(57)【要約】【構成】  竹材をテープ状に形成した竹素材及びこの竹素材の二次加工品である。【効果】 竹材を汎用性の高いテープ状に形成したものであるため、そのままテープ材として利用する以外に左右に連ねての面材や積層して軸材として利用できる。広範囲な構造物の材料として二次加工可能な竹素材を提供することができ、構造物の素材として竹の優れた特性の使用価値を高めることができる。展開分野としては、建築材料、自動車の外板、フレーム、ボート、船舶、航空機等が挙げられる。竹資源の持続的な利用によって、放置竹林が減少し、森林の侵食による土砂崩れの防止や従来の生態系を維でき、ひいては、森林の公益的機能の快復に貢献することができる。このテープ状の竹素材は、ＣＦＲＰより強度的に弱いが重量はＣＦＲＰの約１／２であるため、ＣＦＲＰほど強度が必要でない使用条件に対して、より安価で低環境負荷な材料及びその二次加工品を提供することができる。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
竹材をテープ状に形成したことを特徴とする竹素材。
【請求項２】
竹薄板材を長手方向に連接し、テープ状に形成したことを特徴とする請求項１の竹素材。
【請求項３】
竹薄板材の前後端縁を斜辺状に切断し、この両斜辺部を略並行としたことを特徴とする請求項２の竹素材。
【請求項４】
竹薄板材をずらしながら二重に重ね合わせるとともに竹薄板材の連設部は三重に重ね合わせた状態で貼着し、この重ね合わせ部を前記二重に重ねた竹薄板材と略同じ厚さに成形したことを特徴とする請求項２又は請求項３の竹素材。
【請求項５】
竹薄板材は、竹短冊材を所要数長手方向に沿って積層貼着し、長手方向に沿って積層面を横切るようにスライスすることによって成形されることを特徴とする請求項２，請求項３又は請求項４の竹素材。
【請求項６】
竹短冊材が、割竹の表面部を切取ったものであることを特徴とする請求項５の竹素材。
【請求項７】
竹短冊材が、圧密平板化したものであることを特徴とする請求項５の竹素材。
【請求項８】
竹短冊材が、割竹の表面部を切取り更に圧密平板化したものであることを特徴とする請求項５の竹素材。
【請求項９】
竹短冊材は、節部が除去されていることを特徴とする請求項５，請求項６，請求項７又は請求項８の竹素材。
【請求項１０】
竹材をテープ状に形成した竹素材を積層成形した竹素材の二次加工品。
【請求項１１】
積層成形された形状がＬ形材、パイプ材、Ｃ形材、Ｔ形材又はH形材又は異種材料と複合されたサンドイッチパネルであることを特徴とする請求項１０の二次加工品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は竹素材及びその二次加工品に関するものである。
この竹素材は高強度素材として、鉄材料，繊維強化プラスチック（ＦＲＰ），アルミニウム材料，合成樹脂材料，木材などの代用品として使用されるものであり、この二次加工品はこの竹素材を積層成型したものである。
【背景技術】
【０００２】
構造物の材料としては、金属材料、無機材料、樹脂材料、木材等が一般的であり、それらの機能性は様々である。単一材料では成し得ない高強度・軽量化を図るために、異種材料を混成させた複合材料化の手法があり、主要な材料である炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維等に樹脂を充填・固化した繊維強化プラスチック（FRP）は航空産業やスポーツ産業等で広く用いられている。
【０００３】
ところが、FRP の原料である炭素繊維およびアラミド繊維は製造エネルギー原単位が高く、また、ガラス繊維等の無機／有機複合材料のFRP では特に廃棄時の分別が困難であるため、既存のFRP は環境負荷が高く、持続的循環型社会と共存しにくい。
【０００４】
発明者は、製造エネルギー原単位や廃棄時の環境負荷の極めて低い材料として、木や竹などの木質資源に着目し、特に竹は高強度材料として古くから知られていることに着目した。
【０００５】
竹の特性として、
(1).表皮近傍の繊維は高密度であるため、無節の繊維では引張強度が350-400MPaに達する。これは、アルミより強く、ジュラルミンや鉄材と比べても遜色ない。
(2).実質密度が0.7-0.9g/cm 3 と、鉄材の7.85g/cm3 やアルミ材の2.70g/cm3 、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維  1.8、2.54、1.45g/cm3に比べても軽いため、比強度に優れている。
(3).茶筅やひご細工に見られるように熱可塑性に優れ、加工後の形状安定性も高い。
