JPH08508320A - 木材部材用の整列繊維補強パネル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 積層ビーム、木材Ｉ形ビーム及びトラスを含む補強木材構造部材に使用する補強パネル２２及びそれを製造するプロセス。補強パネルは複数の合成繊維２４からなり、前記繊維は互いに平行に配列し、パネル、従って木材構造物の長手方向に整列している。パネルは実質上横方向繊維を含まない。繊維は樹脂包み込み体２６によって定位置に保持されており、包み込み体は表面に最も近い若干の繊維を除いて、繊維を完全に包囲している。補強パネルの表面は、補強パネルが、レゾルシノールの如き積層ビーム工業で通常使用される非エポキシ接着剤を使用できるよう、パネル表面に最も近い繊維がヘヤアップされるよう処理される。本発明の補強パネルは改良されたプルトルージョンプロセスによって製造され、このプルトルージョンプロセスは、マンドレル又は織物マットを使用せずそして、補強パネルの繊維が樹脂硬化中張力付与状態に保たれて、繊維の平行配列と繊維の長手方向整列を維持し、かつ本発明の補強パネルで補強される木材構造物の初期撓みを減少するよう繊維の初期歪みを設定するように選択可能の背圧を与える。

Description

【発明の詳細な説明】 木材部材用の整列繊維補強パネル技術分野 本発明はビーム、柱及びトラスの如き構造用木材の補強に関するものであり、 詳細には本発明は木材部材の引張り又は圧縮荷重を改善するために構造用木材部 材に補強材として単一方向繊維を使用する用途に関するものである。背景技術 木材製品の技術者は、競争力を維持するために、構造限界及び工業木材製品の コスト効果を高める代替材料と組み合わせた革新的設計を採用しなければならな かった。工業木材製品の例には接着積層木材ビーム、積層木材柱、木材Ｉ形ビー ム及び木材トラスが含まれる。従来技術はこれらの工業木材製品の例で充満して いた。 O'Brienの米国特許第５，０２６，５９３号には積層ビームを補強するために 薄い平らなアルミニウムストリップを使用することが開示されている。O'Brien は、アルミニウムストリップはビームの幅と長さ全体にわたって連続していなけ ればならないこと及び補強ストリップは引張り強度を改善するために最も下の薄 層板に、又はビームの圧縮強度を改善するために最も上の薄層板に接着固定する ことができることを教示している。このように、O'Brienはビームの引張り強度 （又は圧縮強度）を改善するために、従ってビームの全荷重支持能力を改善する ために木材積層ビームに補強ストリップを配置する工業的原理を教示しているが 、O'Brienはアルミニウム補強ストリップの使用を開示しているに過ぎない。そ して、O'Brienは、補強ストリップは任意の“高引張り強度”材料とすることが できると述べているが、O'Brienは補強ストリップを最適化するための手段を、 またアルミニウム以外の補強ストリップの使用に関連する問題点を解消する手段 は教示も、示唆もしていない。 Timber Engineeringの1998年International Conferenceでは、接着積層木材ビ ーム（glulams）に補強プラスチック（ＲＰ）の使用を開示した“Reinforced Gl ued-Laminated Wood Beams”と題する論文がMr．Dan A．Tingleyによって提出さ れた（以後“Tingley Paper”と称する）。Tingley Paperは高応力領域に配置さ れた“KEVLAR”補強されたプラスチックパネルをもつglulamsのテスト結果を開 示した。その結果は非補強ビームとは対照的に、“KEVLAR”補強により、ビーム の最終的荷重対破壊を１９％改善を示した。長手方向の整列が望ましい理由又は それを達成する手法は開示されていないが、前記論文は製造者は繊維の長手方向 整列を１００％達成することができると言っている。前記論文はまた、補強パネ ルは両側を砂磨き（sanding）されたことを開示しており、更に、“KEVLAR”補 強パネルの砂磨きした面は重要であることが見出されたと述べていた。