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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-21
(45)【発行日】2023-11-30
(54)【発明の名称】木質材
(51)【国際特許分類】
   B27M 3/00 20060101AFI20231122BHJP
   B27D 1/04 20060101ALI20231122BHJP
【FI】
B27M3/00 E
B27D1/04 Z
【請求項の数】 3
(21)【出願番号】P 2020062698
(22)【出願日】2020-03-31
(65)【公開番号】P2021160154
(43)【公開日】2021-10-11
【審査請求日】2023-01-10
(73)【特許権者】
【識別番号】000001317
【氏名又は名称】株式会社熊谷組
(74)【代理人】
【識別番号】100141243
【弁理士】
【氏名又は名称】宮園 靖夫
(72)【発明者】
【氏名】増子 寛
【審査官】吉原 健太
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第2018/218337(WO,A1)
【文献】特開平01-198954(JP,A)
【文献】実開昭51-076572(JP,U)
【文献】特開昭58-091255(JP,A)
【文献】特開昭55-130722(JP,A)
【文献】特開2006-194028(JP,A)
【文献】登録実用新案第3066652(JP,U)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B27M 1/00 - 3/38
B27D 1/00 - 3/04
E04C 3/00 - 3/46
B32B 1/00 - 43/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ベニヤが渦巻状又は同心状に積層された木質材であって、
ベニヤの層間に補強板を備え
補強板が、渦巻状又は同心状に積層されたベニヤの層間の周方向に沿って間隔を隔てて設けられたことを特徴とする木質材。
【請求項2】
ベニヤが渦巻状又は同心状に積層された木質材であって、
ベニヤの層間に補強板を備え、
補強板が、断面矩形の互いに平行に対向する一方の一対の辺と平行なベニヤの層間にのみ、又は、断面矩形の互いに平行に対向する他方の一対の辺と平行なベニヤの層間にのみ設けられたことを特徴とする木質材。
【請求項3】
補強板が金属板であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の木質材
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ベニヤを渦巻状又は同心状に巻付けて構成された木質材に関する。
【背景技術】
【0002】
リグニンを混入・浸透したパルプが渦巻状又は同心円状に積層され、且つ任意の形状に圧縮成形された木質材が知られている(特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】実用新案登録第3066652号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述した木質材は、古紙を溶かして成型したシート状のパルプを使用して木質化を図ったものであり、木材以上の軸耐力、せん断耐力、曲げ耐力を有した木質材を得ることはできないという課題があった。
本発明は、ベニヤが渦巻状又は同心状に積層された木質材において、木材以上の軸耐力、せん断耐力、曲げ耐力を有した木質材を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明に係る木質材は、ベニヤが渦巻状又は同心状に積層された木質材であって、ベニヤの層間に補強板を備え、補強板が、渦巻状又は同心状に積層されたベニヤの層間の周方向に沿って間隔を隔てて設けられたことを特徴とする。
また、本発明に係る木質材は、ベニヤが渦巻状又は同心状に積層された木質材であって、ベニヤの層間に補強板を備え、補強板が、断面矩形の互いに平行に対向する一方の一対の辺と平行なベニヤの層間にのみ、又は、断面矩形の互いに平行に対向する他方の一対の辺と平行なベニヤの層間にのみ設けられたことを特徴とする。
また、補強板が金属板であることを特徴とする。
本発明に係る木質材によれば、見た目は木であるが、木材以上の軸耐力、せん断耐力、曲げ耐力を有し、耐力が大きい木質材を提供できる
