(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
躯体外壁に取り付け具を介して取り付けられる有機質発泡材層と、水硬性無機質層から成る外壁部材であって、該外壁部材が単位面積当たりの重量が多くても１５ｋｇ／ｍ2 、圧縮降伏応力が０．５〜１００ｋｇ／ｃｍ2 であり、その裏面に係合部が構成されてなり、係合部の少なくとも一部の曲げ強度が１００〜３００００ｋｇ／ｃｍ2 であると共に、外壁部材裏面上下端間の鉛直方向の距離をＬとするとき、係合部の凹部又は凸部が、外壁部材裏面下端底面から０．３５Ｌ以上、０．９Ｌ以下に位置して成ることを特徴とする外壁部材。
【請求項２】
係合部の少なくとも一部が金属系及び／又はプラスチック系材料から成る補強材層で補強されて成ることを特徴とする請求項１記載の外壁部材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の外壁部材が、躯体外壁に取り付け具を介して取り付けられた外壁構造であって、該外壁構造を形成する上下方向に隣接する外壁部材同士が相互に接触した重なり部を形成して取り付けられて成ることを特徴とする外壁構造。
【請求項４】
外壁部材の鉛直方向の長さをＴとするとき、重なり部の鉛直方向の長さが０．０５Ｔ以上、０．３５Ｔ以下であることを特徴とする請求項３記載の外壁構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の外壁に取り付け具を介して取り付けられる軽量な外壁部材および、この外壁部材を用いた外壁構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般住宅は木造軸組構造の場合、その外壁面は木やモルタルによって仕上げられ、その表面を吹き付けによる塗装で仕上げられるのが一般的である。この木造軸組構法の場合、モルタルの養生期間や塗料の乾燥のための養生期間が必要であり、そのためこの構法は湿式構法と呼ばれる。一方、間柱に合板やパネルを釘付けし、その外側に窯業系サイディングボードを釘付けしたり、タイル等を横レールに引っかけるなどといった、プレハブ構法、ツーバイフォー構法と呼ばれる構法による住宅も一般的であり、これらの構法は乾式構法と呼ばれている。
【０００３】
前記湿式構法による外壁は、例えば、吹き付けによる塗装を行った場合、近隣家屋への塗料液微粉の飛散や、塗料中の有機溶剤の揮散による環境負荷の増大が問題であるばかりでなく、塗装仕上げ面が約１０年で色調や表面樹脂層が劣化して外壁の見栄えが劣るようになる問題があり、そのため再塗装を必要とした。また、レンガ、タイル等をモルタルを介して積み重ねたり、張り付けたりする構法でもやはり、養生のため長い工期を要する点が問題である。一方、乾式構法においては、例えば特開平０５−２０９４５４号公報に開示されているような窯業系サイディングボードやタイル等を用いる場合、これらの単位面積当たりの重量は重く、重量が過大である事が多く、設計の段階から大きな重量に耐えうる設計をしなければならなかった。
【０００４】
さらにまた、特に木造軸組構造の家屋のうち、築後１０年以降のいわゆる中古住宅の外壁の改装（リフォーム）を再塗装によらずに実施しようとして、窯業系サイディングボードやタイル等を用いようとした場合には、既存の外壁材や柱の設計強度を越えることになり、これらの大きな重量の窯業系サイディングボードやタイル等は使用できない場合が多いし、窯業系サイディングボードや該タイル等を用いた家屋そのもののリフォームであっても、既存の外壁材や柱の設計荷重を越えないようにするための、既存外壁材の除去や柱の増強等の別工事が発生し、リフォーム工事の施工上極めて不便であった。
【０００５】
また、窯業系サイディング材の施工では、例えば３尺×６尺（約９０ｃｍ×約１８０ｃｍ）板の大平面のパネルを釘打ちで固定していくため、重量物である該パネルの運搬や壁面での位置決め作業の際に施工者にかかる負担も大きいのが現状である。
そのため、近年、軽量外壁材として、金属サイディング等の軽量サイディング材が開発されてきているが、これは、表層を構成するアルミニウム等の金属薄板表面にエンボス状凹凸をつけ、その内層をウレタンフォーム等とした構造でありこれを釘打ちによって既存外壁面に取り付ける構法が採用されている。この構法は、例えば、特開昭６３−１２５７７０号公報に開示されている。しかしながら、デザイン面では、該アルミニウム表面の凹凸形状は光沢感が出過ぎるため外観の高級感に欠けることが多い。また、特に、アルミニウム表面では、その融点が６６０℃であるため、火災等によって外壁表面に裸火が激しく接するような場合、表面が溶融破壊され、防火性の面でかなり劣るのが現状であった。
