JP5526650B2 - 竹材展開加工方法及び竹材展開加工治具 - Google Patents

Description

本発明は、竹材展開加工方法及び竹材展開加工治具に関するものであり、詳しくは、円筒状の竹材を展開して平板状の竹材とする竹材展開加工方法、及び、この竹材展開加工方法に用いられる竹材展開加工治具に関するものである。

竹材は、建築材や工芸品の材料として用いられているのであるが、原木のままでは円筒状の竹材、所謂「丸竹材」であるが故に用途が限られている。

これに対して、平板状の竹材であれば、床面パネルや壁面パネル等の建築材や多様な工芸品の材料として用いることができ、竹材としての用途が広がる。

そこで、従来においては、丸竹材を縦割りに細かく切断して長尺状の小片とし、多数の小片を表裏が互い違いとなるように並べて全体が平板状になるように組合わせて、各小片を接着剤で一体化することで丸竹材から平板状の竹材を形成していた。換言すれば、竹材の小片を集成して平板状の集成材としていた。

しかしながら、接着剤を用いた集成材では、竹としての天然素材を活かした建築材や工芸品の材料として好ましくない。

なお、丸竹材を半分に割ったり、或いは、丸竹材の１箇所を縦割りに切裂いて、円弧状やＣ字状の竹材として、この円弧状やＣ字状の竹材を径方向に広げて、すなわち、展開して平板状とすることを単に考えることはできる。

しかしながら、円弧状やＣ字状の竹材を単に展開するだけでは、竹材に縦方向の割れや裂けが生じてしまい、損傷のない良好な平板状の竹材とすることはできない。

本発明は、上記実情を鑑みてなされたものであり、円筒状の竹材を損傷のない良好な平板状の竹材に変形加工することができる竹材展開加工方法、及び、この竹材展開加工方法に用いられる竹材展開加工治具の提供を課題とする。

上記課題を解決するために本発明の採った主要な手段は、まず、竹材展開加工方法としては、
「円筒状の竹材を予め周方向に圧縮処理した後、導入口から展開部を介して排出口に至る長尺状の筒の内部を移動させることにより平板状に展開するものであり、
前記圧縮処理は、圧縮後の竹材の外径寸法が圧縮前の竹材の内径寸法以下となるように行われ、
前記展開部は、竹材の移動方向に円弧の広がり度合いが徐々に大きくなる断面形状を呈すると共に、円弧長さが前記導入口から前記排出口に至るまで同一寸法であり、縦割りに切裂かれた竹材を周方向に徐々に展開して平板状に変形させる
ことを特徴とする竹材展開加工方法。」
である。

また、
「円筒状の竹材を予め周方向に圧縮処理した後、導入口から展開部を介して排出口に至る長尺状の筒の内部を移動させることにより平板状に展開するものであり、
前記圧縮処理は、前記導入口より外径が大きい竹材が前記導入口に導入される際に行われ、
前記展開部は、竹材の移動方向に円弧の広がり度合いが徐々に大きくなる断面形状を呈すると共に、円弧長さが前記導入口から前記排出口に至るまで同一寸法であり、縦割りに切裂かれた竹材を周方向に徐々に展開して平板状に変形させる
ことを特徴とする竹材展開加工方法。」
である。

ここで、上記各手段においては、円筒状の竹材を予め周方向に圧縮した後、さらに周方向に圧縮しつつ平板状に展開することとしてもよい。

竹材を平板状に単に展開すると竹材に縦方向の割れや裂けが生じるのは、竹材を展開する際に竹材の内面側に周方向の伸びが生じるためである。

これに対して、上記各手段の竹材展開加工方法では、竹材を単純に展開するのではなく、竹材を周方向に圧縮した後、または、周方向に圧縮しつつ、展開する。ここで、竹材を周方向に予め圧縮しておけば、展開する際に竹材の内側に伸びが生じたとしても、割れや裂けが生じ難くなる。特に、圧縮後の竹材の外径寸法が圧縮前の竹材の内径寸法以下となるように十分に圧縮しておけば、割れや裂けをより一層、生じ難くすることができる。また、竹材を周方向に圧縮しつつ展開すれば、展開の際に竹材に内面側に伸びが発生せず、割れや裂けが生じ難くなる。よって、上記各手段の竹材展開加工方法によれば、竹材の縦方向に割れや裂けを生じ難くすることができ、円筒状の竹材を損傷のない良好な平板状の竹材に変形加工することができる。

