JP4162675B2 - 木質系の建築材 - Google Patents

Description

本発明は、適宜の角材又は板状材等の木材が３本以上平面状に重ねられつつダボにて傾斜角度を有して前記角材又は板状材相互が結合された構成とし、特に、接着剤（糊）を使うことなく、強固且つ耐久性に優れ、環境などに良好な木質系の建築材に関する。

従来技術としては、特許文献１に示すように、複数の単板を積層した合板、該合板を使用した合板パネル、及び該合板の製造方法に関し、特に、建築土木用の構造用合板又は合板パネルとして開示されている。また、特許文献２に示すように、既成積層木材ユニットも存在している。

わが国では、木質系の建築材としては、好ましくは、樹齢数十年の松、杉などの樹木が使用されているが、その数は年々減少している。また、これよりもか細い樹木の間伐材としての板厚のある板状体、又は小径木の角材、又は間伐材の板厚を薄くした等の板状材は多く存在し、さらには、合板としての建築材も多数存在しているが、接着剤を使ったとしても永年使用によって強度的に問題が出ている。

また、積層間の接着剤（糊）の存在により、燃やすときに、ダイオキシンが発生するとのことで、環境上問題視されている。また、その接着剤（糊）の存在は、シックハウス症候群の原因とも言われ、健康問題としても問題視されている。
特表２０００−５２０１９８ 特願平９−２４８８０３号

しかるに、特許文献１では、ダボ方式で接着剤（糊）を使う接合では、永年使用後では、必ずしも強度性が得られなかった。このため、本発明が解決しようとする課題（技術的課題又は目的等）は、接着剤（糊）を使うことなく傾斜ダボを使うことで、強固且つ耐久性に優れ、環境などに良好な木質系の建築材を実現することである。

そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、何らの接着剤を使うことなく角材又は板状材等の木材が３本以上平面状に重ねられ、木材からなる複数のダボにて結合され、且つ該ダボは適宜な傾斜角度を有して設けられてなり、該ダボは、３本以上平面状に重ねられた木材の幅方向の両側からそれぞれ一部貫通されて中央で重なり箇所を有することを特徴とする木質系の建築材としたことにより、前記課題を解決した。

請求項２の発明を、何らの接着剤を使うことなく角材又は板状材等の木材が３本以上平面状に重ねられ、木材からなる複数のダボにて結合され、且つ該ダボは適宜な傾斜角度を有して設けられてなり、該ダボの傾斜角度は、前記木材の長手方向に適宜な角度傾斜してなると共に、該木材の厚み方向にも適宜な角度傾斜してなることを特徴とする木質系の建築材としたことにより、前記課題を解決した。

請求項３の発明を、請求項１又は２において、前記ダボの傾斜角度は、約３°乃至約３０°に形成されてなることを特徴とする木質系の建築材としたことにより、前記課題を解決した。また、請求項４の発明を、請求項１，２又は３において、前記ダボは前記木材の長手方向に対して１列又は２列に設けてなることを特徴とする木質系の建築材としたことにより、前記課題を解決したものである。

請求項１の発明においては、接着剤を使わないでも、特にダボの傾斜設置にて頗る強固に結合ができ、また、壁板、床板、天井板などに広い応用材にでき、さらに、接着剤を使わないことから、仮に焼却してもダイオキシンの発生もなく、近年問題視されているシックハウス症候群にならない利点がある。また、間伐材としての角材を有効利用でき、国内の木材産業に多大なる貢献ができる。また、十分に強固な強度に結合できる。また、請求項２の発明においても、極めて強固な結合ができる。また、請求項３の発明でも、請求項２の発明と同等な効果を奏する。また、請求項４の発明においては、請求項１の発明と同等な効果を奏するものである。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明すると、図１乃至図２は第１実施形態の一列ダボ構造であって、厚み又は太さのある間伐材としての角材１等の木材Ａが３本以上平面状に重ねられ、該重ねられ面としての接合面は面接触され、前記木材Ａの材質からなる複数のダボ２にて結合されている。その接合面には何らの接着剤も使用されない。前記ダボ２は、適宜な傾斜角度を有したダボ穴３に堅めに挿入されて結合されている[図１（Ｄ）参照］。該ダボ２による結合について詳述する。

