JP2019173275A

JP2019173275A - 建材および建材の製造方法

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Publication number: JP2019173275A
Application number: JP2018059032A
Authority: JP
Inventors: 愛枝 ▲高▼橋; Yoshie Takahashi; 加藤　圭; Kei Kato; 圭加藤
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2018-03-26
Filing date: 2018-03-26
Publication date: 2019-10-10

Abstract

【課題】所定の強度を確保したまま、配管、配線を可能とした建材および建材の製造方法を提案する。【解決手段】複数のラミナ３，３，…が並設されたラミナ層２が複数段積層されてなる床パネル１であって、複数のラミナ層２，２，…のうちの少なくとも１つのラミナ層２において、一部の隣り合うラミナ３同士の間に隙間が形成されており、隙間に面するラミナ３のうちの少なくとも一部の表面に、当該隙間の長手方向に沿って補強材５が添設されている。【選択図】図１

Description

本発明は、建築物等に使用される建材および建材の製造方法に関する。

床パネルや壁材等の建材としてＣＬＴ（ＣｒｏｓｓＬａｍｉｎａｔｅｄＴｉｍｂｅｒ）が使用される場合がある。ＣＬＴは、ラミナと呼ばれるひき板または小角材を並設することにより形成された層を複数段積層することにより形成された厚みのある板材である。ＣＬＴは、ラミナを層毎あるいは複数層毎に繊維方向が直交するように積層することで、強度を高めている。また、建材としてＣＬＴを使用することで、軽量化やＣＯ_２排出量の低減化を図ることができる。
ＣＬＴにより形成された床パネルに対して配管を行う場合は、ＣＬＴに配管用の貫通穴をあけるか（例えば、特許文献１参照）、ＣＬＴの下面等において板材を組み合わせることにより配管用の空洞を形成する必要があった。

特開２０１６−１８０２９３号公報

床パネルを構成するＣＬＴに対して貫通穴を形成すると、床パネルの強度が低下するおそれがあるため、床パネルの厚みを増加させる必要がある。また、板材などを組み合わせることで配管用の空洞を形成する場合であっても、床パネルの厚みを増加させる必要があった。床パネルの厚さを大きくすると、床重量が増加するとともに、居住空間の天井高に影響が及ぶおそれがあった。なお、壁材としてＣＬＴを使用した場合において壁内に配線・配管を行う場合にも同様のことがいえる。
このような観点から、本発明は、所定の強度を確保したまま、配管、配線を可能とした建材および建材の製造方法を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために本発明の建材は、複数のラミナが並設された層が複数段積層されてなるものであって、複数の前記層のうちの少なくとも１つの層において、一部の隣り合う前記ラミナ同士の間に隙間が形成されており、前記隙間に面する前記ラミナのうちの少なくとも一部の表面に補強材が添設されている。なお、前記補強材は、金属材（例えば角鋼や軽量形鋼等）または合成樹脂材により構成すればよい。
かかる建材によれば、ラミナ同士の間に形成された隙間を配管または配線用の空洞として利用できるため、建材に対して新たに空洞を形成する手間を省略することができる。また、ラミナ同士の間に形成された隙間（配管・配線用の空洞）は、補強材により補強されているため、建材の厚さを増加することなく、所定の強度を確保できる。そのため、居住空間の天井高や、他の構造体等へ影響を及ぼすことなく、配管・配線スペースを確保することができる。

また、本発明の建材の製造方法は、複数の下層用ラミナを並設することにより下層を形成する下層形成工程と、前記下層の上面に沿って複数の中間層用ラミナを並設することにより中間層を形成する中間層形成工程と、前記中間層の上面に沿って複数の上層用ラミナを並設することにより上層を形成する上層形成工程と、前記下層、中間層および上層を一体化する一体化工程とを備えるものである。なお、前記中間層用ラミナの繊維方向は、前記下層用ラミナおよび上層用ラミナと直交しているものとする。また、前記中間層形成工程では、複数の前記中間層用ラミナのうちの少なくとも一部の隣り合う前記中間層用ラミナ同士の間に隙間をあけておく作業と、前記隙間に面する前記下層用ラミナ、前記中間層用ラミナおよび前記上層用ラミナのうちの少なくとも一部の前記隙間側の面に補強材を添設する作業とを行う。かかる建材の製造方法によれば、ラミナを配置しないことで、配管・配線用の空洞を形成することができるため作業性に優れている。また、当該空洞（隙間）に補強材を配設するため、断面欠損による影響が少ない。なお、中間層は、複数段積層されていてもよい。

