(57)【要約】【課題】本発明は合成木板芯材用アルミニウム合金板とそれを備えた合成木板の提供を目的とする。【解決手段】本発明の合成木材芯材用のアルミニウム合金板は、Ｓｉ：０．４０質量％以下、Ｃｕ：０．６０質量％以下、Ｍｎ：０．７０質量％以上、１．６０質量％以下、Ｍｇ：０．７０質量％以下、残部Ａｌおよび不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金からなり、板厚：０．２０ｍｍ以上、０．４０ｍｍ以下、引張り強さ１３５Ｎ／ｍｍ２以上、伸び：１０％以上であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉ：１．４０質量％以下、Ｃｕ：０．６０質量％以下、Ｍｎ：０．７０質量％以上、１．６０質量％以下、Ｍｇ：０．７０質量％以下、残部Ａｌおよび不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金からなり、板厚：０．２０ｍｍ以上、０．４０ｍｍ以下、引張り強さ１３５Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とする合成木板芯材用アルミニウム合金板。
【請求項２】
前記アルミニウム合金が、前記成分に加え、Ｆｅ：０．９０質量％以下、Ｃｒ：０．２０質量％以下、Ｚｎ：０．５０質量％以下、Ｔｉ：０．２０質量％以下を含有することを特徴とする請求項１に記載の合成木板芯材用アルミニウム合金板。
【請求項３】
伸びが１０％以上であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の合成木板芯材用アルミニウム合金板。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の合成木板芯材用アルミニウム合金板を発泡樹脂の内部に埋設したことを特徴とする合成木板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形性および強度に優れる合成木板芯材用アルミニウム合金板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、合成樹脂に発泡剤を添加して発泡させるとともに合成樹脂に木粉を混入したものを押出成形することにより形成された建築用合成板材が知られている。この建築用合成板材において、表面を木粉入り合成樹脂で覆っているものは、天然木と類似の質感を有し、天然木に比較して吸水性が無いこと、材料が均一なこと、腐敗菌による腐りやシロアリによる食害が無いこと、寸法安定性に優れ、機械強度の均一性を有すること、耐久性に優れているなどの利点を有している。
【０００３】
この種の合成板材において内部に補強用の金属板を芯材として埋め込み、外力による曲げ応力に対抗できるように構成した合成板材も開発されている。合成板材に埋め込まれる金属板として従来から、軽量かつ安価な特徴を有するアルミニウム合金板が適用されている。
【０００４】
例えば、以下の特許文献１に記載の如く、押出成形された発泡合成樹脂内にその押出方向に沿って板状の金属補強材を内装し、該発泡樹脂層を金属補強材の表裏両面に強固に接合してなる合成木材が開示されている。特許文献１に記載の構造においては金属補強材の一部に複数の孔を形成しておき、発泡合成樹脂が前記孔を埋めることで金属補強材と発泡合成樹脂との接合強度を高くしている。
また、以下の特許文献２に記載の如く平坦部と凹部または凸部を有する金属板を発泡合成樹脂の内部に埋設して接着した構造の建築用合成板材が開示されている。特許文献２に記載の合成板材においては、金属板の板面と直交する向きに先鋭な部分を無くすることで外力が作用した場合に金属板による発泡合成樹脂への応力集中点を無くして発泡合成樹脂の剥離や剪断を無くした構造が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開平７―１８８２８号公報
【特許文献２】特開２００５−０３６４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この種従来の建築用合成板材に適用されるアルミニウム合金の芯材として、切断や釘打ちが容易で成形性も良好な純アルミニウム系合金からなる芯材が用いられている。
ところが、純アルミニウム系合金は、アルミニウム合金の中では強度が低いため、強度が求められる合成板材用の芯材としては強度不足になり易い問題がある。このため、合成板材に適用できる切断性や釘打ち性などの特性を維持しながら合成板材用の芯材として好適な強度のアルミニウム合金芯材の開発が求められている。