(4).生長が樹木と比較して早く、３〜５年で成竹となり、循環型資源として有望である。
ことは広く知られている。
【０００６】
しかしながら、従来における竹材の高度利用方法においては、割竹を挽きわって薄板（厚さ1mm 以上）を形成し、この薄板の複数枚を積層・貼着し、所謂、竹材積層板（竹材のベニヤ板）として使用していたにすぎず、その利用範囲はコンクリートの型枠材や家屋の壁材など、造作としての使用に制限されたものであった。
【０００７】
また、和紙等のベースシートに竹薄板を積層したシート状の竹素材も存在したが、形状が短冊状シート材であったため、前者同様竹素材としての利用範囲は極めて狭いものであった。
【０００８】
【特許文献１】特開平８−５７８１０号公報
【特許文献２】特開２００９−６１６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明の課題は、広範囲な構造物の材料として二次加工可能な利用しやすい長尺テープ状の竹素材を提供し、構造物の素材として竹の優れた特性の使用価値を高めることである。
【００１０】
又、前記長尺テープ状の竹素材を積層してＬ形材、パイプ材、Ｃ形材、Ｔ形材又はH形材などの軸材や、サンドイッチパネル等の面材に２次加工し、様々な製品の構造材として利用する事である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を達成するために、この発明の竹素材においては、長尺テープ状に形成したもの
である。
【００１２】
なお、短冊状竹薄板材を長手方向に連接し、長尺テープ状に形成することもできる。
【００１３】
この場合、短冊状竹薄板材をずらしながら二重に重ね合わせるとともに、連設部において短冊状竹薄板材の辺部が重合するように重ね合わせた状態で貼着し、この重ね合わせ部を前記二重に重ねた竹薄板材と略同じ厚さに成形することもできる。
【００１４】
この場合、短冊状竹薄板材の前後端縁を斜辺状に切断し、この両斜辺部を略並行とすることもできる。
【００１５】
この場合、短冊状竹薄板材は、竹短冊材を所要数厚さ方向に積層貼着し、板の厚さ面が現れる積層面を横切るようにスライスすることによって成形することもできる。
【００１６】
この場合、竹短冊材として、割竹の表面部を切取ったものを使用することができる。
【００１７】
また、竹短冊材として、圧密平板化したものを使用することもできる。
【００１８】
また、竹短冊材として、割竹の表面部を切取り更に圧密平板化したものを使用することもできる。
【００１９】
この場合、竹短冊材として節部を除去したものを使用することもできる。
【００２０】
さらに、上記目的を達成するために、この発明に係る竹素材の二次加工品は、竹材を長尺テープ状に形成した竹素材を積層成形したものである。
【００２１】
この場合、積層成形された形状をＬ形材、パイプ材、Ｃ形材、Ｔ形材又はH形材又は異種材料と複合されたサンドイッチパネルにすることができる。
【発明の効果】
【００２２】
この発明に係る竹素材は上記のように構成されているため、即ち、竹材を汎用性の高い長尺テープ状に形成したものであるため、そのままテープ材として利用する以外に左右に連ねての面材や積層して軸材としても利用することができる。即ち、「竹シート材」、「竹アングル材」、「竹角パイプ」、「竹丸パイプ」、「竹Ｈ形材」、「竹Ｃ形材」などや、木材合板やプラスチック発泡材などの表面に接着積層して面材やサンドイッチパネルとして利用するなどの二次加工品として利用することができる。とくに、長尺テープ状にしたため、ロール状に巻くことができる結果、材料としての取扱いが容易になり、二次加工品を製造する場合、素材を連続的に供給する事ができる。
【００２３】
よって、この竹素材を使用すれば、広範囲な構造物の材料として二次加工可能な竹素材を提供することができ、構造物の素材として竹の優れた特性の使用価値を高めることができる。展開分野としては、建築材料、自動車の外板、フレーム、ボート、船舶、航空機等が対象として挙げられる。また、竹資源の持続的な利用によって、放置竹林が減少し、森林の侵食による土砂崩れの防止や従来の生態系の維持がなされ、ひいては、森林の公益的機能の快復に貢献することができる。
【００２４】
また、このテープ状の竹素材は、ＣＦＲＰ（カーボンファイバー）より引張強度は弱いが、重量はＣＦＲＰの約１／２であるため、ＣＦＲＰほど引張強度が必要でない使用条件に対して、より安価で低環境負荷な材料を提供することができる。
【００２５】
なお、短冊状竹薄板材を長手方向に連接し、テープ状に形成すれば、長尺テープ状の竹素材を容易に形成することができる。
