壓縮木製品的製造方法
2023-05-29 06:18:46
專利名稱：壓縮木製品的製造方法
技術領域：
本發明涉及將木材 壓縮成型為預定的3維形狀的壓縮木製品的製造方法。
背景技術：
近些年來，作為自然素材的木材得到關注。由於木材具有各種各樣的木紋，因而會根據取自原木的部位產生個體差異，而該個體差異就成為每個產品的個性。而且長期使用所產生的傷痕和色調的變化本身也會成為獨特的感覺，能夠對使用者產生親密感。基於這些原因，木材作為使用合成樹脂和輕金屬的產品所不具備的、能夠衍生出充滿個性且深具韻味的產品的素材得以關注，其成型技術也處於飛躍性進步之中。以往作為木材的壓縮成型技木，已知有如下技術將進行了軟化處理的狀態下壓縮的I塊木材暫時固定化，將該木材放入模具中使其恢復，從而成型為具有3維形狀的木材(例如參見專利文獻I)。在該技術中，首先在使木材軟化的狀態下壓縮木材進行暫時固定化。此後將切割暫時固定化的木材而得到的板材設置於模具中，在高壓水蒸氣內再次使板材軟化，進行彎曲處理。接著將進行了彎曲處理的彎曲狀的部件再次設置於模具中重新使其軟化，通過衝壓設備對其衝壓，從而獲得最終形狀。另外，作為另ー種木材壓縮成型技木，已知有如下技木為了通過提升抗脹率(ASE)而製造出尺寸穩定性提高的木材，在對木材實施了蒸汽加熱加壓處理後，作為二次エ序對該木材進行加熱加壓處理(例如參見專利文獻2)。在該技術中，作為實施例描述了對平板狀的木材進行加熱加壓處理，從而提升該木材的尺寸穩定性的情況。現有技術文獻專利文獻專利文獻I :日本特開平11-77619號公報專利文獻2 :日本特許第2855139號公報
發明內容
發明要解決的課題然而，在上述專利文獻I所述技術中，必須反覆多次進行木材的軟化工序。因此木材內部含有的提取物會出到木材外部，無法獲得這些提取物浸在木材表面而產生的顔色、鮮豔度，無法醞釀出木材特有的感覺。另外，上述專利文獻2所述的技術作為實施例僅處理了平板狀木材的情況，因此並不明確例如具備包含曲面的複雜3維形狀的木材的情況下，在基於其形狀的差異而需要不同製法的狀況下，如何提升木材的尺寸穩定性。本發明就是鑑於上述情況而完成的，其目的在於提供一種壓縮木製品的製造方法，其能夠獲得呈包含曲面的3維形狀、尺寸穩定性優良且外觀性較好的壓縮木製品。用於解決課題的手段為了解決上述課題、達到目的，本發明的壓縮木製品的製造方法通過壓縮木材來製造具有包含曲面的3維形狀的壓縮木製品，其特徵在於，該製造方法具有軟化工序，使大致呈碗狀的木材構成的坯料軟化；壓縮エ序,對在上述軟化工序中軟化的上述坯料施加壓縮力，從而使其變形為不同於上述軟化工序前的大致碗狀；固定化工序，使在上述壓縮エ序中施加壓縮カ而變形的上述坯料的形狀固定化；乾燥エ序，使在上述固定化工序中形狀固定化後的上述坯料乾燥；以及加熱整形エ序，在大氣中對在上述乾燥エ序中乾燥後的上述坯料進行加熱，並且將其整形為與該坯料的形狀大致相似的形狀，上述乾燥エ序後且上述加熱整形エ序之前的上述坯料的大致碗狀的內側面的形狀相比外側面的形狀更接近上述加熱整形エ序後應達到的最終形狀，而且上述外側面的表面積大於上述最終形狀的外側面的表面積。另外，本發明的壓縮木製品的製造方法基於上述發明，其特徵在於，上述乾燥エ序後且上述加熱整形エ序之前的上述坯料的容積大於上述最終形狀的容積。另外，本發明的壓縮木製品的製造方法基於上述發明，其特徵在於，上述固定化工序是在溫度和壓カ高於大氣的水蒸氣氣氛中進行上述坯料的固定化。