【０００６】
そこで、軽量でしかも耐火性を付与する技術として、最近、剛性基板の上に特殊な被覆層を形成して防火性を向上させた大型パネル状のものが、例えば特開平０８−４２０９９号公報において提案されている。また、金属サイディング材の外観をより改善するために比較的大型の金属サイディングパネル表面にレンガ調の薄板を工場で張り付けて商品化したものも、例えば、特開平０９−２６８７３３号公報において開示され、実用化されてきている。
しかるにこれらのパネルは同一のデザインのものを工場で製造し、これを建築中の家屋壁面に釘打ちで施工するため、外観が単調な壁面しか得られず、より個性的で高級感のある壁面を所望したとしても、その要求に対応できなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は従来の外壁部材が有する上記問題を解消し得る外壁部材及び外壁構造を提供するものである。
すなわち、本発明の課題は、躯体に容易に、確実に、かつ個人差なく取り付け得て、躯体に過大な荷重を負担させることなく、しっかりと固定し得る軽量な外壁部材、及び個性的で、高級感に優れる外壁構造を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、前記本発明課題を達成するために鋭意試作、評価を重ねた結果本発明を完成させるに至った。すなわち、本発明は、
１．躯体外壁に取り付け具を介して取り付けられる有機質発泡材層と、水硬性無機質層から成る外壁部材であって、該外壁部材が単位面積当たりの重量が多くても１５ｋｇ／ｍ2 、圧縮降伏応力が０．５〜１００ｋｇ／ｃｍ2 であり、その裏面に係合部が構成されてなり、係合部の少なくとも一部の曲げ強度が１００〜３００００ｋｇ／ｃｍ2 であると共に、外壁部材裏面上下端間の鉛直方向の距離をＬとするとき、係合部の凹部又は凸部が、外壁部材裏面下端底面から０．３５Ｌ以上、０．９Ｌ以下に位置して成ることを特徴とする外壁部材、
２．係合部の少なくとも一部が金属系及び／又はプラスチック系材料から成る補強材層で補強されて成ることを特徴とする前項１記載の外壁部材、
３．前項１または２に記載の外壁部材が、躯体外壁に取り付け具を介して取り付けられた外壁構造であって、該外壁構造を形成する上下方向に隣接する外壁部材同士が相互に接触した重なり部を形成して取り付けられて成ることを特徴とする外壁構造、
４．外壁部材の鉛直方向の長さをＴとするとき、重なり部の鉛直方向の長さが０．０５Ｔ以上、０．３５Ｔ以下であることを特徴とする前項３記載の外壁構造、である。
【０００９】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明による外壁部材は、躯体外壁に取り付け具を介して取り付けられる有機質発泡材層と水硬性無機質層から成る外壁部材である。前記有機質発泡材層は、外壁部材の構造の大部分を構成するものであり、従来公知の有機質発泡体であってよい。有機質発泡体としては、例えばポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の熱可塑性樹脂を用いても良いし、ポリウレタン樹脂、ユリヤ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を用いた発泡材であってもよい。また、これらの発泡材層は単一組成の発泡材であっても良いし、２種以上の発泡材を組み合わせたものでも良い。さらにまた、前記有機質発泡材層の外壁部材表面方向に位置する面は平坦な表面形態を呈していても良く、あるいはまた、なだらかな及び／または突起状の凹凸形態が付与されている表面としてもよい。後者のような表面にすると得られる外壁部材の厚み感、高級感をより増すこともできるのでより好ましい。
【００１０】
本発明における有機質発泡材層には、充填材として塩化カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸水素ナトリウム等の金属の塩化物、炭酸塩、炭酸水素塩、水酸化物または、耐アルカリガラス繊維、ケイ砂、ゾノトライト、トバモライト、ワラストナイト等の珪酸化合物の単体または２種類以上の混合物を添加しても良い。充填材の形態は、粉状、粒状、繊維状のいずれでも良いい。さらにまた、該有機質発泡材の成形加工方法は特に限定されるものではなく、従来公知の例えば押しだし成形、モールド成形等によって差し支えない。必要により、成形体を切断、切削等によって後加工したものでもよい。さらには、不織布や抄造紙等の表面材が付いているものなどを用いても良い。