なお、円筒状の竹材を平板状に展開する手法としては、後述する竹材展開加工治具を用いるばかりでなく、昇降するプレス型によってワークにプレス加工を施す昇降プレス加工機や、回転する加圧ローラによってワークにプレス加工を施すローラプレス加工機等、種々のプレス加工機を用いてもよい。そして、種々のプレス加工機によって竹材を展開する場合には、円筒状の竹材の一箇所を縦割りにして１８０°以上のＣ字状としたり、円筒状の竹材の複数箇所を縦割りにして１８０°未満の円弧状とする等、竹材を、プレス加工機に応じて良好に加工することができる形状とした上で、プレス加工機に投入すればよい。

また、プレス加工機に投入する前の段階にて竹材を周方向に圧縮しておく場合には、円筒状の素材の状態で圧縮してもよく、或いは、円筒状の竹材を縦割りにしてプレス加工機に投入する形状とした上で圧縮してもよい。

一方、竹材を周方向に圧縮しつつプレス加工機にて平板状に展開する場合には、例えば、昇降プレス加工機を用いる場合や、ローラプレス加工機を用いて、竹材の縦方向が加圧ローラの回転方向となるように竹材を投入する場合には、プレス加工する際に竹材に周方向の圧縮力が加わるように、竹材を周方向（平板状とした際の幅方向）に拘束すればよい。

また、ローラプレス加工機を用いて、竹材の横方向（円筒状の竹材の周方向）が加圧ローラの回転方向となるように竹材を投入する場合には、竹材の外面側を押圧するローラーとして、周方向に歯車型、波型、山型等の凹凸を有するローラを用いることで、竹材の外面側を周方向に圧縮しつつ竹材にプレス加工を施すことができる。

竹材展開加工治具としては、
「円筒状の竹材を縦割りに切裂く裂刃を有する切裂部と、
竹材の移動方向に円弧の広がり度合いが徐々に大きくなる断面形状を呈し、前記裂刃によって縦割りに切裂かれた円筒状の竹材を徐々に平板状に展開する展開部と
を備えることを特徴とする竹材展開加工治具」
である。

ここで、円筒状の竹材を、竹材展開加工治具に投入される素材の段階で周方向に圧縮しておいてもよく、或いは、竹材展開加工治具自体によって、円筒状の竹材が平板状に展開される際に周方向に圧縮されるようにしてもよい。

上記構成の竹材展開加工治具は、投入された円筒状の竹材を加工して排出する間に、切裂部によって縦割りに切裂き、展開部によって徐々に平板状に展開するものであり、円筒状の竹材を投入して排出側へと移動させるだけで、円筒状の竹材を平板状の竹材に変形加工することができるものである。換言すれば、上記構成の竹材展開加工治具は、竹材の切裂き及び展開を連続処理によって行って、円筒状の竹材を平板状に変形加工することのできるものである。

よって、上記構成の竹材展開加工治具によれば、プレス加工機を用いて円筒状の竹材を平板状の竹材に変形加工する場合に比して、量産性を向上させることができる。

なお、竹材展開加工治具に投入された円筒状の竹材を竹材展開加工治具内において移動させるためには、別の竹材を順次に投入して、後に入れた竹材によって先に入れた竹材が押されるようにしてもよいし、或いは、竹材とは別途の押出し具によって、竹材展開加工治具内の竹材を押すようにしてもよい。

上述した通り、本発明によれば、円筒状の竹材を損傷のない良好な平板状の竹材に変形加工することができる竹材展開加工方法、及び、この竹材展開加工方法に用いられる竹材展開加工治具を提供することができる。

竹材展開加工治具の一例を示す中央縦断面である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図１のＣ−Ｃ断面図である。 図１のＤ−Ｄ断面図である。 図１のＥ−Ｅ断面図である。 図１のＦ−Ｆ断面図である。 竹材展開加工治具を用いて円筒状の竹材を板状に展開する状態の概略を示す斜視図である。

本発明に係る竹材展開加工方法及び竹材展開加工治具の実施形態としての一例を、以下、図面に従って詳細に説明する。

図１〜７に、竹材展開加工治具１００の一例を示し、図８に、この竹材展開加工治具１００を用いて円筒状の竹材Ｗ１を平板状の竹材Ｗ２とする状態の概略を示す。

図１〜７に示すように、竹材展開加工治具１００は、一端側に、円筒状の竹材Ｗ１を導入する導入部１０を備え、他端側に、平板状の竹材Ｗ２を排出する排出部４０を備えている。ここで、導入部１０は、円筒状の竹材Ｗ１を導入する円環状の導入口１１を有するものであり、排出部４０は、平板状の竹材Ｗ２を排出する矩形状の排出口４１を有するものであり、竹材展開加工治具１００は、全体が、導入部１０側が円筒状で排出部４０側が角筒状となった長尺状の筒状に形成されている。

