(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維質の木質プライを積層してなる長尺ラミナを長手方向に接合してラミナ接続体を形成する工程と、
繊維質の複数の木質プライを積層してなり、前記長尺ラミナの略１／２の長さの短尺ラミナを端部に配置し長尺ラミナを接合してラミナ接続体を形成する工程と、
前記各ラミナ接続体の長手方向端部を位置合わせして積層する工程と、
前記積層されたラミナ接続体を所定の長さごとに電磁波加熱して接着する工程と、
前記長尺ラミナを長手方向に配置して前記積層されたラミナ接続体を延長する工程と、
前記延長されたラミナ接続体を搬送し電磁波加熱して接着することにより長尺の集成材とする工程とを含む、建築用集成材の製造方法。
【請求項２】
前記電磁波加熱を、高周波誘導加熱またはマイクロ波加熱でおこなう、請求項１に記載の建築用集成材の製造方法。
【請求項３】
長尺ラミナから厚さ方向に補強金具を挿通して補強する工程を含む、請求項１または２に記載の建築用集成材の製造方法。
【請求項４】
さらに前記集成材を短尺加工する工程と、前記集成材の外周部に、無機質耐火材を配置する工程とを含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の建築用集成材の製造方法。
【請求項５】
湾曲した集成材を製造する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の建築用集成材の製造方法。
【請求項６】
前記木質プライを、ＣＳＰ，ＤＦＰ，ＯＳＢ，ＭＤＦ，ＰＳＬ，ＬＶＬ，ＯＳＬ，ラワンから形成し、前記木質プライの繊維が方向性を有している場合には、隣接する前記木質プライの繊維を直交するように配設する工程を含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の建築用集成材の製造方法。
【請求項７】
請求項１の製造方法により製造される繊維質の複数の木質プライが積層されたラミナが積層されてなり、積層方向に隣接する前記ラミナの接合部が前記ラミナの長手方向の略中央部に千鳥状に配置される、建築用集成材。
【請求項８】
前記木質プライがＣＳＰ，ＤＦＰ，ＯＳＢ，ＭＤＦ，ＰＳＬ，ＬＶＬ，ＯＳＬ，ラワンから形成され、前記木質プライの繊維が方向性を有している場合には、隣接する前記木質プライの繊維が直交する、請求項７に記載の建築用集成材。
【請求項９】
前記集成材の外周部に無機質耐火材が配置された、請求項７または８に記載の建築用集成材。
【請求項１０】
厚さ方向に通された補強金具により補強された、請求項７〜９のいずれか１項に記載の建築用集成材。
【請求項１１】
前記集成材は、湾曲した集成材である、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の建築用集成材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築用集成材の製造方法および該製造方法により製造される建築用集成材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から一般的な建築物においては、建築用材料として種々の集成材が用いられている。このような集成材を製造するためには、通常木質のラミナを接着剤により複数接着して貼合わせる工程が用いられ、このための積層接着には、コールドプレスまたはホットプレスといった方法が用いられている。このようにして製造される集成材は、収縮性、強度といった点で優れた特徴を有している。しかしながら、集成材は、積層接着するための工程を必要とすること、および通常では集成材を製造するための木材加工工場から、建設現場にまで搬送するためにあらかじめ出荷時に切断しておく必要もあることなど、特に大断面の集成材を製造するには、コストおよび生産性、設備面から充分でない場合もった。このため、家畜宿舎・堆肥舎といった大規模な建造物に対して大断面・長尺の集成材の利用がなされていないのが現状である。
【０００３】
また、特に湾曲した材料を集成材により形成する場合には、コールドプレスまたはホットプレスなどにより形成される集成材の角度によりプレスが制限されてしまうこともあり、湾曲半径の小さい湾曲した集成材を提供することが困難であった。図１には、従来の湾曲し長大な集成材の断面図を示す。従来の湾曲した集成材は、図１に示されるように、通直の集成材セグメント３０の間に金属製の継手３１を用いて形成されている。このような従来の集成材は、屋外において使用された場合に継手部分が腐蝕してしまうことにより劣化し、耐久性の点で問題がある。さらに、受注した段階で要求される寸法に適合させて１つずつ製造する必要があるので、製造コストも高くなってしまうという問題もある。
