JP5405875B2 - 木質複合面部材 - Google Patents

Description

本発明は、木質複合面部材に関し、詳しくは、片面を屋外側に向けて建築物に取り付けられて使用される木質複合面部材に関する。

建築用途の内装・外装材料として多用されている金属や合成高分子は、反りや狂いが少なく、寸法精度も高く、長期耐久性能に優れる上に、価格も比較的安い点が利点として挙げられる。
一方、木材は自然素材特有の温かみを有しており、これは金属や合成高分子材料では代替困難なものである。しかしながら、木材は、金属や合成高分子材料と比べると、反りや狂いが生じやすく、また、寸法安定性を確保するのも難しく、更には長期耐久性能や価格面でも不利な面がある。
そこで、金属や合成高分子等の優れた特性を活かしながら、木材の持つ温かみを演出する方法として、金属や合成高分子からなる材を基材とし、該基材上に木材を複合化する技術がある（例えば、特許文献１〜３参照）。

特開平７−１３９０９１号公報 特開２００３−２６２００２号公報 特開２００４−０６０２２３号公報

しかしながら、金属や合成高分子と、その上に複合化する木材とは大きく物理的性状が異なるため、両者を接着剤で単純に複合化した場合には、耐久性等の問題が生じる。具体的には、木材は湿気や水分で大きく寸法変化を生じるのに対して、金属や合成高分子は寸法変化を生じにくい。また、特に金属は冷熱により大きく寸法変化を生じるのに対して、木材は寸法変化を生じにくい。これらの結果、木材と金属や合成高分子からなる材との間で大きな挙動のずれが生じて界面に応力がたまり、中長期的には界面の剥離を生じてしまう。この現象は、特に屋外で顕著であり、雨水で接着や粘着に寄与する成分の流出も起こるので、界面の剥離は更に早まる。
また、エポキシ樹脂やアクリル樹脂のような強固な接着剤で接合した場合、被着体が完全に固定され、膨潤や収縮等の際に被着体である木材が割れることもよく生じる。
そのため、木材側に切り込みを入れて基材と木材とを嵌合させる方法や、ビスで木材を基材に留め付ける方法も行われているが、木材に特別な加工をわざわざ施すのは難しくもあり、コストアップの要因にもなる。また、ビスで留め付ける方法は簡単ではあるが、ビス頭が見えることで意匠性を損ねたり、基材に穴を開けることで基材が劣化したり、基材本来の性能が低下したりする等の様々な不都合が生じる。

従って、本発明の目的は、基材と木質外装材との結合状態の耐久性や木質外装材の劣化防止性に優れた木質複合面部材を提供することにある。

本発明者は、上記従来技術が有する課題を解決するべく鋭意検討した結果、木材と異素材、又は木材同士を接着や粘着で一体化すると、両者の挙動の差異に応じてその界面に応力が蓄積し、それが剥離や材料割れの原因になると考察した。
一般に異種材料を接合する場合には、変形追従性を有した、弾性接着剤や粘着材を用いて接着し、特にその接着剤層や粘着材層を厚くすることで、変形追従能を高めることが行われてきた。しかし、その場合は、抗剪断応力能が低下してしまい、結局は剥離に繋がってしまう。また、弾性接着剤層や粘着材層を薄くすることで、抗剪断応力能を向上させると、逆に変形追従性が低下してしまう。
即ち、木材と異素材又は木材同士が一体化されてしまうと、両者の界面に応力がたまり、特に木材のような大きな変形挙動を示すものが被着体となる場合は、従来のような粘弾性体でその応力を緩和することは難しい。そこで、本発明者は、木質材と基材を接着剤で一体化することなく、力学的に不連続な結合方法を検討した結果、特定のファスナー構造で両者を係合させて接合させると、応力が適切に緩和され、長期耐久性を有した接合構造となることを知見した。
また、基材と木質外装材とからなる木質複合面部材を、木質外装材を屋外側に向けて建築物に取り付けて使用する場合、雨水が木質外装材に与える悪影響を、ファスナー構造による取り付け態様を工夫することで大きく緩和することができることを知見した。
本発明は、かかる知見に基づき更に検討を重ねて完成されたものである。