前記角材１の長手方向をＸ方向とし、該角材１，１，・・・が３本以上平面状に重ねられ、結合された高さ方向をＹ方向とし、前記Ｘ方向とＹ方向とで形成される面に直交する方向をＺ方向とする。すなわち、該Ｚ方向は、前記Ｘ方向に直交しつつ前記角材１，１，・・・が３本以上平面状に重ねられた建築材の厚みに該当する。すると、前記ダボ２及びダボ穴３の傾斜角度としては、木材を構成する繊維は木の長手方向に配列されているため、この長手方向（Ｘ方向）への傾斜角度∠αが形成されている。

すなわち、Ｘ方向への傾斜は、実際にはＺ方向から見て+（プラス）∠α[図１（Ａ）参照］又は―（マイナス）∠α[図１（Ａ）参照］に形成されているものである。また、Ｘ方向又はＹ方向から見て単に垂直上に形成されている。前記＋∠α又は―∠αの∠αは、任意の約２、３°から約３０°の角度として構成されている。また、前記角材１，１，・・・が３本以上平面状に重ねられた方向（Ｙ方向）の各角材１の一側面に、弧状又は角山状の突条４が形成されると共に、前記各角材１の他側面には、前記弧状又は角山状の突条４に係合する、弧状又は角山状の溝部５がそれぞれ形成されている（図２（Ｃ）及び（Ｄ）参照〕。

次に、第２実施形態の二列ダボ構造について図３乃至図５について説明する。この場合のダボ２の取付構造としては、一列と同様にハの字状に繰り返し形成され、前記角材１の長手方向のＸ方向の両端箇所であって、この一側のダボ２は単に垂直状に形成されている。また、前記ハの字状の一つのダボ２について詳述する。Ｚ方向から見て∠α[図４（Ａ）参照］で、Ｘ方向から見て∠β[図４（Ｂ）参照］で、Ｙ方向から見て∠γ[図４（Ｃ）参照］として構成されている。この場合も、前記∠α、∠β及び∠γは、それぞれ任意の約２、３°から約３０°の角度として構成されている。また、第２実施形態でも、各角材１の一側面に前記突条４が形成されると共に、前記各角材１の他側面には、前記突条４に係合する溝部５がそれぞれ形成されることもある。

さらに具体的には、図３（Ａ）の（ア）個所を拡大した図５を説明すると、前記角材１の頂部面と同一面上であって、前記ダボ２頂部の真円の中心をＯ_０とし、且つＹ方向の最下部の前記角材１の底部面と同一面上であって、前記ダボ２底部の真円の中心をＯ_１とし、前記Ｏ_０点から下した垂線と前記角材１の底部面上の足をＯ_ｎとし、該Ｏ_ｎ点からＸ方向及びＺ方向に基準線ｍ，ｎを引く。すると、Ｘ方向から見たＯ_ｎＯ_１は、線分Ｚ_１となり、Ｚ方向から見たＯ_ｎＯ_１は、線分Ｘ_１となる。

前記Ｚ方向から見た線分Ｘ_１は∠αとなる[図４（Ａ）及び図５参照］。また、Ｘ方向から見た線分Ｚ_１は∠βとなる[図４（Ｂ）及び図５参照］。また、平面的に見た角度は、∠γ[図４（Ｃ）及び図５参照］である。このような結合は、図４（Ａ）に示すように、少なくとも３本以上の角材１，１，・・・がＸ―Ｙ面において、適宜な傾斜角度となるように、ダボ２が適宜の間隔をおいて複数形成されている。この２列というのは、１列目の各ダボ２はＸ―Ｙ面において、＋∠αであって、裏面から表面へ、２列目の各ダボ２はＸ―Ｙ面において、−∠αであって、表面から裏面へそれぞれ向かったダボ穴３に挿入固定されている。特に、図３（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように、前記ダボ２，２はＸ字状になるように構成されている。ダボピッチを適宜にすることによってダボ２の数を増減して結合強度を適宜のものに選択できる。

