JPH09508329A - サンドイッチ構造建築用材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 サンドイッチ構造建築用材料は、該建築用材料の両面に合板、ファイバーボード、パーティクルボード、木、金属、プラスチック等の慣用の表皮を用いて、天然木ベニア、合成樹脂によって結合された木繊維又は木屑からなるベニア等該両面間の内部コアを角度を有する縦長ストリップ形状に、又はコルゲート状すなわち波形形状に、又は中空円筒状チューブにロールされた形状に形状化することで製造される。ストリップ又はチューブは、等しい高さの区域に横断方向にカットされ、透かしパターンを有する内部コア層を形成するように隣接して又は近接して組み立てられてもよい。透かしは、絶縁体又は強化材料で充填されてもよく、コア要素は被覆されてもよい。結果として得られる建築用製品は、モジュールであってもよく、軽量で強度を有し、合板、フローリング、壁、梁、ジョイント、トラス及びポストとして用いるために適当である。

Description

【発明の詳細な説明】 サンドイッチ構造建築用材料 発明の分野 本発明は、サンドイッチ構造建築用材料に関し、特に建築用として広範囲に有 用なサンドイッチ構造建築用製品における新規な透かしパターンコア層（openwo rk core layers）に関する。 発明の背景 サンドイッチ構造建築用材料は、多年にわたり使用されている。２表皮要素間 にサンドイッチされた「ハニカム」タイプコアは、特に航空機において中実構造 材料を越えるようなより強い強度比を増進させるべく、第二次世界大戦中に開発 された。今日、従来技術は、種々の幾何学形状に形成されたハニカムコア材料と して、布、金属及び紙のシートを広範に用いている。サンドイッチ構造技術にお ける一般的な従来技術の実施状況の概観は、「木ハンドブック：エンジニアリン グ材料としての木（Wood Handbook：Wood as an engineering Material）」Fore st Products Laboratory，Forest Service，U.S.Department of gricalture，19 88，pages 12-2〜12-8に見ることができる。 本発明の主な目的は、重量に対する優れた強度比を有し、低コストで広範囲に 適用可能で、容易に入手可能な環境上好ましい原材料を用いるサンドイッチ構造 建築用材料のための新規なコア層を提供することにある。本発明の別の目的は、 フローリング、壁、柱（ポスト、コラム）、梁、ジョイント、トラス、アーチ等 に用いられるべき優れた適合性と多用途性とを有するサンドイッチ構造建築用材 料を提供することにある。 発明の概要 本発明の建築用「ハニカム」サンドイッチ構造材料は、合板、金属、プラスチ ック、種々の合成ボード、セメント及びこれらの組み合わせの積層板の慣用的な 外層に面する。外表皮内の中心的な内部コア層は、天然木ベニア、木繊維又は削 りくずと合成樹脂とから形成されたベニア、木屑から選択された幾何学形状に形 成されたコア要素あるいは竹の枝を横断方向に切断することで竹からリングに形 成されたコア要素からなる。組み立てられると、これらのコア要素は、慣用の平 行 な表皮又は取り巻く表皮内で垂直に位置付けられ、またコア層が全体的な透かし パターンを呈するような態様で互いに隣接して又は近接して配置される。コア要 素は、外表皮層に均一構造材料となるように固定されてもよく、強度を増すため に全体に分散された繊維を含有してもよい合成樹脂をベースとするコーティング によって強化されてもよい。コア要素は、高さに対して繊維が整合していること が好ましい天然木ベニア又は樹脂結合木ベニアから、角度のあるコルゲートすな わち波形に形状化され、あるいは中空チューブにロールされる。次に、コア層の 所望の厚さに対応する高さまで、ストリップ又は中空リングに横断方向に選択的 に切断される。同様に、竹柄を中空リングに切断してコア要素としてもよい。ジ グザグ関係に整合された形状とされたストリップ又は中空チューブリングは、コ アの透かしパターンすなわち「ハニカム」パターンを形成し、ある部分又は全体 が幾何学形状のスペースを有するので、サンドイッチ構造建築用材料の組立中に 、絶縁体又は強化材料（軽量セメント又はコンクリート）で充填される。 