(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物の２つの壁体の対向端面の間に形成される目地空間と、
目地空間中に、少なくとも建築物の外から内へ相互に隣接させて設けた１次シール及び２次シールを有し、かつこれら１次シール及び２次シールを区切る分離部を含むシール機構と、を具備する二重シール式の複合目地構造であって、
１次シール及び２次シールは、種類の異なる不定形のシーリング材料を充填して両壁体に密着させるとともに、密着状態で壁体からの伸縮応力に対して変形可能に形成され、
上記１次シールを、ポリイソブチレン系、変成シリコーン系、ポリサルファイド系のいずれかで形成するとともに、
２次シールは、１次シールより圧縮変形及び引張変形の繰返しに対する高い耐疲労性を有するシリコーン系材料で形成し、
二重シールの目地深さをＤとするとともに目地巾をＷとし、かつ１次シールの深さをｄ１、２次シールの深さをｄ２とするとき、
その二重シールの目地深さ及び目地巾が下記の数式１に、また１次シール及び２次シールの深さが下記に数式２にそれぞれ適合することを特徴とする、二重シール式の複合目地構造。
［数式１］１３４≦Ｄ３／Ｗ≦５６１２
［数式２］０．１３≦（ｄ１・ｄ２０．３３）／Ｗ１．３３≦２．８８
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二重シール式の複合目地構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、建築物の長寿命化に伴い、外壁接合部の水密性・気密性の信頼を高める必要が生じている。
【０００３】
外壁接合部では、汎用的にシングルシールが使われる。例えば不定形のシーリング材をバックアップ材の非接着面（ボンドブレーカを貼った面）で支えたものが周知である（特許文献１）。他方、十分に目地深さがある場合、水密性向上のために目地の内外両側に互いに離れて２次シール及び１次シールを設けたダブルシールも存在する（特許文献２）。
【０００４】
その２次シールと１次シールとの隙間に水が溜まることを防止するため、隙間中の水を排出する排水路を設けることも行われているが（特許文献３）、排水路が詰まる虞がある。
【０００５】
また不定形のシール材を支えるバックアップ材を、管状の弾性ガスケットとして、その弾性力で水密性・気密性を発揮する二重シールが提案されている（特許文献４）。
【０００６】
外壁材の隙間に定形の１次シールを、その外壁材を支えるフレーム同士の隙間に、１次シールと接する定形の２次シールをそれぞれ嵌合させた二重シールもある（特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−１００３７８
【特許文献２】特開平０８−２２６２１８
【特許文献３】特開平０８−２１８５０４
【特許文献４】特開２０００−７３４６２
【特許文献５】特開２００７−２７８０１９
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「矩形断面をもつシーリングジョイントの耐疲労性に及ぼす形状・寸法の影響」  田中享二  日本建築学会構造系論文報告集第３９０号  昭和６３年８月
【非特許文献２】「外壁接合部の水密設計および施工に関する技術指針・同解説」  日本建築学会  ２００８年２月出版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献４の二重シールは、中空管状の２次シールの弾性疲労により弾力を失うと水密性を損ない、交換が必要となる。また特許文献５の二重シールは、１次シールを外壁材同士の隙間に、また２次シールを外壁支持用のフレーム同士の間隙にそれぞれ嵌合したから、各シールを別々に交換しなければならず、面倒である。従ってメンテナンスコストが嵩む。
【００１０】
出願人は、複合目地のライフサイクルを改善するため、建物の外側から内側へ積層状の複数のシールが順次止水機能を果たす隣接多重のシール構造に想起した。
【００１１】
こうした積層状のシール構造は、外部からシーリング材を充填して構成することが簡便であるが、このような構造の耐疲労性についてはこれまで十分な研究がなかった。
【００１２】
シングルシールの耐疲労性は良く研究されており、例えば図２６に示す深さの異なる２つのシールを同様に伸縮させると、深さが大きい方のシールに先に亀裂ＣＲが生じる。
【００１３】
目地巾Ｗ及び目地深さＤの比（Ｄ／Ｗ）である形状係数の減少により、亀裂発生に至るまでの変形の繰返し回数Ｎが増加することを表す次式も報告されている（非特許文献１）。
［数式３］ｌｏｇＮ＝−０．４８×ｌｏｇ（Ｄ５／Ｐ）＋５．５
【００１４】
しかしながら、これらの情報はシングルシールに関する知識である。シングルシールと積層乃至隣接型の多重シールとでは、各シールの挙動に相違がある。
【００１５】
例えば出願人は図５に示す如く２種類のシールを隣接させた状態で、巾Ｗ方向に伸縮する実験を行った。そうすると、圧縮時に各シール深さの比により、図６（Ｂ）のように各シールが相互に圧接する態様や、図７（Ｂ）のように各シールが反対方向へ座屈する態様が見られた。図２６の単一シールの変形と異なり、相互に隣接したシールは、その変形の向きが規制され、かつ相互に当接することで応力を及ぼし合う。
【００１６】