另外，本發明的壓縮木製品的製造方法基於上述發明，其特徵在於，上述壓縮エ序是在溫度和壓カ高於大氣且溫度和壓カ低於進行上述固定化工序的水蒸氣氣氛的水蒸氣氣氛中對上述坯料施加壓縮カ。另外，本發明的壓縮木製品的製造方法基於上述發明，其特徵在於，上述壓縮エ序和上述固定化工序通過ー對凸模和凹模夾持上述坯料，上述凸模的凸部表面呈與上述最終形狀的內側面相同的形狀，上述凹模的凹部的表面積大於上述最終形狀的外側面的表面積。另外，本發明的壓縮木製品的製造方法基於上述發明，其特徵在於，上述加熱整形エ序中，用加熱整形用凸模和加熱整形用凹模夾持上述坯料，所述加熱整形用凸模形成有與上述凸模相同形狀的凸部，所述加熱整形用凹模形成有凹部，該凹部具有與上述最終形狀的外側面相同形狀的表面。發明效果根據本發明，固定化木材之前的軟化為一次，因而能夠極カ抑制提取物的流出。另夕卜，在大氣中對木材進行加熱整形時，僅大致呈碗狀的坯料外側被壓縮變形，因此能極力抑制加熱整形時的拉伸力，能夠在防止破裂的同時實現尺寸穩定性。因此能夠獲得呈包含曲面的3維形狀、尺寸穩定性優良且外觀性較好的壓縮木製品。
圖I是示出本發明的一個實施方式的壓縮木製品的製造方法的概要的流程圖。圖2是示意性示出本發明的一個實施方式的壓縮木製品的製造方法的仿形エ序的概要的圖。圖3是示意性示出本發明的一個實施方式的壓縮木製品的製造方法的壓縮エ序的概要的圖。圖4是圖3的A-A線剖面圖。圖5是示出在本發明的一個實施方式的壓縮木製品的製造方法的壓縮エ序中坯料的變形大致完成的狀態的圖。
圖6是示出本發明的一個實施方式的壓縮木製品的製造方法的乾燥工序結束後的坯料的構成的立體圖。圖7是示意性示出本發明的一個實施方式的壓縮木製品的製造方法的加熱整形工序的概要的圖。圖8是示出加熱整形用凹模與凹模的關係的圖。圖9是示意性示出在本發明的一個實施方式的壓縮木製品的製造方法的加熱整形工序中，對一對加熱整形用凹模與加熱整形用凸模進行合模的狀態的圖。 圖10是示出本發明的一個實施方式的壓縮木製品的製造方法的加熱整形工序後的坯料的構成的立體圖。圖11是示出作為使用本發明的一個實施方式的壓縮木製品的製造方法製造的壓縮木製品的應用例的數位照相機的外裝體的構成的立體圖。圖12是示出使用圖11所示的外裝體進行外裝的數位照相機的外觀構成的立體圖。
具體實施例方式下面參見
用於實施本發明的方式(以下稱之為「實施方式」)。以下說明中參照的附圖為示意性內容，在用不同附圖表示相同物體的情況下尺寸和比例尺等可能會不同。圖I是示出本發明一個實施方式的壓縮木製品的製造方法的處理概要的流程圖。首先從原木仿形出大致呈碗狀的坯料(步驟SI)。圖2是示意性示出仿形工序的概要的圖。在仿形工序中，通過切削等從處於無壓縮狀態的無垢材料等的原木I仿形出大致呈碗狀的坯料2。坯料2具有具備大致長方形表面的平板狀的主板部2a、從在主板部2a的表面相對的2個長邊部分別相對於主板部2a彎曲延伸的2個側板部2b、從在主板部2a的表面相對的2個短邊部分別相對於主板部2a彎曲延伸的2個側板部2c。坯料2具有預先加入了與在後述的壓縮工序中減少的容積的量相應的容積。並且圖2不出對主板部2a的木紋G與坯料2的纖維方向大致平行的木紋材料進行仿形的情況，在仿形工序形成的坯料2可以是縱斷面材料或橫斷面材料。另外，坯料2的形狀不過僅為一例。即，此處所謂的大致碗狀除了碗狀還包含盤狀和箱狀等形狀。接著，將仿形後的坯料2在高溫高壓的水蒸氣氣氛中放置預定時間，使坯料2軟化(步驟S2)。該水蒸氣氣氛是壓力在O. Γ0. 8MPa左右、溫度在10(Tl7(rC左右。這種水蒸氣氣氛可通過使用壓力容器來實現。使用壓力容器的情況下，通過在具有上述水蒸氣氣氛的壓力容器中放置坯料2來使其軟化即可。還可以取代在高溫高壓的水蒸氣氣氛中使坯料2軟化，而是通過微波對坯料2加熱使其軟化。還可以煮沸坯料2使其軟化。