JPH08300314A - 圧縮木材の成形方法とこれに用いる成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱効率や加工性に優れたアルミニウムを主体
とする金属を金型と使用する圧縮木材の製造方法と、こ
れに使用する成形金型を提供する。 【構成】 アルミニウムを主体とする金属によって得よ
うとする圧縮木材の形状に対応する所定長さの１対のダ
イ２，３を形成すると共に、各ダイ２，３に長手方向に
沿ってそれぞれ水蒸気を貫流させるための通孔６，９を
少なくとも１つ以上設け、かつ一方のダイ２を上型ホル
ダ４に、他方のダイ３を下型ホルダ５にそれぞれ長手方
向に沿ってスライド自在に設けた成形装置を使用し、圧
縮成形せんとする所定長さの木材を高温高圧の水蒸気雰
囲気下で一方側から他方側に分けて時間差を設けながら
順次軟化させ、軟化した部位から前記ダイ２，３で圧縮
成形する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、木材を圧縮して改質
された所定形状の圧縮木材を得るための圧縮木材の成形
方法と、これに使用する成形装置に関するもので、詳し
くはベランダやバルコニーの手摺り、室内における支柱
などの用途に使用することのできる長尺の木材の圧縮成
形方法と、これに使用する成形装置である。 【０００２】 【従来の技術】スギやヒノキなどの間伐材を水蒸気雰囲
気下で軟化させ、高温高圧下において圧縮成形して所定
形状の圧縮木材を製造する技術としては、たとえば、特
開平３−２３１８０２号公報、特開平４−１４４０４号
公報および特開平５−５０４０９公報などに開示されて
いる。かゝる圧縮木材の成形は、高温高圧容器内にプレ
ス金型を配置し、水蒸気雰囲気に保持して高温高圧下に
おいて、木材にプレス圧をかけて行うものである。かゝ
る圧縮成形に使用されるプレス金型は、通常木材を水蒸
気雰囲気中において高温高圧下で圧縮するため、十分な
強度と剛性を持った素材、たとえば、ステンレス合金の
ような鋼材を切削加工することによって得た金型が専ら
使用されている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステン
レス合金の切削加工によって得られる金型は必然的に重
量が過大となると共に、金型の取付けや取外しなどに多
大の労力を要するため成形装置としての取り扱いが厄介
であるのみならず、切削加工を余儀なくされるため金型
の製作にも煩雑な手間と時間を要し、そのための費用も
多額となるなどの多くの問題があった。 【０００４】また、木材の圧縮成形に際しては、成形せ
んとする木材を高温の蒸気によって軟化させながら実施
するものであるが、常温から温度１８０℃まで短時間の
間に温度変化を激しく繰り返すため、ステンレス合金に
よる金型の場合には金属疲労を生じ易く、耐久性に問題
があった。 【０００５】この発明はかゝる現状に鑑み、木材の圧縮
成形に伴う激しい温度変化にも十分に耐え得ることがで
き、しかも熱効率や加工性の点において優れた特性を発
揮するアルミニウムを金型として使用することを特長と
する圧縮木材の成形方法と、これに使用する成形装置を
提供せんとするものである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明の圧縮木材の製造方法は、アルミニウムを
主体とする金属によって得ようとする圧縮木材の形状に
対応する所定長さの１対のダイを使用し、高温高圧の水
蒸気雰囲気下において被圧縮木材を長さ方向における一
方側から他方側に向けて時間差を設けながら順次軟化さ
せると共に、軟化した被圧縮木材部から前記１対のダイ
で圧縮成形することによって所定形状の圧縮木材を得る
