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木材的成型方法失效专利 发明

技术内容

技术领域 本发明涉及木材的成型方法,该方法通过压缩木材而将木材成型为 预定的三维形状。 背景技术 近年来,作为自然材料的木材受到关注。木材具有各种各样的木纹, 因此根据由原木取材的位置的不同,产生个体差异,该个体差异成为每 个制品的个性。并且,因长期使用而产生的伤痕和色调的变化本身也会 成为独特的质感,会令使用者产生亲和感。根据这些理由,作为能够生 产出使用合成树脂和轻金属的制品所没有的、个性化且耐人寻味的制品 的材料,木材受到关注,其成型技术亦不断飞跃式地进步。 以往,作为这种木材的成型技术,已知的技术是,将吸水软化后的 1片木材压缩,与压缩方向大致平行地将该木材切片,得到板状的一次固 定品,然后,使该一次固定品加热吸水,同时成型为预定的三维形状(例 如,参见专利文献1)。此外,还已知如下技术:将在经软化处理后的状 态下进行了压缩的1片木材暂时固定,将该木材放入模具中使其复原, 由此进行模具成型(例如,参见专利文献2)。 在上述的现有技术中,一般的做法是对大气中处于干燥状态(气干状 态)的木材进行软化处理后再进行模压成型。对于处于气干状态的木材而 言,伴随着与构成该木材的分子结合的部分结合水的蒸发,部分树液也 会蒸发。因此,如果使用处于气干状态的木材,则有时压缩后的木材的 表面会过于干燥,而显现不出光泽。为了解决这样的问题,有文献公开 了这样的技术:通过对具有纤维饱和点以上的含水率的状态下的木材进 行压缩,能够在压缩的同时进行木材表面的上光(例如,参见专利文献3)。 专利文献1:日本特许第3078452号公报 专利文献2:日本特开平11-77619号公报 专利文献3:日本特开2007-160730号公报 另外,上述专利文献3记载的技术中,由于压缩时在木材的表面渗 出的树液的量不一定均匀,因此有时会在压缩后的木材的表面产生与渗 出的树液的量相应的浓淡图案。该浓淡图案与木材的木纹图案相结合, 起到自然地产生出每种木材不同的质感的作用,然而在上述专利文献3 记载的技术的情况中,尚无法有意地控制这种浓淡图案的形状和产生位 置。 发明内容 本发明是鉴于上述问题而作出的,本发明的目的在于提供一种木材 的成型方法,该方法可以在木材的表面产生所期望的浓淡图案。 为了解决上述的课题,实现本发明的目的,本发明的木材的成型方 法的特征在于具有树液吸收工序和压缩工序,所述树液吸收工序中,使 由原木取材得到的木材的部分表面吸收与该木材同种类的木材的树液; 所述压缩工序中,通过在与大气相比为高温高压的水蒸气气氛中对在所 述树液吸收工序中吸收了树液的所述木材施加压缩力,从而使所述木材 变形。 并且,本发明的木材的成型方法的特征在于,在上述发明中,所述 成型方法还具有加热整形工序,所述加热整形工序中,在大气中对在所 述压缩工序中施加了压缩力的所述木材进行加热,同时进行整形。 并且,本发明的木材的成型方法的特征在于,在上述发明中,在所 述加热整形工序中,使用一对加热整形用模具来夹持所述木材,同时使 所述一对加热整形用模具之中至少一个模具温度升高,由此加热所述木 材。 并且,本发明的木材的成型方法的特征在于,在上述发明中,所述 木材在所述压缩工序之时处于具有纤维饱和点以上的含水率的状态。 本发明中的“含水率”是指定义为{(木材干燥前的重量-全干状态 的重量)/全干状态的重量}×100(%)的量。在此所谓的“全干状态”是指包 含在木材的细胞壁中与构成木材的分子结合的结合水基本消失的状态, 所述全干状态下的含水率大致为0%。此外,本发明中的“纤维饱和点” 是指,木材所含有的水分之中,不存在处于细胞内腔和细胞壁的间隙的 自由水而仅存在结合水的状态下的含水率。 根据本发明的木材的成型方法,使由原木取材得到的木材的部分表 面吸收与该木材同种类的木材的树液后,在与大气相比为高温高压的水 蒸气气氛中对该木材进行压缩,由此使木材变形成预定的形状,因而在 吸收了树液的部分产生出色调与其他部分不同的图案。