專利名稱：木材的成型方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(yù)定的三維形狀。
背景技術(shù)：
近年來，作為自然材料的木材受到關(guān)注。木材具有各種各樣的木紋， 因此根據(jù)由原木取材的位置的不同，產(chǎn)生個(gè)體差異，該個(gè)體差異成為每 個(gè)制品的個(gè)性。并且，因長期使用而產(chǎn)生的傷痕和色調(diào)的變化本身也會(huì) 成為獨(dú)特的質(zhì)感，會(huì)令使用者產(chǎn)生親和感。根據(jù)這些理由，作為能夠生 產(chǎn)出使用合成樹脂和輕金屬的制品所沒有的、個(gè)性化且耐人尋味的制品 的材料，木材受到關(guān)注，其成型技術(shù)亦不斷飛躍式地進(jìn)步。
以往，作為這種木材的成型技術(shù)，已知的技術(shù)是，將吸水軟化后的 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，然后，使該一次固定品加熱吸水，同時(shí)成型為預(yù)定的三維形狀(例 如，參見專利文獻(xiàn)1)。此外，還已知如下技術(shù)將在經(jīng)軟化處理后的狀 態(tài)下進(jìn)行了壓縮的1片木材暫時(shí)固定，將該木材放入模具中使其復(fù)原， 由此進(jìn)行模具成型(例如，參見專利文獻(xiàn)2)。
在上述的現(xiàn)有技術(shù)中， 一般的做法是對(duì)大氣中處于干燥狀態(tài)(氣干狀 態(tài))的木材進(jìn)行軟化處理后再進(jìn)行模壓成型。對(duì)于處于氣干狀態(tài)的木材而 言，伴隨著與構(gòu)成該木材的分子結(jié)合的部分結(jié)合水的蒸發(fā)，部分樹液也 會(huì)蒸發(fā)。因此，如果使用處于氣干狀態(tài)的木材，則有時(shí)壓縮后的木材的 表面會(huì)過于干燥，而顯現(xiàn)不出光澤。為了解決這樣的問題，有文獻(xiàn)公開 了這樣的技術(shù)通過對(duì)具有纖維飽和點(diǎn)以上的含水率的狀態(tài)下的木材進(jìn) 行壓縮，能夠在壓縮的同時(shí)進(jìn)行木材表面的上光(例如，參見專利文獻(xiàn)3)。
專利文獻(xiàn)1:日本特許第3078452號(hào)公報(bào)
3專利文獻(xiàn)2:日本特開平11-77619號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3:日本特開2007-160730號(hào)公報(bào)
另外，上述專利文獻(xiàn)3記載的技術(shù)中，由于壓縮時(shí)在木材的表面滲 出的樹液的量不一定均勻，因此有時(shí)會(huì)在壓縮后的木材的表面產(chǎn)生與滲 出的樹液的量相應(yīng)的濃淡圖案。該濃淡圖案與木材的木紋圖案相結(jié)合， 起到自然地產(chǎn)生出每種木材不同的質(zhì)感的作用，然而在上述專利文獻(xiàn)3 記載的技術(shù)的情況中，尚無法有意地控制這種濃淡圖案的形狀和產(chǎn)生位 置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而作出的，本發(fā)明的目的在于提供一種木材 的成型方法，該方法可以在木材的表面產(chǎn)生所期望的濃淡圖案。
為了解決上述的課題，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明的木材的成型方 法的特征在于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(duì)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。
并且，本發(fā)明的木材的成型方法的特征在于，在上述發(fā)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(duì)在所 述壓縮工序中施加了壓縮力的所述木材進(jìn)行加熱，同時(shí)進(jìn)行整形。
并且，本發(fā)明的木材的成型方法的特征在于，在上述發(fā)明中，在所 述加熱整形工序中，使用一對(duì)加熱整形用模具來夾持所述木材，同時(shí)使 所述一對(duì)加熱整形用模具之中至少一個(gè)模具溫度升高，由此加熱所述木 材。
并且，本發(fā)明的木材的成型方法的特征在于，在上述發(fā)明中，所述 木材在所述壓縮工序之時(shí)處于具有纖維飽和點(diǎn)以上的含水率的狀態(tài)。
本發(fā)明中的"含水率"是指定義為{(木材干燥前的重量_全干狀態(tài) 的重量)/全干狀態(tài)的重量)xlOO(。/。)的量。在此所謂的"全干狀態(tài)"是指包含在木材的細(xì)胞壁中與構(gòu)成木材的分子結(jié)合的結(jié)合水基本消失的狀態(tài)， 所述全干狀態(tài)下的含水率大致為0%。此外，本發(fā)明中的"纖維飽和點(diǎn)" 是指，木材所含有的水分之中，不存在處于細(xì)胞內(nèi)腔和細(xì)胞壁的間隙的 自由水而僅存在結(jié)合水的狀態(tài)下的含水率。
根據(jù)本發(fā)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后，在與大氣相比為高溫高壓的水 蒸氣氣氛中對(duì)該木材進(jìn)行壓縮，由此使木材變形成預(yù)定的形狀，因而在 吸收了樹液的部分產(chǎn)生出色調(diào)與其他部分不同的圖案。因此，能夠使木 材的表面產(chǎn)生出所期望的濃淡圖案。


圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)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(fā)明的一實(shí)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(fā)明的一實(shí)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(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的木材的成型方法的樹液吸 收工序結(jié)束后的木材的構(gòu)成的圖。
圖5是表示本發(fā)明的一實(shí)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(fā)明的一實(shí)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(tài)的截面圖。
圖8是表示本發(fā)明的一實(shí)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(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的木材的成型方法形成 的壓縮木制品的構(gòu)成的圖。
圖10是表示由圖9的壓縮木制品封裝的數(shù)碼照相機(jī)的構(gòu)成的立體圖。
符號(hào)說明 1原木
2、 3木材
2a、 4a主板部
2b、 2c、 4b、 4c側(cè)板部
4、 5壓縮木制品
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(shù)碼照相機(jī) 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(qū)域 Q圖案
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖，對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式(下文中，稱為"實(shí) 施方式")進(jìn)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(dāng)用不同的附圖表示相同物體時(shí)，尺寸和比例尺等有時(shí)也會(huì)不 同。
6圖1是表示本發(fā)明的一實(shí)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(dāng)將木材成型時(shí)，首先由原木對(duì)形成預(yù)定形狀的木材進(jìn)
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，通過切削等由處于無壓縮狀態(tài)的實(shí)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(gè)側(cè)板部2b、兩個(gè)側(cè)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(gè)側(cè)板部2b從在主板部 2a的表面相對(duì)的兩條長邊部分別相對(duì)于主板部2a彎曲而延伸存在；所述 兩個(gè)側(cè)板部2c從在主板部2a的表面相對(duì)的兩條短邊部分別相對(duì)于主板 部2a彎曲而延伸存在。木材2所具有的體積已預(yù)先加上了由后述的壓縮 工序而減少的部分的體積。需要說明的是，圖2給出了當(dāng)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(征目材)的情況，然而這不過 是一個(gè)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(cè)的表面，在該表面的表層部注入樹 液J，由此使其一點(diǎn)一點(diǎn)地吸收。在該樹液吸收工序中，可以對(duì)各個(gè)木材 2分別設(shè)定在木材2的表面吸收樹液J的區(qū)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(jié)束后的木材2的構(gòu)成的圖。在圖4中， 將吸收樹液J后的樹液吸收區(qū)域P加上網(wǎng)點(diǎn)來表示，但是也有時(shí)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(qū)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(yù)定時(shí)間，并使其吸收過量水分，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(tài)。這樣的水蒸氣氣氛可以通過使用例如壓力容器來實(shí) 現(xiàn)。當(dāng)使用壓力容器時(shí)，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的表面供給水分后，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。
