JPH09262810A - 壁孔壁破壊結合木材 - Google Patents
壁孔壁破壊結合木材Info
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- JPH09262810A JPH09262810A JP9933396A JP9933396A JPH09262810A JP H09262810 A JPH09262810 A JP H09262810A JP 9933396 A JP9933396 A JP 9933396A JP 9933396 A JP9933396 A JP 9933396A JP H09262810 A JPH09262810 A JP H09262810A
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Abstract
を用いることにより、これまでスギ中目材やカラマツ材
を張り合わせて結合木材とし、従来、建築用大断面構造
用として利用が困難であったこれらのスギ中目材やカラ
マツ材を、同用途に利用することを目的とする。 【構成】 本発明は、木材に、遠赤外線燻煙熱処理を施
して、木材を構成する細胞のの壁孔壁を破壊し、その
後、これを張合わせて結合木材とするものである。
Description
占める梁、桁、柱、土台、間住等の主要構造部材におい
て、特に、壁孔壁破壊木材を貼りあわせ接合した梁、
桁、柱、土台、間住等の主要構造部材とする壁孔壁破壊
結合木材に関する。
環境により年輪密度、生長応力、アテの強弱等が大きく
異なり、建築部材として木材乾燥を行うと大きく、そり
や割れが入り、特に、梁、桁等の大断面材は、これらの
そりや割れが、長年にわたっても生じないものが求めら
れている。
内産のマツ材がマツくい虫の大災害を受けて、枯渇状態
にあり、輸入材に頼っており、このことが、世界各地か
らの木材輸入に拍車を掛け、これがため、地球規模的な
自然環境破壊論議が叫ばれたいる。
人工造林地は、1000万haこえる「スギ」、「ヒノ
キ」、「カラマツ」等が間伐期を過ぎて主伐期に入ろう
としており、特に、成長の早い「スギ」や「カラマツ」
は、梁、桁等の部材の大きさには達しているが、木材乾
燥が困難な上に、乾燥した場合にも、割れやそり、くる
い等が著しく、強度むらが多いため、梁、桁等の大断面
材としての利用が妨げられるている。
いわゆる心持材を大断面の構造材として利用するには、
そのままの形量で乾燥を行うと心材部の水分がぬけにく
いため、天然乾燥を行うとしても、3〜5ヵ月の長い期
間を必要とし、また、長期間を要しない人工乾燥を行っ
た場合には、乾燥を早めるために、大規模な乾燥設備を
必要とし、コスト上昇をまねいている。
早める一方法として、製材した部材において乾燥を早
め、この乾燥した木材部材を結合してなる結合材として
利用する方法もあるが、この結合材として利用する際に
は、特に、短辺が15cm以上、断面積が300cm3
以上のものである構造用大断面結合材については、「ね
じれ」や、「くるい」を除去するために、フィンガージ
ョイント法(部材を縦継ぎする方法)がとられている
が、この方法をとることにより、強度が約30%程度低
下するばかりでなく、また、この強度を高めようとすれ
ば、断面積を大幅に増加しなければならず、そのため
の、加工工程、接着剤の使用、歩止り等を勘案すると、
輸入外材による結合材に比較して割高になり、実用上、
困難であるという欠点があった。
ついても、耐震性を重視するようになり、製材品の品質
性能は、JASにおいて、長期許容応力度をカラマツと
ヒノキが90(kgf/cm2)スギが75(kgf/
cm2)としているが、上記結合材の品質性能におい
て、果してその基準値を越えることができるかどうか、
疑問とされていた。
造コスト上の問題から、比較的厚い板(4〜5mm)や
心持平角(12×16cm)等を、充分に乾燥が行われ
ていないにもかかわらず、結合接着することがあり、こ
のような場合に、この接合面に剥離の危険があった。す
なわち、大断面構造用結合木材を実用化するには、前述
の課題を低コストで解決しなければならないという問題
があった。
になされたものであって、国内で容易に入手可能な「ス
ギ」や「カラマツ」等の、いわゆる心持材を利用した結
合材を、耐震強度に耐え、かつ、長年の使用において
も、接合面が剥離するのことない結合材を低コストで製
造することができるようにしたものである。
理、遠赤外線処理を行う方法およびこの方法によって、
木材を構成する細胞間の壁に存在する壁孔壁を破壊した
木材について提案している(特願平5−308723
号、特願平6−272954号、特願平6−27295
5号)。この方法は、スギ丸太を遠赤外線が増殖される
