JPH1086110A

JPH1086110A - 補強材で強化した構造用複合材

Info

Publication number: JPH1086110A
Application number: JP28281496A
Authority: JP
Inventors: Hironosuke Shiotani; 浩之介塩谷
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-09-17
Filing date: 1996-09-17
Publication date: 1998-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】強度のある補強材を使って製材品の強度をあ
げることにより、木材の使用量を減らすか、より強度の
ある構造用部材を製造する方法の提供である。【解決の手段】製材品（１）の表面に製材品の繊維方
向に補強材の太さに合わせて溝（２）をつけ、その溝の
なかに繊維状、或いは線状の補強材（６）を入れ込み接
着層（５）を形成し製材品（３）（４）（７）（８）と
共に一体化させ、補強材を製材のなかに封入することに
より優れた構造用複合材を製造することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、製材品の表面に
まえもって補強材を入れ込むための溝をつけ、溝のなか
に補強材を入れ込んで、複数の製材品と補強材を接着剤
を介して一体化させることにより、強度のある構造用複
合材を製造することに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、構造用材料として製材品は広
く使用されてきた。（イ）しかし、製材品は同一の樹種でも原木の産地や原
木から切り出す箇所などによって、物性面の数値にばら
つきがあり、これが欠点であった。（ロ）強度を上げるためには柱材なら太さを太くする
か、板材なら厚くするかあるいは幅を広くする方法がと
られてきた。（ハ）特に、原木の不足と良材の不足は顕著であり、構
造用部材の製造にあたりそれを補うための方法としては
集成材を製造するしかなかった。（ニ）強度を上げるために、集成材の表面に補強材を巻
く補強法はあったが、溝をつけて補強材を埋め込む方式
でなく、また、集成材の表面に単に補強材を巻く方法は
接着面に単にはさみ込む方法のために問題があった。具
体的には、接着層の間に単に補強材を入れると、その部
分で厚みの差が出て無理がかかる。そのために、その部
分に接着不良を生じるのでこの方法は構造用複合材の製
造には適していなかった。（例えば、特開平６−１２２
１０５号特開平７−２１４５０６号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しょうとする課題】従来の製材品にあって
は、以下の問題があった。（イ）強度を上げるためには、木材を大量に使用する必
要があり、その場合価格が高くなる。（ロ）弱い材質の木材は使用できない。（ハ）構造材を太くすると重量が大きくなり、基礎等の
費用が大きくなる。（ニ）集成材は加工に費用がかかる。（ホ）集成材の回りに巻く方法は製材品の繊維方向に繊
維を並べる方法より補強材の強度に対する効果が低い。（ヘ）接着層に単に補強材を入れるのは接着層の厚みが
部分的に違ってくるので構造材としての物性面で問題が
ある。本発明は、これらの欠点を除くためになされたものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では強化した構造用複合材の製造にあたり、
製材品（１）の接着面に製材品の繊維方向と同一の方向
に補強材の太さにあわせて、まえもって溝（２）を加工
した。製材品（１）と製材品（３）（４）（７）（８）
の接着面に接着剤を塗り、溝（２）に入れ込んだ補強材
（６）を製材品（１）（３）（７）（８）で挟んだ状態
で圧着して製品とした。成型温度と時間は、接着剤の種
類によって選択する。この発明は、木材の内部に太い鉄
芯のようなものも入れることが出来るため、本来の木質
系構造材の概念を変え、従来の構造用部材と異なった構
造用複合材を得ることにより従来の問題を解決した。本
発明は、以上のような構成よりなる構造用複合材の製造
法である。

【０００５】上記構造用複合材では、従来の木材だけ或
いは集成材の強度より大きな強度が得られるために、目
的に応じて製材の種類、太さ、幅等を変えることが出来
る。

【０００６】上記構造用複合材で用いる補強材は、その
目的によって選択することが出来る。例えば、軽量化を
目的とする場合、炭素繊維、ガラス繊維、等絶縁性の良
い補強材を選択できる。又、強度だけを重視する場合
は、鉄線、ステンレス線等の通電性のあるものを使用で
きる。

