木製部材補強用の高強力繊維線材およびそれを用いた木製部材の接合構造
【課題】高強力繊維糸の優れた引張強度を発揮させることができ、曲げに対する強度を向上させることができる木製部材補強用の高強力繊維線材およびそれを用いた木製部材の接合構造を提供する。
【解決手段】木製部材補強用の高強力繊維線材１は、高強力繊維糸４を、繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた高強力繊維束５による芯線２と、芯線２の周囲面を他の木製部材との接着剤による接着面として露出させた状態で、芯線２の周囲を巻き回して結束する拘束材３とを備えている。拘束材３ａは、芯線２を外周囲面から高強力繊維糸４がばらばらにならないように結束するもので、目の粗い組紐（丸打）としたり、目を粗く丸編したりすることができる。拘束材３ａとしては、柔軟なものが好ましく、ポリエステル、ナイロン、ビニロン等の合成繊維や、レーヨン等の再生繊維、アセテート等の半合成繊維、絹、羊毛、麻、綿などの天然繊維が使用できる。
【解決手段】木製部材補強用の高強力繊維線材１は、高強力繊維糸４を、繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた高強力繊維束５による芯線２と、芯線２の周囲面を他の木製部材との接着剤による接着面として露出させた状態で、芯線２の周囲を巻き回して結束する拘束材３とを備えている。拘束材３ａは、芯線２を外周囲面から高強力繊維糸４がばらばらにならないように結束するもので、目の粗い組紐（丸打）としたり、目を粗く丸編したりすることができる。拘束材３ａとしては、柔軟なものが好ましく、ポリエステル、ナイロン、ビニロン等の合成繊維や、レーヨン等の再生繊維、アセテート等の半合成繊維、絹、羊毛、麻、綿などの天然繊維が使用できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維束による芯線により形成された木製部材補強用の高強力繊維線材およびそれを用いた木製部材の接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から様々なものが、引張強度を向上させたり、曲げに対する強度を向上させたりする補強材として用いられているが、特に、炭素繊維糸は優れた引張強度を有しているため、適用範囲が広がっていくものと思われる。
【０００３】
しかしながら、炭素繊維糸は、飛行機の構造体や釣竿、テニスラケットなどの一部を除き、ほとんどが実用化されておらず活用されているとは言えない。その理由の一つとしては、炭素繊維糸は６０００本や１２０００本、２４０００本を束ねた炭素繊維束として、６Ｋや１２Ｋ、２４Ｋなどと称されて製造され、出荷されているが、サイジング剤や収束剤と称される薬剤にて軽度な拘束力で結束されているだけでは、少しの衝撃や振動で炭素繊維束が解けたり、炭素繊維糸が折れたりしてしまい、扱い難い面があるからである。
そのため、従来では、６Ｋや１２Ｋ、２４Ｋなどの炭素繊維束は、織物として用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８４３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
用途によっては、炭素繊維糸は織物の状態で用いることができるものもあるが、織物の状態では、引っ張られたときに、炭素繊維糸同士の交絡点にて剪断力がかかるため、十分な強度が得られない。
そこで、炭素繊維糸の繊維方向を合わせて束ねた炭素繊維束の周囲面全体を他の繊維で覆った後、接着剤で固めて一体化して、弱い部分となる炭素繊維糸同士の交絡点のない炭素繊維線材とすることで、強度を向上させることが考えられる。
【０００６】
しかし、このような炭素繊維線材を、集成材を構成するラミナ間に挟み込み、固定用の接着剤で固定した木製品として曲げに対する強度を測定すると、炭素繊維束と、その周囲面全体を覆った他の繊維との界面、または他の繊維とラミナ間に挟み込まれた接着剤との界面で引張力に耐え切れず剥離が生じてしまい、集成材と炭素繊維束とが接着していない状態となってしまう。その結果、木製品の曲げに対する強度は、期待したほどの強度の向上が得られない。
【０００７】
このような問題は、炭素繊維糸だけに限らず、バサルト繊維糸やアラミド繊維糸などの高強力繊維と称される繊維を、繊維方向を合わせて束ねて高強力繊維束とし、この高強力繊維束の周囲面全体を他の繊維で覆って高強力繊維線材としても、同様である。従って、高強力繊維糸の優れた特徴を有効に活かすことができる技術が望まれている。
【０００８】
そこで本発明は、高強力繊維糸の優れた引張強度を発揮させることができ、曲げに対する強度を向上させることができる木製部材補強用の高強力繊維線材およびそれを用いた木製部材の接合構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の木製部材補強用の高強力繊維線材は、高強力繊維糸を、繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた芯線と、前記芯線の周囲面を他の木製部材との固定用接着剤による接着面として露出させた状態で、前記芯線の周囲を巻き回して結束する拘束材とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の木製部材補強用の高強力繊維線材によれば、芯線が、高強力繊維糸の繊維方向を合わせ交絡させずに束ねたものであるため、弱い部分となる高強力繊維糸同士の交絡点が存在しないので、高い耐力を発揮させることができる。また、拘束材が、芯線の周囲面を他の木製部材との固定用接着剤による接着面として露出させた状態で芯線の周囲を巻き回すことで芯線を結束しているので、露出した芯線の接着面を他の木製部材の接着面に固定用接着剤を介在させて接着させた状態とすることができる。従って、曲げるような力が加わったときに、拘束材だけが他の木製部材に接着した状態で芯線から剥離してしまったり、拘束材が芯線と接着した状態で木製部材から剥離してしまったりすることが軽減されるので、曲げに対する強度を向上させることができる。
