(57)【要約】【目的】樹心部が形状上の中心部から外れている場合も、乾燥に伴う割れや変形を確実に防止する。【構成】横断面の一部に樹心部１１を有する心持ち材において、少なくとも、横断面における形状上の中心線を挟んで相対する２つの材面１２，１２に、それぞれ２本以上のスリット１３，１３を設ける。２本以上のスリット１３，１３は、繊維方向（縦方向）に直角な方向（横方向）に隙間をあけて並びそれそれが繊維方向（縦方向）に延びる縦溝である。２本以上のスリット１３，１３のうちの２本は、板目部分１２ａの両端に位置するように、材面１２の中央線両側に対称的に設けられている。従来の背割りでは十分に防止できない、樹心部が形状上の中心部から外れている心持ち材での乾燥に伴う割れを防止できる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面の一部に樹心部を有しており、且つ、少なくとも、横断面における形状上の中心線を挟んで相対する２材面の、中央線を挟むほぼ対称な２位置以上に、縦方向のスリットを有することを特徴とする心持ち材。
【請求項２】
前記スリットは、横断面が長方形の平角材では、少なくとも、長辺側の２材面における板目部分のぼぼ両端に位置する部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の心持ち材。
【請求項３】
前記スリットは、横断面が正方形の正角材では、少なくとも、相対する２材面における板目部分のぼぼ両端に位置する部分に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の心持ち材。
【請求項４】
前記２材面のほぼ対称な２位置に設けられる２本のスリットの間隔は、当該スリットが設けられる材面の幅をＷとしてＷ／４〜Ｗ／２である請求項２又は３に記載の心持ち材。
【請求項５】
前記スリットの深さは、前記２材面の間隔をＧとしてＧ／３〜Ｇ／１５である請求項２又は３に記載の心持ち材。
【請求項６】
横断面の一部に樹心部を有する心持ち材の乾燥割れを防止する方法であって、前記心持ち材の少なくとも、横断面における形状上の中心線を挟んで相対する２材面の、中央線を挟むほぼ対称な２位置以上に、縦方向のスリットを設けることを特徴とする心持ち材の乾燥割れ防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築用の柱材や梁材などに使用される心持ち材に関し、更に詳しくは、乾燥に伴う割れを防止するための背割り加工に代わる加工処理を受けた心持ち材及びその加工処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の建築基準法の改正や住宅品質確保法の導入に伴い、乾燥材の需要は今後ますます高まることが予想される。建築に柱や梁といった構造材として使用されるスギやヒノキの心持ち材における大きな技術的課題の一つは、適正な乾燥処理及び施工後の自然乾燥に伴う割れの防止である。
【０００３】
心持ち材の乾燥割れの原因は、木材に膨脹・収縮の異方性があることであり、その順位は接線方向＞半径方向＞軸方向である。３者の比は概ね１０：５：１〜０．５である。異方性の原因は、繊維細胞の接線方向と半径方向の組織的な差異や年輪が層構造になっていることなどである。
【０００４】
心持ち材の乾燥割れを防止する代表的な技術は背割りである。
【０００５】
背割りは、図４（ａ）（ｂ）に示すように、柱材として使用される横断面が正方形の正角材の特定の一材面１に、縦方向（繊維方向）の割り２を横方向（繊維方向に直角な方向）の中央部に位置して意図的に入れる技術である。この割り２は、正角材の１辺の長さをＴとすると、特定の材面１の中央部から木材の形状上の中心線に達する、深さがぼほＴ／２に達する切り込みであり、乾燥に伴う応力を割り２が扇形に開いて吸収することにより、不特定な面に割れが発生するのを防止する。
【０００６】
背割りに代わる乾燥割れ防止技術としては、正角材の４材面すべての中央部に縦方向のスリットを入れる４面背割りと呼ばれる技術が、非特許文献１に記載されている。