また、アルミニウム合金からなる芯材の板厚を大きくするならば合成板材の機械強度を向上させることはできるが、芯材の板厚を大きくすれば、合成板材の重量が増加し、切断性や釘打ち性も低下することになる。このため、合成板材としての軽量性を損なうことなく、釘打ち性や切断性を維持したまま機械強度も向上できる合成板材用アルミニウム合金芯材が求められている。
【０００７】
本願発明は、これらの背景に鑑み、合成木板芯材用として好適な切断性と釘打ち性を有するとともに、必要な機械強度を有する合成板材用アルミニウム合金板の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）本発明の合成木板芯材用アルミニウム合金板は、Ｓｉ：１．４０質量％以下、Ｃｕ：０．６０質量％以下、Ｍｎ：０．７０質量％以上、１．６０質量％以下、Ｍｇ：０．７０質量％以下、残部Ａｌおよび不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金からなり、板厚：０．２０ｍｍ以上、０．４０ｍｍ以下、引張り強さ１３５Ｎ／ｍｍ２以上であることを特徴とする。
【０００９】
（２）本発明において、前記アルミニウム合金が、前記成分に加え、Ｆｅ：０．９０質量％以下、Ｃｒ：０．２０質量％以下、Ｚｎ：０．５０質量％以下、Ｔｉ：０．２０質量％以下を含有することを特徴とするものでも良い。
（３）本発明の合成木板用アルミニウム合金板は、伸びが１０％以上であることが好ましい。
（４）本発明の合成木板は、（１）〜（３）のいずれかに記載の合成木板芯材用アルミニウム合金板を発泡樹脂の内部に埋設したことが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＳｉとＣｕとＭｎとＭｇを必要な範囲含有し、好適な板厚と引張り強さと伸びを有するので、合成木板芯材用として必要な強度を有し、釘打ち性と切断性に優れさせた合成木板芯材用アルミニウム合金板を提供することができる。
また、発泡樹脂内部にアルミニウム合金板を芯材として埋設した構造の合成木板において必要な機械強度を有し、釘打ち性と切断性に優れたアルミニウム合金板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る合成木板芯材用アルミニウム合金板を備えた合成木板の第１実施形態を示す横断面図。
【図２】本発明に係る合成木板芯材用アルミニウム合金板を備えた合成木板の第２実施形態を示す横断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面に示す実施形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
図１は、本発明に係る第１実施形態の合成木板芯材用アルミニウム合金板を芯材として用いた合成木板を示す横断面図である。
【００１３】
本第１実施形態の合成木板Ａは、発泡樹脂からなる板状の基材部１とこの基材部１の外周面に被覆された化粧層２と基材部１の中心部に埋め込まれたアルミニウム合金板からなる芯材３とから構成されている。この例では基材部１の幅の数分の１程度の幅を有し、基材部１の厚さの数分の１程度の厚さを有する芯材３が基材部１の中心部に互いの厚さ方向を揃えるように埋設されている。また、芯材３は基材部１の全長（図１の紙面垂直方向の全長）にわたるように埋め込まれている。図１の形態では基材部１の厚さの１／４〜１／５程度の厚さであって、基材部１の幅の１／３程度の幅の芯材３が基材部１の中心部に埋め込まれている。
【００１４】
前記基材部１は発泡ポリプロピレン樹脂（ＰＰ樹脂）や発泡ポリスチレン（ＰＳ樹脂）などの発泡樹脂からなる。例えば、発泡樹脂として、ＰＰ樹脂を主成分として、ＰＰ樹脂１００重量部に、接合改良剤としてＡＢＳ樹脂（アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合合成樹脂）、ＡＡＳ樹脂（アクリロニトリルアクリル酸エステルスチレン共重合合成樹脂）およびＡＥＳ樹脂（アクリロニトリルエチレンプロピレンジエンスチレン共重合合成樹脂）の一種以上を５〜５０重量部混合させ、また、必要に応じて木粉を５〜４００重量部、好ましくは８０〜２００重量部混合させたものを用いることができ、さらに適量の発泡剤を加えてこれら原料組成を混合し発泡させて発泡体としたものを用いることができる。これら樹脂の材質や構成については例えに過ぎず、上記の限りではない。
【００１５】
