JP7296537B2 - ハニカムパネル - Google Patents

Description

本発明は、一対の面板と、これらの面板間に挟持されたハニカムコアとからなるハニカムパネルに関する。

住宅等の床組みは、コンクリートの基礎上に設けられた木製の土台間に、床束と束石に支えられた複数本の大引きが掛け渡されている。これらの大引き上に直交し、所定のピッチで複数本の根太が大引きに固定され、これらの根太上に床合板が張られて床組み構造が形成されている。根太を大引き上に固定する場合、落とし込み加工や釘打ち等が行われている。この床合板上に床板が貼られることで床が形成されている。

このため、床組みを施工する場合、床合板を張るための複数本の根太を大引きに固定する作業工数が多く、厚みがあり重い床合板を根太に固定する際にも床合板の取り回しに時間がかかり、現場での作業の手間が多い。そこで、大引きを多用して根太間のピッチを多くして、使用する根太の本数を少なくすることで、根太を大引き上に固定する工数を少なくし、作業工数を低減することが考えられている。

ところが、根太の本数を少なくすると、床合板を強固に支えることができなくなるため、床全体の強度が弱くなり、上階の床の場合には、上階の衝撃音が下階に伝わる等の音のトラブルが発生する。そこで、床合板を厚くして剛性を向上させ、床全体の強度を向上させたりしている。

ところで、アルミニウム金属箔からなるハニカムコアの両面にアルミ合金板などの面板を接着して形成されているハニカムパネルが特許文献１、２で開示されている。このハニカムパネルは、厚みが薄く、軽量で高剛性を有しており、待合スペースや屋外通路の屋根材等に広く利用されている。

そこで、厚みが薄く、軽量で高剛性を備えたハニカムパネルを従来の床合板に代えて、床組み構造に用いることが考えられる。従来の床合板をハニカムパネルに代えることで、合板より大判で、かつ軽量なので取り回しが容易になり、現場での手間を軽減することが期待される。

特開２００６－３２８９３６号公報 特開２０１１－１７１２６６号公報

しかしながら、ハニカムパネルは、屋根材等として用いるには十分な強度を有しているが、床合板として床組み構造に用いるには強度が不足している。

そこで、本発明は、高剛性で撓みにくく、床材に使用することが出来る強度を備えたハニカムパネルの提供を目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の第１の態様は、一対の面板と、これらの面板間に挟持されるハニカムコアとからなるハニカムパネルであって、
少なくとも一方の面板は、一対の薄板材と、これらの薄板材間に挟持される強化薄膜材とで形成され、
前記一対の薄板材がアルミニウム薄板であり、前記強化薄膜材が、撚りを掛けたガラス繊維の織布、又は細いガラス繊維のフィラメントを数百本に集約したロービングの縦糸と横糸を均等に織り合わせて厚手の平織りにしたクロスからなるガラス繊維層の部材で形成され、
前記薄板材は前記ハニカムコアの厚みの０．７５～１０％の厚さであり、前記強化薄膜材は前記ハニカムコアの厚みの０．５～３．３３％の厚さであることを特徴とする。

本発明の第２の態様は、前記ハニカムコアは、３０～２００mmであることを特徴とする。

本発明の第３の態様は、前記ハニカムパネルは、断面が六角形状で長手方向の両端がそれぞれ開放された複数個の筒状部が隣接して設けられ、前記面板は筒状部の開放された両端に貼り合わされていることを特徴とする。

本発明によれば、少なくとも一方の面板を、一対の薄板材と、これらの薄板材間に挟持される強化薄膜材とで形成することにより、高剛性で撓みにくく、床材に使用することが出来る強度を備えることができる。

図１は本発明の実施の形態に係るハニカムパネルの断面を示す断面図。

以下、本発明の実施の形態に係るハニカムパネルについて説明する。本実施の形態に係るハニカムパネル１は、一対の面板２、３と、これらの面板２、３間に挟持されるハニカムコア４とからなり、少なくとも一方の面板２は、一対の薄板材５、６と、これらの薄板材５、６間に挟持される強化薄膜材７とで形成されている。以下、一対の面板２、３は同構成なので一方の面板２について説明し、他方の面板３の説明は省略する。

ハニカムコア４は、断面が六角形状で長手方向の両端がそれぞれ開放された複数個の筒状部８が隣接して設けられている。このハニカムコア４の両面にそれぞれ面板２、３が貼着されてハニカムパネル１が形成されている。

面板２は上記したように一対の薄板材５、６と、これらの薄板材５、６間に挟持される強化薄膜材７とで形成されている。薄板材５、６はアルミニウム薄板であり、強化薄膜材７はガラス繊維層からなる部材で形成されている。薄板材５、６は、ハニカムコア４の厚みｔの０．７５～１０％の厚さであり、強化薄膜材７はハニカムコアの厚みｔの０．５～３．３３％の厚さに設定されている。また、ハニカムコア４の厚みｔは３０～２００mmに設定されている。