【０００７】
【非特許文献１】
林材新聞　林材新聞社発行　２００２年７月９日版
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
古くからの代表的な乾燥割れ防止技術である背割りは、図４（ａ）に示すように、心持ち材の樹心部３がその横断面の形状上の中心部と一致している場合、即ち、割り２の先端部が樹心部３に一致している場合は比較的有効である。
【０００９】
しかしながら、現実の心持ち材においては、その樹心部３が常に横断面の形状上の中心部と一致するとは限らず、図４（ｂ）に示すように、樹心部３が横断面の形状上の中心部からずれる場合が少なくない。この場合は、４材面の乾燥に伴う収縮が不均一になり、乾燥応力がある一点に集中してそこから割れが発生するため、背割りだけでは乾燥に伴う割れを十分に防止することが困難になる。
【００１０】
また、最近の傾向として、木造建築物でもエアコンが多用される。施工に先立つ乾燥処理で木材の含水率は２０％程度まで低下しているが、エアコンの多用によりこの含水率は施工後、更に１０〜１５％程度まで低下する。背割りの場合、この施工後の自然乾燥により変形が生じるおそれもある。
【００１１】
一方、非特許文献１に示された４面背割りの場合、乾燥処理による割れやその後の自然乾燥による変形を防止する効果は、旧来の背割りより大きいと考えられる。しかし、正角材の４材面すべてにスリットが設けられるため、化粧的に利用できる平坦な材面が一つも存在しなくなり、これが使用上の致命的な欠陥になるおそれがある。
【００１２】
また、背割りにしろ４面背割りにしろ、従来の乾燥割れ防止技術は、もっぱら、柱材として使用される横断面が正方形の正角材を対象としており、梁材として使用される横断面が長方形の平角材に対しては、有効な割れ防止技術や変形防止技術が存在しないのが実情である。
【００１３】
本発明はかかる事情に鑑みて創案されたものであり、正角材だけでなく平角材の場合も、樹心部が横断面の形状上の中心部に一致するとしないとにかかわらず、乾燥に伴う割れや変形を確実に防止できる心持ち材及び乾燥割れ防止方法を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る心持ち材は、横断面の一部に樹心部を有しており、少なくとも、横断面における形状上の中心線を挟んで相対する２材面の、中央線を挟むほぼ対称な２位置以上に、縦方向のスリットを有している。
【００１５】
また、本発明に係る心持ち材の乾燥割れ防止方法は、横断面の一部に樹心部を有する心持ち材の乾燥割れを防止するために、前記心持ち材の少なくとも、横断面における形状上の中心線を挟んで相対する２材面の、中央線を挟むほぼ対称な２位置以上に、縦方向のスリットを設けるものである。
【００１６】
本発明の有効性を説明すると以下のとおりである。なお、本発明において横断面における形状上の中心線とは、木材の横断面における重心点を通過する、横断面に直角な直線（図１〜図４の紙面に直角な直線）であり、横断面が正方形の正角材及び横断面が長方形の平角材では、対角線の交点を通る紙面に直角な直線となる。また、材面の中央線とは、材面を幅方向で２等分する直線であり、換言すれば木材の横断面における１辺の２等分点を通過する、横断面に直角な直線（図１〜図４の紙面に直角な直線）である。
【００１７】
角材を例にとると、乾燥割れが発生するのは、板目部分が現れる材面であり、より具体的には、樹心部からの距離が短い板目部分の中央部付近となる。なぜなら、樹心に近い部分ほど未成熟であり、強度性能が低いからである。このため、正角材では、何れかの材面の中央部が割れ、正角材で樹心部が形状上の中心部から離れている場合は、樹心部からの距離が最も小さい部分が割れる。また、同様の理由から、平角材の場合は、長辺側の材面の中央部付近が割れる。
【００１８】
ちなみに、正角材の各材面では、中央部のぼぼ１／３幅の領域が板目部分となり、その両側のほぼ１／３幅ずつが柾目部分となる。平角材の長辺側の２材面でも、中央部のぼぼ１／３幅の領域が板目部分となり、その両側のほぼ１／３幅ずつが柾目部分となる。なお、平角材の短辺側の２材面は、通常はぼほ板目部分のみとなる。