出願人は、隣接型のシールに亀裂発生に至るまでの繰返し回数の測定実験を行い、そして多重シールのうち最終止水ラインとなるシーリング材と比べて耐疲労性の低いシールに着目して、そのシール深さ（ｄ）及び目地巾（Ｗ）と亀裂発生までの繰返し変形回数との疲労性曲線を描いた。
【００１７】
その結果、出願人は、上記数式３からは予期できない知見を得た。すなわち、最終止水ラインとなるシーリング材と比べて疲労に弱いシールに係る疲労性曲線は図３に示すような極大点を呈するのである。この性質は、隣接型の二重シールを設計する上で重要である。
【００１８】
本発明の第１の目的は、目地空間を塞ぐ隣接した少なくとも２つのシールのうち建築物内方のものの耐疲労性を高くして、ライフサイクルの長い目地構造を提案することである。
【００１９】
本発明の第２の目的は、目地空間を塞ぐ２つのシールのうち、一方シールの深さを変数とした場合の疲労性曲線が極大値を示す隣接型の二重シールを提案することである。
【００２０】
本発明の第３の目的は、上記疲労性曲線が極大値を示す隣接型の二重シールにおいて良好な耐疲労性を示す範囲で各シールの形状を設計する設計方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
第１の手段は、二重シール式の複合目地構造であり、
建築物の２つの壁体の対向端面の間に形成される目地空間と、
目地空間中に、少なくとも建築物の外から内へ相互に隣接させて設けた１次シール及び２次シールを有し、かつこれら１次シール及び２次シールを区切る分離部を含むシール機構と、を具備し、
１次シール及び２次シールは、種類の異なる不定形のシーリング材料を充填して両壁体に密着させるとともに、密着状態で壁体からの伸縮応力に対して変形可能に形成され、
上記１次シールを、ポリイソブチレン系、変成シリコーン系、ポリサルファイド系のいずれかで形成するとともに、
２次シールは、１次シールより圧縮変形及び引張変形の繰返しに対する高い耐疲労性を有するシリコーン系材料で形成し、
二重シールの目地深さをＤとするとともに目地巾をＷとし、かつ１次シールの深さをｄ１、２次シールの深さをｄ２とするとき、
その二重シールの目地深さ及び目地巾が下記の数式１に、また１次シール及び２次シールの深さが下記に数式２にそれぞれ適合している。
［数式１］１３４≦Ｄ３／Ｗ≦５６１２
［数式２］０．１３≦（ｄ１・ｄ２０．３３）／Ｗ１．３３≦２．８８
【００２２】
本手段では、図１、図２３の如く不定形の複数のシール１８Ａ、１８Ｂ…を隣接させ、建築物外側から内側へシールの耐疲労性を高くしている（図１参照）。これにより、１次シールは、その耐用年数の間、水の浸入を阻止するとともに次シールの耐疲労性を温存する。１次シールの耐用年数の経過後は、２次シールが止水ラインとして働く。２つのシールは、ボンドブレーカなどの分離部で区分され、これにより各シールの耐疲労性が確保される。
また本手段では、隣接型の二重シールにおける好適な目地深さＤの範囲及び各シールの深さの範囲を提案している。図１１に示す耐疲労性試験の結果を表す指数（グラフ横軸の指数）として、同図（Ａ）のように形状係数Ｄ／Ｗを用いるよりも、同図（Ｂ）のようにＤ３／Ｗを用いた方が山形のグラフの両側で直線的となり、高い相関関係が得られることが判った。耐疲労性のクライテリアとして４０００回を設定し、これを満たす範囲として数式１を得た。数式２の形状因子量は（ｄ１／Ｗ）及び（ｄ２／ｄ１）という２つの因子の積で表される。このようにした理由は後述する。この形状因子係数で同じクライテリアを満たすように上限値及び下限値を決めると数式２を得る。
【００２３】
本発明の二重シールは、複数・多層状のシールが建物外方から順次止水ラインとして機能し、目地のライフサイクルを大幅に延長するようにしている。主として二重シールの交換を容易にするために各シールを隣接させており、各シールが独立してシール作用を果たすように分離部を介在させる。「分離部」は、テープ状のものが好適であるが、スポンジ形のものも使用できる。
【００２５】
また本手段は、隣接型のシールの素材の好適な組合せを提案する。１次シール用の材料として挙げた材料は、はっ水汚染の原因となる粘着物質が流出しにくい非シリコーン系の中でも耐疲労性が高い。特にポリイソブチレン系の耐疲労性は優良であり、一部のシリコーン系材料のそれを上回る。故に２次シール用のシリコーン系材料は、先の手段で述べた“１次シールよりも耐疲労性が高い”という条件を満たす必要がある。
【発明の効果】
【００３６】
第１の手段に係る発明によれば、相互に隣接する２つのシールのうち２次シールの耐疲労性を１次シールのそれより高くしたから、１次シールの水密性及び気密性が失われたときに２次シールが止水ラインとして機能し、目地の寿命を長くすることができる。
また第３の手段に係る発明によれば、二重シールの目地巾Ｄ及び目地深さが数式１（１３４≦Ｄ３／Ｗ≦５６１２）に、また１次シール及び２次シールの各深さの比ｄ１、ｄ２が数式２（０．１３≦（ｄ１・ｄ２０．３３）／≦２．８８）にそれぞれ適合するようにしたから、各シールの変形の干渉による耐疲労性の低下を回避できる。
【００３７】
第２の手段に係る発明によれば、次の効果を生ずる。
○１次シールとして非シリコーン系を選択したから、汚れが付着しにくい。
○非シリコーン系の中で耐疲労性の高い材料（ポリイソブチレン系など）で１次シールを形成するとともに、この１次シールでシリコーン系の２次シールの外面に隣接させたから、２次シールが１次シールで保護される期間が長くなり、実用上の耐用年数が長くなる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る二重式目地構造の断面図である。