【図面の簡単な説明】
【0006】
図1】(a)は木質材を示す斜視図、(b)は補強板付きベニヤの芯材への巻き付け開始状態を示す図(実施形態1)。
図2】(a)は木質材を示す斜視図、(b)は補強板付きベニヤの芯材への巻き付け開始状態を示す図(実施形態2)。
図3】(a)は木質材を示す斜視図、(b)は補強板付きベニヤの芯材への巻き付け開始状態を示す図(実施形態3)。
図4】(a)は木質材を示す斜視図、(b)は補強板付きベニヤの芯材への巻き付け開始状態を示す図(実施形態4)。
【発明を実施するための形態】
【0007】
実施形態1
図1(a)に示すように、実施形態1に係る木質材1は、ベニヤ2が渦巻状に積層された木質材であって、ベニヤ2の層間に補強板3を備えた構成の木質材である。
例えば、補強板3として鋼板等の金属板を用いれば、木(ベニヤ)と金属(補強板)とで構成され、見た目(外観)は木であってかつ木材以上の軸耐力、せん断耐力、曲げ耐力を有した構造用材料として利用できるハイブリット木材を得ることができる。例えば、見た目(外観)は木であってかつ木材以上の軸耐力、せん断耐力、曲げ耐力を有した柱や梁等の軸材として利用できるハイブリット木材を提供できる。
【0008】
ベニヤ2は、例えば図外の丸太(原木)を桂剥きして一方方向に長く連続する帯状のベニヤを用いた。
例えばベニヤレースと呼ばれる桂剥き機械で桂剥きした所望の長さのベニヤを用いた。
尚、所望の長さとは、所望の断面積の例えば柱材、梁材等の軸材として利用できる木質材1を作成するのに必要な長さである。
例えば、丸太を桂剥きして得た所望の長さのベニヤ2と補強板3とが渦巻状に巻き付けられて形成された、丸太の長さと同じ長さの木質材1を得ることができる。
つまり、丸太の長さ(軸材方向の長さ)で決まるベニヤ2の幅寸法により、木質材1の材軸方向の長さが決まる。
【0009】
次に木質材の製造方法について説明する。
木質材1の製造方法は、ベニヤ2の表面に補強板3を設置した補強板付きベニヤ4を製作する補強板付きベニヤ製作工程と、芯材5に補強板付きベニヤ4を渦巻状に巻き付けて、所定の断面形状の木質材1に形成する木質材形成工程とを備える。
【0010】
補強板付きベニヤ製作工程では、まず、丸太を桂剥きした所望の長さのベニヤ2を製作する。ベニヤ2は、例えば厚さ2mm~4mm程度に桂剥きされたベニヤを用いた。
そして、ベニヤの一方の面の全面に例えば板厚0.15mm~1.6mm程度の鋼板により形成された補強板3を接着剤を用いて接着することにより、補強板付きベニヤ4を製作した。
【0011】
木質材形成工程は、巻付体製作工程と、巻付体を所定の断面形状の木質材に成形する木質材成形工程とを備える。
【0012】
巻付体製作工程は、例えば、芯材5に補強板付きベニヤ4を渦巻状に巻き付けた巻付体を製作する工程である。
図1(b)に示すように、例えば角棒状の芯材5を図外の巻付機に取付けて、補強板付きベニヤ4の長手方向の一端を芯材5の表面に連結し、かつ、補強板付きベニヤ4の補強板3の表面に接着剤を塗布した後、芯材5の中心線5cを回転中心として当該芯材5を回転させることにより、芯材5の周囲に補強板付きベニヤ4が何重にも重なるように巻き付けられた巻付体を製作した。
【0013】
木質材成形工程は、例えば、製作された巻付体を圧縮加工して所定の断面形状の木質材1に成形する工程である。
例えば、巻付体を加熱しながら圧縮する加熱圧縮機などの機械を用いて、所定の断面形状、例えば、断面矩形状の木質材1に成形する。
即ち、実施形態1に係る木質材の製造方法によれば、渦巻状に積層された(巻かれた)ベニヤ2,2…の層間のすべてに補強板3が設けられた木質材1を得ることができる。例えば、図1(a)に示すように、断面矩形の各辺と平行な渦巻状のベニヤ2,2…の層間のすべてに補強板3が設けられた断面矩形状の木質材1を得ることができる。
【0014】
上述した特許文献1に開示された発明では、木材以上の軸耐力、せん断耐力、曲げ耐力を有した木質材を得ることはできないため、木材以上の軸耐力、せん断耐力、曲げ耐力を有してかつ見た目(外観)は木であるような柱や梁等の軸材を得ることはできなかった。
一方、実施形態1の木質材1によれば、ベニヤ2が渦巻状に積層されたベニヤ2の層間に補強板3を備えた構成としたので、ベニヤ2と補強板3とが渦巻状に強固に一体化されたことにより、ベニヤ2及び補強板3の互いの座屈耐力が増し、ベニヤ2と補強板3とを単に足し合わせた以上の軸耐力、せん断耐力、曲げ耐力を有した木質材1を得ることができる。
