JP2000052469A - 木材用補強材及び強化木材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 木材との接着性と取扱性に優れ、離型紙等の
廃棄物を生じるような環境汚染を起こさない、且つ木材
に対して十分な補強強化を有する木材用補強材及び強化
木材を提供する 【解決手段】 多孔質シートにフェノール樹脂を含浸し
てなる硬化度が５５％以上８０％以下のフェノール樹脂
含浸シート１を、炭素繊維強化熱硬化性樹脂シート２の
表面に配して積層して木材用補強材とする。フェノール
樹脂含浸シート１の厚みが０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ
以下とすることによって、凹凸やカールの無い、耐水
性、強度等が優れた木材用補強材となる。該木材用補強
材は木材表面においてフェノール樹脂含浸シート１を介
して一体硬化して木材（単板又は集成材）を補強して強
化木材となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は木材を強化するため
の木材用補強材及び該木材用補強材で補強された強化木
材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、単一木材や、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張り合わせたいわゆる
集成材は、主に建築における柱、梁のような骨組材とし
て、また、最近では木橋や大型のドームに使われてい
る。

【０００３】特に、集成材は、ひき板、小角材を集成す
るため寸法、形状の自由度が高く、製品強度のばらつき
や干割れ、狂いなどが小さい上に、曲がり材を容易に製
造できるなどの優れた特性を持っている。

【０００４】ところが、これらの集成材を大型建築物や
構造物に用いる場合、集成材の剛性や強度を高くする必
要があるため集成材の厚みを大きくする必要があり、そ
の結果、建築物や構造物の天井が低くなったり、必要以
上に屋根が高くなる等の問題がある。

【０００５】このため、集成材や単一木材に高い剛性や
強度を付与し、且つ木材の建築物や構造物として必要と
される充分なる耐水性、耐腐食性、耐火性、耐熱性、接
着性を付与するために、フェノール系樹脂、レゾルシノ
ール系樹脂などの接着剤により炭素繊維を接着して、炭
素繊維強化単一木材や炭素繊維強化集成材等の強化木材
を得ることが提案されている。

【０００６】このような強化木材の製造法の一つとし
て、例えば、特開平３−２３０９０４号公報には、接着
剤を木材面に塗布し、その上に炭素繊維を配置して接着
剤を繊維間に含浸させると共に木材とも接着させる方法
が示されている（従来例１）。炭素繊維強化単一木材や
炭素繊維強化集成材の上記とは別の製造法として、例え
ば、特開昭５３−１０８１８２号公報には、炭素繊維に
接着剤を予め十分に含浸させた、いわゆるプリプレグを
使用し木材に接着する方法が提案されている（従来例
２）。該方法は他場所での作業が可能であり、また加工
性などの面から好適であり多く用いられている。

【０００７】本発明者等は特開平９−２５４３１９号公
報に、木材強化用炭素繊維プリプレグと木質シートとを
貼合せた木材用補強材を提案している（従来例３）。該
発明では、離型紙等を必要とすることがなく、得られた
木材用補強材は高い強度と剛性を有すると共に木質シー
トと木材との接着性能あるいは木質シートと炭素繊維と
の接着性能に関して、安定した高い物性が得られてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前記従来例１及び２に
おいて、炭素繊維プリプレグと木材を接着する場合、木
材が生育環境によって性質が異なってくる天然物である
ために接着性が変動する問題があった。また、接着性を
確保するためにプリプレグに用いる樹脂の状態、すなわ
ち、固形、半固形、液状などの状態やその量を選択し適
正化するなどの頻繁な調整が必要であり、経済性や品質
上の多くの課題があった。

【０００９】前記従来例２において、一般的に炭素繊維
プリプレグはロ−ル状に巻いたり、シート状に重ねて運
搬したり保管するため、互いが接着しないようにプリプ
レグの片面または両面に離型紙を配置しているが、木材
と接着する場合にその離型紙を取り除くなどの煩雑で時
間がかかる加工作業が必要である上、除いた離型紙が廃
棄物となり、プリプレグの使用は環境汚染などを惹起し
ていた。

