JPH04279332A - 炭素繊維強化集成材 - Google Patents
炭素繊維強化集成材Info
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- JPH04279332A JPH04279332A JP3043711A JP4371191A JPH04279332A JP H04279332 A JPH04279332 A JP H04279332A JP 3043711 A JP3043711 A JP 3043711A JP 4371191 A JP4371191 A JP 4371191A JP H04279332 A JPH04279332 A JP H04279332A
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Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は集成材に関するものであ
り、より詳しくは炭素繊維強化樹脂複合材を木材層の間
に介在させた、繊維方向に切削加工した木材を、接着剤
を介して複数積層してなる集成材に関するものである。
り、より詳しくは炭素繊維強化樹脂複合材を木材層の間
に介在させた、繊維方向に切削加工した木材を、接着剤
を介して複数積層してなる集成材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、木材の繊維方向に長く切削加
工したひき板あるいは小角材を、その繊維方向を互いに
平行にして接着剤を用いて貼り合わせた材料として集成
材が知られており、主に建築における柱、梁のような骨
組材に用られる。かかる集成材は優れた木材の性質をそ
のまま引き継いでいるばかりではなく、一般の製材品で
は得られない特徴、すなわち、■ひき板、小角材を集成
することによって要求される寸法、形状の材料を比較的
自由に造ることができること、■節、腐れ等の欠点を除
去、分散させることにより製品強度のばらつきを小さく
することが可能であること、■ひき板は十分乾燥して接
着されるので、干割れ、狂い等が生じ難いこと、■曲率
を有するジグを使用することにより、曲がり材が容易に
製造できること等を有している。
工したひき板あるいは小角材を、その繊維方向を互いに
平行にして接着剤を用いて貼り合わせた材料として集成
材が知られており、主に建築における柱、梁のような骨
組材に用られる。かかる集成材は優れた木材の性質をそ
のまま引き継いでいるばかりではなく、一般の製材品で
は得られない特徴、すなわち、■ひき板、小角材を集成
することによって要求される寸法、形状の材料を比較的
自由に造ることができること、■節、腐れ等の欠点を除
去、分散させることにより製品強度のばらつきを小さく
することが可能であること、■ひき板は十分乾燥して接
着されるので、干割れ、狂い等が生じ難いこと、■曲率
を有するジグを使用することにより、曲がり材が容易に
製造できること等を有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の集成材では大型建築物の構造材には適さず、仮に
大型建築物の構造材に集成材を使用しようとすると、集
成材の剛性を高めるために集成材の厚みを大きくする必
要があり、その結果として建築物の天井が低くなるとか
、建築物の高さが必要以上に高くなる等の問題があり、
また鋼材等の構造材とすると建築物の重量が増し、また
震動が伝わり易くなる等の課題があった。
従来の集成材では大型建築物の構造材には適さず、仮に
大型建築物の構造材に集成材を使用しようとすると、集
成材の剛性を高めるために集成材の厚みを大きくする必
要があり、その結果として建築物の天井が低くなるとか
、建築物の高さが必要以上に高くなる等の問題があり、
また鋼材等の構造材とすると建築物の重量が増し、また
震動が伝わり易くなる等の課題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等はか
かる従来の課題を解決するべく鋭意検討した結果、特定
の構造からなる集成材とすることにより、これらの課題
が解消されることを見出し本発明に到達した。すなわち
、本発明の目的は大型建築物の構造材に適した集成材を
提供することであり、またかかる集成材により天然木材
自体の使用量を低減することが可能となり、森林保護の
面においても有用となるような集成材を提供することに
ある。
かる従来の課題を解決するべく鋭意検討した結果、特定
の構造からなる集成材とすることにより、これらの課題
が解消されることを見出し本発明に到達した。すなわち
、本発明の目的は大型建築物の構造材に適した集成材を
