JPH0872192A - ハイブリッド素材とその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 天然木の自然な風合いと耐久性を有するハイ
ブリッド素材とその製法を提供する。 【構成】 アルミニウムなどで成形された所定の形状を
有する基材２の外周面の一部または全部に、木材を水蒸
気の存在下で加熱加圧して軟化させつゝ圧縮成形して得
た難燃性を有する断面コ字状の表面部材３ａ，３ｂを接
着剤４で接合すると共に、表面部材３ａ，３ｂの相互の
対向する側縁を接着剤５，５で接合してハイブリッド素
材として高級感のある柱状部材１とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、基材表面に特殊な加
工によって得た木質の表面部材を一体接合することによ
って得られる優れた強度と高級感とを有するハイブリッ
ド素材と、このハイブリッド素材の製法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、建築用材としての木材は、天
然の木材や、天然の木材を加工してその性質を改良した
積層材、集成材などが多く使用されている。かゝる木材
は金属、石材、プラスチック、コンクリート材、セラミ
ック、ガラスなどの他の材料に比べて高級感や温もり感
および加工の容易性などの点で優れているにもかゝわら
ず、強度、難燃性、耐候性、耐朽性などに問題があるた
め、前記した金属などの他の材料と一体化して使用され
ることが少なく、多くは内装用として別個に独立して使
用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これに対して、前記の
金属、石材、プラスチック、コンクリート材、セラミッ
ク、ガラスなどの他の材料は、強度、難燃性、耐候性な
どの点で優れているため広く屋外用にも使用されている
が、木材の持つ高級感や温もり感などを期待することは
できない。特に金属素材は、これを屋外に用いた場合、
高級感に乏しく、高い熱伝導率によって夏には熱く、冬
は冷たくなって人が触れることが多い部分などに使用す
ることに問題がある。そのため、金属などの表面に塩化
ビニール製のシートや、天然木を薄くスライスするなど
して得た突板を接着剤によって貼着することも知られて
いる。しかしながら、金属などの表面に天然木の自然さ
を表すために突板を接着剤を使用して貼着しても、両者
の膨張係数など物性の差異によって突板がきわめて剥が
れ易く、かつ経年変化し易いので屋外で使用するものに
は適用できないという欠点があった。また、集成材など
比較的重量のある表面部材を金属に貼着する場合には、
突板と同様剥離し易く、剥離によって不測の事故を惹起
するおそれもあると共に、集成材の表面に汚れが付着し
た場合これを除去することが難しく、燃えやすいなど実
用上解決すべき多くの問題を有していた。

【０００４】この発明はかゝる現状に鑑み、金属などか
らなる基材の表面に自然の温もりを有する木質の表面部
材を貼着した汎用性のあるハイブリッド素材と、その製
法を提供せんとすることを目的としたものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、この発明のハイブリッド素材は、任意の形状に形成
した基材表面の一部もしくは全部に、木材を水蒸気の存
在下で加熱加圧して軟化させつゝ圧縮成形して得た表面
部材を基材の表面形状に沿って全面的に、あるいは部分
的に接着剤によって接合一体化したことを特徴とするも
のである。

【０００６】この発明のハイブリッド素材の製法は、表
面の一部もしくは全部を表面部材の当接面とする基材
と、木材を水蒸気の存在下で加熱加圧して軟化させつゝ
圧縮成形して基材への当接面を形成した前記表面部材と
を、その少なくとも一方の当接面の一部もしくは全部を
液状接着剤の適用面として表面部材を前記基材に接合一
体化することを特徴とするものである。

【０００７】この発明において、ハイブリッド素材に用
いる基材としては、金属、石材、プラスチック、コンク
リート材、セラミック、ガラス又は木材などで、なかで
も強度を有し、軽量なアルミニウムの押出材の使用が好
ましい。

【０００８】表面部材は、天然木の単板であればその種
類には特別な限定はないが、コスト面からは杉などの間
伐材の使用が好ましい。この場合、所定の厚みと大きさ
の間伐材からなる単板の側面部にほぞ加工を施し、その
接合部を接着剤で一体的に接着して所定の大きさとして
使用することが好ましい。

【０００９】かゝる天然木の単板は、水蒸気の存在下で
高温高圧プレス装置で温度約７０〜１２０℃プレス圧約
１０ｋｇ／ｃｍ² で木質繊維を適度に軟化させつゝ目的
とする形状に成形して表面部材とするもので、単板は加
熱加圧成形によって木材内部の道管の孔が圧潰されてそ
の容積を大きく縮小し、同時に緻密で硬い成形物とする
ことができる。したがって、得られた単板は、強度、難
燃化、耐朽性、寸法安定性などの各種の性能を大きくに
向上させて屋内用としては勿論、屋外用として風雨に曝
されても充分な耐久性を備えた成形物となるものであ
る。

