JPH1177619A - 木質材の三次元加工方法 - Google Patents

木質材の三次元加工方法

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JPH1177619A
JPH1177619A JP9245080A JP24508097A JPH1177619A JP H1177619 A JPH1177619 A JP H1177619A JP 9245080 A JP9245080 A JP 9245080A JP 24508097 A JP24508097 A JP 24508097A JP H1177619 A JPH1177619 A JP H1177619A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮された木質材の回復を利用して、割れな
どを起こさず複雑な曲面加工を可能にする木質材の三次
元加工方法の提供。 【解決手段】 軟化処理した状態で圧縮した木質材1
1’を仮固定し、この木質材を型6a、6bに入れて回
復させることにより型成形し、その際、前記型6a、6
bをプレスして型成形を補助した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、木質材の回復を
利用て曲面加工する木質材の三次元加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】木質材の曲面加工には、プレス型による
方法がある。またその際、木質材に軟化処理を施してお
き、これにプレス型を用いて曲面加工し、変形を固定化
する方法も既に成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】プレス型による木質材
の曲面加工では、木質材の引っ張り側で割れるなどの破
壊が起きるため、加工程度の少ない限られた形状にしか
適さなかった。また、軟化処理した木質材をプレス型に
より曲面加工する場合は加工の自由度が広がるものの、
複雑な曲面加工には、依然、割れ等の問題が残り加工程
度に限度があった。また、丸太材などの周面を曲面加工
する場合も、軟化処理ののちプレス型による方法が考え
られるが、プレス型は木質材表面に対して垂直にブレス
しないときれいな加工ができず、従って丸まった周面へ
の型プレスには制約があり、よって全周面に等しく曲面
加工するには問題である。
【0004】本願発明は以上の問題に対して成され、圧
縮された木質材の回復を利用して、割れなどを起こさず
複雑な曲面加工を可能にする木質材の三次元加工方法の
提供を目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】以上の課題に対して、請
求項1記載の発明では、軟化処理した状態で圧縮した木
質材を仮固定し、この木質材を型に入れて回復させるこ
とにより型成形することにした。木質材にはスギなどの
板、丸太、角材など単一材が圧縮しやすい点において好
適例であるが、これに限らない。軟化処理は煮沸処理、
化学処理、マイクロ波や高周波処理によってもよく、高
圧水蒸気下においてもよい。高圧水蒸気下におくと、湿
潤下での加熱によりリグニン及びヘミセルロースが軟化
し、ミクロフィブリル相互の変形が可能となり、よって
圧縮などの変形が可能となるからである。圧縮は繊維の
直角方向への加圧によれば容易に行うことができ、圧縮
前の1/3程度までの圧縮を一例として挙げることがで
きる。仮固定は圧縮した状態で乾燥させることにより可
能であり、これは組織間に形成された水素結合がミクロ
フィブリンの弾性変形をを拘束するためである。高圧水
蒸気下におき軟化処理した場合には、温度を下げること
により短時間であれば仮固定が可能なため、この間に木
質材を型に入れ次の工程に移ることができるなら、乾燥
させず単に降温させただけの仮固定でもよい。以上の様
に、圧縮した木質材を回復させるとほぼ圧縮前の大きさ
に戻るが、この際、型に入れて回復させると、膨張する
木質材は型の凹凸に詰められながら回復するので型成形
される。またこの際、引っ張り部分が生じないので割れ
が起きない。
