JP6622016B2 - 木材の補修方法及びこれに使用する補修剤 - Google Patents

Description

本願発明は、白蟻の被害を受けた木材のように内部又は外面に空所が空いている木材を補修する方法、及び、これに使用する補修剤（補強剤）に関するものである。

木造建物の多くが白蟻の被害を受けている。白蟻は木材には木口から浸入することが多く、木口から浸入した白蟻は、筋目に沿って柔らかい部分を食い進んでいく。このため、木材の食害態様としては、まず、長手方向に長い蟻道が空くのが一般的であり、食害が進むと、表面（外面）にも凹所やクラックが見られるようになる（白蟻（ヤマトシロアリ）は光や乾燥を嫌うので、木材が、光が当たったり乾燥したりする環境にある場合は、表面には食害が及ばない場合もある。）。

そこで、白蟻の被害を受けた木材の補修は、内部に空いた空洞や外面に生じたクラックに補強材（剤）を充填することで行っており、その例として特許文献１では、内部に空いた空所（蟻道）と連通する注入穴をドリルで空けて、この注入穴から液状の樹脂を注入して硬化させている。他方、特許文献２には、木材と同質の粉末やオガクズと接着剤及び殺虫剤とを混合させた材料を注入することが開示されている。また、特許文献２では、外面を補強板で覆った状態で補強材を注入しており、補強板は補強材の注入後に取り外される。

特開昭６１−１５８５６７号公報 特開平０５−０７９１９５号公報

さて、樹脂は硬化すると高い強度を持つ。このような性質を利用して、木材に含浸させて補強することも行われている。含浸の場合は、樹脂は木材を構成する繊維の間に浸入するため、木材は全体として非常に高い強度を有する。

他方、白蟻に食われて形成された空洞（蟻道）に樹脂を充填した場合、樹脂が木材の全体に含浸するわけではなく、いわば、木材の内部に硬い異物が存在するような状態になるため、木材に固有の弾性率と樹脂の弾性率とが相違することにより、撓みや圧縮等の荷重に対しての変形が木材と樹脂とで相違してしまい、補強剤が内部で突っ張った状態になって、十分な補強硬化を得られないおそれがある。つまり、木材としてのしなりが樹脂によって阻害され、食害を受けていない部分に過大な負担が掛かってしまうおそれがある。

この点について、特許文献２では、補強材の主材を木材と同質の木粉やオガクズで構成しているため、補強材の機械的性質を木材の機械的性質に合わせることが容易になると推測される。しかし、木粉やオガクズが主体であると補強材の流れが悪くて、空洞の隅々まで行き亙りにくくなることが懸念される。また、木粉やオガクズは白蟻の好物であるため、殺虫剤の効きが悪いと、補強のために充填した木粉やオガクズが白蟻の食害を受けて、補強材の意味がなくなってしまう事態も生じかねない。

本願発明はこのような現状に鑑み成されたものであり、充填の容易性・確実性や保持しつつ、高い耐久性と補強機能を発揮できる技術を提供せんとするものである。

本願発明は、木材の補修方法とこれに使用する補修剤とを含んでいる。補修方法は、請求項１のとおり、
「木材の内部に空いた空所に、流体状合成樹脂に防蟻剤と微細な非セルロース系強度低下材料とを混合して成る流体状補修剤を充填してから硬化させる補修方法であって、
前記流体状合成樹脂としてエポキシのみが使用されて、前記非セルロース系強度低下材料としては粒径５０〜１００μｍのガラスバルーン又はフライアッシュが使用されており、前記ガラスバルーン又はフライアッシュの配合割合は体積比で２０〜５０％に設定されている」
という構成になっている。

木材補修剤は、請求項２のとおり、
「木材の内部に空いた空所に充填される補修材であって、
流体状合成樹脂に防蟻剤と微細な非セルロース系強度低下材料とを混合して成り、
前記流体状合成樹脂としてエポキシのみが使用されて、前記非セルロース系強度低下材料としては粒径５０〜１００μｍのガラスバルーン又はフライアッシュが使用されており、前記ガラスバルーン又はフライアッシュの配合割合は体積比で２０〜５０％に設定されている」
という構成になっている。