【０００７】上記構造用複合材で用いる接着剤は、使用
する補強材の種類によって選択する。金属製補強材の場
合は、特にエポキシ系の接着剤が適しており、その外の
補強材に関してもエポキシ系樹脂の使用が最も適してい
る。接着剤の粘度が高い場合には温度を上げて粘度を下
げ、また補強材を溝に入れ込む前に十分に接着剤を含浸
させて使用すると複合材の強度を更に上げることができ
る。

【０００８】上記構造用複合材の製造にあたって、補強
材が溝からはみ出して一体化した場合は強度の低下がみ
られる。従って、溝の大きさは補強材の太さに合わせて
加工しなければならない。

【０００９】

【発明の実施の形態】

（イ）本発明によって製造された構造用複合材は、通常
の構造用製材品の用途にも適用出来るが、特に、耐震住
宅用柱材、木造橋梁部材、船舶用部材、港湾用資材、公
園遊具部材、柵材等の強度を要する用途の構造用部材と
して最適である。（ロ）また、本発明により製造した構造用複合材は、強
度を上げることが出来るので、木材の使用量を低減する
ことが可能であり、構造用部材の軽量化、木材資源の保
護の点でも有効である。（ハ）補強材の挿入位置は、構造材として製造された複
合材への加重に対して反対側にすると効果的である。

【００１０】

【実施例】以下、実施例により本発明を説明するが、本
発明はその趣旨を超えないかぎり下記の実施例に限定さ
れるものではない。本発明の実施例について、添付図面
を参照にして説明する。実施例１以下、本発明の実施例について、（図１）と（図２）で
説明する。（イ）（図１）、（図２）は１０．５ｃｍ角、長さ３ｍ
の耐震用柱を作る場合の一例である。（ロ）中芯となる８．５ｃｍ角、長さ３ｍの杉製材品
（１）の４面の表面に補強材を入れ込むための溝（２）
を、各面の繊維方向にそれぞれ２本連続的につけた。（ハ）別に幅１０．５ｃｍ、厚み１．０ｃｍ、長さ３ｍ
の杉製材品（３）（７）、幅８．５ｃｍ、厚み１．０ｃ
ｍ、長さ３ｍの杉製材品（４）（８）を準備した。（ニ）次いで、製材品（１）と製材品（３）（４）
（７）（８）の接着面にエポキシ樹脂、（ストラクトボ
ンドＥ−１０００）を全面に塗布し接着層（５）を形成
した。（ホ）次いで、補強材としてカーボン繊維、（ダイヤリ
ードＫ１３５４Ｕ）を溝（２）のなかに入れ込み、エポ
キシ樹脂と十分になじませた。（ヘ）次いで、製材品（１）（３）（４）（７）（８）
をそれぞれ図（１）のように貼り合わせ四面から工具を
用いて圧着し接着させた。うに貼り合わせ四面から工具
を用いて圧着し接着させた。（ト）４８時間２０℃にて放置後物性を測定した。その
結果構造用として必要な曲げ強度、曲げ弾性率において
優れた結果を示した。比較のためにその数値を表（１）
に示す。杉材の曲げ強度、曲げ弾性率は、それぞれ６４
３ｋｇ／ｃｍ^２、６９ｋｇ／ｃｍ^２の数値に対して、カ
ーボン繊維を入れた複合材は、それそれ９５０ｋｇ／ｃ
ｍ^２と９２ｋｇ／ｃｍ^２であった。また、強度のばらつ
きが少なくなった。（チ）この構造用複合材の用途は、耐震構造住宅の柱で
ある。以上のように、本発明の構造用複合材は、各方向
からの圧力に対して明らかに従来を上回る強度があるこ
とかが証明された。実施例２以下、本発明の実施例について、（図３）と（図４）で
説明する。（イ）（図３）（図４）は幅１５ｃｍ、厚み２０ｃｍ，
長さ２ｍの橋梁用部材を作る場合の一例である。（ロ）幅１５ｃｍ、厚み１５ｃｍ、長さ２ｍの檜製材品
（９）の接着面の表面に補強材を挿入するための溝（１
１）を、接着面の繊維方向にそれぞれ３本連続的につけ
た。（ハ）別に幅１５ｃｍ、厚み５ｃｍ、長さ２ｍの檜製材
品（１１）を準備した。（ニ）次いで、製材品（９）と製材品（１１）の接着面
にエポキシ樹脂、（ストラクトボンドＥ１０００）を全
面に塗布して接着層（１２）を形成した。（ホ）次いで、補強材（１３）としてカーボン繊維、
（ダイヤリードＫ１３５４Ｕ）を溝のなかに入れ込みエ
ポキシ樹脂と十分になじませた。（ヘ）次いで、製材品（９）、（１１）、をそれぞれ図
のように貼り合わせプレスを用いて圧着し接着させた。（ト）４８時間２０℃にて放置後物性を測定した。その
結果曲げ強度、曲げ弾性率において優れた結果を示し
た。比較のためにその数値を示す。檜材の曲げ強度、曲
げ弾性率は、それぞれ７５６ｋｇ／ｃｍ^２、９１ｋｇ／
ｃｍ^２の数値に対して、カーボン繊維を入れた複合材
は、それそれ１２１０ｋｇ／ｃｍ^２と１１２ｋｇ／ｃｍ
^２であった。また、強度のばらつきが少なくなった。こ
の事から本発明が構造材を造るにあたって優れた発明で
あることが証明され実施例３以下、補強材と接着剤の組み合わせについて実施例をあ
げる。（イ）ガラス繊維の場合は、エポキシ樹脂、不飽和ポリ
エステル樹脂、ビニルウレタン樹脂、ウレタン樹脂、レ
ゾルシノール樹脂、フエノール樹脂、メラミン樹脂を用
いるのがよく、特にエポキシ樹脂、不飽和ホリエステル
樹脂が効果的である。（ロ）カーボン繊維の場合も上記（イ）と同様の組み合
わせとなるが、この場合は特にエポキシ樹脂を使用する
のがよい。（ハ）鉄線、ステンレス線の場合は、エポキシ樹脂を使
用すと効果的に物性値を上げることができる。他の接着
剤を使用する場合は鉄線、ステンレス線の表面に、まえ
もってウレタン系プライマーを塗布、硬化させてからエ
ポキシ以外の接着剤を使用する。

