JP4750600B2

JP4750600B2 - 集成材

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Publication number: JP4750600B2
Application number: JP2006094129A
Authority: JP
Inventors: 洋徳渡辺
Original assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Forestry Co Ltd
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: JP2007268731A

Description

本発明は、集成材に関し、特に丸太から製材した帯状板材を、接着剤を介して複数重層することによって得られる集成材に関する。

例えば住宅建築物の柱、梁、桁、土台等に用いられる角材として、従来より、通直で十分に太い丸太から所望の断面形状の角材を製材し、これを乾燥させて得られるものが広く用いられてきたが、近年、このような十分に太い丸太が不足してきていることから、２次林や間伐材のような小径木の丸太を有効利用し、これらの丸太から切り出した帯状板材（ラミナ、或いはひき板とも称される。）を複数重層して得られる集成材が積極的に使用されている（例えば、特許文献１参照）。

角材として集成材を積極的に用いることにより、品質に優れた通直で十分に太い丸太の伐採量を低減し、地球環境の保護や環境破壊の抑制を図ることが可能になると共に、角材の供給量を将来に亘って安定的に確保することが可能になる。

また、集成材は、切り出した帯状板材を乾燥させた後に所定の寸法に製材し、接着剤を介して複数重層することによって形成するのが一般的であり、このような集成材は、無垢材と比較して、乾燥による割れ、狂い、寸法変化等が少なく、精度の良い角材を形成することが可能であるとされている。
特開２００１−１５０４１２号公報特開２００５−２９７２０８号公報特開平５−２４００７号公報実開平６−１７９３２号公報

一方、このような集成材は、例えば住宅建築物の屋内空間において梁や柱を表出した状態で設けることにより、装飾性を考慮した現し部材として用いられる場合がある。現し部材として用いられる集成材は、屋内空間における温度や湿度等の環境条件の変化によって、膨潤や収縮を繰り返すことになり、これらの膨潤や収縮を起因として、積層面や板材面に干割れが発生し易くなる。干割れが生じた集成材は、強度面での問題はなく、例えば建築物の骨組み部材として、内装仕上げ材等によって覆い隠された状態で用いられる場合には支障はないが、現し部材として屋内空間に表出された状態で用いられる場合には、これらの干割れが目に付いて、美観や意匠性に問題が生じることになる。

環境条件の変化による干割れを防止する手段として、集成材の表面に干割れ防止剤（例えば、特許文献２参照）を塗布したり、裏打ち紙（例えば、特許文献３参照）やオーバーレイ含浸基材（例えば、特許文献４参照）を貼ることによって防湿層を形成する方法等が考えられるが、このような防湿層は、集成材の表面を介した水分の移動を軽減させることで集成材の寸法変化等を抑制するものであり、木材本来の特徴である吸湿や脱湿による調湿機能が損なわれると共に、処理方法によっては集成材の視覚的な木質感が阻害されることになる。

また、帯状板材に強度の大きな乾燥を施して、通常よりも含水率を低下させておくことも考えられるが、処理費用が増加すると共に、反りやねじれといった不良材が多く発生して歩留まりが低下し、また十分な干割れ防止効果が得られない。

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたものであり、特別な加工処理を施すことなく、複数重層される帯状板材の積層状態を工夫することによって、木材本来の調湿機能を保持しつつ、温度や湿度等の環境条件の変化がある場合でも、干割れの発生を効果的に回避することのできる集成材を提供することを目的とする。

本発明は、丸太から製材した帯状板材を、接着剤を介して複数重層することによって得られる集成材において、４枚以上の帯状板材が重層されて形成されており、樹心を含まない帯状板材を使用し、且つ両側の一対の最外層を構成する帯状板材が、木裏を外側に向けて配置されており、前記樹心を含まない帯状板材が、積層面において１ｃｍ未満の年輪間隔となっている集成材を提供することにより、上記目的を達成したものである。

そして、本発明の集成材は、前記樹心を含まない帯状板材が、２０〜３０ｍｍの厚さを有していることが好ましい。

また、本発明の集成材は、前記一対の最外層を構成する帯状板材によって挟まれる中間層の帯状板材が、木表同士又は木裏同士を接合することにより、隣接する帯状板材の木表又は木裏を相反する方向に向けて重層されていることが好ましい。