因此,能够使木 材的表面产生出所期望的浓淡图案。 附图说明 图1是表示本发明的一实施方式所涉及的木材的成型方法的概况的 流程图。 图2是表示本发明的一实施方式所涉及的木材的成型方法的取材工 序的概况的图。 图3是表示本发明的一实施方式所涉及的木材的成型方法的树液吸 收工序的概况的图。 图4是表示本发明的一实施方式所涉及的木材的成型方法的树液吸 收工序结束后的木材的构成的图。 图5是表示本发明的一实施方式所涉及的木材的成型方法的压缩工 序的概况的图。 图6是图5的A-A线截面图。 图7是表示在本发明的一实施方式所涉及的木材的成型方法的压缩 工序中木材的变形大致完成的状态的截面图。 图8是表示本发明的一实施方式所涉及的木材的成型方法的加热整 形工序的概况的图。 图9是表示利用本发明的一实施方式所涉及的木材的成型方法形成 的压缩木制品的构成的图。 图10是表示由图9的压缩木制品封装的数码照相机的构成的立体 图。 符号说明 1原木 2、3木材 2a、4a主板部 2b、2c、4b、4c侧板部 4、5压缩木制品 11、12、21、22模具 31加热器 32控制装置 41、42开口部 43切口 51注射器 100数码照相机 101摄像部 102闪光灯 103快门按钮 111、211凹部 121、221凸部 G木纹 J树液 P树液吸收区域 Q图案 具体实施方式 以下,参照附图,对用于实施本发明的最佳方式(下文中,称为“实 施方式”)进行说明。需要说明的是,在以下的说明中所参照的附图是示 意性的,当用不同的附图表示相同物体时,尺寸和比例尺等有时也会不 同。 图1是表示本发明的一实施方式所涉及的木材的成型方法的处理的 概况的流程图。当将木材成型时,首先由原木对形成预定形状的木材进 行取材(步骤S1)。图2是示意性表示该取材工序的概况的图。在取材工 序中,通过切削等由处于无压缩状态的实木材(無垢材)等原木1制出大致 为皿状的木材2。原木1从丝柏、罗汉柏、梧桐、杉木、松木、樱木、榉 木、黑檀木、紫檀木、竹、柚木、桃花心木、蔷薇木等之中选择最佳材 料即可。 木材2具有主板部2a、两个侧板部2b、两个侧板部2c,所述主板部 2a为具有大致长方形的表面的平板状;所述两个侧板部2b从在主板部 2a的表面相对的两条长边部分别相对于主板部2a弯曲而延伸存在;所述 两个侧板部2c从在主板部2a的表面相对的两条短边部分别相对于主板 部2a弯曲而延伸存在。木材2所具有的体积已预先加上了由后述的压缩 工序而减少的部分的体积。需要说明的是,图2给出了当木材2的木纹G 为与木材2的纤维方向大致平行的直木纹材(柾目材)的情况,然而这不过 是一个例子。即,在该步骤S1中取材的木材也可以是斜纹材(板目材)或 横纹材(木口材)等。 接下来,使在步骤S1中取材得到的木材2的部分表面吸收由与木材 2同种类的木材提取得到的树液(步骤S2)。图3是表示该树液吸收工序的 概况的图。图3表示如下情况:将容纳树液J的注射器51的注射针的前 端刺入木材2的主板部2a突出的一侧的表面,在该表面的表层部注入树 液J,由此使其一点一点地吸收。在该树液吸收工序中,可以对各个木材 2分别设定在木材2的表面吸收树液J的区域。需要说明的是,也可以不 使用注射器51,而使用毛笔、刷毛、喷雾器、滴管或移液管等使木材2 的表面吸收树液。 图4是表示树液吸收工序结束后的木材2的构成的图。在图4中, 将吸收树液J后的树液吸收区域P加上网点来表示,但是也有时无法通 过木材2和树液J的颜色在视觉上察觉树液吸收区域P。 接着,在与大气相比为高温高压的水蒸气气氛中将在步骤S2中吸收 了树液J的木材2放置预定时间,并使其吸收过量水分,由此使其软化(步 骤S3)。在此所谓的高温高压是指温度约为100~230℃、压力约为0.1~ 3.0MPa(兆帕)的状态。