專利名稱：塑性加工木材及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及至少在厚度方向被施加壓縮的塑性加工木材及其制造方法，特別是，涉及能夠減少產(chǎn)品之間的品質(zhì)的偏差地制造的塑性加工木材及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往，作為木材的樹種，例如，在如杉材那樣因低密度而硬度不足的樹種中，如果進(jìn)行壓縮而進(jìn)行高密度化，則能得到能實際耐用的硬度已被眾所周知。而且，作為與此相關(guān)的發(fā)明，本申請人以前進(jìn)行了專利文獻(xiàn)I的發(fā)明，S卩，就通過將壓縮木材的厚度整體而進(jìn)行了壓密化的表層材與形成了規(guī)定的截面形狀的槽狀的內(nèi)層材粘接，能夠供地板、護(hù)板、桌子等利用的層疊塑性加工木材進(jìn)行了專利申請。另外，本申請人以往確立了在調(diào)整含水率的同時由壓盤等將木材的厚度整體進(jìn)行壓密化的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。[在先技術(shù)文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)][專利文獻(xiàn)I]日本特開2007-301885號公報[專利文獻(xiàn)2]日本特開2003-53705號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題可是，在這些厚度整體被壓密化的壓縮木材中，即使以相同的壓縮率被進(jìn)行壓密化，也并不一律成為所希望的硬度。即，即使是同樣施加壓縮的情況，也存在因物理特性不一定而在產(chǎn)品之間的品質(zhì)上產(chǎn)生了偏差的情況。這被認(rèn)為是存在如下的情況在木材中一般存在構(gòu)成年輪線之間的早材部和構(gòu)成年輪線的晚材部，早材部中的細(xì)胞壁的厚度薄，早材部中的(細(xì)胞內(nèi)腔的)空隙率大，另外，年輪(早材部和晚材部)的配列狀態(tài)因被進(jìn)行了制材的木材而不同，因此，壓縮變形局部地集中，厚度整體沒有被均勻地壓縮。特別是，在使用分割成多個壓盤等進(jìn)行通過面接觸產(chǎn)生的壓縮的情況下，可能是因為此局部的壓縮變形多產(chǎn)生在負(fù)荷容易施加的內(nèi)層部，或者即使提高壓縮度也往往不能得到所希望的表面硬度，另外，因為在表層部中使局部的壓縮變形產(chǎn)生是困難的，所以難以得到難以帶有僅與壓縮程度相稱的傷痕、凹陷的效果。進(jìn)而，因為由于厚度整體沒有被均勻地壓縮，在產(chǎn)品中在因周圍的環(huán)境條件的變化而引起的尺寸變化率上產(chǎn)生偏差， 所以有時產(chǎn)生因產(chǎn)品化后的周圍的環(huán)境條件的變化而引起的變形。因此，本發(fā)明是為了解決這樣的不良狀況而做出的發(fā)明，是將提供在物理特性上穩(wěn)定且在產(chǎn)品之間的品質(zhì)上偏差小，另外，不產(chǎn)生因產(chǎn)品化后的周圍環(huán)境條件的變化而引起的變形，進(jìn)而，具有高的硬度、難以帶有傷痕、凹陷的塑性加工木材及其制造方法作為課題的發(fā)明。為了解決課題的手段技術(shù)方案I的塑性加工木材，通過相對于木材的厚度方向施加的加熱壓縮力，將上述木材進(jìn)行加熱壓縮而進(jìn)行塑性加工，將上述加熱壓縮后的進(jìn)行了上述塑性加工的上述木材在大氣中干燥而使含水率15%時的風(fēng)干比重成為O. 85以上，而且，上述塑性加工后的上述木材的橫切面的全部的年輪線和進(jìn)行了上述塑性加工的木材的里側(cè)曲線紋理面或者樹心側(cè)直線紋理面的面所成的銳角側(cè)的交叉角度處于45度以下的范圍內(nèi)。技術(shù)方案2的塑性加工木材的制造方法，通過相對于木材的厚度方向施加的加熱壓縮力，將上述木材進(jìn)行加熱壓縮而進(jìn)行塑性加工，將上述加熱壓縮后的進(jìn)行了上述塑性加工的上述木材在大氣中干燥而使含水率15%時的風(fēng)干比重成為0.85以上，而且，上述塑性加工后的上述木材的橫切面的全部的年輪線和進(jìn)行了上述塑性加工的木材的里側(cè)曲線紋理面或者樹心側(cè)直線紋理面的面所成的銳角側(cè)的交叉角度處于45度以下的范圍內(nèi)。順便說一下，所謂對上述木材加熱壓縮，意味著由相對于木材的曲線紋理面或者直線紋理面施加的外力在相對于木材的橫切面的平行方向進(jìn)行加熱壓縮來減小橫切面的面積，所謂上述曲線紋理面，是指與木材的纖維方向(木材紋理的長度方向)平行地在年輪線的切線方向切斷的面，另外，所謂上述橫切面，是指在與木材的纖維方向交叉的方向切斷的面，即，是與木材的纖維方向垂直或者傾斜地切斷的面。另外，所謂上述直線紋理面，是指與木材的纖維方向平行地在年輪線的放射方向(半徑方向)切斷的面，在此，將直線紋理和曲線紋理的中間的梳齒紋理也包含在直線紋理中。而且，上述厚度整體被壓縮的塑性加工，例如，能夠以使木材的含水率在厚度整體中成為大致均勻的方式設(shè)定，通過使用被分割成多個壓盤等而在規(guī)定的條件下進(jìn)行加熱壓縮來形成。另外，對于成為此時的規(guī)定的條件的溫度、壓力、時間、壓縮速度等，將樹種、含水率等作為參數(shù)預(yù)先由實驗等決定。在此，使上述加熱壓縮的上述木材的風(fēng)干比重成為加熱壓縮前的上述木材的風(fēng)干比重的兩倍以上，是表示通過壓縮到1/2厚度以上，處于使硬度、磨損深度等機(jī)械性的強(qiáng)度增大的特性區(qū)域，是作為塑性加工的木材的特性。上述加熱壓縮的木材，是在壓縮前和壓縮后年輪線的角度變化減小到1/2以上及由壓縮率(正確地應(yīng)由TarT1之差表示)表示的木材。另外，所謂上述塑性加工木材的橫切面的全年輪線和從上述橫切面觀看從樹心側(cè)的曲線紋理面或者直線紋理面在2mm以下的范圍內(nèi)沿上述樹心側(cè)的曲線紋理面或者直線紋理面描繪的假想分界線所成的銳角側(cè)的交叉角度在45度以下的范圍內(nèi)，意味著加熱壓縮后的上述木材的橫切面的全部的年輪線和上述木材的里側(cè)曲線紋理面或者樹心側(cè)直線紋理面的面所成的銳角側(cè)的交叉角度在45度以下的范圍內(nèi)，是本發(fā)明者們著眼于如果將由曲線紋理木材或者直線紋理木材構(gòu)成的壓縮前的木材壓縮下去則該交叉角度逐漸變小的情況，反復(fù)進(jìn)行精心實驗研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，硬度、耐磨損性等的特性值的偏差變小，在物理特性上穩(wěn)定，另外，不產(chǎn)生因產(chǎn)品化后的周圍的環(huán)境條件的變化而引起的變形，進(jìn)而，硬度顯著地變高，難以帶有傷痕、凹陷，這都是在加熱壓縮前的上述木材的橫切面的全年輪線和從上述橫切面的樹心側(cè)的曲線紋理面或者直線紋理面在2mm以下的范圍內(nèi)沿上述樹心側(cè)的曲線紋理面或者直線紋理面描繪的假想分界線所成的銳角側(cè)的交叉角度處于85度以下的范圍內(nèi)時，特別是，加熱壓縮后的塑性加工木材的年輪線和上述木材的里側(cè)曲線紋理面或者樹心側(cè)直線紋理面的面所成的銳角側(cè)的交叉角度是在45度以下的范圍內(nèi)，并是基于此見識設(shè)定的。而且，所謂上述橫切面的年輪線，意味著從橫切面觀看致密地形成了木質(zhì)的線狀的部分，是表現(xiàn)在橫切面上的木材紋理的部分。進(jìn)而，所謂上述85度、45度，不是要求嚴(yán)格地是85度、45度，而是根據(jù)木材的種類、木質(zhì)，只要約是85度、約是45度左右即可，當(dāng)然，是包含誤差在內(nèi)的概略值，不是否定小百分率的誤差的值。特別是，所謂上述木材的橫切面的全年輪線和從上述橫切面觀看從樹心側(cè)的曲線紋理面或者直線紋理面在2mm以下的范圍內(nèi)沿上述樹心側(cè)的曲線紋理面或者直線紋理面描繪的假想分界線所成的銳角側(cè)的交叉角度為85度、45度以下的范圍內(nèi)，是指本發(fā)明者們反復(fù)進(jìn)行精心實驗研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在年輪線的半徑方向(放射方向)制造木材，在壓縮前的狀態(tài)下，通常在上述木材的橫切面的全年輪線和從上述橫切面觀看從樹心側(cè)的直線紋理面在2mm以下的范圍內(nèi)沿上述樹心側(cè)的直線紋理面描繪的假想分界線所成的銳角側(cè)的交叉角度是45度 90度的壓縮前的直線紋理木材中，在以成為加熱壓縮前的風(fēng)干比重的兩倍以上的方式進(jìn)行了加熱壓縮的情況下，在壓縮前的交叉角度為45度 85度的木材中難以產(chǎn)生裂紋(裂隙)，但在壓縮前的交叉角度為比85度大的木材中年輪線的壓曲變形大，根據(jù)情況，產(chǎn)生裂紋而失去商品價值，并是基于此見識設(shè)定的。