JPWO2019074126A1 - 複層不燃木材 - Google Patents

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Abstract

【課題】耐火性に優れると共に、周辺で火災が生じたとしても支持木材部へのダメージが極めて小さい複層不燃木材を提供すること。【解決手段】本発明は、建築材料として用いられる複層不燃木材Ａであって、荷重を支持するための支持木材部１と、該支持木材部１の周囲に取り付けられた内側不燃木材部２ａと、該内側不燃木材部２ａの周囲に取り付けられた外側不燃木材部２ｂと、を備え、内側不燃木材部２ａ及び外側不燃木材部２ｂが、共に、内部に不燃剤を含有するものであり、内側不燃木材部２ａが含有する不燃剤の量が、外側不燃木材部２ｂが含有する不燃剤の量よりも少ない複層不燃Ａである。【選択図】図１

Description

本発明は、複層不燃木材に関し、更に詳しくは、建築材料として用いられる複層不燃木材に関する。
構造耐力上主要な部分に木材を用いた木造建築物が数多く建設されている。
木造建築物は、調湿性、断熱性等を有しており、また、木材自体がリサイクル可能であることから、環境負荷の低減の役割を果たしている。
ところが、木材は、可燃性であり、火災に弱いという性質を有する。
そのため、近年では、木造建築物に用いられる建築材料として、耐火性を有すると共に、強度に優れるものが求められている。
例えば、耐火性を有する建築材料としては、長期荷重を支持するに足りる木材等からなる荷重支持層と、該荷重支持層の外側に配置され、木材より熱容量が大きい高熱容量材を有する燃え止まり層と、該燃え止まり層の外側に配置され、所定の燃えしろ厚さを有する木材からなる燃えしろ層とを備えた構造材が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
かかる構造材は、火災の際に、消失する部分として燃えしろ層を備えているため、燃えしろ層が燃えている間であっても、荷重支持層が一定時間にわたり強度を保つことにより建物が倒壊することを防止することができる。
特開２００５−３６４５６号公報 特許第４０６５４１６号公報 特許第４２９２１１９号公報
しかしながら、上記特許文献１〜３に記載の構造材は、耐火性を有するものの、燃えしろ層が燃える構成であるため、燃えしろ層の燃焼時に、その火が他の物体に燃え移る恐れがある。
また、燃えしろ層の燃焼により、荷重支持層（支持木材部）にも熱が伝わることになるため、当該荷重支持層にもダメージが残る可能性が高い。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、耐火性に優れると共に、周辺で火災が生じたとしても支持木材部へのダメージが極めて小さい複層不燃木材を提供することを目的とする。
本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、支持木材部の外側に、不燃剤の量が少ない内側不燃木材部と、不燃剤の量が多い外側不燃木材部とを設けることにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、（１）建築材料として用いられる複層不燃木材であって、荷重を支持するための支持木材部と、該支持木材部の周囲に取り付けられた内側不燃木材部と、該内側不燃木材部の周囲に取り付けられた外側不燃木材部と、を備え、内側不燃木材部及び外側不燃木材部が、共に、内部に不燃剤を含有するものであり、内側不燃木材部が含有する不燃剤の量が、外側不燃木材部が含有する不燃剤の量よりも少ない複層不燃木材に存する。
本発明は、（２）内側不燃木材部における不燃剤の含有量が５０ｋｇ／ｍ３以上２００ｋｇ／ｍ３未満であり、外側不燃木材部における不燃剤の含有量が２００ｋｇ／ｍ３以上である上記（１）記載の複層不燃木材に存する。
本発明は、（３）内側不燃木材部及び外側不燃木材部が、いずれも、内部に不燃剤を含有する複数の集成ブロック材を互いに連結させて形成されたものである上記（１）又は（２）に記載の複層不燃木材に存する。
本発明は、（４）集成ブロック材が凸部又は凹部を有し、一方の集成ブロック材の凸部が他方の集成ブロック材の凹部に嵌合されている上記（３）記載の複層不燃木材に存する。
本発明は、（５）集成ブロック材が、複数の板状木材を、互いに貼り合わせたものからなる上記（３）又は（４）に記載の複層不燃木材に存する。
本発明は、（６）不燃剤が硼素系不燃剤である上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の複層不燃木材に存する。
本発明は、（７）支持木材部と内側不燃木材部との間には、炭素繊維強化プラスチックからなるシート部が更に設けられている上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の複層不燃木材に存する。
本発明は、（８）支持木材部が多角柱状であり、シート部が長尺状であり、該支持木材部の各側面に、該側面の長手方向に沿って、シート部が貼着されている上記（７）記載の複層不燃木材に存する。
本発明は、（９）柱又は梁として用いられる上記（１）〜（８）のいずれか１つに記載の複層不燃木材に存する。
本発明の複層不燃木材は、荷重を支持するための支持木材部を備えるので、構造耐力を確実に維持することができる。
また、支持木材部は、内側不燃木材部及び外側不燃木材部より被覆されているので、外部からの影響を受けることもなく、初期の状態を維持することが可能である。