ことを特徴とするものである。 【０００７】また、前記の圧縮木材の製造方法に使用す
る圧縮木材の成形装置は、アルミニウムを主体とする金
属によって得ようとする圧縮木材の形状に対応する所定
長さの１対のダイを形成すると共に、各ダイに長手方向
に沿ってそれぞれ水蒸気を貫流させるための通孔を少な
くとも１つ以上設け、かつ一方のダイを上型ホルダに、
他方のダイを下型ホルダにそれぞれ長手方向に沿ってス
ライド自在に設けたことを特徴とするものである。 【０００８】この発明において、上型および下型の各ホ
ルダは、いずれも所定の厚みと長さとを有するもので、
その材質にはなんら制限はないので、従来の鋳造物であ
ってもよいが、ダイはアルミニウムの単独またはアルミ
ニウムと他の金属との合金などアルミニウムを主体とし
た金属である。 【０００９】前記ダイは、被圧縮木材を所定の形状に圧
縮成形するに際し、高温高圧の水蒸気雰囲気下に置くも
ので、具体的には、ダイを圧力容器内に搬入搬出自在と
し、前記圧力容器内に水蒸気を供給することによって水
蒸気雰囲気下とする。その際、使用せんとする所定長さ
のダイの一方側を水蒸気の供給側とし、他方側を排出側
とし、供給側が高温高圧に、排出側が低温低圧となるよ
うに水蒸気の流れに方向性を持たせることによって、被
圧縮木材を一方側から他方側に向けて時間差を設けなが
ら順次軟化させることができる。 【００１０】また、各ダイには、水蒸気を貫流させるた
めに長手方向に沿って少なくとも１つ以上の通孔を形成
することによって、１対のダイを圧力容器内に装置し、
圧力容器内に水蒸気を充満させたとき、水蒸気が各通孔
を流れることによってダイを速やかに加熱することがで
き、圧力容器からダイを取り出した場合には、ダイを効
率的に冷却することができるものである。また、ダイに
形成された通孔の一方から水蒸気を通孔に送り込むこと
ができるよう水蒸気の流れに方向性を持たせ、供給側を
高温高圧に、排出側を低温低圧にすることによって長尺
の被圧縮木材を効率的に圧縮成形することができる。 【００１１】さらに、１対のダイの一方は上型ホルダ
に、他方のダイは下型ホルダに対してそれぞれ長手方向
にスライド自在に装着されるもので、たとえば、上型ホ
ルダの下面に所定の間隔を存して対向面に断面Ｌ型の保
持片を形成した１対の保持具を長手方向に沿って設け、
この保持具の保持片と上型ホルダの下面との間に形成さ
れる溝にダイの首部を係合させてダイを上型ホルダにス
ライド自在に設けるものである。また、下型ホルダーの
対向する側面には長手方向に沿って断面コ字状の凹溝を
形成し、この凹溝にダイの左右の側面に長手方向に沿っ
て突設した凸条を係合させることによって下型にダイを
スライド自在に保持すればよい。 【００１２】なお、上型ホルダの下面にスライド自在に
装着されるダイは、長手方向に沿って所定の間隔を存し
て中央部の底面から上面に向けて長孔を形成し、各長孔
に先端部が長孔から突出するようにしてスプリングを装
着することによって、固定された下型ホルダのダイに載
置された被圧縮木材に向けて上型ホルダを下降させ、被
圧縮木材を上型ホルダに設けたダイによって押圧する場
合、被圧縮木材の上面の中央部がスプリングの先端部で
押圧されるため、被圧縮木材が不用意に可動することを
防止することができるので好ましい。 【００１３】また、この発明における圧縮木材はいずれ
も長尺のものであるため、上下の各ホルダおよびダイも
長尺であるので、被圧縮木材のプレスに際して上型ホル
ダのどの部位に対しても同時に圧力が負荷される場合に
は問題がないが、被圧縮木材の軟化の状態に合わせて圧
縮成形する場合には、特定の部位にのみ負荷が作用する
と他の部位があばれるおそれがあるので、上型ホルダの
上面には、所定の間隔を存して１対のガイド条を設けた
