JP4641879B2 - 小径木を利用した木質パネル及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、建築物や家具その他の木製品の材料として使用される木製パネル及びその製造方法にかかり、特に、間伐材等の小径木を有効に利用することができ、かつ、デザイン性にも優れた木質パネル及びその製造方法に関する。

我が国の人工林は１０００万ｈａにも及んでいる（林野庁ＨＰ参照）。しかし、このような人工林において、健全な森林を育成するためには、植林後３０年程度を目安に間伐を行う必要がある。しかし、間引きされた間伐材は、断面直径が２０ｃｍ以下で、通常の建築用材料としては利用が困難で、廃棄されているのが現状である。そのため、国内産木材の消費低迷と相俟って、多くの人工林でコストのかかる間伐が行われず、森林が荒廃するという事態に至っている。

このような森林荒廃は、財産的価値の低下という経済的な問題には止まらず、山林の保水能力を低下させ、大雨時において下流域に洪水災害を引き起こすなど、近年では環境問題の一つとして重視されている。
そのため、間伐の際に発生した小径木の有効利用を図るべく、種々の提案がなされている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２００３−２１３６９０公報 特開２００５−９１８７号公報 特開２００３−１５４５０６号公報

しかし、上記提案のものは、間引きされた間伐材の有効利用という点では優れるものの、間伐そのものを促進するというところまでは至っていないのが現状である。
すなわち、上記した従来の提案は、本来商品価値のない間伐材等の小径木を利用して、通常の木材から得られるような製品を現実的なコストで製造することができる、というものに止まり、間伐材そのものに経済的価値を持たせて、積極的に間伐を促進しようというところまでは至っていない。

なお、特許文献３は、年輪模様厚板の製造方法に関するもので、間伐材等の小径木から小角材や平角材を切り出し、これら小角材や平角材を積層して集積材を形成した後に縦方向に切断して、木口面を露出させた床材の製造方法が提案されている。しかし、この文献に記載の方法では、経時的な割れ発生を防止するために、小角材や平角材の切り出し寸法が制限され（例えば、段落０００７参照）、間伐材の有効利用や経済的価値を高めるという点では不十分である。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、間伐材の有効利用を図るだけでなく、割れの発生をほぼ完全に抑制して間伐材を建築物や家具その他の木製品の材料として広範に利用できるようにし、かつ、間伐材のような小径木でなければ実現できない付加価値を持たせることで間伐材の経済的価値を高めて間伐を促進させることができ、しかも、通常の木材から製造された木質パネルと同等のコストで製造が可能な木質パネルの製造方法及び木質パネルの提供を目的とする。

本発明の木質パネルは以下の方法で製造される。すなわち、間伐材等の小径木から切り出した角材を積層させて積層体を形成し、この積層体を前記小径木の木口面と平行な面内で切断して形成される木質パネルの製造方法において、前記小径木の半径に最も近い寸法を有する六角形の角材を二等分して形成された台形の角材を準備し、前記台形の角材の斜面どうしを隙間なく密着させた平面状の層を形成し、一段ごとに繊維方向が交叉するように前記層を積み上げることで、立方体状の前記積層体を形成し、前記積層体を構成する面のうち、前記木口が出現している面と平行な面内で前記積層体を切断する。なお、前記積層体を切断して得られた板状の集成材の裏面に、木製の補強材を接着してもよい。

本発明によれば、間伐材のような小径木でなければ実現できないデザインの木質パネルを得ることができる。しかも、本発明の方法により、間伐材から無駄なく低廉なコストで木質パネルを製造することができるから、間伐材の経済的価値を大きく高めることができ、間伐促進を図ることが期待できる。
さらに、本発明の木質パネルでは、六角形又は台形の集合とすることで接着面積を大きくとることができ、高い接着強度を得ることができるほか、乾燥等による割れの発生をほぼ完全に抑制することができ、建築物や家具その他の木製品の材料として広範に利用することができる。

以下、本発明の好適な一実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明の一実施形態にかかり、木質パネルを形成するための最初のステップを説明する図である。ここで、図１は木口面に台形の形どりをした小径木の横断面図を、図２は、この小径木から切り出した台形材の斜視図を示している。
図１及び図２に示すように、この実施形態では、一本の小径木１からは二つの台形材２，２を切り出す。小径木１としては、３０年生相当の直径（直径２０ｃｍ程度）を有する間伐材を用いる。間伐材としては、日本国内の人工林の大部分を占める杉や檜を利用することができる。