另外，因為如果是壓縮前的交叉角度為60度以下木材，則幾乎不產(chǎn)生裂紋(裂隙)，所以更好。另外，一般地，在年輪的半徑方向(放射方向)制造而在市場上流通的直線紋理木材，因為在壓縮前的狀態(tài)下，上述木材的橫切面的全年輪線和從上述橫切面觀看從樹心側(cè)的直線紋理面在2mm以下的范圍內(nèi)沿上述樹心側(cè)的直線紋理面描繪的假想分界線所成的銳角側(cè)的交叉角度全部是45度 90度，所以壓縮后的木材的交叉角度的最大值，通常為15度 45度。另外，因為作為在由曲線紋理木材構(gòu)成的成為塑性加工木材的原材料的加工前木材最好使用從上述橫切面的樹心側(cè)的曲線紋理面在2mm以下的范圍內(nèi)沿上述樹心側(cè)的曲線紋理面描繪的假想分界線和年輪線所成的銳角側(cè)的交叉角度全部是O 45度以下的木材，所以如果不特定木材的曲線紋理木材和直線紋理木材，則最好使用木材的加工前木材的假想分界線和橫切面的年輪線所成的銳角側(cè)的交叉角度全部是85度以下的木材。更好的是60度以下的木材。另外，其結(jié)果，橫切面的假想分界線和年輪線所成的銳角側(cè)的交叉角度最好全部是45度以下。所謂上述風(fēng)干比重，是指將木材在大氣中干燥時的比重，通常是由含水率15%時的比重表示的比重，是比較使木材干燥時的重量和同體積水的重量的值。[發(fā)明的效果]技術(shù)方案I的塑性加工木材，是由相對于木材施加的外力將上述木材的厚度加熱壓縮來進(jìn)行塑性加工，使加熱壓縮的上述木材的風(fēng)干比重成為加熱壓縮前的上述木材的風(fēng)干比重的兩倍以上，而且，塑性加工木材的橫切面的全年輪線和從上述橫切面觀看從樹心側(cè)的曲線紋理面或者直線紋理面在2mm以下的范圍內(nèi)沿上述樹心側(cè)的曲線紋理面或者直線紋理面描繪的假想分界線，即加熱壓縮后的上述木材的橫切面的全部的年輪線和上述木材的里側(cè)曲線紋理面或者樹心側(cè)直線紋理面的面所成的銳角側(cè)的交叉角度成為45度以下的范圍內(nèi)的木材。
因此，因為將木材的厚度整體壓縮而進(jìn)行塑性加工，上述木材的橫切面的全年輪線和從上述橫切面觀看沿樹心側(cè)的曲線紋理面或者直線紋理面描繪的假想分界線所成的銳角側(cè)的交叉角度成為45度以下，S卩加熱壓縮后的上述木材的橫切面的全部的年輪線和里側(cè)曲線紋理面或者樹心側(cè)直線紋理面的面所成的銳角側(cè)的交叉角度是在45度以下的范圍內(nèi)，所以早材部中的幾乎所有的細(xì)胞被進(jìn)行壓縮變形，(細(xì)胞內(nèi)腔的)空隙變得非常少，厚度整體被大致均勻地壓縮，物理的性質(zhì)穩(wěn)定了。由此，在產(chǎn)品之間的品質(zhì)上偏差小。另外，因為這樣厚度整體被大致均勻地壓縮，在產(chǎn)品內(nèi)部因產(chǎn)品化后的周圍環(huán)境條件的變化而引起的尺寸變化率的偏差也變少，所以不產(chǎn)生因產(chǎn)品化后的周圍環(huán)境條件的變化而引起的變形。而且，早材部中的幾乎所有的細(xì)胞被進(jìn)行壓縮變形，細(xì)胞壁相互重疊，而且細(xì)胞內(nèi)腔的空隙變得非常少，進(jìn)而，因為由此導(dǎo)致晚材部的占有率也變高，所以具有高的硬度，難以帶有傷痕、凹陷。特別是，因為是使被壓縮而進(jìn)行了塑性加工的木材的橫切面的全年輪線和沿上述橫切面的樹心側(cè)的曲線紋理面或者直線紋理面描繪的假想分界線所成的銳角側(cè)的交叉角度全部成為45度以下的，是能防止因加熱壓縮而引起的年輪線的壓曲變形的木材，所以不出現(xiàn)裂隙等裂紋。因此，能夠確保高的產(chǎn)品品質(zhì)。而且，通過進(jìn)行壓縮而使材料的比重成為O. 85以上，在物理特性上穩(wěn)定，產(chǎn)品之間的品質(zhì)的偏差變少，進(jìn)而，如果比重高達(dá)1. 05，則表面硬度、強(qiáng)度顯著地提高到即使由鞋的細(xì)高跟踩也幾乎不出現(xiàn)損傷的程度，也能得到進(jìn)一步的尺寸穩(wěn)定性。技術(shù)方案2的塑性加工木材的制造方法，是由相對于木材施加的加熱壓縮力將上述木材的厚度加熱壓縮而進(jìn)行塑性加工，將上述塑性加工的木材的風(fēng)干比重成為加熱壓縮前的木材的風(fēng)干比重的兩倍以上，而且，以上述塑性加工的木材的橫切面的全部的年輪線和上述塑性加工的木材的里側(cè)曲線紋理面或者樹心側(cè)直線紋理面的面所成的銳角側(cè)的交叉角度成為45度以下的范圍內(nèi)的方式進(jìn)行塑性加工的制造方法。因此，因為將木材的厚度整體壓縮而進(jìn)行塑性加工，上述木材的橫切面的全年輪線和沿上述橫切面的樹心側(cè)的曲線紋理面或者直線紋理面描繪的假想分界線所成的銳角側(cè)的交叉角度是在45度以下 的范圍內(nèi)，所以早材部中的幾乎所有的細(xì)胞被進(jìn)行壓縮變形，(細(xì)胞內(nèi)腔的)空隙變得非常少，厚度整體被大致均勻地壓縮，物理的性質(zhì)穩(wěn)定了。因而，在產(chǎn)品之間的品質(zhì)上偏差小。另外，因為這樣厚度整體被大致均勻地壓縮，在產(chǎn)品內(nèi)部因產(chǎn)品化后的周圍環(huán)境條件的變化而引起的尺寸變化率的偏差也變少，所以不產(chǎn)生因產(chǎn)品化后的周圍環(huán)境條件的變化而引起的變形。而且，因為早材部中的幾乎所有的細(xì)胞被進(jìn)行壓縮變形，細(xì)胞壁相互重疊，而且細(xì)胞內(nèi)腔的空隙變得非常少，進(jìn)而，由此導(dǎo)致晚材部的占有率也變高，所以具有高的硬度，難以帶有傷痕、凹陷。而且，所謂上述木材的風(fēng)干比重為O. 85以上，是指能夠具有與黑檀同等以上的硬度、耐磨損性等的特性。特別是，是使被壓縮而進(jìn)行了塑性加工的木材的橫切面的全年輪線和沿上述橫切面的樹心側(cè)的曲線紋理面或者直線紋理面描繪的假想分界線所成的銳角側(cè)的交叉角度全部成為45度以下的木材，是防止因加熱壓縮而引起的年輪線的壓曲變形的木材，所以不出現(xiàn)裂隙等裂紋。因此，能夠確保高的產(chǎn)品品質(zhì)。而且，通過進(jìn)行壓縮而使材料的比重成為O. 85以上，在物理特性上穩(wěn)定，產(chǎn)品之間的品質(zhì)的偏差變少，進(jìn)而，如果比重高達(dá)1. 05，則表面硬度、強(qiáng)度顯著地提高到即使由鞋的細(xì)高跟踩也幾乎不出現(xiàn)損傷的程度，也能得到進(jìn)一步的尺寸穩(wěn)定性。


圖1是表示用于制造本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材的塑性加工木材制造裝置的概略結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖2是用于說明本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材的制造工序的說明圖，(a)是成為原材料的加工前木材的供給的說明圖，(b)是基于加熱壓縮開始狀態(tài)的說明圖，(C)是基于密閉加熱壓縮開始狀態(tài)的說明圖，(d)是基于密閉加熱壓縮狀態(tài)的蒸汽壓控制處理的說明圖，(e)是基于密閉冷卻狀態(tài)的說明圖，(f)塑性加工木材的取出的說明圖。圖3是用于說明本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材為曲線紋理木材的情況下的木材的橫切面、曲線紋理面、直線紋理面的說明圖，(a)是成為用于形成本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材的原材料的加工前木材的立體圖，(b)是表示其橫切面的主視圖，(C)是本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材的立體圖，(d)是表示其橫切面的主視圖。