JP2011020288A

JP2011020288A - 木製構造用梁材及びその製造方法

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Publication number: JP2011020288A
Application number: JP2009165178A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Kanazawa; 吉昭金沢
Original assignee: EMACHU HOLDINGS CO Ltd
Current assignee: EMACHU HOLDINGS CO Ltd
Priority date: 2009-07-13
Filing date: 2009-07-13
Publication date: 2011-02-03

Abstract

【課題】
断面寸法の大きな梁の用途に乾燥材を用いようとするとき、樹種の違いにより材心部分の乾燥、形状の安定した大きな断面材を使うことが困難であり、性能の安定した材が望まれる。
【解決手段】
原木丸太からの製材を乾燥に適する厚さの板とし、杉材のような乾燥しにくい材をより安定的に乾燥させて、乾燥度を促進させて、より安定した構造材として使え、製材を行った材料を規定の水分量になるまで乾燥を行い、水分量は、７％〜１８％の間となるように乾燥を行い、乾燥方法は、より安定した乾燥を行うため、建物上屋内等で直射日光や雨水の影響を直接受けない場所での自然乾燥が望ましく、材１〜３について木口面Ａから観察した長方形形状の長辺４にあたる面の木口面Ａから長さ方向Ｚに所定距離に接着剤７を塗布し、左側面材１の木表７と中央材２の左側面、及び、中央材２の右側面と右側面材３の木表７とを接着剤８で貼り合せ方向Ｈに部分的に接着する。
【選択図】図８

Description

本発明は安定した乾燥状態の木材を確実に、安価に供給する木製構造用梁材及びその製造方法である。

特許文献１は、挽き割り製造を可能とする集成材に関する発明である。

特許文献２は、丸太から角材などの製品を製造した後の背板材を有効利用することを目的とする発明である。

特開２００１−１５０４１０特開２００３−３０７４０９

第１の課題は、特許文献１、２等の従来技術では最終製品の安定した乾燥状態の実現が困難で、安定性や品質を確保することが期待されている。特に、断面寸法の大きな梁などの用途に乾燥材を用いようとするとき、樹種の違いにより材心部分の乾燥が困難であり、形状の安定した大きな断面材を使うことが困難であり、性能の安定した材が望まれる。また、従来からある木製構造用梁材は、木材が本質的に持つ水分の放出（乾燥）や水分の吸収（吸湿）による性質を考慮せず製造されているため、製品保管中や施工後の環境により、表面に反りや割れを生じ美観を損ねることや材料の欠損が発生し、施工後にクレームが発生する要因となっている。

木材を安定して使用するためには、乾燥材を用いることが必要条件である。昨今の木材流通の形態では、木材が製造されそれを用いて家が建てられる期間が非常に短縮化されている。そのために、従来は流通過程で徐々に乾燥し、住宅の部材に加工される頃までに、含水率が２０％程度となり最低限必要な乾燥状態になっていたのが、流通経路の短縮のため、乾燥時間が無くなり、３０％以上の含水率の材が使われる場合が多々発生してきている。この程度の乾燥状態では、収縮率が大きく、また、クリープなどが発生し安定性を欠いてしまいがちになるため、新たな木材の開発が必要となる。

木材の組織中には自由水と結合水と呼ばれる２種類の水が存在している。自由水は含水率が繊維飽和点(約３５％)以上の材の細胞内腔や細胞壁中の空隙にある水である。木材が乾燥しても自由水が減少する限りにおいては収縮せず、強度的性質も変化しない。ところが、繊維飽和点以下に含水率が低くなると、結合水が減少する。結合水は細胞壁内にあって木材を構成する分子と二次的に結合している水であるため、結合水が減少すると収縮すると同時にセルロースが結晶化し強度的性質は増大する。木材の骨格を構成しているのはセルロースであり、セルロースは多糖類ある。グリコースがβ-1,4結合した直鎖状のホモポリマーである。セルロールの分子には未結合部分がありそこに水の分子が結合する。この結合は水素結合と呼ばれる結合で、水とセルロースの部分的に不安定な電荷を飽和させる結合である。

セルロースは水との水素結合によって形状の安定化が図られ、結合水はセルロース間のクッションの役目も担っている。クッションが多いと、変形に対しての抗力を発揮するため、変形しにくいということになるが、その一方、クッションのために、本来の力が出ないということにもなる。含水率1％の変化に対する強度的性質の変化は無欠点小片試験材の場合、曲げ強さ４％、縦圧縮強さ６％、せん断強さ３％、硬さ２．５〜４％、ヤング率２２％程度である（針葉樹材：日本木材学会資料による）。このため生材と気乾材（含水率１５％）では曲げ強さ及びヤング率はそれぞれ約１．５倍、１．３倍になる。しかし、構造材として使われる実大材の場合、欠点などの影響でこれほどの強度増加はなく、杉材の曲げ強さについて含水率１％あたりの増加率は１％程度といわれている。

