JP4834323B2 - 圧縮木材加工品の製造方法 - Google Patents
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Description
一方、木材加工において、比較的小さな木片を複数接合して、比較的大きな板状、柱状、ブロック状の集成材を形成することが行われている。これらの集成材は、さらに所望の形状に切断したり切削加工したりした上で、例えば柱、梁、床材などの建築部材として用いられている。
これら集成材は、未圧縮の木片を接着剤により貼り合わせて形成することが一般的であるが、例えば、特許文献1には、複数の間伐材を水蒸気処理して軟化させるとともに接着剤層を介して圧縮成形した集成材および集成材の製造方法が記載されている。
これらの圧縮木材加工品は、表面に木目線が露出して木目模様が現われるため、デザイン上、良好な外観面を得ることが可能であるが、ブランク部材が比較的大きな母材から切り出されるため、例えば小型の圧縮木材加工品を成形する場合、板目材を用いてもほとんど直線的な木目模様しか得られないものである。そのため、変化に富んだ木目模様による優れたデザイン効果が得られないという問題がある。
この場合、表面に変化に富んだ木目模様を露出させ優れたデザイン効果を得ようとすれば、ブランク部材の切り出し位置を木材の特定部位に限定する必要がある。そのためブランク部材がきわめて高価なものとなるとともに大量生産が困難になるという問題がある。
また、ブランク部材は、切削加工によりブロック材から金型に略沿うような3次元形状のブランク部材を形成する場合と、圧縮後の形状よりも大きい板状のブランク部材を形成する場合とが考えられるが、前者ではブランク部材の加工時に切削する部分の木材が無駄に消費され、後者では圧縮成形後に成形品の端部などの形状を整えるために切断、切削する必要があるのでその部分の木材が無駄に消費されるという問題がある。そのため、例えば抗菌作用を有するヒノキなどの高価な木材を用いる場合、材料のコストが増大しやすいという問題がある。
また特許文献1に記載の技術では、小径の間伐材を用いて集成材を形成するので、間伐材の有効利用を図ることができ、材料コストを低減することができるものの、もっぱら堅牢な建築材料、例えば柱や梁などとして広範囲に用いることを目的としているため、単純な形状となっており、1回の圧縮で所定強度、所定形状に圧縮成形できるものである。しかし、このような技術では、種々の3次元形状を有するため、圧縮成形に際して金型からの引張力を受け、金型面との擦れも大きくなりやすい函、収容容器、外装体などを、良好な外観を保ちつつ成形することは困難であるという問題がある。
この発明によれば、ブランク部材形成工程において、複数の棒状木片を圧縮した集成材によりブランク部材を形成し、そのブランク部材を圧縮成形工程において、3次元形状を形成する金型により圧縮成形して圧縮木材加工品を製造する。そのため、ブランク部材が、集成材に現われる棒状木片同士の接合面や棒状木片に露出した年輪などの変化に富んだ木目線を備えることができる。すなわち、単一の木材を圧縮成形する場合に比べて変化に富んだ木目模様が圧縮木材成形品の表面に形成される。その結果、デザイン効果の高い外観を有する木目模様を容易に得ることができる。
また、圧縮木材加工品の大きさが小型化して棒状木片の大きさが小型化しても、棒状木片をその大きさに応じて適宜の小径の木材から切り出すことにより、常に変化に富んだ木目模様を形成することができる。
また、1度圧縮された集成材からブランク部材を形成するので、圧縮成形工程において、集成材の圧縮方向と逆方向に伸びることができ、未圧縮の集成材を圧縮する場合に比べて成形性を向上することができる。
ここで、3次元形状は、3次元的な凹凸や湾曲を有する金型面形状が転写された形状であり、一方向に沿う断面形状が略同一とならない形状を意味する。例えば、平板形状、平板を2次元的に屈曲あるいは湾曲させた形状、柱形状は除外する。
この発明によれば、ブランク部材を板部材として形成するので、ブランク部材を形成するための除去加工を廃止または低減することができるので、容易かつ安価に製造することができる。特に、略均一肉厚を有する3次元形状の圧縮木材加工品を容易に製造することができる。