本発明の建材および建材の製造方法によれば、所定の強度を確保しつつ、配管、配線用のスペースを確保することができる。

本発明の実施形態に係る床パネルを示す斜視図である。（ａ）は本実施係他の空洞４を示す断面図、（ｂ）〜（ｄ）は他の形態に係る空洞４を示す断面図である。他の形態に係る床パネルを示す斜視図である。他の形態に係る床パネルを示す斜視図である。他の形態に係る床パネルを示す斜視図である。計算モデルを示す斜視図であって、（ａ）は実施例、（ｂ）は比較例１、（ｃ）は比較例２である。

本実施形態では、複数のラミナ３，３，…が並設された層（ラミナ層２）を複数段積層することにより形成されたＣＬＴ（ＣｒｏｓｓＬａｍｉｎａｔｅｄＴｉｍｂｅｒ）からなる床パネル（建材）１について説明する。床パネル１には、配管・配線用の空洞４が形成されている。
本実施形態の床パネル１は、５つのラミナ層２（第一ラミナ層２１、第二ラミナ層２２、第三ラミナ層２３、第四ラミナ層２４、第五ラミナ層２５）が積層されている。なお、床パネル１を構成するラミナ層２の積層数は限定されるものではないが、少なくとも３層以上あるのが望ましい。また、各ラミナ層２を形成するラミナ３の数は限定されるものではない。

ラミナ３は、断面矩形の木材（ひき板または角材）であって、材軸方向（長手方向）が、繊維方向と略同じ方向となるように加工されている。複数のラミナ３，３，…は、同じ断面形状を有している。なお、同じラミナ層２に並設されるラミナ３，３，…は、少なくとも高さが同じであれば幅の大きさは異なっていてもよく、必ずしも同一断面である必要はない。また、異なるラミナ層２に配設されるラミナ３同士は、高さが異なっていてもよい。
上下に隣接するラミナ層２，２では、ラミナ３の向き（繊維方向）が互いに直交している。すなわち、第一ラミナ層２１，第三ラミナ層２３，第五ラミナ層２５を構成するラミナ３，３，…の繊維方向は、第二ラミナ層２２，第四ラミナ層２４を構成するラミナ３，３，…の繊維方向と直交している。

床パネル１の第三ラミナ層２３の中央では、隣り合うラミナ３，３同士の間に隙間（空洞４）が形成されている。空洞４は、配管または配線用の穴であって、ラミナ３と同じ幅と高さを有した角筒状を呈している。すなわち、空洞４は、第三ラミナ層２３において、ラミナ３を配置しない部分を設けることにより形成されている。
空洞４には、空洞４の長手方向に沿って断面矩形枠状の補強材５が配設されている。すなわち、空洞４に面するラミナ３，３，…の表面（隙間に面する表面）には、空洞４の長手方向（延長方向）に沿って角筒状の補強材５が添設されている。本実施形態では、図２（ａ）に示すように、空洞４に面する四つの面の全てが補強材５で覆われている。
本実施形態の補強材５は空洞４と同じ断面形状のラミナ３と同程度あるいは同等以上の剛性を有する角鋼からなる。なお、補強材５を構成する材料は鋼材に限定されるものではなく、例えば、軽量形鋼材、アルミニウム合金製形材、合成樹脂材等であってもよい。なお、補強材５を構成する材料は、床パネル１の欠損部分（空洞４）を補強するとともに、床パネル１のラミナ３とともに加工（切削や切断等）することが可能な材質を有したものが望ましい。このような材料としては、例えば、繊維補強プラスチック（ガラス繊維補強プラスチックや炭素繊維補強プラスチック等）が望ましい。
また、空洞４に配設される補強材５は、空洞４に面するラミナ３の表面（四面）の少なくとも一部に設けられていれば良く、必ずしも四つの面の全てを覆う必要はない。例えば、図２（ｂ）に示すように、空洞４に面する四つの面のうちの三つの面を覆う断面コ字状やＣ字状の補強材５ａを配置してもよい。また、図２（ｃ）に示すように、断面Ｌ字状の補強材５ｂを空洞４の少なくとも一つの角部に配置してもよい。また、補強材５は、図２（ｄ）に示すように、空洞４に面する各ラミナ３の表面にそれぞれ設置された板材（補強材５ｃ）であってもよい。

