JP2021075020A - 複合材 - Google Patents

Abstract

【課題】木製材料の反りを抑制することができる技術を提案する。【解決手段】複合材は、基材と、表面材と、を備える。表面材は、所定方向に長さを有する複数の単板を含み、基材の表面に配置される。複数の単板それぞれは、乾燥の程度に応じた収縮率が相対的に大きい第１面と、相対的に小さい第２面と、を有している。複数の単板それぞれにおける交差方向の端面は、厚さ方向に関して第１面の側ほど交差方向の中心側に位置するように傾斜する傾斜面である。複数の単板は、隣接する単板同士の第１面と第２面の向きが異なるように、単板同士の傾斜面を合わせて並べて配置されている。【選択図】図２

Description

本開示は、複数の木製材料より構成される複合材に関する。

従来、木材や木質材を利用した板状の部材として、芯となる基材と、基材の表面に配置される表面材と、を含む複合材が用いられている。下記特許文献１には、繊維方向を交差するように配置した積層木材が開示されている。

特開２００８−１２６５７２号公報

木材や木質材は含水量の変化により反りが生じてしまう場合がある。特に基材と表面材との積層構造である場合、表面材に反りや割れが生じやすい。従来の技術では、反りの影響を十分に抑制できない場合があった。

本開示の目的は、木製材料の反りを抑制することができる技術を提案することである。

本開示の一態様は、複合材であって、基材と、表面材と、を備える。表面材は、所定方向に長さを有する複数の単板を含み、基材の表面に配置される。複数の単板それぞれは、単板の乾燥の程度に応じて、所定方向と交差する交差方向に反りが発生するものであって、乾燥の程度に応じた収縮率が相対的に大きい第１面と、乾燥の程度に応じた収縮率が相対的に小さい第２面と、を有している。複数の単板それぞれにおける交差方向の端面は、厚さ方向に関して第１面の側ほど交差方向の中心側に位置するように傾斜する傾斜面となっている。複数の単板は、隣接する単板同士の第１面と第２面の向きが異なるように、単板同士の傾斜面を合わせて並べて配置されている。

本開示の別の一態様は、複合材であって、基材と、表面材と、を備える。表面材は、木目に沿って長さを有する複数の単板を含み、基材の表面に配置される。複数の単板それぞれは、木目の方向と交差する方向である交差方向の端面が、木表の側ほど交差方向の中心側に位置するように傾斜する傾斜面となっている。複数の単板は、隣接する単板同士の木表と木裏の向きが異なるように、単板同士の傾斜面を合わせて並べて配置されている。

これらのような構成であれば、乾燥による反りが抑制され、それに伴う表面材の剥がれ及び割れの発生を抑制することができる。以下では、反り、並びに反りに伴う剥がれ及び割れについて、反り等と記載する。上記の効果を奏する理由は次のように推定される。（ア）複数の単板の第１面（例えば木表）と第２面（例えば木裏）の向きが交互に異なるように順に配置されているため、乾燥による収縮、又は吸湿による膨張の度合が大きい部分が表裏に分散して配置されることになり、発生した反りを打ち消すように機能する。（イ）単板同士の接合面が傾斜面であるため、接合面が単板の厚さ方向と平行な面である場合と比較して、接合面の面積が大きくなることで接着力が向上する。（ウ）基材と表面材との間に接着剤を塗布して加圧する工程が存在する場合には、接合面が傾斜面であることから加圧力が接合面にも加わることになり、接着力が向上する。

また上記複合材において、基材は、木材、又は、木目を有する木質材であってもよい。基材及び複数の単板は、木目の方向が一致するように配置されていてもよい。
このような構成であれば、基材の反りに応じて表面材も反ることができるため、基材の反りに起因して表面材が割れたり剥がれたりすることを抑制できる。

また上記複合材において、複数の単板は、圧縮率が３０％〜５０％の圧縮材であってもよい。このような構成であれば、単板自体が反り等を生じにくくなる。そのため、表面材全体としての反り等の発生を高度に抑制できる。また単板の硬度が上昇するため、表面に高い硬度を要する用途にて当該複合材を使用できるようになる。

また上記複合材において、表面材は、基材の主たる面の両面に配置されていてもよい。このような構成であれば、複合材全体としての反りを抑制できる。
また上記複合材において、当該複合材は、机の天板に用いられてもよい。このような構成であれば、机の天板の表面材に反りが発生してしまうことを抑制できる。