【００１０】前記従来例３において、曲げ破壊試験にお
いて、木質シート自身がせん断破壊を起こし、必ずしも
充分な補強効果を得ることが出来なかった。

【００１１】本発明者等はかかる従来技術の問題点を解
決することができる木材や集成材に適用して強化するた
めの木材用補強材及び該木材用補強材を木材表面に適用
した強化木材を提供することを目的とする。

【００１２】具体的には、本発明は、木材との接着性と
取扱性に優れ、離型紙等の廃棄物を生じるような環境汚
染を起こさない、且つ木材に対して十分な補強強化を有
する木材用補強材及び強化木材を提供することを目的と
する。

【００１３】更に具体的には、本発明は、木材の天然物
としてのばらつきに起因する接着性能、強度、剛性等の
変動を低減させ、かつ作業上の煩雑さや廃棄物を最小限
に抑え、同時に高い接着性、強度、剛性を有する木材用
補強材及び該木材用補強材を適用した強化木材を提供す
ることを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記した問題点を解決す
るための本発明は、次の構成からなる。本発明の木材用
補強材は、多孔質シートにフェノール樹脂を含浸してな
る硬化度が５５％以上８０％以下のフェノール樹脂含浸
シートを、炭素繊維強化熱硬化性樹脂シートの表面に配
してなることを特徴とする。また、本発明の強化木材
は、前記木材用補強材が木材表面においてフェノール樹
脂含浸シートを介して一体硬化していることを特徴とす
る。

【００１５】本発明の木材用補強材は、硬化度が５５％
以上８０％以下のフェノール樹脂含浸シートが配されて
いるので、被補強木材に対して優れた接着性を示すと共
にべとつきの無い成形体となるので、剥離紙を必要とし
ない。したがって、本発明の木材用補強材を木材表面に
適用して補強してなる本発明の強化木材は、高強度、剛
性が高く、しかもせん断強さが高い特徴を有する。

【００１６】炭素繊維強化熱硬化性樹脂シート 本発明の木材用補強材の構成要素としての炭素繊維強化
熱硬化性樹脂シートは、熱硬化性樹脂シート中に炭素繊
維が補強繊維として強化されたものである。

【００１７】該炭素繊維は特に制限されないが、ポリア
クリロニトリル系繊維から得られる窒素含有量が０．１
〜１５重量％、引張り強度が２５００〜７０００ＭＰ
ａ、弾性率が１５０〜７００ＧＰａである炭素繊維が好
ましく、特に、窒素含有量３〜１０重量％を有する３５
００ＭＰａ以上の引張強度と２００〜３５０ＧＰａの弾
性率を有する直径５〜９ミクロンの炭素繊維が接着性の
点で好ましい。

【００１８】また、本発明における炭素繊維の表面にお
けるＥＳＣＡ表面分析装置（島津製作所製）による表面
の酸素／炭素比が０．０１／１〜０．３／１、特に０．
０１／１〜０．２５／１である場合に接着強度を高くで
きるので好ましい。

【００１９】炭素繊維の繊維直径は５〜９ミクロン、構
成本数は１，０００〜３００，０００本からなる繊維束
（ストランド）を所望分だけ集束し、または、シート状
に拡幅して使用することが望ましいが、特にこれに限定
されない。

【００２０】炭素繊維の形態は、織物、不織布のような
多方向シート、又は一方向配向シート又はロービング等
の線状材であってもよい。

【００２１】炭素繊維で強化される熱硬化性樹脂の種類
は、特に制限はないが、建築物に使用されることを考慮
すると、イソシアネート系樹脂又はレゾルシノール系樹
脂、レゾール型フェノール系樹脂の中から選ばれた１種
以上が望ましく、該熱硬化性樹脂の硬化剤としてホルム
アルデヒド類が望ましく、硬化触媒として無機酸あるい
は有機酸が望ましい。