住宅用材として木材が使用されている状態での含水率は、７％〜１８％程度の範囲となる。木材の含水率は気候や室内の冷暖房の影響を受けて変化する。一般使用状態での含水率の変化領域は、上記に示したように、形状変形が発生する領域での使用となる。従って、含水率が２０％以上ある状態の木材では、使用後により一層の形状変形が起こることになる。この変形は壁のゆがみや床の不陸の発生を招く原因となる。形状変化は自然材料である木材を用いることによる変化であるため、なるべく形状変化が少ない領域での使用が望ましいと考えられる。その欠点を補うためにはどうしても乾燥材を使用すべきである。

ところで、木材の乾燥方法は、ＫＤ（Kiln Dry）、ＡＤ（Air Dry）などの方法を用いて行われている。しかし、材の厚さが増すと、乾燥時間が長くなり、さらには割れなどの欠損が発生する。木材中の水分の除去は、材の中心部から表面へ水が拡散していくことと類似化でき、拡散方程式としてモデル化できる。
ここで、Ｃは濃度を、Ｄは分子拡散係数[ｍ²／s]を表す。木材の場合は、材の密度が影響因子となるため、この解は非線形解となる。１次元の方程式は、次式となる。
これを、フーリエ変換で一般解を求めると、図１に示す通り、原点０から距離ｔの２乗に反比例して水分が拡散していくことが解る。

つまり、乾燥する材の中心を原点０として仮定すると、材の厚さが２倍になると、厚さの変化量の２乗倍程度の時間がかかることを意味し、材の厚さが２倍になれば拡散時間は４倍かかることになる。但し、これは１次元の展開の結果である。実際の物体では３次元であり、更に拡散には時間が必要となる。実際の木材乾燥試験の結果でも、材の厚さと乾燥時間については拡散方程式での表現との類似性が出現している。

木材の乾燥を促進する為に、木材に含まれている水の流動性を増大させるため、外部からのエネルギーを注入する。柱や梁・桁に使われる木材の断面は、厚さが１０５ｍｍ以上あり、これらの材の形状変化を最小限に抑えながら乾燥するためには、多くの時間とエネルギーが必要となる。単位時間当たりの消費エネルギー量を同一とすると、上記の解から、推測できるように厚さが厚ければ厚いほど時間がかかり、消費のエネルギー量も多くなる。木材の厚さが薄ければ薄いほど乾燥に使われるエネルギーは少なくなるが、構造材として用いる材の厚さを考えると、余り薄すぎても、材を貼り合わせる場合の接着剤の使用量が増え、経済的ではない。

木材学会の乾燥に関する文献を調査したところ、材の厚さが６０ｍｍ程度までは、データの記載があるが、それ以上の厚さについては殆ど記載がなかった。これからも類推できるように、６０ｍｍを超えた厚い材の乾燥は想定外であり、実用的でないことが解る。

更に、貼り合わせ材とする為に、木材の含水率を１２％程度まで乾燥させる。この作業についても板厚が６０ｍｍ以下であるため、乾燥作業を短時間に充分行うことが容易に達成できる。この乾燥材を貼り合わせるため、住宅内での使用状況でも、材の変形が発生しにくく、安定した状態での使用が可能となる。

本発明の第２の課題は、従来からある木製構造用梁材は、柱材を採取した残りの材を有効利用しようとしているため、原木の利用は当初の目的材料を採取するためだけに限定され、原木の頂部等廃棄される部分が多く、そのために材料コストの増加を招いていることである。

現在使われている国産の杉材の平均径は２８０ｍｍ程度である。この径の材から木造住宅の構造材を製造する場合、図３（ａ）に示す通り、無垢１本の材を取るときの有効利用率（製品／原材料比）は３６．７％程度（原木材積２８０ｍｍ×２８０ｍｍ＝７８，４００ｍｍ²、完成品材積２４０ｍｍ×１２０ｍｍ＝２８，８００ｍｍ²）、図３（ｂ）に示す通り、集成材のラミナとする場合の有効利用率（製品／原材料比）は３６．７％程度（原木材積２８０ｍｍ×２８０ｍｍ＝７８，４００ｍｍ²、完成品材積１２０ｍｍ×３０ｍｍ×８＝２８，８００ｍｍ²）になる。

また、国産の杉の樹木から、丸太材を製造する場合、根に近い部分は木が立っている地形の状態などで、リグニン質が多く、乾燥後の曲がり、ひねりなどが発生しやすく、一般建築材料にはふさわしくない。図２に示す通り、これまでの使用法では、一番玉と二番玉の２本しか採取することができなかった。つまり、三番玉は、枝が多くなり、節が多くなることから、従来、使用されていなかった。

第３の課題は、従来からある木製構造用梁材は、柱材を採取した材を有効利用しようとしているため、画一的に工場生産されるため、接着方法により接合部が顕著に表面に現れ美観を損ない、場合によっては表面に異素材を貼付したりし、表面化粧を行うなど、接着剤の使用量の増加を招き、コスト増を招いていることである。