【００１０】なお、かゝる手段で得た表面部材は、成形
温度に触れると元の状態に戻るおそれがあるので、室内
用として使用する場合には通常室温が７０℃以上となる
ことはあり得ないので問題はないが、屋外で使用する場
合には、木材を水蒸気の存在下で加熱加圧して軟化させ
つゝ圧縮成形したのち、成形状態を維持しながら、すな
わち型に保持した状態で、水蒸気の温度を１８０℃前後
まで上げて２〜３分程度固定処理を行なったのち、蒸気
を抜いて大気圧に戻したものを使用することが好まし
い。

【００１１】また、基材の表面の一部もしくは全部に接
合接着する表面部材は、基材の表面形状と一致する１枚
の単板であってもよいが、基材の表面形状と密接する複
数の分割体で形成してもよい。

【００１２】また、前記基材と表面部材との一体化に際
しては、基材又は表面部材のいずれか一方もしくは双方
に接着剤を塗布するものであるが、基材と表面部材の一
方もしくは双方の接合面に凹部を形成し、該凹部を含む
接合面の全面を接着してもよい。なお、屋外でこの発明
のハイブリッド素材を建築材として使用した場合、高温
によって基材と表面部材の温度差が著しく生じ、接着部
が剥離するおそれがあるので、屋外用の場合には少なく
とも塗布厚が０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、より好まし
くは２．０〜４．０ｍｍとなるよう接着剤を全面的に塗
布することが望ましい。

【００１３】さらに、前記基材と表面部材との一体化に
際しては、基材又は表面部材の接合面のいずれか一方も
しくは双方に長手方向に沿って複数の凹条もしくは凸条
を形成し、表面部材と基材表面との当接によって生ずる
直線状の空間部内に液状接着剤を注入して部分的に接合
一体化してもよい。

【００１４】基材と表面部材との接着は、ポリウレタン
接着剤、エラストマー系接着剤、ホットメルト型接着
剤、エポキシ樹脂接着剤などを使用することができるの
で特別な限定はないが、瞬間接着性を有する低発泡ウレ
タン樹脂接着剤のような粘度の低い液状のプラスチック
接着剤の使用が好ましい。

【００１５】なお、基材として木材で構成する場合は、
表面部材とは異なった天然木、積層材、集成材などを使
用することが好ましい。

【００１６】

【作用】この発明のハイブリッド素材は、基材の表面
に、木材を水蒸気の存在下で加熱加圧して軟化させつゝ
圧縮成形して得た表面部材を接着剤で接合一体化するこ
とによって、基材本来の強度と、圧縮成形によって得た
表面部材の強度とによる優れた強度と、表面部材による
天然木の美しさ、自然感覚、高級感、温もりなどを付与
することができる。

【００１７】この発明のハイブリッド素材の製法は、基
材表面の一部もしくは全部を表面部材の当接面とし、こ
れに木材を水蒸気の存在下で加熱加圧して軟化させつゝ
圧縮成形によって基材への当接面を形成した前記表面部
材を、液状接着剤で接合一体化するというきわめて簡単
な手段によって、前記した優れたハイブリッド素材を容
易に得ることができる。

【００１８】

【実施例】以下、この発明のハイブリッド素材とその製
法の実施例を添付の図面を引用して具体的に説明する。
図１は、この発明のハイブリッド素材の一例を示す柱状
部材の一部切欠斜視図であって、柱状部材１は、押出成
形によって形成されたアルミニウムのパイプからなる基
材２の表面全周に、単板の圧縮成形加工によって得られ
た表面部材３を低発泡ウレタン樹脂系の接着剤４で接着
して一体的に接合したものである。

【００１９】基材２を構成するアルミニウムは、コーナ
ー部分を適度に湾曲させて形成したほゞ正方形状のパイ
プであって、表面部材３は、杉の間伐材からなる所定の
大きさの２枚の単板を、それぞれ高温・高圧プレス装置
（図示せず）を使用して、水蒸気の存在下で温度約２０
０℃、プレス圧約２０ｋｇ／ｃｍ² で断面がほゞコ字状
に圧縮成形したもので、この圧縮成形によって本来の厚
みの約１／２以下の厚みのきわめて緻密な難燃性の断面
コ字状の成形体３ａ，３ｂが形成される。