次に、本実施の形態に係るハニカムパネル１に用いた面板２、３の強度試験結果について説明する。
厚さ２ｍｍの２枚のアルミニウムの薄板材（単板）を貼り合わせた試料Ｉと、厚さ２ｍｍの２枚のアルミニウムの薄板材の間にガラス繊維を挟持し貼り合わせた試料ＩＩとの引張り試験、曲げ試験を行った。ガラス繊維は、ガラスクロスとガラスロービングクロスを用いた。ガラスクロスは、撚りを掛けたガラス繊維の織布であり、ガラスロービングクロスは、細いガラス繊維のフィラメントを数百本に集約したロービングの縦糸と横糸を均等に織り合わせて厚手の平織りにした、成形品に強度や厚みをもたせる為に使用されるクロスである。
（１）引張り試験結果

表１において、比較項目の「最大荷重」、「最大荷重比率」、「最大荷重時変位」、「最大荷重時平均伸び率」の意味を下記に示す。
「最大荷重」：試料Ｉ、ＩＩが破壊（塑性変形）するまで、すなわち弾性領域から塑性領域に変形する時の最大の荷重を示す。
「最大荷重比率」：厚さ２mmのアルミニウム薄板材（単板）の最大荷重に対する厚さ２mmのアルミニウム薄板材（単板）を２枚貼り合わせた試料Ｉの最大荷重との比率を示し、厚さ２mmのアルミニウム薄板材（単板）を２枚貼り合わせた場合の最大荷重に対する厚さ２mmに２枚のアルミニウム薄板材の間にガラス繊維を挟持し、貼り合わせた試料ＩＩの最大荷重の比率を示す。
「最大荷重時変位」：試料Ｉ、ＩＩに最大荷重を付与した時の変位を示す。
「最大荷重時平均伸び率」：試料Ｉ、ＩＩに最大荷重を付与した時の平均の伸び率を示す。

表１から、厚さ２mmの２枚のアルミニウムの薄板材を貼合わせた試料Ｉに対して、ガラス繊維を２枚のアルミニウムに挟持させた試料ＩＩは、最大荷重が大きく、伸び率も大きくなっている。
また、試料ＩＩは、最大荷重時の変位が試料Ｉより大きく、最大荷重時平均伸び率も試料Ｉより大きくなっている。

したがって、上記の結果から、２mmの厚みのアルミニウム単板よりも２mmのアルミニウムを２枚貼り合わせた複合板の引張り強度が強く、２mmのアルミニウムを２枚貼り合わせた複合板よりも２mmのアルミニウム単板の間にガラス繊維を挟持させて貼り合わせた複合板の引張り強度が強いことが判断できる。
（２）曲げ試験結果

表２において、比較項目の「最大荷重」、「最大荷重比率」、「最大荷重時変位」の意味は上記表１における「最大荷重」、「最大荷重比率」、「最大荷重時変位」の同じ意味を示す。
表２から、厚さ２mmの２枚のアルミニウムの薄板材を貼合わせた試料Ｉに対して、ガラス繊維を２枚のアルミニウムに挟持させた試料ＩＩは、最大荷重が大きい。また、試料ＩＩは、最大荷重時の変位が試料Ｉより大きい。

したがって、上記の結果から、２mmの厚みのアルミニウム単板よりも２mmのアルミニウムを２枚貼り合わせた複合板の曲げ強度が強く、２mmのアルミニウムを２枚貼り合わせた複合板よりも２mmのアルミニウム単板の間にガラス繊維を挟持させてあり合わせた複合板の曲げ強度が強いことが判断できる。

次に、２mmの厚みの２枚のアルミニウム単板の間に、ガラス繊維を挟持させて貼り合わせた複合板を、面板として用いたハニカムパネルと、ＣＬＴ（Cross Laminated Timber：直交積層板）との重量、面内せん断剛性、面内せん断耐力の比較について説明する。

ＣＬＴは、ひき板を並べた後、繊維方向が直交するように積層接着した木質系材料で、厚みのある大きな板であり、建築の構造材の他、土木用材、家具などに使用されている。特に、戸建て住宅の他、中層建築物の共同住宅、高齢者福祉施設の居住部分、ホテルの客室などに用いられている。

表３は、厚さ１００mmのＣＬＴと、２mmの厚みの２枚のアルミニウム単板の間に、ガラス繊維を挟持させて貼り合わせた複合板を、面板として用いたハニカムパネルとの重量、面内せん断剛性、面内せん断耐力を示す。
表３において、単位面積当たりの重量は、ＣＬＴに対してハニカムパネルは約１／２の重量で、ＣＬＴよりも軽い。
また、単位面積当たりの面内せん断剛性は、ＣＬＴに対してハニカムパネルは約５７倍の剛性で、ＣＬＴよりも面内せん断剛性は高い。
さらに、単位面積当たりの面内せん断耐力は、ＣＬＴに対してハニカムパネルは約１０倍の耐力で、ＣＬＴよりも面内せん断耐力は高い。

