JP6698605B2 - 金属屋根材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属板を素材とする表基材を備えた金属屋根材を製造するための金属屋根材の製造方法に関する。

例えば家屋等の建物の屋根を構成する屋根材として、例えば下記の特許文献１等に示されているような窯業系屋根材を挙げることができる。このような窯業系屋根材は、例えば比較的重い等の課題を有している。このため、本発明者らは、下記の特許文献２に示されているような金属屋根材、すなわち金属製の表基材と、表基材の裏側に配置された裏基材と、表基材と裏基材との間に充填された発泡樹脂からなる芯材とを備えた金属屋根材の実用化を試みている。また、下記の特許文献３に示すように、例えば雨水の流れを容易とするため及び意匠性を向上するため等の目的のために、凹凸からなるエンボス柄を表基材の表面に付すことも検討されている。

特開２０１１−２２６２３１号公報 特許第５８６４０１５号公報 特開２０１５−７１９２７号公報

窯業系屋根材の表面には、０．３５ｍｍ程度の深さの凹凸からなる柄が付されている。凹凸が深くかつ凹凸の稜線のシャープであるほど、柄が鮮明になり意匠性が良好となる。窯業系屋根材の柄と同程度に鮮明なエンボス柄を金属屋根材の表基材にプレス加工機を用いて付す場合、２０ＭＰａ程度の高い面圧が必要となり、大型プレス加工機の使用が避けられない。大型プレス加工機の使用は製造コストを増大させる要因になる。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、大型プレス加工機の使用を回避しつつ、鮮明なエンボス柄が付された金属屋根材を製造できる金属屋根材の製造方法を提供することである。

本発明に係る金属屋根材の製造方法は、金属板を素材とし箱形に形成された本体部を有する表基材と、本体部の開口を塞ぐように表基材の裏側に配置された裏基材と、本体部と裏基材との間に充填された芯材とを備えた金属屋根材を製造するための金属屋根材の製造方法であって、金属板に成形加工を施して本体部と本体部の周囲に形成された平板状の周縁部とを有する中間体を得る工程と、中間体を得た後に、プレス加工機を用いて中間体の本体部の天板にエンボス柄を付す工程とを含み、エンボス柄には、小柄領域と、小柄領域よりも凹凸の変化頻度が低い大柄領域とが含まれている。

本発明の金属屋根材の製造方法によれば、エンボス柄に、小柄領域と、小柄領域よりも凹凸の変化頻度が低い大柄領域とが含まれているので、エンボス柄の全面を小柄とする場合と比較して、鮮明なエンボス柄を付すために必要とされる面圧を小さくすることができる。これにより、大型プレス加工機の使用を回避しつつ、鮮明なエンボス柄が付された金属屋根材を製造できる。

本発明の実施の形態による方法で製造される金属屋根材１を示す平面図である。 図１の金属屋根材１を示す底面図である。 図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う金属屋根材１の断面図である。 図１の天板に設けられるエンボス柄の例を示す説明図である。 図１の金属屋根材１を製造するための金属屋根材１の製造方法を示すフローチャートである。 図５の表基材素体の製造工程を示すフローチャートである。 図６のブランキング工程で得られる第１中間体を示す平面図である。 図６の成形工程で得られる第２中間体を示す平面図である。 図６の柄付与工程で得られる表基材素体を示す平面図である。 図６の柄付与工程で用いられるプレス加工機を示す説明図である。 図５の裏基材・芯材の形成工程を示す説明図である。 図５の後加工工程で周縁部の不要部分がトリミングされた表基材素体を示す平面図である。 図５の後加工工程において周縁部が折り返される様子を示す説明図である。 図５の表面仕上げ工程を示す説明図である。 図４のエンボス柄のサイズと必要面圧との関係を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態による方法で製造される金属屋根材１を示す平面図であり、図２は図１の金属屋根材１を示す底面図であり、図３は図１の線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿う金属屋根材１の断面図である。但し、図１では後述のエンボス柄６（図４参照）の図示を省略している。