此後壓縮軟化後的坯料2 (步驟S3)。在該工序中，在與軟化工序相同的水蒸氣氣氛中使用一對模具夾持坯料2施加壓縮力，從而使坯料2變形為與軟化工序前不同的大致碗狀。在壓力容器中使坯料2軟化的情況下，繼續在該壓力容器中壓縮坯料2即可。圖3是示出壓縮工序的概要，並且示出在壓縮工序使用的模具的主要部分構成的圖。圖4是圖3的A-A線剖面圖。如圖3和圖4所示，坯料2被一對凹模101、凸模102夾持，被施加預定的壓縮力。在壓縮工序時從坯料2的上方施加壓縮力的凹模101具有凹部111，該凹部111具有與坯料2的突出的外側面抵接的平滑面。設從主板部2a朝側板部2b彎曲的部分的表面且為與凹模101相對一側的表面的曲率半徑為R0、與該表面抵接的凹部111的表面曲率半徑為RA，則兩個曲率半徑R0、RA滿足RO > RA的關係。另一方面，在壓縮工序時從坯料2的下方施加壓縮力的凸模102具備凸部121，該凸部121具有與坯料2的凹陷的內側面抵接的平滑面。設從主板部2a朝側板部2b彎曲的部分的表面且為與凸模102相對一側的表面的曲率半徑為RI、與該表面抵接的凸部121的表面曲率半徑為RB，則兩個曲率半徑RI、RB滿足RI > RB的關係。圖5是示出在壓縮工序中由凹模101和凸模102夾持坯料2且被施加預定壓力的狀態的圖，是示出坯料2的變形大致完成的狀態的圖。在圖5所示的狀態下，坯料2受到凹模101和凸模102的壓縮力，從而變形為與軟化工序前不同的大致碗狀。此處所謂的大致碗狀是相當於凹模101與凸模102最接近的狀態下由凹模101和凸模102形成的間隙的形狀。其中，凸模102的凸部121的表面呈與通過本實施方式的壓縮木製品的製造方法應該形成的壓縮木製品的形狀、即後述的加熱整形工序(步驟S6)之後應達到的形狀(以下稱之為「最終形狀」)相同的形狀。因此，在壓縮工序後的坯料2中，與凸部121相對構成凹狀的內側面形狀與最終形狀大致等同。對此，凹模101的凹部111的表面積大於最終形狀的大致碗狀的外側面的表面積。壓縮工序結束後，由凹模101和凸模102夾持坯料2，在保持為預定的3維形狀的狀態下，在凹模101和凸模102周圍形成溫度和壓力高於上述水蒸氣氣氛的水蒸氣氣氛，從 而固定化還料2的形狀(步驟S4)。此時的水蒸氣氣氛被確定為壓力在O. 6^3. 4MPa左右,而溫度為16(T240°C左右，相比壓縮工序的水蒸氣氣氛處於高溫高壓。在壓力容器中進行該固定化處理的情況下，使軟化工序中的容器內壓力為包含於上述範圍內的值即可。接著，將凹模101、凸模102和坯料2放入大氣中，使坯料2乾燥(步驟S5)。此時可以通過使凹模101與凸模102分離來促進坯料2的乾燥。圖6是示出乾燥工序結束後的坯料(以下稱之為「坯料3」)的構成的立體圖。坯料3的大致碗狀的內側面形狀相比其外側面的形狀更接近最終形狀。乾燥工序後的坯料3的主板部3a的厚度優選為壓縮工序前的坯料2的主板部2a的厚度的20飛0%左右。其中，坯料3可能厚度存在一些偏差。因此在本實施方式中，坯料3的厚度的最小值優選被設定為大於等於最終形狀的厚度。乾燥工序之後，在大氣中對坯料3進行加熱，同時將其整形為與坯料3大致相似的形狀(步驟S6)。圖7是示意性示出該加熱整形工序的概要的圖。在加熱整形工序中，使用一對加熱整形用凹模201和加熱整形用凸模202夾持坯料3，從而對坯料3進行整形。圖7中處於坯料3上方的加熱整形用凹模201具有凹部211，該凹部211具有與坯料3的突出側表面抵接的平滑面。如圖8所示，凹部211的表面積小於圖4等所示的凹模101的凹部111的表面積，整形量α被設定為大致均勻。還可以將與坯料3的主板部3a抵接的部分的整形量取得大於與側板部3b、3c抵接的部分的整形量。