まず、図１に示すように、小径木１の平均半径Ｒｍを求め、一辺の寸法がＲｍよりも若干小さい寸法ｒの正六角形を木口面Ｆに形どりする。平均半径Ｒｍから一辺の寸法ｒを求めるのは、この小径木１から最も効率良く台形材２，２（図２参照）を切り出すためである。
次いで、この六角形の対向する二つの頂点を直線で結ぶ。これにより、小径木１の中心を通る前記直線を共通の底辺とする対称形の二つの台形１ａ，１ｂが木口面Ｆに形どりされる。この後、図２に示すように、小径木１から二つの台形材２，２を切り出す。

なお、前記六角形を二つに分断することなく、一つの小径木１から一本の六角材を一つ切り出すようにしてもよいが、このような六角材は乾燥後に割れが生じやすいという欠点がある。このような乾燥による割れの一つは、木材の中心部分から径方向に向かう割れである。そこで、六角形を中心で分断して二つの台形材を切り出すようにすることで、中心部分が開放され、中心部分からの割れの発生を抑制することができる。

図３及び図４は、木質パネルを形成するための次のステップを説明する図で、図３は積層体を形成するにあたっての台形材の配置を、図４は、一部を省略した積層体の斜視図を示している。
小径木１は、予め径が近似するものを多数本用意しておき、同じ長さ寸法に裁断しておく。そして、同一形状，同一大きさの台形１ａ，１ｂを各小径木１の木口面Ｆに形どりし、各小径木１から同じ長さの台形材２，２・・・を二本ずつ切り出す。

このようにして形成した多数本の台形材２，２・・・を、図３に示すように、隣合う台形材２，２の上底面どうし，下底面どうし及び上下を逆転させた斜面どうしが当接するように積層し、接着剤を介して加圧・圧縮する。これにより、図４に示すような積層体３が形成される。この積層体３の上面３ａと底面（図に現れない）には同心円状の木口模様が現れる。また、図示はしないが、積層体３の周囲面３ｂには、小径木１の長手方向に向かう木目模様が現れる。
この積層体３を、木口面（上面３ａ）と平行に予め決定された間隔Ｓで切断することで、板状体（以下、台形集成材と記載する）を得ることができる。

図５は、積層体３を切断することで形成された台形集成材４の部分拡大平面図である。台形集成材４の表裏面には、その全面にわたって同心円状の木口模様が繰り返し現れている。
このような台形集成材４は、木材繊維が表裏面に対して垂直方向、つまり、台形集成材２に作用する荷重と同方向に走っているため、圧縮荷重や打撃荷重、摩擦に強いという利点がある。そのため、この台形集成材４を利用した木質パネルは、体育館やホテル，旅館その他の公共施設等の床などに好適である。
また、この台形集成材４では、隣接する台形材２，２・・・を上下逆向きに配置して接着しているので、接着面積を大きくとることができ、高い接着強度を得ることができるほか、台形材２，２・・・の上底面と下底面との膨張量の違いに起因する乾燥後の割れを効果的に抑制することができるという利点がある。

上記の手順で得られた台形集成材４は、例えば、チタン塗装やＵＶ塗装等の表面仕上げが施されて、木質パネルに形成される。なお、この台形集成材４は、前述したように木材繊維が表裏面に対して垂直方向に走っているため、樹脂を木材繊維に含浸させるＷＰＣ（木材−プラスチック複合体）仕上げも比較的容易かつ低コストで行えるという利点がある。
ところで、上記したような台形集成材４は、圧縮荷重や打撃荷重、摩擦には強いものの、曲げ荷重には弱く、撓みやすいという欠点がある。もちろん、積層体３から台形集成材４を切り出す際の寸法Ｓを大きくすれば、曲げ剛性もそれに応じて高くなるが、木質パネルの肉厚が増大することは好ましいことではない。
そこで、図６に示す実施形態では、上記の手順で得られた台形集成材４の裏面に、間伐材から切り出した角材を利用した集成材からなる補強用のパネル５を張り付けている。パネル５の木質繊維の方向は、台形集成材４の繊維と直交する方向であるので、このようなパネル５を台形集成材４と組み合わせて木質パネルを形成することで、前記木質パネルの曲げ剛性を高めることができる。