本発明は、片面を屋外側に向けて建築物に取り付けられる木質複合面部材であって、面状の基材と、該基材の屋外側の面に、建築物に取り付けられたときの上下方向に対応する方向を縦方向、水平方向に対応する方向を横方向としたときの横方向に延びて固定された複数本の木質外装材とを有しており、前記基材には、キノコ状の突起を多数有する複数本の帯状の第１係合部材が、それぞれ縦方向に延びて、且つ幅方向に間隔を開けて設けられており、前記木質外装材には、キノコ状の突起を多数有し且つ該木質外装材の幅より幅が狭い帯状の第２係合部材が、該木質外装材の長手方向に沿って設けられており、前記木質外装材の幅方向の端部に本実加工が施されており、複数本の前記木質外装材が、第１係合部材と第２係合部材の突起同士の係合及び前記縦方向に隣り合う木質外装材同士の本実加工部を介した連結により、前記基材に固定されていることを特徴とする木質複合面部材を提供することにより、前記目的を達成したものである。また、本発明は、前記木質複合面部材が、前記木質外装材側の面を屋外側に向けて取り付けられている建築物を提供するものである。

本発明の木質複合面部材は、基材と木質外装材との結合状態の耐久性や木質外装材の劣化防止性に優れている。

図１は、本発明の一実施形態である木質複合面部材を示す正面図である。 図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線部分断面図である。 図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線部分断面図である。 図４は、本発明における基材と木質外装材との結合方法の一例を示す図であり、（ａ）は、基材の第１係合部材が設けられた面と木質外装材の第２係合部材が設けられた面とを相対向させた状態を示し、（ｂ）は、木質外装材を、第１係合部材と第２係合部材とを係合させて基材に結合した状態を示す。 図５は、図１に示す木質複合面部材の製造工程を示す説明図である。

以下、本発明をその好ましい実施形態に基づいて詳細に説明する。
本発明の一実施形態である木質複合面部材１は、図１に示すように、ドア用の面材であって、木質外装材側の面を屋外側に向けて建築物に取り付けられて使用されるものである。建築物は、住宅でも非住宅であっても良いが、住宅であることが好ましく、特に木質外装材の意匠性を活かして木造住宅に使用することが好ましい。
木質複合面部材１は、図１に示すように、正面視矩形状をなしており、その長手方向が、建築物に取り付けられたときの上下方向（鉛直方向）に対応し、その幅方向が建築物に取り付けられたときの水平方向に対応する。従って、木質複合面部材１においては、図中のＸ方向（長手方向）が「縦方向」、図中のＹ方向（幅方向）が「横方向」である。

木質複合面部材１は、木質複合面部材１の寸法に略一致する寸法を有する矩形状の面状の基材２〔図５（ａ）参照〕と、該基材２の屋外側の面に横方向（Ｙ方向）に延びてそれぞれ固定された複数本の木質外装材３，３・・とを有している。

基材２の片面（屋外側に向けられる面）には、図２，図３及び図５（ａ）に示すように、キノコ状の突起を多数有する複数本（図示例では４本）の帯状の第１係合部材４，４・・が、それぞれ縦方向（Ｘ方向）に延びて設けられている。複数本の第１係合部材４，４・・は、図２及び図５（ａ）に示すように、幅方向（Ｙ方向）に間隔を開けて設けられている。
第１係合部材４の幅Ｗ４は、５〜１００ｍｍ、特に１０〜５０ｍｍであることが、第１係合部材４と後述する第２係合部材５との結合強度の確保や、結合作業の容易性、第１係合部材４と第２係合部材５との結合状態の意図的な解除を容易にする観点から好ましい。
第１係合部材４の間隔Ｐ４は、５〜５００ｍｍ、特に１０〜３００ｍｍであることが、通気性（特に縦方向の通気性）や排水性の向上の観点から好ましい。

木質外装材３の片面（基材２側に向けられた面）には、図２，図３及び図５（ａ）に示すように、キノコ状の突起を多数有する帯状の第２係合部材５が設けられている。各木質外装材３は、Ｙ方向に長い形状を有しており、第２係合部材５は、木質外装材３の長手方向に沿って設けられていると共に、木質外装材３の幅Ｗ３よりも狭い幅を有している。
第２係合部材５の幅Ｗ５は、５〜１００ｍｍ、特に１０〜５０ｍｍであることが、第１係合部材４と第２係合部材５との結合強度の確保や、結合作業の容易性、第１係合部材４と第２係合部材５との結合状態の意図的な解除を容易にする観点から好ましい。

