木材的成型方法
2023-06-03 19:16:21
專利名稱：木材的成型方法
技術領域：
本發明涉及木材的成型方法，該方法通過壓縮木材而將木材成型為 預定的三維形狀。
背景技術：
近年來，作為自然材料的木材受到關注。木材具有各種各樣的木紋， 因此根據由原木取材的位置的不同，產生個體差異，該個體差異成為每 個製品的個性。並且，因長期使用而產生的傷痕和色調的變化本身也會 成為獨特的質感，會令使用者產生親和感。根據這些理由，作為能夠生 產出使用合成樹脂和輕金屬的製品所沒有的、個性化且耐人尋味的製品 的材料，木材受到關注，其成型技術亦不斷飛躍式地進步。
以往，作為這種木材的成型技術，已知的技術是，將吸水軟化後的 1片木材壓縮，與壓縮方向大致平行地將該木材切片，得到板狀的一次固 定品，然後，使該一次固定品加熱吸水，同時成型為預定的三維形狀(例 如，參見專利文獻1)。此外，還已知如下技術將在經軟化處理後的狀 態下進行了壓縮的1片木材暫時固定，將該木材放入模具中使其復原， 由此進行模具成型(例如，參見專利文獻2)。
在上述的現有技術中， 一般的做法是對大氣中處於乾燥狀態(氣幹狀 態)的木材進行軟化處理後再進行模壓成型。對於處於氣幹狀態的木材而 言，伴隨著與構成該木材的分子結合的部分結合水的蒸發，部分樹液也 會蒸發。因此，如果使用處於氣幹狀態的木材，則有時壓縮後的木材的 表面會過於乾燥，而顯現不出光澤。為了解決這樣的問題，有文獻公開 了這樣的技術通過對具有纖維飽和點以上的含水率的狀態下的木材進 行壓縮，能夠在壓縮的同時進行木材表面的上光(例如，參見專利文獻3)。
專利文獻1:日本特許第3078452號公報
3專利文獻2:日本特開平11-77619號公報 專利文獻3:日本特開2007-160730號公報
另外，上述專利文獻3記載的技術中，由於壓縮時在木材的表面滲 出的樹液的量不一定均勻，因此有時會在壓縮後的木材的表面產生與滲 出的樹液的量相應的濃淡圖案。該濃淡圖案與木材的木紋圖案相結合， 起到自然地產生出每種木材不同的質感的作用，然而在上述專利文獻3 記載的技術的情況中，尚無法有意地控制這種濃淡圖案的形狀和產生位 置。
發明內容
本發明是鑑於上述問題而作出的，本發明的目的在於提供一種木材 的成型方法，該方法可以在木材的表面產生所期望的濃淡圖案。
為了解決上述的課題，實現本發明的目的，本發明的木材的成型方 法的特徵在於具有樹液吸收工序和壓縮工序，所述樹液吸收工序中，使 由原木取材得到的木材的部分表面吸收與該木材同種類的木材的樹液； 所述壓縮工序中，通過在與大氣相比為高溫高壓的水蒸氣氣氛中對在所 述樹液吸收工序中吸收了樹液的所述木材施加壓縮力，從而使所述木材 變形。
並且，本發明的木材的成型方法的特徵在於，在上述發明中，所述 成型方法還具有加熱整形工序，所述加熱整形工序中，在大氣中對在所 述壓縮工序中施加了壓縮力的所述木材進行加熱，同時進行整形。
並且，本發明的木材的成型方法的特徵在於，在上述發明中，在所 述加熱整形工序中，使用一對加熱整形用模具來夾持所述木材，同時使 所述一對加熱整形用模具之中至少一個模具溫度升高，由此加熱所述木 材。
並且，本發明的木材的成型方法的特徵在於，在上述發明中，所述 木材在所述壓縮工序之時處於具有纖維飽和點以上的含水率的狀態。