本発明の複層不燃木材は、支持木材部の周囲に内側不燃木材部が取り付けられ、その周囲に外側不燃木材部が取り付けられているので、複層不燃木材自体が燃焼することを防止できる（以下「燃焼防止効果」ともいう。）。すなわち、火災等においては、複層不燃木材は、外側から加熱されるところ、複層不燃木材の最も外側には、不燃剤の量が十分な外側不燃木材部が取り付けられているので、燃焼防止効果を十分に発揮することができる。このため、複層不燃木材から他の物体に火が燃え移るという事態も生じない。
なお、複層不燃木材の外側から、熱が伝達されることに起因する燃焼は、不燃剤の量が少ない内側不燃木材部であっても十分に防止できる。
本発明の被覆不燃木材は、内側不燃木材部が含有する不燃剤の量が、外側不燃木材部が含有する不燃剤の量よりも少なくなっているので、熱が伝わることをより抑制できる（以下「熱伝達抑制効果」ともいう。）。これにより、支持木材部が、伝達される熱によりダメージを受けるということも十分に防止できる。
したがって、内側不燃木材部及び外側不燃木材部を備える複層不燃木材は、燃焼防止効果及び熱伝達抑制効果の両方を発揮することにより、耐火性に優れると共に、周辺で火災が生じたとしても支持木材部へのダメージを極めて小さいものとすることができる。
このとき、内側不燃木材部における不燃剤の含有量が５０ｋｇ／ｍ３以上２００ｋｇ／ｍ３未満であることが好ましく、外側不燃木材部における不燃剤の含有量が２００ｋｇ／ｍ３以上であることが好ましい。これらの場合、被覆不燃木材は、燃焼防止効果及び熱伝達抑制効果をより効果的に発揮することが可能となる。
本発明の被覆不燃木材においては、内側不燃木材部及び外側不燃木材部が、いずれも、内部に不燃剤を含有する複数の集成ブロック材を互いに連結させて形成されたものである場合、支持木材部に対するシート部を介した内側不燃木材部の取り付け、及び、内側不燃木材部に対する外側不燃木材部の取り付けを容易に行うことができる。
本発明の被覆不燃木材においては、集成ブロック材が端部に凸部又は凹部を有し、一方の集成ブロック材の凸部が他方の集成ブロック材の凹部に嵌合された形態であると、集成ブロック材同士を強固に連結させることができる。
本発明の複層不燃木材においては、集成ブロック材が、複数の板状木材を、互いに貼り合わせたものからなる場合、貼り合わせる板状木材の枚数を調整することにより、集成ブロック材の厚みを自由に調整することができる。
また、板状木材を互いにずらして貼り付けることにより、上述した凸部又は凹部を容易に形成することができる。
本発明の複層不燃木材においては、支持木材部と内側不燃木材部との間に、炭素繊維強化プラスチックからなるシート部を更に設けることにより、強度を向上させることができる。
特に、上記繊維強化プラスチックを長尺状とし、支持木材部の各側面に対して、長手方向に沿って貼着することにより、複層不燃木材の長手方向における強度を向上させることができる。すなわち、繊維強化プラスチックは、強度に優れると共に、伸縮性を有さないので、地震等により複層不燃木材が折れたり曲がったりすることを抑制できる。
また、複層不燃木材においては、仮に内側不燃木材部が蓄熱したとしても、シート部により、支持木材部への熱の伝達が遮断されるため、支持木材部がダメージを受けることをより抑制することができる。
本発明の複層不燃木材においては、建築材料の中でも、柱又は梁として好適に用いることができる。
図１（ａ）は、本発明に係る複層不燃木材を柱として用いた第１実施形態を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、その水平断面図である。 図２は、第１実施形態に係る複層不燃木材において支持木材部及びシート部と、解体させた内側不燃木材部の集成ブロック材と、解体させた外側不燃木材部の集成ブロック材とを示す水平断面図である。 図３は、第１実施形態に係る複層不燃木材において一方の集成ブロック材の凸部を他方の集成ブロック材の凹部に嵌合させた状態を模式的に示す斜視図である。 図４は、本発明に係る複層不燃木材を柱として用いた第２実施形態を示す水平断面図である。 図５は、本発明に係る複層不燃木材を梁として用いた第３実施形態を示す一部透過斜視図である。 図６（ａ）〜図６（ｃ）は、他の実施形態に係る複層不燃木材において内側不燃木材部及び外側不燃木材部を構成する集成ブロック材の数が異なる例を示す水平断面図である。 図７（ａ）〜図７（ｄ）は、他の実施形態に係る複層不燃木材において集成ブロック材の端部の形状が異なる例を示す水平断面図である。
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
本発明に係る複層不燃木材は、直方体状であり、建築材料として用いられる。具体的には、柱又は梁として好適に用いられる。
（第１実施形態）
まず、本発明に係る複層不燃木材の第１実施形態について説明する。
第１実施形態に係る複層不燃木材Ａは、柱として用いた場合の例である。
図１（ａ）は、本発明に係る複層不燃木材を柱として用いた第１実施形態を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、その水平断面図である。