提供することであり、またかかる集成材により天然木材
自体の使用量を低減することが可能となり、森林保護の
面においても有用となるような集成材を提供することに
ある。
【０００５】そしてかかる目的は、複数の切削加工され
た木材を接着剤を介して複数積層してなる集成材であっ
て、当該集成材の少なくとも一層に弾性率２０ｔ／ｍｍ
２ 以上の炭素繊維を用いた炭素繊維強化樹脂複合材を
介在して接着、硬化してなるように構成したことを特徴
とする炭素繊維強化集成材により容易に達成される。以
下本発明をより詳細に説明する。本発明で用いる木材と
しては従来の集成材に使用されている木材であれば特に
限定されるものではなく、通常、檜、杉、ツガ、トウヒ
等の木材が用いられる。そして、かかる木材は２種以上
を組み合わせて使用してもよい。
た木材を接着剤を介して複数積層してなる集成材であっ
て、当該集成材の少なくとも一層に弾性率２０ｔ／ｍｍ
２ 以上の炭素繊維を用いた炭素繊維強化樹脂複合材を
介在して接着、硬化してなるように構成したことを特徴
とする炭素繊維強化集成材により容易に達成される。以
下本発明をより詳細に説明する。本発明で用いる木材と
しては従来の集成材に使用されている木材であれば特に
限定されるものではなく、通常、檜、杉、ツガ、トウヒ
等の木材が用いられる。そして、かかる木材は２種以上
を組み合わせて使用してもよい。
【０００６】また、使用する木材の形状としても、特に
限定されるものではなく、通常、木材の繊維方向に長く
切削加工したひき板や小角材等の形状で用いられる。本
発明の集成材はかかる木材を接着剤を介して複数積層し
てなるものである。該木材はその繊維方向を互いに平行
にして積層されるのが一般的であり、その積層枚数はそ
の使用目的及び該木材により異なるが、通常は４〜５枚
程度、すなわち全体の板厚として１０〜１５ｃｍ程度と
するのがよい。また、これらの木材を積層するには各木
材の表面に接着剤、例えばレゾルシン樹脂や尿素樹脂等
を使用して加熱炉、高周波加熱等の手段により１２０℃
〜１８０℃、１〜１０時間程度加熱すればよい。
限定されるものではなく、通常、木材の繊維方向に長く
切削加工したひき板や小角材等の形状で用いられる。本
発明の集成材はかかる木材を接着剤を介して複数積層し
てなるものである。該木材はその繊維方向を互いに平行
にして積層されるのが一般的であり、その積層枚数はそ
の使用目的及び該木材により異なるが、通常は４〜５枚
程度、すなわち全体の板厚として１０〜１５ｃｍ程度と
するのがよい。また、これらの木材を積層するには各木
材の表面に接着剤、例えばレゾルシン樹脂や尿素樹脂等
を使用して加熱炉、高周波加熱等の手段により１２０℃
〜１８０℃、１〜１０時間程度加熱すればよい。
【０００７】本発明の集成材は、この集成材の一層が少
なくとも弾性率２０ｔ／ｍｍ２ 以上の炭素繊維を用い
た炭素繊維強化樹脂複合材であることを特徴とするが、
好ましくは、該炭素繊維強化樹脂複合材を、少なくとも
、いずれか一方の面の表層を形成する木材と、それに隣
接する内側の木材の間に介在させるのが好ましい。これ
は、曲げ剛性を高めるためには、炭素繊維強化樹脂複合
材の層が表面に近ければ近い程有利であること、及び炭
素繊維強化樹脂複合材の層が最外層であると見映えが今
一つであることから、該炭素繊維強化樹脂複合材を、少
なくともいずれか一方の面の表層を形成する木材と、そ
の隣接する内側の木材の間に介在させることが好ましい
のである。さらに炭素繊維強化樹脂複合材を介在する面
としては集成材に対して引っ張り応力がかかる面に補強
・介在するのがよい。
なくとも弾性率２０ｔ／ｍｍ２ 以上の炭素繊維を用い
た炭素繊維強化樹脂複合材であることを特徴とするが、
好ましくは、該炭素繊維強化樹脂複合材を、少なくとも
、いずれか一方の面の表層を形成する木材と、それに隣
接する内側の木材の間に介在させるのが好ましい。これ
は、曲げ剛性を高めるためには、炭素繊維強化樹脂複合
材の層が表面に近ければ近い程有利であること、及び炭
素繊維強化樹脂複合材の層が最外層であると見映えが今
一つであることから、該炭素繊維強化樹脂複合材を、少
なくともいずれか一方の面の表層を形成する木材と、そ
の隣接する内側の木材の間に介在させることが好ましい
のである。さらに炭素繊維強化樹脂複合材を介在する面
としては集成材に対して引っ張り応力がかかる面に補強
・介在するのがよい。
【０００８】炭素繊維強化樹脂複合材としては、一般に
シート状のものが好ましく、補強繊維方向が一方向とな
った一方向性プリプレグ（ＵＤプリプレグ）、補強繊維
方向が２次元方向となった織物からなるプリプレグある
いは補強繊維方向が２次元方向となった織物を載置後マ