床パネル１は、以下の手順により製造する。まず、複数のラミナ３，３，…を並設することにより、第一ラミナ層２１を形成する。隣り合うラミナ３，３は、側面同士を接着する。
次に、第一ラミナ層２１の上面において、複数のラミナ（下層用ラミナ）３，３，…を並設することにより、第二ラミナ層（下層）２２を形成する（下層形成工程）。第二ラミナ層２２を構成するラミナ３，３，…は、第一ラミナ層２１のラミナ３と繊維方向が直交している。また、隣り合うラミナ３，３は、側面同士を接着する。また、上下に隣接するラミナ層２同士も接着する。また、ラミナ３の下面は、第一ラミナ層２１の上面に接着する。
続いて、第二ラミナ層（下層）２２の上面に沿って複数のラミナ（中間層用ラミナ）３，３，…を並設することにより第三ラミナ層（中間層）２３を形成する（中間層形成工程）。第三ラミナ層２３を構成するラミナ３の繊維方向は、第二ラミナ層２２のラミナ３の繊維方向と直交している。第三ラミナ層２３では、中央部に配設されるラミナ３を角鋼からなる補強材５に置き換えることで空洞４（隙間）を形成する。すなわち、第三ラミナ層２３の中央部では、隣り合うラミナ３同士の間に隙間を形成しておく。なお、隣り合うラミナ３，３は、側面同士を接着する。また、ラミナ３の下面は、第二ラミナ層２２の上面に接着する。

次に、第三ラミナ層２３の上面において、複数のラミナ（上層用ラミナ）３，３，…を並設することにより、第四ラミナ層（上層）２４を形成する（上層形成工程）。第四ラミナ層２４を構成するラミナ３，３，…は、第三ラミナ層２３のラミナ３と繊維方向が直交している。すなわち、第三ラミナ層２３のラミナ３の繊維方向は、上下のラミナ層２，２（第二ラミナ層２２および第四ラミナ層２４）を構成するラミナ３の繊維方向と直交している。隣り合うラミナ３，３は、側面同士を接着する。また、ラミナ３の下面は、第三ラミナ層２３の上面に接着する。
さらに、第四ラミナ層２４の上面において、複数のラミナ３，３，…を並設することにより、第五ラミナ層２５を形成する。第五ラミナ層２５を構成するラミナ３，３，…は、第四ラミナ層２４のラミナ３と繊維方向が直交している。隣り合うラミナ３，３は、側面同士を接着する。また、ラミナ３の下面は、第四ラミナ層２４の上面に接着する。
第五ラミナ層２５のラミナ３を並設したら、第一ラミナ層２１〜第五ラミナ層２５を一体化する（一体化工程）。ラミナ層２の一体化は、複数のラミナ３を固定した状態で、接着剤を乾燥させる。一体化工程では、必要に応じて加圧してもよいし、加熱してもよい。

以上、本実施形態の床パネル１によれば、ラミナ３同士の間に形成された隙間を配管または配線用の空洞４として利用するため、床パネル１に対して削孔するなどして新たに空洞４を形成する手間を省略することができる。また、ラミナ３同士の間に形成された空洞４は、補強材５により補強されているため、断面欠損による影響がなく、床パネル１の厚さを増加する必要がない。そのため、居住空間の天井高や、他の構造体等へ影響を及ぼすことなく、配管・配線スペースを確保することができる。
また、空洞４は、床パネル１の製造時において、ラミナ３の一部を配置しない箇所を設けるのみで形成することができるため、作業性に優れている。

以上、本発明に係る実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、本発明の建材を床パネル１に使用する場合について説明したが、建材の用途は床パネル１に限定されるものではなく、例えば、壁材や天井パネル等に使用してもよい。
また、前記実施形態では、床パネル１の中央部に１か所の空洞４が形成されている場合について説明したが、空洞４の数は限定されるものではなく、例えば、図３に示すように複数（図３では３つ）の空洞４を形成してもよい。
また、前記実施形態では、１本のラミナ３を配置しない箇所を設けることで、一本のラミナ３と同等の断面形状の空洞４を形成する場合について説明したが、図４に示すように、空洞４の断面形状は複数本（図４では４本）のラミナ３の幅を有していてもよい。
また、床パネル１の形成される空洞４の向きは１方向に限定されるものではない。すなわち、図４に示すように、上下に配設されたラミナ層２（例えば、第三ラミナ層２３および第四ラミナ層２４）にそれぞれ空洞４を形成することで、互いに交差する空洞４，４を形成してもよい。

