(57)【要約】      （修正有）【課題】強度及び加工性に優れた建築用材料を提供する。【解決手段】外周から中心方向に形成されると共に長さ方向に形成された溝２１を、周方向に等間隔に有する木材２と、該木材の溝に嵌入された平板状竹材３とを備えることを特徴とする建築用材料１である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周から中心方向に形成されると共に長さ方向に形成された溝を、周方向に等間隔に有する木材と、該木材の溝に嵌入された平板状竹材とを備えることを特徴とする建築用材料。
【請求項２】
木材に形成された溝の数が、２〜１０であることを特徴とする請求項１に記載の建築用材料。
【請求項３】
木材に形成された溝の外周から中心方向への深さが、１５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の建築用材料。
【請求項４】
木材が、その中心から少なくとも半径２０ｍｍの中心領域に溝を有していないことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の建築用材料。
【請求項５】
平板状竹材が、竹を長さ方向に複数に割った断面円弧状の割竹から平板となる部分を切り出した竹材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の建築用材料。
【請求項６】
木材が、間伐材又は集成材であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の建築用材料。
【請求項７】
円柱体又は正四角柱体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の建築用材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、間伐材等の木材に平板状竹材を嵌合した建築用材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本は、国土面積の約６７％を森林が占めているが、木材の自給率はわずか２割程度に留まるといわれている。これは、安価な輸入材により国内の林業経営が圧迫されていることが原因の一つである。林業経営の悪化の影響で、人工林の管理に必要な資金や労働力が不足し、十分な管理が行われていない人工林が多数存在するという実情がある。
【０００３】
人工林は、まっすぐな木材を育てるため、高密度に苗木を植える。苗木を植えた後は、地表面に近い植物を排除する下刈りや、節のないまっすぐな木に成長させるための枝打ち、生育の良い木を残し、これらの生育の妨げになる木や生育の悪い木を伐採する間伐といった作業等が行われる。これらは危険を伴う重労働であり、熟練した技術を要する作業である。間伐で得られた間伐材は、搬出し市場に出すことができるが、搬出経費を考慮すると採算が取れないことから、林内に放置される場合も多く、利用率が伸びない一因となっている。
【０００４】
一方、竹材も、上記木材同様、十分に利用されているとはいえない状況にある。
この竹は強度が高いため、木材と組み合わせて用いることが提案されており、例えば、板状木材や角状木材に竹を貼付した建築用材料が提案されている（特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１６９０７６号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０５６０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記提案された竹を用いた角状の建築用材料においては、木材の周囲が竹材で覆われているために、材料同士の連結加工や、材料自体の加工が難しいという問題があった。また、木材と竹材の平面同士を接着するため、接着強度が必ずしも十分とならず、ずれが生じる場合があった。さらに、材料の耐久性を上げるため、中心部まで防腐剤や防虫剤等を注入する場合があるが、竹材で覆われた材料の外周からの注入は難しいという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、強度に優れると共に加工性に優れた建築用材料を提供すべく鋭意検討した結果、木材に所定の溝を形成すると共に、かかる形成された所定の溝に平板状竹材を嵌入して建築用材料とすることにより、高い強度を有し、かつ加工が容易な建築用材料を得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は、以下のとおりのものである。
