JP2022183611A

JP2022183611A - 構造用面材

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Publication number: JP2022183611A
Application number: JP2021091026A
Authority: JP
Inventors: 健鈴木; Takeshi Suzuki; 真紀子 ▲高▼▲崎▼; Makiko Takasaki; 祐子稲木; Yuko Inaki
Original assignee: Fukuvi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Fukuvi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2021-05-31
Filing date: 2021-05-31
Publication date: 2022-12-13
Anticipated expiration: 2041-05-31
Also published as: JP7682024B2

Abstract

【課題】建物の内部の通気効率を向上させることができる構造用面材を提供することを目的とする。
【解決手段】基板１０と、基板１０上に設けられた複数の突部１２と、を備える構造用面材１において、複数の突部１２は、それぞれ菱形柱状であり、かつ、基板１０の厚さ方向の突部１２側から見た菱形の先端面１２ａの長い方の対角線を縦方向、短い方の対角線を横方向として斜め格子状に配列されており、隣り合う突部１２の間の溝１４は幅を３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下、深さを８ｍｍ以上２０ｍｍ以下とし、横方向に隣り合う突部１２同士の間隔を７０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、構造用面材、特に外張り工法によって建物の壁、屋根、天井等に施工され得る構造用面材に関する。

例えば住宅等の建物における外張り断熱工法に用いる断熱材として、基板の片面に複数の突部が形成されており、突部間の溝が通気路として機能する構造用面材が知られている。特許文献１には、建物の壁、屋根、天井等に施工される構造用面材として、フェノールフォームとポリスチレンフォームとが積層され、ポリスチレンフォームの表面に厚さ方向から見た形状が正方形である複数の突部が形成された複合断熱ボードが開示されている。

特開２００３－１１９９２３号公報

構造用面材における突部間の溝内の通気の流速や流量を高めることができれば、建物の内部の通気効率を向上させることができる。
本発明は、建物の内部の通気効率を向上させることができる構造用面材を提供することを目的とする。

本発明は、以下の態様を有する。
［１］建物に用いられる構造用面材であって、基板と、前記基板上に設けられた複数の突部と、を備え、前記複数の突部は、それぞれ菱形柱状であり、かつ、前記基板の厚さ方向の前記突部側から見た菱形の先端面の長い方の対角線を縦方向、短い方の対角線を横方向として斜め格子状に配列されており、隣り合う前記突部の間の溝は幅が３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下、深さが８ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、横方向に隣り合う前記突部同士の間隔が７０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下である、構造用面材。
［２］前記突部の前記先端面の短い方の対角線の長さに対する長い方の対角線の長さの比が１．５以上２．５以下である、［１］に記載の構造用面材。
［３］前記基板と前記複数の突部がパーティクルボードからなる、［１］又は［２］に記載の構造用面材。
［４］前記基板の前記複数の突部が設けられた側とは反対側に断熱ボードが積層されている、［３］に記載の構造用面材。
［５］前記基板と前記複数の突部がポリスチレンフォームからなり、前記基板の前記複数の突部が設けられた側とは反対側に板状のフェノールフォームが積層されている、［１］又は［２］に記載の構造用面材。

本発明によれば、建物の内部の通気効率を向上させることができる構造用面材を提供できる。

実施形態の構造用面材を突部側から見た正面図である。図１の構造用面材のＡ－Ａ断面図である。図１の構造用面材の複数の突部を拡大して示した図である。他の実施形態の構造用面材の断面図である。他の実施形態の構造用面材の断面図である。例１のシミュレーションにおける溝内の空気の流速分布である。例２のシミュレーションにおける溝内の空気の流速分布である。例３のシミュレーションにおける溝内の空気の流速分布である。例４のシミュレーションにおける溝内の空気の流速分布である。例１のシミュレーションにおける溝内の圧力分布である。例２のシミュレーションにおける溝内の圧力分布である。例３のシミュレーションにおける溝内の圧力分布である。例４のシミュレーションにおける溝内の圧力分布である。