這樣就能夠按照坯料3的形狀和最終形狀適當變更整形量的獲取方式。而圖7中處於坯料3下方的加熱整形用凸模202具有凸部221，該凸部221具有與坯料3的凹陷側表面抵接的平滑面。凸部221的形狀與圖4等所示的凸模102的凸部121的形狀相同。如圖9所示，將加熱整形用凹模201與加熱整形用凸模202合模時由凹部211與凸部221形成的間隙的形狀對應於最終形狀。該最終形狀的容積比坯料3的容積小了相當於由加熱整形工序減少的量。優選該加熱整形工序後的坯料3的形狀與最終形狀一致，然而由於每個坯料3存在個體差異，因而有時與最終形狀產生一些誤差。在加熱整形用凹模201和加熱整形用凸模202內部分別設有產生熱的加熱器203、204。加熱器203、204分別與具備溫度控制功能的控制裝置205連接，基於控制裝置205而發熱，對加熱整形用凹模201和加熱整形用凸模202分別加熱。控制裝置205將夾持坯料3時的模具溫度控制為大於等於木質部的非結晶區域結晶的溫度且小於等於木質部的熱分解溫度。如上，控制裝置205控制模具溫度，從而在加熱整形工序途中進行木質部的結晶，同時木質部的密度進一步提升，因而木質部的表面硬度會增加。其結果，能夠獲得不存在吸溼的形狀穩定性優良的壓縮木製品。另外，由於在與凹部211相對的坯料3的外側表面設有整形量，因而能夠極力抑制加熱整形時作用於坯料3的外側表面的拉伸力。因此能夠防止加熱整形時坯料3的表面破
寸ο另外，通過在大氣中對坯料3的表面進行加熱整形，從而使得木質部的細胞壁內部含有的物質被提取到表面，在其表面產生顏色、鮮豔度。其結果能夠醞釀出木材獨特的感覺。圖10是示出對坯料3進行加熱整形而獲得的壓縮木製品的構成的立體圖。該圖所示的壓縮木製品4具有分別與坯料3的主板部3a和側板部3b、3c對應的主板部4a和側板部4b、4c。圖10所示的虛線部表示還料3的外緣。S卩，成為壓縮木製品4的外側面的表面積小於坯料3的外側面的表面積的形狀。對此，壓縮木製品4的內側面呈與坯料3的內側面大致相同的形狀。圖11是示出作為通過如上說明的壓縮木製品的製造方法製造的壓縮木製品的應用例的數位照相機的外裝體的構成的立體圖。該圖所示的外裝體5用於外裝數位照相機的前表面側(與被攝體相對的一側)，具有分別與壓縮木製品4的主板部4a和側板部4b、4c對應的主板部5a和側板部5b、5c。主板部5a具有使數位照相機的攝像部露出的圓筒形狀的開口部51、使數位照相機的閃光燈露出的長方體形狀的開口部52。側板部5b具有使快門按鈕露出的半圓筒形狀的切口 53。圖12是示出由外裝體5外裝前表面側的數位照相機的外觀構成的立體圖。該圖所示的數位照相機301具有攝像部302、閃光燈303、快門按鈕304。供攝像部302和閃光燈303露出的數位照相機301的前表面側被外裝體5外裝。另一方面，數位照相機301的背面側被使用壓縮木製品4與外裝體5同樣形成的外裝體6外裝。如上，在將通過本實施方式的壓縮木製品的製造方法製造的壓縮木製品用作數位照相機的外裝體的情況下，更為優選的是使得厚度為I. (Tl. 6mm左右。根據如上說明的本發明的一個實施方式，固定化木材之前的軟化工序一次即可，因而能極力抑制提取物的流出。另外，在大氣中對木材進行加熱整形時，僅大致呈碗狀的坯料的外側被壓縮而變形，因此能極力抑制加熱整形時的拉伸力，能在防止破裂的同時實現尺寸穩定化。因此能夠獲得呈包含曲面的3維形狀、尺寸穩定性優良且外觀性較好的壓縮木製品。另外，根據本實施方式，僅進行一次木材的軟化工序即可，因此能縮短製造時間，降低製造所需成本。如上，本發明包含此處未描述的各種實施方式等，可以在不脫離權利要求書指定的技術思想的範圍內實施各種設計變更等。