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、複層不燃木材Ａは、荷重を支持するための木材である支持木材部１と、該支持木材部１の周囲に取り付けられた内側不燃木材部２ａと、該内側不燃木材部２ａの周囲に取り付けられた外側不燃木材部２ｂとを備える。すなわち、複層不燃木材Ａにおいては、支持木材部１の周囲が、内側不燃木材部２ａ及び外側不燃木材部２ｂによって被覆されている。
なお、複層不燃木材Ａの上面及び下面には、内側不燃木材部２ａ及び外側不燃木材部２ｂが設けられていないが、複層不燃木材Ａを柱として用いる場合、上面及び下面は、梁、柱又は床（スラブ）等の他の建築材料と接合されるので、結果として複層不燃木材Ａの上面及び下面は露出しないことになる。
ここで、「支持木材部」とは、木材からなり、荷重を支持するための部位を意味する。
また、「内側不燃木材部」とは、内側に位置し、内部に不燃剤を含有する木材からなる部位を意味し、「外側不燃木材部」とは、外側に位置し、内部に不燃剤を含有する木材からなる部位を意味する。なお、内側不燃木材部２ａ及び外側不燃木材部２ｂは、いずれも、不燃剤の作用により、不燃化されている。
複層不燃木材Ａにおいては、支持木材部１の周囲に内側不燃木材部２ａが取り付けられ、その周囲に外側不燃木材部２ｂが取り付けられているので、仮に周辺で火災が生じたとしても、複層不燃木材Ａ自体が燃焼することを防止することができる。これにより、複層不燃木材Ａから他の物体に火が燃え移るという事態も生じない。
また、後述するように、内側不燃木材部２ａが含有する不燃剤の量が、外側不燃木材部２ｂが含有する不燃剤の量よりも少なくなっているので、熱が伝わることをより抑制できる。これにより、支持木材部が、伝達される熱によりダメージを受けるということも十分に防止できる。
また、複層不燃木材Ａにおいては、支持木材部１は、内側不燃木材部２ａ及び外側不燃木材部２ｂにより保護されているので、火災のみならず、他の外部からの影響を受けることもなく、初期の状態を維持することが可能である。
これらのことから、第１実施形態に係る複層不燃木材は、耐火性に優れると共に、周辺で火災が生じたとしても支持木材部へのダメージを極めて小さいものとすることができる。
複層不燃木材Ａにおいて、支持木材部１は、荷重を支持するための芯となる四角柱状の木材である。
当該支持木材部１は、単独で荷重に対して構造耐力上安全となるように設計されたものとなっている。すなわち、支持木材部１単独で、荷重を支持可能となっているため、仮に、内側不燃木材部２ａ及び外側不燃木材部２ｂを取り外した場合であっても構造耐力を確実に維持することができる。
なお、「荷重」とは、建築基準法に定める固定荷重、積載荷重、積雪荷重、風荷重、地震荷重及び土圧、水圧による荷重を意味する。
複層不燃木材Ａにおいて、支持木材部１に用いられる木材としては、特に限定されず、赤松、檜、唐松、杉、檜葉、栗、米栂、スプルース、米ヒバ、米松等の一般的なものが挙げられる
また、支持木材部１は、室内の湿度調整の観点から、丸太から切り出した木材である、いわゆる無垢材を採用している。
内側不燃木材部２ａは、支持木材部１の周囲に取り付けられる。
複層不燃木材Ａにおいて、内側不燃木材部２ａを支持木材部１に取り付ける際には、接着剤を付与してもよく、両者をビスや釘等の固定具で止めてもよい。この場合、両者をより強固に連結させることができる。なお、接着剤を使用しない場合や固定具を使わない場合は、支持木材部１に対する内側不燃木材部２ａの着脱を容易に行うことが可能となる。
外側不燃木材部２ｂは、内側不燃木材部２ａの周囲に取り付けられる。
複層不燃木材Ａにおいて、外側不燃木材部２ｂを内側不燃木材部２ａに取り付ける際には、接着剤を付与してもよく、両者をビスや釘等の固定具で止めてもよい。この場合、両者をより強固に連結させることができる。なお、接着剤を使用しない場合や固定具を使わない場合は、内側不燃木材部２ａに対する外側不燃木材部２ｂの着脱を容易に行うことが可能となる。
内側不燃木材部２ａ及び外側不燃木材部２ｂは、いずれも、内部に不燃剤を含有している。
そして、内側不燃木材部２ａが含有する不燃剤の量は、外側不燃木材部２ｂが含有する不燃剤の量よりも少なくなっている。
これにより、複層不燃木材Ａは、燃焼防止効果及び熱伝達抑制効果の両方を発揮することにより、耐火性に優れると共に、周辺で火災が生じたとしても支持木材部へのダメージを極めて小さいものとすることができる。
具体的には、内側不燃木材部２ａにおける不燃剤の含有量Ｗ１は５０ｋｇ／ｍ３以上２００ｋｇ／ｍ３未満であることが好ましい。当該含有量Ｗ１が５０ｋｇ／ｍ３未満であると、含有量Ｗ１が上記範囲内にある場合と比較して、支持木材部１に熱が伝達されることは抑制できるものの、外側不燃木材部２ａに近接する内側不燃木材部２ａが伝達される熱に起因してダメージを受ける恐れがあり、当該含有量Ｗ１が２００ｋｇ／ｍ３以上であると、含有量Ｗ１が上記範囲内にある場合と比較して、熱伝達抑制効果が不十分となり、支持木材部１に熱が伝達する恐れがある。
一方、外側不燃木材部２ｂにおける不燃剤の含有量Ｗ２は２００ｋｇ／ｍ３以上であることが好ましい。当該含有量Ｗ２が２００ｋｇ／ｍ３未満であると、含有量Ｗ２が上記範囲内にある場合と比較して、直接火災と接触する外側不燃木材部２ｂは、燃焼防止効果が不十分となる恐れがある。
内側不燃木材部２ａ及び外側不燃木材部２ｂは、いずれも、複数の集成ブロック材を互いに連結させて形成されている。