しかし、 前記論文は砂磨きプロセスがなぜ重要であったか、又は砂磨きプロセスが“KEVL AR”繊維を露出させ又は擦り切れさせられるという提案がなぜ重要であったかに ついては開示していない。Tingley論文もまた、ビーム強度補強の利益を大きく 減少させずに、ＲＰの長さをglulamビームの長さに比して短縮することに経済的 利点があることを教示している。Tingley論文はＲＰ補強パネルを製造するため のプロセスはなにも開示しておらず、また初期歪みを減らすために繊維が張力下 にある間にパネルを硬化させることに関する利益も開示していない。また、前記 論文はレゾルシノールの如き商業規格の接着剤の使用を簡単化する表面を作るた めにＲＰを“ヘヤアップ”するために最外側繊維の若干を露出させることの利益 を開示していない。一方、前記論文は、レゾルシノール接着剤から離れて、たと え安価な商業接着剤、レゾルシノールが木材薄層板の他の層間に使用されるとし ても、周囲の木材薄層板にＲＰを接着するためにエポキシを使用することを教示 することによって、教示している。 関連技術のもう１つの領域はプルトルージョン製造プロセスである。プルトル ージョンは繊維補強プラスチック部品の長尺材を製造する連続製造プロセスとし て定義される。プルトルージョンは、可撓性補強繊維を液状樹脂浴を通して、次 いで加熱ダイを通して引張ることを含み、前記ダイでＲＰが形作られて樹脂が硬 化させられるようになっている。プルトルージョンはＲＰの連続長尺物を製造し 、かつ繊維の注文の配置と方位に適応できることで知られている。このことはプ ルトルージョン部品の機械的性質を特定の用途のために設計することを可能なら しめる。プルトルージョン部品は軸線方向強度用の長手方向整列繊維と、横方向 強度用の斜め配列繊維をもつ。発明の開示 本発明は積層木材ビーム及び他の木材構造部材に補強材としてＲＰパネルを使 用する従来技術を改良するものである。本発明は何千本もの高強度繊維を含むパ ネルを提供する。すべての繊維は互いに実質上平行に配列されかつ補強パネルの 長手方向軸線と整列してる。レゾルシノールの如き商業規格の接着剤がＲＰパネ ルを木材構造物に接着するために使用できるように、表面に最も近い繊維がパネ ル表面をヘヤアップするために擦り切れさせられる。 本発明はまた、連続した長い整列繊維の心部と、パネルの木材構造物への接着 を容易ならしめるためＲＰをヘヤアップすべく擦り切れさせられた非連続繊維の 外層（単層又は複数層）をもつ混合繊維ＲＰを含む。混合繊維ＲＰは、設計要件 がヘヤアップできない繊維の使用を要求する場合には重要である。例えば、高圧 縮強度をもつパネルを製造するためには、カーボン繊維が“KEVLAR”間に挟まれ る。というのはカーボンは他の殆どの商業繊維に比して優れた圧縮弾性係数をも ち、そして“KEVLAR”は優れた接着表面を与えるためにヘヤアップすることがで きるからであり、これに対して、カーボン繊維だけを含むパネルはパネルを隣接 した木材薄層板に接着するためにエポキシ系の接着剤を必要とする。 本発明は、実質上すべての繊維が配列されかつ整列されそして樹脂が加熱ダイ 中で硬化されている間に張力を付与されて成るパネルを作る製造プロセスを含む 。 本発明の上記及び他の目的、特徴、利点は以下の図に基づく発明の詳細な説明 から明らかになるだろう。図面の簡単な説明 第１図は従来のプルトルージョン製造プロセスを示す斜視図である。 第２図は実質上すべての繊維が互いに平行に配列されかつ長手方向軸線と整列 した細長い補強パネルを製造する本発明のプルトルージョンプロセスを示す斜視 図である。 第３ａ図〜第３ｃ図は夫々本発明のパネルを構成する繊維の整列と方位を示す 部分切除斜視図である。 第４図は薄層板間に置かれた本発明の補強パネルをもつ木材積層ビームの側面 図である。 第５図は外面上に置かれた本発明の補強パネルをもつ木材積層ビームの側面図 である。 第６図はＩ形ビームの荷重支持能力を改善するための本発明の補強パネルの好 適場所を示す木材Ｉ形ビームの側面図である。 第７図はトラスの荷重能力を改善するための本発明の補強パネルの好適場所を 示す木材トラスの側面図である。本発明を実施する最良の様式 本発明はその用途の説明から始めることによって最もよく理解される。