また上記複合材において、表面材の表側には、樹脂コーティング層が配置されてもよい。このような構成であれば、複合材の表面特性を変更させることができる。

実施形態の複合材を構成する基材と表面材を示す斜視図である。 実施形態の複合材の積層構造を説明する模式的な正面図である。 図３Ａが、実施形態の単板の模式的な正面図であり、図３Ｂが、実施形態の単板の模式的な斜視図である。 単板の傾斜面に加わる加圧力を説明する図である。 位置による収縮の状態を説明する図である。 変形例の複合材を説明する模式的な正面図である。

以下に本開示の実施形態を図面と共に説明する。
［１．実施形態］
［１−１．全体構成］
図１及び図２に示されるように、複合材１は、基材１１と、基材１１の表面に配置される一対の表面材１２と、を備える。表面材１２は、基材１１の主たる面の両面に配置される。

＜基材＞
基材１１は、木目を有する板状の部材であってもよい。ここでいう木目とは、繊維方向と言い換えることもできる。本実施形態において、基材１１は集成材である。基材１１の具体的な材質及び構成は特に限定されない。基材１１の木目の方向は、図１に示す木目方向に沿った方向である。

＜表面材＞
表面材１２は、木目を有する板状の部材である。本実施形態においては、表面材１２は基材１１よりも薄く構成されている。表面材１２は、木目に沿って長さを有する複数の単板２１を含む。複数の単板２１は、圧縮率が５０％の圧縮材であり、３ｍｍの厚さを有する。なお、単板２１に圧縮材を用いる場合は、例えば圧縮率が３０％〜５０％の圧縮材を用いてもよい。なお単板２１の厚さは特に限定されず、例えば３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲の板材を用いてもよい。

図３Ａ−３Ｂに模式的に示されるように、複数の単板２１は、断面が台形である長尺状の板目板である。単板２１における木表の側の面である表側面２１Ａと、木裏の側の面である裏側面２１Ｂと、を比較すると、表側面２１Ａの幅が小さい。ここでいう幅とは、木目方向と交差する方向の長さである。この木目方向と交差する方向を、以下では交差方向と記載する。交差方向は、木目方向及び単板２１の厚さ方向と交差する方向である。確認的に記載すると、木表とは、板目板の材面において立木の時に樹芯から遠く、樹皮に近い側の表面である。

複数の単板２１は、交差方向の端面が傾斜面２１Ｃとなっている。この傾斜面２１Ｃは、木表の側ほど、その単板２１における交差方向の中心側に位置するように傾斜している。別の言い方をすると、単板２１の両側の傾斜面２１Ｃは、表側面２１Ａに向かって、互いに接近するような角度の面である。図３Ａに示されるように、単板２１の両側の傾斜面２１Ｃは、交差方向に対して角度θを有している。本実施形態において、角度θは８０°である。

図２に示されるように、複数の単板２１は、隣接する単板２１同士の木表と木裏の向きが異なるように、単板２１同士の傾斜面２１Ｃを合わせて並べて配置されている。言い換えると、複数の単板２１は、木表と木裏の向きが交互に異なるように、交差方向に順に配置されている。ここでいう、傾斜面２１Ｃを合わせる、とは、傾斜面２１Ｃが向かい合って並んだ状態を意味しており、必ずしも厳密に傾斜面２１Ｃ同士が接触している構成に限定されない。例えば、傾斜面２１Ｃの間にシート状の部材が配置されていてもよい。

＜基材と表面材の関係＞
図１に示されるように、基材１１及び複数の単板２１は、木目の方向が一致するように配置されていてもよい。また、基材１１を構成する集成材と、単板２１と、の材料の種類が同一であってもよい。ここでいう同一種類の材料とは、例えば樹種が同一である木材や木質材を意味する。

＜製造方法の一例＞
複合材１は、例えば、各材料の間に接着剤を塗布して加圧することにより製造することができる。加圧装置は、加圧及び加熱が可能である、いわゆるホットプレスを用いてもよい。接着剤は、加圧装置に応じたものを選択してもよい。例えばホットプレスを用いる場合には、熱硬化性樹脂接着剤を用いてもよい。

具体的には、まず、集成材である基材を準備する。そして、基材１１と表面材１２との間、及び、各単板２１の間に接着剤が塗布されるように、基材１１の表面、及び、単板２１における基材１１の側を向く面、のうちの一方又は両方と、傾斜面２１Ｃと、に接着剤を塗布する。接着剤塗布後、基材１１の主面の上に単板２１を列設する。その後、図４に示されるように、表面材１２の側から加圧及び加熱を行うことで、基材１１と表面材１２との接合が実現される。