トリックス樹脂を含浸して構成したもの等いずれでも使
用することができる。使用する炭素繊維としては、得ら
れる集成材の剛性を向上するために高弾性の補強繊維を
用いることが重要であり具体的には弾性率２０ｔ／ｍｍ
２ 以上、好ましくは中弾性品以上、すなわち弾性率３
０ｔ／ｍｍ２ 〜７０ｔ／ｍｍ２ のものがよい。補強
繊維としては通常長繊維が使用されるが、本発明の効果
を損なわない程度に短繊維を長繊維とともに使用しても
よい。 更に得られる集成材の剛性向上を損なわない程度にガラ
ス繊維等の有機、無機、金属の繊維を少量混入させても
よい。混入される繊維の形態としては特に限定されない
が、例えば炭素繊維のＵＤプリプレグにガラス繊維を混
入する例を考えると繊維方向に対して垂直方向に横糸と
して混入するかあるいはガラス繊維からなるガラススク
リムを炭素繊維のＵＤプリプレグと併用することにより
混入させることができる。また用いられるマトリックス
樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビスマレ
イミド樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリウレ
タン樹脂、レゾルシン樹脂、尿素樹脂あるいはメラミン
樹脂等の樹脂が挙げられ、特に好ましくはエポキシ樹脂
である。
シート状のものが好ましく、補強繊維方向が一方向とな
った一方向性プリプレグ（ＵＤプリプレグ）、補強繊維
方向が２次元方向となった織物からなるプリプレグある
いは補強繊維方向が２次元方向となった織物を載置後マ
トリックス樹脂を含浸して構成したもの等いずれでも使
用することができる。使用する炭素繊維としては、得ら
れる集成材の剛性を向上するために高弾性の補強繊維を
用いることが重要であり具体的には弾性率２０ｔ／ｍｍ
２ 以上、好ましくは中弾性品以上、すなわち弾性率３
０ｔ／ｍｍ２ 〜７０ｔ／ｍｍ２ のものがよい。補強
繊維としては通常長繊維が使用されるが、本発明の効果
を損なわない程度に短繊維を長繊維とともに使用しても
よい。 更に得られる集成材の剛性向上を損なわない程度にガラ
ス繊維等の有機、無機、金属の繊維を少量混入させても
よい。混入される繊維の形態としては特に限定されない
が、例えば炭素繊維のＵＤプリプレグにガラス繊維を混
入する例を考えると繊維方向に対して垂直方向に横糸と
して混入するかあるいはガラス繊維からなるガラススク
リムを炭素繊維のＵＤプリプレグと併用することにより
混入させることができる。また用いられるマトリックス
樹脂としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和
ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ビスマレ
イミド樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリウレ
タン樹脂、レゾルシン樹脂、尿素樹脂あるいはメラミン
樹脂等の樹脂が挙げられ、特に好ましくはエポキシ樹脂
である。
【０００９】本発明では、かかる炭素繊維強化樹脂複合
材を接着・硬化させるが、その製造方法としては、木材
の繊維方向とほぼ同方向に補強繊維の補強方向を合わせ
るように配置して接着・硬化させるのが通常であるが、
必要に応じて補強方向が交差するようにシート状の炭素
繊維強化樹脂複合材を複数枚積層したものを使用しても
よい。そして、接着・硬化の方法としては未硬化状態の
炭素繊維強化樹脂複合材を木材層の間に介在し、他の部
分の木材をも積層して目的の形状とした後、上記した集
成材の製造条件と同様に行ってもよく、あるいは予め木
材層間に未硬化状態の炭素繊維強化樹脂複合材を介在し
て同様の条件で接着・硬化した後、更に他の木材層を積
層して上記した集成材の製造条件と同様に行えばよい。
材を接着・硬化させるが、その製造方法としては、木材
の繊維方向とほぼ同方向に補強繊維の補強方向を合わせ
るように配置して接着・硬化させるのが通常であるが、
必要に応じて補強方向が交差するようにシート状の炭素
繊維強化樹脂複合材を複数枚積層したものを使用しても
よい。そして、接着・硬化の方法としては未硬化状態の
炭素繊維強化樹脂複合材を木材層の間に介在し、他の部
分の木材をも積層して目的の形状とした後、上記した集
成材の製造条件と同様に行ってもよく、あるいは予め木
材層間に未硬化状態の炭素繊維強化樹脂複合材を介在し
て同様の条件で接着・硬化した後、更に他の木材層を積
層して上記した集成材の製造条件と同様に行えばよい。
【００１０】そして、本発明のシート状の炭素繊維強化
樹脂複合材における繊維の含有量は通常マトリックス樹