請求項１の発明は、断面が長方形を成す木材を厚さが６０ｍｍ以内の３枚以上の材を用い、ジョイントで成型されたものは用いず１枚板の材を用い、中央材を挟む両側の側面材について、その断面の長辺にあたる面の長尺方向に対し、それぞれの木表又は木裏を互いに対応するように貼り合わせ、単数の接着剤又は複数の異種接着剤を用い貼り合せることを特徴とする木製構造用梁材である。

前記貼り合わせ部の長尺方向に対し、それぞれ相対する貼り合せ面に溝と突起による嵌合加工を施し接着加工することが好ましい。

貼り合わせ部の長尺方向に対し、相対する溝又は穴を形成し連結物（ダボ等）を嵌合し、はめ合わせ接着加工することが好ましい。接着剤を使わないダボによる接合が好ましい。材に穴を開けておいてダボで打ち込んで。耐力的には３枚の別な材が合算されるので、これでも耐力的に劣るということはない。

貼り合わせ部の長尺方向に対し空隙を構成し、空隙を挟む両側部分を接着加工することが好ましい。構造用の接着剤は一般的に、レゾシノールまたはイソシアネートであり、そのいずれかを使用することが好ましい。歴史的に見ればレゾシノールは１００年以上使われている。ただ、茶色であるので、木材の間に黒い線が見えるという美観の面で目立ち、イソシアネートはクリーム色であるので、目立たない。そこで、見えない部分はレゾシノールで接着して、見える部分はイソシアネートで接着することにより、美観的な問題を解消できる。このように２種類の接着剤を使うこともある。また、この場合は板に溝を設け、隙間を開ける構造が好ましい。

本発明の木製構造用梁材は、ＪＡＳ規定の構造用集成材には該当しない。図４（ａ）（ｂ）に示す通り、ＪＡＳ規定の集成材と本発明の木製構造用梁材では積層する方向に対して、力のかかる方向が９０°相違する。すなわち、集成材は、重ね合わせることによって積層面に対して直交する方向からの力に対して強度を出現させているが、本発明は、集成材としての強度の出現を企図するものではなく、その着目点は、例えば、ＪＡＳ規定の１２０mm程度の幅の梁材を乾燥する際、どの様に調整しても乾燥に関する不良率が３０％程度になり、この乾燥技術の現状を解消したいという要求から出発している。

つぎに分散方程式の特別解を説明する。座標軸が１次の分散方程式で解いたものである。図１（ａ）（ｂ）に示す通り、横軸ｘは原点０から距離であり、縦軸は密度Ｃ（x,t）である。ある時間、例えば時間ｔ1という時間を作ったときに、原点０からの距離ｘまで分散しているかどうかを見た時の密度Ｃ（x,t）の分布である。時間ｔが経過すると原点０からの密度が下がって拡散していく。ｔが一番短時間のとき、密度Ｃ（x,t）が広がってゆく。密度Ｃ（x,t）が広がる場合、材厚が例えば３０ｍｍ、６０ｍｍ、９０ｍｍ、１２０ｍｍと仮定すると、材厚が３０ｍｍの場合は極めて短い時間ｔ１で分散する。要するに材の中に含まれている水分を乾燥させるときに、その水分の乾燥を分散方程式で計算したときに、乾燥の様子を示す一つのサンプルである。材の薄い方が乾燥しやすいが、厚い方は乾燥しにくいことを示す。時間がｔ1からｔ3まであるが、ｔ3の場合が一番乾燥に時間がかかっている。それだけｔ３の方がエネルギーコストが高くなって、製造経費がかかってくることがわかる。

木材を乾燥設備で乾燥させるが、図３或いは図６に示すように、外側の枠の範囲が乾燥前の粗挽きの状態で、内側の枠は乾燥させた後の材の状態であり小さくなったり荒れてきたりする。そこで、それをプレナーで仕上げる。例えば、１２０ｍｍ材厚を取るのに材厚１３０ｍｍが必要である。そのときに乾燥には時間がかかる。１５日間乾燥剤を材の真ん中に入れて、内部の温度を６５℃〜７０℃、湿度は８５％くらいにして乾燥させる。表面乾燥度と引き締め乾燥度の水分傾斜がまだ残った状態である。表面については、１５％程度、中の部分は２５％くらいの状態になっている。

木材の樹種によっても乾燥度は相違する。杉材の場合は非常に乾燥が遅い。乾燥が遅いので、分散方程式の水分傾斜の曲線から、それよりも更に極端になっている。梁材により建物が建つと、どんどん内部の水分は拡散してゆく。そうすると、材の全体の乾燥度が、内側と外側の乾燥度の平均値近くになってくる。更に、形状の変化が起こったりするなど、種々の不都合が発生するので、人工的に木材を乾燥させるなら、材として安定した状態まで乾燥させる必要がある。そこで、予め材を分割して厚みを少なくし、それぞれの材を乾燥させて結合すれば、乾燥する時間とコストが非常に小さくおさまる。