【００２６】
この場合、短冊状竹薄板材をずらしながら二重に重ね合わせるとともに連設部において短冊状竹薄板材の辺部が重合するように重ね合わせた状態で貼着し、この重ね合わせ部を前記二重に重ねた短冊状竹薄板材と略同じ厚さに成形すれば、各々の斜辺部を適宜幅で重ね合わせ貼着したにも関わらず、一定厚、一定強度の長尺テープ素材とすることができる。
【００２７】
この場合、竹薄板材の前後端縁を斜辺状に切断し、この両斜辺部を略並行とすれば、各々の斜辺部を適宜幅で重ね合わせ貼着した場合に、連設部が斜辺状になるため、テープ素材として長手方向の曲げ強度を略一定に維持することができる。
【００２８】
この場合、短冊状竹薄板材は、竹短冊材を所要数厚さ方向に積層貼着し、板の厚さ面が現れる積層面を横切るようにスライスすることによって成形するため、短冊状竹薄板材を略一定強度に維持することができる結果、全長にわたって略一定強度のテープ素材を提供することができる。
【００２９】
この場合、竹短冊材として、割竹の表面部を切取ったものを使用すれば、割竹をそのまま使用した場合よりも繊維密度の高い竹短冊材を確保することができ、ひいては、高強度のテープ素材を提供することができる。  
【００３０】
また、竹短冊材として、割竹を圧密平板化したものを使用しても、割竹をそのまま使用した場合よりも繊維密度の高い竹短冊材を確保することができ、ひいては、高強度のテープ素材を提供することができる。
【００３１】
また、竹短冊材として、割竹の表面部を切取り更に圧密平板化したものを使用すれば、割竹をそのまま使用した場合よりもより一層繊維密度が高い竹短冊材を確保することができ、ひいては、より一層高強度のテープ素材を提供することができる。  
【００３２】
この場合、竹短冊材として節部を除去したものを使用すれば、竹繊維密度の低い部分や繊維が不連続となる部分を除くことができるため、全長にわたって均一な高強度の竹素材となり、本発明の目的とするジュラルミンや鉄材の引張り強度に匹敵する竹テープ素材を提供することができる。なお、鉄，ジュラルミンの引張り強度は35Kg/mm2〜40Kg/mm2であり、単位面積あたりの強度は鉄やジュラルミンより弱いが、重量が鉄の約1/10, ジュラルミンの約1/3 であるので単位重量あたりの強度はジュラルミンの約２倍，鉄の約８倍ほどになり充分に金属材料の代用品となる。
【００３３】
また、この発明に係る竹素材の二次加工品は竹材を長尺テープ状に形成した竹素材を積層成形したものであるため、前記竹素材の効果を維持した状態で、Ｌ形材、パイプ材、Ｃ形材、Ｔ形材、H形材又は異種材料と複合されたサンドイッチパネ又はH形材に積層成形することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
節部が除去されている竹短冊材の表面部を切取り、圧密平板化する。前記竹短冊材を所要数厚さ方向に前後端縁を斜辺状にずらしながら積層貼着し、この両斜辺部を略並行とする。長手方向に沿って積層面を横切るように、約0.3mm厚さでスライスすることによって前後端縁を斜辺状の短冊状竹薄板材を成形する。短冊状竹薄板材をずらしながら二重に重ね合わせるとともに短冊状竹薄板材の斜辺部が重合するように重ね合わせた状態で貼着し、この重ね合わせ部を前記二重に重ねた長尺状竹薄板材と略同じ厚さに成形し、この作業を長手方向に繰り返し、短冊状竹薄板材を巾２５０〜５００ミリメートル、厚さ約０．６ミリメートル、長さ５００〜１０００メートルの長尺テープ状に形成する。
【実施例】
【００３５】
以下、この発明に係る竹素材及びその二次加工品を図面に基づいて説明する。
【００３６】
図１はこの発明に係る竹材の横断面図、図２は竹材から割り取った割竹の横断面図、図３は割竹からその表面部を切り取る説明図、図４は切り取った表面部を圧密平板化し竹短冊材に加工する工程図、図５は竹短冊材を所要数厚さ方向に積層貼着する工程を示した横断面図、図６は竹短冊材の前後端縁を斜辺状にずらしながら積層貼着した状態の斜視図、図７は長尺状竹薄板材の斜視図、図８はこの発明に係る竹素材の正面図、図９は図８におけるＩＸ矢視図、図１０はこの発明に係るテープ状の竹素材をロール形状に巻いた状態の斜視図、図１１はこの発明に係る竹素材の二次加工品の第一実施例の斜視図、図１２は同第二実施例の斜視図、図１３は同第三実施例の斜視図、図１４は同第四実施例の斜視図、図１５は同第五実施例の斜視図、図１６は同第六実施例の斜視図、図１７は同第七実施例の斜視図、図１８は同第八実施例の斜視図である。
【００３７】
図１〜図１０に基づいて、竹素材の実施例について説明する。