【図２】図１の構造に使用される二重シールの疲労性曲線を表すグラフである。
【図３】図１の構造に使用される二重シールに係る１次シールの疲労性曲線を表すグラフである。
【図４】図１の二重式目地構造が経年変化を経た後の断面図である。
【図５】図１の目地に用いる二重シールの性能を試験するための装置の斜視図である。
【図６】図５の装置で本発明の二重シールの一例を変形させたときの説明図である。
【図７】図５の装置で本発明の二重シールの他の例を変形させたときの説明図である。
【図８】図５の装置で参考例の二重シール（分離部なし）を変形された場合の説明図である。
【図９】図５の装置で耐疲労性と分離部の有無との関係を測定した結果を示している。
【図１０】図５の装置で本発明の二重シール及び単体シールについて、形状係数（Ｄ／Ｗ，ｄ／Ｗ）を変化させたときの耐疲労性を測定した結果を示すグラフである。
【図１１】図５の装置で本発明の二重シール及び単体シールについて、形状係数（Ｄ／Ｗ，ｄ／Ｗ）を変化させたときの耐疲労性を測定した結果を示すグラフである。
【図１２】図１１のデータを、横軸（Ｄ／Ｗ）のＤをポリイソブチレン系シーリング材料の深さｄＩＢに置き換えて記述したものである。
【図１３】図５の装置でシール深さの比を一定として形状係数を変化させたときの本発明の耐疲労性の増減を測定した結果を示すグラフである。
【図１４】本発明の第２実施形態に二重シールの設計方法を示すグラフであって、図１１のデータを、第1の形状因子量（Ｄｎ／Ｗ）で表したものである。
【図１５】図１４の第１の形状因子量として（Ｄ３／Ｗ）を選んで、図１１のデータからクライテリアを満たす当該因子の範囲を設計する作業を示す図である。
【図１６】図１１のデータを、ポリイソブチレンの深さを含む第２の形状因子量（ｄＩＢｎ／Ｗ）で表したグラフである。
【図１７】図１１のデータを、シリコーンの深さを含む第３の形状因子量（ｄＳＲｎ／Ｗ）で表したグラフである。
【図１８】図１１のデータを、第４の形状因子量ｄＩＢ×ｄＳＲｍ／Ｗｍ＋１で表したグラフである。
【図１９】図１１のデータを、第４の形状因子量ｄＩＢ×ｄＳＲｍ／Ｗｍ＋１のｍを０．３３として描いたグラフである。
【図２０】図１９の第４の形状因子量を用いて、図１１のデータからクライテリアを満たす当該因子の範囲を設計する作業を示す図である。
【図２１】本発明の第３の実施形態である二重シールの設計方法の手順を示すフローチャートである。
【図２２】図２１の設計方法に使用する資料である。
【図２３】本発明の参考例に係る多重式目地構造の断面図である。
【図２４】図２３の多重式目地構造の作用説明図である。
【図２５】本発明の二重シールを利用した場合の耐用年数を従来工法による他の参考例のそれと比較したグラフである。
【図２６】従来のシングルシールについて伸縮試験を行った様子を示す説明図である。
【図２７】公知のシリコーンの性能を表す資料である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
図１から図２２は、本発明の第１の実施形態に係る二重シール式の複合目地構造２及びその設計方法を示している。なお、図１中で、Ｐはパネルとして形成した外壁である。
【００４５】
この複合目地構造２は、目地空間４と、シール機構１０とで構成されている。
【００４６】
目地空間４は、この図示例では、２つの外壁Ｐの対向端面Ｅの間に形成されている。好適な図示例では、外壁Ｐであるパネルの端部を建築物の内方へ折り曲げるとともに、これら屈折板６Ａ、６Ｂのうちの一方６Ａの先部を垂直板部８とすることで、目地空間４を画成している。もっともこの構成は適宜変更することができる。
【００４７】
上記垂直壁部８の先端と他方の屈折板６Ｂとの間には、目地巾Ｗの縮小を可能とするための間隙Ｇを設けている。外壁の温度ムーブメントや地震力などの外力により、目地巾Ｗが変動する可能性があるからである。
【００４８】
シール機構１０は、バックアップ材１２と、二重シール１６とで構成されている。
【００４９】
上記バックアップ材１２は、不定形のシーリング材を支える目地底材であり、その先端面を上記垂直板部８の外面に突き当てて目地空間４の奥部に挿入させている。
【００５０】
好適な図示例では、バックアップ材１２の外面を、片面粘着テープであるボンドブレーカを貼り付けて非接着面１４としている。バックアップ材などの目地底にボンドブレーカを貼って、シーリング材の硬化途中で外壁の収縮や膨張によるシーリング材に亀裂を生じないようにすることは、従来から知られた技術である（特許文献１の段落００１１）。なお、バックアップ材の深さα２は、後述の１次シール及び２次シールの深さとの関係を考慮して設定する。
【００５１】
上記二重シール１６は、１次シール１８Ａと２次シール１８Ｂと分離部２０とからなり、１次シールと２次シールとが分離部を介して隣接している。すなわち、２次シール用のシーリング材をバックアップ材１２の外側に充填し、その２次シールの外面に分離部２０を適用し、さらに１次シール用のシーリング材を分離部２０の外側に充填させてなる。
【００５２】
本発明の二重シール１６の特長は、目地の施工には、１次シール１８Ａの外面及びこれに連なる外壁Ｐの外面が、図４（Ａ）に破線で示すように止水ラインＬを構成し、１次シール１８Ａの耐用年数が過ぎた後には、図４（Ｃ）に示すように２次シール１８Ｂの外面から外壁Ｐの外面に亘る部分が止水ラインＬを構成することである。２次シール１８Ｂの耐用年数も経過すれば二重シール１６全体を交換すればよい。