【0006】請求項2記載の発明では、前記回復時に前
記型をプレスして型成形を補助するようにした。回復に
より膨張させると同時に、膨張に対向して型をプレスす
るので、型の凹凸に対して木質材の詰めが十分成され
る。
【0007】請求項3記載の発明では、木質の板材の板
面(仮にXY面)に対してXYの2方向に曲面加工する
に際して、軟化処理した状態で板面の任意な幅方向(X
方向)に圧縮して仮固定し、これと異方向となるY方向
には所望の曲げ処理を前処理として施しておくようにし
た。この板材の表裏板面を一対のプレス型でプレスして
型成形すると、X方向への回復により板材はプレス型が
形成する曲面に対応して膨張するので、X方向への曲面
加工が割れを伴わず成される。またY方向へ曲面加工
は、最終的な曲げの一部を前処理の曲げで先取りしてあ
り、残りの曲げをプレス加工で補う程度でよいため引っ
張りが少なくて済み、よって割れがおきない。
【0008】請求項4記載の発明では、請求項3記載の
三次元加工方法における圧縮処理を、軟化処理した状態
で圧縮した厚手の木質材を仮固定し、この木質材を前記
圧縮方向に切断して前記板材を得る様にした。板材を板
面の幅方向に圧縮することは困難であるが、板材を切り
出す前の木質材を事前に圧縮して仮固定しておき、これ
から板材を切り出すことは容易に行えるからである。
【0009】請求項5記載の発明では、板材の周辺に板
材の回復及び/又は曲げの戻りを阻止する阻止壁を設け
て回復させるようにした。例えば、ステンレス製の縦筒
を阻止壁とすることができ、圧縮処理と曲げ処理のされ
た板材をプレス型に挟んだ状態でこの縦筒の中に入れ、
この中で板材を回復させるなどの方法による。この時、
プレス型と板材との周囲形状を各々縦筒の内周形状に合
わせておけば、縦筒が阻止壁となって、板材を回復させ
ても膨張する板材がプレス型の間隙からはみ出すことが
阻止される。その結果、回復力がプレス型への凹凸に向
けられ、凹凸への詰めが十分成されて良好に型成形され
る。また、型成形前に曲げが戻ってしまうことを防ぐの
で、プレス加工による曲げの一部を前処理の曲げで曲げ
の先取り効果が予定通りに維持される。
【0010】請求項6記載の発明では、ブロック状、或
いは長尺状の木質材を側面から圧縮して仮固定した後、
回復させながら前記圧縮方向と直角な方向から圧縮する
ようにした。その際、木質材を所望形状の金型内に位置
させておくことにより、一回目の時に圧縮された側面が
回復してこの側面に対応する金型部分で型成形され、2
回目の圧縮により圧縮される側は通常に型成形が成さ
れ、結果的に側面もこれに直角な面も型成形されること
になる。
【0011】請求項7記載の発明では、丸太材、角材な
ど長尺な木質材を軟化処理し、これを断面テーパーの溝
状プレス型に圧入することにより減径圧縮すると共に仮
固定し、この木質材を縦分割可能な略筒状の型に入れて
回復させることにより型成形する様にした。例えば丸太
材を用いるなら、溝状プレス型の底部を断面半円状にし
て減径後の丸太形状に合わせておく等することとができ
る。これより、この木質材を回復させると全周囲に向け
て増径回復するが、事前に略筒状の型に入れておくこと
により、長尺な木質材の周面が型内周の凹凸に対応して
曲面加工される。
【0012】請求項8記載の発明では、以上の型成形さ
れた木質材を固定化するようにした。請求項1〜7の方
法によれば曲面加工された木質材は完全に回復したもの
ではなく尚仮固定の状態にある。従ってこれを固定化す
ることにより、水濡れなどした際の再度の回復を規制
し、曲面加工された形状が維持される。
【0013】請求項9記載の発明では、前記固定化の実
現を、高温水蒸気下に木質材をおくことにより得るもの
であり、回復及び曲面加工の処理と共に固定化を一連の
処理として行うことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施例を説明する。
【0015】(実施例1)まず、請求項4及び5記載の
発明の実施例として、木質材から小物入れに使う器の製
造過程を説明する。またこの実施例は請求項1〜3、8
〜9の実施例を兼ねる。この実施例の原材料には、直径
