WO2004052601A1 - 斜行型単板積層材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

　この発明の単板積層材は、シート状の複数枚の単板を重ね合わせ、積層して接着し、板状又は柱状に形成した積層材（２）の改良に関する。　上記単板を複数の分割された単板小片（１ａ）を長手方向に寄せ木状に連接させて配置した寄せ木状単板（２ａ）とし、該寄せ木状単板（２ａ）の長手方向の側端に対してその繊維方向（ａ）を斜め方向に交差させる。そして積層断面内で隣接する寄せ木状単板（２ａ）の繊維方向（ａ）を互いに逆向きに傾斜させ且つ交差させる方向に配置して積層形成する。　上記単板小片（１ａ）はその繊維方向（ａ）を、単板小片（１ａ）同士の切断辺（ｃ）と交差させ、又は繊維方向を、単板小片（１ａ）同士の切断辺（ｃ）の方向と略同一方向とする場合もある。

Description

明 細 書 斜行型単板積層材及びその製造方法 技術分野

この発明は単板の積層材であって、 長手方向の側端に対して繊維方向 が斜め方向に傾斜して交差するように配置した寄せ木状単板を積層する 斜行型単板積層材 （以下 「斜行 L V L」 と略称する） 及びその製造方法 に関する。 背景技術

一般に木材加ェの分野では単板を積層接着して形成する木材である集 成材等の積層材， 相隣接する単板の繊維方向が直交する合板、 単板の繊 維方向を平行に揃えて積層させた単板積層材 （L V L ) 等が古くから知 られている。

一方、 木質ボードの主流は合板力 ら O S B (Ori ented Strand Board : ウェファ一ボードとも言う） などのボードに移っていく方向にある。 そ の理由のひとつと して、 O S Bは繊維が分断された小さい木片状のボー ドであり、 合板に比べ面内せん断力が大きいということがある。

ちなみに図 7 Aは表裏の単板の繊維方向が各単板の木口及び木端に対 して直交又は平行になるように交差し、 図 7 Bは同じく繊維方向がそれ ぞれ 4 5 ° 逆向きに傾斜するように交差した合板を示している （枠内の 直線と点線はそれぞれ表板と裏板の繊維方向を示す）。また図 7 Cはパー チクルボード （P B ) を示し、 下部の数値はそれぞれのせん断強度を示 している。

この図に示すように、 各単板の繊維方向を木口及び木端に対して概ね 4 5 ° の角度に木取って用いると、 パーチクルボードを越えるせん断強 度が得られることが知られている。 また図 6に示すように単板の繊維方 向がせん断面に 4 5 ° 傾斜した場合にせん断弾性率が最も強大になるこ とも知られている。 したがって従来の合板の持つ弱点を克服する方法と しては、 図 7 Bに示すように木取って用いれば良いということもわかつ ている。

なお、 図 6， 図 7に示すパーチクルボード （P B ) は、 ボード構成の エレメ ン卜が前述した〇 S Bと略同等と見なされるので、 一般的にその 強度数値も〇 S Bと同等と考えられている。

しかし、 合板において上記のように強化された使われ方をしたものを 現実に目にすることは全くない。 この決定的な理由と しては、 既存の合 板からこのように木取りを用いることは材料の半分を無駄にすることに なるからである。 従って、 このような構成をした単板積層材の存在可能 性さえも希薄であった。 もし、 この合板の弱点を克服した、 単板の繊維 方向が木口及び木端に対して 4 5 ° の角度になるよう積層されたボード が合理的に製造可能なら、 明らかに広くその特徴 ·性能を生かした需要 が見込まれ、 その提供が望まれている。

また前記日本国特許公報 特開平 9— 2 4 8 8 0 3号に示すように、 合板パネルの補強策と して積層接着される多数の単板の間に、 木口及び 木端に対して繊維方向が 4 5 ° 又は 2 0 ° 〜7 0 ° 傾斜した単板を介揷 したものも公知である。