結果的に生じる建築用製品は、特定の使用要求に合致するように、コア厚さ、 コア高さ、全体の強度を変えることができ、軽量で強度があり、比較的廉価で、 改良された合板、フローリング、壁トラス、ポール、としての有益な使用に適し 、梁、ジョイスト、ポスト、コラム、モジュール構造体等に組み立てられる。 図面の簡単な説明 本発明を詳細に説明するが限定するものではない好ましい実施形態を添付の図 面に関して説明する。ここで、 図１は、本発明に従って組み立てられたサンドイッチ構造建築用材料の１ユニ ットの部分破断頂部平面図である。 図２及び図３は、それぞれ図１の線２−２及び線３−３に沿って切り取った一 部断面図である。 図４Ａ、図４Ｂ及び図４Ｃは、幾何学パターンに形状化されて本発明の透かし 「ハニカム」コア層配列に組み立てられたベニアストリップの略図である。 図５は、完成した建築用材料モジュールを示す本発明の別の実施形態の部分破 断図である。 図６及び図７は、別の好ましい実施形態の一部断面図である。 図８Ａは、本発明の幾何学的コア要素形状の一つを形成するための形状化工程 での天然木ベニアの一片の部分頂部斜視図である。 図８Ｂは、合成樹脂に埋め込まれた木繊維から形成されたベニアの部分頂部斜 視図である。 図９、図１０及び図１１は、種々の態様に形成された中空木ベニアチューブの 平面図である。 図１２は、表面全体にわたって穿孔された中空ベニアチューブの頂部斜視図で ある。 図１３は、一定長さの竹の頂部斜視図である。 図１４は、コア層に切断される前に形成されたベニア中空チューブ組立体の頂 部斜視図である。 図１５は、コイル巻きされた木屑コア要素の頂部斜視図である。 図１６は、中空木ベニアチューブを横断方向に切り取った断面図であり、その 内壁及び外壁は微細なワイヤメッシュで裏打ちされている。 図１７は、セメントで充填され円形表皮面によって囲まれたベニア中空チュー ブリングのコア層に沿って切り取った横断方向一部断面図である。 図１８は、中間に置かれたある長さの中実木を有するベニア中空チューブリン グのコア層に沿って切り取った横断方向一部断面図であり、中空リングは部分的 に絶縁体で充填されている。 図１９は、互いに離隔した関係に位置付けられた中空木リングのコア層に沿っ て切り取った横断方向一部断面図であり、該中空木リングのコア層の各端部を軽 量セメントの層内に埋め込むことで所定位置に支持されている。 図２０は、図１９の実施形態の縦方向一部断面図である。 図２１は、図５の建築用材料モジュールの頂部斜視図である。 図２２及び図２３は、それぞれ図２１のモジュールに対応する建築用ユニット モジュールの水平方向組立体及び垂直方向組立体の一部立面図である。 図２４は、アーチ型建築物を形成するアーチ型モジュールの一部立面図である 。 図２５は、本発明に従って作られたトラスの縦方向一部断面図である。 図２６は、図２５のトラスの頂部平面図である。 好ましい実施形態の詳細な説明 図１〜３に示したサンドイッチ構造建築用材料１０は、上部合板表皮１２、及 びコア層１６を覆う下部合板表皮１４を有する。コア層１６は、上部合板表皮１ ２及び下部合板表皮１４で覆われ、樹脂接着剤２０によって上部合板表皮１２、 下部合板表皮１４及び互いに、固着された角度を有する形状の長手方向に延びる ベニアストリップ１８から作られている。該ベニアストリップ１８は、天然木ベ ニア、木繊維又は削りくずと合成樹脂との組み合わせ又は木屑から作られてもよ く、交互にすなわち互いにジグザグになった巣状でない関係に配列され、ダイヤ モンド形状になったスペース２２は透かしパターンすなわち「ハニカム」パター ンをコア層１６に与える。 図４Ａにおいて、コア層１６ａは、ジグザグ関係に配列された長手方向に延び る波形すなわちコルゲート形状に形成される木ベニアストリップ１８ａから組み 立てられるので、ほぼ楕円形のスペース２２ａを作る。図４Ｂは、直角の波型に 形状化され矩形スペース２２ｂを形成するベニアストリップ１８ｂを有する内部 コア１６ｂを示す。図４Ｃは、コア層１６ｃが六角形のスペース２２ｃを形成す るような角度形状であるベニアストリップ１８ｃを有する様子を示す。 別のサンドイッチ構造建築用材料の実施形態２４を図５に示す。ここで、頂部 表皮合板層２６及び底部表皮合板層２８は、内部コア層３０を覆う。加えて、建 築用材料２４は、合板側面カバー３２及び３４並びに合板端部カバー３６及び３ ８によって囲まれて、本発明を具現化するモジュールユニットを完成する。