【００１１】
前記拘束材は、前記高強力繊維糸以外の繊維であって、前記高強力繊維糸より耐剪断性の高い繊維により形成されているのが望ましい。拘束材を芯線の周囲に巻き回して芯線を結束させていても、高強力繊維糸より剪断力が高いので切れ難い。また、芯線自体がばらばらになることを防止することができる。なお、ここでいう拘束材に用いる高強力繊維糸以外の繊維とは、芯線で使用されている高強力繊維糸よりも耐剪断性の高いものであればよく、そのような性能のものであれば拘束材として高強力繊維糸を用いてもよい。
【００１２】
前記拘束材は、前記芯線を中心として、組紐状または編紐状に編まれたものとするのが望ましい。そうすることで、露出させた芯線の周囲面を接着面として確保した状態で、芯線に拘束材を巻き回して芯線を結束することができる。
【００１３】
前記拘束材および前記芯線は、その周囲面が固化剤により硬化しているのが望ましい。そうすることで芯線と共に拘束材を一体化させることができるので、芯線自体がばらばらになってしまうことを、より一層防止することができる。また、高強力繊維線材全体の形状維持性が向上するため、高強力繊維線材を孔に挿入する場合に、作業性を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の木製部材補強用の高強力繊維線材は、高強力繊維糸を、繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた芯線の周囲面に、固化剤を含浸させて硬化させることで、前記高強力繊維糸を結束させ、前記芯線の周囲面を他の木製部材との固定用接着剤による接着面としたことを特徴とすることができる。
【００１５】
この発明によれば、芯線が、高強力繊維糸の繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた高強力繊維束によるものであるため、弱い部分となる高強力繊維糸同士の交絡点が存在しないので、高い耐力を発揮させることができる。また、芯線の周囲面が固化剤を含浸させて硬化されており、芯線を結束する拘束材として別繊維などで被覆されていないので、芯線の周囲面を接着面として固定用接着剤を介在させて他の木製部材に接着させた状態とすることができる。従って、曲げるような力が加わったときに、拘束材が他の木製部材に接着した状態で芯線から剥離したり、拘束材が芯線と接着した状態で木製部材から剥離したりすることが軽減されるので、曲げに対する強度を向上させることができる。
【００１６】
本発明の木部材の接合構造は、本発明の木製部材補強用の高強力繊維線材を補強材として、固定用接着剤と共に、第１の木製部材と第２の木製部材との間に介在させて、前記第１の木製部材と第２の木製部材とが接合されていることを特徴とする。
本発明の木部材の接合構造では、第１の木製部材と第２の木製部材との間に、本発明の木製部材補強用の高強力繊維線材を補強材として固定用接着剤と共に介在させているので、第１の木製部材と第２の木製部材との引張強度や曲げに対する強度を向上させるこができる。
【００１７】
前記固定用接着剤としては、レゾルシノール樹脂、フェノールレゾルシノール樹脂、フェノール樹脂、α−オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、水性高分子−イソシアネート系樹脂等が適宜使用できるが、レゾルシノール樹脂またはフェノール変性レゾルシノール樹脂を主成分としたものとするのが望ましい。レゾルシノール樹脂またはフェノール変性レゾルシノール樹脂は、木製部材および高強力繊維糸と親和性が高いので、より接着性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、芯線が木製部材に強固に接着することで、芯線と拘束材との耐剥離性を向上させることができるので、高強力繊維糸の優れた引張強度を発揮させることができると共に、集成材等の木製部材の曲げに対する強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る高強力繊維線材を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１の高強力繊維線材の第１変形例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１の高強力繊維線材の第２変形例を示す図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は図１〜図３に示す高強力繊維線材の芯線を結束材と共に固化剤により結束した状態を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る高強力繊維線材を示す図である。
【図６】図１〜図５に示す高強力繊維線材の製造方法を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る木製部材の接合構造を説明するための図であり、図１から図５に示す高強力繊維線材を補強材としてラミナ同士を貼り合わせた接合構造を有する集成材の一例を示す斜視図である。
【図８】図７に示す集成材の分解斜視図である。
【図９】ラミナを切削した溝形状を説明するための図であり、（Ａ）は溝の断面が円弧状である場合を示す図、（Ｂ）は矩形状である場合を示す図である。
【図１０】図７に示す集成材の製造方法の各工程を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る木製部材の接合構造を説明するための図であり、図１から図５に示す高強力繊維線材を補強材としてラミナ同士を貼り合わせた接合構造を有する棒状部材の一例を示す斜視図である。