［１］外周から中心方向に形成されると共に長さ方向に形成された溝を、周方向に等間隔に有する木材と、該木材の溝に嵌入された平板状竹材とを備えることを特徴とする建築用材料。
［２］木材に形成された溝の数が、２〜１０であることを特徴とする［１］に記載の建築用材料。
［３］木材に形成された溝の外周から中心方向への深さが、１５ｍｍ以上であることを特徴とする［１］又は［２］に記載の建築用材料。
［４］木材が、その中心から少なくとも半径２０ｍｍの中心領域に溝を有していないことを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載の建築用材料。
［５］平板状竹材が、竹を長さ方向に複数に割った断面円弧状の割竹から平板となる部分を切り出した竹材であることを特徴とする［１］〜［４］のいずれかに記載の建築用材料。
［６］木材が、間伐材又は集成材であることを特徴とする［１］〜［５］のいずれかに記載の建築用材料。
［７］円柱体又は正四角柱体であることを特徴とする［１］〜［６］のいずれかに記載の建築用材料。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、強度及び加工性に優れた建築用材料を提供することができる。また、木材として、間伐材等を利用することにより、資源の有効利用が図られると共に、コスト的にも安価な建築用材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る円柱体建築用材料の木口面を示す正面図であり、（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る円柱体建築用材料の側面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る円柱体建築用材料に用いる竹材の断面概略図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る円柱体建築用材料の接合状態を示す概略図である。
【図４】（Ａ）は、本発明の他の実施形態に係る正四角柱体建築用材料の木口面を示す正面図であり、（Ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る正四角柱体建築用材料の側面図である。
【図５】本発明の建築用材料を用いた曲げ試験における荷重―変位曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の建築用材料は、外周から中心方向に形成されると共に長さ方向（長手方向）に形成された溝を、周方向に等間隔に有する木材と、該木材の溝に嵌入された平板状竹材とを備えることを特徴とする。本発明の建築用材料は、いかなる建築物の建造にも用いることができるが、農業用ハウス、動物飼育用ハウス等の建造に好適に用いることができる。
【００１２】
本発明の建築用材料に用いる木材としては、特に制限されるものではなく、例えば、スギ、ヒノキ、ヒバ、カラマツ、アカマツ、クロマツ、エゾマツ、トドマツ等を挙げることができ、加工性や耐久性に優れている点で、スギ又はヒノキが好ましい。
【００１３】
本発明の建築用材料に用いる木材としては、通常の柱等に用いられる樹木を成形した木材を用いることができるが、資源の有効活用を図ることができることから、間伐材や集成材を用いることが好ましい。なお、集成材には、耐火加工等の機能性加工が施された材料を含む。
【００１４】
本発明の建築用材料に用いる木材の形状としては、特に制限されるものではなく、円柱体の他、四角柱体、六角柱体等の多角柱体を挙げることができ、加工が容易であり用途が幅広い点で、円柱体又は正四角柱体であることが特に好ましい。円柱体の木材を用いる場合、木材の直径としては、７０〜２００ｍｍ程度であることが好ましく、７５〜１５０ｍｍであることがより好ましく、８０〜１２０ｍｍであることがさらに好ましい。正四角柱体の木材を用いる場合、正方形の木口面の一辺の長さが７０〜２００ｍｍ程度であることが好ましく、７５〜１５０ｍｍであることがより好ましく、８０〜１２０ｍｍであることがさらに好ましい。木材の長さ（長手方向の長さ）としては、３００〜２０００ｍｍ程度であることが好ましく、５００〜１５００ｍｍであることがより好ましい。この木材の外形が、そのまま本発明の建築用材料の外形となる。