＜用途例＞
複合材１は、例えば、机の天板に用いることができる。天板に用いる場合には、机の脚との接合が可能となるように、接合機構を設けてもよい。例えば天板に鬼目ナットを埋め込んでおき、脚に取り付けられたボルトと締結できるように構成してもよい。もちろん、複合材１は、天板以外の用途で用いてもよい。

［１−２．効果］
以上詳述した実施形態によれば、以下の効果が得られる。
（１ａ）複合材１では、複数の単板２１が、隣接する単板２１同士の木表と木裏の向きが異なるよう配置されている。そのため、図５にて矢印で示されるように、例えば乾燥による収縮量の大きい木表と、乾燥による収縮量の小さい木裏と、が、表面材１２の両面に分散して配置される。そのため、表面材１２の両面の収縮量の差が小さくなり、反りが抑制される。その結果、表面材１２の剥がれ及び割れが低減できる。

（１ｂ）複合材１では、傾斜面２１Ｃ同士が単板２１同士の接合面となる。そのため、従来のように接合面が単板の厚さ方向と平行な面である場合と比較して、接合面の面積が大きくなり、接合面同士（即ち、傾斜面２１Ｃ同士）の接着力が向上する。また、加圧の工程において、図４における表面材１２において矢印で示すように、加圧力が接合面である傾斜面２１Ｃにも加わる。そのため、加圧後の接着力が高くなる。このように、単板２１同士の端面の接合力が高くなることで、単板２１に収縮や膨張が生じても、反りの発生を抑制でき、単板２１の剥がれや割れを低減できる。

（１ｃ）複合材１では、基材１１と表面材１２との木目方向が同じ方向である。そのため、基材１１において反りが生じたときに、表面材１２が基材の変形に追従しやすい。よって、基材１１の反りにより表面材１２に加わる負荷が低減され、剥がれや割れの発生が抑制できる。

（１ｄ）複合材１では、単板２１が圧縮材である。そのため、単板２１が反り等を生じにくく都合がよい。また、単板２１が高い硬度を有するため、広い用途に使用できる。例えば、筆記のために利用される机の天板として用いることができる。

［２．その他の実施形態］
以上本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上記実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の形態をとり得ることはいうまでもない。

（２ａ）上記実施形態では、基材１１として木目を有する集成材を例示したが、基材１１の材料、構成は特に限定されない。木目を有する材料としては、例えば、木材や、一定方向の木目を有する木質材が挙げられる。このような木質材としては、集成材のほかに、例えば平行合板が挙げられる。基材は、木目を有さない木質材であってもよい。基材は、例えば、合板、パーティクルボード、中密度繊維板などであってもよい。なお、木目を有する木質材を基材として用いる場合には、表面材の木目と合わせることで、上記（１ｃ）の効果を得ることができる。もちろん、基材と表面材との木目の方向を合わせなくてもよい。

（２ｂ）上記実施形態では、表面材１２の単板２１として圧縮材を例示した。しかしながら、表面材１２を構成する複数の単板は、以下の条件（イ）〜（ハ）を満たす材料であれば、その具体的な態様は特に限定されない。（イ）所定方向に長さを有する。（ロ）単板の乾燥の程度に応じて、所定方向と交差する交差方向に反りが発生する。（ハ）乾燥の程度に応じた収縮率が相対的に大きい第１面と、乾燥の程度に応じた収縮率が相対的に小さい第２面と、を有している。乾燥の程度とは、含水量と言い換えることができる。

さらに、上記の条件を満たす複数の単板それぞれにおける交差方向の端面は、厚さ方向に関して第１面の側ほど交差方向の中心側に位置するように傾斜する傾斜面である。また、隣接する単板同士の第１面と第２面の向きが異なるように、単板同士の傾斜面を合わせて並べて配置されることで、表面材が構成されていている。

単板が上記の構成を有していれば、上記実施形態の単板２１と同等に扱うことができる。例えば、単板として、追い柾板のような板目板以外の板材を用いてもよい。また単板は、上記の構成を有していれば、必ずしも木目を有していなくてもよい。単板２１は圧縮材以外の木材であってもよい。また、基材１１と表面材１２とは同一種類の材料でなくてもよい。なお、実施形態の単板２１においては、木目の方向が上記所定方向であり、木表である表側面２１Ａが第１面であり、木裏である裏側面２１Ｂが第２面である。