導入部１０は、内筒１２と外筒１３とを備えており、内筒１２の外周面と外筒１３の内周面との空隙によって円環状の導入口１１が構成されている。そして、外筒１３の先端部分は、先端側ほど大径となるテーパー状となっており、内筒１２の先端部分には、半球状のキャップ１２ａが装着されている。これにより、導入口１１に円筒状の竹材Ｗ１を円滑に導入させることができる。

なお、図示は省略するが、キャップ１２ａに切刃を設けることで、節のある竹材Ｗ１を投入した場合に、節を削除することができる。

竹材展開加工治具１００は、投入された筒状の竹材Ｗ１を縦割りに切裂く裂刃２１を有する切裂部２０を備えており、この切裂部２０と排出口４１との間が、縦割りに切裂いた筒状の竹材Ｗ１を径方向に徐々に展開して最終的に平板状に変形させる展開部３０となっている。よって、導入部１０から導入された円筒状の竹材Ｗ１が排出部４０側へと移動すると、切裂部２０の裂刃２１によって筒状の竹材Ｗ１の一部が縦方向に切裂かれ、一部が縦方向に切裂かれた円筒状の竹材Ｗ２は、裂刃２１によって裂かれた部位から順次、展開部３０へと侵入する。

ここで、裂刃２１は、先端が鋭利な形状となった部材であり、円環状の導入口１１において、内筒１２と外筒１３との間に設けられている。よって、導入口１１から導入された竹材Ｗ１は、裂刃２１によって速やかに縦割りに切裂かれる。

なお、裂刃２１の配置部位は、これに限らず、導入口１１の入口端または奥端であってもよく、或いは、導入口１１よりも手前に突設してもよい。また、裂刃２１を、導入口１１の手前側から着脱可能としたり、外筒１３の外周面から着脱可能とすることで、裂刃２１のメンテナンス性を向上させることができる。

一方、展開部３０は、外筒１３によって外側の面が形成され、内筒１２によって内側の面が形成された円弧状の断面形状を呈している。ここで、展開部３０の円弧状の形態は、排出口４１に向かうに従って徐々に湾曲度合いが緩やかになる円弧状の断面形状となっている。換言すれば、展開部３０は、竹材Ｗ１の移動方向に円弧の広がり度合いが徐々に大きくなる断面形状を呈している。このような展開部３０によれば、切裂部２０から排出口４１へと向かって移動する筒状の竹材Ｗ１を径方向に徐々に展開して、最終的に平板状に良好に変形させることができる。

このような竹材展開加工治具１００を用いて、図８に示すように、竹材展開加工治具１００の導入部１０の導入口１１に筒状の竹材Ｗ１を投入し、他の筒状の竹材Ｗ１を順次、導入口１１に投入したり、適宜の押出し具を用いて、導入口１１から入れた筒状の竹材Ｗ１を排出口４１へと移動させれば、円筒状の竹材Ｗ１を展開して平板状の竹材Ｗ２として排出口４１から排出させることができる。

次に、本例の竹材展開加工治具１００を用いて円筒状の竹材Ｗ１を平板状の竹材Ｗ２に変形加工させる竹材展開加工方法を説明する。

まず、原木の竹を節の間にて横方向に切断して、外径８０ｍｍ程度、内径６５ｍｍ程度、長さ３００程度の節のない円筒状の竹材Ｗ１を用意する。そして、竹材展開加工治具１００への投入に先駆けて、円筒状の竹材Ｗ１に高圧水蒸気処理を施して、円筒状の竹材Ｗ１を変形加工し易いように軟化させる。具体的に、円筒状の竹材Ｗ１を圧力容器に入れ、１２０〜１５０℃の水蒸気を圧力容器内に導入して、０．１〜０．４ＭＰａの圧力で、３０分間の高圧水蒸気処理を施す。

次に、高圧水蒸気処理が施された円筒状の竹材Ｗ１を、所望の金型を用いたプレス加工機等などによって周方向の圧縮処理を施す。具体的に、圧縮処理前において外径８０ｍｍ程度（内径６５ｍｍ程度）であった竹材Ｗ１を、外径６５ｍｍ程度（内径５０ｍｍ程度）に圧縮処理する。なお、圧縮処理後には円筒状の竹材Ｗ１の外径が当初の円筒状の竹材Ｗ１の内径以下となるように周方向の圧縮処理を施すことが好ましい。