本発明の構造用面材は、建物に用いられる構造用面材であって、特に外張り工法による建物の壁、屋根、天井等に施工され得る。以下、本発明の構造用面材の一例を示し、図面を参照して説明する。なお、以下の説明において例示される図の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

図１～３に示すように、本実施形態の構造用面材１は、基板１０と、基板１０上に設けられた複数の突部１２と、を備えている。便宜上、構造用面材１を厚さ方向の突部１２側から見て、横方向（図１の右から左に向かう方向）をｘ軸方向、縦方向（図１の上に向かう方向）をｙ軸方向、厚さ方向（図１の紙面の裏側から表側に向かう方向）をｚ軸方向とする。

複数の突部１２はそれぞれ菱形柱状であり、基板１０の厚さ方向（ｚ軸方向）の突部１２側から見た先端面１２ａの形状が菱形になっている。また、図１及び図３に示すように、構造用面材１では、複数の突部１２は菱形の先端面１２ａの長い方の対角線ａを縦方向（ｙ軸方向）、短い方の対角線ｂを横方向（ｘ軸方向）として斜め格子状に配列されている。

隣り合う突部１２の間は溝１４になっている。構造用面材１を厚さ方向の突部１２側から正面視したときには、斜め格子状に配列された複数の突部１２によって、縦方向（ｙ軸方向）に対して右斜めに傾斜した直線状に延びる複数本の溝１４と、縦方向（ｙ軸方向）に対して左斜めに傾斜した直線状に延びる複数本の溝１４とが互いに交差するように形成されている。

この例の基板１０と複数の突部１２はパーティクルボードからなる。すなわち、構造用面材１は木質面材である。
構造用面材１の厚さ方向の突部１２側から見た正面視形状は、用途に応じて適宜設定すればよく、この例では矩形である。
構造用面材１の寸法は、特に限定されず、用途に応じて適宜設定でき、例えば縦９００ｍｍ以上３５００ｍｍ以下、横３００ｍｍ以上１５００ｍｍ以下とすることができる。

基板１０の厚さ、すなわち基板１０の突部１２が形成されていない部分（溝１４の部分）の厚さは、８ｍｍ以上２４ｍｍ以下が好ましく、上限値に近いほど、壁倍率も高くなる。
なお、基板１０の厚さは、基板１０の突部１２が形成されていない部分における任意の１０箇所で測定した厚さの平均値とする。

溝１４をその長さ方向に垂直な方向に切断したときの断面形状は、この例では矩形である。なお、溝１４の断面形状は矩形には限定されず、例えば、矩形の底側の両方の隅部が円弧状になっている形状であってもよく、開口側の幅に比べて底側の幅が狭い台形状であってもよい。

溝１４の幅は、３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下であり、３５ｍｍ以上４５ｍｍ以下が好ましい。溝１４の幅が前記範囲内であれば、構造用面材１の縦方向（ｙ軸方向）の一方の端から他方の端まで溝１４内を空気が流通する際の流速や流量が高まるため、構造用面材１を施工した建物の通気効率が高くなる。
なお、溝１４の幅は、溝１４の長さ方向に垂直な断面における溝１４の開口端同士の距離（溝１４の開口の幅）を任意の１０箇所で測定した値の平均値とする。

溝１４の深さは、８ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下が好ましい。溝１４の深さが前記範囲内であれば、構造用面材１の縦方向（ｙ軸方向）の一方の端から他方の端まで溝１４内を空気が流通する際の流速や流量が高まるため、構造用面材１を施工した建物の通気効率が高くなる。
なお、溝１４の深さは、溝１４の長さ方向に垂直な断面における溝１４の開口端と最深部との厚さ方向（ｚ軸方向）の距離を任意の１０箇所で測定した値の平均値とする。