这样的水蒸气气氛可以通过使用例如压力容器来实 现。当使用压力容器时,通过在该压力容器之中放置木材2来使木材2 软化。需要说明的是,也可以不在上述的水蒸气气氛中放置木材2来使 其软化,而在木材2的表面供给水分后,利用如微波那样的高频电磁波 加热木材2来使其软化,或者也可以通过煮沸木材2来使其软化。 此后,对在步骤S3中软化后的木材进行压缩(步骤S4)。在该步骤 S4中,在与步骤S3相同的水蒸气气氛中利用一对模具对木材2施加压缩 力,由此使木材2变形为预定的三维形状。当在压力容器中使木材2软 化时,接着在该压力容器之中压缩木材2即可。 图5是表示步骤S4的压缩工序的概况并且表示压缩工序中使用的一 对模具的主要部分的构成的图。图6是图5的A-A线截面图。如图5和 如图6所示,木材2被一对模具11、12夹持着并被施加预定的压缩力。 由木材2的上方施加压缩力的模具11是具有与木材2突出的一侧的 表面抵接的凹部111的型腔模具。如果将与模具11相对的一侧的表面(该 表面是由木材2的主板部2a延伸到侧板部2b弯曲的部分的表面)的曲率 半径设为RO,并且将与该表面抵接的凹部111的表面的曲率半径设为 RA,则两个曲率半径RO、RA满足RO>RA这样的关系。 相对于此,由木材2的下方施加压缩力的模具12是具有与木材2凹 陷的一侧的表面抵接的凸部121的型芯模具。如果将与模具12相对的一 侧的表面(该表面是由木材2的主板部2a延伸到侧板部2b弯曲的部分的 表面)的曲率半径设为RI,并且将与该表面抵接的凸部121的表面的曲率 半径设为RB,则两个曲率半径RI、RB满足RI>RB这样的关系。 在夹持木材2后,用合模用的夹具将模具11、12合模。图7是表示 合模后的模具11、12对木材2施加着压缩力的状态的图,并且是表示木 材2的变形基本完成的状态的图。如图7所示,木材2从模具11、12受 到压缩力,由此变形为与模具11和模具12的间隙相匹配的三维形状。 步骤S4中,以图7所示的状态对木材2持续施加预定时间(1分钟~数十 分钟、更优选约为5分钟~10分钟)的压缩力。 步骤S4结束后,保持模具11、12合模的状态,对模具11、12的周 围施加比上述的水蒸气更高温的水蒸气,由此将木材2的形状固定化(步 骤S5)。当在压力容器中进行该固定化处理时,向压力容器中吹入比压缩 工序中的水蒸气更高温的水蒸气即可。 接着,将模具11、12和木材2开放在大气中,使木材2干燥(步骤 S6)。此时,也可以解除模具11、12的合模状态,通过使模具11或12 与木材2分开来促进木材2的干燥。干燥结束后的木材2的厚度只要为 压缩前的木材2的厚度的30%左右~50%左右,即是优选的。这相当于 木材2的压缩率为0.50左右~0.70左右。此后,将完成到步骤S6的干燥 工序的木材2称为“木材3”。 此后,在大气中对木材3加热,同时对木材3的形状进行整形(步骤 S7)。图8是示意性表示步骤S7的加热整形工序的概况的图。在本实施 方式中,通过利用一对加热整形用模具(模具21、22)夹持木材2来进行 木材3的加热整形。 图8中位于木材3上方的模具21具有与木材3突出的一侧的表面抵 接的凹部211。模具21的内部安装有产生热的加热器31。加热器31连 接着具有温度控制功能的控制装置32,在控制装置32的控制下进行放热, 对模具21加热。另一方面,图8中位于木材3下方的模具22具有与木 材3凹陷的一侧的表面抵接的凸部221。 控制装置32控制加热器31,以使夹持着木材3时的模具21的温度 达到大致恒定的温度(例如180℃左右~200℃左右的高温)。经加热器31 控制的高温的模具21与木材3抵接时,则处于木材3的内部的部分树液 渗出到木材3的表面,从而该表面出现较深的色调和光泽。在这种情况 下,位于内部的树液的量相对多于其他部分的树液吸收区域P与其他部 分相比色调变得浓重。因此,在经过加热整形工序后的木材3的表面产 生与渗出的树液的量相应的浓淡图案。 