図１〜図３に示す金属屋根材１は、長手方向１Ｌ（幅方向）及び短手方向１Ｓ（奥行方向）を有する平面視矩形の部材であり、家屋等の建物の屋根下地の上に他の金属屋根材とともに配置されるものである。金属屋根材１は、例えばビス又は釘等の緊結部材が打ち込まれることで屋根下地に緊結される。金属屋根材１は、長手方向１Ｌ（幅方向）が屋根の軒と平行な方向に延在され、短手方向１Ｓ（奥行方向）が屋根の軒棟方向に延在されるように適合されている。

図３に特に表れているように、金属屋根材１は、表基材２、裏基材３及び芯材４を有している。

表基材２は、金属板を素材とするものであり、金属屋根材１が屋根下地の上に配置された際に屋根の外面に表れる部材である。表基材２の素材である金属板としては、溶融Ｚｎ系めっき鋼板、溶融Ａｌめっき鋼板、溶融Ｚｎ系めっきステンレス鋼板、溶融Ａｌめっきステンレス鋼板、ステンレス鋼板、Ａｌ板、Ｔｉ板、塗装溶融Ｚｎ系めっき鋼板、塗装溶融Ａｌめっき鋼板、塗装溶融Ｚｎ系めっきステンレス鋼板、塗装溶融Ａｌめっきステンレス鋼板、塗装ステンレス鋼板、塗装Ａｌ板又は塗装Ｔｉ板を用いることができる。

表基材２は、天板５０及び周壁５１を有する箱形の本体部５を有している。この本体部５は、後述のように絞り加工又は張り出し加工を含む成形加工を平板状の第１中間体１１（図７参照）に施すことで形成される。周壁５１は表基材２の周方向に連続する壁面とされている。

裏基材３は、本体部５の開口を塞ぐように表基材２の裏側に配置された部材である。裏基材３としては、アルミ箔、アルミ蒸着紙、水酸化アルミ紙、炭酸カルシウム紙、樹脂フィルム又はガラス繊維紙等の軽量な素材を用いることができる。これらの軽量な素材を裏基材３に用いることで、金属屋根材１の重量が増大することを回避することができる。

芯材４は、例えば発泡樹脂等により構成されるものであり、表基材２の本体部５と裏基材３との間に充填されている。芯材４の素材としては、特に制限が無く、ウレタンフォーム、フェノールフォーム、イソシアヌレートフォーム等を用いることができる。ただし、屋根材においては不燃認定材料を使用することが必須となる。不燃材料認定試験は、ＩＳＯ５６６０−１コーンカロリーメーター試験法に準拠した発熱性試験が実施される。芯材４となる発泡樹脂が発熱量の多いウレタンフォームなどの場合は、本体部５の厚みを薄くしたり、発泡樹脂に無機発泡粒子を含有させたりすることができる。

図１に戻り、本体部５の天板５０には、金属屋根材１の長手方向１Ｌに互いに離間して配置された複数の打込表示部５００が設けられている。打込表示部５００は、金属屋根材１に緊結部材を打ち込む位置を表すための構成である。本実施の形態の打込表示部５００は、平面視円形の凹部により構成されている。しかしながら、打込表示部５００は、例えば凸部、開口又は印刷若しくは刻設された記号等、緊結部材の打込み位置を作業者が視覚的又は触覚的に認識できる他の態様を採ることもできる。

本体部５の周壁５１には、第１側面５１０、第２側面５１１、棟側端面５１２及び軒側端面５１３が設けられている。

第１及び第２側面５１０，５１１は、金属屋根材１の長手方向１Ｌの両側にそれぞれ設けられている。第２側面５１１は、金属屋根材１が屋根下地の上に配置された際に第１側面５１０よりも棟側に位置されるように適合されている。第２側面５１１は、第１側面５１０よりも金属屋根材１の長手方向１Ｌの外方に突出した位置に配置されている。

第１側面５１０には、第１側面５１０の下端から長手方向１Ｌの外方に向けて延びる金属板が裏基材３を抱え込むように表基材２の裏側に折り返されることで形成された側面フランジ２０が設けられている。本体部５と一体に側面フランジ２０が設けられていることで、長手方向１Ｌに沿う直線に沿って金属屋根材１を表側又は裏側に反らせようとする外力に対する金属屋根材１の耐久力（耐風圧性能）が向上されている。第１側面５１０からの側面フランジ２０の突出幅は、第１側面５１０からの第２側面５１１の突出幅以下とされている。