圖4是表示本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材為曲線紋理木材的情況下的本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材的實施例的說明圖，(a)是事例I的壓縮前后的說明圖，(b)是事例2的壓縮前后的說明圖。圖5是表示本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材為曲線紋理木材的情況下的本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材的實施例的說明圖，(C)是事例3的壓縮前后的說明圖，(d)是事例4的壓縮前后的說明圖。圖6是表示本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材為曲線紋理木材或者直線紋理木材的情況下的本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材的實施例的說明圖，(e)是塑性加工木材為曲線紋理木材的事例5的壓縮前后的說明圖，(f)是塑性加工木材為直線紋理木材的事例6的壓縮前后的說明圖。圖7是表示本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材為直線紋理木材的情況下的本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材的實施例的說明圖，(g)是事例7的壓縮前后的說明圖。圖8是表示與圖4的實施方式的事例I至圖6的實施方式的事例5對應(yīng)的銳角側(cè)的交叉角度的表圖。圖9是表示與圖6的實施方式的事例6及圖7的實施方式的事例7對應(yīng)的銳角側(cè)的交叉角度的表圖。圖10是用于說明本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材為直線紋理木材的情況下的木材的橫切面、曲線紋理面、直線紋理面的說明圖，(a)是成為用于形成本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材的原材料的加工前木材的立體圖，(b)是表示其橫切面的主視圖，(C)是本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材的立體圖，(d)是表示其橫切面的主視圖。圖11是與比較例比較而表示本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材的特性的硬度的特性圖。圖12是與比較例比較而表示本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材的特性的成為耐磨損性的指標(biāo)的磨損深度的特性圖。圖13是與比較例比較而表示本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材的特性的風(fēng)干比重、硬度、磨損深度及彎曲楊氏模量的表圖。圖14(a)是局部放大地表示成為用于形成本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材的原材料的加工前木材的電子顯微鏡照片(500倍)的圖，圖14(b)是局部放大地表示本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材的電子顯微鏡照片(500倍)的圖。圖15是局部放大地表示相對于加熱壓縮前的風(fēng)干比重壓縮成1. 3倍的塑性加工木材的電子顯微鏡照片(50倍)的圖。
具體實施例方式為了實施發(fā)明的方式下面，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行說明。另外，在本實施方式中，因為相同的記號及相同的符號意味著相同或者相當(dāng)?shù)牟糠旨肮δ埽栽诖耸÷灾貜?fù)的說明。首先，對于制造本發(fā)明的實施方式的塑性加工木材PWl、PW2的順序主要參照圖1及圖2進(jìn)行說明。在圖1中，制造本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2的塑性加工木材制造裝置1，主要由如下部分構(gòu)成由上壓盤IOA和下壓盤IOB的兩分割的結(jié)構(gòu)體形成內(nèi)部空間IS的壓盤10 ;在上壓盤IOA的規(guī)定的上下動的范圍內(nèi)將內(nèi)部空間IS做成密閉狀態(tài)的與下壓盤IOB的周緣部IOb相向地配設(shè)在上壓盤IOA的周緣部IOa的密封構(gòu)件11 ;從下壓盤IOB的側(cè)面?zhèn)扰c內(nèi)部空間IS內(nèi)連通，具有用于從內(nèi)部空間IS內(nèi)排出水蒸汽的配管口 12a的配管12 ;檢測配管12內(nèi)的蒸汽壓的壓力計P2 ;該壓力計P2的下游側(cè)的閥V5 ;與閥V5連接的排水配管13 ;向內(nèi)部空間IS內(nèi)經(jīng)與閥V6連接的配管14供給蒸汽的上壓盤IOA的配管口 14a
坐寸ο另外，在壓盤10的上壓盤IOA及下壓盤IOB內(nèi)，形成了用于通過向它們通入高溫的水蒸汽升溫到所希望的溫度的配管路14b、14c，在這些配管路14b、14c上分別連接了從蒸汽供給側(cè)的配管STl分支的配管ST2、ST3、蒸汽排出側(cè)的配管ET1、ET2。而且，在蒸汽供給側(cè)的配管ST1、ST2、ST3的中途配設(shè)了閥V1、V2、V3、檢測配管STl內(nèi)的蒸汽壓的壓力計P1，蒸汽排出側(cè)的配管ET1、ET2經(jīng)閥V4與排水配管13連接。另外，向配管STl供給水蒸汽的鍋爐裝置，還有包含用于加壓使上壓盤IOA相對于壓盤10的固定側(cè)的下壓盤IOB上升、下降的油壓機(jī)構(gòu)的壓力升降裝置被省略了。另外，在本實施方式中，為了加熱由壓盤10的上壓盤IOA及下壓盤IOB形成的內(nèi)部空間IS內(nèi)，使用與閥V6連接的配管14導(dǎo)入高溫的水蒸汽，除此之外，也可以使用高頻加熱、微波加熱等。特別是相對于木材進(jìn)行的高頻加熱，與因微波而產(chǎn)生的感應(yīng)加熱相比，由頻率比微波低一些的高頻從木材的中心進(jìn)行加熱的方法是合適的。進(jìn)而，在壓盤10上，通過向形成在上壓盤IOA及下壓盤IOB內(nèi)的配管路14b、14c替換水蒸汽而通入低溫的冷卻水冷卻到所希望的溫度的從冷卻水供給側(cè)的配管STll分支的配管ST12、ST13，分別與上述配管ST2、ST3連接。另外，在冷卻水供給側(cè)的配管ST11、ST12、ST13的中途配設(shè)了閥V11、V12、V13。另外，在圖1及圖2中，向配管STll供給冷卻水的冷卻水供給裝置被省略了。在此，成為本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2的原材料的加工前木材NW1、NW2，如圖3(a)及圖3(b)、圖10(a)及圖10(b)所示，是預(yù)先制造成規(guī)定的尺寸(厚度、寬度、長度)的木材，是具有橫切面(兩面)、曲線紋理面(木表及木里的兩面)、直線紋理面(兩面)的木材。具體地講，加工前木材NW1，如圖3(a)及圖3(b)所示，通常是在制造木材的橫切面A及木里側(cè)曲線紋理面BI的分界線BLl和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度Θ全部成為O度 45度的范圍內(nèi)的曲線紋理木材后進(jìn)行了選擇抽出的木材，本實施方式的塑性加工木材PW1，是對作為此曲線紋理木材的加工前木材NWl進(jìn)行了塑性加工的木材。另外，加工前木材NW2，如圖10(a)及圖10(b)所示，通常是在制造木材的橫切面A及樹心側(cè)直線紋理面Cl的分界線BL2和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度Θ全部成為45度 90度的范圍內(nèi)的直線紋理木材加工后進(jìn)行了選擇抽出的木材，本實施方式的塑性加工木材PW2，是對作為此直線紋理木材的加工前木材NW2進(jìn)行了塑性加工的木材。另外，如后述那樣，為了防止因加熱壓縮而產(chǎn)生的裂紋，作為加工前木材NW2使用了橫切面A及樹心側(cè)直線紋理面Cl的分界線BL2和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度Θ全部是在45度 85度的范圍內(nèi)的直線紋理木材。