さらにまた、本発明の集成材は、建築物の屋内空間に表出する現し梁部材として用いられることが好ましい。

また、本発明の集成材は、前記樹心を含まない帯状板材の含水率が８〜１５％であることが好ましい。

さらに、本発明の集成材は、ＪＩＳＡ１４７０−１に規定する調湿建材の吸放湿性試験方法による調湿性能が、単位面積当り２０ｇ／ｍ²以上であることが好ましい。

本発明の集成材によれば、特別な加工処理を施すことなく、複数重層される帯状板材の積層状態を工夫することによって、木材本来の調湿機能を保持しつつ、温度や湿度等の環境条件の変化がある場合でも、干割れの発生を効果的に回避することができる。

本発明の好ましい一実施形態に係る集成材１０は、図１に示すように、例えば住宅建築物の屋内空間に表出する、現し部材として設けられた梁１１の構成材料として用いられる。このような現し部材としての梁１１は、屋内空間における温度や湿度等の環境条件の変化によって、膨潤や収縮を繰り返すことになり、多数回繰り返される膨潤や収縮を起因として干割れが発生し易い状況下にある。また特に梁１１が現し部材である場合には、干割れが生じると、その美観や意匠性が損なわれることから、このような干割れの発生を回避して、集成材１０による梁１１の木質感や、木材本来の調湿機能を保持しつつ、優れた美観や意匠性が損なわれるのを効果的に防止できるようにするために本発明が採用されたものである。

そして、本実施形態の集成材１０は、図２に示すように、丸太１２（図３参照）から製材した帯状板材１３，１３ａを、接着剤を介して複数重層することによって得られる集成材において、樹心１４（図３参照）を含まない帯状板材１３，１３ａを使用し、且つ両側の一対の最外層を構成する帯状板材１３ａが、木裏１５を外側に向けて配置されている。

本実施形態では、集成材１０は、上述のように梁１１の構成材料として用いられるものであり、４枚以上の帯状板材１３として、例えば１０枚の帯状板材１３を、接着剤を介して積層状態で接合一体化することにより、例えば幅Ｂが９０〜１２０ｍｍ、高さＨが９０〜５５０ｍｍ程度の大きさの矩形断面形状を備えると共に、２０００〜６０００ｍｍ程度の長さＬを有する角材として形成される。

集成材１０の原材料となる帯状板材１３，１３ａは、図３に示すように、小径木として、例えば木径が１００〜３００ｍｍ程度の丸太１２から、複数枚切り出して製材される。帯状板材１３，１３ａを丸太１２から切り出して製材する方法としては、各種の公知の方法を採用することができる。各帯状板材１３，１３ａは、集成材１０の幅Ｂに相当する、例えば９０〜１２０ｍｍの幅で形成されると共に、日本農林規格（ＪＡＳ）に従って、５０ｍｍ以内の厚さで形成される。帯状板材１３，１３ａは、厚さが薄い方が継ぎ手や欠点が分散されて強度面では有利であるが、帯状板材１３，１３ａの歩留まりの低下や接着剤の使用量の増加等によって製造コストが高くなるため、２０〜３０ｍｍ程度の厚さとすることが好ましい。

また、帯状板材１３，１３ａは、一本の丸太１２から切り出される複数の帯状板材のうち、樹心１４を含む帯状板材１３’を取り除いて使用する必要がある。樹心１４を含む帯状板材１３’を用いて集成材１０を形成した場合には、積層面での帯状板材１３’の収縮量が、樹心を含まない帯状板材１３，１３ａの収縮量と比較して極めて大きくなることから、集成材１０に干割れが発生しやすくなる。なお、切り出した帯状板材１３，１３ａに、欠点となる割れ、狂い、節、目切れ、やにつぼ、あて材等が確認された場合には、クロスカットソー、パッチングマシン等を用いてこれらを除去した後に、長手方向に縦継ぎして所定の長さに形成することも可能である。長手方向に縦継ぎする方法としては、集成材１０が構造用の部材である梁１１として用いられることを考慮して、接合強度の高いスカーフジョイントやフィンガージョイントを用いることが好ましい。