【００１５】
本発明の建築用材料に用いる木材は、上記のように、外周から中心方向に形成されると共に長さ方向に形成された溝を有するが、溝の数としては、２〜１０であることが好ましく、４〜８であることがより好ましく、４であることが特に好ましい。このような溝の数であることにより、所定の強度を確保できると共に、外周面の大半が木材面となり、加工が容易となる。
【００１６】
また、外周から中心方向の溝の深さａは、材料自体の大きさにもよるが、強度向上の点から、１５ｍｍ以上であることが好ましく、２０ｍｍ以上であることがより好ましい。一方、本発明の建築用材料は、その中心領域を利用して接合（連結）することができ、この接合加工の容易性を考慮すると、その中心から少なくとも半径２０ｍｍの中心領域に溝を設けないことが好ましく、半径２５ｍｍの中心領域に溝を設けないことがより好ましい。また、溝の幅ｂとしては、２〜１５ｍｍであることが好ましく、２〜１２ｍｍであることがより好ましい。
【００１７】
本発明の建築用材料は、上記のような木材の溝に平板状竹材が嵌入されたものである。本発明の建築用材料に用いる竹材としては、特に制限されるものではなく、真竹、孟宗竹、矢竹、煤竹、胡麻竹等を挙げることができ、これらの中でも、弾力性のある真竹や、材質部の厚い孟宗竹が好ましい。
【００１８】
平板状竹材としては、竹から作製されたものであれば特に制限されるものではなく、例えば、竹を長さ方向に複数に割った断面円弧状の割竹から平板となる部分を切り出した竹材を挙げることができる。具体的に、平板状竹材は、上記の溝の形状に対応して、断面の幅（溝の深さ方向）が、１５ｍｍ以上、好ましくは２０ｍｍ以上、厚さ（溝の幅方向）が、２〜１５ｍｍ、好ましくは２〜１２ｍｍであり、長さが、３００〜２０００ｍｍ程度、好ましくは５００〜１５００ｍｍである。
【００１９】
本発明の建築用材料を製造するには、木材に所定の溝を形成する一方、かかる溝形状に対応した平板状竹材を作製する。平板状竹材は、上記のように、例えば、竹を長さ方向に複数に割った断面円弧状の割竹から平板となる部分を切り出して作製することができ、この平板状竹材を木材に形成された溝に嵌入する際には、長さ方向を合わせて、平板状竹材の短辺側から木材の溝に挿入する。このように竹材を切り出し、長さ方向を合わせて嵌入することにより、竹材を有効利用できると共に、本発明の建築用材料の強度をより高めることができる。木材と平板状竹材は、平板状竹材を嵌入することにより溝に固定されれば、必ずしも接着剤等により固着する必要はないが、より強度を高め経時安定性を高めるために、接着剤等により固着することが好ましい。本発明の建築用材料においては、木材の溝の内面の３面と、平板状竹材の外面の３面とが固着されることから、より強固な固着が可能となる。すなわち、従来の木材を竹材で囲む態様では、１面同士の固着であり、固着強度が弱いが、本発明の建築用材料では、３面同士の固着であり、より強固な固着が可能となる。
【００２０】
さらに、本発明の建築用材料は、防腐加工や防虫加工等の耐久性加工が施されていてもよい。本発明の建築用材料は、外周部から防腐剤等を付与する際、防腐剤等を材料全体に容易に行きわたらせることができる。すなわち、従来の木材を竹材で囲む態様では、防腐剤等の竹材への浸透力が低いため、外周部からの材料全体への防腐剤等の付与が困難であるが、本発明の建築用材料では、外周面に竹材領域が少ないため、外周側から防腐剤等を付与して、容易に材料全体に行きわたらせることができる。
【００２１】
以下、図面を用いて本発明をより具体的に説明するが、本発明は本実施形態に制限されるものではない。ここで、図１（Ａ）は、本発明の一実施形態に係る円柱体建築用材料の木口面を示す正面図であり、図１（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る円柱体建築用材料の側面図であり、図２は、本発明の一実施形態に係る円柱体建築用材料に用いる竹材の断面概略図であり、図３は、本発明の一実施形態に係る円柱体建築用材料の接合状態を示す概略図である。