23cm程度のスギの原本を輪切りにして約15cm長
さの丸太にし、この丸太の左右側をスライスして図1に
示す様な太鼓切りの木質材10を用いる。また、加工に
用いる高圧容器1には、図2に示す様に容器上方に設け
られ容器内部で下方にプレスするプレス機2が設けられ
ており、その蓋部3を密閉して、配管4により内部を所
望の高温高圧にする様になっている。
【0016】まず、太鼓切りにされた先の木質材10
は、高圧容器内のプレス機の下に位置させ、スライスし
た面が側面となる向きで載置する。高圧容器の蓋部を閉
鎖したら、容器内を100〜120℃の水蒸気で充填
し、約1時間経過させて内部の木質材10を軟化させ、
プレス機で圧縮する。一例として、10〜20kg/c
2の圧力による10cm厚程度への圧縮が挙げられる
が、この場合、圧縮後の木質材10’は縦15cm×横
20cm×高さ10cmの立方体形状になる。
【0017】次に、木質材を圧縮し切ったままの状態で
高圧容器を減圧し、これにより木質材を仮固定する。次
に仮固定した木質材10’を取り出して、図3に示す様
に厚さ15mmの間隔で縦にスライスしてゆく。これに
より厚さ15mm程度の板材2を多数切り出すことがで
きる。従ってこの板材11は、板面の幅方向Xに圧縮さ
れたものとなる。
【0018】次に、図4〜5に示す様にこの板材11を
1枚づつトーネット50にセットし、これを所望枚数積
層してまとめて曲げ処理する。板材11の曲げは先の圧
縮方向Xと直角な方向Y(主として繊維方向)に沿って
成され、その際、この実施例では一方向への曲げにより
断面円弧状となる様な曲げ処理を予定するので、換言す
れば円筒を縦割りした形状への曲げ処理となる。曲げ処
理の際には積層した板材11、11、…を、図に示す様
に曲げ形状に対応した上下一対の金型5a、5bに挟み
入れ、これを高圧容器1に入れてプレス機2にセットす
る。続いて、再度、高圧容器1を100〜120℃の水
蒸気で充填し、板材11を20分程度軟化させたら、プ
レス機2により金型5bをプレスして曲げ処理を行う。
その後減圧して、曲げ状態に板材11’を仮固定する。
【0019】この板材11’からトーネツト50を外
し、曲げ状態の板材11’を取り出し、その1枚を図6
〜7示す様に、器形状に成形する対向配置された一対の
プレス型6a、6bに挟み入れ、水平姿勢を保ってステ
ンレス製による阻止壁としての縦筒60に入れる。この
時、プレス型6a、6bと板材11’とは周囲形状がほ
ぼ同形になるようにしてあり、更に縦筒60の内周形状
もに合わせてある。この様にしてプレス型6a、6bに
挟み且つ縦筒60に入れた状態の板材11’を、高圧容
器1に入れ、プレス機2にセットする。
【0020】次に、高圧容器1に100〜120℃の水
蒸気を充填し、約2時間をかけて板材11’を軟化させ
てゆく。軟化に伴い仮固定されている板材11’が回復
し始めるが、この回復に合わせてプレス型6a、6bを
プレスしてゆき、これにより板材11’は器形状に型成
形される。この型成形は板面11’のXY方向への曲げ
を伴うが、圧縮方向を仮にX方向とするなら、X方向へ
の板材の回復/膨張が、プレス型のX方向曲げに追従し
て成されるので、この方向への曲げを容易にしている。
また、曲げ方向をY方向とするなら、板材11’の曲げ
でプレス型6a、6bで成されるY方向への曲げを先取
りさせてあるので、この方向への曲げを容易にしてい
る。従って、事前に行っておく曲げ処理は最終的な成形
形状に対応した形状でなくてもよく、曲げの凹曲面側の
長さが、最終完成品の凹曲面側の長さ程度になるように
する。
【0021】また阻止壁としての縦筒60の役割は以下
の通りである。まず、板材11’は回復方向Xへに膨張
するが、プレス型6a、6bの周囲から外方への膨張は
縦筒60に阻止され、その分の回復力がプレス型6a、
6bへの凹凸に向けられるので、結果、凹凸への詰めが
十分成されて良好に型成形される。また板材11’の圧
縮方向Xの幅がプレス型6a、6bより短い場合は、板
材11’の何れかがプレス型6a、6bに引っかかった
状態で回復すると、引っかかった箇所を中心に膨張する
こととなるが、よって偏って引っかかると一方だけに膨