ブレス補助部材を具備させることが好ましいものであ
る。 【００１４】 【作用】この発明の圧縮木材の製造方法は、被圧縮木材
を圧縮成形するためのダイをアルミニウム製としている
ので、比較的小さな熱エネルギーによってきわめて高い
熱効率で被圧縮木材を所定の形状に圧縮成形することが
できる。また、被圧縮木材を一方側から他方側に向けて
時間差を設けながら順次軟化させ、軟化した部位から順
番にダイによって圧縮成形するため、被圧縮木材が含有
する樹液が円滑に一方側から他方側に移動し、被圧縮木
材に無理な負荷が生じないため、品質のよい圧縮木材を
得ることができる。 【００１５】この発明の圧縮木材の製造に使用する成形
装置は、被圧縮木材を圧縮成形するためのダイをアルミ
ニウム製としているので、ダイを簡単かつ容易に得るこ
とができると共に、重量が軽減され、しかも上下の各ホ
ルダに対してダイをスライド自在に装着することができ
るので、ダイが長尺であっても取り扱いがきわめて容易
で、取り替えを簡単に実施することができる。また、ア
ルミニウム製のダイを保持するホルダがダイと異質の金
属の場合にあっても、高温高圧の水蒸気による熱膨張の
相違はダイとホルダをスライド自在に設けておくことに
よって吸収することができる。 【００１６】 【実施例】以下、この発明の圧縮木材の製造方法とこれ
に使用する成形装置の実施例を添付の図面に基づいて具
体的に説明する。この実施例においては、マンションな
どの金属製手摺の表面に固定して木製の笠木として使用
することができる圧縮木材の製造方法と、これに使用す
る成形装置について説明するものである。しかして、被
圧縮木材の原材料は、杉や檜などの間伐材の長尺物で、
これを図４に示すように予め加工して下部が適度に丸み
を帯びた湾曲部Ｂを形成し、水平な上面の中央に長手方
向に向けて浅い帯状の溝Ｃを有する被圧縮木材Ａとした
ものである。かゝる素材からなる被圧縮木材Ａを圧縮加
工し、図５に示す薄手の略ハート型断面の木製笠木Ｘを
成形せんとするものである。 【００１７】この発明の圧縮木材の成形装置１は、基本
的には、図１に示すように被圧縮木材を所定の形状に圧
縮成形するための所定の長さを有する上下のダイ２，３
と、上方のダイ２を保持するための上型ホルダ４と下方
のダイ３を保持する下型ホルダ５とからなるものであ
る。 【００１８】実施例における上方のダイ２は全長が約３
０００ｍｍのもので、下面に所要の間隔を存して２つの
切欠部２ａと２ｂを長手方向に沿って形成すると共に、
長手方向に沿って前後の端面を貫通する２つの通孔６，
６が所定の間隔を存して平行に設けられ、かつその上端
部の左右には張出片７，７が一体的に形成された首部を
有するものであって、アルミニウムの押出成形によって
形成されている。 【００１９】一方、下方のダイ３は全長が約３０００ｍ
ｍで、上面部に被圧縮木材を載置するための断面が緩い
円弧状の凹溝３ａが長手方向に沿って形成されると共
に、左右の側縁部には長手方向に沿ってそれぞれ凸条
８，８が一体的に形成され、かつ複数の通孔９，９・・
・が前後の端面を貫通して形成されたもので、ダイ２と
同様にアルミニウムの押出成形されたものである。 【００２０】前記ダイ２を保持する上型ホルダ４は、ア
ルミニウム以外の金属、たとえば、ステンレススチール
からなるもので、下面に所定の間隔を存して対向面に断
面Ｌ型の保持片を形成した１対の保持具１０，１０が長
手方向に沿って設けられ、この保持具１０，１０の保持
片と上型ホルダ２の下面との間に形成される溝にダイ２
の上端部に設けた張出片７，７を係合させてダイ２を上
型ホルダ４にスライド自在に設けるものである。 【００２１】ダイ３を保持する下型ホルダ５は、前記上
型ホルダ４と同質の材料からなるものであって、上部に
ダイ３の左右側面部および底面部の形状と一致する凹部