第２側面５１１には、フランジが設けられていない。これは、箱形の本体部５を形成した後に第２側面５１１から延出する金属板を切断して除去しているためである。

棟側端面５１２は、短手方向１Ｓに沿う一端に位置されており、金属屋根材１が屋根下地の上に配置された際に棟側に位置するように適合されている。棟側端面５１２には、直線部５１２ａと一対の斜部５１２ｂとが設けられている。直線部５１２ａは、長手方向１Ｌに沿って直線状に延在されている。斜部５１２ｂは、直線部５１２ａと第２側面５１１とを接続するように直線部５１２ａの両側に配置されている。また、斜部５１２ｂは、第２側面５１１に近づくにつれて軒側（短手方向１Ｓに沿う他端側）に向かうように直線部５１２ａに対して傾斜して延在されている。

図１及び図２に特に表れているように、棟側端面５１２の直線部５１２ａには、棟側端面５１２の下端から短手方向１Ｓに沿う外方に向けて延びる金属板が裏基材３を抱え込むように表基材２の裏側に折り返されることで形成された棟側フランジ２１が設けられている。

棟側端面５１２の斜部５１２ｂには、フランジが設けられていない。これは、上述の第２側面５１１と同様に、箱形の本体部５を形成した後に斜部５１２ｂから延出する金属板を切断して除去しているためである。しかしながら、棟側フランジ２１と同様のフランジを斜部５１２ｂに設けてもよい。

軒側端面５１３は、短手方向１Ｓに沿う他端に位置されており、金属屋根材１が屋根下地の上に配置された際に軒側に位置するように適合されている。本実施の形態の金属屋根材１では、軒側端面５１３は長手方向１Ｌに沿って延在された直線部のみによって構成されている。しかしながら、軒側端面５１３は他の形状とされてもよい。

軒側端面５１３には、軒側端面５１３の下端から短手方向１Ｓに沿う外方に向けて延びる金属板が裏基材３を抱え込むように表基材２の裏側に折り返されることで形成された軒側フランジ２２が設けられている。

棟側フランジ２１及び軒側フランジ２２は、長手方向１Ｌに沿って延在されており、長手方向１Ｌに交わる方向に沿う金属屋根材１の反りを防止する。

次に、図４は、図１の天板５０に設けられるエンボス柄６の例を示す説明図である。図１では図示を省略しているが、図１の天板５０には図４に示すような凹凸からなるエンボス柄６が形成される。図４に示すエンボス柄６は、雨水等の水分の短手方向１Ｓに沿う流れを阻害しないように短手方向１Ｓに延在された線状の凸部６０（図４の暗部）及び凹部６１（図４の明部）を含む流れ模様とされている。

エンボス柄６には、短手方向１Ｓの一端側（棟側）に配置された大柄領域６ａと、短手方向１Ｓの他端側（軒側）に配置された小柄領域６ｂとが含まれている。大柄領域６ａでは、小柄領域６ｂよりも凹凸の変化頻度が低くされている。凹凸の変化頻度は、長手方向１Ｌに延在する直線上に位置する凸部６０及び凹部６１の個数に相当する。金属屋根材１が屋根下地の上に配置された際、大柄領域６ａの上には棟側に配置された他の金属屋根材１が重ねられ、小柄領域６ｂのみが屋根の外面に表れることが想定されている。

次に、図５は、図１の金属屋根材１を製造するための金属屋根材１の製造方法を示すフローチャートである。図５に示すように、本実施の形態の金属屋根材１の製造方法は、表基材素体の製造工程（ステップＳ１）、裏基材・芯材の形成工程（ステップＳ２）、後加工工程（ステップＳ３）及び表面仕上げ工程（ステップＳ４）が含まれている。以下、図５の各工程について詳しく説明する。

