JP2008184823A - 圧縮繊維パネルおよび圧縮繊維パネルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の中空部を一体的に有する圧縮繊維パネルにも係わらず、木材の如く釘或いはネジ等による接合が可能な圧縮繊維パネルを提供し、圧縮繊維パネルの構造材としての使用を飛躍的に拡大すること。
【解決手段】複数の中空部２が一体的に形成された圧縮繊維パネル１において、該パネルの接合部αに位置する部分は、圧縮繊維で中実に形成されて中空部がない、或いは他の部分に比して浅い中空部に形成されている圧縮繊維パネルとした。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、圧縮繊維パネルに関するもので、詳しくは、圧縮繊維パネルであるにも係わらず、木材の如く釘或いはネジ等による接合が可能な圧縮繊維パネルの接合部の構造に関するものである。

木材は、好適な強度特性を持ち、且つ比較的安価であり、しかも加工が容易であることから、建設業界を始め、多くの業界において構造材として広く使用されている。

一方、セルロース等の天然繊維を圧縮し、複数の中空部が一体的に形成された圧縮繊維パネルが特許文献１等に開示されている。かかる圧縮繊維パネルは、高温・高圧下において繊維が圧縮成形されているために強度が高く、且つ複数の中空部を有するために軽量であることから、木材に変わる構造材としてその使用が大いに期待されている。

また、特許文献２には、上記複数の中空部が一体的に形成された圧縮繊維パネルにおいて、該パネルの接合部に位置する中空部に合成樹脂を充填することにより、圧縮繊維パネルであるにも拘わらず木材の如く釘或いはネジ等による接合を可能とした圧縮繊維パネルの接合部の構造が提案されている。

また、特許文献３には、複数の中空部が一体的に形成された圧縮繊維パネルを複数枚積層接着し、長尺の角材を構成すること、および、この角材をほぞとほぞ穴の組み合わせ、或いは釘の打ちつけにより、箱状枠体を構成することが提案されている。

特開平９−１９５４４０号公報 特開２００５−１６３８８４号公報 特開２００６−８２８３３号公報

上記した特許文献１等に記載された圧縮繊維パネルは、複数の中空部を有するために実質的な板厚は薄く、段ボール、厚紙等と同様に、釘或いはネジ等による接合が困難であることから、接合には、専ら接着剤による接着が採用されていた。そのため、木材を用いた釘等による組立てに比して、その組立て作業が煩雑なものとなり、また、組立て後においては、分解することが出来ないために再使用或いは保管等に不便なものであった。

そこで、本件出願人は、先に特許文献２に開示されているように、中空部に合成樹脂を充填し、釘等による接合部を形成することを提案したが、かかる方法である場合には、接合部にそのつど充填材を充填する必要があり、作業性が悪い。また、充填材として母材とは異質な材質のものを使用するため、リサイクルの際に分別作業が必要となる。更には、母材と充填材との一体化が完全とは言えず、振動などが受ける場所における使用である場合には充填材の剥離が懸念される等の課題があった。

一方、特許文献３に提案されているように、圧縮繊維パネルの利用範囲は広がっており、圧縮繊維パネルの接合を容易かつ確実に行うことができる、複数の中空部を一体的に有する軽量な圧縮繊維パネルの出現が強く要望されている。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、複数の中空部を一体的に有する圧縮繊維パネルにも係わらず、木材の如く釘或いはネジ等による接合が可能な圧縮繊維パネルを提供し、圧縮繊維パネルの構造材としての使用を飛躍的に拡大することにある。

上記した課題を解決するため、請求項１の本発明では、複数の中空部が一体的に形成された圧縮繊維パネルにおいて、該パネルの接合部に位置する部分は、圧縮繊維で中実に形成されている圧縮繊維パネルとした。

また、請求項２の本発明では、複数の中空部が一体的に形成された圧縮繊維パネルにおいて、該パネルの接合部に位置する部分は、他の部分に比して浅い中空部に形成されている圧縮繊維パネルとした。