【０００４】
また、一般に、集成材の需要は、他品種、少量の需要が多く、このため受注する場合にも他品種・少量の受注となるので、集成材のコストを引き上げる要因となっている。さらに、集成材の利用性を向上させるために、耐火性を向上させる必要もある。加えて、特に連続的に生産を行う際に寸法精度を向上させることが必要とされている。
【０００５】
一方、建築的観点からは通常、大断面集成材は防火上、構造的強度を満たすために必要な集成材の大きさよりも、１分間あたり、０．６ｍｍの燃え代が発生することを想定して集成材断面積が設定され、このため大断面集成材については厚さ、幅方向につき２５ｍｍの燃え代が要求される。しかしながら、このような燃え代を取ったとしても、火災が発生した場合には倒壊しないですむものの、火災にあった集成材を再度構造用部材として用いることはできず、結局のところ燃え代を考慮することは、コスト的および省資源の目的から、集成材の利用性を制限することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は上述の問題に鑑み、大断面の集成材を通直および湾曲にかかわらず、さらに集成材の大きさによらずに連続して精度よく製造することができ、さらに耐火性が向上した集成材の製造方法を提供することを目的とする。さらに、本発明は、大断面の集成材を通直および湾曲といった形状にかかわらずに連続して製造される精度の高い耐久性、耐火性の向上した集成材を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の発明によれば、繊維質の木質プライを積層してなる長尺ラミナを長手方向に接合してラミナ接続体を形成する工程と、
繊維質の複数の木質プライを積層してなり、前記長尺ラミナの略１／２の長さの短尺ラミナを端部に配置し長尺ラミナを接合してラミナ接続体を形成する工程と、
前記各ラミナ接続体の長手方向端部を位置合わせして積層する工程と、
前記積層されたラミナ接続体を所定の長さごとに電磁波加熱して接着する工程と、
前記長尺ラミナを長手方向に配置して前記積層されたラミナ接続体を延長する工程と、
前記延長されたラミナ接続体を搬送し電磁波加熱して接着することにより長尺の集成材とする工程とを含む、建築用集成材の製造方法が提供される。
【０００８】
本発明の請求項２の発明によれば、前記電磁波加熱を、高周波誘導加熱またはマイクロ波加熱でおこなう、建築用集成材の製造方法が提供される。
【０００９】
本発明の請求項３の発明によれば、長尺ラミナから厚さ方向に補強金具を挿通して補強する工程を含む、建築用集成材の製造方法が提供される。
【００１０】
本発明の請求項４の発明によれば、さらに前記集成材を短尺加工する工程と、前記集成材の外周部に、無機質耐火材を配置する工程とを含む、建築用集成材の製造方法が提供される。
【００１１】
本発明の請求項５の発明によれば、湾曲した集成材を製造する、建築用集成材の製造方法が提供される。
【００１２】
本発明の請求項６の発明によれば、前記木質プライを、ＣＳＰ，ＤＦＰ，ＯＳＢ，ＭＤＦ，ＰＳＬ，ＬＶＬ，ＯＳＬ，ラワンから形成し、前記木質プライの繊維が方向性を有している場合には、隣接する前記木質プライの繊維を直交するように配設する工程を含む、建築用集成材の製造方法が提供される。
【００１３】
本発明の請求項７の発明によれば、請求項１の製造方法により製造される繊維質の複数の木質プライが積層されたラミナが積層されてなり、積層方向に隣接する前記ラミナの接合部が前記ラミナの長手方向の略中央部に千鳥状に配置される、建築用集成材が提供される。
【００１４】
本発明の請求項８の発明によれば、前記木質プライがＣＳＰ，ＤＦＰ，ＯＳＢ，ＭＤＦ，ＰＳＬ，ＬＶＬ，ＯＳＬ，ラワンから形成され、前記木質プライの繊維が方向性を有している場合には、隣接する前記木質プライの繊維が直交する、建築用集成材が提供される。
【００１５】
本発明の請求項９の発明によれば、前記集成材の外周部に無機質耐火材が配置された、建築用集成材が提供される。
【００１６】
本発明の請求項１０の発明によれば、厚さ方向に通された補強金具により補強された、建築用集成材が提供される。
【００１７】
本発明の請求項１１の発明によれば、前記集成材は、湾曲した集成材である、建築用集成材が提供される。