次に本発明の木製構造用梁材の製造方法について説明する。

請求項５の木製構造用梁材の製造方法は、使用する断面形状の板材をそのまま乾燥するのではなく、乾燥に適した厚さに原木丸太から予め縦方向に複数の寸法に分割して製材した厚さが６０ｍｍ以内の板材を乾燥させる乾燥ステップと、ジョイントで成型されたものは用いず、１枚板を使用し、この１枚板を接着して縦方向に貼り合わせることにより、使用する断面形状の梁材とする梁材貼り合せステップと、を備えたことを特徴とする。

前記の貼り合せステップに関し、既定の水分量まで乾燥を終えた材料は、木製構造用梁材が求められる強度や使用環境などの品質要求によって、１．そのまま追加加工せず接着剤を用い加工する場合、２．複数の接着剤を用い加工する場合、３．嵌合する溝と突起を構成しさらに接着剤を用い加工する場合、４．相対する溝を形成し連結物を使用し嵌合加工される場合、５．相対する穴を形成し連結物（ダボ等）を使用し嵌合加工される場合、６．接着面に空隙を設け接着加工する場合、の主に５つの方法により加工する。

前記梁材貼り合せステップにおける貼り合わせでは、外側に張る材の元口、末口を逆方向にすることが好ましい。

前記乾燥ステップでの製材は、原木丸太から幅と厚みの寸法が相違する複数種類の材を縦方向と横方向から切断することが好ましい。

本発明請求項１〜４の木製構造用梁材によれば、原木からの製造までを一貫して勘案し、丸太全部から製品の源板を木取りし、合理的な乾燥を行い、縦に３枚の材を貼り合わせて製造することによって、木の本来持つ吸湿や乾燥による性質を保持でき、製品製造後の木材の反りや割れなどの苦情を低減することができ、最終製品の乾燥安定性や品質を確保することができ、製品保管中や施工後の環境により、表面に反りや割れを生じることを防止し、美観を高め、施工後にクレームが発生する要因を解消することができる。特に、断面寸法の大きな梁などの用途に乾燥材を用いようとするときでも、樹種の違いにより材心部分の乾燥が容易になり、形状の安定した大きな断面材を使うことができる。

これまでの集成材は、小径木を集成材とすることによって、大面積材として用い梁全体で強度を受け持つという思想であるが、本発明の木製構造用梁材によれば、一般の構造用集成材からなる梁材とは異なり、縦方向につなぎ合わされていることを特徴とし、基本的には、貼り合わせによって強度が出るのではなくて、それぞれの材が個別に上からの荷重を３等分して受け持ち、全体の撓みは３つ材のたわみの合成となるように設計する思想である。これにより、大径木であっても、貼り合わせ材とすることによって材の性質を改良できる。

また、原木の頂部等廃棄される部分をなくし、材料コストを低減することができる。

さらに、中央材と側面材とを縦方向で重ね合わせているので、使用する接着剤を減らしコストを抑制することができると共に、接着方法による接合部が顕著に表面に現れることを防止し、美観も向上させることができ、無垢材に近い風合いを持たせることができる。

利用する材料が持つ構造強度を予め分類し、それらを必要に応じて使用し、容易で低コストに市場供給可能な木製構造用梁材を提供する。安定した構造材を安価に製造できる。

貼り合わせ材である木製構造用梁材の強度計算は単純に計算で確認できる。このことから、貼り合わせ材を予め測定することによって、要求される強さを持つ材を容易に製作することができる。

木材の強度は、部分によって大きく異なっている。随の近傍部分は未成熟材であり、まだ木材としての組成が不十分であるため強度が小さい。年輪が密な部分は粗の部分よりも強度を持っている。本発明を用いることによって、木材の未成熟部分を容易に取り除くことができ、強度の高い材を製造することができる。また貼り合わせる材を選択することによって必要な強度を持つ材を作ることができるため、使用状況に合わせて、その部位の必要強度を持つ均質な材を揃えることが容易にできる。

貼り合わせる材のそれぞれの単板は、フィンガージョイントやスカーフジョイントで成型されたものは用いず、１枚板を使用するものとする。ジョイントは、材の欠点部分を取り除き、材を有効利用する為には良い方法である。しかし、これらのジョイントを行うと、材を加工し、接着する工程が増える。これらの工程は、製造原価を押し上げてしまう。本発明を用いることによって、節のある材、芯のある材、乾燥工程で表面割れ・ヒビなどが発生した材などの欠点があっても十分な強度を持ち使用に耐える材を貼り合わせの中央材に用いることによって、欠点を除去加工せずとも使用できる。

また、貼り合わされる材の強度は予め測定している為、欠点材であっても、貼り合わせ梁材の総合的な強度は計算により確定できるため、安全性を確保出来るだけでなく、フィンガージョント等の副次的な加工を行わなくても良いため、製造経費を安価に抑えることが出来る。

