トップ :: B 処理操作 運輸 :: B27 木材または類似の材料の加工または保存;釘打ち機またはステ−プル打ち機一般

【発明の名称】 構造材およびその製造方法
【発明者】 【氏名】平田 恒一郎

【氏名】野内 正一

【氏名】小澤 延行

【氏名】柿迫 誠

【氏名】柳 広幸

【要約】 【課題】力に対して剛性が求められる部位側に、カーボンファイバー製などの補強用の板状体を嵌め込むことによって、集成材全体の剛性を高めるようにした、木造構築物の梁や柱などに使用するための構造材と、この構造材の製造方法を提供する。

【解決手段】所要の厚みと幅および長さとを有するひき板または小角材を、繊維方向を互いに平行させて集成接着して集成材主体2を形成したのち、応力が作用する外表面に、所要深さと幅を有するスリット3を長さ方向に沿って形成し、当該スリット3内に、補強用の板状体4を嵌め込み、スリット3の内面と板状体4の外面とに形成される隙間に接着剤を浸透させ、板状体4と集成材主体2とを一体化させて構造材1とする。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
所要の厚みと幅および長さとを有するひき板または小角材を、繊維方向を互いに平行させて集成接着して形成した集成材主体に、所要深さと幅を有するスリットを長さ方向に沿って形成するとともに、
前記スリット内に補強用の板状体を嵌め込んで、前記集成材主体と一体化させたこと
を特徴とする構造材。
【請求項2】
前記スリットは、
前記集成材主体の上面もしくは下面に、一方の小口から他方の小口にわたって、当該集成材の厚みの1/2以下の深さで形成されていること
を特徴とする請求項1に記載の構造材。
【請求項3】
前記スリットは、
前記集成材主体の両側面に、一方の側面から他方の側面に向かってそれぞれ形成されたものであって、各スリットの深さが集成材主体の幅の1/2以下であること
を特徴とする請求項1に記載の構造材。
【請求項4】
前記補強用の板状体は、
繊維を長手方向とした繊維強化プラスチック板であって、前記繊維方向と、前記スリットの長手方向を一致させてスリット内に配置すること
を特徴とする請求項1に記載の構造材。
【請求項5】
所要の厚みと幅および長さとを有するひき板または小角材を、繊維方向を互いに平行させて集成接着して集成材主体を形成したのち、
使用に際して前記集成材主体に応力が作用する外表面に、所要深さと幅を有するスリットを長さ方向に沿って形成するとともに、
前記スリット内に、補強用の板状体を嵌め込んだのち、前記スリットの内面と板状体の外面とに形成される隙間に硬化型接着剤を浸透硬化させ、
もって前記板状体と集成材主体とを一体化させること
を特徴とする構造材の製造方法。
【請求項6】
前記スリットは、
前記集成材主体の上面もしくは下面に、一方の小口から他方の小口にわたって、当該集成材の厚みの1/2以下の深さで形成されていること
を特徴とする請求項5に記載の構造材の製造方法。
【請求項7】
前記スリットは、
前記集成材主体の両側面に、一方の側面から他方の側面に向かってそれぞれ形成されたものであって、各スリットの深さが集成材主体の幅の1/2以下であること
を特徴とする請求項5に記載の構造材の製造方法。
【請求項8】
前記接着剤は、
エポキシ樹脂接着剤であって、このエポキシ樹脂接着剤を、前記スリットの内面と板状体の外面とに形成される隙間にスクイズ工法を利用して注入すること
を特徴とする請求項5に記載の構造材の製造方法。
【請求項9】
前記補強用の板状体は、
繊維を長手方向とした繊維強化プラスチック板であって、前記繊維方向と、前記スリットの長手方向を一致させてスリット内に配置すること
を特徴とする請求項5に記載の構造材の製造方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
この発明は、木造構築物の梁や柱などに使用するための構造材と、この構造材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
木材を繊維方向に切削して形成した小角又はひき板を、複数枚積層してなる集成材は、特殊なサイズ・形状にも対応が可能であるため、木造建築物の柱、梁、桁などの耐力部材として広く使用されている。