【００２２】更に具体的に熱硬化性樹脂を挙げれば、フ
ェノール、クレゾール、キシレノール、エチルフェノー
ル、クロロフェノール、ブロモフェノールの如きフェノ
ール水酸基を１個有するフェノール類あるいはオリゴマ
ーおよびレゾルシン、ハイドロキノン、カテコール、フ
ロログリシノールなどフェノール性水酸基を２個以上有
するフェノール類と、ホルムアルデヒド、パラホルムア
ルデヒド、アセトアルデヒド、フルフラール、ベンズア
ルデヒド、トリオキサン、テトラオキサンの如きアルデ
ヒド類とをフェノール類／アルデヒド類＝２／１〜１／
３、好ましくは５／４〜２／５のモル比で、水酸化カリ
ウム、水酸化ナトリウムの如きアルカリ触媒の存在下で
メチロール化して得られる公知のレゾール型フェノール
樹脂（フェノールホルムアルデヒド類初期付加縮合樹
脂）およびレゾルシノール樹脂が使用できる。

【００２３】より好ましくは、高速液体クロマトグラフ
（ＨＰＬＣ）によるポリスチレン換算の平均分子量が１
２０〜２０００のもので、特に１５０〜５００のものが
好ましく、２５℃における粘度が３〜１５０ポイズに調
整した樹脂が好ましい。

【００２４】硬化剤はレゾルシノール系樹脂、レゾール
型フェノール系樹脂などの硬化剤として用いられている
公知のもののうち、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒ
ド、フルフラール、トリオキサンの如く当該樹脂と混合
しペースト状あるいは液状なるものが好ましい。

【００２５】硬化触媒としてパラトルエンスルホン酸、
ベンゼンスルホン酸、キシレンスルホン酸、フェノール
スルホン酸などの当該樹脂と混合して液状に溶解するも
のが好ましい。

【００２６】炭素繊維強化熱硬化性樹脂シートの製造過
程を考慮するならば、プリプレグを均一に硬化させるた
めに、混合樹脂としたときに通常のプリプレグ製造時の
温度である３５℃以下において、均一な液状となる硬化
剤または硬化触媒が特に好ましい。

【００２７】本発明の木材用補強材において、構成要素
としての炭素繊維強化熱硬化性樹脂シートは、プリプレ
グシートでもよく、また完全硬化したものでもよい。炭
素繊維強化樹脂複合材自身の強度を高める目的のために
は、完全硬化させることが好ましい。

【００２８】フェノール樹脂含浸シート 本発明の木材用補強材の構成要素としてのフェノール樹
脂含浸シートは、多孔質シートにフェノール樹脂を含浸
させたシートであり、木材用補強材が木材表面において
接着剤により接着される場合に接着強度を高めるための
ものである。したがって、薄く、均一厚みであることが
重要である。

【００２９】該フェノール樹脂含浸シートの厚みは、
０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下のものが望ましい。該
厚みが０．０１ｍｍ未満であるとフェノール樹脂含浸シ
ートの形態に凹凸が生じたり、場合によっては幅方向で
カール（丸まる）したりすることにより、シート性能が
損なわれ、さらに加えてシートの強度も低下して外力で
簡単に引き裂かれたりして、取扱い性に困難を生じるこ
とがある。一方、該厚みが０．５ｍｍ超では耐水性やせ
ん断強さが低下することがある。

【００３０】前記多孔質シートは、形態としては、例え
ば、不織布、紙、織物等が挙げられ、また、材質として
は、パルプ、ガラス繊維、炭素繊維、合成繊維等が挙げ
られる。

【００３１】本発明に用いられるフェノール樹脂含浸シ
ートに含浸している樹脂は、フェノール系樹脂、フェノ
ール／メラミン混合樹脂等の高粘度あるいは固体状の樹
脂で、硬化剤の有無は問題としないが、硬化度を調整し
得る低反応性の樹脂を用いることが本発明の目的を達成
するために好ましい。