在此，加工前木材NWl 、NW2的木里側(cè)曲線紋理面BI或者樹心側(cè)直線紋理面Cl的分界線BL1、BL2和年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度θ、δ，是作為橫切面A的全部的年輪線RL和從樹心側(cè)的木里側(cè)曲線紋理面BI或者樹心側(cè)直線紋理面Cl的面在2mm以下的范圍內(nèi)沿樹心側(cè)的曲線紋理面BI或者直線紋理面Cl描繪的假想分界線所成的銳角側(cè)的交叉角度θ、δ檢測的角度，但為了簡化說明，作為與木里側(cè)曲線紋理面BI或者樹心側(cè)直線紋理面Cl的面的角度處理。即使這樣處理，將與木里側(cè)曲線紋理面BI或者樹心側(cè)直線紋理面Cl的面的交叉角度θ、δ作為木里側(cè)曲線紋理面BI或者樹心側(cè)直線紋理面Cl的年輪線RL和從木里側(cè)曲線紋理面BI或者樹心側(cè)直線紋理面Cl的面在2mm以下的范圍內(nèi)沿樹心側(cè)的曲線紋理面BI或者直線紋理面Cl描繪的假想分界線所成的銳角側(cè)的交叉角度Θ、S，誤差也是微小的。而且，在由這樣構(gòu)成的塑性加工木材制造裝置I從圖3所示的加工前木材NWl制造塑性加工木材PWl，另外從圖10所示的加工前木材NW2制造塑性加工木材PW2時，首先，如圖2(a)所示，相對于塑性加工木材制造裝置I中的壓盤10的固定側(cè)的下壓盤IOB使上壓盤IOA上升，將預(yù)先在規(guī)定的條件下干燥的加工前木材NWl、NW2載置在由上壓盤IOA及下壓盤IOB形成的內(nèi)部空間IS內(nèi)。另外，在本實施方式中，圖3(a)及圖3(b)所示的木里側(cè)曲線紋理面BI側(cè)被載置在壓盤10的下壓盤IOB上。不用說，在實施本發(fā)明的情況下，也可以將木表側(cè)曲線紋理面B2側(cè)載置在下壓盤IOB上。另一方面，在由直線紋理木材構(gòu)成的加工前木材NW2的情況下，在本實施方式中，圖10(a)及圖10(b)所示的樹心側(cè)直線紋理面Cl側(cè)被載置在壓盤10的下壓盤IOB上。不用說，在實施本發(fā)明的情況下，也可以將直線紋理面C2側(cè)載置在下壓盤IOB上。接下來，如圖2(b)所示，相對于載置在固定側(cè)的下壓盤IOB上的加工前木材NW1、NW2使上壓盤IOA以規(guī)定壓力下降而與加工前木材NW1、NW2的上面，即在本實施方式中，在加工前木材NWl的情況下與木表側(cè)曲線紋理面B2抵接，在加工前木材NW2的情況下與和樹心側(cè)直線紋理面Cl相反側(cè)的直線紋理面C2抵接(參照圖3(a)及圖3(b)、圖10(a)及圖10(b))。而且，向上壓盤IOA的配管路14b及下壓盤IOB的配管路14c通入規(guī)定溫度(例如，110 160 (0C))的水蒸汽，內(nèi)部空間IS內(nèi)被保持在規(guī)定溫度(例如，110 180 (0C))上。接著，如圖2(c)所示，相對于固定側(cè)的下壓盤IOB上壓盤IOA的壓縮壓力被設(shè)定成規(guī)定壓力(例如，2 5〔MPa〕)，加工前木材NW1、NW2由上壓盤IOA及下壓盤IOB加熱壓縮規(guī)定時間(例如，5 40〔min;*〕)。另外，為了防止裂紋，此時的壓縮壓力，希望與加工前木材NW1、NW2的溫度上升，即加工前木材NW1、NW2的內(nèi)部的溫度的傳遞狀態(tài)相應(yīng)地逐漸地增大，加熱壓縮的時間也最好考慮傳遞時間而設(shè)定。進(jìn)而，如果上壓盤IOA的周緣部IOa與下壓盤IOB的周緣部IOb抵接，則通過配設(shè)在上壓盤IOA的周緣部IOa的密封構(gòu)件11，由上壓盤IOA及下壓盤IOB形成的內(nèi)部空間IS成為密閉狀態(tài)。而且，在內(nèi)部空間IS的密閉狀態(tài)下因上壓盤IOA及下壓盤IOB而產(chǎn)生的壓縮壓力被原封不動地保持，被上升到規(guī)定溫度(例如，150 210〔°C〕)。另外，在本實施方式中，由壓盤10的上壓盤IOA及下壓盤IOB形成的內(nèi)部空間IS經(jīng)密封構(gòu)件11成為密閉狀態(tài)時的內(nèi)部空間IS的上下方向的尺寸間隔，在對加工前木材NWl進(jìn)行塑性加工的情況下，加工前木材NWl由壓盤10預(yù)先設(shè)定成將橫切面A及木里側(cè)曲線紋理面BI的分界線作為樹心側(cè)的分界線BLl側(cè)時成為與年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度δ全部是25度以下的范圍內(nèi)的塑性加工木材PWl時的厚度方向的完成尺寸。另外，在對加工前木材NW2進(jìn)行塑性加工的情況下，加工前木材NW2由壓盤10預(yù)先設(shè)定成將橫切面A及樹心側(cè)直線紋理面Cl的分界線作為樹心側(cè)的分界線BL2側(cè)時成為與年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度δ全部是45度以下的范圍內(nèi)的塑性加工木材PW2時的厚度方向的完成尺寸。

因此，因加工前木材NWl被壓縮而引起的橫切面A及木里側(cè)曲線紋理面BI的樹心側(cè)分界線BLl和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度Θ的變化，通過上壓盤IOA的周緣部IOa與下壓盤IOB的周緣部IOb抵接決定。另外，因加工前木材NW2被壓縮而引起的橫切面A及樹心側(cè)直線紋理面Cl的樹心側(cè)分界線BL2和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度Θ的變化，通過上壓盤IOA的周緣部IOa與下壓盤IOB的周緣部IOb抵接決定。進(jìn)而，在圖2(c)所示的內(nèi)部空間IS的密閉狀態(tài)下，維持上壓盤IOA及下壓盤IOB的壓縮壓力，而且，內(nèi)部空間IS在規(guī)定溫度(例如，150 210 TC〕)原封不動，被保持規(guī)定時間(例如，30 120〔min〕)，進(jìn)行用于形成在解除了此后的冷卻壓縮時不恢復(fù)原狀的塑性加工木材PWl、PW2的加熱處理。此時，經(jīng)由上壓盤IOA及下壓盤IOB做成密閉狀態(tài)的內(nèi)部空間IS，在加工前木材NW1、NW2的周圍面和其內(nèi)部成為高溫高壓的蒸汽壓出入自由。而且，這樣，在本實施方式中，因為上壓盤IOA及下壓盤IOB與加工前木材NW1、NW2的表里面進(jìn)行面接觸，并被保持在密閉狀態(tài)的內(nèi)部空間IS內(nèi)，所以加工前木材NW1、NW2，其厚度整體被充分地加熱，高效率地被進(jìn)行壓縮變形。接著，如圖2(d)所示，當(dāng)在內(nèi)部空間IS的密閉狀態(tài)下進(jìn)行加熱壓縮處理時，作為蒸汽壓控制處理由壓力計P2檢測內(nèi)部空間IS的蒸汽壓，閥V5被適當(dāng)?shù)亻_閉。由此，通過經(jīng)配管口 12a、配管12從內(nèi)部空間IS向排水配管13側(cè)排出高溫高壓的水蒸汽，特別是，去除基于加工前木材NW1、NW2的外層部分的含水率的多余的內(nèi)部空間IS內(nèi)的水分，以內(nèi)部空間IS內(nèi)成為規(guī)定的蒸汽壓的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，與需要相應(yīng)地，能夠經(jīng)與閥V6連接的配管14、配管口 14a(圖1)向內(nèi)部空間IS供給規(guī)定的蒸汽壓。進(jìn)而，在從由上壓盤IOA及下壓盤IOB進(jìn)行的加熱壓縮向冷卻壓縮即將轉(zhuǎn)變之前，作為蒸汽壓控制處理通過使閥V5成為開狀態(tài)，通過配管口 12a、配管12從內(nèi)部空間IS向排水配管13側(cè)排出高溫高壓的水蒸汽。由此，木材的加熱壓縮處理的固定，所謂木材的固定化進(jìn)一步被促進(jìn)。接下來，如圖2(e)所示，通過向上壓盤IOA的配管路14b及下壓盤IOB的配管路14通入常溫的冷卻水，上壓盤IOA及下壓盤IOB被冷卻到常溫前后，根據(jù)材料保持不同的規(guī)定時間(例如，10 120〔min〕)。另外，此時的上壓盤IOA相對于固定側(cè)的下壓盤IOB的壓縮壓力，與加熱壓縮時的壓力相同，保持在規(guī)定壓力(例如，2 5 (MPa))原封不動，上壓盤IOA及下壓盤IOB被冷卻。