なお、台形集成材４の裏面に張り付ける補強材は、図６に示すように一つのパネル５からなるものであってもよいし、複数のパネル５を積層させたものであってもよい。複数のパネル５を積層して台形集成材４の裏面に張り付ける場合は、各パネル５の繊維方向を直交させて配置するとよい。このようにすることで、曲げ強度をさらに高めることができる。
また、台形集成材４とパネル５の板厚の比は、台形集成材４及びパネル５の材質や求める木質パネルの曲げ強度、木質パネルの製造コスト等に依存する。例えば、パネル４を檜の間伐材から形成し、パネル５を杉の間伐材から形成する場合は、日本国内における檜と杉の植生の比率（おおよそ１：４）に応じて、前記板厚の比をおおよそ１：４とするとよい。

上記手順で形成された木質パネルは、側面の周囲に溝やほぞを形成して多数枚を組み合わせることができるようにするとよい。このようにすることで、体育館や倉庫などの大面積にも対応が可能になる。また、木質パネルに反りが生じにくいようにするために、裏面に溝を形成してもよい。
また、図７に示すように、通信ケーブルや電源ケーブル等のケーブルを埋設するための二重床６においては、図６に示す手順で得られた木質パネルを適宜のサイズに裁断して床パネル７とし、この床パネル７を二重床６の孔６ａに嵌め込んで利用することができる。

上記の実施形態では、木質パネルの表裏面の全面に木口模様が現れるものとして説明した。
図８及び図９に示す実施形態では、木口模様と角材の長手方向に向かう木目とが交互に現れる木質パネルについて説明する。
この実施形態においては、台形材２，２・・・を交互に繊維方向を直交させて組み合わせ、図８に示すような積層体３′を形成している。この積層体３′では、上面３ａ′及び下面（図に現れず）だけでなく、側面３ｂ′の一部にも木口模様が出現している。

図９は、この積層体３′を木口面に平行に切断した集成材４′の部分拡大平面図である。
図示するように、このようにして形成された集成材４′は、同心円状の木口模様と台形材２の長手方向に向かう木目模様とが交互に現れる新たなデザインとなる。
また、この集成材４′は、補強材（先の実施形態のパネル５）を設けなくても、高い曲げ剛性を確保することができ、木質パネルの板厚を薄くすることができるという利点がある。

本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。
例えば、図８及び図９を参照しながら説明した木質パネルでは、台形集成材２を交互に繊維方向を違わさせて積み重ね、積層体３′を形成するものとして説明したが、台形集成材２と通常の角材又は間伐材から形成された角材の集成材とを交互に積み重ねて、積層体３′を形成するものとしてもよい。

本発明の木質パネルは、小径木、特に植林後３０年程度を経たあらゆる種類の間伐材から製造が可能で、かつ、本発明の木質パネルは、床材，壁材等の建材、タンス，机，椅子等の家具その他の木製品に広く適用が可能である。

本発明の一実施形態にかかり、木口面に台形材を切り出すための形どりをした小径木の横断面図である。 図１の小径木から切り出した台形材の斜視図である。 積層体を形成するにあたっての台形材の配置を示す平面図である。 積層体の部分斜視図である。 図４の積層体を切断して形成された台形集成材４の部分拡大平面図である。 図５の台形修正材の裏面に補強材として集成材のパネルを張り付ける様子を示す斜視図である。 図６で得た木質パネルを切断して二重床の床パネルとした一例を示す斜視図である。 本発明の木質パネルの他の実施形態にかかり、積層体の部分斜視図である。 図８の積層体から切り出した集成材の部分拡大平面図である。

符号の説明

１ 小径木
１ａ，１ｂ 台形
２ 台形材
３，３′ 積層体
３ａ 上面
３ｂ 周囲面
４ 台形集成材
５ パネル
６ 二重床
７ 床パネル

Claims (2)

1. 間伐材等の小径木から切り出した角材を積層させて積層体を形成し、この積層体を前記小径木の木口面と平行な面内で切断して形成される木質パネルの製造方法において、
   前記小径木の半径に最も近い寸法を有する六角形の角材を二等分して形成された台形の角材を準備し、
   前記台形の角材の斜面どうしを隙間なく密着させた平面状の層を形成し、
   一段ごとに繊維方向が交叉するように前記層を積み上げることで、立方体状の前記積層体を形成し、
   前記積層体を構成する面のうち、前記木口が出現している面と平行な面内で前記積層体を切断すること、
   を特徴とする木質パネルの製造方法。
2. 前記積層体を切断して得られた板状の集成材の裏面に、木製の補強材を接着することを特徴とする請求項１に記載の木質パネルの製造方法。

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