本發明中的"含水率"是指定義為{(木材幹燥前的重量_全乾狀態 的重量)/全乾狀態的重量)xlOO(。/。)的量。在此所謂的"全乾狀態"是指包含在木材的細胞壁中與構成木材的分子結合的結合水基本消失的狀態， 所述全乾狀態下的含水率大致為0%。此外，本發明中的"纖維飽和點" 是指，木材所含有的水分之中，不存在處於細胞內腔和細胞壁的間隙的 自由水而僅存在結合水的狀態下的含水率。
根據本發明的木材的成型方法，使由原木取材得到的木材的部分表 面吸收與該木材同種類的木材的樹液後，在與大氣相比為高溫高壓的水 蒸氣氣氛中對該木材進行壓縮，由此使木材變形成預定的形狀，因而在 吸收了樹液的部分產生出色調與其他部分不同的圖案。因此，能夠使木 材的表面產生出所期望的濃淡圖案。
圖1是表示本發明的一實施方式所涉及的木材的成型方法的概況的 流程圖。
圖2是表示本發明的一實施方式所涉及的木材的成型方法的取材工 序的概況的圖。
圖3是表示本發明的一實施方式所涉及的木材的成型方法的樹液吸 收工序的概況的圖。
圖4是表示本發明的一實施方式所涉及的木材的成型方法的樹液吸 收工序結束後的木材的構成的圖。
圖5是表示本發明的一實施方式所涉及的木材的成型方法的壓縮工 序的概況的圖。
圖6是圖5的A-A線截面圖。
圖7是表示在本發明的一實施方式所涉及的木材的成型方法的壓縮 工序中木材的變形大致完成的狀態的截面圖。
圖8是表示本發明的一實施方式所涉及的木材的成型方法的加熱整 形工序的概況的圖。
圖9是表示利用本發明的一實施方式所涉及的木材的成型方法形成 的壓縮木製品的構成的圖。
圖10是表示由圖9的壓縮木製品封裝的數位照相機的構成的立體圖。
符號說明 1原木
2、 3木材
2a、 4a主板部
2b、 2c、 4b、 4c側板部
4、 5壓縮木製品
II、 12、 21、 22模具 31加熱器
32控制裝置 41、 42開口部 43切口 51注射器 100數位照相機 101攝像部 102閃光燈 103快門按鈕
III、 211凹部 121、 221凸部 G木紋
J樹液
P樹液吸收區域 Q圖案
具體實施例方式
以下，參照附圖，對用於實施本發明的最佳方式(下文中，稱為"實 施方式")進行說明。需要說明的是，在以下的說明中所參照的附圖是示 意性的，當用不同的附圖表示相同物體時，尺寸和比例尺等有時也會不 同。
6圖1是表示本發明的一實施方式所涉及的木材的成型方法的處理的 概況的流程圖。當將木材成型時，首先由原木對形成預定形狀的木材進
行取材(步驟Sl)。圖2是示意性表示該取材工序的概況的圖。在取材工 序中，通過切削等由處於無壓縮狀態的實木材(無垢材)等原木1制出大致 為皿狀的木材2。原木1從絲柏、羅漢柏、梧桐、杉木、松木、櫻木、櫸 木、黑檀木、紫檀木、竹、柚木、桃花心木、薔薇木等之中選擇最佳材 料即可。
木材2具有主板部2a、兩個側板部2b、兩個側板部2c，所述主板部 2a為具有大致長方形的表面的平板狀；所述兩個側板部2b從在主板部 2a的表面相對的兩條長邊部分別相對於主板部2a彎曲而延伸存在；所述 兩個側板部2c從在主板部2a的表面相對的兩條短邊部分別相對於主板 部2a彎曲而延伸存在。木材2所具有的體積已預先加上了由後述的壓縮 工序而減少的部分的體積。需要說明的是，圖2給出了當木材2的木紋G 為與木材2的纖維方向大致平行的直木紋材(徵目材)的情況，然而這不過 是一個例子。即，在該步驟S1中取材的木材也可以是斜紋材(板目材)或 橫紋材(木口材)等。