【００５３】
前述の特許文献３の二重シールが目地空間の内外２箇所で水を食い止め、漏水の危険を減らすということを着想とするのに対して、本発明の二重シールは、耐疲労性が異なるシーリング材を積層させて、時の経過とともに各シールが交代で止水ラインとして機能するものである。二重シール１６のライフサイクルは次式のように与えられる。
［数式４］  ［二重シールのライフサイクル］＝［１次シールの耐用年数］＋［１次シールの耐用年数を経過してから２次シールの止水性能が失われるまでの間］
【００５４】
一見すると、［２次シールの耐用年数］＝［二重シールのライフサイクル］のようであるが、１次シール１８Ａが２次シール１８Ｂの外面全体を覆っているために、１次シール１８Ａが紫外線・熱・雨水などの劣化要素から２次シール１８Ｂを保護する。従って２次シール１８Ｂが外界に晒されている場合の耐用年数に比べて、ライフサイクルの改善が図られる。
【００５５】
１次シール１８Ａと分離部２０と２次シール１８Ｂとを隙間なく連続させた理由は、次の通りである。
第１に、省スペース化が可能となり、所要のシール深さを確保し易い。
第２に、外壁Ｐの外面から２次シールまでの距離が小さくなるので、２次シール１８Ｂの耐用年数が経過したときに、目地に治具などを挿入して二重シールを引き出すことも簡単となる。
第３に、１次シールがはく離した場合、１次シールと２次シールとが隣接しているため、台風時に雨水が浸入し、１次シールと２次シールとの間に溜まることに起因する２次シールの耐久性低下のおそれが少ない。なお、風速が7〜8m/ｓを超えると、水平面と比較して、
外壁面（垂直面）の雨量は多くなり、風速40 m/ｓの場合は、外壁面（垂直面）の雨量は水平面の7〜8倍程度なる。
【００５６】
上記分離部２０は、１次シール１８Ａ及び２次シール１８Ｂとして充填されたシーリング材が相互に接着する縁切り手段である。二つのシールが接着して、シール深さが大となり、耐疲労性が低下することを防止するためである。図９では、分離部を設けた場合と分離部を省略した場合とで、隣接型二重シールの耐疲労性の比較実験を行っているが、例えば●で示す試験体と（黒丸）と◇で表す試験体とでは、耐疲労性に大きな相違がある。これについては後述する。
【００５７】
上記分離部２０は、１次シール１８Ａ及び１６Ｂの変形に影響しないように、柔軟かつ薄肉に形成するとよい。分離部の構成として、バックアップ材に使用されるボンドブレーカを採用することができる。もっとも特許文献１のボンドブレーカはシール材の亀裂の発生を防止するもの、分離部としてのそれは、隣接型の２つのシールが接着してシール深さが実質的に増加することを避けるものであり、機能が異なる。本実施形態の分離部２０は、厚さα１の小さい（例えば０．１ｍｍ程度）のテープとしている。主として厚さの如何によらずシーリング材同士の縁切りにより耐疲労性の向上に貢献することを示すためである。しかしながら、分離部を、後述の如く肉厚のスポンジ状物とすることも可能である。
【００５８】
また上記分離部２０は、非通気性又は非通水性の材料で形成することができる。これにより、１次シール１８Ａの気密性及び水密性が破られたときに、空気又は水から２次シールを保護する機能が発揮される。
【００５９】
上記１次シール１８Ａ及び２次シール１８Ｂは、目地巾方向の両端部を外壁Ｐの対向端面Ｅに密着させるとともに、各シールの隣接端部を分離部２０で縁切りしているので、それぞれ深さｄ１及びｄ２の別々のシールとして作用する。
【００６０】
他方、１次シール１８Ａ及び２次シールＢは、１次シールの内側に分離部２０を介して隣接させているから、目地巾Ｗが変動したときに、各シールが相互に干渉しながら変形する。例えば各シールが相反する方向に座屈したり、一方のシールが深さ方向に膨らむことで、その膨張方向へ他方のシールを座屈させる。これらの変形が耐疲労性に与える影響を制御することが本発明の主題の一つである。
【００６１】
１次シール１８Ａ及び２次シール１８Ｂのシーリング材は、２次シール１８Ｂが高い耐疲労性を有するように選択する。
【００６２】
上記１次シール１８Ａは、ポリイソブチレン系、変成シリコーン系、ポリサルファイド系、ポリウレタン系のいずれかで形成する。耐疲労性に関しては、これらの素材の中でポリイソブチレン系が最も優れており、その次が変成シリコーン系乃至ウレタン系であり、その次がポリサルファイド系である。これらの素材はシリコーンに比べて美装性が高い。
【００６３】
上記２次シール１８Ｂは、１次シールより耐疲労性の高いシリコーン系材料（好ましくは脱ヒドロキシルアミン形シリコーン）で形成する。建築物の外壁に一般的に使用されるシーリング材は、２成分（基剤＋硬化剤）形であり、そのシーリング材の耐疲労性の評価を次の表１に示す（同文献第１４１頁）。
【００６４】
【表１】
0005729805.tif 000002
【００６５】
上記の表１中のシリコーン系シーリング材は、脱ヒドロキシルアミン形である。基剤としてのシリコーンの耐疲労性を種類別に示すために、１成分形の耐疲労性を次の表２に示す（非特許文献２の第１４１頁）。
【００６６】
【表２】
0005729805.tif 000003
【００６７】
図２７には、上記脱ヒドロキシルアミン形シリコーンのシーリング材の経年係数と５０％引張応力度との関係を示している。このグラフは、高層建築物のシーリング目地（劣化付加の比較的大きな部位）に適用された上記シリコーンの実際の曝露データである。２０〜２５年を経ても十分な物性を保持していることが判る。