【図１２】実施例として作製された炭素繊維線材を示す写真である
【図１３】図１１に示す木製部材の接合構造の変形例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係る木製部材の接合構造を説明するための図であり、図１から図５に示す高強力繊維線材を補強材として木製部材を貼り合わせた接合構造を有する棒状部材の一例を示す斜視図である。
【図１５】図１４に示す棒状部材の分解斜視図である。
【図１６】図１４および図１５に示す集成材の製造方法の各工程を説明するためのフローチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態６に係る木製部材の接合構造を説明するための図であり、図１から図５に示す高強力繊維線材を補強材として梁と柱とを接合した接合構造を有する接合部を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
[木製部材補強用の高強力繊維線材]
（実施の形態１）
本発明の実施の形態に係る木製部材補強用の高強力繊維線材（以下、単に高強力繊維線材と略す。）を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、高強力繊維線材１ａは、芯線２と、拘束材３ａとにより構成されている。
芯線２は、高強力繊維糸４を、繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた高強力繊維束５により形成されている。
高強力繊維糸４は、スーパー繊維とも称される繊維が使用できる。高強力繊維糸４としては、例えば、炭素繊維、バサルト繊維、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズオキサゾール）繊維、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維、ポリイミド繊維、フッ素繊維、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ繊維）などが使用できる。
【００２１】
高強力繊維束５は、上記高強力繊維糸を単体で用いたり、複数を混合させたり、その他有機繊維からなる糸をその強度や曲げ性が損なわれない範囲で混合したりしたものでもよい。高強力繊維束５は、通常、高強力繊維糸４を数千本から数万本束ねてなる断面が円形状または扁平状の糸状体である。なお、この高強力繊維束５を構成する高強力繊維糸４は、特に、炭素繊維糸やバサルト繊維糸であれば、撚りがあると引張強度が低下するので、高強力繊維糸（フィラメント）に撚りを掛けず、また高強力繊維束全体にも撚りを掛けていないことで、実質的に無撚糸と同等の状態としたものである。撚りが掛かっていない高強力繊維糸や高強力繊維束を得るためには、紡糸の段階より高強力繊維糸に撚りが掛からないよう引き揃えたもの等を用いる。
なお、芯線２を構成する高強力繊維束５は、芯線２の周囲面が接着面として機能することを阻害しない程度にサイジング剤や集束剤を含浸させてもよい。
【００２２】
高強力繊維糸４が炭素繊維糸であれば、ＰＡＮ系、ピッチ系のいずれの炭素繊維糸も使用できる。この中でも、得られる成形品の強度と弾性率とのバランスの観点から、ＰＡＮ系炭素繊維糸が好ましい。
また、この炭素繊維糸を束ねた炭素繊維束は、炭素繊維メーカーから供給される炭素繊維糸６０００本（６Ｋ）、１２０００本（１２Ｋ）、２４０００本（２４Ｋ）を、必要とされる強度に応じて１本、または複数本束ねたものを用いることができる。
【００２３】
拘束材３ａは、芯線２の周囲面を他の木製部材との固定用接着剤による接着面として露出させた状態で芯線２を周囲面から高強力繊維糸４がばらばらにならないように結束するものである。
本実施の形態１では、芯線２の周囲面に、拘束材３ａとなる繊維を巻き回して、目の粗い筒状の組紐（丸打）を組むことで、組紐状の拘束材３ａを形成している。また、拘束材としては、図２に示すように、芯線２の周囲面に拘束材３ｂとなる繊維を巻き回して目の粗い筒状の丸編を編むことで、編紐状の拘束材３ｂとすることもできる。
拘束材３ａ，３ｂとしては、柔軟なものが好ましく、ポリエステル、ナイロン、ビニロン等の合成繊維や、レーヨン等の再生繊維、アセテート等の半合成繊維、絹、羊毛、麻、綿などの天然繊維が使用できる。
拘束材３ａは、芯線２の長さ方向に対して０．５ｍｍ〜３０ｃｍのピッチで交差させるとよく、特に、１ｃｍから１０ｃｍがより好ましい。
【００２４】
ここで、拘束材が芯線２を被覆する割合について説明する。
芯線２の被覆率は、高強力繊維線材の周囲面全体の面積に対する拘束材が占める面積の割合である。被覆率は、拘束材が芯線２の周囲面に一様に配置されたものであるときには、高強力繊維線材を側方から撮像し、撮像された画像から高強力繊維線材全体の面積と、拘束材が占める面積とを測定して、次式に従って演算することで算出することができる。
被覆率（％）＝（拘束材が占める面積）／（高強力繊維線材全体の面積）×１００
【００２５】
このように算出される被覆率は、少ない方が、固定用接着剤が芯線２の周囲面に接着して接着面として機能する面積が広くなるため望ましい。特に、高強力繊維線材１ａを用いて集成材同士の接着強度を向上させるとの観点からは７０％以下である。より好ましくは５０％以下、更に好ましくは３０％以下である。被覆率の下限は、芯線２を構成する高強力繊維糸４がばらばらにならず、紐状または棒状が維持できる最も低い値とすることができる。
【００２６】
この高強力繊維線材１ａは、以下のようにして製造することができる。