横方向（ｘ軸方向）に隣り合う突部１２同士の間隔Ｐ１（図３）は、１６０ｍｍ以下である。突部１２同士の間隔Ｐ１が前記上限値以下であれば、構造用面材１を建物の壁、屋根、天井等に施工する際、構造用面材１の周縁部分の突部１２が位置する部分に、溝１４を避けつつ釘を等間隔（例えば１５０ｍｍ間隔）に打ち付けてしっかりと固定することができる。突部１２同士の間隔Ｐ１は、構造用面材１の施工時の釘打ちの間隔に応じて設定することができ、７０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下が好ましく、１４０ｍｍ以上１５１．５ｍｍ以下がより好ましい。
なお、突部１２同士の間隔Ｐ１は、横方向（ｘ軸方向）に隣り合う突部１２の菱形の先端面１２ａの対角線ａと対角線ｂの交点同士の距離を任意の１０箇所で測定した値の平均値とする。

縦方向（ｙ軸方向）に隣り合う突部１２の互いに向き合う先端同士の間隔Ｐ２（図３）は、１５０ｍｍ以下が好ましい。間隔Ｐ２が前記上限値以下であれば、構造用面材１を建物の壁、屋根、天井等に施工する際、構造用面材１の周縁部分の突部１２が位置する部分に、溝１４を避けつつ釘を等間隔（例えば１５０ｍｍ間隔）に打ち付けてしっかりと固定することが容易になる。間隔Ｐ２は、構造用面材１の施工時の釘打ちの間隔に応じて設定することができ、６０ｍｍ以上１４０ｍｍ以下が好ましく、８５ｍｍ以上９５ｍｍ以下がより好ましい。
なお、間隔Ｐ２は、縦方向（ｙ軸方向）に隣り合う突部１２の互いに向き合う先端同士の距離を任意の１０箇所で測定した値の平均値とする。

突部１２の菱形の先端面１２ａの短い方の対角線ｂの長さに対する長い方の対角線ａの長さの比（ａ／ｂ）は、１．５以上２．５以下が好ましく、１．８以上２．２以下がより好ましい。比（ａ／ｂ）が前記範囲内であれば、構造用面材１の縦方向（ｙ軸方向）の一方の端から他方の端まで溝１４内を空気が流通する際の流速や流量が高まるため、構造用面材１を施工した建物の通気効率が高くなる。

突部１２の菱形の先端面１２ａの長い方の対角線ａの長さは、８０ｍｍ以上２２０ｍｍ以下が好ましく、２１０ｍｍ以上２１６ｍｍ以下がより好ましい。
突部１２の菱形の先端面１２ａの短い方の対角線ｂの長さは、４０ｍｍ以上１１０ｍｍ以下が好ましく、１０３ｍｍ以上１１０ｍｍ以下がより好ましい。

構造用面材１における各々の突部１２の先端面１２ａの菱形の寸法は、すべて同一であることが好ましい。これにより、構造用面材１の全体にわたって均等に縦方向の通気性を確保できるため、構造用面材１を施工した建物の通気効率が高くなる。なお、本発明の効果を損なわない範囲であれば、複数の突部１２には先端面１２ａの菱形の寸法が異なるものが含まれていてもよい。

構造用面材１の縦方向の一方の端から各々の溝１４に空気を流入させ、空気の流入部に０．０２１Ｐａの圧力を与えた場合、空気の最大流速は０．８×１０^－２ｍ／ｓ以上であることが好ましく、空気の最大流量は１．３Ｌ／ｍｉｎ以上であることが好ましい。溝１４の幅及び深さ、突部１２同士の間隔Ｐ１及び間隔Ｐ２、比（ａ／ｂ）等を調節することによって、溝１４を流通する空気の最大流速及び最大流量を調節することができる。

構造用面材１の製造方法は、特に限定されず、例えば、パーティクルボードの一方の面に対して切削により各々の溝１４を形成することによって、基板１０上に複数の突部１２が設けられた構造用面材１を製造する方法を例示できる。