第４、 ５図を参照すれば、複数の薄層板１２をもつ接着した積層木材ビーム１０を示し ている。各薄層板１２は好適には細長い木材板である。 積層ビームの主たる建築用の用途はブロック１４間の領域として表された開放 領域に張り渡し、そして矢印１６で表される荷重を支持することである。このよ うに形成されたとき、最下部の薄層板１８はかなり大きな純引張り応力を受ける 。逆に、最上部の薄層板２０はかなり大きな純圧縮応力を受ける。科学者は、最 大応力の領域に即ち、最下部薄層板又は最上部薄層板１８、１９に夫々最も近い 領域に、補強パネル２２又は２３を追加することによって、積層ビームの荷重支 持能力はかなり大きく増すことができることを発見した。この場合補強パネル２ ２は補強パネル２３から区別される。というのは、パネル２２は高引張り応力の 領域用に設計され、かつその領域に置かれるが、パネル２３は高圧縮応力の領域 に置かれるからである。第４図では、補強パネル２２は最下部薄層板１８とそれ に隣接する薄層板の間に示され、パネル２３は最上部薄層板２０とそれに隣接し た薄層板の間に示される。 第４、５図では、補強パネルの長さはほぼビーム長さの五分の三である。テス トによって分かりかつ従来技術に開示されてきたことは、ビームの中心部分の五 分の二乃至五分の三にわたる補強パネルは、全長の補強パネルの実質上すべての 利点を与えるが、ビーム当たりのコストを低下させる。第４図では、補強パネル は薄層板間に取付けられて、ビーム長さのほぼ五分の三にわたって延在し、従っ てスペーサー２４を補強パネル２２の両端に隣接して置くことを必要とする。ス ペーサー２４は木材製とすることができる。補強パネルがビームの外側に置かれ ると、スペーサーは必要ない。 本発明の好適実施例で、かつ上記した設定条件の下では、即ち点荷重又は等分 布荷重をもつ単純ビームでは、最下部補強パネル２２は高引張り強度の材料から なるが、最上部補強パネル２３は高圧縮強度の材料からなる。第４、５図に示す 構成はこれらの図形に関連する荷重条件にのみ適している。もし、積層ビームが 異なった荷重を受ければ、補強パネルを設置する最適構成は異なる。例えば、も し積層ビームが片持ち型式であれば、設計要件として、最大引張り強度をもつ補 強パネルはビーム上部に置かれるが、最大圧縮強度をもつ補強パネルはビーム下 部に置くことが要求される。また、片持ち型式の荷重状態では、補強パネルはビ ーム長さの中心に置かれないで、むしろ最大歪み領域にビームに沿って置かれる 。 第６、７図は別の実施例として、木材建築用部材の構成と、建築用部材の荷重 支持能力を増大させる最大利益を与えるよう補強パネルを取付けるための好適場 所を示す。第６図は頂部と底部に沿って及び末端のウエブ部分に補強パネルをも つ木材Ｉ形ビームを示す。第７図は最大引張り応力の場所に取付けられた補強パ ネルをもつ木材トラスを示す。第４〜７図は本発明の補強パネルの若干の応用例 を示すものであって、本発明のパネルが適する木材構造物のすべての型式につい てのすべての応用例を示すものではない。また、本発明の補強パネルは固体の木 材ビームや柱、及びパララム（parallams）や積層ベニヤ建材の如き他の工業用 木材構造物にも適する。 本発明の補強パネルの好適実施例は第３ａ図に示す。パネル２２は複数の合成 繊維２４からなり、前記繊維は互いに平行に配列され、そしてパネルの長手方向 に整列している。繊維２４は包み込み体２６によってそれらの配列と整列状態に 維持され、前記包み込み体は繊維を包囲し、そして繊維間の隙間を充填する。パ ネル２２は後述の如く処理され、木材構造物に接着すべき表面領域３０が接着を 容易ならしめるべく露出されるようになす。 繊維２４の平行配列と長手方向整列は最大強度をもつパネルを提供する。とい うのは、前記強度は繊維からもたらされ（樹脂からではない）、本発明の繊維の 構成が繊維の最大密度を与えるからである。普通、補強プラスチック部品のもつ 繊維対樹脂容積比は４０／６０である。しかし、本発明の繊維構成はプルトルー ジョン（pultrusion）法で製造したとき、６０／４０の高繊維対樹脂容積比を与 える。