必要本数の高強力繊維束５をクリールから引き出し、それらを束ねて芯線２とする。この芯線２を製紐機の中央に通す。そして、製紐機により芯線２の周囲面に拘束材３ａにより目の粗い組物を形成する。そうすることで、組紐状の拘束材３ａが芯線２の周囲面に形成されて、芯線２がばらばらにならないように結束され、長尺状の高強力繊維線材１ａとなり、ドラムなどに巻き取ることができる。高強力繊維線材１ａは柔軟な芯線２を拘束材３ａで結束しただけなので、ドラム等に容易に巻き付けることができる。従って、移動や保管が容易である。
【００２７】
なお、拘束材を編紐状とするときには、芯線２を丸編機の中央に通して芯線２の周囲面に編物を形成することで、図２に示すような拘束材３ｂとすることが可能である。
【００２８】
また、高強力繊維線材は、拘束材を編紐状または組紐状とする以外に、高強力繊維糸４がばらばらにならないように結束できればよいので、図３に示すように、高強力繊維線材１ｃの芯線２を結束するための拘束材として、所定間隔ごとに配置されたゴム輪や拘束材３ａ，３ｂで挙げられている繊維等を所定間隔に配置した拘束材３ｃとすることもできる。
【００２９】
図１から図３に示す芯線２においては、サイジング剤や集束剤を含浸させて結束することの他に、図４（Ａ）から同図（Ｃ）に示すように、高強力繊維糸４をより強固に結束するために、拘束材３ａ〜３ｃにより結束した芯線２に固化剤を含浸させ、拘束材３ａ〜３ｃと共に芯線２を硬化させることもできる。そうすることで、芯線２および拘束材３ａ〜３ｃを強固に一体化させ棒状体とすることができる。この場合には、高強力繊維線材１ｄ〜１ｆを数ｃｍ〜数ｍ程度の長さに切断した状態で移動、保管を行うことができる。芯線２を強固に一体化させた高強力繊維線材１ｄ〜１ｆであれば、木製品を製造するときの補強材として使用する場合、狭い溝に配置するときや奥行きの深い穴などに挿入するときなどに、型崩れしないため容易に配置することができる。
【００３０】
使用できる固化剤としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよいが、可変性を持たせるためには、熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。また、固定用接着剤および高強力繊維糸と親和性の高い固化剤とすることが望ましい。
好適な具体例としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ナイロン４２等）、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリフェニレンオキサイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、レゾルシノール樹脂などが挙げられるが、これに制限されない。
【００３１】
この中でも酸やアルカリに対する耐久性の観点から、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、レゾルシノール樹脂が好適である。
【００３２】
芯線２への上述の樹脂のコートする方法は、スプレーや刷毛で高強力繊維に樹脂をコートするなど特に制限はないが、生産性の観点から、ディプ−ニップ法やさらにダイスを用いた図６に示すような装置を用いることができる。
樹脂として熱可塑性樹脂をコートする場合で説明すると、図６に示すような装置を用いた場合、クリール７ａから供給された高強力繊維束（芯線２）を製紐機（図示せず）に通したり、丸編機（図示せず）に通したりして拘束材３を形成した後、溶融あるいは溶媒に溶解した熱可塑性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂を含むエマルジョンに浸漬し通過させ、その後、必要に応じてマングルで絞り、余分な熱可塑性樹脂を取り除いてダイス７ｂで線径を整えたのちに必要に応じて加熱炉７ｃにより乾燥、硬化させることでコーティングを行う。そして、乾燥、硬化したものを裁断機７ｄに所定長さに切断すれば、切断した状態で移動、保管を行うことができる。
【００３３】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る高強力繊維線材を図５に基づいて説明する。なお、図５においては、図１と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
図５に示す高強力繊維線材１ｇは、芯線２の周囲面を他の木製部材との固定用接着剤による接着面とするために、芯線２に固化剤を含浸させて高強力繊維糸４を結束したものである。
【００３４】
固化剤は、芯線２に含浸させて硬化させ、芯線２を構成する高強力繊維糸４が離散しないように拘束材として機能するものであれば使用することができる。また、固化剤は、高強力繊維糸４が離散しなければよいので、芯線２の中心に至るまで含浸させる必要はなく、表層が硬化する程度に芯線２に含浸させればよい。なお、固化剤を芯線２の中心に至るまで含浸させる必要はないが、芯線２の中心まで含浸させ、芯線２全体を硬化させてもよい。
【００３５】
使用できる固化剤としては、実施の形態１と同様に、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよいが、可変性を持たせるためには、熱可塑性樹脂が好ましく用いることができる。また、固定用接着剤および高強力繊維糸と親和性の高い固化剤とすることが望ましい。また、樹脂として熱可塑性樹脂をコートする場合では、実施の形態１と同様に、図６に示すような装置を用いることができる。
【００３６】
このように構成された高強力繊維線材１ｇは、固化剤により棒状体となるため、数ｃｍ〜数ｍ程度の長さに切断した状態で移動、保管を行うことが容易にでき、木製品を製造するときの補強材として使用するときには、狭い溝に配置するときや奥行きの深い穴などに挿入するときなど、型崩れしないため容易に配置することができる。