貼り合わせ材の中央材の両側の２枚の側面材は、木表と木表、または、木裏と木裏とが対向するように貼り合せることによって、材の変形を防ぐことができる。あるいは、貼り合わせ材の隣接する材の、木表と木表、または、木裏と木裏とが対向するように貼り合せることによって、材の変形を防ぐことができる。木材は、乾燥によって木表側に反ろうとする性質がある。住宅の中での使用状態では、環境が過酷で材は水分の吸収、放出を繰り返す。このような状態では材は元々持っている性質により、木表側に変形しようとする。貼り合わせを木表と木裏とが対向するように配置すると、環境変化に伴って１方向側に曲がろうとする性質が強くなる。貼り合わせ材の表面を木表と木表、または木裏と木裏にて作成することによって、木材の持つ性質を相殺し、材の安定性を高める。

従来の集成材の構成は厚さ３０ｍｍ程度のラミナを積層することにより、それぞれの接触面は接着剤により固定される。これに対し、本発明の木製構造用梁材の貼り合わせでは、接着剤の使用量が少なくてすむ。例えば、梁成２４０ｍｍ、梁幅１２０ｍｍ、板厚３０ｍｍ、貼り合わせ材枚数を３枚として接着面積比率を出すと、集成材が８４０ｍｍ^２、貼り合わせ材が４８０ｍｍ^２となり、削減比が５７．１％となり、接着剤の使用量が大幅に削減される。

接着剤は、集成材等を作成する場合、大きなコスト比率を持つ。現在、構造用集成材に用いられている接着剤はレゾシノール、イソシアネートの２種類である。一般的には、レゾシノールが４，０００円／ｍ^３、イソシアネートが２，０００円／ｍ^３となるが、本発明の木製構造用梁材を用いることで、接着コストが凡そ半減できるため、より安価に製造できる。

乾燥を確実にするため、材の厚さを６０ｍｍ以内の材とし、その材を効率的に乾燥することによって、エネルギーコスト等の製造コストの削減を図った。

本発明請求項５〜８の木製構造用梁材によれば、利用する材料を、通常の製材段階で行われる木取り作業で採取することができる材料を利用できるよう手順を改善し、原材料コストを抑え安価な木製構造用梁材を提供する。

構造材に用いられる乾燥材を製造するにあたり、使用する断面形状の材をそのまま乾燥するのではなく、乾燥に適した厚さに予め分割して製材し、乾燥した後に接着施工し、目的とする大きさの材に成型することによって、使用する断面形状のままの材での乾燥と対比して、乾燥時間の短縮、欠陥材の発生率を飛躍的に少なくすることができるため、トータルコストを飛躍的に抑えることができる。

請求項６の木製構造用梁材の製造方法によれば、貼り合わせでは、外側に張る材の元口、末口を逆方向にすることによって、強度のバランスを取ることが出来るとともに、貼り合わせる材の強度を予め測定することによって容易に希望する強度の材を作成することが出来る。

（ａ）（ｂ）は分散方程式解の図示である。樹木利用度の改善に関する説明図である。（ａ）は従来の無垢梁材について丸太木取りの断面図、（ｂ）は従来の集成材について丸太木取りの断面図である。（ａ）は従来の集成材からなる梁材についての荷重方向の説明図、（ｂ）は本発明実施形態の木製構造用梁材の荷重方向の説明図。（ａ）（ｂ）は本発明実施形態の実施例１の木製構造用梁材の分解斜視図である。同実施例１の丸太木取りの断面図である。実施例１の貼り合せ前の木口方向から見た断面図であり、（ａ）は木裏同士を対向させて配置する例、（ｂ）は木表同士を対向させて配置する例である。（ａ）〜（ｃ）は実施例１の接着剤の接着態様を示す説明図である。（ａ）〜（ｄ）は実施例２の貼り合せ前後の木製構造用梁材を示す説明図である。実施例３の木製構造用梁材の貼り合せ後の木口方向から見た断面図である。（ａ）は実施例４の木製構造用梁材の貼り合せ後の木口方向から見た断面図、（ｂ），（ｃ）は（ａ）の変形例である。（ａ）〜（ｄ）は実施例２の貼り合せ前後の木製構造用梁材を示す説明図である。乾燥による板材の欠点出現の説明図である。

以下に、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。尚、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されるものではなく、実施形態以外の態様も本発明の技術的範囲に含まれることは無論である。

本発明実施形態で使用する材料は、図５に示すように、予め貼り合わせを行う材１〜３、すなわち、左側面材１、中央材２、右側面材３の厚み方向Ｘ、幅方向Ｙ、長さ方向Ｚに所定寸法で製材を行う。ここで、長辺４、短辺５とする。各材１〜３の１枚の板厚（厚み方向Ｘ）が６０ｍｍ以下である。梁幅（幅方向Ｙ）の最終出来上がり寸法は１０５ｍｍ、１２０ｍｍ、１５０ｍｍが例示され、１０５〜３９０ｍｍの範囲が好ましい。このように各材１〜３を縦に貼り合わせることで、丸太から取れる製品の量が増えるので合理的である。また各材１〜３はフィンガージョイントやスカーフジョイントで成型されたものは用いず、１枚板を使用するものとする。