更に、本発明の繊維構成は、樹脂による繊維の濡らしを容易ならしめる。 補強プラスチック部品を製造するに際しては、樹脂が補強繊維を完全に含浸する こと−−これは濡らしとして知られる−−が極めて重要である。１００％の濡ら しを複雑な織物構造をもつ繊維で達成するのは困難である。平行配列の繊維構成 を準備することによって、本発明はたとえ高繊維対樹脂比であっても、１００％ 濡らしを達成することができる。 本発明以前には、補強プラスチックパネルは木材ビームと構造物にエポキシ接 着剤だけで接着することができた。この接着剤は木材積層製品の製造に通常使用 される接着剤より高価である。積層木材の製造にしばしば使用される商業規格の 接着剤はレゾルシノールであり、これはエポキシ接着剤より安価である。補強パ ネル２２の表面をヘヤアップ（hair up）させるよう処理することによって、こ の処理では前記表面３０近くの繊維が切られ、切られた端が樹脂包み込み体２６ から突出させられるのであるが、補強プラスチックパネルを非エポキシ接着剤に よって木材構造物に接着するための今まで知られていない手段が提供される。 補強パネル２２の表面をヘヤアップさせる好適方法はパネルの表面をパネルの 長手方向を横切る方向に６０グリット研磨剤でもって砂磨き（sanding）するこ とである。砂磨きは樹脂包み込み体の小部分を除去し、表面に最も近い繊維を露 出させる。更に砂磨きすると、個々の繊維が切れ、繊維の一端が樹脂包み込み体 中に留まるが繊維の他端は樹脂包み込み体から突出して、毛むくじゃらの表面を 形成する。 パネル２２の表面をヘヤアップさせる別の方法は、補強プラスチック製造の当 業者には明らかであり、パネルが硬化用ダイから出てくるときにパネル表面に空 隙を生ぜしめるよう樹脂包み込み体が硬化する前にパネル表面を化学的に処理し 、それによって樹脂の複数の部分を除去しそしてその下にある繊維を露出させる ことを含む。パネル表面をヘヤアップさせるもう１つの別の方法は、切れた粗紡 糸を使用することである。後述するように、本文中で言及するすべての繊維は合 成繊維であり、繊維製造プロセスは先ず、複数の撚り糸又は繊維に集合させられ る繊条を作る。前記撚り糸又は繊維は更に、糸として既知の撚り合わされた撚り 糸又は撚り合わされない撚り糸にに集合させられる。典型的には、製造プロセス に使用するための粗紡糸又は糸は織物に織られる。入手可能の１型式の粗紡糸は 切れた粗紡糸と称され、その場合粗紡糸は力を加えられており、前記力は粗紡糸 の個別の繊維の幾つかをほつれさせる。切れた粗紡糸を整列させて樹脂包み込み 体内に包まれる繊維の元として使用することによって、出現するパネルはヘヤア ップされる表面をもつ。 第３ａ図に示すパネルは高引張り応力を及ぼされる木材ビーム１０の領域を補 強するために使用するパネルの好適実施例である。好適には、繊維２４はアラミ ド繊維又はカーボン繊維とする。アラミド繊維は商標名“ＫＥＶＬＡＲ”として 市場で入手でき、本発明に好適な品質は“ＫＥＶＬＡＲ４９”である。別法とし て、前記繊維は商標名“ＳＰＥＣＴＲＡ．”として市場で入手できる。 補強パネルの別の実施例は第３ｂ図に２つの型式の繊維をもつパネルとして示 す。第１の繊維３０は互いに平行に配列され、上記の如くパネル２２の長手方向 に整列しており、第２の繊維３１は第１の繊維と、木材構造物に接着される表面 ３２との間に配列される。この実施例はカーボン又は“ＳＰＥＣＴＲＡ．”の如 き、ヘヤアップしない第１繊維を必要とする場合に最も適している。カーボン繊 維だけは、構造上、木材ビーム用補強パネルに適している。しかし、実験によれ ば、カーボン繊維パネルをレゾルシノール接着剤で木材ビームに接着することは 不可能であることが認められ、そしてカーボン繊維パネルの表面をヘヤアップす る努力は無効であることが分かった。従って、第１繊維３０としてカーボン又は “ＳＰＥＣＴＲＡ．”を使用するのが望ましい場合には、第２繊維としてのアラ ミド繊維でパネルの主表面を覆うのが有利であることが分かった。アラミド繊維 の使用は前述の如くパネルがヘヤアップされることを可能となし、そのためパネ ルは木材ビームにレゾルシノールの如き非エポキシ接着剤を用いて接着可能とな る。 