また、固化剤を、芯線２を結束する拘束材として機能させているため、図１〜図３に示す拘束材３ａ〜３ｃを省略することができる。
【００３７】
［集成材による木製品］
（実施の形態３）
図１から図５に示す高強力繊維線材１ａ〜１ｇを補強材として用いてラミナを接合した集成材により形成した木製品を、図７から図１１に基づいて説明する。図７および図８に示す集成材１００は、略板状の木製部材である４本のラミナ１００ａ〜１００ｄの対向面を接着面として、接着面同士を貼り合わせて、厚みがあるが一枚の板状部材（柱状物）としたものである。ラミナ１００ａ〜１００ｄのうち、ラミナ１００ｂ（第１の木製部材）とラミナ１００ｃ（第２の木製部材）との間に、補強のための補強材１ｘが配置されている。
補強材１ｘは、図１から図５に示す高強力繊維線材１ａ〜１ｇのいずれかとすることができる。ラミナ１００ｃには、補強材１ｘを配置するための溝１００ｅが設けられている。
【００３８】
この溝１００ｅは、ラミナ１００ｃの接着面に沿って設けられ、図９（Ａ）に示すように底面の断面（溝の長さ方向に直交する面）が円弧状に形成されている。溝１００ｅの底面を円弧状とすることで、補強材１ｘと底面との隙間がほぼ均等になるため、溝１００ｅの内面と補強材１ｘの周囲とを均等に接着せることができるので、接着強度を向上させることができる。また、補強材１ｘと底面との隙間が少なくなるため、無駄となってしまう接着剤を減らすことができる。
また、図９（Ｂ）では、溝１００ｆを矩形状に形成することもできる。
更に、溝を三角形状や五角形以上の多角形状とすることもできる。溝の断面を正多角形状とするときには、補強材１ｘを配置しやすいように、正多角形の一辺または複数の辺を開放した形状とするのが望ましい。
【００３９】
溝１００ｅは、ラミナ１００ｃのみに形成すること以外に、ラミナ１００ｂ側に形成したり、ラミナ１００ｂとラミナ１００ｃとの両方に形成したりすることも可能である。溝をラミナ１００ｂとラミナ１００ｃとのいずれか一方の木製部材に形成する方が加工の点で簡易となるため好ましい。
【００４０】
次に、図７および図８に示す集成材の接合方法を図１０に基づいて説明する。
まず、ステップＳ１０での溝切削工程にて、ラミナ１００ｃに溝１００ｅを形成する。溝１００ｅの溝幅は、この溝１００ｅに配置される補強材１ｘの太さに対して幅広過ぎると、大量の固定用接着剤が必要となるため、補強材１ｘが挿入可能な幅とするのが望ましい。
次に、ステップＳ２０での接着剤充填工程にて、溝１００ｅに固定用接着剤を充填すると共に、溝１００ｅが形成されているラミナ１００ｃの溝形成面１００ｇに固定用接着剤を刷毛やスプレー、シャワーなどにより塗布する。
また、ラミナ１００ａとラミナ１００ｂ、およびラミナ１００ｃとラミナ１００ｄのそれぞれの対向面のいずれか一面、または両面に固定用接着剤を塗布する。
この固定用接着剤は、前述のようにレゾルシノール樹脂、フェノールレゾルシノール樹脂、フェノール樹脂、α−オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂や水性高分子−イソシアネート系樹脂等の公知の接着剤が使用できる。特に、木製部材と高強力繊維糸の両方に親和性が高いものが好ましく、高強力繊維糸として炭素繊維糸を用いる場合には、レジルシノール樹脂やフェノールレゾルシノール樹脂を好ましく用いることができる。
【００４１】
次に、ステップＳ３０での補強材配置工程にて、既に固定用接着剤が充填されている溝１００ｅに補強材１ｘを配置する。予め固定用接着剤が溝１００ｅに充填されているので、補強材１ｘが配置できる程度に溝幅が狭くても、補強材１ｘと溝１００ｅとの間に空気が入り込んでしまうことを防ぐことができ、補強材１ｘと溝１００ｅの溝面との間に十分な固定用接着剤を介在させることができる。従って、補強材１ｘと溝１００ｅとの間の接着力を確保することができる。
次に、ステップＳ４０での接合工程にて、ラミナ１００ａからラミナ１００ｄの接着面同士を突き合わせ押圧して、ラミナ１００ａからラミナ１００ｄを貼り合わせ接合することで、集成材１００とすることができる。
このようにして、ラミナ１００ｂとラミナ１００ｃとの間に補強材１ｘを配置した状態で、段積みしたラミナ１００ａ〜ラミナ１００ｄを接合することができる。
【００４２】
補強材１ｘを図１から図３に示すような高強力繊維線材１ａ〜１ｃとした場合では、拘束材３ａ〜３ｃが芯線２の全体を被覆しておらず、芯線２の周囲面を接着面として露出させた状態で結束しているので、接着面として露出した高強力繊維糸４が固定用接着剤を介在させて溝１００ｅを有するラミナ１００ｃと接着する。また、溝１００ｅを覆うラミナ１００ｂの接着面と補強材１ｘは強固に接着する。
【００４３】
このように接着した集成材１００を引っ張ったり曲げたりしても、芯線２は繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた高強力繊維線材により形成されているため、特に、高強力繊維糸として炭素繊維糸やバサルト繊維糸を用いた場合においても、これらの弱い部分となるねじれや交絡点が存在しないので、補強材１ｘは高い耐力を発揮する。
【００４４】
また、高強力繊維線材１ａ〜１ｃとした補強材１ｘは、拘束材３ａ〜３ｃが芯線２全体を被覆していないため、露出した芯線２の接着面をラミナ１００ｃの溝面やラミナ１００ｂの接着面に固定用接着剤を介在させて接着させる面積を広く確保することができる。
従って、集成材１００を曲げたときに、芯線２の接着面で十分な接着力を確保することができるので、拘束材３ａ〜３ｃだけがラミナ１００ｃやラミナ１００ｂに接着した状態で芯線２から剥離してしまうことや、拘束材３ａ〜３ｃがラミナ１００，１００ｂから剥離してしまうことが軽減される。よって、ラミナ１００ｂ，１００ｃが芯線２から剥離し難くすることができるので、集成材の曲げに対する強度を向上させることができる。