【００６８】
上記構成によれば、目地を施工してから一定の期間は、図４（Ａ）に示すように１次シール１８Ａが止水ラインとして水などの進入を阻止する。また１次シール１８Ａは、紫外線、風雨などの劣化要素から、２次シール１８Ｂを保護する。従って２次シール１８Ｂは、その性能（耐候性、耐水性など）を温存することができる。同期間中、地震などの影響は２次シールにも及ぶが、シリコーンは耐疲労性が高いので性能が大きく劣化することはない。
【００６９】
次に１次シールが劣化すると、次に２次シール１８Ｂが止水ラインとして機能する。シリコーン単体のシールに比較しても寿命が高まる。
【００７０】
図２は、この二重シールの疲労性曲線を描いたグラフである。このグラフの縦軸は亀裂発生に至るまでの変形の繰返し回数Ｎであり、また横軸は、形状係数（Ｄ／Ｗ）である。形状係数は、２次シールの深さを一定とし、１次シールの深さを変化させることで増減することにしている。図示のようにこの疲労性曲線は極大点Ｍを有する。
【００７１】
このグラフに二重シールが満たすべき繰返し回数のクライテリアを表す基準線Ｃを水平にひき、この線と疲労性曲線との交点Ｉ１、Ｉ２を通過する２つの垂直線Ｖ１、Ｖ２を描く。
【００７２】
上記基準線Ｃは、外壁のムーブメントの発生頻度（回／年）と１次シールの耐用年数（年）との積として設計することが好適である。例えば昼夜の熱による膨張・収縮のムーブメントを３６５（回／年）、１次シールの耐用年数を１０年として、３６５×１０≒４０００回と設定することができる。
【００７３】
形状係数が大きい方の交点Ｉ２を通るよりも垂直線Ｖ２よりも外側の領域Ａ２では、１次シールの深さが大きくなるにつれて耐疲労性が低下する。この傾向は、従来既知の事柄である。
【００７４】
形状係数が小さい方の交点Ｉ１を通るよりも垂直線Ｖ１よりも外側の領域Ａ１では、１次シールの深さが小さくなるにつれて耐疲労性が低下する。この領域では、１次シール及び２次シールの変形が干渉し合うことで、耐疲労性が低下するものと理解される。
【００７５】
図３は、図２の形状係数（Ｄ／Ｗ）のうち二重シール全体の深さＤを、１次シールｄ１に置き換えて、疲労性曲線を描いたものである。
【００７６】
二つの垂直線Ｖ１、Ｖ２の内側の領域Ａ３に形状係数がおさまるように１次シール及び２次シールｄ１の深さを設計すればよい。さらに詳しい設計方法については後述する。
【００７７】
図５は、本実施形態の性能試験を行うための実験装置３０を示している。この実験装置は、披着板を兼ねる２枚の平行な可動板３２に試験体３４の両端を密着させ、試験体を伸縮させることができるように構成している。可動板３２は、アルミニウム合金板である。
【００７８】
上記試験体３４は、複合目地としては、２成分形の深さｄＳＲのシリコーン系シーリング材（以下ＳＲという）と深さｄＩＢの２成分ポリイソブチレン系シーリング材（以下ＩＢという）との間に分離部であるボンドブレーカ（以下ＢＢという）を挟んだものと、分離部を省略したものとをそれぞれ用いた。
【００７９】
分離部を省略した試験体３４の詳細を表３に、また分離部を含む試験体３４の詳細を表４にそれぞれ記載した。
【００８０】
【表３】
0005729805.tif 000004
【００８１】
【表４】
0005729805.tif 000005
【００８２】
また比較例として各シーリング材単体の試験体の詳細を次の表５に記載している。
【００８３】
【表５】
0005729805.tif 000006
【００８４】
実験方法として、上記の表に示した構成のシーリング材を施工し、標準養生後に試験体とした。試験体に、室内環境下で目地幅３０％の変形を圧縮、引張方向に繰り返し与え、繰り返し回数２０００回毎に目視観察を行い、亀裂、割れなどの不具合の発生した繰り返し回数を記録した。
【００８５】
図６及び図７は、ＢＢ付きの試験体３４の変化を目視観察した様子を描いている。ＢＢがあると、ＳＲとＩＢとが接合せず、ＳＲ及びＩＢ単独の目地深さで変形した。複合目地中のＳＲの目地深さをｄＳＲ、ＩＢの目地深さをｄＩＢ、複合目地の目地幅をＷとすると、ｄＳＲ／Ｗ≦０．３又はｄＩＢ／Ｗ≧０．３の場合、圧縮時にＳＲ，ＩＢに弓状の座屈変形が生じ（図６（Ｂ）参照）、他の場合は全て圧縮時に目地幅部が横に膨らむ変形を生じた（図７（Ｂ）参照）。
【００８６】
ここで従来の図２６の二重シールではシールの巾方向中間部からクラックＣＲに生じるのに対して、本発明の構成では図７（Ｂ）に示すようにシールの巾方向両端部付近で亀裂ＣＲを生じた。これは、同図に示す２つのシールの両端部が接触することで、相互に深さ方向の内部応力ｆ１を及ぼすのに対して、各シールの両端面は可動板に密接されているので、その密接力ｆ２と内部応力ｆ１とにより、上記両端部が強制的に変形されるためと考えられる。
【００８７】
図８は、本発明との対比例であるＢＢ無しの試験体３４の変化を目視観察した様子を描いている。ＢＢがないとＳＲとＩＢとが接着して、圧縮変形時にＳＲが横に膨らむと同時にＩＢも横に押し出された。
【００８８】
図９は、ＢＢがある本発明の試験体と、ＢＢがない対比例の試験体との試験結果を示している。全ての試験体でＩＢに亀裂が生じたが、ＢＢがないとＳＲとＩＢとが接着せず、複合目地の合計目地深さＤで耐疲労性が決定されるため、同一のＤ／Ｗであれば、ＢＢがあると耐疲労性が優れる結果となった。
【００８９】