内側不燃木材部２ａ（集成ブロック材）の厚みＨ１は、５ｍｍ〜３０ｍｍであることが好ましい。厚みＨ１が５ｍｍ未満であると、厚みＨ１が上記範囲内にある場合と比較して、仮に、周辺で火災が起こった場合、熱が支持木材部１に伝達される恐れがあり、厚みＨ１が３０ｍｍを超えると、厚みＨ１が上記範囲内にある場合と比較して、熱伝達性が高くなり、支持木材部に熱が伝わる恐れがある。
同様に、外側不燃木材部２ｂ（集成ブロック材）の厚みＨ２は、５ｍｍ〜１５０ｍｍであることが好ましい。厚みＨ２が５ｍｍ未満であると、厚みＨ２が上記範囲内にある場合と比較して、耐火性が不十分となる恐れがあり、厚みＨ２が１５０ｍｍを超えると、厚みＨ２が上記範囲内にある場合と比較して、重量が大きくなるため、作業性が悪くなると共に、コストが上昇する欠点がある。
図２は、第１実施形態に係る複層不燃木材において支持木材部及びシート部と、解体させた内側不燃木材部の集成ブロック材と、解体させた外側不燃木材部の集成ブロック材とを示す水平断面図である。
図２に示すように、中空四角柱状の内側不燃木材部２ａは、支持木材部１の各側面の略中間付近で、角部を有する上面視でＬ字状の４つの集成ブロック材２１，２２，２３，２４に分離可能となっている。すなわち、内側不燃木材部２ａは、集成ブロック材２１，２２，２３，２４を互いに連結させて形成されたものである。これにより、複層不燃木材Ａにおいては、支持木材部１に対する内側不燃木材部２ａの取り付けを容易に行うことができる。
なお、以下便宜的に、図２に示す内側不燃木材部２ａのうち、左下の集成ブロック材を第１内側集成ブロック材２１、左上の集成ブロック材を第２内側集成ブロック材２２、右上の集成ブロック材を第３内側集成ブロック材２３、右下の集成ブロック材を第４内側集成ブロック材２４ともいう。
内側不燃木材部２ａにおいて、第１内側集成ブロック材２１は、第４内側集成ブロック材２４側の端部に凸部２１ａを有し、第２内側集成ブロック材２２側の端部に凹部２１ｂを有している。また、第２内側集成ブロック材２２は、第１内側集成ブロック材２１側の端部に凸部２２ａを有し、第３内側集成ブロック材２３側の端部に凹部２２ｂを有している。また、第３内側集成ブロック材２３は、第２内側集成ブロック材２２側の端部に凸部２３ａを有し、第４内側集成ブロック材２４側の端部が、階段状となっている。また、第４内側集成ブロック材２４は、第１内側集成ブロック材２１側の端部に凹部２４ｂを有し、第３内側集成ブロック材２３側の端部が、階段状となっている。
そして、第１内側集成ブロック材２１の凸部２１ａは、第４内側集成ブロック材２４の凹部２４ｂに嵌合可能となっている。また、第２内側集成ブロック材２２の凸部２２ａは、第１内側集成ブロック材２１の凹部２１ｂに嵌合可能となっている。また、第３内側集成ブロック材２３の凸部２３ａは、第２内側集成ブロック材２２の凹部２２ｂに嵌合可能となっている。なお、これらの互いの嵌合関係は、締まり嵌めとすることが好ましい。
また、第３内側集成ブロック材２３の階段状の端部と、第４内側集成ブロック材２４の階段状の端部とは逆向きとなっており、当接させることにより、形状が合致するようになっている。
したがって、複層不燃木材Ａにおいては、向かい合う第３内側集成ブロック材２３の階段状の端部と、第４内側集成ブロック材２４の階段状の端部とを当接させると共に、集成ブロック材２１，２２，２３，２４の互いに対応する凸部と凹部とを嵌合させることにより、支持木材部１の外側に、内側不燃木材部２ａが形成される。
このように、内側不燃木材部２ａは、凸部及び凹部を利用して集成ブロック材２１，２２，２３，２４同士を連結させているので、不作為に外れることなく、その連結を強固なものとすることができる。
また、凸部と凹部とを嵌合する際、及び、階段状の端部同士を当接させる際には、接着剤を付与してもよく、両者をビスや釘等の固定具で止めてもよい。この場合、両者をより強固に連結させることができる。なお、接着剤を使用しない場合や固定具を使わない場合は、支持木材部１に対する内側不燃木材部２ａの着脱を容易に行うことが可能となる。
また、中空四角柱状の外側不燃木材部２ｂは、角部を有する上面視でＬ字状の４つの集成ブロック材３１，３２，３３，３４と、これらの集成ブロック材を連結するための直線状の集成ブロック材（「補助集成ブロック材」という。）３５，３６，３７，３８とに分離可能となっている。すなわち、外側不燃木材部２ｂは、集成ブロック材３１，３２，３３，３４を、対応する補助集成ブロック材３５，３６，３７，３８を介して、互いに連結させて形成されたものである。これにより、複層不燃木材Ａにおいては、内側不燃木材部２ａに対する外側不燃木材部２ｂの取り付けを容易に行うことができる。
なお、以下便宜的に、図２に示す外側不燃木材部２ｂのうち、左下の集成ブロック材を第１外側集成ブロック材３１、左上の集成ブロック材を第２外側集成ブロック材３２、右上の集成ブロック材を第３外側集成ブロック材３３、右下の集成ブロック材を第４外側集成ブロック材３４、下側の補助集成ブロック材を第１補助集成ブロック材３５、左側の補助集成ブロック材を第２補助集成ブロック材３６、上側の補助集成ブロック材を第３補助集成ブロック材３７、右側の補助集成ブロック材を第４補助集成ブロック材３８ともいう。