【００４５】
補強材１ｘを図４に示すような芯線２と拘束材３ａ〜３ｃとを固化剤により硬化させた高強力繊維線材１ｄ〜１ｆとした場合では、芯線２は固化剤、固定用接着剤を介して溝１００ｅを有するラミナ１００ｃと接着する。また、図５に示すような芯線２を固化剤により硬化させた高強力繊維線材１ｇとした場合では、同様に芯線２の硬化した周囲面全体が固化剤、固定用接着剤を介して溝１００ｅを有するラミナ１００ｃと接着する。また、溝１００ｅを覆うラミナ１００ｂの接着面と補強材１ｘが強固に接着する。
【００４６】
このように接着した集成材１００を引っ張ったり曲げたりしても、芯線２は繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた高強力繊維線材により形成されているため、特に、高強力繊維糸として、炭素繊維糸やバサルト繊維糸を用いた場合においても、これらの弱い部分となるねじれや交絡点が存在しないので、補強材１ｘは高い耐力を発揮する。
また、高強力繊維線材１ｇとした補強材１ｘは、補強材１ｘの周囲面全体を接着面として固化剤、固定用接着剤を介してラミナ１００ｃやラミナ１００ｂに接着させた状態とすることができる。従って、集成材１００を曲げたときに、芯線全体を被覆する別繊維が剥がれてしまうようなことを防止することができるので、集成材の曲げに対する強度を向上させることができる。
更に、高強力繊維線材１ｄ〜１ｇは、芯線２が固化剤により硬質に一体化して棒状に形成されているため、高強力繊維線材１ｄ〜１ｇを溝１００ｅに容易に配置することができる。
【００４７】
なお、本実施の形態３では、接着剤充填工程において、溝１００ｅに固定用接着剤を充填すると共に、ラミナ１００ａ〜１００ｄのそれぞれの接着面となる対向面に固定用接着剤を塗布しているが、次のようにすることもできる。
まず、接着剤充填工程で溝１００ｅに固定用接着剤を充填しておき、次の補強材配置工程で補強材１ｘを溝１００ｅに配置し、そして、接合工程でラミナ１００ａ〜１００ｄのそれぞれの接着面となる対向面に固定用接着剤を塗布し、ラミナ１００ａ〜１００ｄを段積みして貼り合わせ集成材１００とする。集成材の接合方法としては、このような手順としてもよい。
【００４８】
（実施の形態４）
次に、図１から図５に示す高強力繊維線材１ａ〜１ｇを用いてラミナを接合した木製品を、図１１に基づいて説明する。
図１１に示す集成材１０１は、４本のラミナ１００ａ〜１００ｄのうち、ラミナ１００ａを第１の木製部材とし、ラミナ１００ｂを第２の木製部材として、断面が矩形状の溝１００ｆをラミナ１００ｂに形成し、補強材１ｘを配置したものである。補強材１ｘが配置された位置が異なる以外は、実施の形態３にて説明した集成材１００（図７から図９を参照）と同じであるため詳細な説明は省略する。
【００４９】
（実施例）
図１１に示す集成材１０１を発明品として作製した。このときの補強材１ｘは図１に示す高強力繊維線材１ａとした（図１２参照）。
芯線２は、高強力繊維糸４として、１２０００本の炭素繊維糸が収束された１２Ｋの炭素繊維束を３０本引き揃えたもの（炭素繊維糸にも炭素繊維束にも実質的に撚りが掛かっていない）を使用した。また、拘束材３は、１０００デシテックスのポリエステル繊維を製紐機により芯線２の周囲面に、芯線２の長さ方向に対して約２．７ｃｍのピッチで巻き回したものとした。このときの被覆率は２９％であった。
【００５０】
ラミナ１００ａ〜１００ｄは、幅約９ｃｍ、厚さ９ｃｍ、長さ２ｍに加工した杉材を使用した。これらの杉材のうち、ラミナ１００ｂの幅方向の中央に、長さ方向に沿って溝幅約１ｃｍの溝１００ｆを形成した。固定用接着剤としては、レゾルシノール樹脂を使用して、ラミナ１００ａ〜１００ｄの接着面の全面に塗布すると共に、ラミナ１００ｃの溝１００ｆに充填した。次に、固定用接着剤が充填された溝１００ｆに補強材１ｘを配置した。その後、ラミナ１００ａ〜１００ｄの接着面同士を突き合わせて押出して、補強材１ｘをラミナ１００ａ，１００ｂに接着させて集成材１０１を得た。
このような集成材１０１に対して、ラミナ１００ａの中央部に押圧力（図１１においては矢印Ｆ１で示す）を加えて、曲げ強さ、ヤング係数（スパン１６２０ｍｍ、荷重点間距離３６０ｍｍ）を測定したところ、曲げ強さは６８ＭＰａ、ヤング係数は８．５ＭＰａであった。
【００５１】
比較のために、同じラミナ１００ａ〜１００ｄ（但し、ラミナ１００ｂに溝１００ｆはない。）による集成材であるが、補強材１ｘによる補強を施していないものを従来品として作製して、曲げ強さ、ヤング係数を測定した。その結果、曲げ強さは７０ＭＰａ、ヤング係数は６．４ＭＰａであった。これらからも分かるように、発明品はヤング係数が約３２％と大幅に向上した。
また、測定後の発明品を観察したところ、割れた箇所は木の節がある部分であり、節のないラミナであれば更に高い曲げ強さおよびヤング係数が得られる可能性があることがわかった。また、測定後の従来品は２つに割れてしまったが、測定後の発明品は集成材が欠ける程度であった。
【００５２】
この実施例では、ラミナ１００ａの中央部を押圧点として押圧しているので、集成材１０１は、ラミナ１００ｄの中央部が下方に膨出した凸状に撓む。このように撓むと、ラミナ１００ａよりラミナ１００ｄの方が押圧点から遠いため、ラミナ１００ｄの方がラミナ１００ａより曲率半径が大きくなるので、ラミナ１００ｄに対する長さ方向の引張度合いがラミナ１００ａより大きくなる。
従って、ラミナ１００ａの中央部を押圧するときには、補強材１ｘをラミナ１００ａとラミナ１００ｂとの間に位置させるより、溝を１００ｄに形成して、補強材１ｘをラミナ１００ｃとラミナ１００ｄとの間に位置させる方が曲げ強さやヤング係数を向上させることができる。つまり、集成材に対して押圧力が加わる位置から遠い位置にあるラミナの間に補強材を配置する方が曲げ強さやヤング係数を向上させるという点では有利である。