本实施方式中,也可以通过进行步骤S4的压缩工序来在木材3的表 面产生浓淡图案,但是在此阶段中,有时木材3的表面的色调整体上较 淡,浓淡图案尚未变得明显。即使是如此未在木材3的表面出现明显的 浓淡图案的情况,通过进行加热整形工序,木材3的表面的色调整体上 也会变得浓重,浓淡图案也会变得明显。 另外,模具21、22以夹持木材3的状态对木材3施加若干的压缩力, 然而优选该压缩力的大小是基本不改变木材3的形状而能够提高表面硬 度的程度的值。这是因为,由于以木材3未软化的状态在大气中进行步 骤S7的加热整形工序,因此不能够使木材3出现较大变形。 在步骤S7中,用模具21、22夹持木材3的时间和模具21的模具温 度可以根据木材3所具有的特性、加工后的应赋予木材3的性质等确定 即可。需要说明的是,此处所称“木材3所具有的特性”包括木材3的 种类、产地、生长环境、生长状态等。并且,“应赋予木材3的性质” 包括加工后的木材表面的颜色、光泽和加工后的木材的强度等。 需要说明的是,图8中表示在模具21的内部安装有加热器31的情 况,然而也可以在模具22的内部安装加热器。在这种情况下,可以使控 制装置32分别控制模具21的温度与模具22的温度。 以上说明的步骤S7后,进行形成木材3的最终形状的精加工(步骤 S8)。具体地说,例如切削木材3,对齐木材3的端面或者在木材3上形 成预定的孔或切口等。 图9是表示利用以上说明的木材的成型方法由木材2成型的压缩木 制品的构成的立体图。同图所示的压缩木制品4是封装数码照相机的前 面侧(与被拍摄体相对的侧)的封装体,其具有分别与木材2的主板部2a 和侧板部2b、2c对应的主板部4a和侧板部4b、4c。主板部4a具有将数 码照相机的摄像部外露的圆筒形状的开口部41和将数码照相机的闪光灯 外露的长方体形状的开口部42。侧板部4b具有将快门按钮外露的半圆筒 形状的切口43。在主板部4a的大致中央部产生了色调浓于其他部分的图 案Q。该图案Q与在上述步骤S2的树液吸收工序中吸收了树液J的树液 吸收区域P对应(参见图4)。需要说明的是,图9中,使图案Q以外的部 分的色调相同。压缩木制品4的厚度只要为1.6mm左右~2.0mm左右, 即是优选的。 图10是表示由压缩木制品4封装前面侧的数码照相机的构成的图。 同图所示的数码照相机100具有摄像部101、闪光灯102和快门按钮103。 摄像部101和闪光灯102外露的数码照相机100的前面侧由压缩木制品4 封装。另一方面,数码照相机100的背面侧由使用木材2与压缩木制品4 同样地形成的压缩木制品5封装。 根据以上说明的本发明的一实施方式,使由原木取材得到的木材的 部分表面吸收与该木材同种类的木材的树液后,通过在与大气相比为高 温高压的水蒸气气氛中压缩该木材,使该木材变形为预定的形状,在大 气中对该变形后的木材进行加热,同时进行整形,因此在吸收了树液的 部分产生色调与其他部分不同的图案。从而,能够在木材的表面产生所 期望的浓淡图案。其结果,即使是像例如纤维密度大致均匀的木材那样, 树液的渗出量在所有位置皆均匀且难以生成浓淡图案的木材,在其表面 也能够产生浓淡图案。 至此,已详述了用于实施本发明的最佳方式,但是本发明并不应限 于上述的一个实施方式。例如,如上述专利文献3那样,只要在压缩木 材前预先维持木材具有纤维饱和点以上的含水率的状态,就能够通过压 缩工序在木材的表面使色调和光泽变得明显。因而,在这种情况下,也 可以不进行加热整形工序。 并且,本发明的木材的成型方法也能够适用于制造除数码照相机以 外的电子机器用外装体、餐具、各种筐体、建材等的情况。 如此,本发明可以包括未在此处记载的各种实施方式等,在不脱离 权利要求书所限定的技术思想的范围内,可以实施各种设计变形等。 工业实用性 本发明的木材的成型方法对于将由原木取材得到的木材模压成型为 含曲面的三维形状是有用的。

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