また単板の具体的な形状は、交差方向の両端に傾斜面が形成されており、かつ、傾斜面が木表に向かうほど単板の交差方向の中心に向かうように傾斜していれば、その具体的な形状は特に限定されない。

（２ｃ）上記実施形態では、表面材１２が基材１１の主たる面の両面に配置される構成を例示したが、表面材１２は基材１１の主たる面のうちいずれか一方の面にのみ配置されていてもよい。

（２ｄ）上記実施形態では、傾斜面２１Ｃの角度θは８０°である構成を例示したが、その角度は特に限定されない。角度θは、例えば６５°〜８５°の範囲で設定することができる。特に、角度θが７５°以上であれば、隣接する単板同士が傾斜面にてスライドして一方の単板が他方の単板に乗り上げてしまい、厚さ方向のずれが生じてしまうことが抑制できる。また、特に角度θが８２°以下であれば、製造工程で接合面が加圧されることによる上述した効果を良好に奏することができる。

（２ｅ）複合材１は、実施形態にて説明した構成以外の他の特徴を備えていてもよい。例えば、図６に示されるように、表面材１２の表側には、樹脂コーティング層３１が配置されていてもよい。樹脂コーティング層３１を構成する樹脂は特に限定されないが、例えば、紫外線硬化樹脂を用いてもよい。樹脂コーティング層３１は、表面材１２の表面全体をコーティングする。このような構成であれば、樹脂により複合材１の表面の物性を調整できる。例えば紫外線硬化樹脂を用いることで、表面材１２の表面の強度を高めることができる。

（２ｆ）上記実施形態における１つの構成要素が有する複数の機能を、複数の構成要素によって実現したり、１つの構成要素が有する１つの機能を、複数の構成要素によって実現したりしてもよい。また、複数の構成要素が有する複数の機能を、１つの構成要素によって実現したり、複数の構成要素によって実現される１つの機能を、１つの構成要素によって実現したりしてもよい。また、上記実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加又は置換してもよい。

（２ｇ）上述した複合材１の他、当該複合材１を構成要素とする家具、当該複合材１の製造方法など、種々の形態で本開示を実現することもできる。

１…複合材、１１…基材、１２…表面材、２１…単板、２１Ａ…表側面、２１Ｂ…裏側面、２１Ｃ…傾斜面、３１…樹脂コーティング層

Claims (7)

1. 複合材であって、
   基材と、
   所定方向に長さを有する複数の単板を含み、前記基材の表面に配置される表面材と、を備え、
   前記複数の単板それぞれは、該単板の乾燥の程度に応じて、前記所定方向と交差する交差方向に反りが発生するものであって、前記乾燥の程度に応じた収縮率が相対的に大きい第１面と、乾燥の程度に応じた収縮率が相対的に小さい第２面と、を有しており、
   前記複数の単板それぞれにおける前記交差方向の端面は、厚さ方向に関して前記第１面の側ほど前記交差方向の中心側に位置するように傾斜する傾斜面となっており、
   前記複数の単板は、隣接する単板同士の前記第１面と前記第２面の向きが異なるように、前記単板同士の前記傾斜面を合わせて並べて配置されている、複合材。
2. 複合材であって、
   基材と、
   木目に沿って長さを有する複数の単板を含み、前記基材の表面に配置される表面材と、を備え、
   前記複数の単板それぞれは、木目の方向と交差する方向である交差方向の端面が、木表の側ほど前記交差方向の中心側に位置するように傾斜する傾斜面となっており、
   前記複数の単板は、隣接する単板同士の木表と木裏の向きが異なるように、前記単板同士の前記傾斜面を合わせて並べて配置されている、複合材。
3. 請求項１又は請求項２に記載の複合材であって、
   前記基材は、木材、又は、木目を有する木質材であり、
   前記基材及び前記複数の単板は、木目の方向が一致するように配置されている、複合材。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の複合材であって、
   前記複数の単板は、圧縮率が３０％〜５０％の圧縮材である、複合材。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の複合材であって、
   前記表面材は、前記基材の主たる面の両面に配置されている、複合材。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の複合材であって、
   当該複合材は、机の天板に用いられる、複合材。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の複合材であって、
   前記表面材の表側には、樹脂コーティング層が配置される、複合材。

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