【0003】
かかる集成材は、前記用途以外にも広い用途を有しているが、剛性の点において問題を有するものであるので、たとえば、特開平06−122105号公報(特許文献1)においては、集成材の外周部に、引抜成形にて成形した炭素繊維強化樹脂複合材を捲回したのち、その表面に木材を貼付した炭素繊維強化集成材が提案されている。
【0004】
また、特開平06−122178号公報(特許文献2)では、集成材の少なくとも一層に弾性率20t/mm以上の炭素繊維を用い、引抜成形にて成形した炭素繊維強化樹脂複合材を介在して接着し、構成した炭素繊維強化集成材が提案されている。
【0005】
また、特開平06−122179号公報(特許文献3)では、繊維方向に切削加工した木材を、その繊維方向を互いに平行にして接着剤を介して複数積層してなる集成材と、当該集成材の一つの面上、及び当該面に対向する面上に引抜成形にて成形した平板状炭素繊維強化樹脂複合材層を設けるとともに、当該炭素繊維強化樹脂複合材層の間を接続するように、別個の引抜成形にて成形した平板状炭素繊維強化樹脂複合材層を設け、且つこれらの炭素繊維強化樹脂複合材層が断面形状において、H字型となるように構成したことを特徴とする炭素繊維強化集成材が提案されている。
【0006】
また、実用新案登録第3035798号公報(特許文献4)においては、一対の木材間に、全長に亘って鉄板をサンドウィッチ状に介在させた建築構築用複合材が開示されている。
【0007】
また、特開平11−44044号公報(特許文献5)においては、木材の全長に亘って鋼材を、1本乃至複数本目暗状に埋入一体化させた柱状の建築構築用複合材が開示されている。
【0008】
また、特開平11−235707号公報(特許文献6)では、木製の角材や、板材を張り合わせて積層材又は集成材を構成するに際し、角材や板材の間に炭素繊維シート、ガラス繊維シート、カーボン繊維シート、アラミド繊維シート等の化学繊維を素材としたシートを張り込み積層材又は集成材の強度を高めた化学繊維内包集成材が提案されている。
【0009】
また、特開平11−320515号公報(特許文献7)では、複数の単板から成る集成材の少なくとも1層、いずれかの単板の間に炭素繊維を介在させて成る炭素繊維強化集成材の製造方法において、あらかじめ炭素繊維を挟む木材に接着剤を塗布した後、炭素繊維を散布あるいは配設し、圧着して得られる集成材の製造方法が開示されている。
【0010】
また、特開平11−324222号公報(特許文献8)においては、細長い木材の表面又は表面付近の長手方向に、木材の長手方向に対して直交する方向から荷重をかけたときの圧縮側に、薄鋼板を固着し、引張側に繊維強化シートを固着したことを特徴とする補強木材が開示されている。
【0011】
さらに、特開2000−52469号公報(特許文献9)においては、孔質シートにフェノール樹脂を含浸してなる、硬化度が55%以上80%以下のフェノール樹脂含浸シートを、炭素繊維強化熱硬化性樹脂シートの表面に配してなることを特徴とする木材用補強材が開示されている。
【特許文献1】特開平06−122105号公報(特許請求の範囲)
【特許文献2】特開平06−122178号公報(特許請求の範囲)
【特許文献3】特開平06−122179号公報(特許請求の範囲)
【特許文献4】実用新案登録第3035798号公報(実用新案登録請求の範囲)
【特許文献5】特開平11−44044号公報(特許請求の範囲)
【特許文献6】特開平11−235707号公報(特許請求の範囲)
【特許文献7】特開平11−320515号公報(特許請求の範囲)
【特許文献8】特開平11−324222号公報(特許請求の範囲)
【特許文献9】特開2000−52469号公報(特許請求の範囲)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
前記特許文献1〜9に記載の発明は、いずれも木材又は集成材の、表面もしくは内部に炭素繊維強化複合材などの強化材を貼付するか、介在させたもので、当該木材又は集成材に応力が作用したとき、強化材が有効に作用し、材全体の剛性を高めるものである。