【００１９】
このような乾燥割れは、前述した半径方向と接線方向の収縮率の異方性のため、乾燥応力が板目部分、換言すれば年輪が繋がった同心円部分に集中することにより発生する。このため、相対向する２材面の板目部分の両端にスリットを入れ、板目部分を外側の年輪が分断された柾目部分と分離しておけば、乾燥応力が特に効果的に緩和されることになる。また、スリットは板目部分の両端に必ずしも合致しなくても、その付近に存在すれば、乾燥応力は効果的に緩和されることになる。このような理由により、本発明では、柱材に使用される正角材だけでなく、梁材に使用される断面積が大きい平角材でも、従来の背割りより効果的に乾燥に伴う割れ及び変形が防止されることになる。ここにおけるスリットは、浅くてよいので、心持ち材の強度に及ぼす影響は軽微である。スリットは又、最小２面に存在すればよいので、最大２面は化粧的な利用が可能となる。
【００２０】
本発明においては、前記スリットは、前述した理由により、横断面が長方形の平角材の場合は、少なくとも、長辺側の２材面における板目部分のぼぼ両端に位置する部分に設けるのが好ましい。有効性が高いスリット位置は、２本のスリットの間隔Ｌにより定量的に表現すれば、材面中央部のぼぼ１／３幅の領域が板目部分となること、樹心部の中心部からのずれなどを考慮して、当該スリットが設けられる材面の横幅Ｗの１／４〜１／２倍が好ましい。
【００２１】
同様に、横断面が正方形の正角材の場合は、前記スリットは、少なくとも、相対する２材面における板目部分のぼぼ両端に位置する部分に設けるのが好ましい。有効性が高いスリット位置は、２本のスリットの間隔により定量的に表現すれば、材面中央部のぼぼ１／３幅の領域が板目部分となること、樹心部の中心部からのずれなどを考慮して、当該スリットが設けられる材面の横幅Ｗの１／４〜１／２倍が好ましい。
【００２２】
前記スリットの深さは、当該スリットが設けられる２材面の間隔をＧとしてＧ／３〜Ｇ／１５が好ましい。この深さが小さすぎる場合は、割れ防止効果が不十分となり、大きすぎる場合は、心持ち材の強度低下が問題になるおそれがある。スリット幅はそれほど重要ではなく、１〜３ｍｍ程度で問題ない。
【００２３】
各材面におけるスリット数は、余り多くなると心持ち材の強度低下が懸念されるので、２以上でできるだけ少数が好ましいが、梁材に使用されるような断面積が大きい平角材では、長辺側の材面の横幅が大きくなるため、中央部に追加して各面３本とする方が効果的な場合もある。
【００２４】
なお、本発明が対象とする心持ち材は、四角材に限らず、丸材でもよく、五角以上の多角形材でもよい。２本以上のスリットが必ず設けられる相対２材面は、丸材、多角材では、外周面を９０度ずつ４領域に等分し、そのうちの中心線を挟む２つの領域の表面（丸材では円弧面、多角材では平面または平面が１ヵ所又は複数カ所で折れ曲がった屈曲面）となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態を示す心持ち材の端面図である。
【００２６】
本実施形態に係る心持ち材１０は、柱材に使用される例えばスギ又はヒノキの正角材であり、横断面の一部（図では形状上のほぼ中心部）に樹心部１１を有している。該正角材の形状上の中心線を挟んで相対する２つの平坦な材面１２，１２には、それぞれ２本のスリット１３，１３が、繊維方向に直角な横方向に隙間をあけて設けられている。
【００２７】
スリット１３，１３は、ここでは材面１２の幅方向中央線を挟む対称位置にあり、繊維方向（縦方向）の全長にわたって設けられている。スリット位置をより具体的に説明すると、材面１２の幅方向中央部、略１／３幅の領域は板目部分１２ａであり、その両側の略１／３幅ずつの領域は柾目部分１２ｂ，１２ｂである。スリット１３，１３は、板目部分１２ａのほぼ両端に位置するよう、間隔Ｌが材面１２の横幅Ｗの１／４〜１／２倍となる位置に設けられている。
【００２８】