本実施形態では、一本又は複数本の丸太１２から切り出され、必要に応じて縦継ぎされた帯状板材１３，１３ａは、所定の含水率となるように乾燥された後に、所定の寸法（幅、厚さ、長さ）に製材される。接着剤を介して接合一体化される際の帯状板材１３，１３ａは、集成材１０の梁１１としての使用時における平衡含水率と略等しい含水率を備えていることが好ましく、住宅建築物の屋内空間に設置される集成材に用いる帯状板材の含水率として、８〜１５％、特に８〜１２％となっていることが好ましい。帯状板材１３，１３ａの乾燥方法としては、人工乾燥等、一般に行われる種々の乾燥方法を採用することができる。

ここで、帯状板材１３，１３ａの含水率は、以下の方法によって測定される。
まず、乾燥後の各帯状板材１３，１３ａの長手方向の中央部を３０ｍｍ幅にカットしてサンプルとし、各サンプルの重量Ｗ1を測定する。次に、各サンプルを、ＪＩＳＺ２２０１、木材の試験方法、含水率の測定方法に準じて、乾燥機中で１０５℃に放置し、各サンプルが恒量に達した後の重量Ｗ2を測定する。そして、下記の式により含水率を求める。
含水率（％）＝（Ｗ1−Ｗ2）／Ｗ2×１００

乾燥された後に所定の寸法（幅、厚さ、長さ）に製材された帯状板材１３は、接着剤を介して所定の積層状態で接合一体化されることにより、１０枚の帯状板材１３が重層された本実施形態の集成材１０が形成されることになる。

本実施形態では、上下の両側の一対の最外層を構成する帯状板材１３ａは、木裏１５を外側に向けて配置されている必要がある。一対の最外層を構成する帯状板材１３ａのいずれか一方又は双方が、木表１６を外側に向けて配置されている場合には、中間層を構成する帯状板材１３と比較して、最外層の帯状板材１３ａの幅方向（Ｂ方向）の収縮量が極めて大きくなることから、集成材１０に干割れが発生しやすくなる。ここで、帯状板材１３，１３ａの木裏１５とは、表裏の一対の面のうち、切り出される前の丸太１２において樹心１４に近い側に配置されていた面を意味するものであり、帯状板材１３の木表１６とは、樹心１４から遠い側に配置されていた面を意味するものである。

また、本実施形態では、一対の最外層を構成する帯状板材１３ａによって挟まれる中間層の８枚の帯状板材１３は、好ましくは木表１６同士又は木裏１５同士を接合することにより、隣接する帯状板材１３の木表１６又は木裏１５を相反する方向に向けて重層されている。最外層を構成する帯状板材１３ａによって挟まれる中間層に配置される帯状板材１３は、木表１６又は木裏１５が全て同じ方向を向くように配置したり、ランダムな方向を向くように配置することもできるが、隣接する帯状板材１３の木表１６又は木裏１５を相反する方向に向けて配置することにより、干割れの原因となる応力発生が分散されることになり、集成材１０に干割れが発生するのを、より効果的に回避することが可能になる。

さらに、本実施形態では、各帯状板材１３，１３ａは、積層面１７において１ｃｍ未満の年輪間隔となっていることにより、例えば帯状板材１３，１３ａが厚さ３ｃｍの板目材である場合に、その側面において晩材が４つ以上連なっていることが好ましい。各帯状板材１３が積層面１７において１ｃｍ未満の年輪間隔となっていることにより、水分変化による収縮量が小さくなり、集成材１０に干割れが発生するのを、より効果的に回避することが可能になる。

本実施形態では、これらの帯状板材１３，１３ａは、接着剤を介して積層状態に接合一体化される。接着剤としては、例えば水性ビニルウレタン樹脂接着剤、レゾルシノール樹脂接着剤等の公知の各種の接着剤を用いることができる。接着剤は、スプレッダー等の公知の各種の塗布装置を用いて帯状板材１３，１３ａの接合面に均一に塗布されて、帯状板材１３，１３ａ同士を接着させる。

また、帯状板材１３，１３ａ同士の接着は、帯状板材１３，１３ａの接合面を面接させ、例えばプレス装置を用いて均等に圧力を加えながら接合させることが好ましい。プレス装置としては、平板プレス、高周波プレス等の公知の各種のプレス装置を用いることができる。

最後に、周囲にはみ出して付着した接着剤の除去、サイズの調整、積層面１７や板材面１８の平滑化等を目的として、モルダー等の切削機械を用いた仕上げ加工を施し、本実施形態の集成材１０が得られることになる。