また、第２実施形態の二列ダボ構造の簡略化した構成は、Ｘ―Ｙ面のみとし、Ｚ方向への曲げをなくしたものである。図６（Ａ）のものであり、平面図としてダボ２の傾斜方向を矢印として簡略化すると、図６（Ｂ）に示す通りである。また、ダボ２が、角材１，１を貫通している場合を貫通ダボといい、図１乃至図３及び図４（Ａ），（Ｂ）等の場合である。また、一方向端が隠れた状態の場合を隠しダボといい、図４（Ｄ）の場合である。外観を重視してダボ２を隠した面を表面として、建築材として使用するものである。強度的には、貫通ダボも隠しダボであっても同等である。

また、図７に示すように、前記角材１，１，・・・が３本以上平面状に重ねられた建築材において、ダボ２が、貫通せずに中央個所において所定間隔をおいて重ね部を設けて構成することもある。具体的には、図７の（イ）個所を、拡大した断面図としての図７（Ｂ）の通りである。この場合にも、一本貫通のダボ２と同等の強度を得ることができる。特に、製造し易い利点がある。このように間伐材としての木材Ａは、角材１が主である。前記木材Ａには、無垢の間伐材が使用されることが多いが、これ以外の木質系部材を使用することもある。

前記ダボ２の材料としては、前記角材１又は板状材等の木材Ａよりも硬い材質の木材Ａを使用するのが通常であるが、強度をそれほど要求されない場合には、前記木材Ａと同一材を使用することもある。また、ダボ２の径は、前記ダボ穴３の内径よりも僅かに大きくして固く押し込むようにして前記木材Ａ，Ａ相互を結合する。通常、前記ダボ２の直径は、約６mm乃至約５０mm程度で使用される。また、前記木材Ａとしての角材１は、約２５mm乃至約１００mm度のものが使用される。ダボ２が木材Ａに圧迫密着するために、ダボ２の含水率として、約１５％以下、好ましくは約１０％近くにして使用する。

また、前記角材１は、乾燥状態として、含水率として、約２０％以下、好ましくは約１５％程度を使用するものである。さらに、前記木材Ａとしての角材１，１，・・・が３本以上平面状に重ねられた建築材の厚さ（Ｚ方向）が、約３cm乃至約１０cm内外であって、幅（Ｙ方向）が１０cm乃至約２ｍをなし、長手方向（Ｘ方向）が、約１ｍ乃至約５ｍ程度の部材が使用される。ダボ２にて強固に結合されていれば、その数値には限定されない。

また、傾斜設置されたダボ２で結合された角材１，１についての強度を説明する。図８に示すように、角材１，１にダボ２の軸方向としてＹ方向に全体の力Ｆが作用して、角材１，１間にそれぞれを剥がすように作用した場合である。図８の上側のダボ２の立体角をθ_１とする。該θ_１は、図３の（ア）個所の∠α_１と∠β_１と∠γとで構成された立体角である。また、図８の下側のダボ２の立体角をθ_２とする。これは、図３の（ア）箇所と同様な構成での立体角とする。また、図８の上側のダボ２に加わる分力をｆ_１とし、図８の下側のダボ２に加わる分力をｆ_２とする。