脂１００重量部に対して４０〜７０重量部、好ましくは
５０〜６０重量部であればよい。なお、かかる集成材は
必要に応じて表層の木材の更に外側を木材および／又は
化粧材等で覆ってもよい。本発明の集成材は通常の集成
材として使用される用途に適用できるが、特に学校、体
育館、講堂や教会等の大型建築物の構造材や大型木造船
等に好適である。
樹脂複合材における繊維の含有量は通常マトリックス樹
脂１００重量部に対して４０〜７０重量部、好ましくは
５０〜６０重量部であればよい。なお、かかる集成材は
必要に応じて表層の木材の更に外側を木材および／又は
化粧材等で覆ってもよい。本発明の集成材は通常の集成
材として使用される用途に適用できるが、特に学校、体
育館、講堂や教会等の大型建築物の構造材や大型木造船
等に好適である。
【００１１】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はその要旨を越えないかぎり下記の実施例
に限定されるものではない。以下本発明の好適な実施例
について、添付図面を参照にして説明する。図１に炭素
繊維複合材で補強した集成材の概略図を示す。図１に示
すように、集成材の表層とその隣接層の間に炭素繊維プ
リプレグ２を挟み込み、加熱し、接着硬化させる。
るが、本発明はその要旨を越えないかぎり下記の実施例
に限定されるものではない。以下本発明の好適な実施例
について、添付図面を参照にして説明する。図１に炭素
繊維複合材で補強した集成材の概略図を示す。図１に示
すように、集成材の表層とその隣接層の間に炭素繊維プ
リプレグ２を挟み込み、加熱し、接着硬化させる。
【００１２】プリプレグは図２で示すように、補強量に
応じて裁断し、積層しておき、木材の間に挟み込み、集
成材を補強する。木材は杉材小片を使用した。杉材小片
１の寸法は、厚み３ｃｍ、幅１０ｃｍ、長さ４００ｃｍ
で有り、積層数は５枚とした。炭素繊維の弾性率が７０
ｔ／ｍｍ２ の炭素繊維プリプレグは“ＨＹＥ Ｊ−
１２Ｍ６５Ｄ”（化成ファイバーライト（株）社製）を
使用した。
応じて裁断し、積層しておき、木材の間に挟み込み、集
成材を補強する。木材は杉材小片を使用した。杉材小片
１の寸法は、厚み３ｃｍ、幅１０ｃｍ、長さ４００ｃｍ
で有り、積層数は５枚とした。炭素繊維の弾性率が７０
ｔ／ｍｍ２ の炭素繊維プリプレグは“ＨＹＥ Ｊ−
１２Ｍ６５Ｄ”（化成ファイバーライト（株）社製）を
使用した。
【００１３】ベースの集成材の表層とその隣接層の間に
、図２に示すように一方向プリプレグシート３を裁断し
、６プライ積層した。（寸法幅１０ｃｍ、長さ４００ｃ
ｍ）この積層したプリプレグを挟み込みプリプレグの両
表面にエポキシ樹脂接着剤、“ダイナミックボンドＢ−
９１０”（大日本色材（株）社製）を塗布した。このプ
リプレグの上に、再び杉材小片を１枚積層し、次に、１
２０℃の温度で２時間加熱して、プリプレグと接着剤を
硬化させ、本発明の炭素繊維強化集成材を得た。
、図２に示すように一方向プリプレグシート３を裁断し
、６プライ積層した。（寸法幅１０ｃｍ、長さ４００ｃ
ｍ）この積層したプリプレグを挟み込みプリプレグの両
表面にエポキシ樹脂接着剤、“ダイナミックボンドＢ−
９１０”（大日本色材（株）社製）を塗布した。このプ
リプレグの上に、再び杉材小片を１枚積層し、次に、１
２０℃の温度で２時間加熱して、プリプレグと接着剤を
硬化させ、本発明の炭素繊維強化集成材を得た。
【００１４】
【発明の効果】本発明の炭素繊維強化集成材を用いるこ
とにより、従来品より高剛性で軽量な集成材を得ること
ができる。
とにより、従来品より高剛性で軽量な集成材を得ること
ができる。
【図１】図１は本発明による、炭素繊維強化樹脂複合材
により補強された集成材の１例を斜め方向から見た説明
図である。
により補強された集成材の１例を斜め方向から見た説明
図である。
【図２】図２は炭素繊維プリプレグシートの積層状態を
示す説明図である。
示す説明図である。
１ 杉材小片
２ 炭素繊維プリプレグ
３ 一方向プリプレグシート
Claims (5)
- 【請求項１】 複数の切削加工された木材を接着剤を
介して複数積層してなる集成材であって、当該集成材の
少なくとも一層に弾性率２０ｔ／ｍｍ２ 以上の炭素繊
維を用いた炭素繊維強化樹脂複合材を介在して接着、硬
化してなるように構成したことを特徴とする炭素繊維強
化集成材。 - 【請求項２】 該炭素繊維強化樹脂複合材を、少なく
ともいずれか一方の面の表層を形成する木材と、その隣
接する内側の木材の間に介在させることを特徴とする請
求項１記載の炭素繊維強化集成材。 - 【請求項３】 該複数の切削加工された木材がその繊
維方向を互いに平行にして積層されている請求項１記載