接下來，使在步驟Sl中取材得到的木材2的部分表面吸收由與木材 2同種類的木材提取得到的樹液(步驟S2)。圖3是表示該樹液吸收工序的 概況的圖。圖3表示如下情況將容納樹液J的注射器51的注射針的前 端刺入木材2的主板部2a突出的一側的表面，在該表面的表層部注入樹 液J，由此使其一點一點地吸收。在該樹液吸收工序中，可以對各個木材 2分別設定在木材2的表面吸收樹液J的區域。需要說明的是，也可以不 使用注射器51，而使用毛筆、刷毛、噴霧器、滴管或移液管等使木材2 的表面吸收樹液。
圖4是表示樹液吸收工序結束後的木材2的構成的圖。在圖4中， 將吸收樹液J後的樹液吸收區域P加上網點來表示，但是也有時無法通 過木材2和樹液J的顏色在視覺上察覺樹液吸收區域P。
接著，在與大氣相比為高溫高壓的水蒸氣氣氛中將在步驟S2中吸收 了樹液J的木材2放置預定時間，並使其吸收過量水分，由此使其軟化(步驟S3)。在此所謂的高溫高壓是指溫度約為100 230°C、壓力約為0.1 3.0MPa(兆帕)的狀態。這樣的水蒸氣氣氛可以通過使用例如壓力容器來實 現。當使用壓力容器時，通過在該壓力容器之中放置木材2來使木材2 軟化。需要說明的是，也可以不在上述的水蒸氣氣氛中放置木材2來使 其軟化，而在木材2的表面供給水分後，利用如微波那樣的高頻電磁波 加熱木材2來使其軟化，或者也可以通過煮沸木材2來使其軟化。
此後，對在步驟S3中軟化後的木材進行壓縮(步驟S4)。在該步驟 S4中，在與步驟S3相同的水蒸氣氣氛中利用一對模具對木材2施加壓縮 力，由此使木材2變形為預定的三維形狀。當在壓力容器中使木材2軟 化時，接著在該壓力容器之中壓縮木材2即可。
圖5是表示步驟S4的壓縮工序的概況並且表示壓縮工序中使用的一 對模具的主要部分的構成的圖。圖6是圖5的A-A線截面圖。如圖5和 如圖6所示，木材2被一對模具11、 12夾持著並被施加預定的壓縮力。
由木材2的上方施加壓縮力的模具11是具有與木材2突出的一側的 表面抵接的凹部111的型腔模具。如果將與模具11相對的一側的表面(該 表面是由木材2的主板部2a延伸到側板部2b彎曲的部分的表面)的曲率 半徑設為RO，並且將與該表面抵接的凹部111的表面的曲率半徑設為 RA，則兩個曲率半徑RO、 RA滿足RORA這樣的關係。
相對於此，由木材2的下方施加壓縮力的模具12是具有與木材2凹 陷的一側的表面抵接的凸部121的型芯模具。如果將與模具12相對的一 側的表面(該表面是由木材2的主板部2a延伸到側板部2b彎曲的部分的 表面)的曲率半徑設為RI，並且將與該表面抵接的凸部121的表面的曲率 半徑設為RB，則兩個曲率半徑RI、 RB滿足R^RB這樣的關係。
在夾持木材2後，用合模用的夾具將模具ll、 12合模。圖7是表示 合模後的模具ll、 12對木材2施加著壓縮力的狀態的圖，並且是表示木 材2的變形基本完成的狀態的圖。如圖7所示，木材2從模具1K 12受 到壓縮力，由此變形為與模具11和模具12的間隙相匹配的三維形狀。 步驟S4中，以圖7所示的狀態對木材2持續施加預定時間(l分鐘 數十 分鐘、更優選約為5分鐘 10分鐘)的壓縮力。步驟S4結束後，保持模具ll、 12合模的狀態，對模具ll、 12的周 圍施加比上述的水蒸氣更高溫的水蒸氣，由此將木材2的形狀固定化(步 驟S5)。當在壓力容器中進行該固定化處理時，向壓力容器中吹入比壓縮 工序中的水蒸氣更高溫的水蒸氣即可。
接著，將模具ll、 12和木材2開放在大氣中，使木材2乾燥(步驟