炉において、2日間程度燻煙熱処理を施すことによっ
て、被処理木材の壁孔壁が破壊され、それによって、そ
の後に行われる自然乾燥(天然乾燥)においても、木材
内の含水率が急速に低下させる方法を確立することがで
きた。そこで、この方法により得られた壁孔壁破壊木材
を利用して、上記の欠点を解消した結合木材を提供する
ことを目的とするものである。
は、壁孔壁破壊木材を接着剤により接合してなる壁孔壁
破壊結合木材である。また、本願請求項2に係る発明
は、請求項1に係る壁孔壁破壊結合木材において、壁孔
壁が破壊した大径材を製材した心持角材を、所定の乾燥
の後、接着剤で接合したものであることを特徴とする。
した中径材丸太から心持平角材を製材し、所定の乾燥
後、これを張り合せて接合した壁孔壁破壊結合木材であ
る。本願請求項4に係る発明は、前記請求項1記載の壁
孔壁破壊結合木材において、壁孔壁を破壊した平割材を
結合した壁孔壁破壊結合木材である。本願請求項5に係
る発明は、前記請求項1記載の壁孔壁破壊結合木材にお
いて、壁孔壁を破壊した板材を接合した壁孔壁破壊結合
木材である。
孔壁破壊木材について説明する。このような壁孔壁破壊
木材は、スギ材に、以下のような処理を施すことによっ
て生成される。
理炉の側断面図であり、図8中、符号101は、空気吸
入口、102は、木質燃料、103は燃料投入口、10
4は、ロストル、105は、高密度溶岩等の材質からな
る遠赤外線増殖用セラミックス材、106は、熱風を通
す風道、107は、全体を風雨から守る屋根、108
は、燃焼室側加熱室127の壁面、109は、炉壁体を
構成するコンクリート製のボックスカルバート、110
は、処理炉127内の熱を外に逃がさないようにするガ
ラスウール断熱材、111は、処理炉127内の熱を遠
赤外線に効率よく変換するセラミックスボード、112
は、木材の間に熱の伝達をよくするために被処理木材1
16間に入れられる棧、113は、加熱室127内の温
度を調節するための換気扇、114は、前記換気扇11
3の回転により、前記処理炉127の熱風を外部に排出
する風道管、115は、被処理木材116を搬入、搬出
する後部扉、116は、被処理木材である。また、11
7は、トロッコ台に設けられ、被処理木材116の荷崩
れを防ぐ方立て、118は、同トロッコ用レール、11
9は、同トロッコ台である。
面に開けられた熱風を通す風穴、121は、燃焼の火の
こが、前記処理炉127内に入り込まないように設けら
れた白金網またはステンレス網である。また、122は
遠赤外線増殖室であり、内部に高密度溶岩等の遠赤外線
増殖用セラミック材123を充填して、高効率に遠赤外
線が発生し、前記被処理木材116に効率よく幅射され
るように構成される。124は、燃焼用ロストルであ
り、125は、耐火レンガ、127は、処理炉、128
は、燃焼室である。
を破壊する方法を説明する。前記処理炉127の後方部
扉115を開けてトロッコ119に棧積みした木材11
6を収納して扉を閉め、換気扇113を回転させなが
ら、木質燃料に着火し、ロストル104上にあるセラミ
ックス等105を赤熱させる。遠赤外線を多く含んだ熱
風は風道106を通って隣室の遠赤外線増殖室122の
中におかれた、セラミックス等123の空隙を通り抜け
ながら、処理炉127の風穴120を通り抜けて、処理
炉にたまり、木材を加熱する炉内に差し込んだ温度セン
サーを見ながら木質燃料の補給を空気吸入口101の開
閉を行って、処理炉の温度を所望の温度範囲に調節を行
う。
外線増殖用のセラミック又は密度の高い溶岩等123に
蓄熱させる構造のものを使用したので、木質燃料の燃焼
による加熱むらを減少させることができる一方、夜間に
おける燃料の補給をしなくても、処理炉内の温度を急俊
に上昇せしめることが可能になった。また、これによっ
て、処理室内の温度降下も低減することができ、したが
って、夕方退社する際に丸太の切れ端等の火持ちのよい
燃料を補給し、火が消えない程度に空気吸入口の開きを
小さくして退社し、翌朝出社時には、60℃前後に処理
炉内の温度になっている炉に対し、再び木質燃料を補給
すると直ちに140℃前後に上昇し、日中は2時間おき
位にセンサー温度を確認する程度ですむ。
ガスで充満されると共に、処理炉内は、60〜140℃
前後に上昇、下降を繰り返し、このくりかえしを2〜3
日間行ってから、前記空気吸入口101を密閉し、約2
日間位かけて徐冷して木材の内部温度が常温に近づいた
時に、炉外に取り出し、必要に応じて小割り製材を行
い、天然乾燥又は人工乾燥機に入れて乾燥させる。図5
(A)〜(D)は、上記の処理を行なった後、製材し
た、米マツ平角(12×30×400)3本、スギ心持
角(13×16×400)1本、スギ二つ割平角(1