木取りは図６に示す通り、製品／原材料比が５４．９％となる。実施例１の貼り合せ材を取る時の有効利用率は、５４．９％程度となり、より多くの材を有効利用できる方法である。また、図２に示す通り、実施例１を用いることによって、更に上部の部分も利用が可能となるため、資源の有効利用を促進することができる。

このとき、次に記述する乾燥工程による材料の収縮を考慮した寸法を予め加えた寸法に製材を行うことが望ましい。長さ寸法は、元丸太材等の切断長さと同じでもよいし、必要な長さに予め切断を行ってもよい。ここでは、240mm×40mmの材を３枚、貼り合わせ、材幅＝１２０ｍｍの梁材を製造する。また、240mm×30mm+240mm×60mm+240mm×30mm+の材を貼り合わせ、材幅＝１２０ｍｍの梁材を製造してもよい。上記以外でも、効率的な板の製造による貼り合わせ材の幅を用いて、目的とする材幅を実現することができる。

なお、実施例１では、プレカット工場において、原木から取った残りを使うのでなく、原木の全部を使って作る。杉材のような乾燥しにくい材をより安定的に乾燥させて、乾燥度を促進させて、より安定した構造材として使えるようにすることができる。

前記した製材を行った材料を規定の水分量になるまで乾燥を行う。水分量は、７％〜１８％の間となるように乾燥を行う。乾燥方法は、従来からある屋外での自然乾燥や強制乾燥技術で構わないが、より安定した乾燥を行うため、建物上屋（うわや）内等で直射日光や雨水の影響を直接受けない場所での自然乾燥が望ましい。

図７、図８に示すように材１〜３に追加加工せず接着剤を用い加工する場合は、図３に示す材料の木口面Ａから観察した長方形形状の長辺４にあたる面の木口面Ａから長さ方向Ｚに所定距離（たとえば５０ｍｍ）程度に接着剤７を塗布し、接着する材料の接着面どうしの木ズラ、すなわち、図７では、左側面材１の木裏６と右側面材３の木裏６を、中央材２を介在させて、互いに対応させ、左側面材１の木裏６と中央材２の左側面、及び、中央材２の右側面と右側面材３の木裏６とをそれぞれ接着剤で貼り合せ方向Ｈに接着する。図８では、左側面材１の木表７と中央材２の左側面、及び、中央材２の右側面と右側面材３の木表７とをそれぞれ接着剤８で貼り合せ方向Ｈに接着する。図８に示す通り、接着剤８の接着範囲は木口面Ａから長さ方向Ｚに所定範囲の長さとし、不塗布部分Ｂ、塗布部分Ｃとする。ここでは長さ方向Ｚについて不塗布部分Ｂが塗布部分Ｃの単独又は合計よりも長くなっている。つまり両端部を接着し、中央部を接着しないという部分接着構造である。

図５、図７に示す通り、実施例１では、中央材２に芯材或いは節のある材を用いても、左側面材１、右側面材３に芯のない偏材或いは節のない材を用いているので、表面はきれいである。したがって、中央材２に節材など多少の荒れがある材を入れても目立たないので、より資源の有効利用ができる。図７では、左側面材１の木裏６と、右側面材３の木裏６とが中央材２を介して対向しており、乾燥に対して安定させることができる。貼り合わせの方向は、木表と木裏が（芯に近い方を木裏、表面側を木表）反る性質があるが、これにより、より割れが出にくく、木材とさほど変わらない外観になるので、美観的に好適である。貼り合わせでは、外側に張る材の元口、末口を逆方向にすることによって、強度のバランスを取ることが出来るとともに、貼り合わせる材の強度を予め測定することによって容易に希望する強度の材を作成することが出来る。

図８は中央材２に芯材ではなく偏材を用いたものである。また矢印Ｈの貼り合せ方向に示す通り、左側面材１の木裏と、中央材２の木裏とが対向し、また、右側面材３の木表と、中央材２の木表とが対向し、乾燥に対して安定させることができる。

本発明実施形態の木製構造用梁材１は、図４（ｂ）に示す通り、構成する部材が持つ各々の強度の集合として、必要強度を出現させる。それぞれの板が力を分散しているものとして、構造計算をすることができる。
たわみ値（δ）は、以下のように計算することができる。例を示す。
平均加重時のたわみ計算を以下の条件に基づいて仮定する。
３枚の貼り合わせによる梁材を考える。
貼り合わせ材の幅：b＝b1＋b2＋b3,b1=b2=b3
構成するそれぞれの梁幅：b1，b2，b3
それぞれのヤング係数：Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３
加重：Ｐ(全加重)
梁の長さ：Ｌ
断面２次モーメント：I
となる。

梁の両端から所定距離（たとえば５０ｍｍ）まで糊付けし、真ん中の部分は糊付けがされていなく、しかも、１ｍｍ〜２ｍｍの空間を持たせた接着方法であるので、梁の構成部材１〜３が使用環境の湿度変化によって変形しても、予め設けられた空間内での変形で対処できるため、割れ等の発生を防止することが出来る。