ここ でコア層３０は、中空木ベニアチューブ４０からなり、任意により、樹脂接着剤 ４２により頂部及び底部表皮合板層２６及び２８、合板側面カバー３２及び３４ 、合板端部カバー３６及び３８また互いに、覆われてもあるいは取り付けられて もよい。チューブ４０は、コア層３０のための円形スペース４４の透かしパター ンを作り出す。 図６及び図７は、図５に示した実施形態の建築用材料の改良例を示す。ここで 、それぞれはチューブ４０から作られている同じコア層３０を有する。図６にお いて、表皮層４６及び４８は紙表皮５２で覆われた金属シート５０の積層板であ る。図７において、コア層３０は、上部側面がプラスチック表皮５４で覆われ、 対向 する側面は木表皮５６で覆われている。 図８Ａに示した木ベニアシート５８は、前述の形状１８、１８ａ〜ｃ、４０及 び４０ａ〜ｃのいずれかを形成するために矢印Ａの方向に曲げ始めた状態である 。ベニアシート５８、又はベニアシート５８から形成されるいかなる形状も、曲 げ又は形状化を促進するため並びに耐火性、耐水性、耐食性、耐虫害性を付与す るため、本発明のコア層の形成のいかなる工程においても慣用の方法によって処 理できる。図８Ｂは、木繊維６２を合成樹脂マトリックス６４内に埋め込むこと で形成されたベニア６０を示す。木繊維６２は、好ましくはベニア強度をより強 くするために一方向に整合されており、木屑を樹脂結合ベニアと置換してもよい 。ベニア６０は、図８Ａのベニア５８と大体同じ態様で形状化され、曲げられ処 理されてもよい。ベニア５８及び６０から作られるサンドイッチ構造建築用材料 に要求される使用及び強度に依存して、１８、１８ａ〜ｃ、４０及び４０ａ〜ｄ 等のコア要素は、１／６４インチ未満から１／４インチ以上まで厚さを変えるこ とができ、一方、これらの要素の高さは、結果として生ずるコア層の所望の厚さ に対応して、１／１６インチから電柱の高さまで変えることができる。 図９〜図１１は、ベニア５８又は６０のいずれかを中空円筒状チューブに形成 した後、接着剤によりベニア５８又は６０を固着する３つの異なる方法を示す。 図９において、チューブ４０ａは突き合わせジョイント６６にて連結されており 、図１０のチューブ４０ｂは６８にてスカーフジョイントで連結されており、図 １１のチューブ４０ｃは螺旋巻きされて二重層チューブ構造を形成している。 図１２の中空チューブ４０ｄは、その外面及び内面を覆って、樹脂接着剤、コ ーティング、軽量セメント等を含む塗布された物質の接着を促進する穿孔７２を 有する。点線は、チューブ４０ｄを本発明のコア層に用いるため等しい高さの中 空リング７６に分割する切断面を表す。同様に、図１３の中空木チューブは、一 定長さの天然竹であり、線８０に沿って切断された等しいサイズのコア中空リン グ要素７８に分割される。図１２及び１３の実施形態とは対照的に、図１４のチ ューブ４０は、切断面８４に沿ってコア層に切断される前に、組立体８２に接着 的に結合されている。 さらに別の実施形態のコア要素８６が図１５に示されている。ここで、コア要 素８６は、螺旋形状に緩やかにコイル巻きされて樹脂接着剤２０によって覆われ た木屑８８のストリップから作られている。 図１６において、中空チューブ４０の内面９０及び外面９２の両者は、該内面 及び外面に塗布される物質の接着を増強させ、コア要素リング４０の強度を追加 するために表面を覆う微細なワイヤメッシュスクリーン９４を具備する。例とし て、内面９０及びワイヤメッシュ９４は、塗布された軽量セメント９６の層を有 して示されている。セメント又は同様の材料が、中空チューブリング４０の外面 ９２に塗布されてもよく又は中空チューブリング４０のスペース４４を完全に充 填するために用いられてもよいことは明らかである。 図１７のコア層９８は、接着的に連結された中空ベニアチューブリング４０を 備える。ここで、中空ベニアチューブリング４０は、軽量セメント１００で選択 的に充填されており、表皮１０１によって囲まれてポストすなわちコラム（柱） １０３を形成する。図１８は、図１７と同様の構造であるが、チューブリング４ ０の幾つかが絶縁体材料１０４で充填されており、さらにリング４０の間に介在 して剛性及び強度を付与し組み立てられたサンドイッチ構造建築用材料を他の建 築要素に締結するための利便な係止として作用する中実木梁１０６を有するコア 層１０２を示す。 図１９及び図２０は、別の実施形態のコア要素１０８を示す。ここで、中空チ ューブ４０は隣接していないが、互いに離隔した近接関係に位置付けられており 、軽量セメント表皮１１０に埋め込まれた端部によって適所に支持されている。 