【００２０】しかして、これらの成形体３ａ，３ｂのコ
字状の内側の全周に前記低発泡ポリウレタン樹脂系の液
状接着剤４を塗布して基材２の外面に嵌挿接着し、ま
た、成形体３ａ，３ｂの相互の接合端縁の全体にも同様
の低発泡ポリウレタン樹脂系接着剤５を塗布して一体接
合したもので、これによって基材２の外周面がすべて固
く緻密な木質材で一体的に覆われた強度が大きく、一見
して無垢の木材と遜色のない外観の柱状部材１を得るこ
とができるものである。

【００２１】この柱状部材１は、基材１を構成する管状
のアルミニウムの持つ強度と、緻密で硬く成形された木
材からなる表面部材３の強度とによって強靱性を充分に
保持すると共に、表面部材３の外観によって高級感を有
する柱状部材を形成しているもので、かゝる柱状部材１
の表面部材３によって床柱などの室内に形成する柱体と
して勿論使用することができるほか、日光や雨露に曝さ
れ、温湿度の変化にも充分に対応できるため、屋外の門
扉のための柱体や庭園の柵柱、ポールなどに充分使用す
ることができるものである。

【００２２】前記図１の柱状部材１の形成において、基
材２と表面部材３との接着剤４による接合一体化は、そ
の接合面の全面に接着剤を塗布して全面接着によって接
合することができる。その際、基材２と表面部材３との
材質の差による線膨張係数などの物性差で接着部から剥
離することを避けるために、硬化後もなお若干の柔軟性
を保持して強固に接着する低発泡ウレタン樹脂系接着剤
などを用いて約２〜１０ｍｍの範囲、実施例においては
約４ｍｍの比較的厚い接着剤層を形成し、この接着剤層
によって剥離の要因となる前記線膨張係数差などを吸収
して強固かつ安定した接着が可能となる。

【００２３】また、図４に示すように、基材２と表面部
材３の相互の接合面の一部に凹条、特にアンダーカット
状の凹条７，７を形成して、これらの凹条７，７と他の
接合面の全面に液状接着剤６を塗布して実質的な全面接
着による接合一体化を行うことにより、さらに強固な接
合が可能となる。

【００２４】さらに、基材２と表面部材３のいずれか一
方の接合面、たとえば、図５に示すように、表面部材３
の接合面の一部に凹条８を形成し、この凹条８によって
形成される接合面の空間部に接着剤６を注入して部分接
着することにより、基材と表面部材との前記線膨張係数
などの物性差による接着剤層の剥離事故を防止すること
ができる。

【００２５】図２は、この発明のハイブリッド素材の他
の実施例として椅子の肘掛けの例を示したものである。
肘掛け１１は、Ｕ字状に湾曲した断面円形のステンレス
スチールからなる基材１２と、このＵ字状の約半分の部
分の上部に沿って設けた表面部材１３とによって構成さ
れているものである。

【００２６】表面部材１３は、前記と同様にして杉の間
伐材から得た１枚の単板を水蒸気の存在下で加熱加圧し
て軟化させつゝ圧縮成形して断面Ｕ字状となした成形体
であって、かゝる表面部材１３の内側に低発砲ウレタン
樹脂系接着剤１４を塗布して基材１２に一体化したもの
である。

【００２７】かゝる肘掛け１１は、実際に肘を掛ける部
分が木質材によって形成されているので、肘を掛けた際
にスチールのような冷たい感覚がなく、天然木の持つ優
雅な感じによって椅子の持つ価値を向上することができ
るものである。

【００２８】なお、この図２および図３による基材１２
と表面部材１３の接着も、前記柱状部材１と同様な各種
の接着手段によって確実な接着が可能である。

【００２９】

【発明の効果】この発明のハイブリッド素材は、基材の
表面に、木材を水蒸気の存在下で加熱加圧して軟化させ
つゝ圧縮成形して得た表面部材を接着剤で接合一体化し
たもので、基材の持つ本来の強度と、圧縮成形によって
得られた表面部材の強度によって優れた強度を維持する
と共に、表面部材によって素材に天然木による美しさや
自然感覚乃至は高級感を与えることができるものであ
る。

【００３０】特に、この発明のハイブリッド素材は、表
面部材は木材の圧縮成形による本来の優れた寸法安定性
に加えて、基材表面に確実に一体化されているため、乾
湿度合いによる膨張、収縮などによる狂いがなく、一層
優れた寸法安定性が付与されると共に、圧縮成形によっ
て表面が緻密であるため接着に際して接着性がきわめて
良好で作業性がよい。

【００３１】さらに、木材の圧縮成形による表面部材
は、遮音性、吸音性に富み、耐朽性を有し、難燃性であ
るという幾多の利点を併せ持ち、これを接合一体化した
基材と相俟ってハイブリッド素材として多くの用途を期
待することができる。