しかしこの方法は通常のロータリ一単板を斜め方向に力ッ トして菱形 の力ッ ト単板を形成し、 さ らにその両端の三角形部分を切除して長方形 の小単板を形成して合板断面内に部分的に使用するものである。 しかし この方法のみで合板を製造することは労力コス ト及び材料コス 卜の面で 上記同様大きいロスを免れない。 上記のような課題を解決するためのこの発明の主な目的は、 単板の繊 維方向を木口又は木端に対して傾斜させて積層することにより、 高強度 の積層材を得ることであり、 特に在来の単板切削装置と切断装置及びこ れらの製造ラインを用いて大量に低コス トでしかも材料の無駄を伴わず に製造できる積層材とその製造方法を提供することである。

さらに本発明は以下のような派生的目的を達成しようと している。

( 1 ) 現在 O S Bに相当する面内せん断力の強いボードの製造は行わ れていないが、 O S Bに優る高強度の斜行 L V Lの製造を実現する。

( 2 ) 斜行 L V Lを再加工することによって非常に高性能な各種横架 材類及び耐カ壁用ボードの製造を可能にする。

( 3 ) 北米で〇 S Bが大量に使われている分野のひとつに I ビーム （ または I ジョイス トともいう） の腹部の面材料 （ウェブ） があるが、 斜 行 L V Lの面内せん断力は O S Bより さらに強いのでこれに代えて、 さ らに高性能な I ビームを提供する。

( 4 ) 上記のように、 斜行 L V Lを用いると非常に高性能な壁及び横 架材料を得ることができ、 スパンの長い建築物など自由度の高い設計が 可能で余分な壁材料、 横架材料、 軸材料などの使用量を抑え、 総コス ト の低減を実現する。

( 5 ) 日本国内の代表材であるスギの、 軽いわりには強度が大きいと いう特徴を、 この斜行 L V Lによって最大限に引き出し、 杉材の需要拡 大にも寄与する。 その他現在用途の開発が望まれている間伐材の利用の 促進を図る。 発明の開示

この発明は上記課題を解決するために、 単板の積層接着に際し単板の 長手方向の側端に対して繊維方向が互いに斜め方向に傾斜して交差する ように配置した斜行単板積層材を提供せんとするもので、 第 1にシ一 ト 状の複数枚の単板を重ね合わせ、 積層して接着し、 板状又は柱状に形成 した積層材 2において、 上記単板を複数の分割された単板小片 1 a を長 手方向に寄せ木状に連接させて配置した寄せ木状単板 2 a と し、 該寄せ 木状単板 2 aの長手方向の側端に対してその繊維方向 a を斜め方向に交 差させるとともに、 積層断面内で隣接する寄せ木状単板 2 a の繊維方向 aを互いに逆向きに傾斜させ且つ交差させる方向に配置して積層形成し たことを特徴としている。

第 2に、 単板小片 1 aの繊維方向 a を、 単板小片 .1 a 同士の切断辺 c と交差させてなることを特徴と している。

第 3に、 単板小片 1 aの繊維方向を、 単板小片 1 a同士の切断辺 cの 方向と略同一方向としたことを特徴としている。

第 4に、 単板の側端に対して該単板の繊維方向 aが交差する傾斜角が 3 0 ° 〜6 0 ° であることを特徴としている。

第 5に、 寄せ木状単板 2 aが直線的な軸芯をもつ円筒又は円柱を形成 するようにらせん状に卷き重ねられてなることを特徴としている。

第 6に、 シート状の複数枚の単板を重ね合わせて積層接着し、 板状又 は柱状の積層材 2を形成する方法において、 上記単板と して複数の分割 された単板の小片からなる単板小片 1 a を、 その繊維方向が長手方向の 側端に対して斜め方向に交差するように配置して接合されている寄せ木 状単板 2 a を使用し、 該寄せ木状単板 2 a を複数層積層して接着する際 に、 積層される下側の層の寄せ木状単板 2 a と上側の層の寄せ木状単板 2 aの繊維方向 aを互いに逆方向に傾斜させて交差させることを特徴と している。