以上説明の樹脂からなる基材部１の内部には薄板状の芯材３が埋め込まれている。この芯材３は、Ｓｉ：１．４０質量％以下、Ｃｕ：０．６０質量％以下、Ｍｎ：０．７０質量％以上、１．６０質量％以下、Ｍｇ：０．７０質量％以下、残部Ａｌおよび不可避不純物の組成を有するアルミニウム合金からなる。また、芯材３を構成するアルミニウム合金において、前記成分に加え、Ｆｅ：０．９０質量％以下、Ｃｒ：０．２０質量％以下、Ｚｎ：０．５０質量％以下、Ｔｉ：０．２０質量％以下を含有したアルミニウム合金を用いても良い。
【００１６】
以下、芯材３を構成するアルミニウム合金の成分限定理由について説明する。
「Ｓｉ：１．４０質量％以下」
Ｓｉ含有量の上限はアルミニウム合金の成形性を確保する上で制限されるが、Ｓｉを含有させることで芯材３の切断性向上を図ることができる。１．４０質量％を超えるＳｉ含有量とするとアルミニウム合金の成形性が阻害される。
「Ｃｕ：０．６０質量％以下」
Ｃｕ含有量の上限はアルミニウム合金の成形性を確保する上で制限されるが、Ｃｕを含有させることで芯材３の強度を向上できる。０．６０質量％を超えるＣｕ含有量とするとアルミニウム合金の成形性が阻害されるとともに芯材３の釘打ち抵抗が増大する。
【００１７】
「Ｍｎ：０．７０〜１．６０質量％」
Ｍｎはアルミニウム合金の強度向上に寄与するので、０．７０質量％〜１．６０質量％の範囲で含有させる必要がある。Ｍｎ含有量を０．７０質量％未満とすると芯材３の強度が不足するようになり、１．６０質量％を超えるＭｎ含有量にするとアルミニウム合金の成形性が阻害され、芯材３の釘打ち抵抗も増大する。
「Ｍｇ：０．７０％以下」
Ｍｇは芯材３の強度向上に寄与するが、０．７０質量％を超えて含有させるとアルミニウム合金の成形性が阻害され、芯材３の釘打ち抵抗も増大する。
【００１８】
「Ｆｅ：０．９０質量％以下、Ｃｒ：０．２質量％以下、Ｚｎ：０．５０質量％以下、Ｔｉ：０．２０質量％以下」
Ｆｅ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｔｉはアルミニウム合金の組織を制御するとともに耐食性を向上させるために有効な添加元素である。０．９０質量％を超えるＦｅ含有量、０．２０質量％を超えるＣｒ含有量、０．５０質量％を超えるＺｎ含有量、０．２０質量％を超えるＴｉ含有量のいずれかにすると、アルミニウム合金の成形性に影響があり、芯材３の耐食性に問題を生じるおそれがある。
【００１９】
「板厚：０．２０〜０．４０ｍｍ、引張り強さ：１３５Ｎ／ｍｍ２以上、伸び：１０％以上」
芯材３の板厚は０．２０ｍｍ以上、０．４０ｍｍ以下であることが望ましく、芯材３の引張り強さ１３５Ｎ／ｍｍ２以上、伸び：１０％以上であることが好ましい。
芯材３の板厚は基材部１の補強効果に影響があり、合成木板Ａの軽量性を確保する上で重要である。板厚を０．２０ｍｍ未満にすると基材部１の補強効果が不足し、０．４５ｍｍを超える厚さにすると合成木板Ａの軽量性に悪影響があり、釘打ち抵抗も増大する。
芯材３の引張り強さは基材部１の補強効果に影響があり、引張り強さ１３５Ｎ／ｍｍ２未満であると補強効果が不足となる。
芯材３の伸びは合成木板Ａの成形性に影響があり、伸びが１０％未満では合成木板Ａの成形性不足となる。
【００２０】
前述の組成、板厚、引張り強さのアルミニウム合金からなる芯材３で基材部１を補強した合成木板Ａであるならば、強度が高く、たわみや折れ、割れなどが生じ難い合成木板Ａを提供することができる。
また、芯材３に適度な釘打ち性を備えているので、梁や柱、壁板などの建築用途に合成木板Ａを用いた場合、釘打ちが容易な特徴を備える。
更に、前述の組成であって、前述の板厚、引張り強さ、伸びの芯材３であるならば、切断時のバリ発生が少なく、建築用途やその他用途の施工時に切断しても綺麗な切断面を得られるので、切断後であっても合成木材Ａを支障なく使用できる特徴がある。
なお、合成木材Ａは化粧層２の存在により天然木材と同等の表面美観と質感を得ることが可能となるので、建築用資材、その他各種の構造材用途の板材として好適に利用することができる。
【００２１】
図２は本発明に係る第２実施形態の合成木板芯材用アルミニウム合金板を備えた合成木板Ｂを示す横断面図である。
この例の合成木板Ｂは、基材部１と化粧層２と芯材５、５から構成されている。基材部１と化粧層２は先の第１実施形態の構造と同等であるが、芯材５の幅と厚さが先の第１実施形態の芯材３より小さく形成され、芯材５の厚さ方向を基材部１の幅方向に向けて基材部１内に埋め込まれている点が先の実施形態の芯材３と異なる。本実施形態の芯材５、５は基材部１の幅方向に沿って所定の間隔で埋め込まれているが、先の実施形態の芯材３に比較すると芯材５、５の基材部１に埋め込まれた方向が９０゜異なる。芯材５、５は基材部１の厚さ方向に沿うように埋め込まれている。