この発明によれば、ブランク部材を金型の金型面の形状に略沿う3次元形状を有する3次元ブランク部材として形成するので、圧縮成形に際して圧縮方向に交差する方向にブランク部材が引っ張られることが少なくなるから、圧縮負荷を低減することができる。そのため起伏の大きな形状を高精度かつ高品質に成形することができる。
また、集成材から切削加工する際、切削面に種々の木目線が露出することにより一層変化に富んだ木目模様が現われるので、よりデザイン効果の高い木目模様を得ることができる。
この発明によれば、集成材を形成する際に、ブランク部材の3次元形状の少なくとも一部を含む形状に圧縮成形してから、そのような集成材を切削加工して3次元ブランク部材を形成するので、3次元ブランク部材の切削加工量を低減することができ、製造効率を向上することができる。
また、3次元ブランク部材を形成するのに、圧縮成形と切削加工とを使い分けることができるので、木目模様の現われ方を加工方法に応じて可変することができる。そのため木目模様の変化をより付けやすくなる。
この発明によれば、集成材から、1次圧縮工程により、ブランク部材の形状の一部を形成した1次圧縮部材を形成し、2次加工工程によりブランク部材の他の形状を形成するので、ブランク部材の切削加工量を低減することができ、製造効率を向上することができる。
また、ブランク部材を形成するのに、圧縮成形と切削加工とを使い分けることができるので、木目模様の現われ方を加工方法に応じて可変することができる。そのため、木目模様の変化をより付けやすくなる。
また、集成材を1次圧縮すると、1次圧縮の金型の形状にもよるが、一般には1次圧縮部材に相対的な高圧縮部と低圧縮部とが形成される。そのため、2次加工工程において、そのような高圧縮部と低圧縮部との分布に応じて切削量を可変することにより、圧縮成形工程での場所による圧縮率を可変することができる。そのため圧縮木材加工品の平均密度分布を容易に制御することが可能となる。
この発明によれば、ブランク部材圧縮形成工程において、複数の棒状木片を圧縮してブランク部材を形成し、そのブランク部材を圧縮成形工程において、3次元形状を形成する金型により圧縮成形して圧縮木材加工品を製造する。そのため、ブランク部材に棒状木片同士の接合面や棒状木片に露出した年輪などの変化に富んだ木目線を備えることができる。すなわち、単一の木材を圧縮成形する場合に比べて変化に富んだ木目模様が圧縮木材成形品の表面に形成される。その結果、デザイン効果の高い外観を有する木目模様を容易に得ることができる。
また、圧縮木材加工品の大きさが小型化して棒状木片の大きさが小型化しても、棒状木片をその大きさに応じて適宜の小径の木材から切り出すことにより、常に変化に富んだ木目模様を形成することができる。
また、1度圧縮されたブランク部材を用いるので、圧縮成形工程において、ブランク部材の圧縮方向と逆方向に伸びることができ、未圧縮のブランク部材を圧縮する場合に比べて成形性を向上することができる。
また、ブランク部材圧縮形成工程により、複数の棒状木片を圧縮成形して接合することにより、ブランク部材を形成するので、ブランク部材の形状を形成するために除去加工を行わなくてもよいので、棒状木片の無駄を低減できる。ブランク部材の形状としては、平板や3次元形状を形成する金型面に略沿う3次元形状を採用することができる。
なお、ブランク部材圧縮形成工程は、ブランク部材の主要形状を圧縮成形により形成するものであり、例えば、金型面の形状が転写されない端部を切り揃えたり、バリ部を除去したりするなど、ブランク部材の主要形状に影響しない整形加工は、必要に応じて行ってもよい。
この発明によれば、複数の棒状木片が、利用価値の少ない間伐材からなるので材料コストを低減することができ、環境保全にも貢献することができる。
また、複数の棒状木片は、丸棒状であることが好ましい。この場合、間伐材から棒状木片を形成するのが容易となる。
この発明によれば、複数の材質の木材を組み合わせることにより、例えば、木目模様、色などが異なる棒状木片を用いて外観に変化を付けやすくなる。
また、材料特性の異なる木材を組み合わせることによりそれぞれの材料特性が複合された多機能の成形品を得ることができる。異なる材料特性としては、例えば抗菌性、防虫性、芳香性、強度、耐摩耗性などを挙げることができる。