第 7に、 繊維方向 aが長手方向の側端と略直角に交差するロータリ一 単板を、 繊維方向 a に対して斜め方向に交差する切断線 cにおいて切断 することにより単板小片 1 a を形成することを特徴としている。

第 8に、 ロータリ一単板を繊維方向 a に沿った切断線 cにおいて切断 することにより単板小片 1 aを形成することを特徴としている。

第 9に、 スライス ド単板の繊維方向 a に対して斜め方向に交差する切 断線 cに沿って切断することにより単板小片 1 a を形成することを特徴 としている。 図面の簡単な説明

図 1 A， 図 1 Bはシー ト状単板の切断方法と、 積層材の製造方法をそ れぞれ示す平面図である。

図 2 A， 図 2 B , 図 2 Cはそれぞれシート状の切断方法、 切断された 単板小片の接合方法及び単板の積層方法の 2番目の例を示す平面図であ る。

図 3 A , 図 3 Bはシー ト状単板の切断方法と、 切断後の単板を利用し た積層材の製造方法をそれぞれ示す平面図である。

図 4は、 本発明の積層材と他の板材を用いた I形ビームの強度比較用 試験材の構造を示す部分斜視図である。

図 5は、 図 4に示す試験材による本発明の積層材と他 2種類の荷重変 位曲線の比較図である。

図 6は、 合板の繊維方向角度に対するせん断力弾性係数の変化を示す グラフである。

図 7 A〜図 7 Cは表板の繊維方向の異なる単板の種類とそのせん断力 強度を示す比較説明図である。 発明を実施するための最良の形態

以下図示する実施形態につき詳述すると、 図 1 A， 図 I Bはこの発明 の 1実施形態を示すもので、 図 1 Aは例えばロータリーレースによって シート状に切削形成したロータリ一単板 1の分割切断方法とその積層接 着方法を示している。

口一タリ一単板 1は通常その繊維方向 aが長手方向の側端 bに対して 略直交している。 この側端 bに対し左右いずれかに傾斜して交差する方 向 （本例では左に約 4 5 ° 傾斜して交差） の切断線 cに沿って分割切断 し、 略菱形の単板小片 1 aを形成する。

上記単板の板厚は最終製品の用途や材質等に応じ、 例えば 1 . 0 0〜 6 . 5 mm位の厚みでよく、 木材や合板や積層材に使用できる範囲内のも のであればその材質は問わない。 その切断は一般に使用される単板切断 機 （図示しない） によって行われ、 切断方法は特に限定されるものでは ない。

図 1 Bは上記のように形成された単板小片 1 a を再度帯状又は短冊状 に接合連接させて合板状の積層材 2を造る方法を示している。

図 1 Bに示す例では、 各菱形の単板小片 1 aにおける切断線 （辺） c 同士を互いの繊維方向が同方向に揃えられるように連接又は接合させる ことにより帯状又は短冊状の寄せ木状単板 2 a と して形成する。 そして 各寄せ木状単板 2 aの長手方向の側端 （辺） に対し、 それぞれの繊維方 向 aを、 斜め方向に傾斜 （この例では傾斜角が約 4 5 ° ) して交差させ ている。

そしてこの例では上下に隣接する寄せ木状単板 2 aの繊維方向 aが互 いに逆向きに傾斜し合っており、 その結果隣接寄せ木状単板 2 a同士の 繊維方向 aの交差角は約 9 0 ° になっている。

上記のように交互に逆向きに傾斜した寄せ木状単板 2 aを積層し、 在 来公知の方法で接着剤塗布下で加圧 （必要に応じて加熱を伴って） 接着 することにより、 各寄せ木状単板 2 a毎に積層材 2の長手方向側辺に対 してそれぞれの繊維方向が交互に左右方向に約 4 5 ° 傾斜し、 且つ隣接 寄せ木状単板 2 a同士では 9 0 ° の交差角をもつ積層材 2が形成される なお図 1 Bでは各寄せ木状単板 2 aの左右両端は、 説明上、 上辺又は 下辺においてそれぞれ 4 5 ° の鋭角の端部が残されているが、 積層材 2 が完成した後に上下コーナー共に 9 0 ° になるように端部処理し、 又は 積層前の寄せ木状単板 2 aの段階で端部処理することは容易に可能であ る （この点に関しては図 2 C， 図 3 Bに示す場合も同様である）。