本願発明において、防蟻剤も様々なものを使用できるが、請求項３及び４では、チアメトキサム又はその他のネオニコチノイド系薬剤を採用している。なお、ネオニコチノイド系の他の防蟻剤成分としては、イミダクトプリド、アセタミプリド、クロチアニジン、ジノテフランなどが挙げられる。他の化学系防蟻剤としては、ピレスロイド系のベルメトリン、トラロメトリン、ビフェントリン、シフェノトリン、プラレトリンが挙げられ、非エステルピレスロイド系のエトフェンブロックス、シラフルオフェン、フェニルピロール系のクロルフェナピル、フェニルピラゾール系のフィプロニル、カーバメイト系としてフェノブカルブなどが挙げられ、天然物系のものも使用できる。

なお、強度低下材料にしても防蟻剤にしても、単一の種類を混合することには限らないのであり、それぞれ複数種類を混合することも可能である。

本願発明では、補修剤の主要材料として樹脂を使用しつつ、非セルロース系の強度低下材料が混入しているため、補強部の曲げ強度や圧縮強度のような機械的性質（機械的強度）を、木材自体の機械的性質に近づけることができる。これにより、木材と補修剤との一体性を高めて、木材の特定部位に負担がかかること（補修剤が木材の内部で突っ張ること）を防止できる。その結果、高い耐久性と補強硬化を得ることができる。

そして、補修剤に防蟻剤が添加されていて高い防蟻性能を発揮できるが、強度低下材料は非セルロース系のガラスバルーン又はフライアッシュであるため、強度低下材料が白蟻の被害の対象になることはなくて、高い防蟻性能も維持できる。また、強度低下材料は微細なものの集まりであるため、高い流動性を維持できる。従って、充填も容易で空所の隅々まで行き渡らせることができる。

樹脂には各種のものが存在するが、エポキシ樹脂は接着剤にも多用されていて高い接着性を有するのみならず、化学反応によって硬化して架橋構造になるため、木材の内部においても放置しておくだけで速やかに硬化する。従って、強度や信頼性において優れている。

また、強度低下材料としてガラスバルーン又はフライアッシュを採用しているため、補修剤の重量増大を防止してむしろ軽量化に貢献できるのみならず、木粉やオガクズに比べて遥かに微細であるため、補修剤の流動性を高めて凹所の狭い場所にも行き渡らせることができる。

防蟻剤には、天然系材料や合成薬剤など様々なものを使用できるが、請求項３，４のようにチアメトキサムその他のネオニコチノイド系のものを使用すると、高い防蟻効果を発揮しつつ人体への安全性に優れているため、好適である。

なお、本願発明は一般の住宅を初めとした木造建築物の補修に広く適用できるが、寺院や神社、城閣のような歴史的建造物に適用することにより、文化遺産の保護・保存に大きく貢献をできるといえる。

第１実施形態の施工方法を示す図で、（Ａ）は一部破断正面図、（Ｂ）は注入穴の加工状態を示す図である。 第１実施形態における注入状態を示す図で、（Ａ）は縦断正面図、（Ｂ）は平断面図である。 （Ａ）（Ｂ）とも他の施工方法を示す図である。 他の施工方法を示す図である。

(1).第１実施形態（図１〜２）
次に、本願発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１〜２に示す第１実施形態を説明する。この実施形態では、木材１は、土台２を支える基礎柱であり、基礎柱たる木材１は、玉石３に載っている。

この例では、木材１の内部に、白蟻に食われた空所（蟻道）４が長手方向に延びるように空いている。内部の空所４は、表面に向けては分岐していない。すなわち、白蟻の職害は表面には及んでいない。

そこで、補修方法としては、まず、木材１の適当な高さ位置に、注入穴５をドリル６によって空ける。注入穴５は１個所でもよいし、例えば平行な２つの面に２か所空けるなどしてもよい。対象木材が梁材や土台、或いは床上の柱のように長い長さである場合は、長手方向に飛び飛びで複数個所空けるのが好ましいといえる。

木材１の四周の各面には補強板７を重ねており、平行な２枚の補強板７を、しゃこ万力等のクランプ装置８で押さえ固定している。そして、１つの補強板７にノズル９をねじ込み等で接続し、ノズル９から注入穴５に向けて補修剤１０を加圧注入する。ノズル９は、チューブ（ホース）１１を介して容器１２と接続されており、容器１２から補修剤１０が供給される。

容器１２は例えば円筒状であり、手動式ガンに装着して、プランジャの前進動によって補修剤１０を押し出すことができる。手動式でなく、電動式等の動力式ポンプ手段によって圧送することも可能である。手動式の場合、チューブ１１を使用せず、容器１２の先端にノズル９を直付けすることも可能である。