説明を簡略化して、分力ｆ_１と分力ｆ_２との２本のダボ２で合力Ｆ(全体の力)とすると、ｆ_１ｃｏｓθ_１+ｆ_２ｃｏｓθ_２＝剥がす合力となる。ここで、分力ｆ_１と分力ｆ_２の方向が異なることから、前記角材１が圧縮又は引張による外力にて変形しない場合には、剥がす力として作用しない。すなわち、角材１，１相互は結合状態を保持する。また、ｆ_１ｓｉｎθ_１+ｆ_２ｓｉｎθ_２＝２本のダボ２のせん断力となる。このせん断力が、ダボ２の材質及び直径による強度性として保持される。

以上のように、傾斜設置されたダボ２で結合された角材１，１は、何らの接着剤を使うことがなくても、角材１，１相互は強固な結合ができる。このように、接着剤を使わないことから、仮に焼却してもダイオキシンの発生もなく、近年問題視されているシックハウス症候群を確実に回避できるという大きな利点がある。特に、何らの接着剤を使わないことから安価に構成できつつ、強固にできるという極めて顕著な効果を奏する発明である。

近時、間伐材の利用を如何にするかが問題視されていたが、本発明では、間伐材の利用可能性が極めて高く、国内の木材産業の救世主となるのみならず、国内の林業及び木材産業の発展に多大なる貢献ができるものである。ひいては、森林保全、環境保持に貢献できるという最大の利点がある。

（Ａ）は本発明の第１実施形態の建築材の斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の平面図、（Ｃ）は（Ａ）の側面図、（Ｄ）はダボの形態を示した断面図である。 （Ａ）は本発明の第１実施形態の建築材の斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の正面面図、（Ｃ）及び（Ｄ）は本発明の第１実施形態の変形例の建築材の一部正面図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態の建築材の斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＰ_１-Ｐ_１矢視断面図、（Ｄ）は（Ｂ）のＰ_２-Ｐ_２矢視断面図、（Ｅ）は（Ｂ）のＰ_３-Ｐ_３矢視断面図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態の建築材の一部断面図、（Ｂ）は本発明の第２実施形態の建築材の（ア）個所の断面図、（Ｃ）は本発明の第２実施形態の建築材の一部平面図、（Ｄ）はダボの別の形態を示した断面図である。 本発明の第２実施形態の建築材の図３（Ａ）の（ア）個所のダボの拡大詳細図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態の変形例の建築材の斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の平面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＱ_１-Ｑ_１矢視断面図、（Ｄ）は（Ｂ）のＱ_２-Ｑ_２矢視断面図、（Ｅ）は（Ｂ）のＱ_３-Ｑ_３矢視断面図である。 （Ａ）はダボの他の実施形態の状態図、（Ｂ）は（Ａ）の（ア）個所の詳細断面図である。 は本発明の重ねられた木材に剥がす外力が発生した場合の作用状態図である。

符号の説明

Ａ…木材
１…角材
２…ダボ
３…ダボ穴

Claims (4)

1. 何らの接着剤を使うことなく角材又は板状材等の木材が３本以上平面状に重ねられ、木材からなる複数のダボにて結合され、且つ該ダボは適宜な傾斜角度を有して設けられてなり、該ダボは、３本以上平面状に重ねられた木材の幅方向の両側からそれぞれ一部貫通されて中央で重なり箇所を有することを特徴とする木質系の建築材。
2. 何らの接着剤を使うことなく角材又は板状材等の木材が３本以上平面状に重ねられ、木材からなる複数のダボにて結合され、且つ該ダボは適宜な傾斜角度を有して設けられてなり、該ダボの傾斜角度は、前記木材の長手方向に適宜な角度傾斜してなると共に、該木材の厚み方向にも適宜な角度傾斜してなることを特徴とする木質系の建築材。
3. 請求項２において、前記ダボの傾斜角度は、約３°乃至約３０°に形成されてなることを特徴とする木質系の建築材。
4. 請求項１，２又は３において、前記ダボは前記木材の長手方向に対して１列又は２列に設けてなることを特徴とする木質系の建築材。

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