形品の製造方法。
3. 前記２次ブランク部材は、その肉厚が、前記２次金型のスライド方向に厚みを有する部分に比べて、前記２次金型のスライド方向に交差する方向に厚みを有する部分で相対的に薄くなるように切削加工されることを特徴とする請求項１または２に記載の木材成形品の製造方法。
4. 前記略一定肉厚を有する３次元形状が、前記２次金型のスライド方向に略直交する方向に延びる底部と、該底部の周辺から前記２次金型のスライド方向に向かって屈曲する側面部とを有する形状であって、
   前記１次圧縮工程において前記側面部の形状と略同形状が転写された高圧縮部が形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の木材成形品の製造方法。

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