【００２２】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る建築用材料１は、断面円形の木材２の外周部に形成された溝２１に、平板状竹材３が嵌入されている。木材２の直径は１００ｍｍ程度であり、長さは１０００ｍｍ程度である。溝２１は、木材２の外周から中心方向に形成されており、その中心方向への深さａは２５ｍｍ程度、幅ｂは５ｍｍ程度であり、木材２の中心領域２２には、溝２１は形成されていない。また、溝２１は、木材２の全長に形成されている。この溝２１の形状に対応する形状の平板状竹材３が、溝２１内に接着剤等で固着されている。図２に示すように、平板状竹材３は、竹を長さ方向に複数に割り、円弧状の割竹３１とし、割竹３１から平板となる部分を切り出すことで得られたものである。
【００２３】
上記建築用材料１の接合（連結）方法を説明する。
建築用材料１の中心領域２２には、平板状竹材３が存在していないので、かかる中心領域２２を利用して２つの建築用材料１を接合することができる。例えば、図３に示すように、建築用材料１の長さ方向端部の中心領域２２に、接着剤溜り２３を有する接合穴２４を形成しておき、かかる接合穴２４に、全ネジボルト等の棒状部材４を挿入すると共に接着剤を充填して、２つの建築用材料１を接合する。この場合、建築用材料１には、その外周（木材面）と接合穴２４との連通孔２５を設けておき、棒状部材４を挿入し、双方の建築用材料１の端面を当接した後、外周から連通孔２５を介して接着剤を充填することができる。
【００２４】
また、２つの建築用材料１の当接部分（接合部分）を外側から覆うような接合金物を用いて連結することもでき、この場合、本発明の建築用材料１の外周面は木材部分が多く占めているので、竹材部分を避けて、容易に木材部分にボルト等を挿入して固定することができる。
【００２５】
続いて、本発明の他の実施形態に係る建築用材料について説明する。ここで、図４（Ａ）は、本発明の他の実施形態に係る正四角柱体建築用材料の木口面を示す正面図であり、（Ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る正四角柱体建築用材料の側面図である。
【００２６】
図４に示すように、本発明の他の実施形態に係る建築用材料１’は、上記図１に示される建築用材料１から木口断面の形状が正方形に変更されたものである。木口断面の１辺の長さは１００ｍｍ程度であり、建築用材料１’の全長は１０００ｍｍ程度である。溝２１’の形状については、上記建築用材料１と同様であり、かかる溝２１’は、角部に設けられてもよいが、通常は、各辺の中央部分に設けられる。
【００２７】
以下に、本発明の実施例を示すが、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。
【実施例１】
【００２８】
上記一実施形態に係る建築用材料と同様の建築用材料を製造した。具体的には、以下のとおりである。
［間伐材の加工］
まず、切り出した間伐材（スギ）を十分に乾燥させた後、長さ約１０００ｍｍ、直径約１００ｍｍに調整した。かかる木材に対して、溝切りを行った。溝は、木材の外周から中心方向に形成されており、その中心方向への深さａは約２５ｍｍ、幅ｂは約５ｍｍであり、木材の中心領域には、溝は形成されていない。また、溝は、木材の全長に形成した。
【００２９】
［竹材の加工］
まず、切り出した竹を長さ方向に向かって割り、切断面が円弧状の割竹を得た。次いで、上記溝の形状に対応するよう、切断面が円弧状の割竹から幅約２５ｍｍ、厚さ約５ｍｍ、長さ約１０００ｍｍの平板となる部分を切り出し、平板状竹材を得た。
［建築用材料の製造］
次に、加工した平板状竹材を、加工した間伐材の溝に嵌め込み、接着剤で固定し、本発明の実施例１に係る建築用材料を得た。
【実施例２】
【００３０】
加工した溝（平板状竹材）の数を８としたこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２に係る建築用材料を得た。
【比較例１】
【００３１】
溝切りを行う前の間伐材（長さ約１０００ｍｍ、直径約１００ｍｍ）を比較例に係る建築用材料とした。
【００３２】
［試験］
実施例１、２及び比較例１の建築用材料を用いて、公的機関において、曲げ強さ及び曲げヤング係数の測定を行った。
（１）曲げ試験
試験は、中央集中荷重方式（支点間距離９００ｍｍ）により行った。具体的に、試験は、最大容量１００ｋＮのインストロン社製万能試験機を用いて、荷重速度３ｍｍ／ｍｉｎで、定速ストローク制御により、建築用材料の中央に上方より加力を行った。測定に際しては、実施例に係る平板状竹材を嵌入した建築用材料は、平板状竹材２本が加力方向（上下）に位置するように設置した。変位の測定は、クロスヘッドの移動量をコンピュータを介して測定し、その値を変位量とした。