まず、図６〜図１１を用いて図５の表基材素体の製造工程（ステップＳ１）について説明する。
図６は、図５の表基材素体の製造工程（ステップＳ１）を示すフローチャートである。
図７は、図６のブランキング工程（ステップＳ１１）で得られる第１中間体１１を示す平面図である。
図８は、図６の成形工程（ステップＳ１２）で得られる第２中間体１２を示す平面図である。
図９は図６の柄付与工程で得られる表基材素体１３を示す平面図であり、図１０は図６の柄付与工程（ステップＳ１３）で用いられるプレス加工機１４を示す説明図である。

図６に示すように、図５の表基材素体の製造工程（ステップＳ１）には、ブランキング工程（ステップＳ１１）、成形工程（ステップＳ１２）及び柄付与工程（ステップＳ１３）が含まれている。

図６のブランキング工程（ステップＳ１１）では、金属帯から図７に示す第１中間体１１が得られる。第１中間体１１は、平板状のものであり、例えばプレス機を用いて金属帯から打ち抜く等の工程により得ることができる。

図６の成形工程（ステップＳ１２）では、ブランキング工程で得られた第１中間体１１に成形加工を施して図８に示す第２中間体１２を得る。絞り加工又は張り出し加工を含む成形加工を第１中間体１１に施して、箱形の本体部５を形成する。本体部５の形成と同時に天板５０に打込表示部５００を形成することができる。打込表示部５００は本体部５の形成の前又は後に形成されてもよい。

図６の柄付与工程（ステップＳ１３）では、成形工程で得られた第２中間体１２にプレス加工を施して図９に示す表基材素体１３を得る。表基材素体１３の本体部５の天板５０にはエンボス柄６が付されている。本体部５の周囲には、平板状の周縁部１３ａが残されている。この柄付与工程では、図１０に示すプレス加工機１４が用いられる。プレス加工機１４には、下型１４０及び上型１４１が含まれている。下型１４０及び上型１４１には、エンボス柄６に対応する凹凸が形成されている。第２中間体１２が下型１４０及び上型１４１に挟まれることで、その第２中間体１２の本体部５の天板５０にエンボス柄６が付される。エンボス柄６に対応する凹凸は下型１４０及び上型１４１のいずれか一方のみに設けられていてもよい。

次に、図１１を用いて、図５の裏基材・芯材の形成工程（ステップＳ２）について説明する。図１１は、図５の裏基材・芯材の形成工程を示す説明図である。裏基材・芯材の形成工程では、図１１（ａ）に示すように表基材素体１３の本体部５の内部に発泡樹脂１６を注入する。その次に、図１１（ｂ）に示すように、本体部５の開口を塞ぐように表基材素体１３の裏側に裏基材３を配置した状態で、裏基材３に圧力をかけながら発泡樹脂１５を発泡させる。そして本体部５の内部で発泡樹脂１５が発泡されることで、図１１（ｃ）に示すように本体部５の内部に芯材４が形成される。

なお、ここでは本体部５の開口を裏基材３で塞いだ状態で発泡樹脂１５を発泡するように説明しているが、他の部材により本体部５の開口を塞いだ状態で発泡樹脂１５を発泡させた後に、すなわち芯材４を形成した後に、本体部５の開口を塞ぐように裏基材３を配置してもよい。

次に、図１２及び図１３を用いて図５の後加工工程（ステップＳ３）について説明する。図１２は図５の後加工工程で周縁部１３ａの不要部分がトリミングされた表基材素体１３を示す平面図であり、図１３は図５の後加工工程において周縁部１３ａが折り返される様子を示す説明図である。後加工工程では、図１２に示すように表基材素体１３の周縁部１３ａの不要部分をトリミングした後に、図１３に示すように裏基材３を抱え込むように表基材素体１３の周縁部１３ａを裏側に折り返し、図１に示す側面フランジ２０、棟側フランジ２１及び軒側フランジ２２を形成する。周縁部１３ａの折り返しは、複数回に分けて行うことができる。各フランジ２０〜２２が形成されることで、表基材素体１３が表基材２とされる。

次に、図１４を用いて図５の表面仕上げ工程（ステップＳ４）について説明する。図１４は、図５の表面仕上げ工程を示す説明図である。表面仕上げ工程では、本体部５の外表面に、塗膜のような装飾層１７を形成する。装飾層１７は、例えばアプリケータロール１７ａによって本体部５の外表面に一様に又は模様を付すように形成することができる。この表面仕上げ工程は、装飾層１７が不要な場合には省略することができる。