【0013】
しかしながら、炭素繊維強化複合材などの強化材を、木材又は集成材の、表面もしくは内部に介在させるには、煩瑣な工程が不可欠で、生産性が必ずしも良好ではなく、コストダウンを図るには改良すべき余地のあるものである。
【0014】
この発明はかかる現状に鑑み、応力に対して剛性が求められる部位側に、カーボンファイバー製などの補強用の板状体を嵌め込むことによって、集成材全体の剛性を高めるようにした、木造構築物の梁や柱などに使用するための構造材と、この構造材の製造方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0015】
前記の目的を達成するため、この発明の請求項1に記載の構造材は、
所要の厚みと幅および長さとを有するひき板または小角材を、繊維方向を互いに平行させて集成接着して形成した集成材主体に、所要深さと幅を有するスリットを長さ方向に沿って形成するとともに、
前記スリット内に補強用の板状体を嵌め込んで、前記集成材主体と一体化させたこと
を特徴とするものである。
【0016】
また、この発明の請求項2に記載の発明は、
請求項1に記載の構造材において、
前記スリットは、
前記集成材主体の上面もしくは下面に、一方の小口から他方の小口にわたって、当該集成材の厚みの1/2以下の深さで形成されていること
を特徴とするものである。
【0017】
また、この発明の請求項3に記載の発明は、
請求項1に記載の構造材において、
前記スリットは、
前記集成材主体の両側面に、一方の側面から他方の側面に向かってそれぞれ形成されたものであって、各スリットの深さが集成材主体の幅の1/2以下であること
を特徴とするものである。
【0018】
また、この発明の請求項4に記載の発明は、
請求項1に記載の構造材において、
前記補強用の板状体は、
繊維を長手方向とした繊維強化プラスチック板であって、前記繊維方向を、前記スリットの長手方向を一致させてスリット内に配置すること
を特徴とするものである。
【0019】
さらに、この発明の請求項5に記載の発明は、
所要の厚みと幅および長さとを有するひき板または小角材を、繊維方向を互いに平行させて集成接着して集成材主体を形成したのち、
使用に際して前記集成材主体に応力が作用する外表面に、所要深さと幅を有するスリットを長さ方向に沿って形成するとともに、
前記スリット内に、補強用の板状体を嵌め込んだのち、前記スリットの内面と板状体の外面とに形成される隙間に接着剤を浸透させ、
もって前記板状体と集成材主体とを一体化させること
を特徴とする構造材の製造方法である。
【0020】
また、この発明の請求項6に記載の発明は、
請求項5に記載の構造材の製造方法において、
前記スリットは、
前記集成材主体の上面もしくは下面に、一方の小口から他方の小口にわたって、当該集成材の厚みの1/2以下の深さで形成されていること
を特徴とするものである。
【0021】
また、この発明の請求項7に記載の発明は、
請求項5に記載の構造材の製造方法において、
前記スリットは、
前記集成材主体の両側面に、一方の側面から他方の側面に向かってそれぞれ形成されたものであって、両スリットの深さ合計が集成材主体の幅の1/2以下であること
を特徴とするものである。
【0022】
また、この発明の請求項8に記載の発明は、
請求項5に記載の構造材の製造方法において、
前記接着剤は、
エポキシ樹脂接着剤であって、このエポキシ樹脂接着剤を、前記スリットの内面と板状体の外面とに形成される隙間にスクイズ工法を利用して注入すること
を特徴とするものである。
【0023】
また、この発明の請求項9に記載の発明は、
請求項5に記載の構造材の製造方法において、
前記補強用の板状体は、
繊維を長手方向とした繊維強化プラスチック板であって、前記繊維方向と、前記スリットの長手方向を一致させてスリット内に配置すること
を特徴とするものである。
【発明の効果】
【0024】