而且，最后，如圖2(f)所示，通過使上壓盤IOA相對于固定側(cè)的下壓盤IOB上升，從內(nèi)部空間IS取出作為完成品的塑性加工木材PW1、PW2，一系列的處理工序結(jié)束。另外，這樣在本實施方式中，由于控制蒸汽壓，逐漸地解壓而開放內(nèi)部蒸汽壓，另夕卜，通過冷卻使木材內(nèi)的水蒸汽壓下降并固定，所以能夠形成沒有解除冷卻壓縮時的膨脹變形、被稱為爆裂的表面裂紋的塑性加工木材PW1、PW2。即，本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2，在壓縮解除后不會產(chǎn)生膨脹變形、表面裂紋，確保了穩(wěn)定的品質(zhì)。在本實施方式中，使用上壓盤IOA及下壓盤IOB進(jìn)行壓縮、固定地得到了塑性加工木材PW1、PW2，但在實施本發(fā)明的情況下，即使由與通常的微波爐使用的微波的頻帶相比頻率低一些的高頻進(jìn)行感應(yīng)加熱，對加工前木材NW1、NW2進(jìn)行加熱、壓縮、固定，也能夠得到塑性加工木材PW1、PW2。接著，參照圖3至 圖13對上述那樣形成的本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2進(jìn)行說明。另外，木材的橫切面A的年輪線RL，如圖3及圖10所示，在該年輪線RL的中心側(cè)，即與樹心側(cè)的分界線BL1、BL2的交叉附近多是曲線狀，另外，在使上壓盤IOA相對于載置加工前木材NWl的木里側(cè)曲線紋理面BI側(cè)、加工前木材NW2的樹心側(cè)直線紋理面Cl側(cè)下降并進(jìn)行了加熱壓縮的情況下，通常，因為越是橫切面A的下方的年輪線RL (在本實施方式的塑性加工木材PWl中，是靠近木里側(cè)曲線紋理面BI側(cè)的年輪線RL，在本實施方式的塑性加工木PW2中，是靠近樹心側(cè)直線紋理面Cl的年輪線RL)等，其彎曲變形、壓曲變形變大，由此來預(yù)料測定的偏差，所以本來銳角側(cè)的交叉角度θ、δ，應(yīng)該是相對于從分界線BL1、BL2沿橫切面A的年輪線RL離開約I 2mm的樹心側(cè)的年輪線RL上的點(diǎn)引切線，測定該切線和分界線BL1、BL2所成的角度而得到的值。即，正確地講，木材的橫切面A的全部的年輪線RL和從橫切面A的樹心側(cè)的曲線紋理面BI或者樹心側(cè)的直線紋理面Cl在2mm以下的范圍內(nèi)沿樹心側(cè)的曲線紋理面BI或者樹心側(cè)的直線紋理面Cl描繪的假想分界線所成的銳角側(cè)的交叉角度應(yīng)該是交叉角度Θ、δ，但為了簡化說明，以下，決定表現(xiàn)為樹心側(cè)分界線BL1、BL2和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度θ、δ。在此，本發(fā)明者們著眼于如果由上壓盤IOA及下壓盤IOB對加工木材NWl的曲線紋理面B1、B2在垂直方向施加加熱壓縮則木里側(cè)曲線紋理面BI及橫切面A的樹心側(cè)分界線BLl和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度Θ逐漸地變小的情況，發(fā)現(xiàn)了如果施加規(guī)定以上的加熱壓縮，則如圖11至圖13所示，成為木材的硬度、耐磨損性的指標(biāo)的磨損深度等的特性值的偏差變小，在物理特性上穩(wěn)定，另外，硬度顯著地變高，難以帶有傷痕、凹陷。而且，在物理特性上穩(wěn)定，另外，在測定了硬度開始顯著變高時的樹心側(cè)分界線BLl和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度δ時，如在圖4至圖6(e)及圖8中作為實施例表示的那樣，由曲線紋理木材構(gòu)成的塑性加工木材PWl的銳角側(cè)的交叉角度δ全部處于O 25度的范圍內(nèi)。另外，由 圖4至圖6(e)及圖8所示的曲線紋理木材構(gòu)成的實施例，是在物理特性上穩(wěn)定，并且硬度開始顯著變高時的塑性加工木材PW1。另外，所謂銳角側(cè)的交叉角度δ全部是O 25度，是指如圖8所示，通常在市場上流通的曲線紋理木材中的銳角側(cè)的交叉角度δ約是O 45度，由實驗研究求出在對其施加了壓縮時的在物理特性上穩(wěn)定另外硬度顯著地變高時的銳角側(cè)的交叉角度S的值的值，是相對于壓縮前的交叉角度Θ相對地決定的值。而且，如圖8所示，此時，木里側(cè)曲線紋理面BI及橫切面A的樹心側(cè)分界線BLl和橫切面A的年輪線RL所成的壓縮后的銳角側(cè)的交叉角度δ，相對于與其對應(yīng)的壓縮前的銳角側(cè)的交叉角度Θ，按木材整體的角度的算術(shù)平均為O. 5倍以下。即，(加熱壓縮后的交叉角度S )/(與其對應(yīng)的加熱壓縮前的交叉角度Θ )按木材整體的算術(shù)平均為1/2以下。此值，與Tar-1Q和Tar-1 δ的變化大致成比例，但在實用上，成為也與風(fēng)干比重的變化接近的變化。另外，本發(fā)明者們著眼于如果由上壓盤IOA及下壓盤IOB對加工木材NW2的直線紋理面Cl、C2在垂直方向施加加熱壓縮則樹心側(cè)直線紋理面Cl及橫切面A的樹心側(cè)分界線BL2和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度Θ逐漸地變小的情況，發(fā)現(xiàn)了如果施加規(guī)定以上的加熱壓縮，則如圖11至圖13所示，成為木材的硬度、耐磨損性的指標(biāo)的磨損深度等的特性值的偏差變小，在物理特性上穩(wěn)定，另外硬度顯著地變高，難以帶有傷痕、凹陷。而且在物理特性上穩(wěn)定，另外在測定了硬度開始顯著地變高時的銳角側(cè)的交叉角度時，如在圖6(f)及圖7及圖9中作為實施例表示的那樣，直線紋理木材的塑性加工木材PW2的銳角側(cè)的交叉角度δ全部處于15 45度的范圍內(nèi)。另外，圖6 (f)及圖7及圖9所示的實施例也是在物理特性上穩(wěn)定，另外硬度開始顯著地變高時的塑性加工木材PW2。另外，所謂塑性加工木材PW2的銳角側(cè)的交叉角度δ為15 45度，是指如圖9所示，通常由在市場上流通的直線紋理木材中的壓縮前的直線紋理木材構(gòu)成的加工前木材NW2的銳角側(cè)的交叉角度Θ約是45 90度，由實驗研究求出在對其施加壓縮時的在物理特性上穩(wěn)定另外硬度顯著地變高時的銳角側(cè)的交叉角度Θ的值的值，是相對于壓縮前的交叉角度Θ相對地決定的值。而且，如圖9所示，此時，樹心側(cè)直線紋理面Cl及橫切面A的樹心側(cè)分界線BL2和橫切面A的年輪線RL所成的壓縮后的銳角側(cè)的交叉角度δ，相對于與其對應(yīng)的壓縮前的銳角側(cè)的交叉角度Θ，按木材整體的算術(shù)平均為O. 5倍以下。即，(加熱壓縮后的交叉角度S )/(與其對應(yīng)的加熱壓縮前的交叉角度Θ )按木材整體的算術(shù)平均為1/2以下。此值，與Tan-1 Θ和Tar-1ε的變化大致成比例，但在實用上，成為也與風(fēng)干比重的變化接近的變化。
在此，根據(jù)本發(fā)明者們的實驗已確認(rèn)，由曲線紋理木材構(gòu)成的木里側(cè)曲線紋理面BI及橫切面A的樹心側(cè)分界線BLl和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度δ相對于壓縮前的銳角側(cè)的交叉角度Θ按木材整體的算術(shù)平均為O. 5以下，其風(fēng)干比重為兩倍以上。另外已確認(rèn)，由直線紋理木材構(gòu)成的樹心側(cè)直線紋理面Cl及橫切面A的樹心側(cè)分界線BL2和橫切面A的年輪線RL所成的壓縮后的銳角側(cè)的交叉角度δ也相對于壓縮前的銳角側(cè)的交叉角度Θ按木材整體的算術(shù)平均為O. 5倍以下，其風(fēng)干比重為兩倍以上(參照圖 13)。因此，本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2，是由對加工前木材NW1、NW2施加的外力對加工前木材NW1、NW2的厚度進(jìn)行加熱壓縮而進(jìn)行塑性加工，使進(jìn)行了加熱壓縮的木材的風(fēng)干比重成為加熱壓縮前的風(fēng)干比重的兩倍以上，而且，將木材的橫切面A的全部的年輪線RL和橫切面A的樹心側(cè)的曲線紋理面BI或者從直線紋理面Cl在2mm以下的范圍內(nèi)沿樹心側(cè)的曲線紋理面BI或者直線紋理面Cl描繪的假想分界線所成的銳角側(cè)的交叉角度定在45度以下的范圍內(nèi)的塑性加工木材。