外側不燃木材部２ａにおいて、第１外側集成ブロック材３１は、第１補助集成ブロック材３５側の端部に凸部３１ａを有し、第２補助集成ブロック材３６側の端部に凹部３１ｂを有している。また、第２外側集成ブロック材３２は、第２補助集成ブロック材３６側の端部に凸部３２ａを有し、第３補助集成ブロック材３７側の端部に凹部３２ｂを有している。また、第３外側集成ブロック材３３は、第３補助集成ブロック材３７側の端部に凸部３３ａを有し、第４補助集成ブロック材３８側の端部が、階段状となっている。また、第４外側集成ブロック材３４は、第４補助集成ブロック材３８側の端部に凸部３４ａを有し、第１補助集成ブロック材３５側の端部に凹部３４ｂを有している。また、第１補助集成ブロック材３５は、第４外側集成ブロック材３４側の端部に凸部３５ａを有し、第１外側集成ブロック材３１側の端部に凹部３５ｂを有している。また、第２補助集成ブロック材３６は、第１外側集成ブロック材３１側の端部に凸部３６ａを有し、第２外側集成ブロック材３２側の端部に凹部３６ｂを有している。また、第３補助集成ブロック材３７は、第２外側集成ブロック材３２側の端部に凸部３７ａを有し、第３外側集成ブロック材３３側の端部に凹部３７ｂを有している。また、第４補助集成ブロック材３４は、第４外側集成ブロック材３４側の端部に凹部３８ｂを有し、第３外側集成ブロック材３３側の端部が、階段状となっている。
そして、第４外側集成ブロック材３４の凸部３４ａは、第４補助集成ブロック材３８の凹部３８ｂに嵌合可能となっている。また、第１補助集成ブロック材３５の凸部３５ａは、第４外側集成ブロック材３４の凹部３４ｂに嵌合可能となっている。また、第１外側集成ブロック材３１の凸部３１ａは、第１補助集成ブロック材３５の凹部３５ｂに嵌合可能となっている。また、第２補助集成ブロック材３６の凸部３６ａは、第１外側集成ブロック材３１の凹部３１ｂに嵌合可能となっている。また、第２外側集成ブロック材３２の凸部３２ａは、第２補助集成ブロック材３６の凹部３６ｂに嵌合可能となっている。また、第３補助集成ブロック材３７の凸部３７ａは、第２外側集成ブロック材３２の凹部３２ｂに嵌合可能となっている。また、第３外側集成ブロック材３３の凸部３３ａは、第３補助集成ブロック材３７の凹部３７ｂに嵌合可能となっている。なお、これらの互いの嵌合関係は、締まり嵌めとすることが好ましい。
また、第３外側集成ブロック材３３の階段状の端部と、第４補助集成ブロック材３８の階段状の端部とは逆向きとなっており、当接させることにより、形状が合致するようになっている。
したがって、複層不燃木材Ａにおいては、向かい合う第３外側集成ブロック材３３の階段状の端部と、第４補助集成ブロック材３８の階段状の端部とを当接させると共に、集成ブロック材３１，３２，３３，３４の凸部及び凹部と、対応する補助集成ブロック材３５，３６，３７，３８の凸部及び凹部とを嵌合させることにより、内側不燃木材部２ａの外側に、外側不燃木材部２ｂが形成される。
このように、外側不燃木材部２ａは、凸部及び凹部を利用して集成ブロック材３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８同士を連結させているので、不作為に外れることなく、その連結を強固なものとすることができる。
また、凸部と凹部とを嵌合する際、及び、階段状の端部同士を当接させる際には、接着剤を付与してもよく、両者をビスや釘等の固定具で止めてもよい。この場合、両者をより強固に連結させることができる。なお、接着剤を使用しない場合や固定具を使わない場合は、内側不燃木材部２ａに対する外側不燃木材部２ｂの着脱を容易に行うことが可能となる。
各集成ブロック材（内側集成ブロック材、外側集成ブロック材及び補助集成ブロック材）は、不燃剤を含有し、複数の板状木材を互いに貼り合わせたものからなる。これにより、内側不燃木材部２ａ及び外側不燃木材部２ｂを十分な強度を有するものとすることができ、且つ、確実に不燃とすることができる。
ここで、板状木材に用いられる木材としては、特に限定されず、赤松、檜、唐松、杉、檜葉、栗、米栂、スプルース、米ヒバ、米松等の無垢材、単板積層材（ＬＶＬ）、合板、板状の集成材等の一般的なものを適宜用いることができる。
また、板状木材の厚みＨ３は、取り扱い易さ、及び、作り易さの観点から、５ｍｍ〜５０ｍｍであることが好ましい。
複層不燃木材Ａにおいて、上述した不燃剤としては、硼酸、硼酸ナトリウム、硼酸カリウム、硼酸アンモニウム等の硼素系化合物を主成分とする硼素系不燃剤、リン酸アンモニウム、リン酸グアニジン等のリン酸系化合物を主成分とするリン系不燃剤、窒素系不燃剤、臭化アンモニウム等のハロゲン系化合物を主成分とするハロゲン系不燃剤、シリコン化合物を主成分とするシリコン系不燃剤等が挙げられる。
これらに中でも、不燃剤は、取扱い時の安全性に優れ、環境負荷も小さく、不燃効果も十分に得られるという観点から、硼素系不燃剤であることが好ましい。なお、硼素系不燃剤においては、含まれる硼素系化合物の固形分量が少なくとも１０質量％以上であることが好ましい。
集成ブロック材に不燃剤を含有させる方法は、特に限定されない。例えば、不燃剤を水等の媒体に溶解又は分散させた不燃液を作製し、当該不燃液を貼り合わせる前の板状木材、若しくは、板状木材を貼り合わせた後の集成ブロック材に吹き付ける吹付け法、当該不燃液に、乾燥した板状木材、若しくは、乾燥した集成ブロック材を浸漬することにより、不燃剤を付与する浸漬法等が挙げられる。
また、板状木材、若しくは、集成ブロック材に不燃液を付与する際、又は、付与した後に、不燃液をより均一に浸透させるため、加熱冷却処理や加圧減圧処理を施してもよい。
なお、不燃液としては、例えば、特許第３４８５９１４号に記載の不燃処理液を採用することも可能である。
板状木材は、接着剤により互いに接着される。