【００２２】
この例の合成木板Ｂのように基材部１の厚さ方向に沿うように芯材５を埋め込む構造を採用しても良い。また、基材部１に埋め込む芯材５の枚数は任意の数で良く、埋め込む場合の間隔も問わない。
図２に示す横断面構造の合成木板Ｂであっても、図１に示す横断面構造の合成木板Ａと同様の作用効果を得ることができる。
即ち、芯材５、５による基材部１の補強効果を充分に得ることができるので、合成木板Ｂとして充分な強度を有し、切断時に大きなバリを発生することがないので、綺麗な切断面を得ることができ、合成木材Ｂの切断後の使用にも支障がない。
【００２３】
また、芯材切断時のバリ発生が少なく、建築用途やその他用途の施工時に切断しても綺麗な切断面を得られるので、切断後であっても合成木材Ｂを支障なく使用できる特徴がある。
なお、合成木材Ｂは化粧層２の存在により天然木材と同等の表面美観と質感を得ることが可能となるので、建築用資材、その他各種の構造材用途の板材として好適に利用することができる。
【実施例】
【００２４】
以下の表１に示すＮｏ.１〜１３の各種組成のアルミニウム合金の溶湯から各種組成のアルミニウム合金鋳塊を溶製し、各種組成のアルミニウム合金鋳塊から押出加工により表１に示す板厚と幅３０ｍｍのアルミニウム合金板材を製造した。なお、Ｎｏ.１４の試料はＪＩＳ規定１０５０材、Ｈ２４規定のアルミニウム合金からなるアルミニウム合金板を用いた。
得られた個々のアルミニウム合金板のＴＳ（引張り強さ：Ｎ／ｍｍ２）とＥＬ（伸び：％）を測定し、その結果を表１に記載した。また、合成木板に複合した場合の釘打ち性を評価するために突き刺し試験機によりアルミニウム合金板の突き刺し試験を行った。
ここで用いた突き刺し試験機は汎用の引張・圧縮試験機であり、そのクロスヘッドに施工用くぎをセットし、クロスヘッドを下降させて合成木板部材に貫通孔を打った際の孔周の変形高さにて評価した。
突き刺し試験は外径２．１ｍｍの釘状体が合成木板内のアルミニウム合金板を貫通した場合にアルミニウム合金板の貫通孔周りに生じた変形高さを測定した。変形高さ０．５ｍｍ未満の場合を「◎」、０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ未満の場合を「○」、１．０ｍｍ以上、１．５ｍｍ未満の場合を「△」、１．５ｍｍ以上の場合を「×」印として表１に示す。
次に、合成木板に埋設した場合の切断性を試験するために丸鋸切断装置を用いて合成木板（アルミニウム合金板入り）の剪断試験を行い、アルミニウム合金板の切断面に生じたバリの高さの最大値を求めた。バリ高さ０．５ｍｍ未満の場合を「◎」、０．５ｍｍ以上、１．０ｍｍ未満の場合を「○」、１．０ｍｍ以上、２．０ｍｍ未満の場合を「△」、２．０ｍｍを超えた場合を「×」印で表１に示す。
また、表１において板厚に応じて軽量効果の判断を行い、アルミニウム合金板が０．４ｍｍ厚を超える０．４２ｍｍ厚、０．４５ｍｍ厚、０．５ｍｍ厚では軽量効果が無いと判断し、０．４０ｍｍ以下の場合に軽量効果があると判断した。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１に示す結果から、ＳｉとＣｕを過剰に含有させた比較例９のアルミニウム合金板では引張強度が高くなり過ぎ、突き刺しによる変形抵抗が大きくなるので、釘打ち性に問題を生じ、Ｍｇを過剰に含有させた比較例１２は伸びが小さくなるため突き刺しによる変形抵抗が大きくなり釘打ち性が悪化した。
また、Ｍｎ含有量を少なくした比較例１０は引張強度が低く、突き刺しによる変形が大きく、Ｍｎ含有量を多くし過ぎた比較例１１は突き刺しによる変形抵抗が大きくなるので釘打ち性が悪化する。
表１に示す結果から、アルミニウム合金板の板厚を０．５ｍｍにした比較例１３では芯材の厚さが厚すぎて突き刺し試験による結果が悪くなり、合成木板の芯材とした場合に釘打ち性に問題を生じることとなるとともに、軽量化効果が期待できない。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明によれば、天然木材と同等の質感を備えた上に強度が高く、たわみや折れ、割れなどが生じ難く、目的の長さに切断しても切断部にバリが少なく扱い易く、釘打ち性も良好な合成木板に好適な芯材用のアルミニウム合金板を提供できる。
【符号の説明】
【００２８】
Ａ、Ｂ…合成木板、１…基材部、２…化粧層、３、５…芯材。
【図１】
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【図２】
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