ここでチューブ４０は、チューブ強度を増加するために全体に分散された繊維質 糸１１２を含有する樹脂接着剤コーティング２０ａで覆われている。糸１１２は 、グラスファイバー、木繊維、天然布繊維及び合成繊維であってもよい。この実 施形態において、チューブ４０の間のスペース１１４並びにチューブ内のスペー ス４４は、任意で絶縁体等で充填されてもよい。結果的に生ずる製品は、構造材 料として直接使用されてもよいし、所望によりさらなる表皮を追加して用いても よい。 図示され上記に説明した中空円筒状チューブ４０は、各実施形態において材料 及びサイズが均一であるべきとして示されている。しかしながら、広範囲に異な る長さ、寸法及び厚さのチューブ４０を混在させてもよく、いずれかの建築用材 料と組み合わせてもよい。チューブ又はチューブ組立体は、縦長形状に互いに固 定的に取り付けられて、電柱長さの延長したコアを形成することもできる。ある いは、コア要素１８、１８ａ〜ｃはいずれかの建築素材内の中空チューブ４０、 ４０ａ〜ｅと組み合わせることもできる。以上は、すべて本発明のコンセプトの 意図するところである。 図２１は、図５に示した建築用ユニット２４の頂部斜視図であり、ユニット的 なモジュール特性を強調した図である。図２２は、水平方向に重複してジグザグ 列に配列して壁１１６を達成するモジュール２４の組立体を示す。図２３は、垂 直パイルにスタックされ、側壁すなわち表皮１１８によって適所に保持されて、 垂直コラムすなわちポール１２０を形成するモジュール２４を示す。 図２４のアーチ形状モジュール構造体１２２は、モジュール２４ａから組み立 てられ、それぞれ中空円筒状チューブ４０からなるコア層３０でアーチ状に形成 され、平行に湾曲した表皮２６ａ及び２８ａによって上部及び下部が覆われてお り、側面表皮３２ａ及び３４ａによって囲まれている。各モジュール２４ａは、 一方の側部に雄要素１２４、他方の側部に雌要素１２６を具備して、各モジュー ルを隣接するモジュール２４ａに相互ロック的に連結するように位置づけられる 。 図２５及び図２６は、本発明のコンセプトに従って作られたジョイント１２８ を説明する。中空円筒状チューブ４０は、互いに並びに頂部表皮１３０、底部表 皮１３２、端部表皮１３４及び１３６、側部表皮１３８及び１４０に整合され接 着的に連結される。 熟考された本発明の好ましい実施形態について述べてきた。当業者であれば、 新規で広範囲の有用性を有する建築用材料は、ここに開示されたコンセプトに従 って有利に作られ用いられ、また多くの製品が請求の範囲によってのみ規定され 制限されるコンセプト及びこれらのコンセプトを逸脱しない範囲での改良、組み 合わせ、置換に由来して得られることがわかり、また推察されるであろう。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．サンドイッチ構造建築用材料であって、 合板、ファイバーボード、パーティクルボード、ミネラルボード、木、金属、 合成樹脂、セメント、ワイヤメッシュと組み合わせたセメント、積層板及びこれ らの組み合わせからなる群より選ばれた物質から作られ、サンドイッチ構造建築 用材料の各表皮カバーを形成する少なくとも１の表皮要素と、 該少なくとも１の表皮要素のそれぞれの内面に固定的に垂直に載置され、あら かじめ選択された幾何学形状に形状化された天然木ベニア、合成樹脂と組合わさ れた木繊維から形成されたベニア、合成樹脂と組合わされた木屑から形成された ベニアからなる群より選ばれた材料の単位片から形成された少なくとも１のコア 要素を具備する内部コア層と、を備え、該コア要素は該内部コア層内全体に透か しパターンを形成するように位置付けられて、各幾何学形状コア要素の対向する 縁部がほぼ一平面上にあり互いに平行で、対向する縁部はそれぞれサンドイッチ 構造建築用材料の各面上の該少なくとも１の表皮要素に固着されていることを特 徴とするサンドイッチ構造建築用材料。 ２．請求項１のサンドイッチ構造建築用材料であって、前記少なくとも１のコア 要素はさらに、その少なくとも１の表面に塗布されたコーティングを備え、該コ ーティングは合成樹脂コーティング、接着剤、全体に分散された繊維質糸を有す るコーティング、ワイヤメッシュ、軽量セメント、及び軽量セメントと組合わさ れたワイヤメッシュからなる群より選ばれることを特徴とするサンドイッチ構造 建築用材料。 ３．