竹材Ｗ１にこのような周方向の圧縮処理を行うことで、竹材展開加工治具１００に投入する素材としての竹材Ｗ１の内外径の寸法を均一化することができ、竹材展開加工治具１００への竹材Ｗ１投入の円滑化を図ることができる。また、大きさが区々な竹の原木であっても、投入前の素材寸法を均一化することで、竹材Ｗ１の大きさに対応する竹材展開加工治具１００の種類を削減することができる。

次に、圧縮処理が施された円筒状の竹材Ｗ１を竹材展開加工治具１００の導入口１１に入れる。ここで、圧縮処理後の竹材Ｗ１の寸法が、外径６５ｍｍ程度、内径５０ｍｍ程度としてあるのに対して、竹材展開加工治具１００の円環状の導入口１１の寸法を、外径（外筒１３の内径）６７．５ｍｍ程度、内径（内筒１２の外径）４７．５ｍｍ程度としてある。よって、竹材Ｗ１を導入口１１に円滑に投入することができる。

そして、順次、円筒状の竹材Ｗ１を入れて、後から入れた円筒状の竹材Ｗ１によって先に入れた円筒状の竹材Ｗ１を竹材展開加工治具１００内にて移動させて排出口４１から押出せば、竹材展開加工治具１００の展開部３０によって径方向に展開するように変形加工された平板状の竹材Ｗ２が排出口４１から排出される。ここで、竹材展開加工治具１００に投入する前の段階にて、竹材Ｗ１が周方向に十分に圧縮されているため、円筒状の竹Ｗ１を展開するに際して亀裂や割れが生じ難く、損傷のない良好な平板状の竹材Ｗ２を形成することができる。

次に、本例の竹材展開加工治具１００を用いて、円筒状の竹材Ｗ１を周方向に圧縮しつつ平板状に展開する竹材展開加工方法を説明する。

まず、原木の竹から外径８０ｍｍ程度、内径６５ｍｍ程度、長さ３００程度の節のない円筒状の竹材Ｗ１を切出して、この竹材Ｗ１に高圧水蒸気処理を施して軟化させる。ここで、竹材Ｗ１の高圧水蒸気処理については、上述の例と同様である。

高圧処理水蒸気処理によって軟化させた円筒状の竹材Ｗ１を竹材展開加工治具１００の導入口１１に入れる。ここで、筒状の竹材Ｗ１の外径が８０ｍｍ程度、内径が６５ｍｍ程度であるのに対して、竹材展開加工治具１００の円環状の導入口１１を、外径（外筒１３の内径）８２．５ｍｍ程度、内径（内筒１２の外径）６２．５ｍｍ程度としてあり、竹材Ｗ１を導入口１１に円滑に投入することができるようにしてある。

ここで、竹材Ｗ１の外径寸法が、導入口１１の外径よりも若干、大きい場合、竹材Ｗ１は、導入口１１に導入される際に径方向に圧縮される。

一方、竹材Ｗ１の内径寸法が導入口１１の内径よりも小さいと、導入口１１に導入される際に竹材Ｗ１の内面が周方向に拡開され、内面に割れや裂けが生じてしまう可能性がある。よって、投入する竹材としては、導入口１１の内径よりも大きな内径寸法のものを採用するのが好適である。

竹材Ｗ１を導入口１１から投入して十分に竹材展開加工治具１００に押込んだ後には、順次、次の筒状の竹材Ｗ１を入れて、後から入れた筒状の竹材Ｗ１によって先に入れた筒状の竹材Ｗ１を竹材展開加工治具１００内にて移動させて排出口４１から押出せば、竹材展開加工治具１００の展開部３０によって径方向に展開するように変形加工された平板状の竹材Ｗ２が排出口４１から排出される。

ここで、本例では、矩形状の排出口４１の幅寸法が、円環状の導入口１１の内径の全周寸法、すなわち「内筒１２の外周長さ」と等しく設定されており、これに合わせて、展開部３０の円弧状の円弧長さが、切裂部２０から排出口４１まで同一寸法としてある。具体的に、円環状の導入口１１の内径（内筒１２の外径）を６２．５ｍｍ程度としてあり、導入口１１の内径の全周寸法（内筒１２の外周長さ）が１９６ｍｍ程度となっているのに対して、排出口４１が、幅１９６ｍｍ程度、高さ１０ｍｍ程度で、排出口４１の幅寸法が、導入口１１の内径の全周寸法と同一寸法となっている。