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面をもってする実施の形態を例として詳細に説明を行うが、本発明は、下記実施の形態に限定されるものではない。図２は、本発明の建築用集成材１を示した斜視図である。本発明の集成材１は、短尺ラミナ２と長尺ラミナ３の２種類の長さのラミナを用いて製造されており、短尺ラミナ２が長手方向Ｌの端部に配置され、長尺ラミナ３が長手方向Ｌに複数接合されたラミナ接続体４と、長尺ラミナ３のみが接合されたラミナ接続体５とが、交互に厚さ方向Ｄに複数積層されて形成されている。図１においては、ラミナ接続体４およびラミナ接続体５が３つ用いられているのが示されているが、本発明においては、積層するラミナ接続体４およびラミナ接続体５の数は、接合部が千鳥状に配置される限り、必要に応じて用いることができる。
【００１８】
図２に示されるように本発明の集成材１においては、互いに隣接するラミナ接続体４およびラミナ接続体５のラミナの接合部６は、互いに厚さ方向に重なり合わないように、千鳥状に配置されていて接着剤の接合強度を保持する構成とされている。図２に示した集成材１は、湾曲した集成材として形成されているのが示されているが、本発明においては通直材であっても同様の構成とすることができる。また、本発明の集成材１においては、ラミナ接続体４とラミナ接続体５との積層順序は、適宜必要に応じて選択することができる。
【００１９】
本発明においては、ラミナ接続体４は、短尺ラミナ２を集成材１の端部に配置し、これに長尺ラミナ３を接続して形成されている。また、ラミナ接続体５は、長尺ラミナ３のみを接続して形成されている。短尺ラミナ２は、強度的に充分な集成材１を安定して連続生産することができるように、長尺ラミナ３の略１／２の長さとして製造することが好ましい。このように短尺ラミナ２と長尺ラミナ３とから構成されるラミナ接続体４とラミナ接続体５とを用いることにより、連続して集成材１を製造する場合に確実に接合部６を千鳥状に配置することができる。
【００２０】
本発明においては、上述した短尺ラミナ２および長尺ラミナ３の寸法は、短尺ラミナ２が長尺ラミナ３の略１／２程度の長さである限り、いかなるものでも用いることができ、ＣＡＤから入力されるＮＣルータといった手段により切断できる範囲の、例えば０．９ｍ×１．８ｍ〜１．２ｍ×２．４ｍの範囲の大きさとすることができる。また、短尺ラミナ２及び長尺ラミナ３の厚さについても特に制限があるわけではなく、例えば３ｍｍ〜５０ｍｍ程度の厚さとすることができる。
【００２１】
図３には、本発明において用いることのできる長尺ラミナ３の分解図を示す。短尺ラミナ２についても同様の構造を有している。本発明において用いる長尺ラミナ３は、図３（ａ）に示すように複数の木質プライ７が積層され、積層された木質プライ７が接着剤により接着されて接合されている。本発明において用いることができる木質プライ７としては、そり、曲がりといった変形を防止するといった観点から、針葉樹構造用合板（ＣＳＰ、ＤＦＰ）、オリエンテッドストランドボード(Oriented Strand Boad：ＯＳＢ)、パーティクルボード、長尺の中密度繊維板(Medium Density Fiberboad:ＭＤＦ)といった木質繊維板、高性能構造用木質材料（Parallel Strand Lumber：ＰＳＬ）、単板積層材(Laminated Veneer Lumber:ＬＶＬ)、オリエンテッドストランド積層材(Oriented Strand Lumber：ＯＳＬ)、ラワンといった材料から選択することが可能である。またこれらの材料は、用途により難燃性が付与されていてもよく、また防腐処理されていてもよい。
【００２２】
また、本発明において木質プライ７を積層して接着するための接着剤としては種々の接着剤を使用することができ、この際に用いる接着剤としては、フェノール樹脂系接着剤、尿素樹脂系接着剤、メラミン樹脂系接着剤、ポリアミド樹脂系接着剤、アルキド樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、ポリウレタン樹脂系接着剤、水性ビニルウレタン系接着剤等の熱硬化性樹脂接着剤、熱可塑性樹脂接着剤を用いることができる。
【００２３】
図３（ｂ）は、本発明に使用する長尺ラミナ３を分解して、長尺ラミナ３を形成する木質プライ７を示した図である。本発明において用いる木質プライ７は、上述したＣＳＰ、ＤＦＰ、ＯＳＢ、パーティクルボード、ＭＤＦといった木質繊維板、ＰＳＬ、ＬＶＬ、ＯＳＬ、ラワンといった木質プライ７ａ〜７ｄを積層して形成されている。
【００２４】