かかる接着剤としては、特に限定されず、レゾルシノール樹脂接着剤等の公知のものを適宜用いることができる。なお、この場合に限らず、上述した接着剤についても同様である。
Ｌ字状の集成ブロック材２１，２２，２３，２４，３１，３２，３３，３４は、幅方向の長さが異なる板状木材の一端を揃えるようにして面同士を接着した第１積層体を、角部を形成する（別の）板状木材の端部に直角となるように接着し、幅方向の長さが異なる板状木材の一端を揃えるようにして面同士を接着した第２積層体を、第１積層体の側面に直角となるように接着し、且つ、角部を形成する板状木材に面同士を接着することにより得られる。なお、複層不燃木材Ａにおいては、第１積層体として、３枚の板状木材を積層させており、第２積層体として、２枚の板状木材を積層させている。
直線状の集成ブロック材３５，３６，３７，３８は、幅方向の長さが異なる板状木材の面同士を接着することにより得られる。なお、複層不燃木材Ａにおいては、３枚の板状木材を積層させている。
各集成ブロック材においては、幅方向の長さが異なる板状木材を用いているので、集成ブロック材の端部を簡単に階段状とすることができる。
また、中央の板状木材を突出させることにより、集成ブロック材の端部に凸部を形成することができ、逆に前後の板状木材を突出させることにより、集成ブロック材の端部に凹部を形成することができる。
図３は、第１実施形態に係る複層不燃木材において一方の集成ブロック材の凸部を他方の集成ブロック材の凹部に嵌合させた状態を模式的に示す斜視図である。
図３に示すように、内側不燃木材部２ａ及び外側不燃木材部２ｂにおいては、一方の集成ブロック材の中央の板状木材を突出させることにより形成された上下方向に延びる凸部を、他方の集成ブロック材の前後の板状木材を突出させることにより形成された上下方向に延びる凹部に強く押し入れて嵌合させることにより、集成ブロック材同士が連結される。
このとき、凸部を形成する板状木材は、凹部に嵌合させ易くするため、凸部の両側の角部に丸みＲが設けられていることが好ましい。なお、かかる丸みＲは、集成ブロック材を作製する際に、凸部を形成する板状木材に予め設けておけばよい。また、このとき、上述したように、接着剤を用いることにより強固に連結することができ、接着剤を用いないことにより着脱可能とすることができる。
（第２実施形態）
次に、本発明に係る複層不燃木材の第２実施形態について説明する。
第２実施形態に係る複層不燃木材Ｂは、上述した第１実施形態に係る複層不燃木材Ａと同様に、柱として用いた場合の例である。
図４は、本発明に係る複層不燃木材を柱として用いた第２実施形態を示す水平断面図である。
図４に示すように、複層不燃木材Ｂは、荷重を支持するための木材である支持木材部１と、該支持木材部１の周囲に取り付けられたシート部３と、当該シート部３が露出しないように、当該シート部３の外側に取り付けられた内側不燃木材部２ａと、当該内側不燃木材部２ａの周囲に取り付けられた外側不燃木材部２ｂと、を備える。
すなわち、第２実施形態に係る複層不燃木材Ｂは、支持木材部１と内側不燃木材部２ａとの間に、シート部３が更に設けられていること以外は、第１実施形態に係る複層不燃木材Ａと同じである。
シート部３は、支持木材部１と内側不燃木材部２ａとの間、すなわち、支持木材部１の各側面に取り付けられている。これにより、複層不燃木材Ｂは、強度が極めて向上する。
シート部３は、平坦なシート状であり、支持木材部１の各側面に対して、貼着することにより、取り付けられる。
このとき、シート部３の厚みＨ４は０．１ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。厚みＨ４が０．１ｍｍ未満であると、厚みＨ４が上記範囲内にある場合と比較して、強度向上の効果が十分に得られない場合があり、厚みＨ４が５ｍｍを超えると、厚みＨ４が上記範囲内にある場合と比較して、重量が大きくなり、取り扱い性に劣る欠点がある。
複層不燃木材Ｂにおいては、シート部３が長尺状となっている。このため、支持木材部１の各側面に対して、支持木材部１の長手方向（上下方向）に沿うように貼着される。これにより、複層不燃木材Ｂの長手方向における強度を向上させることができる。
ここで、支持木材部１の各側面におけるシート部３の占有割合は、８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましい。これにより、十分な強度向上が認められる。なお、占有割合は、支持木材部１の側面に貼着された全てのシート部３の表面の面積を、支持木材部１の側面の面積で除した値である。
シート部３は、繊維強化プラスチックからなる。すなわち、繊維強化プラスチックは、強度に優れると共に、伸縮性を有さないので、地震等により複層不燃木材Ａが折れたり曲がったりすることを抑制できる。
具体的には、ガラス繊維、炭素繊維、リグニン、ケプラー、ダイニーマ等の樹脂繊維等の繊維と、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂等とからなるものが挙げられる。
これらの中でも、シート部３としては、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が好適に用いられる。
（第３実施形態）
次に、本発明に係る複層不燃木材の第３実施形態について説明する。
第３実施形態に係る複層不燃木材Ｃは、外観が四角柱状であり、梁として用いた場合の例である。
図５は、本発明に係る複層不燃木材を梁として用いた第３実施形態を示す一部透過斜視図である。なお、図５においては、集成ブロック材の輪郭のみ示す。