竹材Ｗ１は、切裂部２０から排出口４１まで移動すると、円筒状の竹材Ｗ１の内面側については、圧縮力も拡開力も負荷されないのであるが、外面については、周方向の圧縮力が負荷される。よって、このような竹材展開加工治具１００によれば、円筒状の竹材Ｗ１を展開するに際して亀裂や割れを生じ難くすることができ、損傷のない良好な平板状の竹材Ｗ２を形成することができる。

すなわち、円筒状の竹材Ｗ１を平板状に展開するに際して割れや裂けが生じるのは、円筒状の竹材Ｗ１全体の展開に際して内面側が追従して周方向の伸びが生じるためであるが、上述のように内面側に周方向に拡開する負荷が加わらなければ、内面に割れや裂けを生じ難くすることができるのである。

なお、円筒状の竹材Ｗ１を平板状に展開するに際しては、竹材Ｗ１の内面側についても若干の圧縮力が周方向に加わるのが望ましい。

よって、導入口１１の内径の全周寸法に対して排出口４１の幅寸法を小さくして、これに合わせて、展開部３０の円弧状の円弧長さが、切裂部２０から排出口４１に向かうに従って徐々に短くなるようにするのが好適である。

ここで、円筒状の竹材Ｗ１の内面に割れや裂けが生じ難くするには、周方向に十分に圧縮するのがよいことから、この観点からは、排出口４１の幅寸法を、導入口１１の内径の全周寸法の９５％以下、９０％以下、好ましくは８０％以下とするのが好適である。一方で、周方向に圧縮し過ぎると、逆に座屈による破損を生じてしまったり、竹材展開加工治具１００内での竹材Ｗ１の円滑な移動が阻害されたりしてしまう。よって、この観点からは、排出口４１の幅寸法を、導入口１１の内径の全周寸法の８０％以上、９０％以上、好ましくは９５％以上とするのが好適である。

以上、本発明に係る竹材展開加工治具１００の一例を示したが、本発明は上述の例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の変更が可能である。

例えば、切裂部３０を、２箇所、或いはそれ以上の箇所で円筒状の竹材Ｗ１を切裂くものとして、一つの円筒状の竹材Ｗ１から複数の細長い平板状の竹材Ｗ２を形成するようにしてもよい。

また、導入部１０や展開部３０等の適宜の部位に蒸気の噴出口を設けたり、導入部１０や展開部３０等の適宜の部位を部分的に加熱したり、竹材展開加工治具１００全体を加熱する等して、円筒状の竹材Ｗ１を変形し易い状態に維持できるようにしてもよい。

さらに、円筒状の竹材Ｗ１を展開して平板状とした竹材Ｗ２を加圧加熱して、平板状の竹材Ｗ２の形状を安定させるようにしてもよい。

Ｗ１ 筒状の竹材
Ｗ２ 平板状の竹材
１０ 導入部
１１ 導入口
１２ 内筒
１２ａ キャップ
１３ 外筒
２０ 切裂部
２１ 裂刃
３０ 展開部
４０ 排出部
４１ 排出口
１００ 竹材展開加工治具

Claims (3)

1. 円筒状の竹材を予め周方向に圧縮処理した後、導入口から展開部を介して排出口に至る長尺状の筒の内部を移動させることにより平板状に展開するものであり、
   前記圧縮処理は、圧縮後の竹材の外径寸法が圧縮前の竹材の内径寸法以下となるように行われ、
   前記展開部は、竹材の移動方向に円弧の広がり度合いが徐々に大きくなる断面形状を呈すると共に、円弧長さが前記導入口から前記排出口に至るまで同一寸法であり、縦割りに切裂かれた竹材を周方向に徐々に展開して平板状に変形させる
   ことを特徴とする竹材展開加工方法。
2. 円筒状の竹材を予め周方向に圧縮処理した後、導入口から展開部を介して排出口に至る長尺状の筒の内部を移動させることにより平板状に展開するものであり、
   前記圧縮処理は、前記導入口より外径が大きい竹材が前記導入口に導入される際に行われ、
   前記展開部は、竹材の移動方向に円弧の広がり度合いが徐々に大きくなる断面形状を呈すると共に、円弧長さが前記導入口から前記排出口に至るまで同一寸法であり、縦割りに切裂かれた竹材を周方向に徐々に展開して平板状に変形させる
   ことを特徴とする竹材展開加工方法。
3. 円筒状の竹材を縦割りに切裂く裂刃を有する切裂部と、
   竹材の移動方向に円弧の広がり度合いが徐々に大きくなる断面形状を呈し、前記裂刃によって縦割りに切裂かれた円筒状の竹材を徐々に平板状に展開する展開部と
   を備えることを特徴とする竹材展開加工治具。
   

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