補修剤１０としては、図１（Ｃ）に模式的に示すように、エポキシ樹脂１０ａに、強度低下材料としてのガラスバルーン１０ｂ、及び、防蟻剤としてのチアメトキサム１０ｃを混合したものが使用されている。ガラスバルーン１０ｂは、例えば平均粒径が５０〜１００μｍ程度のものが使用される。補修剤１０には、必要に応じて粘度調整剤（溶剤）を添加できる。

ガラスバルーン１０ｂの添加量は、対象になる木材の種類や空所４の大きさ（木材１の断面積に対する空所４の比率）等によって相違するが、例えば、体積で見て半分程度をガラスバルーン１０ｂで構成することも可能である。一般的には、ガラスバルーン１０ｂの混合割合は、全体に対する体積比（内掛け）で、２０〜３０％でよいと云える。木材１の断面積に対する空所４の比率が小さい場合は、補修剤１０も撓みやすくなるので、ガラスバルーン１０ｂの混入量は少なくてよいといえる。

なお、ガラスバルーン１０ｂの比重を樹脂の比重と同じ程度に設定しておくと、樹脂に均等に混ぜた状態を長時間に亙って維持できるため、使用に際して一々容器を振って混ぜ合わせるような手間がなくて好適である。

本実施形態の木材１（基礎柱）の場合は、荷重は軸方向に対する圧縮荷重として作用するだけである。従って、木材１は座屈に対する抵抗を高めたらよいため、ガラスバルーン１０ｂの混入量は少なくてもよいといえる。土台２の場合も圧縮荷重しか作用しないため、ガラスバルーン１０ｂの添加量は少なくよいと云える。

対象の木材１が梁材や桁材、むな木のように曲げ荷重が作用するものである場合は、硬化後の補修剤１０が木材部分と同じ程度に撓むように、ガラスバルーン１０ｂの添加量を調節して強度を調節したらよい。従って、梁のように曲げ荷重がかかる木材と、柱のように圧縮荷重がかかる木材とで、ガラスバルーン１０ｂ等の強度低下材料の混合割合を異ならせてもよい。現場で対応するのが手間である場合は、曲げ荷重に対応した混合割合のものを標準品として用意しておいて、これを各種の木材に使用したらよい。

本実施形態では、空所４は木材１の外面には分岐していないので、補強板７は、補修剤１０の注入による木材１の膨れ防止の役割を果たしている。木材１が補修剤１０の注入圧力に耐えるに十分な強度を有する場合は、補強板７は必ずしも必要ではないのであり、その場合は、ノズル９を注入穴５にねじ込み等で直接接続してもよい。

図２（Ｂ）に示すように、木材１の外面にも何らかの理由で空所が存在する場合は、内部の空所４に充填するものと同じ補修剤１０を充填したり、防蟻性パテを充填したりしたらよい。図では、内部の空所４に充填するものと同じ補修剤１０を充填した状態を示している。

補修剤１０が硬化したら、補強板７を取り外す。これによって作業は完了する。硬化によって補修剤１０は補強機能を発揮するが、ガラスバルーン１０ｂの混入により、曲げ強度や圧縮強度等の機械的性質を木材１と同じ程度に保持できるため、全体を被害前の木材にリニューアルしたような状態に復元できる。従って、木質部分の特定個所に応力が集中することを防止して、全体の耐久性と強度とを向上できる。

また、ガラスバルーン１０ｂは珪素を主要成分とした無機材であるため、白蟻の食害を受けることは皆無であって高い防蟻性能を維持できる。更に、ガラスバルーン１０ｂは平均粒径が５０〜１００μｍと微細であるため、補修剤１０の流動性を損なうことはなくて、空所４の隅々まで行き渡らせることができる。

なお、本願発明は、作業員が建物に赴いて、建物を分解せずに木材を補修する場合のみでなく、建物を全体的又は部分的に解体して、構成要素たる木材を工場や作業場で補修する場合も含んでいる。歴史的な建造物では解体して修理することが多いので、本願発明も場所の制約を受けずに容易に実施できるといえる。

(2).第２〜３実施形態（図３）
補修剤１０は注入穴５から注入されるが、注入穴５の位置は空所４の位置に依存するものであり、必ずしも木材１の側面に中心線に沿った個所に位置しているとは限らない。すなわち、注入穴５は、木材１の一側面のどこに位置するかは一定していない場合が多い。