產業應用性通過本發明的壓縮木製品的製造方法製造的壓縮木製品還可用作數位照相機以外的電子設備用外裝體。另外，通過本發明的壓縮木製品的製造方法製造的壓縮木製品還可用於例如餐具、各種殼體、建材等。 符號說明I 原木；2、3還料；2a、3a、4a、5a 主板部；2b、2c、3b、3c、4b、4c、5b、5c 側板部；4 壓縮木製品;5、6外裝體；101凹模；102凸模;111、211凹部;121、221凸部；201加熱整形用凹模；202加熱整形用凸模；203、204加熱器；205控制裝置；301數位照相機；302攝像部；303閃光燈；304快門按鈕；G木紋
權利要求
1.一種壓縮木製品的製造方法，通過壓縮木材來製造具有包含曲面的3維形狀的壓縮木製品，其特徵在於，該製造方法具有 軟化工序,使大致呈碗狀的木材構成的坯料軟化； 壓縮工序，對在上述軟化工序中軟化的上述坯料施加壓縮力，從而使其變形為不同於上述軟化工序前的大致碗狀； 固定化工序，使在上述壓縮工序中施加壓縮力而變形的上述坯料的形狀固定化； 乾燥工序，使在上述固定化工序中形狀固定化後的上述坯料乾燥；以及 加熱整形工序，在大氣中對在上述乾燥工序中乾燥後的上述坯料進行加熱，並且將其整形為與該坯料的形狀大致相似的形狀， 上述乾燥工序後且上述加熱整形工序之前的上述坯料的大致碗狀的內側面的形狀相比外側面的形狀更接近上述加熱整形工序後應達到的最終形狀，而且上述外側面的表面積大於上述最終形狀的外側面的表面積。
2.根據權利要求I所述的壓縮木製品的製造方法，其特徵在於，上述乾燥工序後且上述加熱整形工序之前的上述坯料的容積大於上述最終形狀的容積。
3.根據權利要求I或2所述的壓縮木製品的製造方法，其特徵在於，上述固定化工序是在溫度和壓力高於大氣的水蒸氣氣氛中進行上述坯料的固定化。
4.根據權利要求3所述的壓縮木製品的製造方法，其特徵在於，上述壓縮工序是在溫度和壓力高於大氣且溫度和壓力低於進行上述固定化工序的水蒸氣氣氛的水蒸氣氣氛中對上述坯料施加壓縮力。
5.根據權利要求I至4中任一項所述的壓縮木製品的製造方法，其特徵在於， 上述壓縮工序和上述固定化工序通過一對凸模和凹模夾持上述坯料， 上述凸模的凸部表面呈與上述最終形狀的內側面相同的形狀， 上述凹模的凹部的表面積大於上述最終形狀的外側面的表面積。
6.根據權利要求5所述的壓縮木製品的製造方法，其特徵在於，上述加熱整形工序中，用加熱整形用凸模和加熱整形用凹模夾持上述坯料，上述加熱整形用凸模形成有與上述凸模相同形狀的凸部，所述加熱整形用凹模形成有凹部，該凹部具有與上述最終形狀的外側面相同形狀的表面。
全文摘要
本發明提供一種壓縮木製品，其呈包含曲面的3維形狀，尺寸穩定性優良且外觀性良好。其製造方法具有軟化工序，使由大致呈碗狀的木材構成的坯料軟化；壓縮工序，對在上述軟化工序中軟化的上述坯料施加壓縮力，從而使其變形為不同於上述軟化工序之前的大致碗狀；固定化工序，使在上述壓縮工序中變形的上述坯料的形狀固定化；乾燥工序，使在上述固定化工序中將形狀固定化的上述坯料乾燥；以及加熱整形工序，在大氣中對在上述乾燥工序中乾燥的上述坯料加熱，並且將其整形為與該坯料的形狀大致相似的形狀，上述乾燥工序後且上述加熱整形工序之前的上述坯料的大致碗狀的內側面的形狀相比外側面的形狀更接近加熱整形工序後應達到的最終形狀，並且上述外側面的表面積大於上述最終形狀的外側面的表面積。
文檔編號B27M1/02GK102712096SQ201080062099
公開日2012年10月3日 申請日期2010年9月22日 優先權日2010年1月26日
發明者中野俊文, 北吉信雄 申請人:奧林巴斯株式會社