2.5×16×400)6本、スギ平割(4.8×12
×400)33本を、野天にシートをかけて天然乾燥を
行ない、24日間の含水率の変化を示したものである。
いずれも処理された製材品は、その含水率が、20%以
下に下がっていることが知りうる。この処理が行われた
スギ中目材の製材により、処理のものと、未処理のもの
とを比較すると、未処理のものは、製材すると生長応力
により外側に弓なりにそりが生じ乾燥させると更に曲り
が大きく現れるが(図3(A))熱処理を行ったスギ中
目材は殆ど曲りが生じない(図3(B))。
燥させると、生長応力と、乾燥応力とにより、乾燥の結
果、20〜25%の含水率になると、ほとんどの部材
に、干割れが生じるが(図4(A))、処理木材は、背
割りを入れなくても、含水率が20〜25%に低下して
も、干割れは、ほとんど発生せしないことが知りうる
(図4(B))。このことは、この壁孔壁破壊木材を、
貼りあわせて結合部材として、接着するには、誠に好都
合である。
の電子顕微鏡写真である。この電子顕微鏡写真が示すよ
うに、スギ材を構成する細胞間の壁孔壁が、破壊され、
壁孔が、完全に開いた状態になっていることが伺い知れ
る。したがって、後述するように、この処理スギ材に接
着剤を適用すれば、使用する接着剤は、これらの開口し
た壁孔に沁み込んで、接着が完全になることは想像に難
くない。
して得られた壁孔壁破壊木材(スギ中目材および米マ
ツ)を用いて、上記の処理を行ない、辺材及び心材の壁
孔壁を破壊させた後、木材乾燥を促進させ、それらの部
材を用いて、レゾールシノール接着剤で結合木材を制作
した。すなわち、上記のように、明らかに含水率の減少
が見られる処理木材を用いて、これを貼りあわせて結合
木材として、その強度を検証した。
的には、大径材から一般的な梁を作る場合(図6
(A))、中目材(末口径20〜24cm位)の丸太
から厚さ12cm、幅15cmの心持材平角を製材し、
乾燥後くるいを除去して、レゾールシノールで複数はり
合せて作った場合(図6(B))、末口径34〜36
cm位の丸太から厚さ4cm、幅30cmの厚板を製材
し、乾燥後くるいを除去してレゾールシノールで、二面
接着して作った場合(図6(C))、いわゆる中目材
から所望の平割材を製材し、上、下表面には比較的目づ
み材を配置して作る場合(図6(D))等があるが、本
実施例においても、これらの代表的な結合材の製造に準
じて、それぞれの大きさの結合材を作り、その強度を計
った。
12cm、幅30cm、長さ4mの一般的な梁を作る場
合を示したもので、このようにして作られた結合木材
は、大断面であるため、一般に乾燥がおそく、また、幅
面に大きな干割れが入りやすいので、通常は、幅面を中
央から製材し、乾燥が終わってから、多少のそりを削り
落として、接着面(一面)にレゾールシノール樹脂を塗
布し、10kg/cm2位の圧締を行なって常温で硬化
させて作ることとされている。したがって、本実施例に
おいても、このような状態において結合木材(A)を作
り、その強度を検証した。
4cm位の丸太から厚さ12cm、幅15cmの心持材
平角を製材し、乾燥後くるいを除去して、レゾールシノ
ールで複数はり合せて作る場合には、乾燥が終わってか
ら、多少のそりを削り落として、接着面(一面)にレゾ
ールシノール樹脂を塗布し、10kg/cm2位の圧締
を行なって常温で硬化させて作ることとされている。し
たがって、本実施例においても、そのような状態におい
て結合木材(B)を作り、その強度を検証した。
丸太から厚さ4cm、幅30cmの厚板を製材し、乾燥
後くるいを除去してレゾールシノールで、二面接着して
作ることとされている。したがって、本実施例において
も、そのような状態で結合木材(C)を作り、その強度
を検証した。なお、本実施例における厚板からの結合木
材(C)は、角材ではないため、部材の乾燥は非常に早
く、この結合木材(C)が、所望の強度を獲得できれ
ば、実用化において優れたものとなる。
平割材を製材し、上、下表面には比較的目づみ材を配置
して結合木材(D)を作る場合を示したもので、このよ
うにして作られた結合木材(D)を用いて、その強度を
検証した。このようにして作られた結合木材(D)は、
容易に入手できる平割材を活用して、その強度を人工的
にあげることができるので、集成とは異なり、心材の厚
さ等は不規則になってもよく、また、この製造方法によ
れば、部材の乾燥は最も早いものとすることができる。
木材について、横架材としての、実大破壊試験を行なっ