【００３２】フェノール樹脂を用いる理由は、耐火・耐
熱性能に優れ、さらに耐水性、耐腐食性、接着性に優れ
ており、建築材料に好適に使用できるからである。

【００３３】このようなフェノール樹脂の具体例として
は、フェノール、クレゾール、キシレノール、エチルフ
ェノール、クロロフェノール、ブロモフェノールの如き
フェノール性水酸基を１個有するフェノール類あるいは
オリゴマーおよびレゾルシン、ハイドロキノン、カテコ
ール、フロログリシノールなどフェノール性水酸基を２
個以上有するフェノール類、さらにこれらの樹脂にメラ
ミン、エポキシ、不飽和エステル等の１種類以上の樹脂
を混合した樹脂等である。

【００３４】本発明の木材用補強材において、構成要素
としてのフェノール樹脂含浸シート中のフェノール樹脂
の硬化度を５５％以上８０％以下、より好ましくは６０
％以上７５％以下に調整しておくのがよいが、これは良
好な接着性とせん断強さを保持するためである。すなわ
ち、当該樹脂の硬化度が５５％未満であるとフェノール
樹脂の硬化度が低いためにフェノール樹脂含浸シート内
部での剥離が発生し、一方、８０％を超えると硬化が進
みすぎ、接着剤との反応性が低下し木材との界面での剥
離をもたらすからである。

【００３５】また、フェノール樹脂含浸シートにおける
当該樹脂の硬化度を５５％以上８０％以下に調整するこ
とにより、本発明の木材用補強材は、べとつきの無い成
形体となり、保管や移送時に通常のプリプレグに必須な
離型紙は不要となる。

【００３６】ここで硬化度は次のようにして測定したも
のと定義する。 フェノール含浸シートの未処理のフェノール樹脂の
硬化反応に伴う発熱量Ｑ₁ を測定する。測定は示差走査
熱量計（以下ＤＳＣ）を用いて行う。 木材用補強材（炭素繊維強化樹脂複合材）の成形時
と、全く同様の熱履歴をフェノール樹脂含浸シートのフ
ェノール樹脂に与え、熱処理後の硬化反応に伴う発熱量
Ｑ₂ を測定する。 上記から硬化度を次式１に従って算出する。

【００３７】

【数１】

【００３８】木材用補強材の複合構造 炭素繊維強化熱硬化性樹脂シートとフェノール樹脂含浸
シートとは、次の複合構造（１）、（２）を採ることが
出来る。

【００３９】複合構造（１）：炭素繊維強化熱硬化性樹
脂シートとフェノール樹脂含浸シートとが、全面的に接
着し一体化している複合構造。

【００４０】複合構造（２）：炭素繊維強化熱硬化性樹
脂シートとフェノール樹脂含浸シートとが、ポイント接
着し、一体化している複合構造。

【００４１】このような複合構造（１）、（２）は、次
のような製造法によって得られる。 製造法： 炭素繊維に木材補強用の熱硬化樹脂を含浸さ
せた、いわゆるプリプレグシートの片面あるいは両面に
フェノール樹脂含浸シートを貼り合わせ、このフェノー
ル樹脂含浸シートの硬化度が５５％以上８０％以下にな
るよう熱プレス等を用いて一体化する。この時の炭素繊
維の熱硬化性樹脂は、完全に硬化していてもいなくても
良い。

【００４２】被補強木材 本発明における被補強木材には、単一木材や集成材が挙
げられ、従来用いら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、スギ、ヒノキ、カラマツ、ベイ
マツ、トウヒ等の建築物に用いられる木材やナラ、キ
リ、ケヤキ、カエデ、トチ、ホオ、サクラ、チーク、ラ
ワン、スピナールなどの合板等に用いられる木材が使用
できる。

【００４３】木材の補強 本発明の木材用補強材（炭素繊維強化樹脂複合材）は次
の様にして木材の補強に使用される。本発明の木材用補
強材を単一木材の表面、または複数の板あるいは単板か
らなる集成材のいずれかの板あるいは単板間または表面
に貼付し、必要ならば接着剤を介在し、さらに必要なら
ば加熱、加圧して一体硬化した強化木材とする。

【００４４】

【発明の実施の形態】本発明の木材用補強材の実施の形
態を図面に基づいてさらに具体的に説明する。

【００４５】図１は、本発明の木材用補強材の一例を示
し、構成要素毎に分解して示したものである。図１にお
いて本発明の木材用補強材（炭素繊維強化樹脂複合材）
は、炭素繊維強化熱硬化性樹脂シート２の両面にフェノ
ール樹脂含浸シート１を配したものである。