可是，根據(jù)本發(fā)明者們的實驗研究，在使用樹心側(cè)直線紋理面Cl及橫切面A的樹心側(cè)分界線BLl和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度Θ比85度大的加工前木材NW2制造了塑性加工木材PW2時，在塑性加工木材PW2中年輪線RL的壓曲變形變大，根據(jù)情況有時也產(chǎn)生裂紋。因此，作為成為由直線紋理木材構(gòu)成的塑性加工木材PW2的原材料的加工前木材NW2，最好使用樹心側(cè)直線紋理面Cl及橫切面A的樹心側(cè)分界線BL2和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度Θ全部是85度以下的木材。即，塑性加工木材PW2，最好使壓縮前的樹心側(cè)直線紋理面Cl及橫切面A的樹心側(cè)分界線BL2和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度Θ全部成為85度以下。由此，因為年輪線的壓曲變形被防止且因加熱壓縮而產(chǎn)生的裂紋被防止， 所以在塑性加工木材PW2中能夠確保高的品質(zhì)。進(jìn)而，因為如果壓縮前的交叉角度是60度以下的角度，則幾乎不產(chǎn)生裂紋(裂隙)，所以更好。同樣，作為成為由曲線紋理木材構(gòu)成的塑性加工木材PWl的原材料的加工前木材NWl，最好使用木里側(cè)曲線紋理面BI及橫切面A的樹心側(cè)分界線BLl和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度Θ全部是O 45度以下的木材。即，塑性加工木材PWl，最好使壓縮前的木里側(cè)曲線紋理面BI及橫切面A的樹心側(cè)分界線BLl和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度Θ全部成為O 45度。由此，因為年輪線的壓曲變形被防止且沒有因加熱壓縮而產(chǎn)生的裂紋，所以即使在塑性加工木材PWl中也能夠確保高的品質(zhì)。即，如果不特定木材的曲線紋理木材和直線紋理木材，另外,作為曲線紋理木材局部地看，如果具有直線紋理木材的結(jié)構(gòu)，則作為木材的加工前木材NW1、NW2，最好使用木里側(cè)曲線紋理面BI或者樹心側(cè)直線紋理面Cl及橫切面A的樹心側(cè)分界線BL1、BL2和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度Θ全部是85度以下的木材。更好的是60度以下的木材。而且,塑性加工木材PWl、PW2，最好木里側(cè)曲線紋理面BI及木里側(cè)曲線紋理面BI或者樹心側(cè)直線紋理面Cl的橫切面A的樹心側(cè)分界線BL1、BL2和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度S全部是45度以下。另外，在本實施方式中，作為形成塑性加工木材PW1、PW2的加工前木材NW1、NW2,使用了加工前的風(fēng)干比重平均約為O. 36的杉材，本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2是由杉材構(gòu)成的。因為杉材一般是容易得到、容易加工的木材，所以在作為塑性加工木材PW1、PW2使用杉材的情況下，能夠使生產(chǎn)性提高，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化，另外，能夠彌補(bǔ)杉材的缺點(diǎn)。特別是，被稱為帶杉的杉材，因為是在短時期內(nèi)成長的木材，容易大量得到，所以是最適合的。另外，杉材因為在我國(日本)廣泛分布，能夠容易地大量得到間伐材等，所以在作為塑性加工木材PW1、PW2使用杉材的情況下，能夠?qū)Νh(huán)境保護(hù)做出貢獻(xiàn)。不用說，在實施本發(fā)明的情況下，不被限定于杉材，例如，也可以使用松、柏、黃白楊等。松、柏，因為在我國(日本)廣泛分布，能夠容易地大量得到間伐材等，加工也容易實施，所以能得到與使用杉材的情況同樣的效果。另外，因為黃白楊(英文學(xué)名liriodendron tulipifera,別名北美鵝掌楸、郁金香白楊、淡黃色的白木、鵝掌揪)、桉樹、阿拉伯膠樹、植樹(falcataria)、馬來番木瓜樹(malapapaya)、黃白楊、沈香木、橡膠樹、石梓樹、白楊、福射松(radiata Pine)、蘇門達(dá)臘松(merkusii pine)也與杉同樣是容易得至IJ、容易實施加工的木材，所以能夠使生產(chǎn)性提高，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化。特別是，因為黃白楊原來的色調(diào)明亮，所以根據(jù)材料也有變色的，但一般地能夠抑制因高壓縮而引起的濃色化、黑色化，能夠保持良好的外觀。另外，作為形成塑性加工木材PW1、PW2的加工前木材NW1、NW2，使用邊材(接近樹皮的部分，白木質(zhì))是合適的。由此，能夠抑制壓縮時的樹脂的出現(xiàn)量，也能夠抑制因高壓縮而引起的濃色化，能夠保持良好的外觀。接下來，對本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2的物理特性，參照圖11至圖15，在與比較例比較的同時詳細(xì)地進(jìn)行說明。另外，圖11及圖12的比較例是與圖13的表圖所示的比較例對應(yīng)的比較例，圖13的表圖所示的本實施方式的風(fēng)干比重、硬度、磨損深度、彎曲楊氏模量的各值，如圖4至圖7所示的實施例的那樣，是表示在物理特性上穩(wěn)定，另外硬度開始顯著變高時的塑性加工木材PW1、PW2中的平均值的。在此，在圖11及圖13中，硬度(N/mm2)是表示以日本JIS-Z-2101-1994為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了評價的結(jié)果的，具體地講，是在木材的表面(在本實施方式的塑性加工木材PWl中，是曲線紋理面B1、B2側(cè)，在本實施方式的塑性加工木材PW2中，是直線紋理面C1、C2側(cè))上以平均壓入速度O. 5〔mm/min〕壓入直徑10〔mm〕的鋼球而測定壓入深度為O. 32〔mm〕時的負(fù)荷P〔N〕并由下述的式(I)算出的硬度。硬度H = P/10(1)而且，所謂上述硬度為25 (N/mm2)以上，因為根據(jù)本發(fā)明者們的實驗研究，判明了通常作為地板材料利用的闊葉樹(橡樹等)的硬度是15〔N/mm2〕左右，所以在利用于為了容易受到集中負(fù)荷、沖擊負(fù)荷等而要求高的表面硬度的地板材料等時也是足夠的硬度，意味著可以使用在廣泛的用途中。另外，所謂上述25〔N/mm2〕，不是要求嚴(yán)格是25 (N/mm2)而是只要約是25 (N/mm2)即可，當(dāng)然，是包含誤差在內(nèi)的概略值，不是否定小百分率的誤差的值。另夕卜，圖12及圖13的成為耐磨損性的指標(biāo)的磨損深度〔mm〕，是表示以日本JIS-Z-2101-1994為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了評價的結(jié)果的，具體地講，是使用所謂的磨損試驗裝置，以加在木材上的負(fù)荷為約5. 2〔N〕且旋轉(zhuǎn)速度為約60〔rpm〕的方式測定使木材和磨損輪旋轉(zhuǎn)500轉(zhuǎn)時的木材的重量m2〔g〕，從試驗前的木材的重量Hl1〔g〕和受磨損輪磨損的部分的面積A (mm2)和密度p (g/cm3)由下述的式(2)算出的。磨損深度D= Oii1-m2)/A · P (2)進(jìn)而，圖13的成為剛性的指標(biāo)的彎曲楊氏模量(N/mm2)，是表示以日本JIS-Z-2101為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了評價的結(jié)果的，具體地講，是在兩點(diǎn)負(fù)荷方式中由下式測定計算的。Eb = ΔΡ · L3/48 · I · Ay在此，Eb :彎曲楊氏模量〔N/mm2〕(Kgf/cm2),ΛΡ :比例域中的上限負(fù)荷和下限負(fù)荷之差〔N〕(kgf)，Ay:與ΛΡ對應(yīng)的跨度中央的撓度(mm)，