此后，對(duì)在步驟S3中軟化后的木材進(jìn)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(duì)模具對(duì)木材2施加壓縮 力，由此使木材2變形為預(yù)定的三維形狀。當(dāng)在壓力容器中使木材2軟 化時(shí)，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的壓縮工序的概況并且表示壓縮工序中使用的一 對(duì)模具的主要部分的構(gòu)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(duì)模具11、 12夾持著并被施加預(yù)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(cè)的 表面抵接的凹部111的型腔模具。如果將與模具11相對(duì)的一側(cè)的表面(該 表面是由木材2的主板部2a延伸到側(cè)板部2b彎曲的部分的表面)的曲率 半徑設(shè)為RO，并且將與該表面抵接的凹部111的表面的曲率半徑設(shè)為 RA，則兩個(gè)曲率半徑RO、 RA滿足RORA這樣的關(guān)系。
相對(duì)于此，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(cè)的表面抵接的凸部121的型芯模具。如果將與模具12相對(duì)的一 側(cè)的表面(該表面是由木材2的主板部2a延伸到側(cè)板部2b彎曲的部分的 表面)的曲率半徑設(shè)為RI，并且將與該表面抵接的凸部121的表面的曲率 半徑設(shè)為RB，則兩個(gè)曲率半徑RI、 RB滿足R^RB這樣的關(guān)系。
在夾持木材2后，用合模用的夾具將模具ll、 12合模。圖7是表示 合模后的模具ll、 12對(duì)木材2施加著壓縮力的狀態(tài)的圖，并且是表示木 材2的變形基本完成的狀態(tài)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(tài)對(duì)木材2持續(xù)施加預(yù)定時(shí)間(l分鐘 數(shù)十 分鐘、更優(yōu)選約為5分鐘 10分鐘)的壓縮力。步驟S4結(jié)束后，保持模具ll、 12合模的狀態(tài)，對(duì)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(dāng)在壓力容器中進(jìn)行該固定化處理時(shí)，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干燥(步驟
56) 。此時(shí)，也可以解除模具11、 12的合模狀態(tài)，通過使模具11或12 與木材2分開來促進(jìn)木材2的干燥。干燥結(jié)束后的木材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(yōu)選的。這相當(dāng)于 木材2的壓縮率為0.50左右 0.70左右。此后，將完成到步驟S6的干燥 工序的木材2稱為"木材3"。
此后，在大氣中對(duì)木材3加熱，同時(shí)對(duì)木材3的形狀進(jìn)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(shí)施 方式中，通過利用一對(duì)加熱整形用模具(模具21、 22)夾持木材2來進(jìn)行 木材3的加熱整形。
圖8中位于木材3上方的模具21具有與木材3突出的一側(cè)的表面抵 接的凹部211。模具21的內(nèi)部安裝有產(chǎn)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(jìn)行放熱， 對(duì)模具21加熱。另一方面，圖8中位于木材3下方的模具22具有與木 材3凹陷的一側(cè)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(shí)的模具21的溫度 達(dá)到大致恒定的溫度(例如180。C左右 20(TC左右的高溫)。經(jīng)加熱器31 控制的高溫的模具21與木材3抵接時(shí)，則處于木材3的內(nèi)部的部分樹液 滲出到木材3的表面，從而該表面出現(xiàn)較深的色調(diào)和光澤。在這種情況 下，位于內(nèi)部的樹液的量相對(duì)多于其他部分的樹液吸收區(qū)域P與其他部 分相比色調(diào)變得濃重。因此，在經(jīng)過加熱整形工序后的木材3的表面產(chǎn) 生與滲出的樹液的量相應(yīng)的濃淡圖案。
本實(shí)施方式中，也可以通過進(jìn)行步驟S4的壓縮工序來在木材3的表 面產(chǎn)生濃淡圖案，但是在此階段中，有時(shí)木材3的表面的色調(diào)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(xiàn)明顯的濃淡圖案的情況，通過進(jìn)行加熱整形工序，木材3的表面的色調(diào)整體上 也會(huì)變得濃重，濃淡圖案也會(huì)變得明顯。
另外，模具21 、22以夾持木材3的狀態(tài)對(duì)木材3施加若干的壓縮力， 然而優(yōu)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?yàn)?，由于以木?未軟化的狀態(tài)在大氣中進(jìn)行步 驟S7的加熱整形工序，因此不能夠使木材3出現(xiàn)較大變形。
在步驟S7中，用模具21、 22夾持木材3的時(shí)間和模具21的模具溫 度可以根據(jù)木材3所具有的特性、加工后的應(yīng)賦予木材3的性質(zhì)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(chǎn)地、生長環(huán)境、生長狀態(tài)等。并且，"應(yīng)賦予木材3的性質(zhì)" 包括加工后的木材表面的顏色、光澤和加工后的木材的強(qiáng)度等。