スリット１３，１３は又、材面１２に直角に設けられており、その深さＤは、相対する２つの平坦な材面１２，１２の間隔Ｇ（ここでは正角材の１辺の長さで、材面１２の横幅Ｗと同じ）の１／３〜１／１５倍に設定されている。
【００２９】
このような心持ち材１０は、樹心部１１が形状上の中心部に存在する場合は、乾燥処理に伴う割れに対して、図４に示す従来の背割りを入れた心持ち材と同等の耐割れ性を示す。樹心部１１が形状上の中心部に存在しない場合、従来の背割りを入れた心持ち材は、耐割れ性が低下するが、心持ち材１０はその低下を生じず、樹心部１１の位置に関係なく安定な耐割れ性を示す。更に、施工後の自然乾燥による断面変形も少ない。その理由は前述したとおりである。
【００３０】
また、４つの材面のうち、スリット１３，１３が設けられていない２つの材面は、化粧的な利用が可能な完全平坦面となる。
【００３１】
図２は本発明の別の実施形態を示す心持ち材の端面図である。本実施形態に係る心持ち材１０′は、スリット１３，１３がほぼ形状上の中心線を向くように内側へ傾斜している点が、図１の心持ち材１０と比べて相違している。他は図１の心持ち材１０と同じである。このようなスリット１３，１３は、年輪を半径方向に分断するため、乾燥応力をより効果的に緩和できる可能性がある。
【００３２】
図３は本発明の更に別の実施形態を示す心持ち材の端面図である。本実施形態に係る心持ち材１０″は、対象材が、梁材に使用される例えばスギ又はヒノキの平角材である点が図１の心持ち材１０と相違する。
【００３３】
具体的に説明すると、平角材の断面形状は、長辺が短辺のほぼ２倍の長方形である。その表面は、相対する長辺側の材面１２Ａ，１２Ａと、これらに挟まれた短辺側の材面１２Ｂ，１２Ｂとからなる。長辺側の材面１２Ａ，１２Ａは、正角材の各材面と同様、幅方向中央部、略１／３幅の領域が板目部分１２ａであり、その両側の略１／３幅ずつの領域が柾目部分１２ｂ，１２ｂである。そして長辺側の材面１２Ａ，１２Ａには、それぞれ２本の縦方向のスリット１３，１３が設けられている。
【００３４】
スリット１３，１３は、材面１２の幅方向中央線を挟む対称位置にあり、より具体的には、板目部分１２ａのほぼ両端に位置するよう、間隔Ｌが材面１２Ａの横幅Ｗの１／４〜１／２倍となる位置に設けられている。この間隔Ｌは、長辺側の２材面の間隔Ｇ、即ち短辺側の２材面の各幅を基準に表せばＧ／２〜Ｇである。ちなみに、短辺は長辺のほぼ１／２である。他の構造は図１の心持ち材１０と実質同一である。
【００３５】
このような心持ち材１０″は、梁材に使用される断面積が大きい平角材であるにもかかわらず、乾燥処理に伴う割れや施工後の自然乾燥に伴う変形を効果的に防止できる。
【００３６】
図３に示された心持ち材１０″では、スリット１３，１３は、材面１２Ａに直角であるが、図２のように中心部に向かって内側に傾斜させることもできる。また、材面１２Ａの中央線を挟む２位置に設けたが、これに加えて中央線上に設けて、各面３本とすることもでき、材面１２Ａの横幅Ｗによっては４本以上とすることもできる。同様に、正角材の場合も材面１２の横幅Ｗによっては各面３本以上とすることができる。
【００３７】
また、いずれの心持ち材でも、スリットは相対する２つの材面に設けたが、３面或いは４面に設けることもできる。化粧的な利用を考慮するならば、少なくとも１つの材面は、スリットがない完全な平坦面とすることが望まれる。
【００３８】
次に、本発明の有効性を調査した結果について説明する。
【００３９】
柱材に使用されるスギの正角材（１３．７ｃｍ×１３．７ｃｍ×４ｍ）及び梁材に使用されるスギの平角材（２６．２ｃｍ×１４．２ｃｍ×４ｍ）をそれぞれ複数本準備した。各スギ材を中央で２等分して、一方にスリット加工を施し、他方を無加工とした。
【００４０】
スリットは丸鋸による２ｍｍ幅の直角溝と、中心部に向かう傾斜溝の２種類とし、正角材ではいずれのスリットも相対する２つの材面の中央線を挟む２位置に設けた。スリット間隔Ｌは、面幅Ｗ（辺長）のほぼ４２％に相当する５８ｍｍとし、スリット深さＤは、２つの材面の間隔Ｇ（辺長）のほぼ２２％に相当する３０ｍｍとした。