【００３８】
図１において、１は丸筒断面であり、竹材を、その節部を取り払い節間長さにした円筒材料である。図中の黒点は竹の繊維細胞（維管束鞘）であり、その分布は表皮11に沿って高く、内面に向かって疎になっている。従って、繊維密度の高い外皮側が強度性能に優れている。なお、丸筒１の原料としては、日本に広く賦存する真竹と孟宗竹が挙げられる。真竹は孟宗竹より肉薄であるが、表皮付近の繊維密度が高いため、引張強度も高い。そのため、高強度の竹テープ素材の開発には真竹が適していると考えられる。一方で、真竹は孟宗竹と比べて外径も小さいため歩留りを向上させる付加的な技術開発が必要である。
【００３９】
２は割竹であり、丸筒１を８〜１６等分に割ったものであり、図２に拡大したものを示す。そして、図３に示すように、この割竹２における、繊維が疎な内面部12を切り取る。これは、割竹２の内面部を平面にして、後工程の圧密平板加工に際に割竹２が割れるのを防止するためである。なお、このとき、この割竹２の厚さは竹材の外径及び肉厚によって変化し約3.5mm 〜5.00mmである。
【００４０】
この内面を切り取った割竹２を煮ることにより、油脂分と糖分を除去する。また、本工程により水熱軟化することにより、この割竹は、次の圧密平板工程において加工反力の低下に寄与することができる。
【００４１】
次に、図４に示すように、この割竹２をローラ21,21 にかけて圧密平板化し同時に竹の内面を専用かんなにて削り表皮から約3ミリを残した圧密平板化短冊材（この発明の「竹短冊材」に相当する）３を製造する。
【００４２】
次に、前記圧密平板化短冊材３を乾燥し、図５に示すように所要数積層し、油圧プレスを用いて貼着して幅  約250mm，長さ  約400mm(節間長さ)，高さ  約160mm 程度の大きさの積層ブロック５にする。
【００４３】
そして、図６に示すように、この積層ブロック５の前後端を、積層面を横切るように斜面状にカット51,51 する。このとき、両端の斜面は略並行である。
【００４４】
その後、この積層ブロック５を長手方向に沿い専用カンナによって積層面を横切るように約0.20mm〜0.25mmの厚さでスライスすることにより短冊状竹薄板材６を切り出す。切り出したものを図７に示す。    
【００４５】
その後、図８及び図９に示すように、短冊状竹薄板材６，６をずらしながら二重に重ね合わせた状態で貼着する。そして、連設部において、短冊状竹薄板材６，６の斜辺部が重合するように適宜幅約５ｍｍ幅で重ね合わせた状態で貼着する。その後、乾燥した後、この重ね合わせ部61,61 を前記重ね合わせた短冊状竹薄板材６，６と略同じ厚さに研磨加工し（斜線部を削除する）、一定厚のテープ状竹素材Ｓとする。製造されたテープ状竹素材Ｓはその後ドラムに巻き取られる。
【００４６】
図１０において、Ｒはテープ状竹素材Ｓのロール体であり、テープ状竹素材Ｓの最終形状として幅250mm〜500mm，厚さ0.6mm，長さ５００M〜１０００Ｍのものをロール形状に巻いたものである。このように、ロール形状にすることにより、材料としての取扱いが容易になり、二次加工品を製造する場合、素材を連続的に供給する事ができるものである。
【００４７】
次に、図１１〜図１８に基づいて、前記竹素材の二次加工品の実施例について説明する。
【００４８】
図１１は当該二次加工品の第一実施例を示したものであり、図において、７１はアングル材である。このアングル材７１は、所定長さ（定尺  ４Ｍ〜６Ｍ）のオス・メスの型枠を製作し、テープ状竹素材Ｓを所定枚数をこの型枠に挟み込んで圧着積層したものである。
【００４９】
図１２は当該二次加工品の第二実施例を示したものであり、図において、７２はＣ型材である。このＣ型材７２も前記アングル材７１と同様に、所定長さ（定尺  ４Ｍ〜６Ｍ）のオス・メスの型枠を製作し、テープ状竹素材Ｓを所定枚数をこの型枠に挟み込んで圧着積層したものである。
【００５０】
図１３は当該二次加工品の第三実施例を示したものであり、図において、７３はＴ型材である。このＴ型材７３は前記アングル材７１を２本使用し互いを背面接着し、このアングル材７１と同等の厚さの板材(テープ状竹素材Ｓを所定枚数圧着積層したもの)８１を下面に接着積層して製作される。
【００５１】
図１４は当該二次加工品の第四実施例を示したものであり、図において、７４はＨ型材である。このＨ型材７４は前記Ｃ型材７２を２本使用し互いを背面接着し、前記アングル材７１と同等の厚さの前記板材８１，８１を上面及び下面に接着積層して製作される。
【００５２】