【００４６】図２は、本発明の強化木材の一例を示し、
構成要素毎に分解して示したものである。図２の強化木
材は、単一木材３の両面に本発明の木材用補強材４が配
されて補強されている。図２において特に図示していな
いが、単一木材３と木材用補強材４の間には、通常、接
着剤層が介在する。

【００４７】図３は、本発明の木材用補強材を使用し、
集成材を補強した状態の強化木材の一例の断面図であ
る。図３の強化木材は、複数層に積層された集成材５上
に複数層からなる木材用補強材４が配され、さらに該木
材用補強材４上に単一木材３が配されている。図３にお
いて特に図示していないが、単一木材３と木材用補強材
４の間、或いは木材用補強材４と木材用補強材４の間、
或いは木材用補強材４と集成材５の間、或いは集成材５
と集成材５の間には、通常、接着剤層が介在している。

【００４８】本発明の木材用補強材は、例えば、次のよ
うにして製造することができる。

【００４９】熱硬化性樹脂の１種以上と、硬化剤または
硬化触媒と、必要ならば無機充填剤などを混合した液状
混合樹脂中に炭素繊維のストランドを連続的にディップ
して炭素繊維に対して当該混合樹脂が３０〜８０重量％
になるように含浸させ、必要ならば揮発分を乾燥した
後、予めドラムに巻き付けたフェノール樹脂含浸シート
の上に、繊維を互いに平行になるように巻き付けた後、
必要ならば乾燥し、ついでドラムの幅方向に切断するこ
とによって作製するか、または、予め当該樹脂を表面に
塗布したフェノール樹脂含浸シートの上に炭素繊維スト
ランドを平行にロールで圧しながら配置しつつ樹脂を繊
維に浸透させるなどの方法によって作製する。

【００５０】当該混合樹脂は均一な溶液であることが炭
素繊維に均一に含浸させて均一な硬化を行うために好ま
しい。均一でない場合、得られる炭素繊維強化熱硬化性
樹脂シート（プリプレグ）が硬化不良になったり、接着
性が低くなるので好ましくない。

【００５１】また、混合樹脂を含浸してなる炭素繊維強
化熱硬化性樹脂シートの混合樹脂量が３０重量％以下の
場合は、樹脂量の不足により強度特性が発現しないばか
りか、フェノール樹脂含浸シートとの接着性に劣る。一
方、炭素繊維強化熱硬化性樹脂シートの混合樹脂量が８
０重量％以上の場合は、樹脂量が多すぎるため成形時の
樹脂フローに伴って炭素繊維が乱れるなど強度特性が発
現しないばかりか、炭素繊維強化熱硬化性樹脂シートか
ら樹脂が落下するなど取扱性が難しくなるので好ましく
ない。

【００５２】特に炭素繊維強化熱硬化性樹脂シート中の
混合樹脂量が４０〜６０重量％にある時、強度特性やフ
ェノール樹脂含浸シートとの接着性、あるいは炭素繊維
強化熱硬化性樹脂シートの取扱性が良好であり好まし
い。

【００５３】さらに、混合樹脂は２５℃における粘度が
３〜１５０ポイズが好ましく、粘度が３ポイズ以下の場
合はプリプレグから樹脂が落下し易く、また１５０ポイ
ズ以上の場合は炭素繊維への樹脂の含浸性が劣るので好
ましくない。

【００５４】粘度の調整は水やアルコール等を添加して
行うことも出来る。

【００５５】本発明の木材用補強材は、炭素繊維強化熱
硬化性樹脂シートにフェノール樹脂含浸シートを貼付
し、これを加圧し、さらに必要であれば加熱することに
より一体化して作製出来る。この時フェノール樹脂含浸
シートの硬化度を５５％以上８０％以下に調整するが、
作製時の１回の加熱において調整しても良いし、２回以
上の加熱、あるいは常温での養生等によって調節しても
良い。