【００１１】
本発明では、有機質発泡材層の厚みは３〜５０ｍｍであることが好ましい。厚みが３ｍｍ未満であると得られる外壁部材の厚みが薄くなり、得られる外壁構造は高級感を欠く恐れがあり、５０ｍｍより大であると、該有機質発泡材の外表面に形成させる水硬性無機質層の自重を無視し得なくなり、実用に際して前記自重に起因する過大な内部せん断応力を発生する恐れがあり、有機質発泡材層の変形や破壊が生じる可能性があるので好ましくない。
【００１２】
本発明でいう水硬性無機質層とは、水和反応等によって、固化して剛直な構造体を形成し得る無機質材料である。例えば、ポルトランドセメント、低収縮セメント、白色セメント、超速硬セメント、超早強セメント等、さらにこれらに、ケイ砂、耐アルカリガラス繊維、ゾノトライト、トバモライト、ワラストナイト等の珪酸化合物やパーライト、シラスバルーン等の軽量骨材を混合したもの、或いは炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等の金属炭酸塩、金属水酸化物の１種類または２種類以上を混合したものを使用することができる。
【００１３】
本発明では、水硬性無機質層の厚みは１〜１０ｍｍであることが好ましい。水硬性無機質層が１ｍｍ未満であると得られる外壁構造の防火性が極端に低下する恐れがある。一方、１０ｍｍより大であると得られる外壁構造の単位面積当たりの重量が大きくなり、結果として軽量の外壁材を得られ難い。本発明における水硬性無機質層は、有機質発泡材層の表面に形成させる。その形成のさせ方は塗布によっても良いし、或いは、一旦水硬性無機質層の外皮を作りその中に該有機質発泡材層を形成させても良く、本発明では特に限定されない。
【００１４】
本発明による外壁部材は、その表面が水硬性無機質層そのままであっても良いし、あるいは耐候性塗料で塗装していても良い。塗装する際に、本発明で特に好ましく用い得る耐候性塗料は、フッ素系塗料、セラミック系塗料である。
本発明による外壁部材は、単位面積当たりの重量が多くても、１５ｋｇ／ｍ2 である必要があり、これを越えると本発明の前記課題を達成する軽量外壁部材となすことができない。
【００１５】
本発明による外壁部材は、圧縮降伏応力が、０．５〜１００ｋｇ／ｃｍ2 である必要がある。外壁部材の圧縮降伏応力が０．５ｋｇ／ｃｍ2 未満の場合、得られる外壁材は軟質で脆弱な物となり、外力によって容易に変形する恐れがあるため好ましくない。また、圧縮降伏応力が１００ｋｇ／ｃｍ2 より大きいものは、単位面積当たりの重量が１５ｋｇ／ｍ2 を越えるため、軽量のものが得られなくなる。
なお、本発明における圧縮降伏応力は、本発明による外壁部材から、表面、又は裏面を含むようにして縦５ｃｍ、横５ｃｍの正方形のサンプルを切り出し、このサンプルをＪＩＳ  Ｋ７２２０−１９９５に準じて圧縮降伏点を測定し、圧縮降伏応力として算出されるものである。
【００１６】
本発明による外壁部材は、その裏面に係合部を有する。この係合部は、その少なくとも一部が凹状または凸状をなすように形成される。本発明では、凸状の場合の突出した部分を単に凸部、凹状の場合のくぼんだ部分を単に凹部ということとする。
【００１７】
本発明における係合部は前記凹部又は凸部と、取り付け具に接するその他の部分とから成る。取り付けに際しては、前記凹部又は凸部を取り付け具の対応する凸部又は凹部に引っかけるようにして、取り付けることができ、その結果、外壁部材係合部の凹部または凸部以外の部分も取り付け具と接するようになり、即ち係合され外壁部材は取り付け具にしっかり固定される。
上述のように、係合部の形状は凹状でも凸状でも良いが、本発明では該外壁部材の運搬に際しての欠損率をより少なくするために凹状であることが好ましい。
【００１８】
本発明では前記係合部の少なくとも一部の曲げ強度を１００〜３００００ｋｇ／ｃｍ2 とする。ここでいう係合部の曲げ強度とは、係合部から短冊状の試験片（長さ＝３ｃｍ、幅＝１ｃｍ、高さ＝０．４ｃｍ）を切り出し、該試験片を用いてＪＩＳ  Ｋ７２０３−１９９５の測定手順に従って支点間距離２ｃｍで測定し曲げ強度を算出したものである。該係合部の曲げ強度が１００ｋｇ／ｃｍ2 より低い場合には、本発明のような軽量の外壁部材では、風圧による繰り返しの曲げ荷重による疲労破壊や自重そのものによる破壊が発生する恐れがあるため好ましくない。また、係合部の曲げ強度は高い程、該外壁部材の荷重を長期安定して支える点で優れるが、その反面、曲げ強度３００００ｋｇ／ｃｍ2 超の材料は入手が容易でなく、また、加工コストが増加するなど実用性を欠くようになるので、本発明では用いない。
【００１９】