た。試験条件は、以下のとおりである。 1.試験体 樹種:杉および米松 寸法:長さ3mおよび4m 数量:合計35本 2.試験機および計測機器 l)試験機 万能試験機(島津製作所)UEH 200A 容量200tf ストローク300mm 2)計測機器 電気式変位形(共和電業)DT200A ストローク200mm データロガー(日本電気三栄)7V14 パーソナルコンピューター(NEC)PC−9801
製梁(長さ725cm、梁せい50cm、梁幅40c
m、ウェブ厚1.2cm 2枚、フランジ厚4cm)上
に、鋼製のピン、ローラーで支持させるというものであ
る。
て、長さ3mの部材については試験体の支持点問距離
(スパン)を270cm、荷重載加点を梁中央より30
cmとし、長さ4mの部材については試験体の支持点間
距離(スパン)を360cm、荷重載加点を梁中央より
40cmとした。荷重振り分け用のH型鋼およびこのH
型鋼の支点に用いた鋼製支承の重量は合はせて67.5
kgfである。加力は、電動式油圧ポンプにより、平均
荷重速度を150kgf/cm2以下程度になるように
して行なった。
に、その時の荷重および載加点と梁中央の変位を取り込
んだ。 4.試験日 1995年9月29、30日 5.試験結果 l)荷重変位関係荷重変位曲線を、図7に示す。 2)試験結果 最大荷重:実験結果から直接読みとった値に、荷重振り
分け用のH型鋼と鋼製支承の重量67.5kgfを加え
たものである。 曲げ強さ、曲げヤング係数:構造用大断面集成材の日本
農林規格で規定されている曲げA試験による。ヤング係
数については、3測点で得られた結果の平均値とした。
米マツの梁材(12×30×400cm)を熱処理した
ものは、現在では、住宅などで一般的に使用されている
並材のJASの許容応力度は95kg/cm2であり、
これは、最大応力度372kg/cm2の3分の1を十
分にクリアーするものである。したがって、前述のスギ
材からなる結合木材が、この米マツと比較して、実用に
耐えうるものかどうかを検討した。
結合した結合木材の(寸法:12×15×2×400c
m)実大破壊試験結果は、図7(B)および表1のとお
りである。スギのJASの許容応力度は75kg/cm
2であり、最大応力度326kg/cm2の3分の1を十
分にクリアーしている。
合木材(図6(A)の方法による梁材)であり(寸法:
12×15×2×400cm)、その実大破壊試験結果
は、図7(C)および表1のとおりである。スギのJA
Sの許容応力度は75kg/cm2であり、最大応力度
256kg/cm2の3分の1を十分にクリアーしてい
る。
合させた結合木材(図6(D)の方法による梁材)であ
り(寸法:12×30×400cm)、その実大破壊試
験結果は、図7(D)および表1のとおりである。スギ
のJASの許容応力度は75kg/cm2であり、最大
応力度334kg/cm2の3分の1を十分にクリアー
している。この製造方法によると、上下表面部材を配慮
すると更に強度を増加させることも可能である。
を行なわず結合できたことが大きな要因と考えられる。
すなわち、この点に関し、処理前後の動的ヤング係数を
検証した結果、上記の処理による力学的な変化は見い出
し難いことが知りえた。こ結果を表2に示す。
理を行うと、木材の主要成分が変性し、熱処理材は、重
量減少とともに曲げヤング係数、曲げ強さが低下すると
報告されており、熱処理材は、梁、桁等の大断面材には
不向きであるとされていたが、表2の結果からも明らか
なように、上記の処理炉を用いて生成された木材にあっ
ては、処理前後の動的ヤング係数には殆ど変化は見られ
ず、処理による力学的な質的差異はないことが知りう
る。
て、大断面構造用木材とし、または、これらの木材を結
合して、大断面構造用結合木材として使用すれば、これ
までの結合木材の使用に際してのように、ボールト締め
等が必要でなくなり、また、心持角においても、背割れ
を入れずに、干割れ等が発生しない大断面構造用木材と
することができる。さらに、このような木材にあって
は、曲りやそり等も少ないため、これを、大断面構造用
結合木材として使用する場合にも、フィンガジョイント
等は必要とせず、接着剤のみにより結合ができるように
なり、この点において、加工コストを大幅に削減するこ
とができ、しかも、製品の含水率が平均化され、強度の
ばらつきが少なく、耐震構造に富む大断面構造用結合木
材とすることができる。
さい部材を接着により一体化して、大断面のムク材(一
本物)と同等の強度を人工的に作ろうとするものである
ということができ、低コストで一体化ができ、大径材と
同じ用途に利用されることになり、比較的小径木であっ
ても、新しい用途の拡大が期待される。
マツ等がくるいや、割れ、ねじれが少なく、乾燥も容易
なため、これまでの結合材加工のような大規模な設備も
必要なく、低コストでしかも原料は豊富にあるので、木
造建築物の主要構造材として大量に新しい需要が見込め
るようになった。