もう１つの実施例は第１繊維３４と繊維マット３５をもつパネルとして第３ｃ 図に示す。両者は樹脂包み込み体２６内に包まれる。この実施例は非エポキシ樹 脂からなる樹脂包み込み体にとって最も適している。非エポキシ樹脂包み込み体 を用いた実験によれば、補強パネル２２に層間（interlaminar）剪断破壊を生じ た。従って、最大強度用の補強パネル中の繊維の最適構成は平行で、長手方向に 整列しているけれども、繊維マット３５は、パネルの長手方向に対して斜めに配 列されそのため層間歪みに耐える繊維を準備することによって、補強パネル２２ の層間剪断強度を改善する。 好適には、パネルの製造に用いる樹脂２６はエポキシ樹脂である。しかし、別 の実施例はポリエステル、ビニルエステル、フェノール樹脂、ポリイミド、又は ポリスチリルピリジン（PSP）の如き他の樹脂を使用することができる。本発明 の別の実施例では、ポリ（エチレン−テレフタレート）（PET）及びナイロン− ６６の如き熱可塑性樹脂を使用できる。 本発明の補強パネルは引張り又は圧縮で極めて高い弾性係数をもつパネルを提 供する。しかし、本発明の補強パネルは非常に小さい横強度をもつ。というのは 、実質上すべての繊維が平行に配列されかつ長手方向に整列しているからである 。補強パネルは、並の強さの人が補強パネルをその長手方向軸線に沿ってパネル 破壊点まで曲げることができる程に横方向には弱い。本発明の補強パネルは、荷 重が単一方向性でありかつ決定できかつ制御できる方向をもつ構造物を補強する のに使用できるに過ぎない。 補強パネルの製造 従来技術につき説明したように、プルトルージョンは、合成繊維が樹脂で濡ら されそして、合成繊維を包む樹脂を硬化すべく加熱ダイを通して引張られる如き 製造プロセスである。従来のすべてのプルトルージョン製造プロセスは、プルト ルージョン製品に横強度を与えるために引張り方向の長手方向軸線に対して斜め に整列した相当な量の繊維を使用する。更に、従来のプルトルージョンプロセス は、構造用繊維の露出を防止するために十分な樹脂を確保するよう注意深く制御 される。また、従来のプルトルージョンプロセスは繊維を露出させるような手法 でプルトルージョン製品を処理しない。というのは、露出した繊維は製品を弱化 しそして環境要素又は人間に曝される場所で使用できないことが補強プラスチッ ク工業で周知だからである。 第１図を参照して従来のプルトルージョンプロセスを説明する。第１図に示す プルトルージョンプロセスは中空長方形の形部材を製造するよう設定されており 、従ってプルトルージョンプロセスの間、中空コアを保持するためのマンドレル ４０を必要とする。固体部材を製造するためには、従来のプルトルージョンプロ セスはマンドレル４０を取り除くことによって変更される。従来のプルトルージ ョンプロセスは夫々上部と下部のマット４４、４５を含み、前記マットは典型的 には粗紡糸織物又は織布である。また、形成される構造用部材の長手方向に整列 しそして織物マット間に挟まれる複数の粗紡糸４６がある。引張り装置４８は該 プロセス処理段階を通して繊維を引張る力を与える。従って、下部織物マット４ ４で開始し、前記マットは樹脂浴５０を通して引張られ、成形ダイ５２によって マンドレル４０を囲むよう成形される。粗紡糸４６は同様に、樹脂浴５４で濡ら され、そして成形ダイ５６によってマンドレル／マット組み合わせ体を囲む形に 作られる。その後、上部織物マット４５は樹脂浴５８中で濡らされそして成形ダ イ６０によって、マンドレル４０、下部マット４４及び粗紡糸４６の組み合わせ 体を囲む形に作られる。その後、組み合わせ体全体が樹脂を硬化させる加熱ダイ ４２を通して引張られ、その結果、構造用部材３８が剛性部材３８としてダイか ら出て来る。 本発明は本発明の補強パネル２２（又は２３）を製造する目的で従来技術のプ ルトルージョンプロセスを改善する。合成繊維粗紡糸７２をその上にもつ複数の リボン７０から開始して、粗紡糸は整列させるため及び粗紡糸のもつれを防止す るためにカード（card）を通して引張られる。カード７４は複数の開口７６をも ち、前記開口を通して粗紡糸７２が引張られる。