また、請求項３の本発明では、上記請求項１または２の発明において、上記接合部が、パネルの板面に帯状に延在している圧縮繊維パネルとした。

また、請求項４の本発明では、複数の貫通孔が形成されたトレイの板面に複数のエラストマーパッドを配置固定した型枠を使用し、該型枠上に繊維のスラリーを充填し、吸引・圧縮等によりスラリーを脱水して複数の中空部を一体的に有する圧縮繊維パネルを製造する方法において、上記トレイの圧縮繊維パネルの接合部に対応する部分には、上記中空部を形成するエラストマーパッドを配置しないことにより、圧縮繊維パネルに中実の接合部を形成する圧縮繊維パネルの製造方法とした。

また、請求項５の本発明では、複数の貫通孔が形成されたトレイの板面に複数のエラストマーパッドを配置固定した型枠を使用し、該型枠上に繊維のスラリーを充填し、吸引・圧縮等によりスラリーを脱水して複数の中空部を一体的に有する圧縮繊維パネルを製造する方法において、上記トレイの圧縮繊維パネルの接合部に対応する部分には、他の部分に比して高さの低いエラストマーパッドを配置することにより、圧縮繊維パネルに板厚の接合部を形成する圧縮繊維パネルの製造方法とした。

上記した請求項１の本発明に係る圧縮繊維パネルによれば、圧縮繊維パネルに予め形成されている中実の接合部に、打ち込む或いはねじ込む接合手段により、該圧縮繊維パネルを取付け或いは他の部材と接合することができ、圧縮繊維パネルを、木材と同様に釘或いはネジ等により接合することが可能となる。また、接合部に位置する部分のみを中実にすればよいため、圧縮繊維パネルの軽量性を損なうこともない。

また、上記した請求項２の本発明に係る圧縮繊維パネルによれば、圧縮繊維パネルに予め形成されている板厚の接合部に、打ち込む或いはねじ込む接合手段により、該圧縮繊維パネルを取付け或いは他の部材と接合することができ、圧縮繊維パネルを、木材と同様に釘或いはネジ等により接合することが可能となる。また、接合部に位置する部分のみを浅い中空部に形成して板厚を厚いものにすればよいため、圧縮繊維パネルの軽量性を損なうこともない。更には、浅い中空部を形成することにより接合部を構成するものであるため、中空部が表面に作るパターンが接合部において乱れることはなく、接合部としての機能と表面パターンの連続性を保つことを両立させることができる。

また、上記した請求項３の本発明に係る圧縮繊維パネルによれば、接合部を帯状に形成するので、圧縮繊維パネルを利用する現場において、接合部をある程度の自由度で変えることができる。

また、上記した請求項４の本発明に係る圧縮繊維パネルの製造方法によれば、圧縮繊維パネルの製造時に、該圧縮繊維パネルの板面に中実の接合部を予め容易に形成することができる。

また、上記した請求項５の本発明に係る圧縮繊維パネルの製造方法によれば、圧縮繊維パネルの製造時に、該圧縮繊維パネルの板面に他の部分に比して板厚の厚い接合部を予め容易に形成することができる。

以下に、上記した本発明に係る圧縮繊維パネルおよび該圧縮繊維パネルの製造方法の好適な実施の形態を、図面等を参照しながら詳細に説明する。

本発明に係る圧縮繊維パネルは、例えば、次の如き製法により製造される。
先ず、木材繊維、再生紙等の原料Ａを強力な攪拌力によりパルプ化し、均一濃度の繊維含有スラリーＳとする〔図１（ａ）参照〕。続いて、該スラリーＳを（後に詳述する）エラストマーパッドが敷設された型枠５０上に打設し、型枠の下面からの吸引および／または型枠の上・下面からの簡易なプレス（プリプレス）により脱水し、スラリーＳを脱水ケーキＫとする〔図１（ｂ）参照〕。

続いて、型枠５０をホットプレス６０に搬送し、加熱下において型枠に対して垂直方向の圧力を加えることにより脱水ケーキＫを加熱圧縮成形する〔図１（ｃ）参照〕。成形が完了した後、型枠５０と共に成形品Ｘをホットプレス６０から取り出し、成形品Ｘを型枠５０から脱型する〔図１（ｄ）参照〕。