の結合木材であるため、施工後のくるいが少なく、寸法
が安定していて、強度計算が可能となり、在来工法とパ
ネル工法を組み合わせた新規格住宅の工場生産も可能に
なる。
め、取り扱いが楽であり、三階建等耐震設計上有利であ
る。
写真。
cm)を半分に切断し一方を遠赤外線燻煙熱処理をか
け、他方は無処理のまま、各々厚さ18×幅100×長
さ150cmの小幅に製材し、室内(5〜15℃)で天
然乾燥を行なった時の含水率の減少経過を示す図。
力によるそり、同(B)は、熱処理材はそりが見られな
いことを示す図。
れ、同(B)は、熱処理を行なったスギ心持角で含水率
が25%位になっても干割れは殆ど見られないことを示
す図。
乾燥を行なった。同(B)は、スギ中目丸太を熱処理し
て13×16の心持角の天然乾燥の結果。同(C)は、
スギ中目丸太厚さ13cmの盤に製材してから熱処理を
行ない樹心から2つ割りにして天然乾燥を行なった。同
(D)は、スギ大径木を厚さ13cmの盤に製材してか
ら、加熱処理を行ない、平割りに製材して天然乾燥を行
なった結果、含水率の低下を示す図。
造方法を示す図。
重変位曲線を示す図。
概略を示す図。
Claims (5)
- 【請求項1】 壁孔壁破壊木材を接着剤により接合して
なる壁孔壁破壊結合木材。 - 【請求項2】 前記壁孔壁破壊結合木材は、壁孔壁が破
壊した大径材を製材した心持角材を、所定の乾燥の後、
接着剤で接合したものであることを特徴とする請求項1
記載の壁孔壁破壊結合木材。 - 【請求項3】 壁孔壁を破壊した中径材丸太から心持平
角材を製材し、所定の乾燥後、これを張り合せて接合し
た請求項1に記載の壁孔壁破壊結合木材。 - 【請求項4】 前記壁孔壁破壊結合木材は、壁孔壁を破
壊した平割材を結合した請求項1記載の壁孔壁破壊結合
木材。 - 【請求項5】 前記壁孔壁破壊結合木材は、壁孔壁を破
壊した板材を接合した請求項1記載の壁孔壁破壊結合木
材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09933396A JP3801257B2 (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 壁孔壁破壊結合木材を製造する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09933396A JP3801257B2 (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 壁孔壁破壊結合木材を製造する方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09262810A true JPH09262810A (ja) | 1997-10-07 |
| JP3801257B2 JP3801257B2 (ja) | 2006-07-26 |
Family
ID=14244710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09933396A Expired - Fee Related JP3801257B2 (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | 壁孔壁破壊結合木材を製造する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3801257B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004033577A3 (de) * | 2002-10-07 | 2004-07-01 | Basf Ag | Verfahren zur herstellung verleimter hölzer im kurztaktverfahren |
-
1996
- 1996-03-28 JP JP09933396A patent/JP3801257B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004033577A3 (de) * | 2002-10-07 | 2004-07-01 | Basf Ag | Verfahren zur herstellung verleimter hölzer im kurztaktverfahren |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3801257B2 (ja) | 2006-07-26 |
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