56) 。此時，也可以解除模具11、 12的合模狀態，通過使模具11或12 與木材2分開來促進木材2的乾燥。乾燥結束後的木材2的厚度只要為 壓縮前的木材2的厚度的30%左右 50%左右，即是優選的。這相當於 木材2的壓縮率為0.50左右 0.70左右。此後，將完成到步驟S6的乾燥 工序的木材2稱為"木材3"。
此後，在大氣中對木材3加熱，同時對木材3的形狀進行整形(步驟
57) 。圖8是示意性表示步驟S7的加熱整形工序的概況的圖。在本實施 方式中，通過利用一對加熱整形用模具(模具21、 22)夾持木材2來進行 木材3的加熱整形。
圖8中位於木材3上方的模具21具有與木材3突出的一側的表面抵 接的凹部211。模具21的內部安裝有產生熱的加熱器31。加熱器31連 接著具有溫度控制功能的控制裝置32，在控制裝置32的控制下進行放熱， 對模具21加熱。另一方面，圖8中位於木材3下方的模具22具有與木 材3凹陷的一側的表面抵接的凸部221。
控制裝置32控制加熱器31，以使夾持著木材3時的模具21的溫度 達到大致恆定的溫度(例如180。C左右 20(TC左右的高溫)。經加熱器31 控制的高溫的模具21與木材3抵接時，則處於木材3的內部的部分樹液 滲出到木材3的表面，從而該表面出現較深的色調和光澤。在這種情況 下，位於內部的樹液的量相對多於其他部分的樹液吸收區域P與其他部 分相比色調變得濃重。因此，在經過加熱整形工序後的木材3的表面產 生與滲出的樹液的量相應的濃淡圖案。
本實施方式中，也可以通過進行步驟S4的壓縮工序來在木材3的表 面產生濃淡圖案，但是在此階段中，有時木材3的表面的色調整體上較 淡，濃淡圖案尚未變得明顯。即使是如此未在木材3的表面出現明顯的濃淡圖案的情況，通過進行加熱整形工序，木材3的表面的色調整體上 也會變得濃重，濃淡圖案也會變得明顯。
另外，模具21 、22以夾持木材3的狀態對木材3施加若干的壓縮力， 然而優選該壓縮力的大小是基本不改變木材3的形狀而能夠提高表面硬 度的程度的值。這是因為，由於以木材3未軟化的狀態在大氣中進行步 驟S7的加熱整形工序，因此不能夠使木材3出現較大變形。
在步驟S7中，用模具21、 22夾持木材3的時間和模具21的模具溫 度可以根據木材3所具有的特性、加工後的應賦予木材3的性質等確定 即可。需要說明的是，此處所稱"木材3所具有的特性"包括木材3的 種類、產地、生長環境、生長狀態等。並且，"應賦予木材3的性質" 包括加工後的木材表面的顏色、光澤和加工後的木材的強度等。
需要說明的是，圖8中表示在模具21的內部安裝有加熱器31的情 況，然而也可以在模具22的內部安裝加熱器。在這種情況下，可以使控 制裝置32分別控制模具21的溫度與模具22的溫度。
以上說明的步驟S7後，進行形成木材3的最終形狀的精加工(步驟 S8)。具體地說，例如切削木材3，對齊木材3的端面或者在木材3上形 成預定的孔或切口等。
圖9是表示利用以上說明的木材的成型方法由木材2成型的壓縮木 製品的構成的立體圖。同圖所示的壓縮木製品4是封裝數位照相機的前 面側(與被拍攝體相對的側)的封裝體，其具有分別與木材2的主板部2a 和側板部2b、 2c對應的主板部4a和側板部4b、 4c。主板部4a具有將數 碼照相機的攝像部外露的圓筒形狀的開口部41和將數位照相機的閃光燈 外露的長方體形狀的開口部42。側板部4b具有將快門按鈕外露的半圓筒 形狀的切口 43。在主板部4a的大致中央部產生了色調濃於其他部分的圖 案Q。該圖案Q與在上述步驟S2的樹液吸收工序中吸收了樹液J的樹液 吸收區域P對應(參見圖4)。需要說明的是，圖9中，使圖案Q以外的部 分的色調相同。壓縮木製品4的厚度只要為1.6mm左右 2.0mm左右， 即是優選的。