即ち、見た目(外観)は木であるが、木材以上の軸耐力、せん断耐力、曲げ耐力を有し、耐力が大きい構造用材料として利用できる木質材1を提供できる。
例えば、見た目は木でありかつ高耐力が要求される柱や梁等の軸材として利用できる木質材1を提供できる。
尚、実施形態1の場合、上述したように、ベニヤ2として、例えば厚さ2mm~4mm程度のベニヤ2を使用するとともに、補強板3として、例えば板厚0.15mm~1.6mm程度の鋼板を使用することが好ましいが、木質材1に要求される耐力に応じて、使用するベニヤ2及び補強板3の板厚を選定すればよい。
【0015】
実施形態2
実施形態1によれば、ベニヤ2の一方の面の全面に補強板3を接着剤を用いて接着することにより製作された補強板付きベニヤ4を用いたが、図2(b)に示すように、ベニヤ2の一方の面に一方方向(長手方向)に沿って間隔を隔てて補強板3A,3A…を設置した補強板付きベニヤ4Aを製作して、当該補強板付きベニヤ4Aを芯材5に渦巻状に巻き付けた巻付体を製作し、さらに、当該巻付体を所定の断面形状の木質材1Aに成形するようにしてもよい。
即ち、実施形態2に係る木質材の製造方法によれば、補強板3Aが、渦巻状に積層された(巻かれた)ベニヤ2,2…の層間の周方向に沿って間隔を隔てて設けられた木質材1Aを得ることができる。例えば、図2(a)に示すように、補強板3Aが、断面矩形の互いに平行に対向する一方の一対の辺と平行なベニヤ2,2…の層間にのみ、又は、断面矩形の互いに平行に対向する他方の一対の辺と平行なベニヤ2,2…の層間にのみ設けられた木質材1Aを得ることができる。即ち、一方向(例えば図2(a)の上下方向)と直交するベニヤ2,2…の層間にのみ補強板3A,3A…を備えて、一方向の耐力に優れた木質材1A、又は、他方向(例えば図2(a)の左右方向)と直交するベニヤ2,2…の層間にのみ補強板3A,3A…備えて、他方向の耐力に優れた木質材1Aを得ることができる。
尚、実施形態2の場合、例えば図2(b)に示すように、芯材5の側面への巻付幅a,b,cに対応して、補強板3Aの設置間隔a,c、及び、補強板3Aの幅寸法bを設定する。
【0016】
実施形態2によれば、例えば図2(a)に示すように、一方向(例えば図2(a)の上下方向)と直交する層間にのみ補強板3A,3A…を備えて、一方向の軸耐力、せん断耐力、曲げ耐力に優れた構造用材料として利用できる木質材1Aを提供できる。
例えば、見た目は木材であるが、一方向に高耐力が要求される柱や梁等の軸材として利用できる木質材1Aを提供できる。
尚、実施形態2の場合、ベニヤ2として、例えば厚さ2mm~4mm程度のベニヤを使用するとともに、補強板3Aとして、例えば板厚4.5mm~40mm程度の鋼板を使用することが好ましいが、木質材1Aに要求される耐力に応じて、使用するベニヤ2及び補強板3Aの板厚を選定すればよい。
【0017】
実施形態3
図3(b)に示すように、ベニヤ2の一方の面の全面に第1の補強板としての補強板3を設置したとともに当該補強板3の表面(即ち、ベニヤ2の一方の面と対向していない面)に長手方向に沿って間隔を隔てて第2の補強板としての補強板3Aを設置した補強板付きベニヤ4Bを製作して、当該補強板付きベニヤ4Bを芯材5に渦巻状に巻き付けた巻付体を製作し、さらに、当該巻付体を所定の断面形状の木質材1Bに成形するようにしてもよい。
即ち、実施形態3に係る木質材の製造方法によれば、渦巻状に積層された(巻かれた)ベニヤ2,2…の層間のすべてに第1の補強板としての補強板3が設けられ、かつ、第2の補強板としての補強板3Aが、渦巻状に積層されたベニヤ2,2…の層間の周方向に沿って間隔を隔てて設けられた木質材1Bを得ることができる。例えば、図3(a)に示すように、断面矩形状の木質材であって、渦巻状に積層されたベニヤ2,2…の層間のすべてに第1の補強板としての補強板3が設けられ、第2の補強板としての補強板3Aが、断面矩形の互いに平行に対向する一方の一対の辺と平行なベニヤ2,2…の層間にのみ、又は、断面矩形の互いに平行に対向する他方の一対の辺と平行なベニヤ2,2…の層間にのみ設けられた木質材1Bを得ることができる。即ち、一方向(例えば図3(a)の上下方向)と直交するベニヤ2,2…の層間にのみ補強板3A,3A…を備えて、一方向の耐力に優れた木質材1B、又は、他方向(例えば図3(a)の左右方向)と直交するベニヤ2,2…の層間にのみ補強板3A,3A…を備えて、他方向の耐力に優れた木質材1Bを得ることができる。