が形成され、この凹部の対向する左右の側面に設けた断
面コ字状の凹溝に、ダイ３の左右の側面に長手方向に沿
って突設した凸条８，８を係合させることによってダイ
３をスライド自在に保持するものである。 【００２２】しかして、前記下型ホルダ５の左右の両側
縁部の上面には、適宜の間隔で複数のガイド孔１１，１
１・・・・とねじ込みによって上下調節が可能な複数の
スペーサ１２，１２・・・・が交互に設けられ、この下
型ホルダ５の上部に配置される上型ホルダ４の左右両側
の下面には、前記下型ホルダ５に形成されたガイド孔１
１，１１・・・・内に挿入されるガイドピン１３，１３
・・・および下型ホルダ５の前記スペーサー１２，１２
・・・・・に対応して上下調節可能なスペーサ１４，１
４・・・が設けられている。（図２および図３参照） 【００２３】なお、上型ホルダ４の下面に保持されるダ
イ２には、長手方向に沿って下面の中央部に所要の間隔
を存して下方が開口する縦孔１５が形成され、この縦孔
１５内にはそれぞれ先端部が縦孔１５から突出する状態
でスプリング１６が設けられている。 【００２４】また、上型ホルダ４の上面には、その上面
にピストンの先端部をガイドして受け入れるための１対
のガイド条１７，１７を長手方向に沿って所要の間隔を
存して設けた捨て板１８が当接されている。この捨て板
１８は、被圧縮木材を時間差を設けた一方側から他方側
に向けて水蒸気によって軟化させ、軟化させた被圧縮木
材部を順次圧縮成形する際、少なくとも２個以上のピス
トンを順次使用して行うため、加圧中のピストンと未作
動のピストンとの間に差異が生じ、加圧中のピストン軸
に剪断力が作用することを防止すると共に、上型ホルダ
４ならびに上型ホルダ４を下型ホルダ５にガイドするガ
イドピンに作用する不必要な応力を軽減するためのもの
である。 【００２５】かゝる構成の圧縮木材の成形装置１は、以
下に述べる方法によって使用して所望の形状の圧縮木材
を成形するものである。まず、図２に示すように、成形
装置１を構成する一方のダイ２を取り付けた上型ホルダ
４と他方のダイ３を取り付けた下型ホルダ５を型開きし
た状態で、ダイ３の凹溝３ａ内に図４で示した形状の被
圧縮木材Ａを、その下面が凹溝３ａ内に位置するように
載置したのち、被圧縮木材Ａに上方のダイ２を当接さ
せ、この状態を保持しながら横置きした円筒状の圧力容
器１９内に適宜の手段で搬送し、圧力容器１９の開口部
を閉止する。 【００２６】圧力容器１９の外部上方には複数のシリン
ダーを長手方向に一定間隔で設けたプレス装置（図示せ
ず）が配備され、各シリンダーのピストンは圧力容器１
９の上部の筒壁を貫通して上型ホルダ４の上部に設けた
捨て板１８のガイド条１７，１７の間の板面を押圧する
ように構成されている。 【００２７】しかして、圧力容器１９の開口部を閉止し
たのち、圧力容器１９内の開口部側から温度１２０〜１
８０℃の水蒸気を他方側に向けて吹き込みと、圧力容器
１９内は５〜１０分程度で所定の温度になるため、この
状態を１０〜１５分程度保持すると、ダイ３上に載置さ
れた被圧縮木材Ａは、ダイ３と被圧縮木材Ａとの間から
入り込んだ高温高圧の水蒸気や、この水蒸気によって加
熱されたダイ３からの熱エネルギーによって次第に膨潤
して軟化し始める。その際、各ダイ２，３にはそれぞれ
長手方向に沿って水蒸気が貫流するための通孔６，９が
形成されているため、その材質および通孔６，９を通過
する水蒸気によってきわめて効率的に加熱される。 【００２８】圧力容器１９内に送り込まれた水蒸気は、
圧力容器１９内に対流などがないため一方側から他方側
に流れ、他方側において水滴となるため長尺の被圧縮木
材Ａには、長手方向において軟化の程度に差が生ずる。
すなわち、被圧縮木材Ａは水蒸気の流れの上流側の部分