張して板材11’がプレス型6a、6bからはみ出た
り、その為プレス型6a、6bからずれて成形される不
都合がある。この様な場合も、縦筒がはみ出しを阻止す
るので、板材はプレス型6a、6bに対して予定した位
置に収まり、所望の器形状に型成形される。また、型成
形される前の板材11’は曲げ加工された状態だが、時
間をかける軟化の過程で、型成形される前に曲げが戻っ
てしまう場合がある。この場合、板材11’の曲げ方向
幅Yをこれに対応した縦筒60の差し渡し幅と等しくし
ておけば、縦筒60に支えて曲げの戻りを阻止すること
ができる。
【0022】以上のようにして型成形が成されたら、プ
レスしたままの状態で高圧容器1内を180℃の水蒸気
で充填して、10分間程度の固定処理を行う。その後は
減圧と共に自然冷却を行い、脱型すると図9に例示する
な小物入れ用の器Aが完成する。
【0023】尚、上記の各所で成される仮固定の具体的
方法は、仮固定から次工程までの待ち時間により選ぶこ
とができる。例えば、待ちが短時間なら軟化温度を12
0〜150℃程度の比較的高温で処理することにより室
温程度では回復しない程度の仮固定でよく、また、長時
間なら軟化温度を120℃以下の比較的低温で処理し1
日乾燥により仮固定にする。また、型成型品が室内の内
装部材のように水を浴びることとが無く、仮固定状態で
あっても回復の虞がないものであれば固定化を省略して
もよい。
【0024】次に別の実施例を説明するが、以下の実施
例2〜4においては、高圧容器、軟化方法など上記と同
様な部分の説明は省略、簡略などして説明する。
【0025】(実施例2)まず、請求項4記載の発明の
実施例として、木質材から小物入れに使う器の製造過程
を説明する。またこの実施例は請求項1〜3、8〜9の
実施例を兼ねる。まず板材(12mm厚×200mm幅
×300mm長さ)を上記同様に120℃の水蒸気下で
軟化した後、トーネットにより長さ方向に曲げ処理を行
い、図9に示す様に内径36.5mmの円筒状にする。
この円筒状の板材20は、図示しないステンレス製の2
重筒に入れ、この時、円筒状の板材20は内筒と外筒に
挟まれガイドされながら圧縮されるのであり、具体的に
は軟化した状態で幅方向(円筒の長さ方向)の約1/3
に圧縮され、これを仮固定する。またこれを縦に半割り
した内の1つの板材20’を、お椀の雌型と雄型を成す
図11に示す様な一対のプレス型7a、7bにセット
し、100℃の水蒸気下で回復させながらプレスする。
お椀型に型成形したら、再度の圧縮で板厚を1/2に
し、180℃の水蒸気下で固定化して最終的にお椀A’
が得られる。尚、このお椀A’は実施例1の方法によっ
ても製造可能であるのでこれも図示しないが略説してお
く。まず板材を実施例1同様に板面幅方向に圧縮して仮
固定し、圧縮方向との異方向に曲げ処理をしておき、図
11と同様な円筒半割状に曲げておく。この状態の板材
を当実施例の前半と同様にお椀のプレス型にセットし、
回復させながらプレスして型成形するのである。
【0026】(実施例3)次に、請求項6記載の発明の
実施例として、木質材から例えば仏像その他置物などの
製造過程を説明する。またこの実施例は請求項1〜2の
実施例を兼ねる。まず、スギの角材による木質材30を
100〜120℃の水蒸気下で軟化させる。軟化させた
らの図13に示す様に、プレス機2で繊維方向の側面か
ら圧縮して仮固定する。次に木質材30’を、図14に
示す様な挿入口を有し、挿入口8xの内方に所望形状の
雌型空間8yを持つ金型8に挿入する。その際、挿入口
6xが圧縮された木質材の厚さ相当の幅をもつ形状に形
成されており、挿入したら、次に回復をさせながら圧縮
する。金型8は分解可能に形成されており、これにより
脱型して所望形状に加工された図13の置物Bを得る。
又、当実施例では角材の木質材を原材料として三次元加
工を示したが、角材に限らずにどのような形状のもので
あってもよい。
【0027】(実施例4)請求項7記載の発明による実
施例として、長尺な木質材から手すり、テーブル脚、立
像の置物等の製造過程を説明する。まず、丸太材、角材
など長尺な木質材40を軟化処理した状態で、図16に