図２の（ａ）は、圧縮繊維パネルの製造に使用する型枠５０の一例を示した平面図である。この型枠５０は、ある程度の剛性（すなわちある程度の板厚）を有する矩形の板体に複数の貫通孔５１を形成したトレイ５２と、該トレイ５２の周囲板面に添設されたトレイの補強を兼ねた帯状のプレスストッパー５３と、上記トレイ５２の板面上に幾何学的に配置固定されたエラストマーパッド５４とから構成されている。上記エラストマーパッド５４は、図２の（ａ）では、概略、円で描かれているが、好ましくは上面から見ると断面が六角形のエラストマーパッド５４が、好ましくは、蜂の巣状に配置されている。図２の（ｂ）は、上記トレイ５２とプレスストッパー５３とエラストマーパッド５４を拡大して示した概念的な型枠５０の部分断面図である。

上記のような構造の型枠５０を使用することにより、吸引或いは圧縮時に原料中の水分はトレイ５２の板面に穿設された上記貫通孔５１を介して外部に流れ出すことができる。また、図３に示すように、ホットプレス６０による圧縮時に、エラストマーパッド５４はプレスストッパー５３の厚み分まで縦方向に縮むと同時に横方向に広がる。すなわち、パッド５４間に充填された原料Ｋには、垂直方向のみならず平行な方向にも圧縮力が加わり、緻密なセル壁を形成できる。このとき、エラストマーパッド５４の基部はトレイ５２に固定されているので、この基部は水平方向に変形できず、上方のみが水平方向に広がるので、図３に示すように、エラストマーパッド５４の基部に上記セル壁に連接するフランジが形成される。

この結果、上記の製造方法により得られる圧縮繊維パネル１は、図４および図５に示すように、複数の中空部２を一体的に有する、片側板面が開放したハニカム構造パネルとなり、該ハニカム構造パネルの上記中空部２を画成する各セル壁３の開口端縁に、開口４の一部を覆うフランジ５が形成されたものとなる。

このようにして形成された２枚の圧縮繊維パネル１，１を、フランジ５が互いに当接するように組み合わせて接合すると、図６に図示する複合ハニカム構造のパネル１０ができる。同様にさらに多数のパネルを接合すると、図７，図８に図示する複合ハニカム構造のパネル１１，１２ができる。図９は、このようにして形成された複合ハニカム構造の圧縮繊維パネル１を用いて、梱包用箱体１００を形成した例を示す。

複合ハニカム構造の圧縮繊維パネル１を形成する際には、フランジ５の部分に接着材を塗布して互いに固定するだけで十分な場合もあるが、さらに確実に釘或いはネジ等を用いて固定する必要がある場合がある。また、複合ハニカム構造の圧縮繊維パネル１を組み合わせて上記した梱包用箱体１００を作ったり、建築部材として利用したりする場合にも、釘，ネジ等を用いて確実に固定する必要がある。

しかし、圧縮繊維パネル１は、図４および図５に示すように、多数の中空部２があるために実質的な板厚は薄く、釘或いはネジ等によって固定することはできない。すなわち、板厚が薄いために強く打ち込んだりネジ込んだりすると、板面に凹み或いは亀裂が生じ虞がある。この中空部２に合成樹脂を充填して、ネジ等を固定する従来技術がある（特許文献３）。しかし、本発明に係る圧縮繊維パネル１においては、該圧縮繊維パネルを製造するときに、釘或いはネジ等を固定する部分には中空部を形成せず、圧縮繊維で満たされた中実の接合部とすることにより、この問題を解決する。

図６，図７，図８に示すように、複数の圧縮繊維パネル１同士をフランジ５を対向させて互いに固定する場合にも、図９に示すように、圧縮繊維パネル１を用いて梱包用箱体１００を作る場合にも、或いは建築部材として用いる場合にも、その目的に応じて、釘或いはネジＺ等を用いて固定する圧縮繊維パネル１の部分が概ね定まっている。本発明では、この圧縮繊維パネル１の製造時に、釘或いはネジＺ等を固定する部分に中空部が形成されていない接合部を予め形成する。この結果、圧縮繊維パネル１の利用現場で、その接合部で釘或いはネジ等を用いて固定する接合作業が可能となる。