前記実施形態では、ラミナ層２毎にラミナ３の繊維方向を変える（直交させる）ものとしたが、ラミナ３の繊維方向は、複数層毎に変えてもよい。例えば、図５に示すように、第一ラミナ層２１のラミナ３と第二ラミナ層２２のラミナ３を同じ向きとし、第三ラミナ層２３のラミナ３および第四ラミナ層２４のラミナ３をこれと直交するように配置してもよい。このとき、空洞４（補強材５）は、二つのラミナ層２，２（第三ラミナ層２３と第四ラミナ層２４）に跨った形状としてもよい。
前記実施形態では、空洞４の長手方向（延長方向）に沿って補強材５が添設したが、補強材５は、空洞４の短手方向に沿って添設してもよい。すなわち、補強材５は、空洞４の長手方向および短手方向に沿って添設してもよいし、長手方向または短手方向のみに沿って添設してもよい。空洞４には、補強材５が長手方向に連続して添設されていてもよいし、複数の補強材５が長手方向に対して所定の間隔をあけて配設されていてもよい。

次に、本実施形態の床パネル１の強度を確認するために、床パネル１の曲げ剛性を算出した。床パネル１の計算モデルとして、図６（ａ）に示すように、幅１０００ｍｍ、高さ１５０ｍｍの床パネル１について計算を行った。
床パネル１は、高さが３０ｍｍのラミナ層２が５段積層されていて、床パネル１の中央部に空洞４が形成されているものとした。曲げ剛性の計算は、ラミナ３（空洞４）の幅ａが６０ｍｍの場合と、１５０ｍｍの場合についてそれぞれ算出した。なお、空洞４には、補強材５（軽量形鋼（実施例１）、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：実施例２）、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：実施例３））が配設されている。実施例１の補強材５には、断面寸法が６０×３０×１０、ｔ＝１．６ｍｍのＣ字状の溝形鋼（リップ溝形鋼）を使用した。また、実施例２，３の補強材５は、実施例１の補強材５と同じ断面形状とした。

また、比較例１及び比較例２として、それぞれ空洞４が形成されていない床パネル１１（図６（ｂ））と、空洞４に補強材５が配設されていない床パネル１２（図６（ｃ））についても曲げ剛性を算出した。
なお、ラミナ３には、スギ（ヤング率Ｅ＝８０００Ｎ／ｍｍ^２）を使用するものとし、とした。また、実施例１の補強材５（軽量形鋼）のヤング率Ｅは２０５０００Ｎ／ｍｍ^２、実施例２の補強材５（ＧＦＲＰ）のヤング率Ｅは４１０００Ｎ／ｍｍ^２、実施例３の補強材５（ＣＦＲＰ）のヤング率Ｅは１２５０００Ｎ／ｍｍ^２とした。

表１に示すように、本実施形態の床パネル１（実施例１〜３）によれば、空洞４を設けない場合（比較例１）の床パネル１１よりも曲げ剛性が高くなる。すなわち、本実施形態の床パネル１によれば、空洞４を形成した場合であっても、曲げ強度が低下していないことが確認できた。そのため、床パネル１の厚さを増加させる必要がなく、板張り等の施工に要する手間を省略することができる。なお、空洞４に補強材５を設けない床パネル１２（比較例２）は、空洞４を形成しない床パネル１１に比べて曲げ剛性が低下する結果となった。

１床パネル（建材）
２ラミナ層
２１第一ラミナ層
２２第二ラミナ層（下層）
２３第三ラミナ層（中間層）
２４第四ラミナ層（上層）
２５第五ラミナ層
３ラミナ
４空洞（隙間）
５補強材

Claims

複数のラミナが並設された層が複数段積層されてなる建材であって、
複数の前記層のうちの少なくとも１つの層において、一部の隣り合う前記ラミナ同士の間に隙間が形成されており、
前記隙間に面する前記ラミナのうちの少なくとも一部の表面に補強材が添設されていることを特徴とする、建材。
前記補強材が、金属材または合成樹脂材からなることを特徴とする、請求項１に記載の建材。
複数の下層用ラミナを並設することにより下層を形成する下層形成工程と、
前記下層の上面に沿って複数の中間層用ラミナを並設することにより中間層を形成する中間層形成工程と、
前記中間層の上面に沿って複数の上層用ラミナを並設することにより上層を形成する上層形成工程と、
前記下層、前記中間層および前記上層を一体化する一体化工程と、を備える建材の製造方法であって、
前記中間層用ラミナの繊維方向は、前記下層用ラミナの繊維方向および前記上層用ラミナの繊維方向と直交しており、
前記中間層形成工程では、複数の前記中間層用ラミナのうちの少なくとも一部の隣り合う前記中間層用ラミナ同士の間に隙間をあけておく作業と、
前記隙間に面する前記下層用ラミナ、前記中間層用ラミナおよび前記上層用ラミナのうちの少なくとも一部の前記隙間側の面に補強材を添設する作業と、を備えていることを特徴とする、建材の製造方法。
前記隙間に、補強材として角鋼または軽量形鋼を配設することを特徴とする、請求項３に記載の建材の製造方法。