示す様に断面テーパーの溝状プレス型9に圧入すること
により減径圧縮する。溝状プレス型9はテーパーの底部
となる溝9aが半割り円筒の内面状を成し、圧入するた
めの圧入型9bも半割り円筒の内面状を成し、プレスし
切った時点では長尺な木質材40は軸心へ向けてほぼ均
等に圧縮されている。また、溝状プレス型9は圧縮後の
木質材40が容易に脱型できるように上下への分割可能
になっている。この様に圧縮された長尺な木質材40’
は仮固定され、図17に示す様に、所望の内面形状を成
し縦分割可能な略筒状の型80に入れ、これを回復させ
る。この様な加工による例に図18に示すテーブル脚
B’などを挙げることができる。仮に所望形状が断面同
心円であれば、丸太を回転させて削る従来の工法でも容
易に製造できるが、断面が非同心円であったり、表面に
凹凸模様を施したものであればその様な従来工法では困
難である。この点、本願製造方法によれば容易且つ良好
な仕上がりで製造でき、精密に彫刻された木製彫刻品の
代用にもなる。
【0028】
【発明の効果】以上、本願請求項1記載の発明によれ
ば、圧縮した木質材を型に入れて回復させるので、回復
により膨張する木質材が型の凹凸に詰めることができ、
木質材の三次元加工が容易になる。またこの際、引っ張
り部分が生じないので割れが起きず、自由度の高い加工
が可能なる。
【0029】請求項2記載の発明によれば、上記回復時
に前記型をプレスして型成形を補助するようにしたの
で、型の凹凸に対して木質材の詰めがより十分に成さ
れ、加工程度が促進される。
【0030】請求項3記載の発明によれば、板材の三次
元加工を容易にし、器状、入れ物状に代表される木質製
品の製造が容易になる。
【0031】請求項4記載の発明によれば、板材の板面
方向への圧縮に伴う作業の困難性を除去できるので、請
求項3記載の発明実施を一層容易にすることができる。
【0032】請求項5記載の発明によれば、請求項3記
載の発明の予定された効果を十分引き出すことができ、
例えば回復による膨張力を逃がすことなく型への押し詰
めに転化し、プレス型からの位置ズレを補正し、曲げ処
理による曲げを逃がすことなく三次元加工に活かすこと
ができる。
【0033】請求項6記載の発明によれば、木質材を回
復させる時に、回復方向に直角方向な方向から圧縮する
ので、回復による膨張が補助されてより大きく膨張する
ため型成形が十分に成される。また回復時に行う圧縮自
体によっても型成形が成される。
【0034】請求項7記載の発明によれば、長尺な木質
材の周面加工に優れる。
【0035】請求項8記載の発明によれば、以上に述べ
た成型品を固定化するので水濡れ等で水分を吸収しても
圧縮の回復がなく、形状維持に優れる。
【0036】請求項9記載の発明によれば、軟化処理、
回復処理に用いる高圧容器などを共有させることができ
るので設備負担が軽減され、また、回復処理から固定化
までの処理の連続化が可能になる。また接着剤などが不
要であり、よってこれを添加する工程の省略や、成型物
を廃棄する際に、一般に用いられる合成接着剤を含まな
いので、腐敗廃棄、焼却廃棄が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この図は、実施例1に係る図1〜図9の中の
1つであり、スギの原本を輪切りにした丸太の左右側を
スライスした太鼓切りの木質材の斜視図である。
【図2】 この図は、図1に示す木質材を高圧容器の中
で圧縮する説明図である。
【図3】 この図は、図2に示す方法で圧縮された木質
材を圧縮方向Xにスライスする様子の説明図である。
【図4】 この図は、トーネットを付けた板材を曲げ処
理する様子の説明図であり、圧縮方向Xとの直角方向Y
に曲げる様子を示している。
【図5】 この図は、高圧容器の中で板材の曲げ処理を
する様子の説明図である。
【図6】 この図は、圧縮処理及び曲げ処理の成された
板材を器型のプレス型にセットして、阻止壁としての縦
筒に入れる様子の説明図である。
【図7】 この図は、図6の各部材をセットして型成形
する説明図であり、図6のX方向に切断した断面を示し
ている。
【図8】 この図は、図6の各部材をセットして型成形