図５に示すように、複層不燃木材Ｃは、荷重を支持するための木材である支持木材部１と、該支持木材部１の周囲のうち、側面と下面に取り付けられた内側不燃木材部２ａ１と、当該内側不燃木材部２ａ１の外側に取り付けられた外側不燃木材部２ｂ１とを備える。すなわち、複層不燃木材Ｃにおいては、支持木材部１の側面及び下面が、内側不燃木材部２ａ１及び外側不燃木材部２ｂ１によって被覆されている。
なお、複層不燃木材Ｃの上面及び端面（断面に平行な面）には、内側不燃木材部２ａ１及び外側不燃木材部２ｂ１が設けられていないが、複層不燃木材Ｃを梁として用いる場合、上面は床（スラブ）Ｑ等の他の建築材料と接合され、左右の側面は梁（小梁）、柱又は等の他の建築材料と接合されるので、結果として複層不燃木材Ｃの上面及び両側の端面は露出しないことになる。
複層不燃木材Ｃにおいては、支持木材部１の側面及び下面に、内側不燃木材部２ａ１及び外側不燃木材部２ｂ１が設けられているので、仮に周辺で火災が起こっても、複層不燃木材Ｃ自体が燃焼することを防止することができる。これにより、複層不燃木材Ｃから他の物体に火が燃え移るという事態も生じない。
複層不燃木材Ｃにおいては、支持木材部１が、内側不燃木材部２ａ１及び外側不燃木材部２ｂ１により保護されているので、複層不燃木材Ｃが加熱されたとしても、支持木材部１に熱が伝わることを抑制することができる。
また、支持木材部１は、火災のみならず、他の外部からの影響を受けることもなく、初期の状態を維持することが可能である。
これらのことから、第３実施形態に係る複層不燃木材Ｃは、耐火性に優れると共に、周辺で火災が生じたとしても支持木材部１へのダメージが極めて小さいものとなる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
第１〜第３実施形態に係る複層不燃木材Ａ〜Ｃにおいては、支持木材部１が四角柱状の木材となっているが、荷重を支持することが可能であれば、これに限定されない。すなわち、支持木材部１は、三角柱状、五角柱状、六角柱状等の多角柱状であってもよく、円柱状であってもよい。
また、内側不燃木材部２ａ及び外側不燃木材部２ｂは中空四角柱状となっているが、支持木材部１の周囲が露出しないように配置可能であれば、これに限定されない。
第１〜第３実施形態に係る複層不燃木材Ａ〜Ｃにおいては、支持木材部１として無垢材を採用しているが、合板、単板積層材（ＬＶＬ）、集成材等からなるものであってもよい。
第２実施形態に係る複層不燃木材Ｂにおいては、シート部３（繊維強化プラスチック）が支持木材部１の各側面に、該側面の長手方向に沿って貼着されているが、これに限定されない。
例えば、支持木材部１に対して、シート部３を螺旋状に設けてもよく、リング状に設けてもよい。
第１実施形態に係る複層不燃木材Ａにおいて、内側不燃木材部２ａ又は外側不燃木材部２ｂを形成するための集成ブロック材の数は特に限定されない。
図６（ａ）〜図６（ｃ）は、他の実施形態に係る複層不燃木材において内側不燃木材部及び外側不燃木材部を構成する集成ブロック材の数が異なる例を示す水平断面図である。なお、図６（ａ）〜図６（ｃ）においては、集成ブロック材の輪郭のみ示す。
図６（ａ）に示す複層不燃木材Ｄは、内側不燃木材部及び外側不燃木材部が２個の集成ブロック材からなり、図６（ｂ）に示す複層不燃木材Ｅは、内側不燃木材部及び外側不燃木材部が３個の集成ブロック材からなり、図６（ｃ）に示す複層不燃木材Ｆは、内側不燃木材部及び外側不燃木材部が４個の集成ブロック材からなっている。このように、内側不燃木材部及び外側不燃木材部をそれぞれ分割した際の集成ブロック材の個数は、適宜調整することができる。
なお、これらの複層強化木材Ｄ，Ｅ，Ｆは、集成ブロック材を連結させたものであるが、集成ブロック材の代わりに、１枚の無垢材、単板積層材（ＬＶＬ）、合板等を用いてもよい。
第１及び第２実施形態に係る複層不燃木材Ａ，Ｂにおいて、集成ブロック材は、複数の板状木材を、互いに貼り合わせたものからなっているが、貼り合わせる板状木材の枚数は特に限定されない。
また、このとき、幅方向の長さが異なる板状木材を採用しているが、幅方向の長さが同じものが含まれていてもよく、幅方向の長さが全て同じものを用いてもよい。
第１実施形態に係る複層不燃木材Ａにおいて、集成ブロック材の端部の側面には、互いの連結のため、凹部、凸部、階段状の部分等を設けているが、必ずしも必須ではない。
図７（ａ）〜図７（ｄ）は、他の実施形態に係る複層不燃木材において集成ブロック材の端部の形状が異なる例を示す水平断面図である。なお、図７（ａ）〜図７（ｄ）においては、集成ブロック材の輪郭のみ示す。
図７（ａ）〜図７（ｄ）に示すように、複層不燃木材Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊにおいては、集成ブロック材の端部の側面を平面とし、これらの面を互いに接着することにより、集成ブロック材同士を連結させることも可能である。
なお、これらの複層強化木材Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊは、集成ブロック材を連結させたものであるが、集成ブロック材の代わりに、１枚の無垢材、単板積層材（ＬＶＬ）、合板等を用いてもよい。
第１及び第２実施形態に係る複層不燃木材Ａ，Ｂにおいて、内側不燃木材部２ａ及び外側不燃木材部２ｂは、不燃剤を含有する複数の集成ブロック材から形成されているが、不燃剤を含有するものであれば、無垢材、単板積層材（ＬＶＬ）、合板等を採用することも可能である。