1:截面 2 次力矩 I = bh3/12(mm4)，L :跨度(mm)，b :試驗體的寬度(mm),h :試驗體的高度(mm)。而且，所謂上述磨損深度為O. 12 (mm)以下，因為根據(jù)本發(fā)明者們的實驗研究，判明了通常作為地板材料利用的闊葉樹(橡樹等)的磨損深度是O. 14 (mm)左右，所以也能夠利用于為了容易受到集中負(fù)荷、沖擊負(fù)荷等而要求高的耐磨損性的地板材料等，意味著可以使用在廣泛的用途中。另外，上述O. 12〔_〕也不是要求嚴(yán)格地是O. 12〔_〕，只要約是O. 12 (mm)即可，當(dāng)然，是包含誤差在內(nèi)的概略值，不是否定小百分率的誤差的值。如圖11至圖13所示，如果與比較例進(jìn)行比較，則本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2，硬度〔N/mm2〕及彎曲楊氏模量〔N/mm2〕的值非常大，另外，在磨損深度〔mm〕上，其值很小。S卩，由圖11可知，通過塑性加工，使進(jìn)行了加熱壓縮的木材的風(fēng)干比重為加熱壓縮前的風(fēng)干比重的兩倍以上，而且，通過使木材的橫切面A的全部的年輪線RL和從橫切面A的樹心側(cè)的曲線紋理面BI或者直線紋理面Cl在2mm以下的范圍內(nèi)沿樹心側(cè)的曲線紋理面BI或者直線紋理面Cl描繪的假想分界線所成的銳角側(cè)的交叉角度成為45度以下的范圍內(nèi)，能得到優(yōu)良的硬度、耐磨損性及剛性，難以帶有傷痕、凹陷。特別是，如圖11所示，可知因為硬度〔N/mm2〕與比較例比較顯著地變高，而且，通常作為地板材料利用的闊葉樹(橡樹等)的硬度是15〔N/mm2〕左右，所以本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2，在為了容易受集中負(fù)荷、沖擊負(fù)荷等而要求高的硬度的地板材料等中利用時也具有足夠的硬度。另外，如圖12所示，可知在磨損深度〔mm〕上，因為通常作為地板材料利用的闊葉樹(橡樹等)的磨損深度是O. 14〔mm〕左右，所以本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2，在為了容易受集中負(fù)荷、沖擊負(fù)荷等而要求高的耐磨損性的地板材料等中利用時也具有足夠的耐磨損性。因此，本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2，即使在容易受集中負(fù)荷、沖擊負(fù)荷的地板材料等中利用時也難以帶有傷痕、凹陷，可以在廣泛的用途中使用。而且，如圖11及圖12所示，與在比較例中在硬度〔N/mm2〕及磨損深度〔mm〕的值上可見大的偏差相對，在使進(jìn)行了加熱壓縮的木材的風(fēng)干比重為加熱壓縮前的風(fēng)干比重的兩倍以上，而且，在使木材的橫切面A的全部的年輪線RL和從橫切面A的樹心側(cè)的曲線紋理面BI或者直線紋理面Cl在2mm以下的范圍內(nèi)沿樹心側(cè)的曲線紋理面BI或者直線紋理面Cl描繪的假想分界線所成的銳角側(cè)的交叉角度成為45度以下的范圍內(nèi)并以成為本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2的方式進(jìn)行了塑性加工的本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2中，其值的偏差變小。即，本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2，在物理特性上穩(wěn)定，在廣品之間的品質(zhì)上偏差小。這被推定為是因為如下的原因起因于木材的早材部中的細(xì)胞壁的厚度薄，另外，不但早材部的空隙率大，而且根據(jù)制造的木材(加工前木材NWl、NW2)，年輪(早材部和晚材部)的配列狀態(tài)不同，在比較例中，細(xì)胞的壓縮變形局部地集中，厚度整體沒有被平均地壓縮，而在本實施方式的塑性加工木材PW、PW2中，被推定為是因為如下的原因早材部的幾乎所有的細(xì)胞被進(jìn)行壓縮變形，細(xì)胞壁相互重疊，早材部的(細(xì)胞內(nèi)腔的)空隙變得非常少，厚度整體被均勻地壓縮。另外，僅供參考，在圖14(a)中表示加工前木材NW1、NW2的顯微鏡照片(SEM，500倍)，另外，在圖14(b)中表示本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2的顯微鏡照片(SEM，500倍)。從圖14可知，通過壓縮，主要是早材部的細(xì)胞被進(jìn)行壓縮變形，細(xì)胞壁相互重疊，(細(xì)胞內(nèi)腔的)空隙變得非常少。進(jìn)而，僅供參考，在圖15中表示相對于加熱壓縮前的風(fēng)干比重壓縮到1. 3倍的塑性加工木材的顯微鏡照片(SEM，50倍)。從圖15可知，在相對于加熱壓縮前的風(fēng)干比重僅壓縮到1. 3倍的塑性加工木材中，壓縮變形局部地集中，厚度整體未被平均地壓縮。而且，這被認(rèn)為是，在比較例中，有時產(chǎn)生因產(chǎn)品化后的周圍環(huán)境條件的變化而產(chǎn)生變形，但在本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2中，不產(chǎn)生因產(chǎn)品化后的周圍環(huán)境條件的變化而引起的變形也已被證實。即，在比較例中，因為因壓縮而產(chǎn)生的細(xì)胞變形局部地集中，所以在產(chǎn)品內(nèi)部存在因周圍環(huán)境條件的變化而引起的尺寸變化率的偏差，因此，存在因周圍環(huán)境條件的變化產(chǎn)生變形的情況，但在本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2中，因為厚度整體被均勻地壓縮，所以在產(chǎn)品內(nèi)部的因周圍環(huán)境條件的變化而產(chǎn)生的尺寸變化率上沒有偏差，不產(chǎn)生變形。另外，與比較例相比較，硬度顯著地變高，被認(rèn)為是因為如圖14(b)所示，雖然因壓縮而產(chǎn)生的晚材部的細(xì)胞變形是微小的，但是包含表層部在內(nèi)的早材部的幾乎所有的細(xì)胞被進(jìn)行壓縮變形，細(xì)胞壁相互重疊，另外，因為(細(xì)胞內(nèi)腔的)空隙變得非常少，進(jìn)而因為由此導(dǎo)致原來細(xì)胞壁厚、空隙少而變硬的晚材部在表層部中明顯化，即，晚材部的占有率變聞了。特別是，如圖13所示，根據(jù)本實施方式的塑性加工木材PW1，因為其風(fēng)干比重為
0.85以上，空隙率變低，所以能夠可靠地得到與黑檀的特性同樣優(yōu)良的硬度、耐磨損性、剛性。順便說一下，所謂上述風(fēng)干比重，是指將木材在大氣中進(jìn)行了干燥時的比重，通常，是由含水率15%時的比重表示的，是使木材干燥時的重量與同體積的水的重量的比的值。數(shù)值越大表示越重，越小表示越輕。例如，自然物的黑檀是0.85 1.04、紫檀是
1.03左右、國(日本)產(chǎn)或者在國(日本)內(nèi)經(jīng)常使用的木材杉是O. 36、柏是O. 44、落葉松是O. 50、冷杉是O. 44、泡桐是O. 25、栗是O. 60、山毛櫸是O. 65、日本橡樹是O. 58，樺是O.60、石櫟(pasania)是 O. 61、木梨(angsana)是 O. 61、大花龍腦(apitong)是 O. 72、植樹(falcataria)是O. 27、馬來番木瓜樹(malapapaya)是O. 50、石梓是O. 45、橡膠樹是O. 64、黃白楊是O. 45、意大利白楊樹是O. 35、桉樹是O. 75、力二 I f〗(kayu putih)是O. 75、阿拉伯膠樹是O. 63左右。上述風(fēng)干比重，是最終考慮樹種、成本、需要的硬度、耐磨損性等特性而設(shè)定的，但因為如果為了增大風(fēng)干比重而富余地提高壓縮率，則構(gòu)成木材的纖維被破壞而產(chǎn)生裂隙，失去商品性，所以在即將通過高壓縮產(chǎn)生裂隙之前測定的風(fēng)干比重的值成為最大值。順便說一下，根據(jù)本發(fā)明者們的實驗研究，判明了在使用杉材的情況下約1. 2是上述風(fēng)干比重的上限。因此，本發(fā)明中的風(fēng)干比重的最大值，是由樹種等決定的有限值。而且，所謂上述木材的風(fēng)干比重為O. 85以上，是指具有與黑檀同等及以上的硬度、耐磨損性等特性的木材的風(fēng)干比重。所謂上述風(fēng)干比重為O. 85，不是要求嚴(yán)格地是O. 85而是只要約是O. 