開口７６は、開口の縁が粗紡糸 ７２に磨耗又は抵抗を与えないように、典型的にはセラミック又はプラスチック の如き低摩擦材料でパッキングされる。粗紡糸７２がカード７４を通過した後、 粗紡糸は第１の櫛７８によって集められて、互いに平行に配列される。第１の櫛 の後で、粗紡糸は張力付与マンドレル８０を越え、第２の櫛８２の下を通る。前 記第２櫛は粗紡糸７２の平行配列を引き続き維持する。その後、粗紡糸は樹脂浴 ８４中で濡らされ、そしてオリフィス９０をもつ加熱ダイ８８に入る前に、パネ ル２２（又は２３）を形作る成形ダイ８６によって集められる。ダイ８８からの 熱 が樹脂を硬化させ、その結果、出現するパネルは実質上剛性部材になる。 従来のプルトルージョンプロセスは連続長尺物の樹脂補強プラスチックの製造 に適すると考えられた。しかし、本発明の補強パネルをプルトルージョン処理す れば、繊維を実質上互いに平行に配列しかつ補強パネルの長手方向と整列させる ことができるため、予期しない利点が得られた。本発明の改善されたプルトルー ジョンプロセスの追加の予期しない利点は、樹脂が硬化される間、繊維に張力付 与することであり、これは２つの利点を与える。第１には、繊維中の張力がパネ ル中の繊維の平行配列と整列を維持するのを助ける。第２には、繊維が張力を受 けているときに樹脂を硬化させることによって、出来た補強パネルは剛性がより 大きくなり、従って本発明の補強パネルによって補強された木材ビームが初期荷 重を加えられたときの撓みがより小さくなることが分かった。繊維が張力を受け ているときに樹脂を硬化させることによって、繊維の初期歪みが製造プロセス中 に設定され、従って補強パネルが木材ビームに接着されそしてビームに荷重が加 えられたとき、樹脂硬化中に張力を受けていない繊維から作られた補強パネルを 使用したビームに生じる撓みより小さい撓みが生じた。 実験によれば、樹脂硬化中に繊維に加える最適張力はほぼ３乃至８ポンドであ る。この繊維張力は粗紡糸に加わる背圧によって生ぜしめられ、これは櫛７８、 ８２と組み合わせて張力付与マンドレル８０によって又は摩擦リボン７０の使用 によって与えられる。後者の場合、リボンの回転摩擦は粗紡糸に所望の背圧を与 えるよう調節することができる。 以上の説明で用いた用語、表現は説明用のものであって、限定を意味するもの ではなく、上記用語や表現の使用は図示、説明した特徴の均等物を除外する意図 を有するものではなく、本発明は上述した処に限定されることなく，本発明の範 囲内で種々の変更を加えることができるのは勿論である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＴ，Ｕ Ａ，ＵＺ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．構造部材の荷重支持能力を増大させるために細長い木材構造部材に接着され るパネルにおいて、 （ａ）複数の補強繊維を含み、前記繊維の実質上大部分は前記パネルの全長に 沿って連続し、実質上互いに平行に配列され、かつ前記パネルが前記構造部材に 接着されるとき構造部材の長手方向に従うよう整列しており； （ｂ）前記平行配列と前記長手方向の整列を維持する前記複数の補強繊維のた めの樹脂包み込み体を含み； （ｃ）パネル主表面に最も近い整列した補強繊維から生じる繊維材料が前記表 面の樹脂包み込み体から突出すること； を特徴とするパネル。 ２．前記繊維は重合体とすることを特徴とする請求項１に記載のパネル。 ３．前記重合体繊維はアラミドとすることを特徴とする請求項２に記載のパネル 。 ４．前記繊維はポリエチレンとすことを特徴とする請求項１に記載のパネル。 ５．前記繊維はカーボンとすることを特徴とする請求項１に記載のパネル。 ６．前記樹脂包み込み体は熱硬化性樹脂とすることを特徴とする請求項１に記載 のパネル。 ７．前記樹脂包み込み体は熱可塑性樹脂とすることを特徴とする請求項１に記載 のパネル。 ８．