【００５６】本発明の木材用補強材と単一木材および集
成材との接着は次のように行い一体化する。

【００５７】すなわち、単一木材、集成材の表面および
集成材用薄板の表面に、既存の木材用接着剤を、必要な
らば本発明で用いる樹脂および硬化剤あるいは硬化触媒
として無機酸あるいは有機酸とを混合した樹脂、炭素繊
維プリプレグに用いた混合樹脂を用いてもよく、当該樹
脂を木材表面に塗布した後、当該木材用補強材を炭素繊
維の方向を木材の繊維方向と平行になるように貼付し、
被補強木材が集成材用薄板の場合はこの木材用補強材と
他の数枚の集成材用薄板とを公知の方法で接着剤を介し
て積層したのち１〜１５ｋｇ／ｃｍ² の圧力下で常温〜
１２０℃の温度にて５〜２４時間加熱することで本発明
の強化木材が得られる。

【００５８】

【実施例】以下に、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超えない限り下記実施例に
限定されるものではない。

【００５９】尚、炭素繊維樹脂複合材料用の樹脂の粘度
はレオロジー物性試験機（レオロジ社製）を用いて測定
し求めた。

【００６０】さらに、木材および集成材および炭素繊維
強化木材およびその集成材の曲げ試験及び接着性の試験
（浸漬剥離試験、煮沸剥離試験、ブロックせん断試験）
は、構造用集成材の日本農林規格に準じて実施した。な
お、浸漬剥離試験及び煮沸剥離試験は使用環境１にて実
施した。

【００６１】〔実施例１〕繊維特性が単繊維直径７ミク
ロン、繊維本数１２０００本、引張強度３８９０ＭＰ
ａ、引張弾性率２３６ＧＰａである炭素繊維“ベスファ
イト（登録商標）ＨＴＡ１２Ｋ”（東邦レーヨン（株）
製）のストランドを、２０℃における粘度が３５ポイズ
であるレゾール型フェノール樹脂“ＡＨー３４３”（リ
グナイト（株）製）８２部とパラトルエンスルホン酸を
主成分とする有機系硬化剤“Ｄ−５”（リグナイト
（株）製）１８部とを室温で均一に混合溶解して得た混
合樹脂を入れた樹脂浴中を５ｍ／分、浸漬時間０．５分
として通過させスクイズロールで含有樹脂量を５５重量
％となるように調整しながら、直径１２７ｃｍのドラム
にストランドを平行になるように幅１００ｃｍまで巻き
付け、幅１００ｃｍ、長さ約４．０ｍである炭素繊維重
量１５０ｇ／ｍ² の炭素繊維強化熱硬化性樹脂シートと
した。

【００６２】上記炭素繊維強化熱硬化性樹脂シートを幅
１００ｍｍ、長さ２５０ｍｍの短冊型に切断し、これを
２層積層後、両面に厚さ０．２５ｍｍのフェノール樹脂
含浸シート（商品名：フェノール樹脂含浸シートＰＦＰ
2、リグナイト（株）製）を貼付し、圧力５ｋｇ／ｃｍ
² 下、温度１００℃、保持時間３時間にて加熱硬化し一
体化させて、炭素繊維強化熱硬化性樹脂シートとフェノ
ール樹脂含浸シートからなる本実施例１の木材用補強材
（炭素繊維強化樹脂複合材）の平板とした。この木材用
補強材の中の炭素繊維含有率は５０体積％であり、フェ
ノール樹脂含浸シートの硬化度は６５％である。

【００６３】この平板状の木材用補強材から切り出した
幅６０ｍｍ、長さ７５ｍｍの木材用補強材の平板の両面
に、幅６０ｍｍ、長さ７５ｍｍ、厚さ１０ｍｍのスギ単
板を、大鹿振興（株）製のレゾルシノール樹脂であるＤ
３００（商品名）を８５部と、その硬化剤であるパラホ
ルムアルデヒトＨ３０Ｍ（商品名）を１５部混合した樹
脂で接着することによって本実施例１の強化木材を作製
した。