なお、上記実験結果では、ＢＢを有しない試験体でも亀裂発生までの圧縮回数が前述の基準値（４０００回）を超えているものもある。従って本発明の構成のうちＢＢを省略することも出来ないものではないが、実用上はＢＢが設けた方が有利である。
【００９０】
図１０は、ＢＢが有る複合目地の場合をＤ／Ｗ、ＩＢ単体の場合をｄ／Ｗとして、両者の耐疲労性を比較した結果を示す。
【００９１】
ＳＲより先にＩＢに亀裂が生じたため、二重シールの耐疲労性を左右するのはＩＢの構造であると考えられる。実験者は、Ｗ＝１２ｍｍかつｄ／Ｗ＝Ｄ／Ｗであれば、複合目地の方がＩＢのみの目地深さの割合が小さくなるため、耐疲労性が優れると予想していたが、実際にはＤ／Ｗが小さくなると、シーリング材単体の耐疲労性が優れる結果であった。これは、ＩＢの座屈変形の影響に加えて、隣接するＳＲの挙動が干渉するためと思われる。他方で、Ｄ／Ｗが大きくなるとＩＢ単体の耐疲労性が低下するため、複合目地とシーリング材単体の耐疲労性は同等程度であった。以上から、複合目地には最適な形状があると判断される。
【００９２】
図１１は、同図（Ａ）において、ＢＢを有する場合の形状係数（Ｄ／Ｗ）に対する耐疲労性の測定結果を示している。この結果から、複合目地の耐疲労性は、Ｄ／Ｗに対して、上に凸状の曲線に従うことが判る。すなわち、Ｄ／Ｗが小さいと、ＩＢの座屈変形の影響と隣接するＳＲの挙動が干渉する影響とにより耐疲労性が低下する。またＤ／Ｗが大きいとシーリング材単体の耐疲労性が低下し、複合目地の耐疲労性も低下する。同図（Ｂ）は、上記形状係数に代えて形状因子量（Ｄ３／Ｗ）を用いたものである。この形状因子量については後述する。
【００９３】
この実験では、ポリイソブチレン系の１次シールとシリコーン系の２次シールの組み合わせについてだけ実験をしているが、疲労性曲線が上に凸状となる傾向は、ポリイソブチレンを、変成シリコーン系材料又はポリサルファイド系シーリング材料に代えても表れると推察できる。その理由は、これらの素材がポリイソブチレン系材料と同様のゴム弾性（ポアソン比０．４８）を有するからである。これについてさらに後述する。
【００９４】
図１２は、図１１から複合目地の目地幅、目地深さを、図１１中のＤ／ＷをｄＩＢ／Ｗに置き換えて表示したものである。ここで変形の繰返し回数の基準を適当に選択し、その基準を超える範囲で図１２から複合目地中のＩＢの目地深さを適宜読み取り、さらにＳＲの目地深さを算出する方法で好適な耐疲労性を有する複合目地の断面形状の設定が可能となった。
【００９５】
図１３は、ＢＢがある同一形状の複合目地でｄＳＲ、ｄＩＢの目地深さの比率が異なる場合の試験結果を示している。
【００９６】
複合目地の合計目地深さに対するＩＢの目地深さの割合が大きい方が、耐疲労性に優れるといえる。目地深さが小さくなると耐疲労性が優れるという過去の知見と反対の傾向であった。これは、ＳＲの挙動がＩＢに干渉しているためと思われる。
【００９７】
図１４から図２０では、以上の実験結果を踏まえて、本発明の第２実施形態である二重シールの設計手法について説明する。二重シールの構造は第１実施形態のものをそのまま援用する。シングルシールでは、目地深さをｄ、目地巾をＷとすると、シーリング材の耐疲労性を（ｄｎ／Ｗ）という形の形状因子量で表現することが通常的に行われている。但し、ｎは正の整数である。そこで二重シールの耐疲労性を、Ｄｎ／Ｗ，ｄＩＢｎ／Ｗ、ｄＳＲｎ／Ｗで表すことを検討する。
【００９８】
図１４は、図１１に示す実験データを、その横軸のＤ／ＷをＤｎ／Ｗに置き換えて示している。このデータが示す耐疲労性は極値を示している。この極値を境にデータを、１次シールの深さにより耐疲労性が低下するグループと、２次シールからの挙動の干渉により耐疲労性が低下するグループとに大別し、各グループのデータを指数近似し、近似式との相関係数が最大となるｎを求めた。その相関係数はｎ＝3.0のときに最大となった。
【００９９】
図１５は、第１の形状因子量としてＤ３／Ｗを選んで、当該因子の小さい範囲（同図１８）及び大きい範囲（同図Ｂ）のデータを表記したものである。そして耐疲労性のクライテリアとして、４０００回の変形回数を選択した。同図（Ａ）のデータから第４の形状因子量の下限値を、また同図（Ｂ）のデータから第４の形状因子量の上限値を求めて、数式１（１３４≦Ｄ３／Ｗ≦５６１２）を得た。
【０１００】
図１６は、第２の形状因子量として、ｄＩＢｎ／Ｗを横軸に選び、図１１のデータを表記している。但し、ｎ＝１，３，５，７である。第２の形状因子量は、２次シールであるシリコーンの形状因子を含んでいないのであるが、ｎ＝1の場合は第２の形状因子量の増減に伴い耐疲労性が低下する傾向が見受けられる。もっとも、ｎ＝３，５，７の場合には、明確な傾向を読み取ることができない。従って耐疲労性の高いシリコーンと耐疲労性の低いポリイソブチレンの二重シールの耐疲労性は、（ｄＩＢ／Ｗ）に依存すると推察できる。
【０１０１】
図１７は、第３の形状因子量として、ｄＳＲｎ／Ｗを横軸に選び、図１１のデータを表記している。ｎ＝１，３，５，７であるが、いずれのｎの値についても、明確な傾向を読み取ることができない。第３の形状因子量は、シリコーンの形状因子のみを含むものである。
【０１０２】