この発明によれば、複数の棒状木片が、圧縮前に平均密度の異なる木材を組み合わせてなるので、棒状木片に用いることができる木材の選択範囲を広げることができ、安価な構成とすることができる。
その際、複数の棒状木片は、圧縮される際に、それぞれの材質の圧縮特性に応じてそれぞれ異なる圧縮率で圧縮されるので、圧縮前に平均密度が異なっていても、圧縮後の平均密度は略均等化される。
本発明の第1の実施形態に係る圧縮木材加工品について説明する。
図1(a)は、本発明の第1の実施形態に係る圧縮木材加工品の概略構成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。
開口部1dの大きさは、短辺W×長辺L、開口端部1eから底部1aの外側まで高さはHである例で説明する。
肉厚は変化があってもよいが、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。
圧縮木材加工品1は、例えば、容器、外装体などとして利用可能となっている。
また、特に図示しないが、木片2…の表面には、木材の年輪などが切断された木目線が露出して変化に富んだ木目模様が現われている。
これらは1種類の材質に統一してもよいが、本実施形態は複数の材質が混合されている。例えば、木片2a(棒状木片)として杉の間伐材、木片2b(棒状木片)として檜の間伐材が混合した構成を採用することができる。杉、檜の母材の平均密度は、それぞれ、約0.38g/cm3、0.41g/cm3と異なっているが、隣接して共に圧縮されそれぞれの平均密度に応じて変形するため、圧縮木材加工品1としては、略同一の平均密度となっている。
また、材質を統一した場合でも、母材からの採取位置(例えば、心材と辺材)や採取する母材を変えることにより、色、強度、平均密度などの特性が異なる木片2を採取することができる。
例えば、摩耗の起こりやすい部位に耐摩耗性の高い木片2、例えばチークなどを配置することにより、効率よく寿命を延すことができるものである。
これらの木材は比較的高価であるが、圧縮木材加工品1では、木片2…の一部に混合して用いることにより、比較的安価に抗菌作用や防虫作用を備えることができる。
図2は、本発明の第1の実施形態に係る圧縮木材加工品を製造するためのブランク部材を兼ねる集成材について説明するための斜視説明図である。図3(a)、(b)は、本発明の第1の実施形態に係る圧縮木材加工品を製造するためのブランク部材形成工程(ブランク部材圧縮形成工程)について説明するための図2のB−B線に沿う方向の断面説明図である。図4(a)、(b)、(c)、(d)は、それぞれ本発明の第1の実施形態に係る圧縮木材加工品に用いることができる棒状木片の例について説明するための斜視説明図である。図5(a)、(b)、(c)は、本発明の第1の実施形態に係る圧縮木材加工品の各製造工程について説明するための図1(a)のA−A線に沿う断面の工程説明図である。
ブランク部材形成工程は、複数の棒状木片を圧縮しつつ接合した集成材を切断することにより、3次元形状を形成する圧縮成形を行うためのブランク部材を形成する工程である。集成材はブランク部材形成工程に先立って集成材を形成する工程を行ってもよいし、すでに棒状木片が圧縮しつつ接合されて板状またはブロック状とされている集成材を調達してブランク部材形成工程を行ってもよい。
ブランク部材圧縮形成工程は、複数の棒状木片を圧縮しつつ接合して集成材を形成するとともにそれによりブランク部材を兼ねるようにした工程である。
ブランク部材3は、短辺×長辺×高さが、W0×L0×t0(ただし、W0>W、L0>L、t0>t)の平面視矩形状の平板であり、複数の木片2が長辺方向に延して幅方向に隣接して配置され、高さ方向に積層された状態で圧縮成形されてなる。
(1)、(2)は、ブランク部材形成工程を行うものであり、(3)はブランク部材圧縮形成工程を行うものである。
いずれも、集成材の製造工程は寸法が異なるだけで、大きな違いはないので、ここでは(3)の場合について説明する。