の炭素繊維強化集成材。 - 【請求項４】 該表層を形成する木材の外側にさらに
別の木材および／又は化粧材を接着してなる請求項２記
載の炭素繊維強化集成材。 - 【請求項５】 該炭素繊維強化樹脂複合材がシート状
である請求項１記載の炭素繊維強化集成材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3043711A JPH04279332A (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 炭素繊維強化集成材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3043711A JPH04279332A (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 炭素繊維強化集成材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04279332A true JPH04279332A (ja) | 1992-10-05 |
Family
ID=12671389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3043711A Pending JPH04279332A (ja) | 1991-03-08 | 1991-03-08 | 炭素繊維強化集成材 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04279332A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0772517A1 (en) * | 1994-07-22 | 1997-05-14 | TINGLEY, Daniel A. | Method of manufacturing glue-laminated wood structural member with synthetic fiber reinforcement |
| EP0690936A4 (en) * | 1993-03-24 | 1998-12-16 | Daniel A Tingley | FIBER REINFORCING BOARDS FOR WOODEN BODIES ARRANGED IN ROWS |
| JP2007245457A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Teijin Techno Products Ltd | アラミド繊維強化集成材 |
| US8622473B2 (en) | 2008-06-05 | 2014-01-07 | Susan Walsh | Inclusive chair |
-
1991
- 1991-03-08 JP JP3043711A patent/JPH04279332A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0690936A4 (en) * | 1993-03-24 | 1998-12-16 | Daniel A Tingley | FIBER REINFORCING BOARDS FOR WOODEN BODIES ARRANGED IN ROWS |
| EP0772517A1 (en) * | 1994-07-22 | 1997-05-14 | TINGLEY, Daniel A. | Method of manufacturing glue-laminated wood structural member with synthetic fiber reinforcement |
| EP0772517A4 (en) * | 1994-07-22 | 1998-10-14 | Daniel A Tingley | PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF LAMINATED GLUE STRUCTURAL ELEMENTS REINFORCED WITH SYNTHETIC FIBERS |
| JP2007245457A (ja) * | 2006-03-15 | 2007-09-27 | Teijin Techno Products Ltd | アラミド繊維強化集成材 |
| US8622473B2 (en) | 2008-06-05 | 2014-01-07 | Susan Walsh | Inclusive chair |
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