本発明では、係合部の凹部又は凸部を、外壁部材裏面上下端間の鉛直方向の距離をＬとするとき、該外壁部材裏面下端底面から０．１Ｌ以上、０．９Ｌ以下に位置するように構成する。該係合部の凹部又は凸部が外壁部材裏面下端底面から０．１Ｌより小さい位置に構成すると該外壁部材の重心からの距離が離れ過ぎるようになり、しかも該外壁部材の重心よりはるか下に位置するようになるので、少しの振動等によって回転モーメントが生じ不安定となる恐れがあり好ましくない。また、外壁部材裏面下端底部から０．９Ｌより大きな位置に構成すると、外壁部材内での引っ張り応力が増大し、該外壁部材を構成する材料に過大の引っ張り応力が働き、材料の急速な劣化や破壊が急激に進行する恐れがあるため好ましくない。より好ましい位置は０．２Ｌ以上０．８Ｌ以下であり、特に好ましくは０．３Ｌ以上０．７Ｌ以下である。
【００２０】
本発明による外壁部材は、該係合部の少なくとも一部が金属系及び／又はプラスチック系材料から成る補強材層で補強することが好ましい。該補強材は係合部の少なくとも一部の裏面に沿った状態で該外壁部材に接するように形成させ、かつこの接触面全体が接着剤等を介して固着することが好ましい。本発明における金属としてはステンレス鋼、炭素鋼、亜鉛鋼、ガルバニウム鋼、ジュラルミン、チタン合金、アルミニウム等の金属を例示することができ、その表面が防錆処理されたものがより好ましい。また、プラスチック系材料としては、塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン等の熱可塑性樹脂でも良いが、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂でも差し支えない。これらの樹脂は、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維等によって繊維強化されたプラスチックであっても良い。
【００２１】
本発明による外壁構造は、本発明による外壁部材が、躯体外壁に取り付け具を介して取り付けられた外壁構造であって、該外壁構造を形成する上下方向に隣接する外壁部材同士が重なり部を形成するように取り付けられて成る。該外壁部材が躯体外壁に外壁部材同士で重なり部なしで固定された場合には、上下隣接する外壁部材間に裏面に通じる隙間ができ、雨水の流れ込み等の防水面での問題を発生する恐れがある。これに対して本発明によると、前記重なり部を形成させることによって、前記防水面の問題が解消され、その上、上下に隣接した外壁部材同士間に目地を形成させることができるので、この目地の存在により、厚み、重量感、高級感に優れる外観を外壁構造に付与することができる。
【００２２】
本発明による外壁構造は、外壁部材の鉛直方向の長さをＴとするとき、前記重なり部の鉛直方向の長さが０．０５Ｔ以上、０．３５Ｔ以下とすることが好ましい。重なり部が０．０５Ｔより小さい場合には外壁部材が軽量のため、上下隣接する外壁部材同士間に隙間が生じ、雨風によって外壁内部への雨水の漏洩が起こる可能性があるため好ましくない。また、重なり部が０．３５Ｔをこえるように上下に隣接する外壁部材を位置させると、所望の壁面を作り上げるのに外壁部材が必要以上に多くなりコスト高となり、また施工性を欠くようになり好ましくない。より好ましい重なり部の長さは、０．０５Ｔ以上、０．２０Ｔ以下であり、特に好ましくは、０．０５Ｔ以上、０．１５以下である。
【００２３】
本発明による外壁部材は、以上において詳述した構成を有するので、躯体に取り付けて得られる外壁構造は、外部からの外力によっても座屈することのない強固な構造を安定して維持できるし、例え、外壁部材に直接裸火が当ったとしても、内部の有機質発泡材に直接引火する恐れがない。また、本発明の外壁部材は、有機質発泡材層の存在により、該外壁部材を表面から加熱した場合でも、外壁部材の裏面の温度を該表面温度に比べてかなり低く維持することができる。また、係合部は外壁部材の裏面に構成するので、係合部が表面に露出して外観を損ねることなく施工できる。さらに、係合部の少なくとも一部が金属系及び／又はプラスチック系材料からなる補強材で補強できるので、軽量でありながら、強固かつ安定した外壁構造となし得る。さらにまた、本発明による外壁構造は、上下に隣接する該外壁部材同士が互いに重なり部を共有するように形成されるので、該重なり部の存在によって、多少の外力によっては、変位しない安定な外壁構造を達成することができ、かつ前記重なり部の位置には目地が形成され、この目地の存在によって、外壁構造に安定した重量感を与え、かつ、高級感を付与することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る外壁部材および外壁構造を図面に基づいて説明する。