そして、長さを略L0に揃えた圧縮前の木片2…を幅がW0に調整されて対向された側部型面4c、4cと底部型面4bで囲まれた成形空間に、長さ方向を略揃え所定段数積層させて略同一高さとなるように配置する。木片2の積層数と積み上げ高さは、木片2…の平均密度を考慮した断面積の和と圧縮後の断面積W0×t0の比から圧縮率を算出し、圧縮後にブランク部材3が必要とする平均密度を考慮して決定する。ブランク部材3の平均密度は、成形性を考慮して圧縮木材加工品1の平均密度よりも小さい範囲から設定される。
このとき、木片2…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、好ましくは180℃〜200℃程度の高温水蒸気を噴射しつつ圧縮を行う。
圧縮が進行するにつれて、各木片2…が変形して、それぞれ密着して隙間が消失し、木片2の表面において木質繊維同士が絡み合うとともに、3次元的に変形しつつ押圧されるので、木片2…が隙間なく密着した状態で接合される。そしてさらに圧縮が進むと、個々の木片2…内部の木質繊維間の空隙が圧縮され体積が縮小されていく。
ここで高温高圧水蒸気は、各木片2がムラなく軟化するように噴射されるので、各木片2の圧縮抵抗は、略平均密度に依存する。そのため、平均密度が異なる木片2(例えば木片2aと木片2b)では平均密度が小さい木片2(例えば木片2a)が早く圧縮されるので、ある程度の圧縮率を超えると木片2aと木片2bとの平均密度が略同一になる、つまり、木片2の平均密度が略均等化される。
このとき、未圧縮時の密度に応じて圧縮率が変化するので、例えば、圧縮前に同じ寸法で表面に露出していても、圧縮後の表面の露出面積は異なったものとなる。また、隣接する他の木片2との関係により、隣接する境界線が歪んだりして変化に富んだ様相を呈する。
そして、圧縮された木片2…の応力が緩和され、形状が固定されるまで、その状態を保持する。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。
このような工程において、圧縮装置4は、圧縮板4A、下型部4Bを加温することが好ましい。また、圧縮装置4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。
なお、上記では、接着剤を用いない例で説明したが、必要に応じて、圧縮前または圧縮中に接着剤を添加して、木片2…間の接合面に接着剤層を形成してもよい。この場合、比較的低圧縮率であっても、強固に接合された集成材を形成することができる。
(1)の方法によれば、1回の圧縮成形で複数のブランク部材3が得られるので製造効率を向上することができるという利点がある。
(2)の方法によれば、ブランク部材3の外形に対する木片2の配列方向が異なるブランク部材3を容易に得ることができる利点がある。すなわち、形成された単一の集成材から、図2に示すような木片2が長辺方向に延びたブランク部材3を切り出すことも、木片2が短辺方向に延びたブランク部材や対角方向に延びたブランク部材を切り出すことも可能になる。また、板部材から切断して外形を形成するので、複雑な金型を作成しなくても、矩形以外の外形を有するブランク部材3が容易に得られる利点がある。
木片2としては、例えば、図4(a)、(b)、(c)、(d)に示す丸棒材21、角棒材22、半円棒材23、板材24などを採用することができる。
また、このようにわずかに屈曲した丸棒材21を旋盤加工して円柱状としてもよい。その場合、表面に年輪が切断された木目線が露出する。
また、丸棒材21の側面を例えば小判状などの形状に削りとって、同心状の閉曲線からなる木目線を露出させてもよい。
この場合、断面が角形状になるように切削されるので、圧縮装置4に配置するとき配置しやすいという利点がある。
ただし、角棒材22は、圧縮して接合できれよいので、それぞれの間で隙間なく密着接合できるような正確な断面形状に整形する必要はない。例えば、断面圧縮接合の妨げにならない範囲で、屈曲したりねじれたり断面積が変化したりしていてもよい。このように正確な角柱状でない棒状木片の方が、より変化に富んだ木目模様が得られるという利点がある。
板材24は、間伐材を板目材として平板状に製材した部材である。そして板目材に現われるような種々の木目線20が表面に露出される。