85以上即可，當(dāng)然，是包含誤差在內(nèi)的概略值，不是否定小百分率的誤差的值。這樣，本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2，是由對加工前木材NW1、NW2施加的外力將加工前木材NW1、NW2的厚度進(jìn)行加熱壓縮而進(jìn)行塑性加工，使進(jìn)行了加熱壓縮的塑性加工木材PW1、PW2的風(fēng)干比重成為加工前木材NWl、NW2的風(fēng)干比重的兩倍以上，而且，塑性加工木材PW1、PW2的橫切面A的全部的年輪線RL和從橫切面A的樹心側(cè)的曲線紋理面BI或者直線紋理面Cl在2mm以下的范圍內(nèi)沿樹心側(cè)的曲線紋理面BI或者直線紋理面Cl描繪的假想分界線所成的銳角側(cè)的交·叉角度S處于45度以下的范圍內(nèi)的木材。特別是，實施例的塑性加工木材PWl，是通過相對于木材的曲線紋理面B1、B2在垂直方向的加熱壓縮，將厚度整體壓縮而進(jìn)行塑性加工，木材的橫切面A及木里側(cè)曲線紋理面BI的樹心側(cè)分界線BLl和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度δ全部在O 25度的范圍內(nèi)的木材。另外，實施例的塑性加工木材PW2，是通過相對于木材的直線紋理面C1、C2在垂直方向的加熱壓縮，將厚度整體壓縮而進(jìn)行塑性加工，塑性加工木材PW2的橫切面A及樹心側(cè)直線紋理面Cl的樹心側(cè)分界線BL2和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度δ全部在10度 45度的范圍內(nèi)的木材。因此，根據(jù)本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2，是樹心側(cè)分界線BL1、BL2和橫切面A的年輪線RL所成的銳角側(cè)的交叉角度δ全部在45度以下的范圍內(nèi)的木材，在物理特性上穩(wěn)定，在產(chǎn)品之間的品質(zhì)上偏差小。另外，不產(chǎn)生因產(chǎn)品化后的周圍環(huán)境條件的變化而引起的變形。進(jìn)而，具有高的硬度，難以帶有傷痕、凹陷。另外，在上述實施方式中，對塑性加工木材PW1、PW2進(jìn)行了說明，但塑性加工木材PWU Pff2的制造過程，也可作為塑性加工木材的制造方法的發(fā)明的實施方式來捕捉。特別是，根據(jù)本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2，因為其風(fēng)干比重是O. 85以上，木材中的空隙率變低，所以能夠可靠地得到類似于黑檀的優(yōu)良的硬度。另外，根據(jù)本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2，因為由日本JIS-Z-2101-1994中規(guī)定的硬度試驗得到的硬度是25 (N/mm2)以上，是比作為通常的地板材料利用的闊葉樹的硬度高的值，所以在為了容易受集中負(fù)荷、沖擊負(fù)荷等而要求高的表面硬度的地板材料等中利用時也具有足夠的硬度。而且，根據(jù)本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2，因為由日本JIS-Z-2101-1994中規(guī)定的耐磨損試驗得到的磨損深度是O. 12 (mm)以下，是比在通常的地板材料中利用的闊葉樹的磨損深度低的值，所以在為了容易受集中負(fù)荷、沖擊負(fù)荷等而要求高的耐磨損性的地板材料等中利用時也具有足夠的耐磨損性。因此，根據(jù)本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2，是可以在廣泛的用途中使用的，例如，可以在作為地板材料、護(hù)板材料、屋內(nèi)家具材料、表面涂裝使用的住宅用外裝材料等、學(xué)童桌、工作臺的上面板、門等中利用。而且，本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2，是由作為分割成多個的結(jié)構(gòu)體的上壓盤10A、下壓盤IOB形成內(nèi)部空間IS，使用通過使內(nèi)部空間IS的容積變化進(jìn)行加壓的壓縮自由的壓盤10，對載置在內(nèi)部空間IS內(nèi)的作為塑性加工木材PWl的原材料的加工前木材NWl在與其曲線紋理面B1、B2垂直方向進(jìn)行加熱壓縮，或者對作為塑性加工木材PW2的原材料的加工前木材NW2在與其直線紋理面C1、C2垂直方向進(jìn)行加熱壓縮，進(jìn)而，保持在作為密閉狀態(tài)的內(nèi)部空間IS內(nèi)，控制被保持的內(nèi)部空間IS內(nèi)的蒸汽壓，在固定之后進(jìn)行冷卻而成的。即，本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2，是有效地被進(jìn)行壓縮變形而成的，防止了壓縮解除后的復(fù)原、膨脹變形、被稱為爆裂的表面裂紋。因此，根據(jù)本實施方式的塑性加工木材PW1、PW2，能夠確保高的品質(zhì)，另外，生產(chǎn)性變得良好。順便說一下，在實施本發(fā)明的情況下，作為形成塑性加工木材PW1、PW2的加工前木材NWl、NW2，也可以使用間伐材、或者由于風(fēng)害、水害、雪害、森林火災(zāi)、凍害、蟲害等的自然災(zāi)害倒下或者發(fā)生芯裂而在原木的狀態(tài)下不能使用的受傷木材、端材等。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本化，另外，也能夠?qū)Νh(huán)境美化做出貢獻(xiàn)。另外，在本發(fā)明的實施方式中舉出的數(shù)值，因為不是表示臨界值的數(shù)值，而是表示在實施中優(yōu)選的優(yōu)選值，所以即使使上述數(shù)值變更一些，也不是否定其實施的數(shù)值。符號說明PW1、PW2 :塑性加工木材NW1、NW2 :加工前木材RL:年輪線BL1、BL2:分界線IS:內(nèi)部空間10 :壓盤IOA :上壓盤IOB :下壓盤11 :密封構(gòu)件。
權(quán)利要求
1.一種塑性加工木材，其特征在于，通過相對于木材的厚度方向施加的加熱壓縮力，將上述木材進(jìn)行加熱壓縮而進(jìn)行塑性加工，將上述加熱壓縮后的進(jìn)行了上述塑性加工的上述木材在大氣中干燥而使含水率15%時的風(fēng)干比重成為O. 85以上，而且，上述塑性加工后的上述木材的橫切面的全部的年輪線和進(jìn)行了上述塑性加工的木材的里側(cè)曲線紋理面或者樹心側(cè)直線紋理面的面所成的銳角側(cè)的交叉角度處于45度以下的范圍內(nèi)。
2.—種塑性加工木材的制造方法，其特征在于，通過相對于木材的厚度方向施加的加熱壓縮力，將上述木材進(jìn)行加熱壓縮而進(jìn)行塑性加工，將上述加熱壓縮后的進(jìn)行了上述塑性加工的上述木材在大氣中干燥而使含水率15%時的風(fēng)干比重成為O. 85以上，而且，上述塑性加工后的上述木材的橫切面的全部的年輪線和進(jìn)行了上述塑性加工的木材的里側(cè)曲線紋理面或者樹心側(cè)直線紋理面的面所成的銳角側(cè)的交叉角度處于45度以下的范圍內(nèi)。
全文摘要
塑性加工木材及其制造方法，該塑性加工木材在物理特性上穩(wěn)定且在產(chǎn)品之間的品質(zhì)上偏差小，另外，不產(chǎn)生因產(chǎn)品化后的周圍環(huán)境條件的變化而引起的變形，進(jìn)而，具有高的硬度，難以帶有傷痕、凹陷。通過相對于木材(NW1、NW2)施加的加熱壓縮力，將木材(NW1、NW2)的厚度進(jìn)行加熱壓縮而進(jìn)行塑性加工，使塑性加工木材(PW1、PW2)的風(fēng)干比重成為加熱壓縮前的木材(NW1、NW2)的風(fēng)干比重的兩倍以上，而且，使塑性加工木材(PW1、PW2)的橫切面的全部的年輪線(RL)和塑性加工木材(PW1、PW2)的里側(cè)曲線紋理面(BI)或者樹心側(cè)直線紋理面的面所成的銳角側(cè)的交叉角度處于45度以下的范圍內(nèi)進(jìn)行制造。
文檔編號B27M1/02GK103056947SQ201110317068
公開日2013年4月24日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者伊藤隆行, 青野高志 申請人:馬伊伍德斯株式會社