次に、図１５は、図４のエンボス柄６のサイズと必要面圧との関係を示すグラフである。図５の横軸は、エンボス柄６のサイズの倍率を示している。所定のエンボス柄６を基準サイズ（１倍）とし、エンボス柄６のサイズが基準サイズの２倍とされたものを２倍サイズ、及びエンボス柄６のサイズが基準サイズの３倍とされたものを３倍サイズとして扱っている。エンボス柄６のサイズが大きくなるほど、凹凸の変化頻度は低くなる。図１５の縦軸は、エンボス柄６を付す際のプレス加工機１４の面圧を示している。

図１５には各サイズのエンボス柄６を鮮明に付すことができたプレス加工機１４の面圧がプロットされている。図１５に示す例のように、エンボス柄６のサイズが大きくなるほど、すなわち凹凸の変化頻度が低くなるほど、鮮明なエンボス柄６を付すために必要とされる面圧が小さくなることが分かる。本実施の形態の金属屋根材１の製造方法のように、エンボス柄６に、小柄領域６ｂと、小柄領域よりも凹凸の変化頻度が低い大柄領域６ａとを含ませることで、エンボス柄６の全面を小柄とする場合と比較して、鮮明なエンボス柄６を付すために必要とされる面圧を小さくすることができる。これにより、大型プレス加工機の使用を回避しつつ、鮮明なエンボス柄６が付された金属屋根材１を製造できる。

このような金属屋根材１の製造方法では、エンボス柄６に、小柄領域６ｂと、小柄領域６ｂよりも凹凸の変化頻度が低い大柄領域６ａとが含まれているので、エンボス柄６の全面を小柄とする場合と比較して、鮮明なエンボス柄６を付すために必要とされる面圧を小さくすることができる。これにより、大型プレス加工機の使用を回避しつつ、鮮明なエンボス柄６が付された金属屋根材１を製造できる。

また、エンボス柄６は、短手方向１Ｓ（奥行方向）に延在する線状の凸部及び凹部を含む流れ模様であるので、雨水等の水分の短手方向１Ｓに沿う流れを阻害することを回避しつつ、金属屋根材１の意匠性を確保できる。

さらに、大柄領域６ａは、小柄領域６ｂよりも棟側に位置するように配置されているので、大柄領域６ａの上には棟側に配置された他の金属屋根材１が重ねられ、小柄領域６ｂのみが屋根の外面に表れるようにすることができる。これにより、他の金属屋根材１の裏側において雨水等の水分の流れを良好としつつ、屋根の外面に表れる部分を高意匠とすることができる。

１ 金属屋根材
２ 表基材
３ 裏基材
４ 芯材
５ 本体部
６ エンボス柄
６ａ 大柄領域
６ｂ 小柄領域
１４ プレス加工機

Claims (3)

1. 金属板を素材とし箱形に形成された本体部を有する表基材と、前記本体部の開口を塞ぐように前記表基材の裏側に配置された裏基材と、前記本体部と前記裏基材との間に充填された芯材とを備えた金属屋根材を製造するための金属屋根材の製造方法であって、
   金属板に成形加工を施して前記本体部と前記本体部の周囲に形成された平板状の周縁部とを有する中間体を得る工程と、
   前記中間体を得た後に、プレス加工機を用いて前記中間体の前記本体部の天板にエンボス柄を付す工程とを含み、
   前記エンボス柄には、小柄領域と、前記小柄領域よりも凹凸の変化頻度が低い大柄領域とが含まれている、
   金属屋根材の製造方法。
2. 前記金属屋根材は奥行方向が屋根の軒棟方向に延在するように適合されており、
   前記エンボス柄は、前記奥行方向に延在する線状の凸部及び凹部を含む流れ模様である
   請求項１記載の金属屋根材の製造方法。
3. 前記金属屋根材は奥行方向が屋根の軒棟方向に延在するように適合されており、
   前記大柄領域は、前記小柄領域よりも棟側に位置するように配置されている、
   請求項１又は請求項２に記載の金属屋根材の製造方法。

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