【００１１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、下記に記載するような効果を奏する。

【００１２】補強材の使用により製材品の強度を上げる
ことで、弱い製材品を強い構造材に変えることができ
る。

【００１３】さらに、製材品の物性値をあげることによ
り、特に優れた構造用複合材を作ることができる。

【００１４】また、外部から見えないように補強材を入
れ込むことが出来るので、外観的に製材品と変わらない
構造用部材を製造できる。

【００１５】また、従来より断面積の小さな製材を活用
できるので、原木を無駄なく利用することが出来て、自
然保護のためにも有効である。

【００１６】補強材と接着剤の組み合わせにより、物
性、重量、価格の面で自由に特徴を出すことができる。

【００１７】

【表１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による耐震住宅用柱の完成斜視図であ
る。

【図２】本発明の耐震住宅用柱材の製造過程の斜視図で
ある。

【図３】本発明による木造橋梁部材の完成斜視図であ
る。

【図４】本発明の木造橋梁用部材の斜視図である

【符号の説明】

図１、２１杉製材品２溝３杉製材品４杉製材品５接着層エポキシ樹脂６補強材カーボン繊維７杉製材品８杉製材品図３、４９檜製材品１０溝１１檜製材品１２接着層エポキシ樹脂１３補強材カーボン繊維

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】製材品（１）の接着面に補強材（６）を入
れ込むための溝（２）をまえもって設け、ついで製材品
（１）と製材品（３）（４）（７）（８）の接着面に接
着剤を塗り、さらに溝（２）のなかに補強材（６）を入
れ込み、製材品（１）と製材品（３）（４）（７）
（８）と補強材（６）を接着剤を介して一体化させて製
造する、強度の優れた構造用複合材。
【請求項２】強化を目的として用いる補強材は、ガラス
繊維、カーボン繊維、鉄線、ステンレス線、及びこれら
の複合補強材群から選ばれる。これらの補強材（６）を
溝（２）の中に入れ込み接着剤を介して一体化させて製
造する構造用複合材。
【請求項３】製材品（１）と製材品（３）（４）（７）
（８）および補強材（６）を一体化するための接着剤
が、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルウ
レタン樹脂、ウレタン樹脂、レゾルシノール樹脂、フェ
ノール樹脂、メラミン樹脂の接着剤群から選ばれたもの
で、この接着剤を介して製材品と補強材を一体化させて
製造する強度の優れた構造用複合材。