図９に示す通り、複数の接着剤１０Ａ、１０Ｂを用い加工する場合には、木口面Ａの長方形形状の長辺４にあたる面の木口面Ａ両端から所定距離（たとえば５０ｍｍ）程度、その木口面Ａの長辺４の短辺１両側から全体の６分の１程度の部分に第１接着剤１０Ａを、残りの中央の４分の１に第２接着剤１０Ｂを塗布し接着する。この時、第１接着剤１０Ａ及び第２接着剤１０Ｂの選択は製品が要求される品質要求によって決定される。第１接着剤１０Ａと第２接着剤１０Ｂとの間に幅方向Ｙに所定距離（たとえば５ｍｍ程度）の接着剤の不塗布部Ｂを形成し、接着剤が互いに交わらず、また、非接着面が残るように構成する。

貼り合わせに用いる接着剤は、イソシアネート、レゾシノールを要求される材の性能によって適宜変更する。

材１〜３の上下端部より所定距離（たとえば５０ｍｍ）まではイソシアネートを用いて接着し、その内側はレゾシノールを用いて接着することを特徴とする。イソシアネートの耐久性は、欧米で１００年以上使用され、風雨に曝されるような環境でも、接着不良等の問題が発生していないことからも解るように、現行の接着剤の中で最も安定性のあるものである。一方、イソシアネートは一般に使用されるようになってもまだ２０年程度しか経過していなく、煮沸試験などでも、明らかにレゾシノールよりも劣る性能を示している。ただし、イソシアネートの色は薄く、接着面が目立たないという特徴を持っている。レゾシノールは深紫色で、非常に目立つ色である。日本人の美意識では、レゾシノールの色は受けがたいものがあり、イソシアネートが好まれている。

このような現状をふまえて、材１〜３の端部にはイソシアネートを用い、内部にはより接着力の強いレゾシノールを用いる。これにより、美観を保ちながら、高い性能を確保することが出来る。

図１０に示すように材１〜３には嵌合する溝１１と突起１２を形成し、さらに接着剤９を用い加工する場合は、木口面Ａ長方形形状の長辺４にあたる面の材料長尺３方向に１条あるいは２条以上の突起１２あるいは溝１１加工をする。必要とする溝１１及び突起１２の条数は、製品に要求される必要な品質要求によって決定する。突起１２の大きさは、たとえば、幅２ｍｍ以上１０ｍｍ以下高さ２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の形状であり、溝１１の幅と深さは、突起１２の幅と高さに対応する幅と深さとする。木口面Ａ長方形形状の長辺４にあたる面の木口面Ａ両端から５０ｍｍ程度に接着剤７を塗布し貼り合せ加工する。尚、嵌合時の作業性を容易にし、嵌合を確実にするため溝１１の幅と深さは、突起１２の幅と高さ寸法から適量寸法を減寸してもよいが、減寸は１０％を限度とすることが望ましい。製品の一番外側材料に対し、その外側（外づら）Ｄにはこれらの加工を実施しない。

図１１に示すように相対する溝を形成し連結物を使用し空隙Ｄを設け嵌合加工される場合は、木口面Ａ長方形形状の長辺４にあたる面の材料長尺３方向に溝１３を構成しその溝１３に対し嵌合材料１４を使用し嵌合加工する。接着剤１７を併用する場合には、木口面Ａ長方形形状の長辺４にあたる面の木口面Ａ両端から５０ｍｍ程度に接着剤を塗布し接着層１７を形成し、図１１（ｂ）に示す通り、貼り合せ時に溝１３に嵌合材料１４（ここでは木片等）を挿入し嵌合貼り合せ加工する。嵌合材料１４は、本体材料より強度が大きい木製が望ましいが、プラスチックでも金属でもよい。また、製品の品質要求に対し十分な強度を要すると判断される場合には、接着剤１７を省略してもよい。製品の一番外側に位置する材料に対し、その外側（外づら）Ｄにこれらの加工を実施しない。また図１１（ｃ）に示す通り、孔１５にダボ１６を嵌合させる構造としてもよい。

この実施例４では、材１と２、２と３の間にあらかじめ空間Ｅを設け、梁を構成する部材の接合を上部及び下部端より所定距離（たとえば５０ｍｍ）はいった位置に設けられたダボにて接合する。梁材の強度の出現は、それぞれの構成部材の合算でなされるため、構成部材が必ずしも全面的に接着されている必要はない。従って、このような方法で作成した貼り合わせの梁材でも所定の強度を出現させることが出来る。そればかりか、接合がダボにて行われているため、他の部分は自由に変形することが可能となり、板が乾燥状態になって、ある程度、反りや逆反りしたときでも間隔のところで対応できるし、湿度の変化や材の乾燥状態に追従して変形することが容易である。この方法を用いることによって割れなどの材の美観を損ねる欠損の発生を排除することは出来る。