【００５３】
なお、補強材１ｘをラミナ１００ａとラミナ１００ｂとの間に位置させるだけでなく、反対方向からの押圧力（図１３においては矢印Ｆ２で示す）に対する曲げに対する強度も向上させるために、図１３に集成材１０２として示すように、ラミナ１００ｄにも溝１００ｆを設けることで、補強材１ｘをラミナ１００ｃ（第１の木製部材）とラミナ１００ｄ（第２の木製部材）との間に位置させてもよい。しかし、補強材１ｘの本数を増加させるとコスト増大となるため、曲げ方向を考慮して、補強材１ｘを配置するのが望ましい。図１３では、矩形状の溝１００ｆとしたが、円弧状の溝１００ｅとしてもよい。
【００５４】
（実施の形態５）
次に、図１から図５に示す高強力繊維線材１ａ〜１ｇを用いて木製部材を接合した木製品を、図１４から図１６に基づいて説明する。
図１４および図１５に示す集成材１０５は、２本の長尺状の木製部材１０５ａ（第１の木製部材），木製部材１０５ｂ（第２の木製部材）の端面を接着面として、接着面同士を貼り合わせ、一本の棒状部材としたものである。木製部材１０５ａと木製部材１０５ｂとには、補強のための補強材１ｘが２本に跨るように配置されている。
補強材１ｘは、図１から図５に示す高強力繊維線材１ａ〜１ｇのいずれかとすることができる。補強材１ｘは、木製部材１０５ａと木製部材１０５ｂとの軸線に沿って設けられた溝１０５ｃに配置されている。溝１０５ｃは、底面が円弧面に形成されている。
【００５５】
次に、本発明の実施の形態５に係る木製部材の接合方法について、図１６に基づいて説明する。
まず、ステップＳ５０での溝切削工程にて、木製部材１０５ａと木製部材１０５ｂとに、それぞれの軸線に沿って直線状の溝１０５ｃが連続するように切削する。このとき、溝１０５ｃの溝幅が、補強材１ｘの太さに対して幅広過ぎないように、補強材１ｘが挿入可能な幅となるようにする。また、溝１０５ｃの底面が円弧面となるように切削する。溝１０５ｃの底面を円弧面とすることで、補強材１ｘと底面との隙間がほぼ均等になるため、溝１０５ｃの内面と補強材１ｘの周囲とを均等に接着せることができるので、接着強度を向上させることができる。また、補強材１ｘと底面との隙間が少なくなるため、無駄となってしまう固定用接着剤を減らすことができる。
【００５６】
次に、ステップＳ６０での接合工程にて、木製部材１０５ａと木製部材１０５ｂとの溝１０５ｃが直線状になるように位置を合わせた状態で、固定用接着剤が塗布された端面（対向面）を接着面として突き合わせ、押圧力を掛けて接合する。
次に、ステップＳ７０での接着剤充填工程にて、溝１０５ｃに固定用接着剤を充填する。木製部材１０５ａと木製部材１０５ｂとが、ステップＳ６０による接合工程にて端面同士が接着されているので、木製部材１０５ａと木製部材１０５ｂとに跨るように形成された溝１０５ｃに、一度に固定用接着剤を充填することができる。
この固定用接着剤は、前述のようにレゾルシノール樹脂、フェノールレゾルシノール樹脂、フェノール樹脂、α−オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂や水性高分子−イソシアネート系樹脂等の公知の固定用接着剤が使用できる。特に、高強力繊維糸として炭素繊維糸を用いる場合には、木製部材と炭素繊維糸との両方に親和性が高いものが好ましく、レジルシノール樹脂やフェノールレゾルシノール樹脂を好ましく用いることができる。
【００５７】
次に、ステップＳ８０での補強材配置工程にて、既に固定用接着剤が充填されている溝１０５ｃに補強材１ｘを配置する。予め固定用接着剤が溝１０５ｃに充填されているので、補強材１ｘが配置できる程度に溝幅が狭くても、補強材１ｘと溝１０５ｃの溝面との間に十分な固定用接着剤を介在させることができ、また補強材１ｘと溝１０５ｃとの間に空気が入り込むことを防止することができる。従って、補強材１ｘと溝１０５ｃとの間の接着力を確保することができる。
【００５８】
このように、木製部材１０ａと木製部材１０５ｂとに跨るように形成された溝１０５ｃに補強材１ｘを配置することにより、木製部材１０５ａと木製部材１０５ｂとを接着面を間に挟んで補強することができるので、木製部材１０５ａと木製部材１０５ｂとの接着面を引き剥がすような曲げに対する強度、特に引張強度を向上させることができる。
【００５９】
なお、必要に応じて蓋部材（図示せず）により溝１０５ｃを覆ってもよい。蓋部材により溝１０５ｃを覆い、蓋部材の上から押圧することで、蓋部材が補強材１ｘおよびと木製部材１０５ａ，１０５ｂと接着するので、より曲げ強さやヤング係数、引張強度を向上させることができる。
【００６０】
なお、図１４および図１５においては、木製部材１０５ａ，１０５ｂの上面（一面）側のみに溝１０５ｃを設けているが、下面（他面）側にも、木製部材１０５ａ，１０５ｂに跨る溝を設け、補強材１ｘを配置するようにしてもよい。
【００６１】
また、本実施の形態５では、溝切削工程にて木製部材１０５ａ，１０５ｂに跨る溝を切削し、接合工程にて木製部材１０５ａ，１０５ｂを接着していたが、予め木製部材１０５ａ，１０５ｂを接着した後に、木製部材１０５ａ，１０５ｂに跨る溝を切削するようにしてもよい。
【００６２】
［梁と柱の接合構造］
（実施の形態６）
次に、図１から図５に示す補強用炭素繊維線材を用いた梁と柱の接合構造を図１７に基づいて説明する。図１７に示す柱１１１と、梁１１２，１１３との接合部１１０は、補強材１ｘにより補強されている。
【００６３】
この補強材１ｘは、図７に示す集成材１００と同様に、図１から図５に示す高強力繊維線材１ａ〜１ｇとすることができる。
柱１１１と、梁１１２，１１３とを接合する際には、まず、予め柱１１１の所定高さに貫通孔１１１ａを穿孔する。また、梁１１２，１１３の接合面に、貫通していない所定奥行きの深堀孔１１２ａ，１１３ａを穿孔する。