一本の木質外装材３に設ける第２係合部材５の幅Ｗ５の合計は、木質外装材３の幅Ｗ３の５〜９５％、特に１０〜６０％であることが、通気性（特に横方向の通気性）の向上の観点から好ましい。
また、本実施形態の木質複合面部材１のように、一本の木質外装材３に複数本の第２係合部材５を設ける場合、それらの第２係合部材５の間隔Ｐ５は、５〜４５０ｍｍ、特に２５〜３００ｍｍであることが、通気性（特に横方向の通気性）の向上の観点から好ましい。
木質外装材３の幅Ｗ３は、２５〜４５０ｍｍ、特に５０〜１５０ｍｍであることが好ましい。本実施形態で用いた木質外装材３は、上下に実加工を施してある。そのような場合の木質外装材３の幅Ｗ３は、図３に示すように、表面上から見える面幅とする。

木質外装材３の長さは、木質複合面部材１の寸法に応じて適宜に決定することができ、例えば、２００〜３０００ｍｍとすることができるが、無垢材、特に銘木を利用する場合、フシ等の欠点のない木材の入手の容易性の観点等から、２５０〜２０００ｍｍ、特に３００〜１０００ｍｍであることが好ましい。

そして、木質外装材３，３・・は、図２及び図３に示すように、第１係合部材４と第２係合部材５の突起同士の係合により、基材２に固定されている。

第１係合部材４と第２係合部材５の突起同士の係合による固定について説明する。
第１係合部材４及び第２係合部材５としては、図４（ａ）に示すように、シート状ないし板状のベースシート６１と該ベースシート６１から突出する多数のキノコ状の突起６２とを有する機械的面ファスナー６を用いることが好ましい。また、そのような機械的面ファスナー６は、基材２及び／又は木質外装材３のそれぞれに粘着剤６３を介して固定することが好ましい。粘着剤６３は、接着剤であっても良い。粘着剤６３としては、アクリル系の粘着剤、ゴム系、シリコーン系等を用いることができ、特にアクリル系の粘着剤を用いることが、耐久性の観点から好ましい。
機械的面ファスナー６を粘着剤６３を介して固定する場合、基材２や木質外装材３に特別な加工を施したり、釘やビス、金物等を用いる必要がない等の利点がある。
キノコ状の突起は、機械的面ファスナーのベースシート６１に平行な平面による断面を見たときに、断面積が小さい茎部に対して断面積が大きい頭部を有するものが好ましく、頭部の外周が茎部の全周に亘って張り出しているものが好ましい。

キノコ状の突起は、合成高分子製であることが好ましく、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ナイロンに代表されるポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂等からなることがより好ましい。機械的面ファスナーは、ベースシートとキノコ状の突起とが同一素材からなることが好ましく、合成高分子で一体成形されていることがより好ましい。
キノコ状の突起は、２５．４ｍｍ角あたりに、５０〜１０００本程度存在することが好ましく、１００〜５００本程度存在することが好ましい。
ベースシートと該ベースシートから突出する多数のキノコ状の突起とを有する機械的面ファスナーとしては、市販のものを用いることもでき、例えば、住友スリーエム株式会社が販売する、「デュアルロック（登録商標）ファスナー」の「ＳＪ−３５５１Ｊ」、「ＳＪ−３５５２Ｊ」、「ＳＪ−３５５０Ｊ」、「デュアルロック（登録商標）薄手ファスナー」の「ＳＪ−４５７０」、「ＳＪ−４５７０」等を用いることができる。市販の機械的面ファスナーで帯状でないものは帯状に裁断して使用する。

また、機械的面ファスナー６を基材２や木質外装材３にアクリル系粘着剤等の粘着剤で固定するに先立ち、基材２や木質外装材３の相対向する面２ａ，３ａに、合成樹脂からなるプライマー層６４を設けることが好ましい。プライマー層を設けることで、屋外等、水に濡れたりする過酷な環境下においても、優れた遮水性により、接合強度や耐久性の向上効果が得られる。
基材表面に設けるプライマー層に関し、最適な形成材料は基材との組み合わせにより異なるので一律に好ましい化合物を例示することはできないが、基材がアルミなどの金属の場合はイソシアネート系化合物を選択することが好ましい。
また、木質材の裏面に設けるプライマー層に関しては、木質材との相性を考慮すると、該プライマー層は、イソシアネート系化合物で形成することが好ましい。
イソシアネート系化合物を用いたプライマー層は、例えば、イソシアネート系化合物を含むプライマーを刷毛塗り等により塗布して乾燥することにより形成することができる。