図 2 A〜図 2 Cはこの発明の 2番目の実施形態を示し、 この例では先 ず図 2 Aに示すように口一タ リ一単板 1をその繊維方向 a と略同方向 （ 即ち長手方向の側端 （辺） b と直交方向） の切断線 cに沿って、 略正方 形或いは長方形に切断分割して一次的な単板小片 1 a形成する。 次いで このように切断された多数の単板小片 1 aを図 2 Bに示すように非切断 側の側辺 b同士を順次連接接合することにより、 帯状又は短冊状の接合 単板 1 ' を形成し、 全体の繊維方向を長手方向の側端 （図 2 Aの切断線 ) cに沿わせたものにする。

次に図 2 Bに示すように上記接合単板 1 ' を、 その長手方向の側端 c に対して斜め方向に約 4 5 ° 傾斜させた （従って繊維方向 aに対しても 約 4 5 ° 傾斜している） 切断線 に沿って再度切断して分割し、 分割 小片 1 ' aを形成する。

続いて図 2 Cに示すように上記分割小片 1 ' aの非切断側の側端と し て再形成された図 2 Aの切断線 c同士を順次接合して、 多数の帯状又は 短冊状の寄せ木状単板 2 aを形成し、 これらを図 1 Bに示した場合と同 様に順次重ね合わせて積層接着し、 積層材 2を形成する。

図 3 A， 図 3 Bは単板小片 1 a を得るために分割切断する最初の単板 と して、 スライサー等によって切削形成され、 繊維方向 aが長手方向に 揃っているスライス単板 1を用いた例を示している。

この例では、 帯状又は短冊状の単板 1の長手方向の側端 （辺） bに対 して斜め 4 5 ° 方向に傾斜した切断線 cに沿って多数の単板小片 1 a を 形成し、 さらにこれらの単板小片 1 aの非切断端 b同士を順次接合する ことにより、 複数の寄せ木状単板 2 a を形成する。 上記寄せ木状単板 2 aを前述した図 1 B， 図 2 Cと同一要領で積層接着することにより、 積 層材 2を形成するものである。

なお上に説明した実施形態では、 いずれもロータリー単板やスライス ド単板を切断することにより単板小片 1 aを形成し、 これを順次接合す ることによって寄せ木状単板 2 a を形成している。 しかし予め木材片 （ フリ ッチ） を寄せ木プロック状に接着固定したものを表面側からスライ スすることにより、 寄せ木状単板 2 aを得ることも可能である。

図 4は図 1の方法によって形成した積層材 2と在来の O S B及び合板 とで、 それぞれ I形梁 3を形成したものの強度比較した時の構造例を示 し、 各 I形梁の寸法は以下の通りである。

板厚 t = 9 m m

ウェブを含む上端の幅 W = 4 9 mm

ゥェブの上下高さ h = 2 6 mm

全高 H = 1 5 O mm

3種類の材料よりなる上記 I形梁 3を 3点曲げ試験を行った結果、 図 5のグラフに示すような荷重変位曲線が得られた。 図 5から明らかなよ うに、 本発明の斜行 L V Lは合板や O S Bに比較し高荷重に対して変位 量が極めて少量であることが確認できた。

また表 1は上記三種の I形梁 3の強度比較を示すもので、 合板の値を 1 0 0と した時の指数を示しており、 同表によってもこの発明の斜行 L V Lが合板や〇 S Bよりも強度的に優れていることが明らかである。 【表 1 】

