JPH07102537B2 - 曲げ加工した木材の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、曲げ加工した木材の製
造方法に関し、とくに、厚い木材を小さい曲率半径で立
体曲面状に曲げ加工できる木材の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】曲げ加工した木材は種々の用途に使用さ
れている。曲げ加工した木材は、表面を削って立体曲面
とした木材に比較すると、木材を極めて効率よく使用で
きる。表面を削って立体曲面とした木材は、凹凸が大き
いと材料の使用効率が著しく少なくなる。また、大きく
曲げた形状とすることはできない。削り加工で実現でき
ない形状の木材は、薄い板材を曲げ加工し、曲げ加工し
た板材を積層して所定の厚さとしている。厚い木材を小
さい曲率半径に曲げ加工すると、木材が破損する性質が
ある。それは、小さい曲率半径に曲げ加工すると、外側
で木材が著しく伸長され、内側では圧縮されるからであ
る。外側の伸長量と内側の圧縮量とは、木材を厚くし
て、曲げる曲率半径を小さくするほど大きくなる。この
ため、小さい曲率半径に曲げ加工するためには、板材を
薄くする必要がある。薄い板材を厚くするために、複数
枚を積層して接着する必要がある。このため、従来の曲
げ加工した木材は、製造に著しく手間がかかって、製造
コストが高くなる欠点があった。

【０００３】また、薄い板材を積層して接着した木材
は、経時的に接着材が劣化するのを阻止することができ
ない。このため、長期間経過すると積層した板材が剥離
して十分な耐久性とすることができず、用途に制限を受
ける。とくに、接着材の劣化が起こりやすい環境、例え
ば屋外で使用される場合、耐久性が著しく低下する欠点
がある。

【０００４】ところで、木材は、湿潤状態において加熱
することによってスムーズに曲げ加工できる性質があ
る。木材の主成分であるリグニンやヘミセルロースのガ
ラス転移温度は、木材が乾燥状態では１３０℃〜２５０
℃であるが、湿潤状態にすると８０℃〜２５０℃に低下
する。このため、木材を湿潤状態で加熱すると、ガラス
転移温度が低下して、曲げやすい状態にできる。湿潤状
態で木材をガラス転移温度以上に加熱するために、狭い
通路に木材を圧入して加熱する装置が開発されている
（特公平２−３１６４６号公報）。この公報に記載され
る装置は、湾曲する通路に木材を圧入している。通路
は、圧入される木材を湿潤状態で加熱するために、マイ
クロ波を照射している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この装置は、木材を通
路に圧入して簡単に曲げ加工できる特長がある。また、
湿潤状態で加熱するので木材をガラス転移温度以上に加
熱して、無理なく曲げ加工できる特長もある。しかしな
がら、この構造の装置は、木材の曲げ加工する形状に制
約を受ける。通路を通過させて木材を曲げ加工するの
で、棒状の木材のみを曲げ加工できる。板状の木材の表
面を立体曲面に曲げ加工することはできない。また、通
路を通過させて木材を曲げ加工するので、木材と通路と
の摩擦抵抗が極めて大きく、木材をスムーズに押し出し
できない欠点もあった。

【０００６】本発明は、さらにこの欠点を解決すること
を目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、厚
い木材を小さい曲率半径で曲げ加工でき、しかも種々の
形状の木材を自由に曲げ加工できる木材の製造方法を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、前
述の目的を達成するために下記のようにして木材を曲げ
加工する。すなわち、本発明の製造方法は、木材を加熱
状態でプレスして曲げ加工する方法を改良したもので、
木材をプレスして曲げ加工する前工程において、木材を
加熱状態として木目方向に予備圧縮し、予備圧縮した木
材を曲げ方向にプレスして曲げ加工することを特長とす
る。予備圧縮するときに木材を加熱するが、これを冷却
することなくプレスして曲げ加工することもできる。ま
た、木目方向に予備圧縮した木材を一旦冷却した後、再
び加熱しプレスして曲げ加工することもできる。

【０００８】

【作用】加熱状態で、木目方向に予備圧縮した木材は極
めて特異な状態となる。予備圧縮した木材は、その後に
プレスして極めて小さい曲率半径でスムーズに曲げ加工
できる性質がある。それは、加熱状態で予備圧縮された
木材は、木目方向の全長が５％〜３０％圧縮されること
から、木目が蛇腹状に折曲された状態となるからであ
る。たとえば、筒体を湾曲させるともとの形状に戻りや
すい性質があるが、筒体を蛇腹状に成形して曲げると、
曲げた状態を保持してもとの形状にもどり難くなる。木
目方向に予備圧縮した木材は、ミクロ的にはあたかも木
目を蛇腹状に折曲した状態となり、その後の曲げ加工を
極めてスムーズにする。したがって、本発明の曲げ加工
した木材の製造方法は、従来の方法では想像もできない
ほど、簡単かつ容易に、しかも木材を破損することなく
小さい曲率半径で曲げ加工できる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想
を具体化するための製造方法を例示するものであって、
本発明の製造方法は、製造工程の条件や使用する装置の
構造等を下記のものに特定するものでない。本発明の製
造方法は、特許請求の範囲において、種々の変更を加え
ることができる。