本実施形態の木質複合面部材１においては、木質外装材３，３・・が、キノコ状の突起を多数有する第１係合部材４と、キノコ状の突起を多数有する第２係合部材５の突起同士の係合により基材２に固定されている〔図４（ｂ）参照〕。
そのため、木質外装材３と基材２とが、ファスナー構造部分で力学的に非連続に接合されており、そのため、木質外装材３と基材２の挙動の違いによって生じる応力が効果的に緩和され、木質複合面部材１を、木質外装材３を屋外側に向けて建築物に取り付けて用いた場合であっても、両者が剥離しにくく、長期耐久性能を発揮する。

本来、キノコ状の突起を有する機械的面ファスナーは、一旦接合した後に、自由に取り外して、再び取り付けることを可能にすることを目的とするものである。これに対して、本発明は、このような機械的面ファスナーを、挙動の異なる被着体間に生じる応力を緩和する目的で用いているところに、従来にない革新的な技術的発想がある。

また、本実施形態の木質複合面部材１においては、基材２に、複数本の帯状の第１係合部材４，４・・を、それぞれ縦方向に延びて、且つ幅方向に間隔を開けて設けてあるため、基材２と木質外装材３との間に、図２に示すように、空気を縦方向に流通させたり、また雨水を排水する流路となる空間Ｔ１が形成され、また、木質外装材３の第２係合部材５を、木質外装材３よりも幅の狭いものとしてあるため、第２係合部材５同士間に、図３に示すように、空気を横方向に流通させる空間Ｔ２が形成されている。しかも、それらの空間Ｔ１と空間Ｔ２とが連通して空気の流通性を一層高めている。これらによって、木質複合面部材１内に浸入した雨水や木質複合面部材１内に滞留する水分等により、木質外装材３が腐朽することや、第１及び／又は係合部材４，５を粘着剤等で固定した場合に該粘着剤中の成分が溶出して固定強度が弱まったりすることを防止することができる。

また、第１係合部材４と第２係合部材５との結合状態は、意図的に両者をずらしながら引き離すことで容易に解除することができる。そのため、複数使用されている木質外装材３のうちの一部の木質外装材３の外観等に悪化が見られた場合には、該木質外装材３を容易に交換することができる。また、木質外装材３を基材２に固定する際、あるいは木質外装材３を交換する際、あるいは木質外装材３を基材２に固定した後等に、第１係合部材４と第２係合部材５との結合状態を維持しつつ、木質外装材３を上下左右にスライドさせることもできる。そのため、位置合わせの微調整が容易であり、例えば、木質外装材３を基材２に固定した後に、隣接する木質外装材３同士間の隙間（外観上の隙間であっても良い）の幅を均一にする微調整を行うこともできる。

なお、本実施形態の木質複合面部材１においては、基材２の片面に、木質外装材３，３・・の周囲を囲むように金属製の角筒状体からなるモール７が固定されており、このようなモールを設けることが、横方向から視たときの見栄えや、全体的にしまった外観となること、水や紫外線、ゴミ等の浸入の防止等の観点から好ましいが、これらの一部又は全部を省略することもできる。
また、本実施形態の木質複合面部材１には、２箇所に設けた貫通孔を介して、取っ手５が取り付けられているが、取っ手８やそれを固定するための貫通孔等は省略することもできる。

本実施形態の木質複合面部材１の製造方法の一例を示すと、先ず、図５（ａ）に示すように、基材２に、複数本の第１係合部材４，４・・を間隔を開けて粘着剤等により固定すると共に、複数の木質外装材３，３・・のそれぞれに、第２係合部材５，５を粘着剤等により固定する。次いで、木質外装材３を基材２に押し付けることにより、第１係合部材４の突起と第２係合部材５の突起とを係合させ、木質外装材３を基材２に固定する。上述したように、木質外装材３は、第１係合部材４と第２係合部材５との結合状態を維持しつつ、上下左右にスライドさせることができるため、図５（ｂ〜図５（ｄ）に示すように、木質外装材３の位置をずらしながら、複数の木質外装材３を順次基材２に固定していく。そして、総ての木質外装材３を固定した後、取って用の貫通孔８１を形成し〔図５（ｅ）参照〕、必要に応じ、貫通孔８１を利用し取っ手８を取り付ける。
なお、図５には、４本のモール７が既に固定されている基材２に対して木質外装材３を固定していく様子が示されているが、４本のモール７のうちの１本あるいは互いに平行ではない２本を固定した状態で、木質外装材３を順次固定していくことが、作業性の観点から好ましい。