構造用面材１は、例えば、後述のように施工現場において基板１０の突部１２が設けられている側とは反対側に断熱ボードを貼り付けた状態で、外張り工法によって建物の壁、屋根、天井等に施工することができる。具体的には、例えば建物の壁に施工する場合、構造用面材１における基板１０の突部１２が設けられている側とは反対側に断熱ボードを貼り付けた状態で、構造用面材１の縦方向を上下方向として突部１２の先端面１２ａを柱や間柱に当接させ、図１に示す釘打ち位置４０に釘を縦横に等間隔に打ち込んで柱や間柱に固定する。複数枚を並べて建て込む際の断熱ボードを貼り付けた構造用面材１同士の接合部は、防水テープで塞ぐ等の防水処理を行って浸水を防止することが好ましい。このような態様では、構造用面材１の各々の溝１４が通気路として機能することで、床下から壁内を通して建物全体に空気を動かすことができる。そのため、建物内の湿度や温度を快適に維持することが容易になり、また木造建築においては柱等の躯体を空気に触れさせることによって木材の乾燥状態を保ちやすくなるため、建物躯体の長寿命化が図れる。なお、構造用面材１は建物の天井や床等に使用してもよい。

以上説明したように、構造用面材１では、基板１０上に菱形柱状の複数の突部１２が斜め格子状に設けられており、溝１４の幅及び深さ、突部１２同士の間隔Ｐ１が特定の範囲に制御されている。構造用面材１を基板１０の厚さ方向の突部１２側から見ると、右斜めに傾斜した直線状に延びる溝１４と左斜めに傾斜した直線状に延びる溝１４とが互いに交差している。このような態様の構造用面材１では、理由は明らかではないが、構造用面材１の縦方向（各突部１２の菱形の先端面１２ａの長い方の対角線ａが延びる方向）に空気を流通させる際に、特に２本の溝１４が交差する部分で空気の流速及び流量が向上する。そのため、構造用面材１を用いることで建物の内部の通気効率が向上し、建物内の湿度や温度を快適に維持しやすくなるうえ、建物躯体のさらなる長寿命化が図れる。

なお、本発明の構造用面材は、前記した構造用面材１には限定されない。例えば、本発明の構造用面材は、図４に例示した構造用面材２であってもよい。図４における図２と同じ部分には同符号を付して説明を省略する。
構造用面材２は、基板１０の複数の突部１２が設けられた側とは反対側に断熱ボード２０が積層されている以外は、構造用面材１と同様の態様である。

断熱ボード２０としては、特に限定されず、公知の断熱ボードを使用することができ、例えば、板状のポリスチレンフォーム、フェノールフォームを例示できる。なかでも、断熱ボード２０としては、断熱性能に優れる点から、板状のフェノールフォームが好ましい。断熱ボード２０としては、単層からなる断熱ボードであってもよく、複数層からなる断熱ボードであってもよい。

断熱ボード２０の厚さは、１０ｍｍ以上９０ｍｍ以下が好ましく、３０ｍｍ以上９０ｍｍ以下がより好ましい。前記範囲の中で断熱ボード２０の厚みが大きくなるほど、優れた断熱性能が得られやすい。
なお、断熱ボード２０の厚さは、断熱ボード２０における任意の１０箇所で測定した厚さの平均値とする。

基板１０の複数の突部１２が設けられた側とは反対側に断熱ボード２０を積層する方法は、特に限定されず、例えば、接着材によって断熱ボード２０を基板１０に貼り合わせる方法を例示できる。断熱ボード２０を貼り合わせる接着材としては、特に限定されず、例えば、公知のゴム系接着材、酢酸ビニル系接着材を例示できる。

断熱ボード２０の片面又は両面にはシート状の皮材が設けられていてもよい。
皮材としては、例えば、アルミニウム箔、不織布等を例示できる。断熱ボード２０の基板１０とは反対側の表面が外張り工法の外面側となる場合、当該表面に皮材として防水性を有するものを貼り付けてもよい。

断熱ボード２０の表面に皮材を設ける方法としては、特に限定されず、例えば、接着材によって貼り付ける方法を例示できる。皮材を貼り合わせる接着材としては、特に限定されず、例えば、公知のゴム系接着材、酢酸ビニル系接着材を例示できる。断熱ボード２０をフェノールフォームとしてその両面に皮材を設ける場合、一対の皮材を互いの面が対向するように平行に配置し、それら一対の皮材の間に押し出し金型からフェノールを注入して加熱発泡させる方法を採用してもよい。