【００６４】得られた強化木材を試験体として浸漬剥離
試験、煮沸剥離試験、ブロック剪断試験を実施した。

【００６５】また、前記方法と同様にして幅３０ｍｍ、
長さ５００ｍｍ及び幅４５ｍｍ、長さ２ｍの短冊状の木
材用補強材の平板を作製した。これらを前記Ｄ３００と
Ｈ３０Ｍとからなる樹脂を用いて、幅３０ｍｍ、長さ５
００ｍｍ、厚さ２５ｍｍのスギ、及び幅４５ｍｍ、長さ
２ｍ、厚さ２５ｍｍのスギ４層を積層した集成材にそれ
ぞれ接着し、曲げ強度を測定した。

【００６６】この結果を下記の表１に示す。本実施例１
の木材用補強材と木材とを一体化してなる強化木材は、
日本農林規格に適合する優れた接着性能と強度特性を持
つものであった。

【００６７】〔比較例１〕前記実施例１と同様に作製し
た炭素繊維強化熱硬化性樹脂シートを使用し、該シート
を２層積層し、これにフェノール樹脂含浸シートの貼付
をしないこと以外は全く前記実施例１と同様にして木材
用補強材（ＦＲＰ）を作製した。これを前記実施例１と
同様にして木材（スギ）と接着一体化することよって比
較例１の強化木材を得、これについて、接着性能試験、
曲げ試験を実施した。その結果を下記の表１に示す。こ
れは日本農林規格の接着性能試験に適合せず、曲げ強さ
も向上しているものの十分な値ではなかった。

【００６８】〔比較例２〕前記実施例１と同様に作製し
た炭素繊維強化熱硬化性樹脂シートを使用し、該シート
を２層積層し、これにフェノール樹脂含浸シートの替わ
りに木質シート（スプルース）を貼付した以外は全く前
記実施例１と同様にして木材用補強材を作製した。これ
を前記実施例１と同様にして木材（スギ）と接着一体化
することによって強化木材を作成し、接着性能試験、曲
げ試験を実施した。その結果を下記の表１に示す。これ
は日本農林規格の接着性能試験には適合したものの、曲
げ試験においてはスプルース内部でのせん断破壊が生
じ、曲げ強さの向上は十分な値ではなかった。

【００６９】

【表１】

【００７０】〔実施例２〕前記実施例１で木材用補強材
の作製時の加工温度を９０℃にしたことを除いて、前記
実施例１で実施したのと同様にして試験体を作製し、接
着性能試験を行った。その結果を下記の表２に示す。

【００７１】本実施例２の木材用補強材のフェノール樹
脂含浸シートの硬化度は６０％であり、日本農林規格に
適合する接着性能を示した。

【００７２】〔実施例３〕前記実施例１で木材用補強材
の作製時の加工温度を１１０℃にしたことを除いて、前
記実施例１で実施したのと同様にして試験体を作製し、
接着性能試験を行った。結果を下記の表２に示す。

【００７３】本実施例３の木材用補強材のフェノール樹
脂含浸シートの硬化度は７５％であり、日本農林規格に
適合する接着性能を示した。

【００７４】〔比較例３〕前記実施例１で炭素繊維強化
熱硬化性樹脂シートの作製時の加工温度を８０℃にした
ことを除いて、前記実施例１で実施したのと同様にして
試験体を作製し、接着性能試験を行った。その結果を下
記の表２に示す。

【００７５】比較例３の木材用補強材のフェノール樹脂
含浸シートの硬化度は３０％であり、日本農林規格の接
着性能試験に適合しなかった。

【００７６】〔比較例４〕前記実施例１で炭素繊維強化
熱硬化性樹脂シートの作製時の加工温度を１５０℃にし
たことを除いて、前記実施例１で実施したのと同様にし
て試験体を作製し、接着性能試験を行った。その結果を
下記の表２に示す。