する説明図であり、図6のY方向に切断した断面を示し
ている。
【図9】 この図は、型成形された器の斜視図である。
【図10】 この図は、実施例2に係る図10〜図12
の中の1つであり、曲げ処理した板材による円筒の斜視
図を兼ねてこの円筒を圧縮する様子の説明図である。
【図11】 この図は、圧縮処理及び曲げ処理の成され
た板材をお椀型のプレス型にセットする様子の説明図で
ある。
【図12】 この図は、完成したお椀の斜視図である。
【図13】 この図は、実施例3に係る図13〜図15
の中の1つであり、角材の側面を圧縮する様子の説明図
である。
【図14】 この図は、図13に示したプレスにより圧
縮された角材を立てて、金型の挿入口に対し挿入し、圧
縮する様の説明図である。
【図15】 この図は、脱型した完成物の図である。
【図16】 この図は、実施例4に係る図16〜図18
の中の1つであり、長尺な木質材を溝状プレス型に圧入
する様子の部分斜視図であり、溝状プレス型が脱型のた
めに分解可能な様子を併せて示している。
【図17】 この図は、減径圧縮された長尺な木質材
を、縦分割可能な略筒状の型に入れた様子の説明図であ
る。
【図18】 この図は、型成形により得られたテーブル
脚の斜視図である。
【符号の説明】
1 高圧容器 2 プレス機 5a、5b 金型 6a、6b、プレス型 7a、7b プレス型 8 金型 9 プレス型 11、11’、20、20’ 板材 30、30’、40、40’ 木質材 50 トーネツト 60 阻止壁としての縦筒 A 小物入れ用の器 A’ お椀 B 置物 B’ テーブル脚

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 軟化処理した状態で圧縮した木質材を仮
    固定し、この木質材を型に入れて回復させることにより
    型成形することを特徴とした木質材の三次元加工方法。
  2. 【請求項2】 前記回復時に前記型をプレスして型成形
    を補助することを特徴とした請求項1記載の木質材の三
    次元加工方法。
  3. 【請求項3】 木質材の板材に対し、(a) 軟化処理し
    た状態で板面幅方向に圧縮すると共に仮固定する圧縮処
    理と、(b) 前記圧縮方向と異なる方向への曲げ処理と
    を、処理順序不問に施し、 前記板材を回復させながら、対向配置させた一対のプレ
    ス型でプレスして型成形することを特徴とした木質材の
    三次元加工方法。
  4. 【請求項4】 請求項3記載の三次元加工方法におい
    て、 前記(a)の圧縮処理の内容を、「(a)軟化処理した状態
    で圧縮した木質材を仮固定し、この木質材を前記圧縮方
    向に切断して前記板材を得る圧縮処理」に代え、 この圧縮処理の後に前記(b)の曲げ処理を施すことを特
    徴とした木質材の三次元加工方法。
  5. 【請求項5】 前記板材の周辺に板材の回復及び/又は
    曲げの戻りを阻止する阻止壁を設けて回復させることを
    特徴とした請求項3又は4記載の木質材の三次元加工方
    法。
  6. 【請求項6】 軟化処理した状態の角材の木質材を一側
    面から圧縮して仮固定した後、所望形状の金型内に位置
    させて、回復させながら前記圧縮方向と直角な方向から
    圧縮して型成形する事を特徴とした木質材の三次元加工
    方法。
  7. 【請求項7】 丸太材、角材など長尺な木質材を軟化処
    理した状態で断面テーパーの溝状プレス型に圧入するこ
    とにより減径圧縮すると共に仮固定し、この圧縮された
    木質材を縦分割可能な略筒状の型に入れて回復させるこ
    とにより型成形することを特徴とした木質材の三次元加
    工方法。
  8. 【請求項8】 型成形された木質材を固定化したことを
    特徴とした請求項1〜7のいずれかに記載の木質材の三
    次元加工方法。
  9. 【請求項9】 木質材を高温水蒸気下において固定化す
    ることを特徴とした請求項8記載の木質材の三次元加工
    方法。
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