圧縮成形工程は、図5(a)に示すように、ブランク部材3を上金型5A(金型)、下金型5B(金型)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3に転写し圧縮木材加工品1を形成する工程である。
上金型5Aは、圧縮木材加工品1の内面を形成するコア金型であり、底部1a、側部1bの内面側形状に対応した底部金型面5a、側部金型面5bとからなる。また図示しないが、側部1cの内面側形状に対応した側部金型面も当然に備えるものである。
下金型5Bは、圧縮木材加工品1の外面を形成するキャビティ金型であり、底部1a、側部1bの外面側形状に対応した底部金型面5c、側部金型面5dとからなる。また図示しないが、側部1cの外面側形状に対応した側部金型面も当然に備えている。
このとき、ブランク部材3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、好ましくは180℃〜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3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t0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、上金型5A、下金型5Bも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。
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開口端部1eの形状を仕上げる(図5(c)の二点鎖線部)。このようにして圧縮木材加工品1を製造することができる。
また、圧縮成形された集成材によりブランク部材3を形成し、ブランク部材3を上金型5A、下金型5Bにより3次元形状に成形するので、ブランク部材3に引張力が働く場合に圧縮率に応じて伸びることができるので、成形性が良好となる。そのため、1回の圧縮で3次元形状に成形する場合に比べて、木片2にかかる負荷が低減されるので、割れたり引き裂かれたりすることなく境界線や木目線20による模様が良好な状態で成形されるという利点がある。
本発明の第2の実施形態に係る圧縮木材加工品について説明する。
図6(a)は、本発明の第2の実施形態に係る圧縮木材加工品の概略構成について説明するための斜視説明図である。図6(b)は、図6(a)のC−C断面図である。
ここで、側部10bは、側部1bとは異なり、外面側、内面側とも木片2を軸方向に交差する面で切断され、例えば丸棒材21を用いる場合には、図6(a)に模式的に示すように、同心円状の年輪が径方向に不規則に圧縮された同心閉曲線状の木目模様が表面に露出している。そのため、底部10a、側部10cとは、表面に露出する木目模様が全く異なっているものである。
図7は、本発明の第2の実施形態に係る圧縮木材加工品を製造するためのブランク部材を形成するための集成材について説明するための斜視説明図である。図8(a)、(b)、(c)は、本発明の第2の実施形態に係る圧縮木材加工品の各製造工程について説明するための図6(a)のC−C線に沿う断面の工程説明図である。
ブランク部材形成工程は、複数の棒状木片を圧縮しつつ接合した集成材から、3次元形状を形成する圧縮成形を行うためのブランク部材を形成する工程である。ただし、第1の実施形態と異なり、本実施形態では圧縮木材加工品10の外形に略沿った形状で、圧縮代を設けるため厚肉とした3次元形状を有するブランク部材を形成する。
そのために、図7に示すように、圧縮木材加工品10の形状よりも大きい集成材7、例えば、短辺×長辺×高さが、W1×L1×t1(ただし、W1>W、L1>L、t1>h)の直方体状のブロック部材を用いる。そして、集成材7は、ブランク部材3と同様に、複数の木片2が長辺方向に延して幅方向に隣接して配置され、高さ方向に積層された状態で圧縮成形されてなる。その製造方法については、第1の実施形態のブランク部材3と同様に製造することができる。
3次元ブランク部材30は、例えば、図6のC−C線に沿う断面では、側部10b、底部10a、側部10bに対応して、その内面形状に略沿う形状のブランク側部内面30d、ブランク底部内面30a、ブランク側部内面30dが切削加工され、またその外面形状に略沿う形状のブランク側部外面30e、ブランク底部外面30b、ブランク側部外面30eが切削加工され、ブランク部材30の側部、底部が板厚tよりも厚い形状とされている。