【００７７】比較例４の木材用補強材のフェノール樹脂
含浸シートの硬化度は９９％以上であり、日本農林規格
の接着性能試験に適合しなかった。

【００７８】

【表２】

【００７９】

【発明の効果】本発明の木材用補強材は、硬化度が５５
％以上８０％以下のフェノール樹脂含浸シートを、炭素
繊維強化熱硬化性樹脂シートの表面に配して形成されて
いるので、従来の炭素繊維プリプレグにおいて発生する
離型紙による廃棄物問題を解消できると共に、木材に対
して優れた接着性を有する。

【００８０】本発明の木材用補強材を用いて作製された
強化木材は、高い強度、特に曲げ破壊試験における高い
強度、接着性能と剛性を有し、充分な耐水性、耐腐食
性、耐火性、耐熱性、長期保存性を有するため、軽量化
や長大化した木材および集成材などを効率よく作製する
ことができる。

【００８１】本発明の強化木材（強化単一材および集成
材）は通常の木材および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、各種室内球
技場やドームなどの大型建築物、３階以上の住宅、木橋
の骨材として好適である。また、従来低強度や低剛性の
ため使えない木材でも使用が可能になり貴重な天然資源
を有効に活用でき且つ環境保護にも有益である。

【００８２】さらに、これまでできなかった大型建築物
や構造物への木材の用途を拡大するだけでなく、天然木
材の使用量を低減できる。

【００８３】本発明の強化木材は、木材の天然物として
のばらつきに起因する接着性能、強度、剛性等の変動を
低減させる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の木材用補強材の一例を示し、構成要素
毎に分解して示す。

【図２】本発明の強化木材の一例を示し、構成要素毎に
分解して示す。

【図３】本発明の木材用補強材を使用し、集成材を補強
した状態の強化木材の一例の断面図である。

【符号の説明】

１ フェノール樹脂含浸シート ２ 炭素繊維強化熱硬化性樹脂シート ３ 単一木材 ４ 木材用補強材 ５ 集成材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小川 博靖 東京都中央区日本橋三丁目３番９号 東邦 レーヨン株式会社内 (72)発明者 石原 茂久 京都府長岡京市天神三丁目23の12 (72)発明者 井出 勇 大阪府堺市築港新町二丁目５番 (72)発明者 月東 秀夫 愛知県海部郡甚目寺町上菅津深見24番地 (72)発明者 斉藤 敏 長野県小県郡和田村561番地 Ｆターム(参考） 2B250 AA01 BA04 BA05 BA06 BA07 CA11 DA04 EA01 EA02 EA13 FA13 FA21 FA28 FA31 FA37 FA41 GA03 4F072 AA02 AA07 AB10 AD14 AD21 AD23 AG03 AH02 AK05 AL09 4F100 AD11B AK01B AK33A AP01C AP10C AT00A AT00B BA02 BA03 BA07 DG01B DH01B DJ10A EC182 EJ08A EJ082 EJ422 EJ83A EJ91 GB07 JB13B JB15A JL05 JL11 YY00A

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多孔質シートにフェノール樹脂を含浸し
   てなる硬化度が５５％以上８０％以下のフェノール樹脂
   含浸シートを、炭素繊維強化熱硬化性樹脂シートの表面
   に配してなることを特徴とする木材用補強材。
2. 【請求項２】 前記フェノール樹脂含浸シートの硬化度
   が６０％以上７５％以下であることを特徴とする請求項
   １記載の木材用補強材。
3. 【請求項３】 前記フェノール樹脂含浸シートの厚みが
   ０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である請求項１記載の
   木材用補強材。
4. 【請求項４】 前記炭素繊維強化熱硬化性樹脂シートの
   マトリックス樹脂が硬化してフェノール樹脂含浸シート
   と接着され一体化している請求項１記載の木材用補強
   材。
5. 【請求項５】 前記炭素繊維強化熱硬化性樹脂シートの
   マトリックス樹脂がフェノール系樹脂である請求項１記
   載の木材用補強材。
6. 【請求項６】 請求項１記載の木材用補強材が被補強木
   材の表面においてフェノール樹脂含浸シートを介して一
   体硬化していることを特徴とする強化木材。
7. 【請求項７】 前記被補強木材が単板又は集成材である
   請求項６記載の強化木材。