この点について図３（Ａ）に示す第２実施形態では、補強板７に多数のノズル穴１６を空けておいて、任意のノズル穴１６にノズル９を取付けできるようにすると共に、使用しないノズル穴１６はプラグ１７で塞いでいる。従って、木材１の側面のどの部分に注入穴５が空いていても、補強板７で補強しつつ補修剤１０を注入できる（補強板７は、木材１の一側面に全体的に重なっている必要はないのであり、一側面が多少は補強板７の外側に露出していても構わない。）。

図３（Ｂ）に示す第３実施形態では、ノズル９が取り付けられた当て板１８と、他の補強板７とを併用している（当て板１８を使用せずに、ノズル９を注入穴５に直接接続することも可能である。）。この実施形態から理解できるように、木材１の一側面に複数枚の補強板７を配置してもよいのである。

(3).第４実施形態（図４）
図４では、対象の木材１は、その表面にも空所４，１４が存在していて、内部の空所（蟻道）４と表面の空所４，１４とが連通している。この場合の補修方法の一例として、図４の第４実施形態では、補強板７は使用せずに、内部の空所４に対して注入穴５から補修剤１０を注入し、補修剤１０を内部の空所４から表面の空所４，１４に導いて、表面の空所４，１４から補修剤１０を溢れさせている。

内外の空所４，１４が連通していると、補修剤１０を注入穴５に加圧注入しても木材１の内部には圧力はさほど生じないため、必ずしも補強板７は必要はないといえる。そして、表面の空所１４から溢れた補修剤１０は、ヘラ１９で掻き取っている。外観等の問題や垂れ落ちの問題がなければ、溢れた補修剤１０をそのままにしておいてもよい。

図示は省略するが、内外の空所４，１４が連通している場合、第１実施形態のように木材１の各側面に補強板７を重ね配置して、補強板７によって表面の空所１４を塞ぎ、その状態で内部の空所４に補修剤１０を充填してもよい。この場合は、表面の凹所１４には、補修剤１０が木材１の側面と同一面を成した状態に充満する。

本実施形態は、上記各実施形態の他にも様々に具体化できる。例えば、木材の長さが長い場合は、注入穴から離れた端部に、内部の空所に連通した真空吸引穴を設けて、空所を負圧状態にして補修剤を充填することにより、補修剤を速やかにかつ隅々まで行き渡らせることができる。

また、木材の内部又は表面に空いている空所は白蟻を原因にしたものには限らない。すなわち、本願発明の対象は、白蟻の被害を受けた木材の補修には限定されない。木材は伐採前から芯に空洞が空いている場合があるが、本願発明は、このような木材の補強にも適用できる。また、乾燥によって表面にクラックが生じることがあるが、このような木材の修復にも適用できる。

本願発明は、実際に建造物等の木材の修復に適用できる。従って、産業上利用できる。

１ 補修対象たる木材（角材）
２ 土台
４ 内部の空所（蟻道）
５ 注入穴
７ 補強板
８ クランプ装置
９ ノズル
１０ 補修剤
１０ａ エポキシ樹脂
１０ｂ ガラスバルーン
１０ｃ 防蟻剤（チアメトキサム）
１１ チューブ（ホース）
１２ 容器
１４ 外表面の空所

Claims (4)

1. 木材の内部に空いた空所に、流体状合成樹脂に防蟻剤と微細な非セルロース系強度低下材料とを混合して成る流体状補修剤を充填してから硬化させる補修方法であって、
   前記流体状合成樹脂としてエポキシのみが使用されて、前記非セルロース系強度低下材料としては粒径５０〜１００μｍのガラスバルーン又はフライアッシュが使用されており、前記ガラスバルーン又はフライアッシュの配合割合は体積比で２０〜５０％に設定されている、
   木材の補修方法。
2. 木材の内部に空いた空所に充填される補修剤であって、
   流体状合成樹脂に防蟻剤と微細な非セルロース系強度低下材料とを混合して成り、
   前記流体状合成樹脂としてエポキシのみが使用されて、前記非セルロース系強度低下材料としては粒径５０〜１００μｍのガラスバルーン又はフライアッシュが使用されており、前記ガラスバルーン又はフライアッシュの配合割合は体積比で２０〜５０％に設定されている、
   木材補修剤。
3. 前記防蟻剤は、チアメトキサム又はその他のネオニコチノイド系薬剤である、
   請求項１に記載した木材の補修方法。
4. 前記防蟻剤は、チアメトキサム又はその他のネオニコチノイド系薬剤である、
   請求項２に記載した木材補修剤。

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