合板の値を 1 0 0と した時の強度指数

なお、 積層後の単板の繊維方向は、 積層材 2の木口及び木端に対して 約 4 5 ° 交互に傾斜したものが最も強度的に高いことは図 6及び図 7に よっても明らかであるが、 図 6に示すように上記傾斜角が 3 0 ° 〜 6 0 ° でも O S Bに略相当する強度があり、 実用には十分耐えるものである 。 また積層される寄せ木状単板 2 aは必ずしも直接隣接する層毎に交互 に逆向きに傾斜させる必要はなく、 部分的に繊維方向が側辺に対して直 交し又は平行なものを介挿することも可能である。 その他図中の繊維方 向 a を示す矢印は便宜上一方向で示したが、 繊維方向は矢印の前後いず れの方向でもよい。

上記実施形態では板状の斜行 L V Lについて説明したが、 多数の寄せ 木状単板を積層接着することによって角柱状の又は多角形断面の柱状の 積層材を得ることができる。

その他、 寄せ木状単板を直線軸に対してらせん筒状に卷き重ねて積層 接着することにより、 円柱状又は円筒状の柱又は梁部材を形成すること も可能である。 産業上の利用の可能性

この発明の積層材は板材， 梁材， 柱材と して主として建築構造材に広 く利用可能である。

Claims

請 求 の 範 囲

1. シート状の複数枚の単板を重ね合わせ、 積層して接着し、 板状又は 柱状に形成した積層材 （2 ) において、 上記単板を複数の分割された単 板小片 （ 1 a ) を長手方向に寄せ木状に連接させて配置した寄せ木状単 板 （ 2 a ) とし、 該寄せ木状単板 （ 2 a ) の長手方向の側端に対してそ の繊維方向 （ a ) を斜め方向に交差させるとともに、 積層断面内で隣接 する寄せ木状単板 （ 2 a ) の繊維方向 （ a ) を互いに逆向きに傾斜させ 且つ交差させる方向に配置して積層形成した斜行型単板積層材。

2. 単板小片 （ l a ) の繊維方向 （ a ) を、 単板小片 （ l a ) 同士の切 断辺 （ c ) と交差させてなる請求の範囲 1の斜行型単板積層材。

3. 単板小片 （ l a ) の繊維方向を、 単板小片 （ l a ) 同士の切断辺 （ c ) の方向と略同一方向とした請求の範囲 1の斜行型単板積層材。

4. 単板の側端に対して該単板の繊維方向 （a ) が交差する傾斜角が 3 0° 〜 6 0° である請求の範囲 1又は 2又は 3の斜行型単板積層材。

5. 寄せ木状単板 （ 2 a ) が直線的な軸芯をもつ円筒又は円柱を形成す るようにらせん状に巻き重ねられてなる請求の範囲 1又は 2又は 3の斜 行型単板積層材。

6. ' シート状の複数枚の単板を重ね合わせて積層接着し、 板状又は柱状 の積層材 （ 2 ) を形成する方法において、 上記単板として複数の分割さ れた単板の小片からなる単板小片 （ l a ) を、 その繊維方向が長手方向 の側端に対して斜め方向に交差するように配置して接合されている寄せ 木状単板 （ 2 a ) を使用し、 該寄せ木状単板 （ 2 a ) を複数層積層して 接着する際に、 積層される下側の層の寄せ木状単板 （ 2 a ) と上側の層 の寄せ木状単板 （ 2 a ) の繊維方向 （a ) を互いに逆方向に傾斜させて 交差させる斜行型単板積層材の製造方法。

7. 繊維方向 （ a ) が長手方向の側端と略直角に交差するロータリー単 板を、 繊維方向 （ a ) に対して斜め方向に交差する切断線 （ c ) におい て切断することにより単板小片 （ l a ) を形成する請求の範囲 6の斜行 型単板積層材の製造方法。

8. ロータリー単板を繊維方向 （ a ) に沿った切断線 （ c ) において切 断することによ り単板小片 （ l a ) を形成する請求項の範囲 6の斜行型 単板積層材の製造方法。

9. スライス ド単板の繊維方向 （ a ) に対して斜め方向に交差する切断 線 （ c ) に沿って切断することにより単板小片 （ l a ) を形成する請求 の範囲 6の斜行型単板積層材の製造方法。