【００４１】
また、平角材でも、２種類のスリット（直角溝及び傾斜溝）を長辺側の２つの材面の中央線を挟む２位置に設けた。スリット間隔Ｌは、面幅Ｗ（長辺長）のほぼ３０％に相当する８０ｍｍとした。スリット深さＤは、２つの材面の間隔Ｇ（短辺長）のほぼ２１％に相当する３０ｍｍとした。
【００４２】
スリット加工材及び無加工材を乾球温度８３〜８５℃、乾湿球温度差０〜１５℃の条件により１０日間熱気乾燥した。熱気乾燥後、正角材は断面寸法が１２．５ｃｍ×１２．５ｃｍとなり、平角材は断面寸法が２４．０ｃｍ×１２．５ｃｍとなるようにモルダー仕上げした。更にその後、含水率の減少や断面寸法の変化、割れの発生を促進するために、乾球温度５５〜７０℃、相対湿度は成り行き（乾湿球温度差２０〜３０℃）の条件下で、正角材は１２日間、平角材は２１日間乾燥を続けた。
【００４３】
無加工材の柱材の場合には、８本中５本に割れが発生した。割れの発生率は６２．５％であった。無加工の梁材では、８本中６本に割れが発生した。割れの発生率は７５％であった。また、モルダー仕上げの後に温度が５０〜７０℃の厳しい条件下に置いた場合、無加工材では、割れ幅が広がるとともに新たな割れが発生した。
【００４４】
これに対して、スリット加工材の柱材、梁材の場合には、割れはまったく発生しなかった。また、モルダー仕上げの後に温度が５０〜７０℃の厳しい条件下に置いた場合、スリット加工材の場合に割れは発生しなかった。
【００４５】
断面変形については、柱材、梁材ともに無加工材とスリット加工材との間に試験終了後の収縮率に差はみられなかったが、断面の短辺と長辺との間の直角度はスリット加工材の方が小さいことが確認できた。この理由としては、無加工材では、長辺の中央部に１本の大きな割れが発生するため、断面変形が大きくなるが、スリット加工材ではスリット幅が広がるが、長辺の２箇所にスリット加工が施してあるために、変形が分散されることにより断面変形が少なくなったと考えられる。
【００４６】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明に係る心持ち材は、横断面における形状上の中心線を挟んで相対する２材面の、中央線を挟むほぼ対称な２位置以上に、縦方向のスリットを有することにより、正角材だけでなく平角材の場合も、樹心部が横断面の形状上の中心部に一致するとしないとにかかわらず、乾燥に伴う割れや変形を確実に防止できる。また、スリットは最小２面に存在すればよいので、最大２面は化粧的な利用が可能となり、意匠性に優れる。
【００４７】
また、本発明に係る心持ち材の乾燥割れ防止方法は、横断面の一部に樹心部を有する心持ち材の乾燥割れを防止するために、前記心持ち材の少なくとも、横断面における形状上の中心線を挟んで相対する２材面の、中央線を挟むほぼ対称な２位置以上に、縦方向のスリットを設けることにより、樹心部が横断面の形状上の中心部に一致するとしないとにかかわらず、乾燥に伴う割れや変形を確実に防止できる。また正角材だけでなく平角材にも有効である。また、スリットは最小２面に存在すればよいので、最大２面は化粧的な利用が可能となり、意匠性を犠牲にしない利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す心持ち材の端面図である。
【図２】本発明の別の実施形態を示す心持ち材の端面図である。
【図３】本発明の更に別の実施形態を示す心持ち材の端面図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は従来の背割りを入れた心持ち材の端面図である。
【符号の説明】
１０，１０′，１０″　心持ち材
１１　樹心部
１２，１２Ａ，１２Ｂ　材面
１２ａ　板目部分
１２ｂ　柾目部分
１３　スリット
【図１】
2004122595.tif 000003
【図２】
2004122595.tif 000004
【図３】
2004122595.tif 000005
【図４】
2004122595.tif 000006