図１２に示すように接着面にしゃくり加工により形成された間隔Ｆを設け接着加工する場合には、木口面Ａ長方形形状の長辺４にあたる面の材料長さ方向Ｚに深さが所定範囲、例えば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下、材中心部から全体の３分の２以下に相当する間隔Ｅで接着し、木口面Ａ長方形形状の長辺４にあたる面の木口面Ａ両端から所定距離（たとえば５０ｍｍ）程度の部分で間隔Ｆに接着層１９が形成されるように、塗布し貼り合せ加工する。製品の一番外側に位置する材料Ｃに関しては、その外側（外づら）Ｄにこれらの加工を実施しない。

前述したそれぞれの方法を実施する場合に、製品の品質要求によっては、接着剤８、９、１０Ａ、１０Ｂ、１７、１９は必要な距離を塗布してもよい。また接着剤の塗布量は、製品の品質要求と使用する接着剤の特性により塗布量を調整する。

それぞれの接着剤塗布量と、接着する材料のそれぞれの面に接着剤８、９、１０Ａ、１０Ｂ、１７、１９を塗布するかもしくは片方の面にのみ接着剤を塗布するかは、製品に要求される品質要求によって決定される。接着剤の塗布は、専用の糊付け機と呼称する機械器具を使用することが望ましいが、通常の糊付け機と呼称する機械器具を使用してもよい。また、建築現場等で加工する場合には、刷毛等を使用し手作業で糊付けを行ってもよい。

実施例１〜５では芯材を利用する場合もしない場合もいずれでも適用できる。芯材を原則製品の中央に位置するように配置する場合、芯材の外側に位置する材料は、芯材に対しそれぞれ木表５又は木裏５が芯材と対向するように配置することが好ましい。

例示したような芯材と芯材との接着加工は、相対する穴１５を形成し連結物（木材片、ダボ等）を使用し嵌合加工する方法が木の本来持つ性質上最も有効であるが、製品が要求される品質要求によっては、その他の方法も利用することができる。

溝１１、突起１２、空隙部Ｅ、Ｆの加工は、寸法精度を確保する上でモルダー加工機等、多軸平面切削加工機を使用することが望ましいが、かんな盤等を使用して加工してもよい。建築現場等で加工する場合には、かんな等手工具を使用し加工してもよい。

穴１５の加工は、寸法精度を確保する上でＮＣ加工機を使用することが望ましいが、ラジアルボール盤や直立ボール盤を使用してもよい。建築現場等で加工する場合には、電動ドリル等手工具を使用し加工してもよい。

本発明は、安定的に乾燥された構造材を提供する。

１・・・左側面材
２・・・中央材
３・・・右側面材
４・・・長辺
５・・・短辺
６・・・木裏
７・・・木表
１０Ａ・・・第１接着剤
１０Ｂ・・・第２接着剤
８、９、１７、１９・・・接着剤
１１・・・溝
１２・・・突起
１３・・・溝
１４・・・嵌合材料
１５・・・孔
１６・・・ダボ
Ａ・・・木口方向
Ｂ・・・接着剤の不塗布部
Ｃ・・・接着剤の塗布部
Ｄ・・・外側（外づら）
Ｅ、Ｆ・・・空隙
Ｈ・・・貼り合せ方向

Claims

断面が長方形を成す木材を厚さが６０ｍｍ以内の３枚以上の材を用い、ジョイントで成型されたものは用いず１枚板の材を用い、中央材を挟む両側の側面材について、その断面の長辺にあたる面の長尺方向に対し、それぞれの木表又は木裏を互いに対応するように貼り合わせ、単数の接着剤又は複数の異種接着剤を用い貼り合せることを特徴とする木製構造用梁材。
前記貼り合わせ部の長尺方向に対し、それぞれ相対する貼り合せ面に溝と突起による嵌合加工を施し接着加工する請求項１の木製構造用梁材。
貼り合わせ部の長尺方向に対し、相対する溝又は穴を形成し連結物（ダボ等）を嵌合し、はめ合わせ接着加工する請求項１の木製構造用梁材。
貼り合わせ部の長尺方向に対し空隙を構成し、空隙を挟む両側部分を接着加工する請求項１の木製構造用梁材。
使用する断面形状の板材をそのまま乾燥するのではなく、乾燥に適した厚さに原木丸太から予め縦方向に複数の寸法に分割して製材した厚さが６０ｍｍ以内の板材を乾燥させる乾燥ステップと、
ジョイントで成型されたものは用いず、１枚板を使用し、この１枚板を接着して縦方向に貼り合わせることにより、使用する断面形状の梁材とする梁材貼り合せステップと、
を備えたことを特徴とする木製構造用梁材の製造方法。
前記梁材貼り合せステップにおける貼り合わせでは、外側に張る材の元口、末口を逆方向にする請求項５の木製構造用梁材の製造方法。
前記乾燥ステップでの製材は、原木丸太から幅と厚みの寸法が相違する複数種類の材を縦方向と横方向から切断することにより採取された請求項５又は６の木製構造用梁材の製造方法。