例えば、建材としてのパネルの寸法は、一般的に９１０ｍｍ×１８２０ｍｍであり、それを取付けるために、図１０に示したように、家屋の構造として３３０ｍｍ間隔で間柱１１０、垂木１２０等が配置されている。従って、９１０ｍｍ×１８２０ｍｍ程度の圧縮繊維パネル１において、該パネルの縁部および板面に帯状の接合部を３３０ｍｍ間隔で設け、その帯状の接合部で固定すれば、釘或いはネジ等による接合が可能となる。

図２の（ａ）は、このような目的で、圧縮繊維パネルに帯状の接合部を作るためのエラストマーパッド５４の配置の例を示したものである。図２の（ａ）に示すエラストマーパッド５４の配置では、エラストマーパッド５４は３群Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３に分けて配置されている。そして、群Ｇ１とＧ２の間、群Ｇ２とＧ３の間、およびその周縁には、エラストマーパッドが配置されていない部分Ｄが帯状に設けられている。なお、図２の（ａ）で、エラストマーパッド５４は大きく表現されているが、実際は、トレイ５２の大きさに比較してもっと小さいものである。また、エラストマーパッド５４を３群に分けるのは一例に過ぎず、種々の形態で接合部を形成することができることは言うまでもない。

このようにエラストマーパッド５４が配置されていると、製造された圧縮繊維パネル１のこの帯状の部分Ｄに対応する部分には、中空部２は形成されず、圧縮繊維で充填された中実の接合部αとなる。図１１は、中空部が形成されていない接合部αが帯状に形成された圧縮繊維パネル１の一部を概念的に示した斜視図である。

このようにして接合部αが形成された圧縮繊維パネル１は、図１２に示したように、該接合部αにおいて釘Ｚ等により接合することにより、復元力に富む圧縮繊維によって、木材の場合と同様に打ち込まれた釘Ｚ等が強固に抜け難い状態に挟持されるため、強固な接合が容易に実現できる。また、接着剤を使用した接着とは異なり、釘抜き等を使用して釘Ｚ等を抜くことにより、容易に分解することも可能となる。更に、中実部は、接合部にのみに形成すればよいため、圧縮繊維パネル１の軽量性を損なうこともない。

一方、圧縮繊維パネル１の中空部２は、その幾何学的パターンにより一種のデザインとしての機能を評価される場合もある。この場合、帯状の中実部により接合部αを形成すると、デザインが損なわることがある。これを防止するために、接合部αとされている部分にも、デザイン上の中空部を形成することもできる。

図１３は、接合部にデザインとして浅い中空部を形成するための、エラストマーパッド５４の配置の一例を示した型枠５０の部分断面図である。この例では、接合部αに対応する部分Ｅには高さが低いエラストマーパッド５４ａが配置されていること以外は、図２の（ｂ）と同じである。これ故、対応する部材には同じ参照番号を付して、説明を省略する。この型枠５０においては、接合部αに対応する部分Ｅには低いエラストマーパッド５４ａが配置されているので、図１４に示すように、製造された圧縮繊維パネル１の接合部αには、他の部分に比して浅い中空部２ａが形成される。接合部αでない部分での中空部２のデザインと連続性を持つようにこの浅い中空部２ａのデザインを設計しておくことにより、中空部が表面に作るパターンが接合部αにおいて乱れることはない。また、この部分は板厚が厚いものとなるので、接合部αとしての機能も果たすこととなる。

以上、本発明に係る圧縮繊維パネルおよび該圧縮繊維パネルの製造方法の好適な実施の形態を説明したが、本発明は、何ら既述の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した本発明の技術的思想の範囲内において、種々の変形および変更が可能である。