例えば、底部の厚さは、厚さT(ただし、t1>T>t)とされている。側部の厚さは、先端部に向けてTからtよりもやや大きな厚さに徐変されている。また、図示しない側部10cに対応するブランクの側部も同様である。
本実施形態に係る圧縮成形工程は、第1の実施形態の圧縮成形工程において、ブランク部材3を3次元ブランク部材30に代えたものである。ただし、上金型5A、下金型5Bの金型面である底部金型面5a、側部金型面5b、底部金型面5c、側部金型面5dなどは、圧縮木材加工品10の底部10a、側部10bなどの内面および外面の形状に応じた3次元形状とされる。
そして、上金型5A、下金型5Bを図示上下方向にスライドし、第1の実施形態と同様にして3次元ブランク部材30を上下方向に圧縮し、金型面の形状が転写され、固定されるまで、型締めを保持し(図8(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(図8(c)参照)。
脱型後、必要に応じて側部の端部を除去加工して、開口端部10eの形状を仕上げる。
このようにして圧縮木材加工品10を製造することができる。
また、集成材7を切削加工して3次元ブランク部材30を形成するので、切削形状に応じて木片2が切断され、きわめて変化に富んだ木目模様が形成される。そのため優れた外観を有する圧縮木材加工品10を製造することができる。
本発明の第3の実施形態に係る圧縮木材加工品について説明する。
図9(a)は、本発明の第3の実施形態に係る圧縮木材加工品の概略構成について説明するための斜視説明図である。図9(b)は、図9(a)のD−D断面図である。
すなわち、圧縮木材加工品11の形状は、図9(a)、(b)に示すように、圧縮木材加工品1の底部1a、側部1b、1b、側部1c、1c、開口部1d、開口端部1eに代えて、底部11a、側部11b、11b、側部11c、11c、開口部11d、開口端部11eを備える。
そして、圧縮木材加工品11の外面側と側部11bの内面側とでは、異なったタイプの木目模様が形成されている。すなわち、圧縮木材加工品11の外面側は、圧縮木材加工品1と同様の構成の木目模様が露出されている。一方、内面側の木目模様は木片2を軸方向に交差して切断した面が露出されている。
例えば、図9(a)に示すように、側部11bには、外面側は側部1bと同様に木片2の軸方向の側面が露出され木質繊維が連続した成形面を形成しているが、内面側は木質繊維が切断され、木目線20に示すような年輪が切断されて同心状の閉曲線群からなる木目模様が露出されている。
図10(a)、(b)、図11(c)、(d)は、本発明の第3の実施形態に係る圧縮木材加工品に用いる3次元ブランク部材の各製造工程について説明するための図9(a)のD−D線に沿う断面の工程説明図である。
本実施形態の製造方法は、第2の実施形態と同様にブロック状の集成材7から3次元ブランク部材を形成するが、第2の実施形態の製造方法とは異なり、ブランク部材形成工程が、1次圧縮工程と2次加工工程とからなる。
本工程に用いる金型は、例えば図10(a)に示すように、上金型15A、下金型15Bを用いることができる。
上金型15Aは、平面からなる押圧面15aを有するものである。
下金型15Bは、圧縮木材加工品11の外面側の形状に略沿う3次元形状を形成する底部金型面15c、側部金型面15d、15dなどを備えている。側部金型面15dは、底部金型面15cから突出して設けられている。なお、図示しない紙面奥行き方向には、側部11cの形状に略沿う3次元形状を形成する側部金型面が当然に設けられている。
そして、上金型15Aと下金型15Bとは、図示上下方向に相対的にスライド移動可能とされている。
ここで、高温高圧水蒸気により集成材7を軟化しつつ圧縮することは第1、2の実施形態と同様である。
そのため、図10(b)に示すように、側部金型面15dの近傍に相対的な高圧縮部31Aが形成され、その他の部分が、集成材7よりも平均密度が大きく高圧縮部31Aよりは平均密度が小さい相対的な低圧縮部31Bに形成される。そして、下金型15Bの底部金型面15c、側部金型面15dなどの金型面の3次元形状が転写されたブランク下面31b、ブランク側面31eが形成される。