以上の結果から、２mmの厚みの２枚のアルミニウム単板の間に、ガラス繊維を挟持させて貼り合わせた複合板を、面板として用いたハニカムパネルは、ＣＬＴが用いられている、建築の構造材の他、土木用材、家具などに使用することができる。また、ＣＬＴと同様に、戸建て住宅の他、中層建築物の共同住宅、高齢者福祉施設の居住部分、ホテルの客室などに用いることができる。

次に、２mmの厚みの２枚のアルミニウム単板の間に、ガラス繊維を挟持させて貼り合わせた複合板を、面板として用いたハニカムパネルを床構造とした場合の優位性について説明する。
Ａ：ハニカムパネルを床の構造として用いる適用対象は、工場、展示場、事務所などの大スパン架溝の床または屋根を有する建築物が好適である。
Ｂ：一般住宅や小規模な工場や事務所などでは、口径９０mmの大引きや根太を９１０mm程度の間隔に配置し、それらの上に２４mm以上の合板を載せてビスで接合させる方法に依る場合が一般的である。
Ｃ：床の平面的な凹凸に対して現場での対応が比較的容易であるが、建物のスパンが６ｍを超えて長大になるに従い、床構造として重要な面内剛性と耐力が不足する。
Ｄ：ＣＬＴ（Cross Laminated Timber：直交積層板）工法の床や屋根構造は、厚さ１５０mm以上の積層板を２ｍ程度の間隔で並ぶ大梁の上へ直接載せてボルトやビスで接合させる方法で、１０ｍを超えるスパンに適用し、面内剛性や耐力を十分に確保することが可能である。
Ｅ：ＣＬＴ工法の場合、大規模建築物に要求される耐火性能（耐火時間、避難時間の制約）を満足させるためにＡＬＣ板（Autoclaved light-weight concrete 軽量気泡コンクリート）などの不燃材料と組み合わせることになり、重量及びコストが増加する。
Ｆ：本実施形態のハニカムパネルによる床構造は、厚さ１００mmのＣＬＴ板の重量が４９０Ｎ／ｍ^２に対し、２５０Ｎ／ｍ^２と約１／２であり、同じ厚さの面内せん断剛性は７００Ｎ／mm^２に対し４０，０００Ｎ／mm^２と約５７倍、面内せん断耐力は６．９Ｎ／mm^２に対し７２Ｎ／mm^２と約１０倍で、十分な優位性がある。

以上説明したように、本実施の形態のハニカムパネルは、高剛性で撓みにくく、床材に使用することが出来る強度を備えており、建築の構造材の他、土木用材、家具などに使用することができる。特に、戸建て住宅の他、中層建築物の共同住宅、高齢者福祉施設の居住部分、ホテルの客室などに用いることができ、特に、工場、展示場、事務所などの大スパン架溝の床または屋根を有する建築物に用いることができる。

また、本実施の形態のハニカムパネルは、軽量で、大スパンの床構造や屋根構造に適用することができるとともに、軽量なので薄くすることで階高を低くできる。

なお、上記実施形態では、強化薄膜材７として、ガラス繊維層からなる部材を用いた例を示したが、強化薄膜材は、例えばカーボン繊維層からなる部材や、他の薄膜材を用いても良い。

上述の通り、本発明の実施の形態を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。

本発明に係るハニカムパネルは、待合スペースや屋外通路の屋根材として用いる他に、建築の構造材の他、土木用材、家具などに使用することができる。特に、戸建て住宅の他、中層建築物の共同住宅、高齢者福祉施設の居住部分、ホテルの客室などに用いることができ、特に、工場、展示場、事務所などの大スパン架溝の床または屋根を有する建築物に利用することができる。

１ ハニカムパネル
２、３ 面板
４ ハニカムコア
５、６ 薄板材
７ 強化薄膜材

Claims (3)

1. 一対の面板と、これらの面板間に挟持されるハニカムコアとからなるハニカムパネルであって、
   少なくとも一方の面板は、一対の薄板材と、これらの薄板材間に挟持される強化薄膜材とで形成され、
   前記一対の薄板材がアルミニウム薄板であり、前記強化薄膜材が、撚りを掛けたガラス繊維の織布、又は細いガラス繊維のフィラメントを数百本に集約したロービングの縦糸と横糸を均等に織り合わせて厚手の平織りにしたクロスからなるガラス繊維層の部材で形成され、
   前記薄板材は前記ハニカムコアの厚みの０．７５～１０％の厚さであり、前記強化薄膜材は前記ハニカムコアの厚みの０．５～３．３３％の厚さであることを特徴とするハニカムパネル。
2. 前記ハニカムコアは、３０～２００mmであることを特徴とする請求項１に記載のハニカムパネル。
3. 前記ハニカムパネルは、断面が六角形状で長手方向の両端がそれぞれ開放された複数個の筒状部が隣接して設けられ、前記面板は筒状部の開放された両端に貼り合わされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のハニカムパネル。

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