そして、本実施形態の集成材１０によれば、上述のように、一般的な集成材の製造方法に加えた特別な加工処理を施すことなく、複数重層される帯状板材１３，１３ａの積層状態を工夫することによって、木材本来の調湿機能を保持しつつ、温度や湿度等の環境条件の変化がある場合でも、干割れの発生を効果的に回避することが可能になる。

すなわち、本実施形態によれば、樹心１４を含まない帯状板材１３，１３ａを使用し、且つ両側の一対の最外層を構成する帯状板材１３ａが、木裏１５を外側に向けて配置されているので、積層面１７及び板材面１８の双方において、干割れが発生するほどの収縮量が生じなくなり、環境条件の変化がある場合でも、集成材１０に干割れが発生するのを効果的に回避することが可能になる。また、集成材１０の積層面１７や板材面１８を、干割れ防止剤やオーバーレイ含浸基材等による防湿層で覆う必要がないので、優れた木質感を得ることができると共に、木材本来の調湿機能として、好ましくは単位面積当り２０ｇ／ｍ²以上の調湿性能（ＪＩＳＡ１４７０−１に規定する調湿建材の吸放湿性試験方法による調湿性能）を積層面１７及び板材面１８おいて保持することが可能になる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、集成材は、１０枚の帯状板材を重層して形成する必要は必ずしもなく、４枚以上の帯状板材を重層して形成したものであれば良い。また、集成材は、建築物の屋内空間に表出する現し部材として用いるものである必要は必ずしもなく、その他の構造用部材等の角材として用いることができる。

以下、実施例及び比較例により、本発明の集成材をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

〔実施例１〕
１０枚の帯状板材１３，１３ａを重層して形成した、図２に示す上記実施形態の集成材１０と同様の構成を備える集成材を、実施例１の集成材とした。すなわち、帯状板材１３，１３ａとして、オウシュウアカマツ丸太よりモルダー加工された、含水率１３％の樹心を含まない板目ラミナ（サイズ３０．４×１１２×２０００（ｍｍ））を１０枚用意し、これらを重層して、最終サイズが３００×１０８×２０００（ｍｍ）の、最外層の２枚の帯状板材１３ａが木裏１５を外側に向けて配置され、残りの中間層の８枚の帯状板材１３が、隣接する帯状板材１３の木表１６又は木裏１５を相反する方向に向けて配置された、実施例１の集成材を作成した。

なお、接着剤としてレゾルシノール系接着剤（（株）オーシカ製、主剤；ディアノールＤ−９０、硬化剤；パラフォルムアルデヒド粉末、主剤／硬化剤＝１００／１５）を使用し、塗布量を２５０ｇ／ｍ²とした。また、スプレッダーを使用して接着剤を塗布し、平板プレスを使用して、１３ｋｇ／ｃｍ²の圧力で、２４時間、常温プレスした。プレスした後に、１週間の養生を行い、モルダーを用いて四面を削り、均一な寸法として最終サイズに加工した。

〔実施例２〕
最外層を構成する帯状板材１３ａによって挟まれる中間層に配置される帯状板材１３を、ランダムな方向を向くように配置したこと以外は実施例１の集成材と同様の構成を備える集成材を、実施例２の集成材とした。

〔実施例３〕
最外層を構成する帯状板材１３ａによって挟まれる中間層に配置される帯状板材１３を、木表１６又は木裏１５が全て同じ方向を向くように配置したこと以外は実施例１の集成材と同様の構成を備える集成材を、実施例３の集成材とした。

〔比較例１〕
図４に示すように、オウシュウアカマツ丸太よりモルダー加工された、含水率１３％の樹心を含む３枚の帯状板材１３’を用いたこと、及び最外層の２枚の帯状板材１３ａを木表１６を外側に向けて配置し、残りの中間層の８枚の帯状板材１３を、概ね隣接する帯状板材１３の木表１６又は木裏１５を相反する方向に向けて配置したこと以外は、実施例１の集成材と同様の構成を備える集成材を、比較例１の集成材とした。

〔比較例２〕
帯状板材１３，１３ａ及び樹心を含む帯状板材１３’として、含水率９％のものを使用したこと以外は比較例１の集成材と同様の構成を備える集成材を、比較例２の集成材とした。

〔比較例３〕
比較例１の集成材の４側面に、干割れ防止剤（エバーウッドＡ−１００、シントーファイン（株）製）を、刷毛を用いて１００ｇ／ｍ²の塗布量で塗布し、養生を３日間行ったものを、比較例３の集成材とした。