本発明に係る複層強化木材においては、その外側の面に、いわゆる仕上げ加工が施されていてもよい。例えば、外装として、公知の塗装が施されていてもよく、公知のシートや突き板、化粧板が貼着されていてもよい。この場合、不燃剤の析出を抑制でき、複層強化木材の耐久性も向上する。
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
集成ブロック材に対し、表１に示す量の硼素系不燃剤を付与し、不燃木材とした。
そして、かかる不燃木材に対し、熱伝達抑制効果及び燃焼防止効果について試験を行った。
得られた結果を表１に示す。なお、表１中、「Ａ１」は熱伝達抑制効果が優れ、本発明の効果が得られるもの、「Ｂ１」は熱伝達抑制効果が認められ、本発明の効果が得られるもの、「Ｃ１」は熱伝達抑制効果が認められず、本発明の効果が得られないもの、を意味する。
同様に、「Ａ２」は燃焼防止効果が優れ、本発明の効果が得られるもの、「Ｂ２」は燃焼防止効果が認められ、本発明の効果が得られるもの、「Ｃ２」は燃焼防止効果が認められず、本発明の効果が得られないもの、を意味する。
（表１）
Figure 2019074126
表１の結果より、不燃剤の含有量が５０ｋｇ／ｍ３以上２００ｋｇ／ｍ３未満の不燃木材は、熱伝達抑制効果が認められることから、本発明の複層不燃木材における内側不燃木材部に適していることが確認された。
また、不燃剤の含有量が２００ｋｇ／ｍ３以上の不燃木材は、燃焼防止効果が認められることから、本発明の複層不燃木材における外側不燃木材部に適していることが確認された。
本発明に係る複層不燃木材は、建築物の骨組みである建築材料、例えば、柱や梁として好適に用いられる。
本発明に係る複層不燃木材によれば、耐火性に優れると共に、周辺で火災が生じたとしても支持木材部へのダメージを極めて小さくすることができる。
１・・・支持木材部
２１・・・第１内側集成ブロック材（集成ブロック材）
２１ａ，２２ａ，２３ａ，３１ａ，３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａ，３７ａ・・・凸部
２１ｂ，２２ｂ，２４ｂ，３１ｂ，３２ｂ，３４ｂ，３５ｂ，３６ｂ，３７ｂ，３８ｂ・・・凹部
２２・・・第２内側集成ブロック材（集成ブロック材）
２３・・・第３内側集成ブロック材（集成ブロック材）
２４・・・第４内側集成ブロック材（集成ブロック材）
２ａ，２ａ１・・・内側不燃木材部
２ｂ，２ｂ１・・・外側不燃木材部
３・・・シート部
３１・・・第１外側集成ブロック材（集成ブロック材）
３２・・・第２外側集成ブロック材（集成ブロック材）
３３・・・第３外側集成ブロック材（集成ブロック材）
３４・・・第４外側集成ブロック材（集成ブロック材）
３５・・・第１補助集成ブロック材（集成ブロック材）
３６・・・第２補助集成ブロック材（集成ブロック材）
３７・・・第３補助集成ブロック材（集成ブロック材）
３８・・・第４補助集成ブロック材（集成ブロック材）
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ，Ｉ，Ｊ・・・複層不燃木材
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４・・・厚み

Claims (9)

  1. 建築材料として用いられる複層不燃木材であって、
    荷重を支持するための支持木材部と、
    該支持木材部の周囲に取り付けられた内側不燃木材部と、
    該内側不燃木材部の周囲に取り付けられた外側不燃木材部と、
    を備え、
    前記内側不燃木材部及び前記外側不燃木材部が、共に、内部に不燃剤を含有するものであり、
    前記内側不燃木材部が含有する不燃剤の量が、前記外側不燃木材部が含有する不燃剤の量よりも少ない複層不燃木材。
  2. 前記内側不燃木材部における前記不燃剤の含有量が５０ｋｇ／ｍ３以上２００ｋｇ／ｍ３未満であり、
    前記外側不燃木材部における前記不燃剤の含有量が２００ｋｇ／ｍ３以上である請求項１記載の複層不燃木材。
  3. 前記内側不燃木材部及び前記外側不燃木材部が、いずれも、内部に不燃剤を含有する複数の集成ブロック材を互いに連結させて形成されたものである請求項１又は２に記載の複層不燃木材。
  4. 前記集成ブロック材が凸部又は凹部を有し、
    一方の集成ブロック材の凸部が他方の集成ブロック材の凹部に嵌合されている請求項３記載の複層不燃木材。
  5. 前記集成ブロック材が、複数の板状木材を、互いに貼り合わせたものからなる請求項３又は４に記載の複層不燃木材。
  6. 前記不燃剤が硼素系不燃剤である請求項１〜５のいずれか１項に記載の複層不燃木材。
  7. 前記支持木材部と前記内側不燃木材部との間には、炭素繊維強化プラスチックからなるシート部が更に設けられている請求項１〜６のいずれか１項に記載の複層不燃木材。
  8. 前記支持木材部が多角柱状であり、
    前記シート部が長尺状であり、
    該支持木材部の各側面に、該側面の長手方向に沿って、前記シート部が貼着されている請求項７記載の複層不燃木材。
  9. 柱又は梁として用いられる請求項１〜８のいずれか１項に記載の複層不燃木材。
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