図１７の解析結果から、シリコーンとポリイソブチレンとの組み合わせでは、後者に亀裂が発生するため、シリコーンの形状因子のみを含む因子量では、亀裂発生の傾向を予測できないものと推察される。そこでポリイソブチレンの深さのみに関係する因子（ｄＩＢ／Ｗ）の他に、シリコーンの変形がポリイソブチレンの変形に干渉する強さを表す因子として（ｄＳＲ／ｄＩＢ）を導入し、（ｄＩＢ／Ｗ）ｎ×（ｄＳＲ／ｄＩＢ）ｍと表す。これを変形すると（ｄＩＢｎ−ｍ×ｄＳＲｍ）／Ｗｎである。これは無次元量であるから、簡単のためにｎ−ｍ＝１とおくと、ｄＩＢ×ｄＳＲｍ／Ｗｍ＋１を得る。これを第４の形状因子量とする。
【０１０３】
図１８は、第４の形状因子量として、ｄＩＢ×ｄＳＲｍ／Ｗｍ＋１を横軸に選び、図１１のデータを表記している。ｍ＝−１，−０．５，０．５，１，２である。ｍ＝−１の場合は1対1の対応がみられないが、その他の場合はおおむね1対1の対応がみられ、第４の形状因子量の増減で耐疲労性が低下する傾向を表示できた。
【０１０４】
図１８の結果から、第４の形状因子量のｍを適切に設定すれば、２次シールの挙動の干渉の影響と目地深さの増大の影響による耐疲労性の低下を表示できることが判った。
【０１０５】
図１８（ｍ＝−０．５，０．５，１，２の場合）から、2次シールの挙動の干渉の影響によって耐疲労性が低下するプロットと、目地深さの増大によって耐疲労性が低下するプロットの２種類に大別し、ｍを適当に変化させた第４の形状因子量と実験結果との関係を指数近似した。２次シールの挙動の干渉の影響のプロットの近似式の相関係数が最大となるｍを求めた。相関係数が最大となったのはｍ＝０．３３のときである。これを上記ｄＩＢ×ｄＳＲｍ／Ｗｍ＋１に代入して、ｄＩＢ×ｄＳＲ０．３３／Ｗ１。３３を得る。
【０１０６】
図１９は、第４の形状因子量としてｄＩＢ×ｄＳＲ０．３３／Ｗ１。３３を横軸にとり、耐疲労性を表したグラフである。
【０１０７】
図２０は、第４の形状因子量として、ｄＩＢ×ｄＳＲ０．３３／Ｗ１。３３を選んで、当該因子の小さい範囲（同図１８）及び大きい範囲（同図Ｂ）のデータを表記したものである。２次シールの挙動の干渉の影響によって耐疲労性が低下するプロットに対する相関係数は０．７３で最大となり（同図１８）、このとき目地深さの増大によって耐疲労性が低下するプロットに対する指数近似式の相関係数は０．７２となった（同図Ｂ）。ここで変形回数４０００回のクライテリアを適用すると、数式２（０．１３≦（ｄ１・ｄ２０．３３）／Ｗ１．３３≦２．８８）を得る。
【０１０８】
図２１及び図２２は、本発明の第３実施形態である目地構造の設計方法を示す。
【０１０９】
図２１は、上記設計方法の手順を示すフローチャートである。具体的な手順は次の通りである。
【０１１０】
第１に、目地巾の算定を行う。いわゆるワーキングジョイントは、外壁のムーブメントに追従するために従来公知の数式５を満足しなければならない。但し、Ｗは設定目地巾（ｍｍ）、δはムーブメント（ｍｍ）、εはシーリング材の設計伸縮率・設計変形率（％）、Ｗｅは目地巾の施工誤差（ｍｍ）である。
［数式５］Ｗ≧（δ／ε）×１００＋｜Ｗｅ｜
【０１１１】
そこで対象となる外壁接合部がワーキングジョイントであるか否かを確認する。ワーキングジョイントでないときには、Ｗｅの絶対値をそのまま目地巾として採用する。ワーキングジョイントであるときには、数式５右辺の各変数を代入して、Ｗを計算する。そして、その計算値が、シーリング材毎に設定されている目地巾の許容範囲にあることを確認する。
【０１１２】
この目地巾の許容範囲は、シーリング材が垂れたり、充填作業が困難にならないようにシーリング材の種類毎に従来から用いられている範囲であり、シリコーン系、ポリイソプチレン系、変形シリコーン系、ポリサルファイド系、及びポリウレタン系では１０〜４０ｍｍである。そして計算値が目地巾許容範囲であることを確認して、Ｗを決定する。
【０１１３】
第２に、目地巾Ｗに応じて目地深さＤを設定する。この目地深さは従来公知の図２２の指針に示された範囲において選択することが好適である。
【０１１４】
第３に、１次シールｄ１及び２次シールｄ２を設定する。具体的には、２次シールｄ２を選び、１次シールｄ１（＝Ｄ−ｄ２−α１−α２）を計算する。
【０１１５】
第４に、１次シールｄ１を図２のグラフに当てはめ、１次シールの計算値が一定のクライテリアを満たす領域Ａ３に収まるか否かを判定する。収まれば、その１次シール及び２次シールの深さの組を採用し、満たさなければ再びＤの設定に戻って設計し直す（※６）。
【０１１６】
図２３及び図２４は、本発明の参考例である目地構造を示している。この目地構造は、第１実施形態の二重シール１６を三重シール１７に代えたものである。第１の実施形態と同じ構成については、同一の符号を使用することで説明を省略する。
【０１１７】
上記三重シールは、図２３に示すように２次シール１８Ｂの内面に分離部２０を介して３次シール１８Ｃを隣接させている。
【０１１８】
３次シール１８Ｃは、２次シール１８Ｂと同等又はそれ以上の耐疲労性を有する。３次シール１８Ｃの耐疲労性が２次シール１８Ｂの耐疲労性よりも高い場合には、少なくとも３次シールの耐用年数のうち２次シールの耐用年数を超える部分において、３次シールが止水ラインとして機能する。
【０１１９】
具体的な素材の選択の一例としては、最も耐疲労性の高い脱ヒドロキシルアミン形のシリコーンを３次シール１８Ｃの素材として、その次に耐疲労性の高いポリイソブチレン系を２次シール１８Ｂの素材として、変成シリコーン系、ポリサルファイド系、ポリウレタン系のいずれか一つを１次シール１８Ａの素材として採用することができる。
【０１２０】