〔比較例４〕
最外層の２枚の帯状板材１３ａを木裏１５を外側に向けて配置したこと以外は比較例１の集成材と同様の構成を備える集成材を、比較例４の集成材とした。

〔比較例５〕
最外層の２枚の帯状板材１３ａを木表１６を外側に向けて配置したこと以外は実施例１の集成材と同様の構成を備える集成材を、比較例５の集成材とした。

実施例１〜３の集成材、及び比較例１〜５の集成材について、以下の手順にしたがって干割れ促進試験を行い、各集成材の積層面１７及び板材面１８における、干割れの発生状況を評価した。評価結果を表１に示す。

〔干割れ促進試験〕
各集成材を５０ｃｍの長さにカットした後、木口面１９に干割れ防止剤（エバーウッドＡ−１００、シントーファイン（株）製）を、刷毛を用いて１００ｇ／ｍ²の塗布量で塗布し、３日間養生したものを干割れ促進試験用材料とした。得られた各干割れ促進試験用材料について、恒温恒湿室内において、干割れ促進試験の条件を、低湿条件：２０℃，５０％，ＲＨ１週間、→高湿条件：３０℃，９０％，ＲＨ１週間、→低湿条件：２０℃，５０％，ＲＨ１週間として、環境条件を変化させつつ試験を行い、干割れの発生状態として干割れの発生数及び最大長さを計測すると共に、重量変化や積層面１７の寸法変化等を測定する。

表１に示す試験結果によれば、本発明に係る実施例１〜３の集成材は、比較例１〜５の集成材と重量変化や寸法変化がほぼ同じであったにも拘わらず、干割れが発生しないか又は殆ど無視できる程度にしか発生しなかったことから、本発明に係る実施例１〜３の集成材は、環境条件が変化する状況下においても、干割れ防止効果に優れていることが判明する。

また、実施例１〜３の集成材、及び比較例１〜５の集成材について、ＪＩＳＡ１４７０−１に規定する調湿建材の吸放湿性試験方法によって調湿性能を評価した。評価結果を表２に示す。

表２に示す試験結果によれば、本発明に係る実施例１〜３の集成材は、いずれも積層面１７及び板材面１８において単位面積当り２０ｇ／ｍ²以上の吸湿量を備えており、周囲に干割れ防止剤を塗布した比較例３の集成材と比較して、優れた調湿性能を発揮できることが判明する。

本発明の好ましい一実施形態に係る集成材を、住宅建築物の屋内空間に表出する梁（現し部材）として用いる状況を説明する斜視図である。本発明の好ましい一実施形態に係る集成材の構成を説明する一部破断斜視図である。丸太から切り出される帯状板材の割り付けを例示する端面図である。比較例１の集成材の構成を説明する一部破断斜視図である。

符号の説明

１０集成材
１１梁
１２丸太
１３中間層の帯状板材
１３ａ最外層の帯状板材
１３’ 樹心を含む帯状板材
１４樹心
１５木裏
１６木表
１７積層面
１８板材面
１９木口面

Claims

丸太から製材した帯状板材を、接着剤を介して複数重層することによって得られる集成材において、４枚以上の帯状板材が重層されて形成されており、樹心を含まない帯状板材を使用し、且つ両側の一対の最外層を構成する帯状板材が、木裏を外側に向けて配置されており、前記樹心を含まない帯状板材が、積層面において１ｃｍ未満の年輪間隔となっている集成材。
前記樹心を含まない帯状板材が、２０〜３０ｍｍの厚さを有している請求項１に記載の集成材。
前記一対の最外層を構成する帯状板材によって挟まれる中間層の帯状板材が、木表同士又は木裏同士を接合することにより、隣接する帯状板材の木表又は木裏を相反する方向に向けて重層されている請求項１又は２に記載の集成材。
建築物の屋内空間に表出する現し部材として用いられる請求項１〜３のいずれか１項に記載の集成材。
前記樹心を含まない帯状板材の含水率が８〜１５％である請求項１〜４のいずれか１項に記載の集成材。
ＪＩＳ規格Ａ１４７０−１に規定する調湿建材の吸放湿性試験方法による調湿性能が、単位面積当り２０ｇ／ｍ²以上である請求項１〜５のいずれか１項に記載の集成材。