圖10是表示由壓縮木製品4封裝前面側的數位照相機的構成的圖。同圖所示的數位照相機100具有攝像部101、閃光燈102和快門按鈕103。 攝像部101和閃光燈102外露的數位照相機100的前面側由壓縮木製品4 封裝。另一方面，數位照相機100的背面側由使用木材2與壓縮木製品4 同樣地形成的壓縮木製品5封裝。
根據以上說明的本發明的一實施方式，使由原木取材得到的木材的 部分表面吸收與該木材同種類的木材的樹液後，通過在與大氣相比為高 溫高壓的水蒸氣氣氛中壓縮該木材，使該木材變形為預定的形狀，在大 氣中對該變形後的木材進行加熱，同時進行整形，因此在吸收了樹液的 部分產生色調與其他部分不同的圖案。從而，能夠在木材的表面產生所 期望的濃淡圖案。其結果，即使是像例如纖維密度大致均勻的木材那樣， 樹液的滲出量在所有位置皆均勻且難以生成濃淡圖案的木材，在其表面 也能夠產生濃淡圖案。
至此，已詳述了用於實施本發明的最佳方式，但是本發明並不應限 於上述的一個實施方式。例如，如上述專利文獻3那樣，只要在壓縮木 材前預先維持木材具有纖維飽和點以上的含水率的狀態，就能夠通過壓 縮工序在木材的表面使色調和光澤變得明顯。因而，在這種情況下，也 可以不進行加熱整形工序。
並且，本發明的木材的成型方法也能夠適用於製造除數位照相機以 外的電子機器用外裝體、餐具、各種筐體、建材等的情況。
如此，本發明可以包括未在此處記載的各種實施方式等，在不脫離 權利要求書所限定的技術思想的範圍內，可以實施各種設計變形等。
工業實用性
本發明的木材的成型方法對於將由原木取材得到的木材模壓成型為 含曲面的三維形狀是有用的。
ii
權利要求
1.一種木材的成型方法，其特徵在於，該方法具有如下工序樹液吸收工序，使由原木取材得到的木材的部分表面吸收與該木材同種類的木材的樹液；和壓縮工序，通過在與大氣相比為高溫高壓的水蒸氣氣氛中對在所述樹液吸收工序中吸收了樹液的所述木材施加壓縮力，從而使所述木材變形。
2. 如權利要求1所述的木材的成型方法，其特徵在於，該方法還具 有加熱整形工序，該加熱整形工序中，在大氣中對在所述壓縮工序中施 加了壓縮力的所述木材進行加熱，同時進行整形。
3. 如權利要求2所述的木材的成型方法，其特徵在於，所述加熱整 形工序中，使用一對加熱整形用模具來夾持所述木材，同時使所述一對 加熱整形用模具之中至少一個模具溫度升高，由此加熱所述木材。
4. 如權利要求1 3的任一項所述的木材的成型方法，其特徵在於， 所述木材在所述壓縮工序之時處於具有纖維飽和點以上的含水率的狀 態。
全文摘要
本發明提供木材的成型方法，該方法可以在木材的表面產生所期望的濃淡圖案。所述成型方法中進行樹液吸收工序(步驟S2)和壓縮工序(步驟S4)，所述樹液吸收工序中，使由原木取材得到的木材的部分表面吸收與該木材同種類的木材的樹液；所述壓縮工序中，通過在與大氣相比為高溫高壓的水蒸氣氣氛中對在樹液吸收工序中吸收了樹液的木材施加壓縮力，從而使木材變形。所述成型方法還可以進一步進行加熱整形工序(步驟S7)，所述加熱整形工序中，在大氣中對經壓縮工序壓縮後的木材進行加熱，同時進行整形。
文檔編號B27M1/00GK101559616SQ20091013167
公開日2009年10月21日 申請日期2009年4月14日 優先權日2008年4月15日
發明者中野俊文, 市川克之, 鈴木達哉 申請人:奧林巴斯株式會社