この発明にかかる構造材は、所要の厚みと幅および長さとを有するひき板または小角材を、繊維方向を互いに平行させて集成接着して形成された集成材主体の外表面に、所要深さと幅を有するスリットを長さ方向に沿って形成し、前記スリット内に、補強用の板状体を嵌め込んだのち、前記スリットの内面と板状体の外面とに形成される隙間に型接着剤を浸透させ、前記板状体と集成材主体とを一体化させているので、構造材に作用する応力を受ける方向に板状体を配置して使用することによって、構造体の剛性を大幅に向上させることができる。
【0025】
特に、この発明の構造体は、集成材主体の外表面に所要深さと幅を有するスリットを長さ方向に沿って形成し、前記スリット内に、補強用の板状体を嵌め込み、両者を接着によって一体化させるに際し、スリットの大きさや補強用の板状体の厚みを使用目的に合わせて調整することによって、必要な剛性を有する集成材を簡単かつ容易に得ることができるとともに、構造材を廉価に提供することが可能となるなど実用上多大のメリットを有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
以下、この発明にかかる構造体の実施の一例を、添付の図面に基づいて具体的に説明するが、その要旨を変更しない範囲内において、この発明の構造体に種々の変更を加えることができるものである。
【0027】
図1は、この発明にかかる構造体の一例を示す要部の斜視図であって、構造体1は梁材として使用するものである。
この構造体1を構成する集成材主体2は、厚さ約30mm×幅約105mm×長さ約1800mmのひき板または小角材の複数、この実施例においては8枚(2a,2b・・・・,2h)を、繊維方向を互いに平行させて集成接着して、厚さ約240mmとしたものである。この集成材主体2の製造法は、公知の方法によるものである。
【0028】
ついで、得た集成材主体2の底面外表面のほぼ中央部に、上面方向に向けて、幅約2mm×深さ約100mmのスリット3を形成する。(図4参照)
このスリット3の形成手段も公知のものであって、形成された前記スリット3内に、厚さ約1.2mm×幅約100mm×長さ約1800mmの補強用の板状体4を嵌め込んだのち、スリット3と板状体4との間に接着剤を流し込み、両者を一体化させて構造体1としたものである。
なお、集成材主体2に形成するスリット3は、この実施例では、底部のほぼ中央部に一つが形成されているが、複数であってもよい。その際、各スリットの切り込み深さは、いずれも集成材主体2の厚さの1/2以下とするものである。
【0029】
前記スリット3と板状体4との一体化に際しては、まず、スリット3の相対する壁面間に板状体4を、板状体4の外側面と前記壁面間に僅かな隙間が形成されるように配置し、しかるのち、前記各隙間に接着剤を均一に浸透させる。
このように板状体4の両側面の接着剤を浸透させることによって、集成材主体2との一体化をより強固なものとし、構造材1の剛性を向上させることができる。
【0030】
前記補強用の板状体4は、構造体1自体の剛性を向上させるためのものであるので、構造材1の用途に合わせて材質を自在に選択することが可能であるが、好ましくは、プラスチック内にガラス繊維などの繊維を、その繊維方向を長手方向として埋め込んだ繊維強化プラスチックを素材とすることが望ましい。
【0031】
なお、繊維としては、セラミックファイバー,カーボンファイバー,アラミドファイバー,ガラスファイバーもしくはこれらファイバーが混合されたファイバーの他、ステンレス板や鉄板などの金属素材も利用することが可能である。
【0032】
前記板状体4をスリット3内に固着させる接着剤としては、前記板状体4の素材と親和性を有するものであれば特段の制限はないが、接着性に優れたエポキシ樹脂接着剤などの常温もしくは加熱硬化型の接着剤の使用が好ましい。
【0033】
前記接着剤による板状体4のスリット3への接着は、公知のスクイズ工法を使用して実施することが好ましい。
このスクイズ工法は、板状体4を嵌め込んだスリット3の開口部に、図示しないが、所要の間隔を存してスクイズプレート(注入器)を配置し、ついで、前記スクイズプレート内に注入ガンを使用して前記エポキシ樹脂接着剤を充填すると、充填されたエポキシ樹脂接着剤は、スクイズプレートに設けられたゴムの復元力によって、加圧された状態でかつゆっくりとスリット3内に送り込まれ、板状体4と相対するスリット3の内面との隙間に均一に浸透したのち、常温もしくは加熱によって硬化させるものである。