請求項１のサンドイッチ構造建築用材料であって、前記コア層は、それぞれ が長手方向に延びて戻る形状に形状化された複数のコア要素を備え、該複数の形 状は互いに近接したオフセット関係に組み立てられて、その間に連続したスペー スを形成し、該スペースの形状は、多角形、楕円形及び円形からなる群より選択 され、前記ベニアコア要素は、該複数のコア要素が内部コア層に組み立てられる 前又は後のいずれかの時に、コア層の所望の厚さと等しい高さに横断方向に切断 されることを特徴とするサンドイッチ構造建築用材料。 ４．請求項１のサンドイッチ構造建築用材料であって、前記少なくとも１のコア 要素は、突き合わせ結合ベニア、スカーフ結合ベニア及びオーバーラップベニア からなる群より選択される中空円筒状チューブに形成されており、該少なくとも １の中空円筒状チューブは、前記コア層の所望の厚さと等しい高さのチューブ区 分に横断方向に切断されていることを特徴とするサンドイッチ構造建築用材料。 ５．請求項１のサンドイッチ構造建築用材料であって、前記ベニアコア層は、互 いに接触関係及び最も近接しているが離隔している関係のいずれかの位置に整合 されている複数のコア要素を備えることを特徴とするサンドイッチ構造建築用材 料。 ６．請求項５のサンドイッチ構造建築用材料であって、前記複数のコア要素のそ れぞれの一方の端部は、前記少なくとも１の表皮要素の形成中に、該少なくとも １の表皮要素に埋め込まれ固着されていることを特徴とするサンドイッチ構造建 築用材料。 ７．請求項１のサンドイッチ構造建築用材料であって、さらに、 前記少なくとも１のコア要素には、より優れた接着性のため該コア要素の表面 を穿孔すること、耐火性を加えること、耐水性を加えること、耐食性を加えるこ と、耐虫害性を加えることからなる群より選択された少なくとも１の処理が施さ れており、 前記コア層の透かしパターン内のスペースは、前記内部コア層の中に介在され ており、該内部コア層の少なくとも１の寸法と等しい高さで、該内部コア層の少 なくとも１次元に沿って延びる熱絶縁性材料、砂絶縁性材料、軽量セメント及び 少なくとも１の中実木部材からなる群より選択された物質で選択的に充填される ことを特徴とするサンドイッチ構造建築用材料。 ８．請求項１のサンドイッチ構造建築用材料であって、前記少なくとも１のコア 要素は、１／１６インチ〜８フィートの範囲の高さを有し、１／６４インチ〜１ ／４インチの範囲の厚さを有することを特徴とするサンドイッチ構造建築用材料 。 ９．請求項１のサンドイッチ構造建築用材料であって、前記表皮要素は、建築用 構造体に組み立てられるに適する建築用モジュールを製造するために必要な該建 築用材料の少なくとも１の露出されたであろう縁部を包囲するために用いられ、 該組み立ては、該モジュールをポスト及びコラムを形成するために垂直なスタッ クに積み重ねること、該モジュールを水平列に取り付けること、各水平列を隣接 する列とオフセット関係にオーバーラップするように位置づけること、からなる 群より選択されることを特徴とするサンドイッチ構造建築用材料。 １０．請求項９のサンドイッチ構造建築用材料であって、前記建築用モジュール は、表面上でアーチ状に形状化された前記少なくとも１の表皮要素と、対応して アーチ状に形状化された前記内部コア層と、を有し、さらに該アーチ状モジュー ルを一緒に並行関係にロックしてアーチ状構造体を形成するためのロッキング手 段を備えることを特徴とするサンドイッチ構造建築用材料。 １１．請求項４のサンドイッチ構造建築用材料であって、前記内部コア層は、多 重縦長延長部に組み立てられ並びに並行関係に取り付けられている複数の中空円 筒状チューブを備え、前記少なくとも１の表皮要素は、該内部コア層を取り巻き 、取り囲むように形状化されて、ポール、ポスト及びコラムとしての使用に適す る縦長の構造体を形成することを特徴とするサンドイッチ構造建築用材料。 １２．サンドイッチ構造建築用材料のための公知の慣用の表皮要素との組み合わ せにおいて、内部コア層は、該表皮要素の各内面に垂直に且つ該表皮要素の各内 面上に固定的に載置されており、該内部コア層は、木屑及び竹枝から横断方向に 切断された中空リングよりなる群から選択された材料の単位片から形成された少 なくとも１のコア要素を備え、該少なくとも１のコア要素は、該内部コア層にお いて全体として透かしパターンを形成するように整合されて位置付けられている ことを特徴とするサンドイッチ構造建築用材料。