構造部材の荷重支持能力を増大させるために細長い木材構造部材に接着され るパネルにおいて、 （ａ）前記パネルの全長に沿う複数の連続繊維を含み、前記繊維は実質上互い に平行に配列されそして前記パネルが前記構造部材に接着されるとき前記構造部 材の長手方向に従うよう整列しており； （ｂ）前記複数の連続繊維から生じかつそれから突出する複数の非連続繊維を 含み、； （ｃ）すべての前記連続補強繊維を包むが、しかし繊維端部がその主表面に沿 って前記包む樹脂を越えて突出して前記パネルの前記構造部材への接着を容易 ならしめるのに役立つようになすためにすべての前記突出する繊維材料を包まな い樹脂を含むこと； を特徴とするパネル。 ９．前記複数の連続繊維はカーボンであり、前記複数の非連続繊維は重合体であ ることを特徴とする請求項８に記載のパネル。 10．前記複数の連続繊維はポリエチレンであり、前記複数の非連続繊維は重合体 であることを特徴とする請求項８に記載のパネル。 11．前記複数の連続繊維はポリエチレンであることを特徴とする請求項８に記載 のパネル。 12．前記複数の非連続繊維は前記長手方向に対して斜めに配列された繊維を含む マットからなることを特徴とする請求項８に記載のパネル。 13．前記樹脂包み込み体は熱硬化性プラスチックであることを特徴とする請求項 ８に記載のパネル。 14．前記樹脂包み込み体は熱可塑性プラスチックであることを特徴とする請求項 ８に記載のパネル。 15．構造部材の荷重支持能力を増大させるために細長い木材構造部材に接着され るパネルにおいて、 実質上互いに平行に配列されかつ前記パネルが前記構造部材に接着されるとき 前記構造部材の長手方向に従うようパネルい対して整列した複数の繊維を包む樹 脂を含み、前記パネルが非エポキシ接着剤で構造部材に接着できるよう処理され た主樹脂表面を含むこと； を特徴とするパネル。 16．前記補強繊維から生じる繊維が、前記補強繊維からかつ前記主樹脂表面を通 して突出する端部をもつことを特徴とする請求項１５に記載のパネル。 17．前記繊維はカーボンであることを特徴とする請求項１５に記載のパネル。 18．前記繊維はポリエチレンであることを特徴とする請求項１５に記載のパネル 。 19．前記重合体繊維はポリエチレンであることを特徴とする請求項１８に記載の パネル。 20．前記樹脂包み込み体は熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１５に記 載のパネル。 21．前記樹脂包み込み体は熱可塑性樹脂であることを特徴とする請求項１５に記 載のパネル。 22．前記長手方向に対して斜めに配列された繊維を含むマットを更に含み、前記 マットは前記複数の繊維と前記構造部材の表面との間に配置されたことを特徴と する請求項１５に記載のパネル。 23．構造部材の荷重支持能力を増大させるために細長い木材構造部材に接着され るパネルを製造する方法において、 （ａ）実質上非平行の繊維がないように複数の補強繊維の実質上すべてを実質 上互いに平行に配列し； （ｂ）前記パネルを形成するダイ内で前記複数の繊維を整列させ； （ｃ）前記複数の繊維のための包み込み体を形成するため硬化可能の樹脂で前 記繊維を濡らし、前記包み込み体は主樹脂表面を含み； （ｄ）前記繊維に張力を付与し； （ｅ）前記繊維が張力付与状態にある間に前記ダイ内で前記樹脂包み込み体を 硬化させ； （ｆ）非エポキシ接着剤で構造部材に接着できるよう前記主樹脂表面を処理す ること； の工程を含むことを特徴とする方法。 24．主樹脂表面を処理する工程は前記主樹脂表面に最も近い整列した補強繊維か ら生じる繊維材料の若干部分を前記表面から突出させることを含むことを特徴と する請求項２３に記載の方法。 25．前記主樹脂表面を処理する工程は前記硬化工程の後に前記パネルを擦り切れ させることを含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。 26．前記主樹脂表面を処理する工程は空隙を生ぜしめるための化学手段によって 前記樹脂の複数部分に空隙を生ぜしめることを含むことを特徴とする請求項２３ に記載の方法。 27．前記複数の繊維は切れた粗紡糸を含むことを特徴とする請求項２３に記載の 方法。 28．濡らす前に前記複数の繊維をマットで覆う工程を含み、前記濡らす工程は前 記マットを濡らすことを更に含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。 