が早く軟化し、水蒸気の流れの下流側の部分は温度が下
がるため、軟化に時間差が生ずる。 【００２９】高温高圧の水蒸気やダイ２，３などの熱エ
ネルギーによって被圧縮木材Ａが膨潤軟化すると、前記
プレス装置の水蒸気の供給側に近いピストンから順次作
動させて上型ホルダ４およびこの上型ホルダ４の下面に
設けられたダイ２を被圧縮木材Ａ側に押圧する。その
際、被圧縮木材Ａの軟化程度に応じて長手方向に沿って
配設されているピストンを作動させるため、前後のピス
トンの作動に時間差を生じ、作動が早いピストン軸には
剪断応力が作用し、かつ上型ホルダ４やこれに付設され
たダイ２にも無理な負荷が作用するが、上型ホルダ４の
上面に捨て板１８が設けられているので、ピストンと捨
て板１８の接触面積に対して捨て板１８と上型ホルダ４
の接触面積が大きいため、同じ加圧力（垂直抗力）に対
して接触面積の大きい方が滑り易い。その結果、ピスト
ン作動時に捨て板１８と上型ホルダ４面に滑りが生じ、
上型ホルダ４やダイ２に不必要な応力が作用することを
防止する。 【００３０】なお、被圧縮木材Ａをダイ２，３で圧縮す
る際、ダイ２の下面中央部には長手方向に沿って所定の
間隔を存してスプリング１６の先端部が突出しているの
で、このスプリング１６が被圧縮木材Ａの上面中央部を
まず押圧するため、被圧縮木材Ａがダイ２，３の接合に
際して移動することがない。 【００３１】前記被圧縮木材Ａがピストンの作動による
ダイ２，３の押圧によって圧縮されると、被圧縮木材Ａ
の内部の液が絞られて緻密化されながら所定の形状に賦
形されるが、各ピストンの時間差を有する作動によって
被圧縮木材Ａの樹液が一方端から他方端に円滑に流れ、
品質のよい圧縮木材が得られる。 【００３２】かゝる構成の成形装置１は、被圧縮木材Ａ
の軟化と圧縮が進むと、上型ホルダ４に設けたガイドピ
ン１３は下型ホルダ５に設けたガイド孔１１内に入り込
み、最終的にスペーサ１４がスペーサ１２に接触して被
圧縮木材Ａは圧縮木材Ｘのように質密化された高い強度
と硬度を備えた木材となる。 【００３３】 【発明の効果】この発明の圧縮木材の製造方法は、被圧
縮木材の水蒸気雰囲気下における圧縮成形に際し、熱効
率のよいアルミニウムを主体とする金属からなるダイを
使用するため、被圧縮木材の水蒸気や熱エネルギーによ
る膨潤軟化をきわめて円滑にしかも短時間で行うことが
できる。 【００３４】しかも、ダイは従前のように削りだしでは
なく、押出形成によって簡単かつ容易に得ることができ
ると共に、重量が大幅に軽減され、上下のホルダへの装
着や取り替えを簡単に行うことができる。 【００３５】また、被圧縮木材の軟化は、一方側から他
方側に向けて時間差をおいて実施すると共に、軟化した
被圧縮木材への圧縮成形も時間差が生ずるため、被圧縮
木材内に樹液の移動がきわめて円滑となり、品質のよい
所定形状に賦形された圧縮木材を得ることができる。 【００３６】この発明の圧縮木材の製造に使用する成形
装置は、被圧縮木材を直接圧縮成形するダイをアルミニ
ウムを主体とする金属で成形することができるため、少
ない熱エネルギーによって効率的に圧縮成形を行うこと
ができると共に、金型削成に要する費用を大幅にコスト
ダウンさせることができ、しかも軽量であるため取り扱
いが容易なものである。 【００３７】また、ダイはいずれも上下のホルダに対し
て長手方向にスライド自在に装着しているため、ホルダ
へのダイの装着や取外しがきわめて簡単かつ容易である
と共に、水蒸気などによってホルダやダイの加熱に際
し、ホルダやダイに材質の相違による熱膨張率に差が生
じても、スライド自在とするための溝に遊びがあるため
ダイやホルダに不必要な負荷が作用せず、長期にわたっ