本発明で用いる基材としては、金属、ガラス、合成高分子等の、一般的に建築材料に用いられる各種素材からなるものを特に制限なく用いることができる。基材は、木質材でも良いが、基材に接合する木質材とは異なる材料であることが好ましく、より好ましくは金属、特に好ましくはアルミ製である。
基材の大きさや形態は、木質複合面部材の具体的用途等に応じて適宜に決定することができる。基材の形態の例としては、板状体、内部に空洞のある厚みのある板状体、断面が３角形や４角形等の筒状体や角柱体等が挙げられる。

本発明で用いる木質外装材としては、スギやヒノキ等の各種の樹種の無垢材、集成材、合板、単板積層材（ＬＶＬ）、パーティクルボード、ＭＤＦやこれらを組み合わせた複合材等が挙げられる。木質外装材としては、チーク等の銘木と呼ばれる無垢材を使用することもでき、また、上述した各種の木質材の表面を、化粧紙、突き板等で化粧された木質化粧材を用いることもできる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に制限されず適宜に変更可能である。
例えば、上記実施形態の木質複合面部材１は、ドア用の面部材であったが、ドア用の面部材に代えて、シャッター、サッシ、カーテンウォール、又はサイディング材用の面部材であっても良い。また、ドアは、引き戸等であっても良い。
また、上記実施形態の木質複合面部材１においては、一本の木質外装材３の幅方向の両端部に２本の第２係合部材５，５が設けられていたが、それに代えて、一本の木質外装材３の幅方向の上端部や中央部等に第２係合部材５を一本のみ設けても良いし、一本の木質外装材３の３本の第２係合部材５を、相互間に間隔を開けて設けても良い。

１ 木質複合面部材
２ 基材
３ 木質外装材
４ 第１係合部材
５ 第２係合部材
６ 機械的面ファスナー
６１ ベースシート
６２ キノコ状の突起
６３ 粘着剤
７ モール

Claims (6)

1. 片面を屋外側に向けて建築物に取り付けられる木質複合面部材であって、
   面状の基材と、該基材の屋外側の面に、建築物に取り付けられたときの上下方向に対応する方向を縦方向、水平方向に対応する方向を横方向としたときの横方向に延びて固定された複数本の木質外装材とを有しており、
   前記基材には、キノコ状の突起を多数有する複数本の帯状の第１係合部材が、それぞれ縦方向に延びて、且つ幅方向に間隔を開けて設けられており、
   前記木質外装材には、キノコ状の突起を多数有し且つ該木質外装材の幅より幅が狭い帯状の第２係合部材が、該木質外装材の長手方向に沿って設けられており、
   前記木質外装材の幅方向の端部に本実加工が施されており、
   複数本の前記木質外装材が、第１係合部材と第２係合部材の突起同士の係合及び前記縦方向に隣り合う木質外装材同士の本実加工部を介した連結により、前記基材に固定されていることを特徴とする木質複合面部材。
2. 第２係合部材が、前記木質外装材の幅方向に間隔を開けて複数本設けられていることを特徴とする、請求項１記載の木質複合面部材
3. 第１及び／又は第２係合部材が、粘着剤を介して、前記基材及び／又は前記木質外装材に固定されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の木質複合面部材。
4. 前記基材が、金属、ガラス及び合成樹脂から選択される材料からなる請求項１〜３の何れか１項記載の木質複合面部材。
5. 前記木質複合面部材が、ドア、シャッター、サッシ、カーテンウォール、又はサイディング材である、請求項１〜４の何れか１項記載の木質複合面部材。
6. 請求項１〜５の何れか１項記載の木質複合面部材が、前記木質外装材側の面を屋外側に向けて取り付けられている建築物。

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