これらの木質プライ７ａ〜７ｄの木質繊維が方向性を有している場合には、図３（ｂ）に示すように各木質プライ７ａ〜７ｄの繊維方向を、互いに直交する配置とすることにより、長尺ラミナ３の強度が一方向のみに特に低下しないようにすることができる。図３（ｂ）においては、繊維方向が、それぞれ矢線ｆ１〜ｆ４で示されている。また、本発明において、木質繊維が特に方向性を有していない場合には木質繊維がランダムとなるように木質プライ７ａ〜７ｄを積層することもできる。図３において示す実施の形態においては、これらの木質ラミナ７ａ〜７ｄは、例えば水性ビニルウレタン系接着剤により互いに接合されている。
【００２５】
図４は、本発明の集成材１の平面図を示した図である。本発明の集成材１の長尺ラミナ３の接合部６ａは、後述する電磁波加熱によるプレス工程において、その位置がずれないように、例えばステープルといった止め部材８により固定されている。また、本発明においては必要に応じて接合部６ａに接着剤を塗布することもできる。また、本発明においては接着剤は、特に付着させることをせずに毛管現象により接合部６ａに侵入する程度で付着していてもよい。また、下側において積層された長尺ラミナ３の接合部６ｂは、互いに重なり合った上側の長尺ラミナ３の接合部６ａとは千鳥状になるようにして配置されていて、所定の位置において強度が低下しないように配置されている。
【００２６】
図４に示した止め部材８は、集成材１の幅方向以外にも、厚さ方向においてラミナ接合体４とラミナ接合体５との間を止めるため、厚さ方向にも用いられており、互いに積層されたラミナ接続体が長手方向および幅方向にずれないようにしている。上述した止め部材８を用いることにより、精度よく積層を行うことが可能となる。
【００２７】
図５は、本発明の集成材１の別の実施の形態を示した分解図である。図５に示した本発明の集成材１の別の実施の形態においては、集成材１をさらに補強するために釘といった補強部材がラミナ接続体９に用いられている。図５に示したラミナ接続体９は、ラミナ接続体４とラミナ接続体５とをどのように含んで構成されていてもよい。図５に示した実施の形態においては、互いに積層されるうち、内層を形成するラミナ接続体９に、最外層のラミナ接続体９ａまで達しないような釘といった補強部材１０が打ち込まれている。最外層のラミナ接続体９ａは、接着剤といった手段により接合接着されていて、外部から補強部材１０を見えなくさせて、美観を向上させている。また、本発明においては特に美観を問題とすることがない場合には、最外層のラミナ接続体９ａから補強部材１０を挿通させることも可能である。
【００２８】
図６は、本発明のラミナ接続体を積層・接着して集成材１とし、集成材１の周囲に無機質耐火材１１を取付けた本発明の第３の実施の形態を示した図である。本発明の第３の実施の形態の集成材１においては、木質の集成材１の外周部に無機質耐火材１１が、例えばボルト、木ねじ、スクリューネジといった固定部材１２により固定されているのが示されている。図７に示した集成材１は、例えば後述する電磁波加熱プレス装置により連続的に製造された集成材１を必要とされる長さにまで切断した後、集成材１の長さに対応して無機質耐火材１１をボルトなどにより固定することにより製造することができる。
【００２９】
本発明の第３の実施の形態の集成材１は、表面に無機質耐火材１１が取付けられているため断面積を大きくしなければならないという経済上の不都合を低減することができ、このため、木材の消費を低減させ、さらには、火災に際して表面が熱せられた場合でも劣化することなく、無機質耐火材１１を交換することにより再度使用することが可能となる。本発明において用いることができる上述した無機質耐火材１１としては、例えば石膏ボード、ガラス繊維質ボードといった無機質材料を挙げることができる。
【００３０】
図７には、本発明により製造することができる集成材１のさらに他の実施の形態を示した図である。図７（ａ）には、本発明により製造された従来の木質系構造材では形成困難な長大スパンの集成材１が示されている。また、図１においては、運搬などの必要に応じて端部セグメント１ａ，１ｂが別体として構成されているのが示されている。また、図７（ｂ）においては、製造された集成材１の
うち、端部セグメント１ｃ，１ｄが防腐剤加工された集成材とされているのが示されている。これら以外にも本発明においては、例えば補強用の金具や、プレートを配置しやすいように、さらには必要とされる強度を得ることができるようにいかなる湾曲した集成材１であっても連続生産することができる。
【００３１】
図８は、本発明の集成材を電磁波加熱装置により製造しているところを示した図である。本発明に用いる電磁波加熱装置は、集成材１を搬送するためのコンベヤ１３と、コンベヤ１３の一部を覆い、高周波加熱を行うための電磁波加熱手段１４とを含んで構成されている。電磁波加熱手段１４は、高周波誘導加熱またはマグネトロンを用いたマイクロ波加熱を用いることができる。高周波誘導加熱は、高周波数の電圧を積層部材に加え、特に誘電体を加熱するものである。