【００１０】本発明の曲げ加工した木材の製造方法は下
記の工程で木材を曲げ加工する。 木材を加熱する工程 図１に示すように、木材１を加熱室２に入れ、加熱室２
に蒸気を噴射して木材１を加熱する。加熱室２の内部温
度は、例えば、８０℃〜２００℃、好ましくは８０℃〜
１８０℃に設定する。木材１を加熱室２に入れておく時
間は、中心部分まで十分に加熱される時間に設定する。
厚い木材は長い時間加熱室２に入れ、薄い木材は短時間
で加熱できる。例えば、厚さが１０ｍｍ〜５０ｍｍの木
材は、３０分〜数時間加熱室に入れて加熱する。

【００１１】 木材を予備圧縮する工程 加熱した木材１を加熱室２から取り出して冷却すること
なく、図２に示すように、木材１を木目方向に圧縮す
る。木材１を両端から強く圧縮すると曲がることがあ
る。予備圧縮のときに木材１は曲がらないように保持す
る。このことを実現するために、図３に示すように、木
材１は、上面と左面とを、挟着板３で基台４に押圧する
状態で予備圧縮する。基台４は断面形状をＬ字状とし
て、木材１の下面と右面とを支持する。挟着板３は、シ
リンダー５のロッドの先端に固定されて、シリンダー５
で押圧される。シリンダー５が挟着板３を押圧する力
は、予備圧縮のときに木材１が曲がるのを阻止できる圧
力に設計される。

【００１２】図３に示す状態で全周を押圧した木材１
は、図４に示すように、木目方向に押圧して予備圧縮さ
れる。図４に示す装置は、シリンダー６の先端に押圧板
７を固定し、押圧板７で木材１を押圧している。シリン
ダー６が押圧板７を介して木材１を押圧する圧力は、木
材１の種類によって変更されるが、通常は３〜２０ｋｇ
／ｃｍ^２、好ましは５〜１８ｋｇ／ｃｍ^２の範囲に調整
される。予備圧縮において木材を木目方向に押圧する圧
力が弱いと、その後の曲げ加工において木材を曲げやす
い状態にできない。また、圧力が強すぎると予備圧縮す
るときに木材１が破損する欠点がある。

【００１３】 曲げ加工する工程 図５に示すように、木材１を曲げ加工するプレスにセッ
トし、加熱状態でプレスして曲げ加工する。木材をプレ
スする熱板８の押圧面は、木材を曲げ加工したい立体曲
面に加工されている。熱板８は板材１を曲げる方向、す
なわち、図５において上下方向に木材１をプレスして、
木材を立体曲面に曲げ加工する。木材をプレスする熱板
８は、熱媒体を通過させる通路９を設けている。通路９
には、水、温水、蒸気を通過させて、熱板８を加熱し、
また冷却する。木材１を加熱状態でプレスするときは、
熱板の通路９には、温水や蒸気を通過させて熱板８を、
好ましくは８０℃〜１５０℃に加熱して木材を曲げ加工
する。曲げ加工した後、熱板の通路９に水を流して熱板
８を冷却する。冷却した熱板８で木材１を所定の時間プ
レスして木材１を冷却し、曲げ加工した木材がもとの形
状にもどらないようにした後、熱板８を開いて成形され
た板材を取り出す。

【００１４】

【発明の効果】本発明の曲げ加工した木材の製造方法
は、極めてスムーズに厚い木材を小さい曲率半径に曲げ
加工できる特長がある。それは、本発明の製造方法は、
図２に示すように、木材を矢印Ｂで示す方向に押圧して
曲げ加工する前工程に、矢印Ａで示す木目方向に予備圧
縮するからである。加熱状態で木目方向に予備圧縮した
木材は、木目を極めて曲がり易い独特の状態とすること
ができる。それは、前にも述べたように、予備圧縮によ
って、木目を曲がりやすい蛇腹状に折曲しているからで
ある。したがって、本発明の曲げ加工した木材の製造方
法は、従来の方法では想像もできない小さい曲率半径に
厚い木材を曲げ加工できる特長がある。さらに、必要な
らば、木材を立体曲面状に曲げ加工することもできる。
さらにまた、本発明の曲げ加工した木材の製造方法は、
曲げ加工する前工程に、木材を木目方向に予備圧縮する
ことによって、木材を極めて曲がりやすい状態とするの
で、簡単かつ容易に、しかも能率よく木材を曲げ加工し
て、加工コストを著しく低減できる特長がある。また、
薄い板材を積層して接着することなく曲げ加工できるの
で、曲げ加工された木材が優れた耐久性を有し、接着材
が剥離する等の弊害を解消できる。

【００１５】ちなみに、本発明の曲げ加工した木材の製
造方法は、厚さが３０ｍｍのナラ材を、曲率半径３０ｍ
ｍに曲げ加工して木材の破損を皆無にできた。

【図面の簡単な説明】

【図１】 木材を加熱する状態を示す断面図

【図２】 木材を予備圧縮する状態を示す斜視図

【図３】 予備圧縮するときに木材の周囲を押圧する状
態を示す断面図

【図４】 木材を予備圧縮する装置の一例を示す断面図

【図５】 木材を曲げる方向にプレスする状態を示す断
面図

【符号の説明】

１…木材 ２…加熱室 ３…挟着板 ４…基台 ５…シリンダー ６…シリンダー ７…押圧板 ８…熱板 ９…通路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 木材を加熱状態でプレスして曲げ加工し
   た木材を製造する方法において、木材をプレスして曲げ
   加工する前工程で、木材を加熱状態として木目方向に予
   備圧縮し、予備圧縮した木材を曲げ方向にプレスして曲
   げ加工することを特長とする曲げ加工した木材の製造方
   去。