図１５は当該二次加工品の第五実施例を示したものであり、図において、７５は角パイプ材である。この角パイプ材７５は、径方向に伸縮可能な型を製作し、この型の周りにテープ状竹素材Ｓを螺旋状に巻きつけ複数枚積層する。複数枚のテープ状竹素材Ｓの巻きつける角度方向はそれぞれ交差させる方向に巻きつけ接着積層して製作される。
【００５３】
図１６は当該二次加工品の第六実施例を示したものであり、図において、７６は丸パイプ材である。この丸パイプ材７６は前記角パイプ材７５と同じ方法で製作される。
【００５４】
図１７は当該二次加工品の第七実施例を示したものであり、図において７７はテープ状竹素材Ｓを所定枚数（２枚〜5枚程度）繊維の交差する方向に接着積層した竹ベニヤ板である。繊維が交差する方向に積層する事によりどの方向にも均一な強度が維持でき、広範囲な構想物の素材として機能できる。
【００５５】
図１８は当該二次加工品の第八実施例を示したものであり、図において７８はサンドイッチパネルである。このサンドイッチパネルはプラスチック発泡板９１の両面にテープ状竹素材Ｓを接着したものである。軽量で高強度であり、断熱性に富んだ材料として様々な利用方法が期待される。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
この発明に係るテープ状竹素材は、広範囲な構造物の材料として二次加工可能な竹素材を提供することができ、構造物の素材として竹の優れた特性の使用価値を高めることである。展開分野としては、建築材料、自動車の外板、フレーム、ボート、船舶、航空機等を対象が挙げられる。また、竹資源の利用が増大するため、放置竹林が減少して森林を侵食することもなくなり、森林を維持することができる結果、地盤の貧弱化を防止でき、地滑りや風害を防止することができ、ひいては、森林の公益的機能を維持することができる。
このようにこの発明の利用価値は極めて高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１はこの発明に係る竹材の横断面図である。
【図２】図２は竹材から割り取った割竹の横断面図である。
【図３】図３は割竹からその表面部を切り取る説明図である。
【図４】図４は切り取った表面部を圧密平板化し竹短冊材に加工する工程図である。
【図５】図５は竹短冊材を所要数長手方向に沿って積層貼着する工程を示した横断面図である。
【図６】図６は積層貼着した竹短冊材の前後端縁を斜辺状に切断した状態の斜視図。
【図７】図７は長尺状竹薄板材の斜視図。
【図８】図８はこの発明に係るテープ状の竹素材の正面図である。
【図９】図９は図８におけるＩＸ矢視図である。
【図１０】図１０はこの発明に係るテープ状の竹素材をロール形状に巻いた状態の斜視図である。
【図１１】図１１はこの発明に係る竹素材の二次加工品の第一実施例の斜視図である。
【図１２】図１２は同第二実施例の斜視図である。
【図１３】図１３は同第三実施例の斜視図である。
【図１４】図１４は同第四実施例の斜視図である。
【図１５】図１５は同第五実施例の斜視図である。
【図１６】図１６は同第六実施例の斜視図である。
【図１７】図１７は同第七実施例の斜視図である。
【図１８】図１８は同第八実施例の斜視図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  …  丸筒
11  …  表皮
２  …  割竹
12  …  内面部
21  …  ローラ
３  …  圧密平板化短冊材（竹短冊材）
５  …  積層ブロック
６  …  長尺状竹薄板材
61  …  重ね合わせ部
71  …  アングル材（二次加工品）
72  …  C型材（二次加工品）
73  …  Ｔ型材（二次加工品）
74  …  Ｈ型材（二次加工品）
75  …  丸パイプ材（二次加工品）
76  …  角パイプ材（二次加工品）
77  …  竹ベニヤ材（二次加工品）
78  …  サンドイッチパネル（二次加工品）
81  …  板材（二次加工品）  
91  …  プラスチック発泡板
Ｒ  …  ロール体
Ｓ  …  テープ状竹素材
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2011011545.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2011011545.tif 000017
【図１６】
2011011545.tif 000018
【図１７】
2011011545.tif 000019
【図１８】
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