【００３２】
また、マイクロ波加熱とは、マグネトロンから発生されたマイクロ波を用いて積層構造体を加熱するものであり、本発明においてはいずれの方法でも用いることができる。本発明のように電磁波加熱を行うことにより、コールドプレス及びホットプレスといったあらかじめ集成材長さをある程度定めておき、積層接着後最終的な長さに加工することによる木材の無駄を省くことができる。また、電磁波加熱手段１３は、必要に応じてプレスを行うことができる構成とされている。
【００３３】
また、本発明の集成材の製造方法によれば、大断面の集成材を湾曲または通直といった形状にかかわらず連続して製造することが可能となるので製造効率が著しく向上できることになる。また、図８に示した電磁波加熱装置は、矢線Ｂで示される搬送方向に紙面方向に直交する方向に奥行きを有していて、湾曲した積層部材をそのまま加熱できるようにされていて、湾曲した集成材であっても、容易に製造することができる構成とされている。
【００３４】
さらに、本発明において用いる高周波加熱装置は、特に木材工場といった特定の場所に設置することは必要とはされないので、例えば現場および現場近くにおいて発電機、接着剤塗布装置を共に配置することにより、現場近くで製造および切断加工を行うことが可能となる。このため、木材工場から現場へと長尺の集成材を運搬するという問題も生じることなく効率よく集成材１を製造することができると共に、材料の無駄を低減させることができる。
【００３５】
本発明の集成材の製造方法を図８を用いて説明すると、まず長尺ラミナ３を、ＣＡＤからデータ入力されたＮＣルータにより湾曲した形状に加工し、この長尺ラミナ３を接着剤を介して止め部材８により接合して最下層のラミナ接合体５を形成させる。このように形成されたラミナ接合体５の上に、短尺ラミナ２をすでに形成されたラミナ接続体５の上に長手方向の端部を位置合わせして配置する。このように端部を位置合わせすることにより、接合部が互いに千鳥状に接合部が配置される。この際ラミナ接合体４，５との間に接着剤を塗布する。所定の厚さ、例えば４５ｍｍから３００ｍｍ程度の厚さにまで各ラミナ接合体を積層した後、電磁波加熱装置の電磁波加熱手段１３に接着を行う未接着部分を供給する。本発明の図８に示した実施の形態においては、高周波加熱手段１１の長手方向の長さは、約３ｍ〜４ｍとされている。
【００３６】
約１０ｍｉｎ電磁波加熱プレスを行っている間に、図８の破線で示された部分に連続して長尺ラミナ３を積み重ねて必要とされる厚さまで積層して、積層体を延長して行き、次に加熱を行う部分を形成する。加熱が終了した後、コンベヤ１３を移動させ、形成された積層部材を電磁波加熱手段１４の下部にまで搬送させ、再度加熱プレスを行って、積層接着を行う。これを繰り返すことにより、連続した集成材が、湾曲、通直の形状にかかわらず、形成できることになる。
【００３７】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、長尺で大断面の集成材を通直および湾曲にかかわらず、さらに集成材の大きさによらずに連続して精度よく製造することができ、さらに耐火性が向上した集成材の製造方法を提供することができる。さらに、本発明は、大断面の集成材を通直および湾曲といった形状にかかわらずに連続して製造される精度の高い耐火性の向上した集成材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の長大スパンの集成材を示した図。
【図２】本発明の集成材の斜視図。
【図３】本発明の集成材の分解図。
【図４】本発明の集成材の平面図。
【図５】本発明の集成材の第２の実施の形態を示した図。
【図６】本発明の集成材の第３の実施の形態を示した図。
【図７】本発明の集成材のその他の実施例を示した図。
【図８】本発明の集成材の製造方法を示した図。
【符号の説明】
１…集成材
２…短尺ラミナ
３…長尺ラミナ
４…ラミナ接続体
５…ラミナ接続体
６，６ａ，６ｂ…接合部
７…木質プライ
８…止め部材
９…ラミナ接続体
１０…補強部材
１１…無機質耐火材
１２…固定部材
１３…コンベヤ
１４…電磁波加熱手段
Ａ…プレス移動方向
Ｂ…搬送方向
ｆ１〜ｆ４…繊維方向
Ｌ…集成材長手方向
Ｄ…厚さ方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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