【００３３】
（２）各性能値の算出
得られた荷重と変位のデータを基に、下記式を用いて曲げ強さ及び曲げヤング係数を算出した。ここで、曲げヤング係数の算出に用いるΔＰ及びΔｙは、「構造用木材の強度試験マニュアル」（（財）日本住宅・木材技術センター）に準じ、最大荷重の１０％及び４０％の荷重と、その時の変位量を用いた。
【００３４】
曲げ強さ＝Ｐｍａｘ×Ｌ／（４Ｚ）（単位：Ｎ／ｍｍ２）
【００３５】
［Ｌは、支点間距離（ｍｍ）を表し、Ｐｍａｘは、最大荷重（Ｎ）を表し、Ｚは、断面係数（π×ｄ３／３２）（ただし、ｄは建築用材料の直径（ｍｍ））を表す。］
【００３６】
曲げヤング係数＝（Ｐ２−Ｐ１）×Ｌ３／｛４８×Ｉ×（ｗ２−ｗ１）｝／１０００（単位：ｋＮ／ｍｍ２）
【００３７】
［Ｉは、断面２次モーメント（π×ｄ４／６４）（ただし、ｄは建築用材料の直径（ｍｍ））を表し、Ｐ２−Ｐ１は、荷重−変位曲線の直線部分の荷重増分（Ｐ１はＰｍａｘの約１０％、Ｐ２は約４０％に相当する荷重（Ｎ））を表し、ｗ２−ｗ１は、（Ｐ２−Ｐ１）に対応する変位量の増分（ｍｍ）を表す。］
【００３８】
曲げ試験の結果を表１に示し、曲げ試験における荷重−変位曲線を図５に示す。なお、表１における「直径」は、試験体設置時の縦横方向の平均値を表し、「試験時密度」は、竹材を含む重量を外寸の体積で除した値を表す。
【００３９】
【表１】
2018062106.tif 000003
【００４０】
表１及び図５に示すように、平板状竹材を有しない比較例１に比べて、実施例１及び２の建築用材料は曲げ強さ及び曲げヤング係数において高い値を示した。また、平板状竹材は４箇所嵌入した場合に、より強度が高いことが明らかとなった。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、強度に優れた建築用材料を提供することができることから、産業上の有用性は高い。
【符号の説明】
【００４２】
１      建築用材料
１’    建築用材料
２      木材
２’    木材
２１    溝
２１’  溝
２２    中心領域
２２’  中心領域
２３    接着剤溜り
２４    接合穴
２５    連通孔
３      平板状竹材
３１    割竹
４      棒状部材
ａ      深さ
ｂ      幅
【図１】
2018062106.tif 000004
【図２】
2018062106.tif 000005
【図３】
2018062106.tif 000006
【図４】
2018062106.tif 000007
【図５】
2018062106.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月8日(2017.12.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周から中心方向に形成されると共に長さ方向に形成された溝を、周方向に等間隔に有する木材と、該木材の溝形状に対応した形状であると共に該溝に嵌入された平板状竹材とを備えることを特徴とする建築用材料。
【請求項２】
木材に形成された溝の数が、４であることを特徴とする請求項１に記載の建築用材料。
【請求項３】
木材に形成された溝の外周から中心方向への深さが、１５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の建築用材料。
【請求項４】
木材が、その中心から少なくとも半径２０ｍｍの中心領域に溝を有していないことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の建築用材料。
【請求項５】
平板状竹材が、竹を長さ方向に複数に割った断面円弧状の割竹から平板となる部分を切り出した竹材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の建築用材料。
【請求項６】
木材が、間伐材又は集成材であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の建築用材料。
【請求項７】
木口面の直径が７０〜２００ｍｍ、長さが３００〜２０００ｍｍの円柱体であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の建築用材料。