【0034】
なお、前記スクイズプレートは、接着剤の硬化後スリット3から除去するものである。
また、集成材主体2に形成するスリット3は、当該集成材主体2の厚さの1/2以下とすることによって、集成材主体2の剛性の低下を防止することができる。
さらに、スリット3内に配置する板状体4をスリット3の中央部に配し、スリット3の各内面と板状体4の各側面との間に形成される隙間G(図5参照)内に、接着剤を浸透させ硬化させることによって、集成材主体2と板状体4との一体化をより強固なものとし、構造材1の剛性の向上を図ることができる。
【0035】
図2に示す構造材11は、図1に示す構造材1と同様に、厚さ約30mm×幅約105mm×長さ約1800mmのひき板または小角材の複数、この実施例においては8枚を、繊維方向を互いに平行させて集成接着して、厚さ約240mmの集成材主体12とし、得た集成材主体2の底面外表面のほぼ中央部に、上面方向に向けて、幅約2mm×深さ約35mmのスリット13を形成し、このスリット3内に、厚さ約1.2mm×幅約35mm×長さ約1800mmの板状体14を嵌め込んだのち、スリット13と板状体14との間に接着剤を流し込み両者を一体化させて得たものである。
かくして得た構造材は、梁部材の、従来梁成を大きくすることで対応していた、著しく引張力のかかる部位に使用することができる。
【0036】
図3に示す構造材21は、図1に示す構造材1と同様に、厚さ約30mm×幅約105mm×長さ約1800mmのひき板または小角材の複数、この実施例においては8枚を、繊維方向を互いに平行させて集成接着して、厚さ約240mmの集成材主体22とし、得た集成材主体22底面の両側面の、ひき板または小角材22aと22bとの接合面に、それぞれ対向する側面方向に向けて、幅約2mm×深さ約25mmのスリット23,23を形成し、各スリット23内に厚さ約1.2mm×幅約25mm×長さ約1800mmの板状体24を嵌め込んだのち、スリット23と板状体24との間に接着剤を流し込み、両者を一体化させて得たものである。
【0037】
なお、前記構造材21の製造に際し、集成材主体22の底部両側面に形成するスリット23,23の深さは、その深さの合計が、集成材主体22の幅の1/2以下とすることによって、集成材主体22の剛性を低下させることがない。
また、この実施例においては、相対する側面から反対方向にスリットを形成し、各スリット内に板状体を装着しているが、スリットを設ける位置に特段の制限はなく、各スリットの切り込み深さは、いずれも集成材主体の幅の1/2以下とするものである。
【産業上の利用可能性】
【0038】
この発明の構造材は、木造建築物の梁などの構造材として使用するものであるが、その厚みを適宜選択することによって、梁以外に柱材や床材としても使用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】この発明にかかる構造材の一例を示す要部の斜視図である。
【図2】この発明にかかる構造材の他の一例を示す要部の斜視図である。
【図3】この発明にかかる構造材のさらに他の一例を示す要部の斜視図である。
【図4】この発明の構造材の製造過程を示す説明図である。
【図5】図4における要部の拡大図である。
【符号の説明】
【0040】
1,11,21 構造材
2,12,22 集成材主体
3,13,23 スリット
4,14,24 板状体
G 隙間
【出願人】 【識別番号】395021066
【氏名又は名称】すてきナイスグループ 株式会社
【識別番号】596163747
【氏名又は名称】株式会社ヴァンテック
【識別番号】505441627
【氏名又は名称】ビルシステム株式会社
【出願日】 平成19年3月20日(2007.3.20)
【代理人】 【識別番号】100069903
【弁理士】
【氏名又は名称】幸田 全弘


【公開番号】 特開2008−230032(P2008−230032A)
【公開日】 平成20年10月2日(2008.10.2)
【出願番号】 特願2007−72448(P2007−72448)