また本参考例では、１次シール１８Ａと２次シール１８Ｂとの間の分離部を、スポンジのように圧縮容易で肉厚のスポンジなどで形成することができる。三重シールの構成では、２次シール１８Ｂは、１次シール１８Ａと３次シール１８Ｃとの間に挟まれており、両側から圧縮応力が作用するために、二重シールの場合に比べて変形による劣化が早く進行する可能性がある。そこで上記スポンジなどをクッションとして、各シールの干渉を抑制しているのである。
【０１２１】
目地が巾方向に伸縮するときには、図２４に示すように圧縮時に分離部２０Ａが収縮するので、１次シール１８ａと２次シール１８ｂとは殆ど干渉し合わない。従って２次シールの変形による劣化を低減できる。
【０１２２】
図示例では、１次シール及び２次シールの間の分離部２０Ａをスポンジ状物にしているが、これに代えて、或いはこれとともに、２次シール及び３次シールの間の分離部２０Ｂをスポンジ状物にすることもできる。そのスポンジ状物の厚さは、各シールの目地深さ方向の変形量に応じて、各変形が干渉し合わないように定めることができる。
【実施例】
【０１２３】
［実施例１］
図２５は、本発明の二重シールを目地に適用した場合のライフサイクルコストを、通常工法と対比して、シミュレーションした例を示す。
【０１２４】
同図中の横軸には経過年数を、縦軸には単位長さ（ｍ）当りのライフサイクルコスト（円）をとっている。さらに同図中、ＣＡ１は、１次シールのみを用いた通常工法の事例であり、ＣＡ２は、シリコーン系１次を用いかつ清掃を行った事例である。ＣＡ３は、本発明を適用した例である。
【０１２５】
各事例のライフサイクルコストを表す線は、水平線と垂直線とを繰り返しているが、この垂直線はこの時点でシールの交換が行われ、費用が発生したことを意味している。費用の概算は次の基本データをもとに行っている。
【０１２６】
【表６】
0005729805.tif 000007
【０１２７】
本発明の工法ＣＡ３の場合、通常の工法ＣＡ１，ＣＡ２に比べて目地の耐用年数が倍以上となり、総合的にみてコストダウンにつながる。
【０１２８】
なお、上述の実施形態及び実施例は、本発明の好適な適用の例であり、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【０１２９】
［実施例２］
前述のポリイソブチレン系の１次シールとシリコーン系の２次シールとからなる二重シールを、変成シリコーン系・ポリサルファイド系などの何れかである１次シールとシリコーン系の２次シールとからなる二重シールに発展させた場合の形状範囲に関して述べる。
【０１３０】
二重シールが図３のように極値を示すことは、シリコーン系及びポリイソブチレン系の組み合わせでしか実験的に確認されていないが、ポリイソブチレン系を変成シリコーンやポリサルファイド系などに置き換えても、同様の傾向を生ずると考えられる。何故なら同図において１次シールの深さｄ１が小さい領域でｄ１の減少により耐疲労性が低下する原因は、１次シールが薄くなることで相対的に２次シール側からの干渉を強く受けるためである。同じようにシリコーン系の２次シールから干渉を受け、ポリイソブチレン系の１次シールを用いて亀裂を生じ易くなるならば、これより耐疲労性に劣る素材を用いた場合に、同等又はそれ以上に亀裂が発生するのでなければ不自然である。
【０１３１】
変成シリコーンなどを用いるときには、数式２に代る式を実験的に定める。より簡略な方法として、各シーリング材単体で亀裂が発生するときの繰返し回数の平均値Ｎａｖｅから推測することもできる。具体的には、ポリサルファイド系を直接の適用対象とする数式３を指数表示してＮ＝３１６２２８×（ｄ5/W）-0.48とし、変成シリコーンの耐疲労性をＮ＝３１６２２８×（ｄ5/W）-0.48×Ｃと推定する。単体の繰返し回数の平均値Ｎａｖｅを算出し、試験水準の平均値（ｄ5/W）aveを求め、Ｎ＝３１６２２８×（ｄ5/W）-0.48から（ｄ5/W）aveのときのポリサルファイド系のＮａｖｅ’を求め、Ｃ＝Ｎａｖｅ／Ｎａｖｅ’を求める。
【０１３２】
この方法で変成シリコーンについてＣ＝２７となった。クライテリアを繰返し回数４０００回とすると、変成シリコーンに関して、数式２に代る式として、0.21≦（ｄ1×ｄ20.33）/W1.33≦2.18が得られた。
【０１３３】
なお、本明細書に記載された各実施形態及び実施例は、限定的なものと解されるべきではなく、本願特許請求の範囲に記載された発明は、その性質に反しない限り、他の形態により実施することが可能である。
【符号の説明】
【０１３４】
２…複合目地構造  ４…目地空間  ６Ａ、６Ｂ…屈折板  ８…垂直板部  
１０…シール機構  １２…バックアップ材  １４…非接着面  １６…二重シール
１７…三重シール  １８Ａ…１次シール  １８Ｂ…２次シール  １８Ｃ…３次シール
２０…分離部  
３０…実験装置  ３２…可動板  ３４…試験体  ＳＲ…シリコーン系シール材
Ｃ…クライテリア  Ｄ…複合目地深さ  Ｅ…外壁の対向端面  Ｇ…間隙
Ｉ１、Ｉ２…交点  Ｌ…止水ライン  Ｍ…極大点  Ｐ…外壁  Ｗ…目地巾
ＢＢ…ボンドブレーカ  ＣＡ１…事例１  ＣＡ２…事例２  ＣＡ３…事例３
ＣＲ…亀裂    ＩＢ…ポリイソブチレン系シール材
ｆ１…内部応力  ｆ２…密着力
【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】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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