図１は補強材を用いた外壁部材を説明する模式図である。図１において１は有機質発泡体層、２は水硬性無機質層、３は補強材であり、図２は、係合部を説明するための外壁部材の模式図である。図２において４は係合部の凹部、５は係合部である。図３は外壁構造を説明するための模式図である。図３において６は重なり部である。
【００２５】
【実施例１】
図１に示す本実施例による有機質発泡材として、最大厚み２５ｍｍ、基材の長さ方向に４５０ｍｍ、基材の高さ方向に１１５ｍｍに切削加工した比重０．０５のポリスチレン発泡体を用いた。この有機質発泡材層に耐アルカリガラス繊維を１％含んだ主成分が、低収縮ポルトランドセメント１００部、パーライト２５部、ケイ砂４４部、スチレンブタジエンラテックス６．２５部のモルタルを被覆した。モルタルの厚みは２ｍｍであった。次に、補強材３としてステンレス製で厚さ０．３ｍｍの逆Ｖ型の凹部係合部と同じ形の補強材３を準備し、これををエポキシ系接着剤を用いて外壁裏面に接着した。得られた外壁材３０個を躯体に固定されてあるアルミニウム製固定用部材を介して固定し、外壁構造を得た。また、防火構造試験であるＪＩＳ−Ａ１３０４に準じて、外壁表面からガスバーナーで裸火を直接当てたところ、裏面温度が２６０度を越えず、形態も維持したままで防火性に優れるものであった。また、外壁構造は、厚み感、重量感に優れ、十分な高級感を有していた。
【００２６】
【実施例２】
実施例１におけるモルタル組成をセメント１００部、水酸化アルミニウム１００部とし、モルタル厚みを３ｍｍとした以外は全て実施例１と同一条件で外壁部材を作成した。この外壁部材を用いて実施例１と同様にして外壁構造を得た。また、防火構造試験であるＪＩＳ−Ａ１３０４に準じて、得られた外壁表面からガスバーナーで裸火を直接あてたところ、裏面温度が２６０度を越えず、形態も維持したままで防火性に優れるものであった。
【００２７】
【比較例１】
実施例１で得られた外壁部材と同一寸法になるように、木型を準備し、この木型にポルトランドセメント１００部、パーライト２５部、ケイ砂２７５部のモルタルを流し込み養生後木型から取り出して外壁部材を作成した。この外壁部材をを用いて、実施例１と同様の条件で外壁部材の諸特性を調べたところ、単位面積当たりの重量が４４ｋｇ／ｍ2 と極めて高く、圧縮強度も表１に示すように、極めて高い値を示した。一方、係合部の曲げ強度は低い値であった。また、この外壁部材を用いて、実際の木造軸組構法で建てられた中古家屋のモルタル仕上げの外壁面に釘で固定した引っかけ金具を介して壁構造を作ろうとしたが、施工の途中で外壁部材の重量過多のため、外壁面に釘で固定した引っかけ金具が抜け始めたため、施工を途中で断念した。さらにまた、実施例１と同様の方法にて防火性を調べたところ、裏面温度が２６０度を越えたため、防火性は不良と判断した。
【００２８】
【比較例２】
実施例１において、用いた有機質発泡材を比重０．０２のポリスチレン発泡体とした以外は全て同一条件にて外壁部材を作成した。結果は表１に示すように、圧縮強度が０．２ｋｇ／ｃｍ2 と低く、得られた外壁部材を指で押したところ、簡単に座屈してしまった。
【００２９】
【比較例３】
実施例１において、係合部凹部の位置を０．９９Ｌとした以外は全て同一条件にて外壁部材を作成した。得られた外壁部材を引っかけ金具を介して壁構造を形成させたところ、実施例１では全く見られなかった外壁部材上端部の水硬性無機質層の亀裂が多数の外壁部材で発見された。
【００３０】
【比較例４】
実施例１において、係合部に補強材３を付けなかった以外は全て同一条件にて外壁部材を作成した。得られた外壁部材を引っかけ金具を介して壁構造を形成させたところ、実施例１では全く見られなかった外壁部材の係合部凹部に発生した亀裂が多数の外壁部材で発見された。
上記実施例１、２並びに比較例１〜４について表１に示した。
【００３１】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による補強材で強化した係合部を有する外壁部材の説明図である。
【図２】本発明による外壁部材の係合部の説明図である。
【図３】本発明による外壁構造の模式図である。
【符号の説明】
１  有機質発泡材層
２  水硬性無機質層
３  補強材
４  係合部の凹部
５  係合部
６  重なり部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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