29．前記複数の繊維はカーボンであり、前記マットは重合体であることを特徴と する請求項２７に記載の方法。 30．請求項２３の方法で作ったパネル。 31．第１の長手方向軸線をもつ細長い木材構造荷重支持部材において、： （ａ）第１の長手方向軸線とほぼ整列したそれらの全長で互いに接着した複数 の細長い木材セグメントを含み； （ｂ）樹脂マトリックス内に保持された複数の合成繊維撚り糸をもつ第１の合 成補強パネルを含み、前記第１合成補強パネルは木材セグメントのうちの少なく とも１つの第１の選択されたものに非エポキシ接着剤で接着されること； を特徴とする部材。 32．前記第１合成補強パネルは第１と第２の対向する主表面を含み、第１主表面 は前記木材セグメントのうちの少なくとも１つの第１の選択されたものに非エポ キシ接着剤で接着されることを特徴とする請求項３１に記載の木材構造部材。 33．第１合成補強パネルの第２主表面は非エポキシ接着剤で木材セグメントのう ちの少なくとも１つの第２の選択されたものに接着されることを特徴とする請求 項３２に記載の木材構造部材。 34．樹脂マトリックス内に保持された複数の合成繊維撚り糸をもちかつ非エポキ シ接着剤で木材構造部材に接着される第２の合成補強パネルを更に含むことを特 徴とする請求項３１に記載の木材構造部材。 35．非エポキシ接着剤はレゾルシノールを含むことを特徴とする請求項３１に記 載の木材構造部材。 36．第１合成補強パネルを木材セグメントのうちの少なくとも１つの第１の選択 されたものに接着するのと同じ非エポキシ接着剤で複数の細長い木材セグメント が互いに接着されることを特徴とする請求項３１に記載の木材構造部材。 37．非エポキシ接着剤はレゾルシノールを含むことを特徴とする請求項３６に記 載の木材構造部材。 38．第１合成補強パネルの複数の合成繊維撚り糸はアラミド繊維撚り糸を含むこ とを特徴とする請求項３１に記載の木材構造部材。 39．複数の細長い木材セグメントの各々は細長い木材板とすることを特徴とする 請求項３１に記載の木材構造部材。 40．接着積層木材ビームとして形成した請求項３１に記載の木材構造部材。 41．接着積層木材構造部材、木材Ｉ形ビーム、積層ベニヤ建材又は平行撚り糸建 材として形成した請求項３１に記載の木材構造部材。 42．第１の長手方向軸線をもつ細長い木材構造荷重支持部材において： （ａ）第１長手方向軸線とほぼ整列した木材セグメントの全長と第１接着剤で 互いに接着された複数の細長い木材セグメントを含み； （ｂ）複数の合成補強パネルを含み、前記パネルの各々は樹脂マトリックス内 に保持された複数の合成繊維撚り糸と、合成補強パネルのうちの少なくとも１つ の選択された第１のものをもち、このパネルは第１接着剤で木材セグメントのう ちの少なくとも１つの第１の選択されたものに接着されることを特徴とする木材 構造部材。 43．前記合成補強パネルのうちの少なくとも１つの選択された第１のものの前記 繊維は重合体であることを特徴とする請求項４２に記載のパネル。 44．前記合成補強パネルのうちの少なくとも１つの選択された第１のものの前記 重合体繊維はアラミドとすることを特徴とする請求項４３に記載のパネル。 45．前記合成補強パネルのうちの少なくとも１つの選択された第１のものの繊維 はポリエチレンとすることを特徴とする請求項４２に記載のパネル。 46．前記合成補強パネルのうちの少なくとも１つの選択された第１のものの前記 繊維はカーボンとすることを特徴とする請求項４２に記載のパネル。 47．前記樹脂マトリックスは熱硬化性樹脂とすることを特徴とする請求項４２に 記載のパネル。 48．前記樹脂マトリックスは熱可塑性樹脂とすることを特徴とする請求項４２に 記載のパネル。 49．構造部材の荷重支持能力を増大させるために細長い木材構造物部材に接着さ れるパネルにおいて： （ａ）樹脂包み込み体を含み； （ｂ）実質上互いに平行に配列され、かつ前記パネルが前記構造部材に接着さ れるとき前記構造部材の長手方向と整列するようパネルに対して整列した複数の 繊維を含み、前記繊維は、前記繊維が張力付与状態に維持されている間に前記樹 脂内に包み込まれること； を特徴とするパネル。