て使用することができるものである。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の成形装置の全体を示す分解斜視図で
ある。 【図２】この発明の成形装置を型開き状態とした縦断面
図である。 【図３】図２に示す成形装置の使用状態を示す縦断面図
である。 【図４】圧縮成形前の被圧縮木材の一例を示す斜視図で
ある。 【図５】圧縮成形で得られた圧縮木材の一例を示す斜視
図である。 【符号の説明】 １ 成形装置 ２，３ ダイ ４ 上型ホルダ ５ 下型ホルダ ６，９ 水蒸気貫流用の通孔 １０ ダイ取付け用の保持具 １１ ガイド孔 １２，１４ スペーサ １３ ガイドピン １５ 縦孔 １６ スプリング １７ ガイド条 １８ 捨て板 １９ 圧力容器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 アルミニウムを主体とする金属によって
   得ようとする圧縮木材の形状に対応する所定長さの１対
   のダイを使用し、高温高圧の水蒸気雰囲気下において被
   圧縮木材を長さ方向における一方側から他方側に向けて
   時間差を設けながら順次軟化させると共に、軟化した被
   圧縮木材部から前記１対のダイで圧縮成形することによ
   って所定形状の圧縮木材を得ることを特徴とする圧縮木
   材の成形方法。 【請求項２】 請求項１の圧縮木材の成形方法におい
   て、使用するダイの一方側を水蒸気の注入側とし、他方
   側を排出側とし、注入側を高温高圧に、排出側を低温低
   圧となるように水蒸気の流れに方向性を持たせることを
   特徴とする圧縮木材の成形方法。 【請求項２】 請求項１又は２の圧縮木材の成形方法に
   おいて、被圧縮木材を成形する前記１対のダイは、いず
   れも長手方向に沿って水蒸気を貫流させるための通孔が
   少なくとも１つ以上設けられたダイを使用することを特
   徴とする圧縮木材の成形方法。 【請求項４】 請求項１の圧縮木材の成形方法におい
   て、１対のダイを圧力容器内に搬入し、この圧力容器内
   に高温高圧の水蒸気を送り込むことによって被圧縮木材
   を水蒸気雰囲気下におくことを特徴とする圧縮木材の成
   形方法。 【請求項５】 アルミニウムを主体とする金属によって
   得ようとする圧縮木材の形状に対応する所定長さの１対
   のダイを形成すると共に、各ダイに長手方向に沿ってそ
   れぞれ水蒸気を貫流させるための通孔を少なくとも１つ
   以上設け、かつ一方のダイを上型ホルダに、他方のダイ
   を下型ホルダにそれぞれ長手方向に沿ってスライド自在
   に設けたことを特徴とする圧縮木材の成形装置。 【請求項６】 請求項５記載の圧縮木材の成形装置にお
   いて、上型ホルダはその上面にピストンの先端部をガイ
   ドして受け入れるための１対のガイド条を所定の間隔を
   存して長手方向に沿って設けたブレス補助部材を有する
   ことを特徴とする圧縮木材の成形装置。 【請求項７】 請求項５の圧縮木材の成形装置におい
   て、上型ホルダの下面に所定の間隔を存して対向面に断
   面Ｌ型の保持片を形成した１対の保持具を長手方向に沿
   って設け、この保持具の保持片と上型ホルダの下面との
   間に形成される溝にダイの上端部の左右は突設した張出
   片を係合させてダイを上型ホルダにスライド自在に設け
   ることを特徴とする圧縮木材の成形装置。 【請求項８】 請求項５の圧縮木材の成形装置におい
   て、下型ホルダーの上部にＵ字状の凹溝を形成し、この
   凹溝の対向する側面の長手方向に沿って断面コ字状の係
   合溝を形成し、この係合溝にダイの左右の側面に長手方
   向に沿って突設した凸条を係合させることによって下型
   にダイをスライド自在に設けることを特徴とする圧縮木
   材の成形装置。