需要說明的是，圖8中表示在模具21的內(nèi)部安裝有加熱器31的情 況，然而也可以在模具22的內(nèi)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后，進(jìn)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(duì)齊木材3的端面或者在木材3上形 成預(yù)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 制品的構(gòu)成的立體圖。同圖所示的壓縮木制品4是封裝數(shù)碼照相機(jī)的前 面?zhèn)?與被拍攝體相對(duì)的側(cè))的封裝體，其具有分別與木材2的主板部2a 和側(cè)板部2b、 2c對(duì)應(yīng)的主板部4a和側(cè)板部4b、 4c。主板部4a具有將數(shù) 碼照相機(jī)的攝像部外露的圓筒形狀的開口部41和將數(shù)碼照相機(jī)的閃光燈 外露的長方體形狀的開口部42。側(cè)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(chǎn)生了色調(diào)濃于其他部分的圖 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(qū)域P對(duì)應(yīng)(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(diào)相同。壓縮木制品4的厚度只要為1.6mm左右 2.0mm左右， 即是優(yōu)選的。
圖10是表示由壓縮木制品4封裝前面?zhèn)鹊臄?shù)碼照相機(jī)的構(gòu)成的圖。同圖所示的數(shù)碼照相機(jī)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(shù)碼照相機(jī)100的前面?zhèn)扔蓧嚎s木制品4 封裝。另一方面，數(shù)碼照相機(jī)100的背面?zhèn)扔墒褂媚静?與壓縮木制品4 同樣地形成的壓縮木制品5封裝。
根據(jù)以上說明的本發(fā)明的一實(shí)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后，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(yù)定的形狀，在大 氣中對(duì)該變形后的木材進(jìn)行加熱，同時(shí)進(jìn)行整形，因此在吸收了樹液的 部分產(chǎn)生色調(diào)與其他部分不同的圖案。從而，能夠在木材的表面產(chǎn)生所 期望的濃淡圖案。其結(jié)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(chǎn)生濃淡圖案。
至此，已詳述了用于實(shí)施本發(fā)明的最佳方式，但是本發(fā)明并不應(yīng)限 于上述的一個(gè)實(shí)施方式。例如，如上述專利文獻(xiàn)3那樣，只要在壓縮木 材前預(yù)先維持木材具有纖維飽和點(diǎn)以上的含水率的狀態(tài)，就能夠通過壓 縮工序在木材的表面使色調(diào)和光澤變得明顯。因而，在這種情況下，也 可以不進(jìn)行加熱整形工序。
并且，本發(fā)明的木材的成型方法也能夠適用于制造除數(shù)碼照相機(jī)以 外的電子機(jī)器用外裝體、餐具、各種筐體、建材等的情況。
如此，本發(fā)明可以包括未在此處記載的各種實(shí)施方式等，在不脫離 權(quán)利要求書所限定的技術(shù)思想的范圍內(nèi)，可以實(shí)施各種設(shè)計(jì)變形等。
工業(yè)實(shí)用性
本發(fā)明的木材的成型方法對(duì)于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(quán)利要求
1.一種木材的成型方法，其特征在于，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(duì)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(quán)利要求1所述的木材的成型方法，其特征在于，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(duì)在所述壓縮工序中施 加了壓縮力的所述木材進(jìn)行加熱，同時(shí)進(jìn)行整形。
3. 如權(quán)利要求2所述的木材的成型方法，其特征在于，所述加熱整 形工序中，使用一對(duì)加熱整形用模具來夾持所述木材，同時(shí)使所述一對(duì) 加熱整形用模具之中至少一個(gè)模具溫度升高，由此加熱所述木材。
4. 如權(quán)利要求1 3的任一項(xiàng)所述的木材的成型方法，其特征在于， 所述木材在所述壓縮工序之時(shí)處于具有纖維飽和點(diǎn)以上的含水率的狀 態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明提供木材的成型方法，該方法可以在木材的表面產(chǎn)生所期望的濃淡圖案。所述成型方法中進(jìn)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(duì)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(jìn)一步進(jìn)行加熱整形工序(步驟S7)，所述加熱整形工序中，在大氣中對(duì)經(jīng)壓縮工序壓縮后的木材進(jìn)行加熱，同時(shí)進(jìn)行整形。
文檔編號(hào)B27M1/00GK101559616SQ20091013167
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月15日
發(fā)明者中野俊文, 市川克之, 鈴木達(dá)哉 申請(qǐng)人:奧林巴斯株式會(huì)社