断熱ボード２０における外張り工法の外面側となる表面に設けた皮材上には、さらに防水層を設けてもよい。防水層としては、例えば、不織布、アルミニウム箔等の他、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ＥＶＡ（エチレン－酢酸ビニル共重合体）等の合成樹脂シート、樹脂プレート、ステンレス等の金属プレートを例示できる。また、防水層は、ウレタン系樹脂塗膜等の防水塗膜であってもよい。

建物の壁、屋根、天井等への施工においては、予め構造用面材１と断熱ボード２０を別々に製造して施工現場に運び、施工現場で構造用面材１の基板１０に断熱ボード２０を貼り合わせて構造用面材２としてもよく、予め構造用面材２を製造して施工現場に運んで使用してもよい。

構造用面材２も構造用面材１と同様に、構造用面材１の縦方向に空気を流通させる際に、特に２本の溝１４が交差する部分で空気の流速及び流量が向上するため、建物の内部の通気効率を向上させることができる。また、構造用面材１、２のように、基板と複数の突部がパーティクルボードからなる構造用面材は、それらが発泡樹脂からなる構造用面材に比べて壁倍率が高く、建物の耐震性が向上する点で有利である。

本発明の構造用面材は、図５に例示した構造用面材３であってもよい。図５における図２と同じ部分には同符号を付して説明を省略する。
構造用面材３は、基板１０Ａと複数の突部１２Ａを有するポリスチレンフォーム３０と、基板１０Ａの複数の突部１２Ａが設けられた側とは反対側に積層された板状のフェノールフォーム３２と、を備えている。

構造用面材３における基板１０Ａ及び複数の突部１２Ａは、材質がポリスチレンフォームである以外は構造用面材１における基板１０及び複数の突部１２と同じ態様であり、好ましい態様も同じである。
ポリスチレンフォーム３０は、例えばビーズ法等の型発泡成形によって板状に成形することによって得られる。ポリスチレンフォーム３０は成形性に優れているため、基板１０Ａ上に複数の突部１２Ａが設けられた形状に成形しやすい。

フェノールフォーム３２は、例えば押し出し成形によって得られる。フェノールフォーム３２は優れた断熱性能を有している。そのため、構造用面材３をポリスチレンフォーム３０とフェノールフォーム３２の積層体とすることで、ポリスチレンフォームのみで構成される構造用面材に比べて薄い構造用面材３でも十分な断熱性能が得られやすい。

フェノールフォーム３２の片面又は両面にはシート状の皮材が設けられていてもよい。皮材としては、例えば、構造用面材２において例示したものと同じものを例示できる。フェノールフォーム３２に皮材を設ける方法としては、特に限定されず、例えば、構造用面材２の断熱ボード２０に皮材を設ける方法と同じ方法を例示できる。
フェノールフォーム３２における外張り工法の外面側となる表面に設けた皮材上には、さらに防水層を設けてもよい。防水層としては、例えば、構造用面材２において例示したものと同じものを例示できる。

構造用面材３も構造用面材１と同様に、構造用面材１の縦方向に空気を流通させる際に、特に２本の溝１４が交差する部分で空気の流速及び流量が向上するため、建物の内部の通気効率を向上させることができる。また、構造用面材３を用いれば、断熱性能のみならず、遮音性の面でも有利である。

本発明の効果を損なわない範囲であれば、基板の厚さ方向の突部側から見たときの突部の先端面の形状は、菱形の４つの角のうちの１つ以上が丸みを帯びた形状になっていてもよい。
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。