尚、実施形態3の場合、図3(b)に示すように、実施形態2と同様に、芯材5の側面への巻付幅a,b,cに対応して、補強板3Aの設置間隔a,c、及び、補強板3Aの幅寸法bを設定する。
【0018】
実施形態3によれば、実施形態2の木質材1Aと比べた場合、例えば図3(a)に示すように、一方向の軸耐力、せん断耐力、曲げ耐力に優れるだけでなく、他方向の耐力も優れた木質材1Bを提供できる。
尚、実施形態3の場合、ベニヤ2として、例えば厚さ2mm~4mm程度のベニヤを使用するとともに、補強板3(第1の補強板)として、例えば板板厚0.15mm~1.6mm程度の鋼板を使用し、さらに、補強板3A(第2の補強板)として、例えば板厚4.5mm~40mm程度の鋼板を使用することが好ましいが、木質材1Bに要求される耐力に応じて、使用するベニヤ2及び補強板3の板厚を選定すればよい。
【0019】
実施形態4
また、矩形以外の断面形状を有した芯材5と、実施形態1で述べた補強板付きベニヤ4、実施形態2で述べた補強板付きベニヤ4A、又は、実施形態3で述べた補強板付きベニヤ4Bとを用いて、矩形以外の断面形状を有した木質材を製造することもできる。
例えば図4(b)に示すような、断面H形の芯材5を用いて、例えば図4(a)に示すような、断面H形の木質材1Xを製造することもできる。
即ち、断面が矩形状でない木質材の場合においても、ベニヤ2,2…の層間のすべてに補強板3が設けられた木質材を得ることができる。
また、断面が矩形状でない木質材の場合には、補強板3Aが設けられる層間位置を適切に決めることによって任意の方向の耐力に優れた木質材を提供することも可能である。
【0020】
尚、実施形態4のように、断面H形のような凹凸の激しい断面形状の木質材を製造する場合には、手作業にて、補強板付きベニヤ4、又は、補強板付きベニヤ4A、又は、補強板付きベニヤ4Bを芯材5に巻き付けるようにして巻付体を製作すればよい。
【0021】
実施形態5
実施形態1乃至実施形態4では、芯材に補強板付きベニヤを渦巻状に巻き付けた巻付体を製作した後、当該巻付体を所定の断面形状の木質材に成形するようにしたが、芯材に補強板付きベニヤを同心状に巻き付けた巻付体を製作した後、当該巻付体を所定の断面形状の木質材に成形するようにしてもよい。
【0022】
実施形態5の場合、例えば、補強板付きベニヤにより形成された所定断面で異なる径の筒状体を、芯材の外側に順番に同心状に取付けた巻付体を製作したり、あるいは、補強板付きベニヤを芯材の外側に巻き付けていって同心状に取付けた巻付体を製作すればよい。
即ち、ベニヤ2,2…が同心状に積層された(巻かれた)木質材であって、ベニヤ2,2…の層間に、実施形態1乃至実施形態4に示したような補強板を備えた木質材を得ることができる。
【0023】
尚、断面円形状の芯材を用いて、当該芯材に補強板付きベニヤを渦巻状又は同心状に巻き付けた断面円形状の巻付体を製作した後、当該巻付体を断面円形状又は所定の断面形状の木質材に成形するようにしてもよい。
【0024】
また、芯材としては、どのような断面形状のものを用いても構わない。
【0025】
また、芯材を用いずに、補強板付きベニヤの一端から当該補強板付きベニヤを渦巻状に巻き付けた断面円形状の巻付体を製作した後、あるいは、補強板付きベニヤを同心円状に巻き付けた断面円形状の巻付体を製作した後、当該巻付体を断面円形状又は所定の断面形状の木質材に成形するようにしてもよい。
【0026】
また、上述した実施形態2乃至実施形態4では、補強板3Aが、断面矩形の互いに平行に対向する一方の一対の辺と平行なベニヤ2,2…の層間、及び、断面矩形の互いに平行に対向する他方の一対の辺と平行なベニヤ2,2…の層間に設けられた木質材を得ることもできる。即ち、一方向(例えば図2(a),図3(a),図4(a)の上下方向)と直交する層間に補強板3A,3A…を備えるとともに、他方向(例えば図2(a),図3(a),図4(a)の左右方向)と直交する層間に補強板3A,3A…備えて、一方向及び他方向の耐力に優れた断面矩形状の木質材を得ることもできる。
【0027】
また、補強板3,3Aは、鋼板に限らず、鋼板以外の金属板、あるいは、コンクリート板等のその他の材質の板を用いても構わない。
【0028】
また、ベニヤの両方の面に補強板を設置した補強板付きベニヤを用いて木質材を製造するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0029】
1,1A,1B,1X 木質材、2 ベニヤ、3 補強板(第1の補強板)、
3A 補強板(第2の補強板)、4,4A,4B 補強板付きベニヤ、5 芯材。
図1
図2
図3
図4