【００３２】この発明のハイブリッド素材の製法は、基
材表面の一部もしくは全部を表面部材の当接面とし、木
材を水蒸気の存在下で加熱加圧して軟化させつゝ圧縮成
形によって基材への当接面を形成した前記表面部材と
を、液状接着剤で接合一体化するというきわめて簡単な
手段によって、圧縮木材による表面部材の強度、耐朽性
や木の良さなどと、基材の強度、耐久性などを相乗的に
兼ね備えたハイブリッド素材を容易に得ることができる
ものである。

【００３３】この発明の製法によって得られるハイブリ
ッド素材は、建築用材として屋内用では、柱、梁、壁
材、床材、間仕切材などや、框、敷居、鴨居など室内に
現れる部分の素材として、また、屋外用としてはバルコ
ニーなどの手摺、門扉、門柱、フェンス等の素材として
使用することができる。

【００３４】さらに、基材として木材、金属、石材、プ
ラスチック、セラミック、ガラスなどと組み合わせるこ
とによって、高級感のあるインテリア家具などの室内調
度品に供することができ、これらによって多くの有用性
を期待することができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のハイブリッド素材の一例を示す柱状
部材の一部切欠斜視図

【図２】この発明のハイブリッド素材の他の実施例を示
す側面図

【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。

【図４】図１の基材と表面部材との接着の他の例を示す
拡大断面図

【図５】図１の基材と表面部材との接着のさらに他の態
様を示す拡大断面図

【符号の説明】

１ 柱状部材 ２，１２ 基材 ３，１３ 表面部材 ４，５，６，１４ 接着剤 ７，８ 凹条

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｂ２７Ｋ 5/06 Ａ 9123−2Ｂ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 任意の形状に形成した基材表面の一部も
   しくは全部に、木材を水蒸気の存在下で加熱加圧して軟
   化させつゝ圧縮成形して得た表面部材を基材の表面形状
   に沿って全面的に、あるいは部分的に接着剤によって接
   合一体化したことを特徴とするハイブリッド素材。
2. 【請求項２】 前記基材は、金属、石材、プラスチッ
   ク、コンクリート材、セラミック、ガラス又は木材であ
   ることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド素材。
3. 【請求項３】 前記表面部材は、木材を水蒸気の存在下
   で加熱加圧して軟化させつゝ圧縮成形したのち、成形状
   態を維持しながら水蒸気の温度を上げて固定処理したも
   のである請求項１記載のハイブリッド素材。
4. 【請求項４】 前記表面部材は、杉などの間伐材からな
   る所定の厚みと大きさの単板の側面部にほぞ加工を施
   し、その接合部を接着剤で一体的に接着して所定の大き
   さとしてものを高温高圧の水蒸気の存在下で軟化させつ
   ゝ圧縮成形したものであることを特徴とする請求項１記
   載のハイブリッド素材。
5. 【請求項５】 前記表面部材は、基材の表面形状と密接
   する複数の分割体からなることを特徴とする請求項１記
   載のハイブリッド素材。
6. 【請求項６】 前記基材と表面部材との一体化に際し、
   基材と表面部材の一方もしくは双方の接合面に凹部を形
   成し、該凹部を含む接合面の全面を接着することを特徴
   とするハイブリッド素材。
7. 【請求項７】 前記基材と表面部材との一体化に際し、
   基材又は表面部材の接合面のいずれか一方もしくは双方
   に長手方向に沿って複数の凹条もしくは凸条を形成し、
   表面部材と基材表面との当接によって生ずる直線状の空
   間部内に液状接着剤を注入して部分的に接合一体化した
   ことを特徴とする請求項１記載のハイブリッド素材。
8. 【請求項８】 表面の一部もしくは全部を表面部材の当
   接面とする基材と、木材を水蒸気の存在下で加熱加圧し
   て軟化させつゝ圧縮成形して基材への当接面を形成した
   前記表面部材とを、その少なくとも一方の当接面の一部
   もしくは全部を液状接着剤の適用面として表面部材を前
   記基材に接合一体化することを特徴とするハイブリッド
   素材の製法。
9. 【請求項９】 前記表面部材は、前記圧縮成形によって
   所定の厚みと大きさを有する単一の表面部材とするか、
   もしくは圧縮成形によって得た複数の分割状の表面部材
   の接合すべき相互の側縁部をほぞ加工と接着剤とによっ
   て一体的に結合して所定の大きさの表面部材とすること
   を特徴とする請求項９記載のハイブリッド素材の製法。