また、集成材7の上面側では、側部金型面15dの影響により押圧面15aに沿う方向に木材が変形しにくくなるので、ブランク上面31aは、押圧面15aとの当接面が内部側に窪んだりしわが寄ったりした形状に変形される。
ここで、厚さt2を適宜に設定すれば、高圧縮部31Aと低圧縮部31Bとの領域分布や平均密度の大きさを制御することができる。
以上で1次圧縮工程が終了する。
本工程では、ブランク下面31b、ブランク側面31eなどを残し、ブランク上面31a側から切削加工して、底部金型面5a、側部金型面5bの3次元形状に略沿った3次元形状を有する切削面32a、32dを形成する。集成材7における木片2の配置方向から、切削面32aは、木質繊維方向に略沿った面となり、切削面32dは、主として木質繊維方向に交差した面となる。そのため、切削面32aと切削面32dとでは、異なったタイプの木目模様が露出するものである。
そして、3次元ブランク部材32を用いて、第2の実施形態と同様に圧縮成形工程を行うことにより、圧縮木材加工品11を製造することができる。
例えば、高圧縮部31Aの近傍では、残存する肉厚を薄くし、低圧縮部31Bでは残存する肉厚を厚くすることにより、3次元形状の圧縮成形であっても平均密度を均等化することが可能である。また、特定の部位の平均密度が大きくなる形状に切削加工することにより、特定の部位に大きな外力が加わる場合でも耐久性を高めることができる。
なお、上記の説明では、ブランク部材30、32の底部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10、11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。
図12(a)は、本発明の各実施形態に用いることができる他の集成材の製造方法について説明するための平面説明図である。図12(b)は、図12(a)のE−E断面図である。
ブランク金型40により楕円板状の集成材を形成するには、図12(a)、(b)に示すように、底部金型面40a上に、木片2…を多層に配列し、圧縮板4Aと略同様に構成され平面視形状を金型内側面40bの平面視形状に合わせた点のみが異なる圧縮板40Aにより、第1の実施形態と同様に圧縮する。
圧縮成形後に、木片2と金型内側面40bとの間に隙間ができる場合には、脱型後に端部を切削して形状を整えてもよいし、ブランク部材形成工程や圧縮成形工程の適宜のタイミングで不要部分を切除してもよい。
このような集成材を形成することにより、例えば圧縮木材加工品1などの平面視形状が楕円状である場合に、ブランク部材の形状が最適化されるので、材料の利用効率を向上し安価に製作することができるという利点がある。
なお、このようなブランク金型40により形成された集成材は、板状のブランク部材を兼ねることができる場合、ブランク部材圧縮形成工程にも用いることができる。
図13(a)は、本発明の第3の実施形態の変形例に係る1次圧縮部材の製造方法について説明するための模式的な斜視説明図である。図13(b)は、図13(a)のF−F断面図である。
そのため、例えば、キャビティ金型である下金型5Bは、例えば第3の実施形態の3次元ブランク部材32におけるブランク下面31b、ブランク側面31eをそれぞれ形成するための底部金型面50c、側部金型面50dが形成されている。
一方、コア金型である上金型50Aは、例えば底部金型面50a、側部金型面50bを備えるが、これらの形状は木片2…を下金型50Bに向けて適宜の圧縮率で圧縮するためのものであり、3次元ブランク部材に残す成形面を形成するための金型面ではない。したがって、2次加工工程における切削代を残した形状であれば適宜の形状でよい。例えば、図示しないが、圧縮される木片2に部分的な高圧縮部を形成するための突起形状を設けてもよい。
そして、上金型50Aをスライドして圧縮成形する。このとき、高温高圧水蒸気により木片2を軟化させること、および必要に応じて適宜の接着剤を用いてもよいことは言うまでもない。