例えば、上記実施の形態においては、繊維原料として木材繊維、再生紙等のセルロース材料から得られる天然繊維を挙げたが、種々のプラスチック、ファイバーグラス等の合成繊維或いは鉱物繊維等を原料として使用した圧縮繊維パネルであっても良い。また、圧縮繊維パネルの製造方法、使用する型枠の構造等は、一例を示したに過ぎず、何ら既述の実施の形態のものに限定されない。

圧縮繊維パネルの製造工程の一例を概念的に示した図である。 圧縮繊維パネルの製造に使用する型枠の一例を示した概念的な平面図、および部分拡大断面図である。 圧縮繊維パネルの製造工程中の加熱圧縮成形工程の一例を示した概念的な部分拡大断面図である。 圧縮繊維パネルの一例を示した部分斜視図である。 図４に示した圧縮繊維パネルの部分側面図である。 ２枚の圧縮繊維パネルを接合して形成した複合ハニカム構造のパネルの概念的な部分斜視図である。 ３枚の圧縮繊維パネルを接合して形成した複合ハニカム構造のパネルの概念的な部分断面図である。 多数の圧縮繊維パネルを接合して形成した複合ハニカム構造のパネルの概念的な部分断面図である。 圧縮繊維パネルで形成した梱包用箱体の一例を示した概念的な斜視図である。 家屋の構造を示した概念的な部分斜視図である。 中空部が形成されていない中実の接合部が帯状に形成された圧縮繊維パネルを概念的に示した部分斜視図である。 接合部において圧縮繊維パネルを釘で取付けた状態を示した概念的な部分断面図である。 圧縮繊維パネルの製造に使用する型枠の他例を示した概念的な部分拡大断面図である。 図１３に示した型枠を用いて製造した圧縮繊維パネルの概念的な部分断面図である。

符号の説明

Ａ 原料
Ｓ スラリー
Ｋ 脱水ケーキ
Ｘ 成形品
１ 圧縮繊維パネル
２ 中空部
２ａ 浅い中空部
３ セル壁
４ 開口
５ フランジ
１０，１１，１２ 複合ハニカム構造のパネル
５０ 型枠
５１ 貫通孔
５２ トレイ
５３ プレスストッパー
５４ エラストマーパッド
５４ 高さの低いエラストマーパッド
６０ ホットプレス
１００ 梱包用箱体
１１０ 間柱
１２０ 垂木
α 接合部
Ｚ 釘

Claims (5)

1. 複数の中空部が一体的に形成された圧縮繊維パネルにおいて、該パネルの接合部に位置する部分は、圧縮繊維で中実に形成されていることを特徴とする、圧縮繊維パネル。
2. 複数の中空部が一体的に形成された圧縮繊維パネルにおいて、該パネルの接合部に位置する部分は、他の部分に比して浅い中空部に形成されていることを特徴とする、圧縮繊維パネル。
3. 上記接合部が、圧縮繊維パネルの板面に帯状に延在していることを特徴とする、請求項１または２に記載の圧縮繊維パネル。
4. 複数の貫通孔が形成されたトレイの板面に複数のエラストマーパッドを配置固定した型枠を使用し、該型枠上に繊維のスラリーを充填し、吸引・圧縮等によりスラリーを脱水して複数の中空部を一体的に有する圧縮繊維パネルを製造する方法において、上記トレイの圧縮繊維パネルの接合部に対応する部分には、上記中空部を形成するエラストマーパッドを配置しないことにより、圧縮繊維パネルに中実の接合部を形成することを特徴とする、圧縮繊維パネルの製造方法。
5. 複数の貫通孔が形成されたトレイの板面に複数のエラストマーパッドを配置固定した型枠を使用し、該型枠上に繊維のスラリーを充填し、吸引・圧縮等によりスラリーを脱水して複数の中空部を一体的に有する圧縮繊維パネルを製造する方法において、上記トレイの圧縮繊維パネルの接合部に対応する部分には、他の部分に比して高さの低いエラストマーパッドを配置することにより、圧縮繊維パネルに板厚の接合部を形成することを特徴とする、圧縮繊維パネルの製造方法。

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