［例１］
図１～３に例示した構造用面材１と同様の形態の構造用面材について、ＡｎｓｙｓＦｌｕｅｎｔを用いてシミュレーションを実施し、構造用面材の縦方向（ｙ軸方向）の最下面から各々の溝に空気を流入させ、空気の流入部に０．０２１Ｐａの圧力を与えたときの空気の最大流速と最大流量を求めた。また、溝の空気の流入部の空気の流速を０．８ｃｍ／ｓとしたときの流入部にかかる圧力を求めた。
シミュレーションにおいては、構造用面材の縦方向（ｙ軸方向）のもう一方の端（最上面）は、流出部として大気圧がかかっているものとし、残りの面（ｘ軸方向の両側）はすべて壁面と仮定して摩擦はないものとした。構造用面材の寸法は、縦３０３３ｍｍ、横９０９ｍｍ、基材の厚み２１ｍｍとし、構造用面材における隣り合う突部の間の溝の幅を３０ｍｍ、深さを１２ｍｍ、突部同士の間隔Ｐ１を７５．７５ｍｍ、突部同士の間隔Ｐ２を６７．０８ｍｍ、突部の菱形の先端面の短い方の対角線ｂの長さを４２．２１ｍｍ、長い方の対角線ａの長さを８４．４２ｍｍ、比（ａ／ｂ）を２．０とした。

［例２、３］
突部及び溝の寸法を表１に示すとおりに変更した以外は、例１と同様にして空気の最大流速と最大流量を求めた。

［例４］
各々の突部を正方形の柱状とし、突部及び溝の寸法を表１に示すとおりに変更した以外は、例１と同様にして空気の最大流速と最大流量を求めた。

各例の条件とシミュレーション結果を表１に示す。表１における「最大流速の増加倍率」は、例４の最大流速を基準とした各例の最大流速の増加倍率（百分率）である。表１における「最大流量の増加倍率」は、例４の最大流量を基準とした各例の最大流量の増加倍率（百分率）である。表１における「圧力の増加倍率」は、例４の流入部の圧力を基準とした各例の流入部の圧力の増加倍率（百分率）である。
例１～４のシミュレーションで得られた溝内の空気の流速分布をそれぞれ図６～９に示す。例１～４のシミュレーションで得られた溝内の圧力分布をそれぞれ図１０～１３に示す。

※乱流の可能性有り

表１に示すように、菱形柱状の複数の突部を設け、溝の幅と深さ、及び間隔Ｐ１を特定の範囲に制御した例１～３では、先端面が正方形の柱状の複数の突部を設けた例４に比べて、溝１４を流通する空気の最大流速及び最大流量が増加した。図６～９に示すように、例１～３では、例４に比べて２本の溝が交差する部分で流速及び流量が特に増加した。また、表１及び図１０～１３に示すように、例１～３では、例４に比べて溝の流入部における圧力も低下しており、同じ流速で空気を流す場合に抵抗がより少ないことが分かった。

１～３…構造用面材、１０…基板、１２…突部、１２ａ…先端面、１４…溝、２０…断熱ボード、３０…ポリスチレンフォーム、３２…フェノールフォーム。

Claims

建物に用いられる構造用面材であって、
基板と、前記基板上に設けられた複数の突部と、を備え、
前記複数の突部は、それぞれ菱形柱状であり、かつ、前記基板の厚さ方向の前記突部側から見た菱形の先端面の長い方の対角線を縦方向、短い方の対角線を横方向として斜め格子状に配列されており、
隣り合う前記突部の間の溝は幅が３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下、深さが８ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、
横方向に隣り合う前記突部同士の間隔が７０ｍｍ以上１６０ｍｍ以下である、構造用面材。
前記突部の前記先端面の短い方の対角線の長さに対する長い方の対角線の長さの比が１．５以上２．５以下である、請求項１に記載の構造用面材。
前記基板と前記複数の突部がパーティクルボードからなる、請求項１又は２に記載の構造用面材。
前記基板の前記複数の突部が設けられた側とは反対側に断熱ボードが積層されている、請求項３に記載の構造用面材。
前記基板と前記複数の突部がポリスチレンフォームからなり、前記基板の前記複数の突部が設けられた側とは反対側に板状のフェノールフォームが積層されている、請求項１又は２に記載の構造用面材。