そして、下金型50Bの金型面の3次元形状が転写されてから脱型する。その後、上金型50Aにより圧縮された上面を2次加工工程により切削加工する。それにより3次元ブランク部材32と同様な外形状を有するとともに、内面側が切削加工され外面側と異なるタイプの木目模様が露出された3次元ブランク部材が形成される。
すなわち、上記の第1の実施形態で説明したブランク部材圧縮形成工程において、圧縮装置4に代えて、棒状木片を図13(a)、(b)に示す圧縮成形する上金型50A、下金型50Bのような3次元形状を有する金型を用いて、例えば、外形が3次元ブランク部材30と同様の3次元ブランク部材を形成するようにしてもよい。
この場合の圧縮工程は、金型の形状が異なるだけで、上記の圧縮成形工程で説明したのと同様の工程とすることができる。ただし、底部金型面50a、側部金型面50b、底部金型面50c、側部金型面50dの具体的な形状は、3次元ブランク部材30の形状に合わせた形状としておく。
この場合、2次加工工程の切削量が低減できるので、効率的に製造できるという利点がある。
この場合、棒状木片の表面に現われる木目模様がより変化に富んだものとなるので、より変化に富んだ木目模様を露出させることができるという利点がある。
この場合、より変化に富んだ木目模様を露出させることができるという利点がある。
2、2a、2b 木片(棒状木片)
3 ブランク部材
5A 上金型(金型)
5B 下金型(金型)
7 集成材
20 木目線
21 丸棒材(棒状木片)
22 角棒材(棒状木片)
23 半円棒材(棒状木片)
24 板材(棒状木片)
30、32 3次元ブランク部材
31 1次圧縮ブランク(1次圧縮部材)
31A 高圧縮部
31B 低圧縮部
50A 上金型
50B 下金型
Claims (9)
- 木材を金型により圧縮成形して3次元形状を形成する圧縮木材加工品の製造方法であって、
複数の棒状木片を圧縮した集成材により、前記3次元形状を形成する圧縮成形を行うためのブランク部材を形成するブランク部材形成工程と、
前記ブランク部材を前記金型により圧縮成形する圧縮成形工程とを備えることを特徴とする圧縮木材加工品の製造方法。 - 前記ブランク部材形成工程では、前記ブランク部材を、前記集成材から構成される板部材として形成することを特徴とする請求項1に記載の圧縮木材加工品の製造方法。
- 前記ブランク部材形成工程では、前記ブランク部材を、前記集成材から切削加工することにより、前記金型の金型面の形状に略沿う3次元形状を有する3次元ブランク部材として形成することを特徴とする請求項1に記載の圧縮木材加工品の製造方法。
- 前記ブランク部材形成工程に用いる前記集成材を形成する際に、前記ブランク部材の3次元形状の少なくとも一部を含む形状に圧縮成形することを特徴とする請求項3に記載の圧縮木材加工品の製造方法。
- 前記ブランク部材形成工程が、
前記集成材を圧縮成形して前記ブランク部材の形状の一部を形成した1次圧縮部材を形成する1次圧縮工程と、
前記1次圧縮部材を切削加工して前記ブランク部材の他の部分を形成する2次加工工程とからなることを特徴とする請求項1に記載の圧縮木材加工品の製造方法。 - 木材を金型により圧縮成形して3次元形状を形成する圧縮木材加工品の製造方法であって、
複数の棒状木片を圧縮成形して接合することにより、前記3次元形状を形成する圧縮成形を行うためのブランク部材を形成するブランク部材圧縮形成工程と、
前記ブランク部材を前記金型により圧縮成形する圧縮成形工程とを備えることを特徴とする圧縮木材加工品の製造方法。 - 前記複数の棒状木片が間伐材からなることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の圧縮木材加工品の製造方法。
- 前記複数の棒状木片が複数の材質の木材からなることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の圧縮木材加工品の製造方法。
- 前記複数の棒状木片が圧縮前の平均密度が異なる木材を組み合わせてなることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載の圧縮木材加工品の製造方法。
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