【００６４】
次に、貫通孔１１１ａに補強材１ｘを挿通させて固定用接着剤を充填する。そして、柱１１１を挟んで両側から梁１１２，１１３の深堀孔１１２ａ，１１３ａの位置を柱１１１から突出した補強材１ｘに合わせて、補強材１ｘを梁１１２，１１３の深堀孔１１２ａ，１１３ａに挿入する。梁１１２，１１３の深堀孔１１２ａ，１１３ａへの固定用接着剤の充填は、補強材１ｘへの挿入前に予め済ませておいてもよいし、完全に梁１１２，１１３を柱１１１に当接する前でもよい。
また、深堀孔１１２ａ，１１３ａに固定用接着剤の注入孔を設けておき、梁１１２，１１３を柱１１１に当接させた後に、固定用接着剤を注入孔より充填してもよい。
【００６５】
このように、柱１１１と梁１１２，１１３とを補強材１ｘを介在させて接合することで接合部１１０の引張強度（引き抜き抵抗力）を向上させることができる。
なお、図１７に示す接合部では、補強材１ｘを貫通孔１１１ａと深堀孔１１２ａ，１１３ａとによる補強材挿入孔に配置しているが、柱１１１の貫通孔１１１ａを梁１１２，１１３の上面および下面に合わせて、梁１１２，１１３の上面および下面に形成した溝に配置したり、柱１１１と梁１１２，１１３との両側面に形成した溝に配置したりして、柱１１１と梁１１２，１１３とを接合するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、引張強度を向上させたり、曲げ強さやヤング係数を向上させたりすることが要求される木製部材に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１ａ〜１ｇ 高強力繊維線材
１ｘ 補強材
２ 芯線
３ａ，３ｂ，３ｃ 拘束材
４ 高強力繊維糸
５ 高強力繊維束
７ａ クリール
７ｂ ダイス
７ｃ 加熱炉
７ｄ 裁断機
１００，１０１，１０２ 集成材
１００ａ〜１００ｄ ラミナ
１００ｅ，１００ｆ 溝
１００ｇ 溝形成面
１０５ 集成材
１０５ａ，１０５ｂ 木製部材
１０５ｃ 溝
１１０ 接合部
１１１ 柱
１１１ａ 貫通孔
１１２，１１３ 梁
１１２ａ，１１３ａ 深堀孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維束による芯線により形成された木製部材補強用の高強力繊維線材およびそれを用いた木製部材の接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から様々なものが、引張強度を向上させたり、曲げに対する強度を向上させたりする補強材として用いられているが、特に、炭素繊維糸は優れた引張強度を有しているため、適用範囲が広がっていくものと思われる。
【０００３】
しかしながら、炭素繊維糸は、飛行機の構造体や釣竿、テニスラケットなどの一部を除き、ほとんどが実用化されておらず活用されているとは言えない。その理由の一つとしては、炭素繊維糸は６０００本や１２０００本、２４０００本を束ねた炭素繊維束として、６Ｋや１２Ｋ、２４Ｋなどと称されて製造され、出荷されているが、サイジング剤や収束剤と称される薬剤にて軽度な拘束力で結束されているだけでは、少しの衝撃や振動で炭素繊維束が解けたり、炭素繊維糸が折れたりしてしまい、扱い難い面があるからである。
そのため、従来では、６Ｋや１２Ｋ、２４Ｋなどの炭素繊維束は、織物として用いられている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８４３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
用途によっては、炭素繊維糸は織物の状態で用いることができるものもあるが、織物の状態では、引っ張られたときに、炭素繊維糸同士の交絡点にて剪断力がかかるため、十分な強度が得られない。
そこで、炭素繊維糸の繊維方向を合わせて束ねた炭素繊維束の周囲面全体を他の繊維で覆った後、接着剤で固めて一体化して、弱い部分となる炭素繊維糸同士の交絡点のない炭素繊維線材とすることで、強度を向上させることが考えられる。
【０００６】
しかし、このような炭素繊維線材を、集成材を構成するラミナ間に挟み込み、固定用の接着剤で固定した木製品として曲げに対する強度を測定すると、炭素繊維束と、その周囲面全体を覆った他の繊維との界面、または他の繊維とラミナ間に挟み込まれた接着剤との界面で引張力に耐え切れず剥離が生じてしまい、集成材と炭素繊維束とが接着していない状態となってしまう。その結果、木製品の曲げに対する強度は、期待したほどの強度の向上が得られない。
【０００７】
このような問題は、炭素繊維糸だけに限らず、バサルト繊維糸やアラミド繊維糸などの高強力繊維と称される繊維を、繊維方向を合わせて束ねて高強力繊維束とし、この高強力繊維束の周囲面全体を他の繊維で覆って高強力繊維線材としても、同様である。従って、高強力繊維糸の優れた特徴を有効に活かすことができる技術が望まれている。
【０００８】
そこで本発明は、高強力繊維糸の優れた引張強度を発揮させることができ、曲げに対する強度を向上させることができる木製部材補強用の高強力繊維線材およびそれを用いた木製部材の接合構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の木製部材補強用の高強力繊維線材は、高強力繊維糸を、繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた芯線と、前記芯線の周囲面を他の木製部材との固定用接着剤による接着面として露出させた状態で、前記芯線の周囲を巻き回して結束する拘束材とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の木製部材補強用の高強力繊維線材によれば、芯線が、高強力繊維糸の繊維方向を合わせ交絡させずに束ねたものであるため、弱い部分となる高強力繊維糸同士の交絡点が存在しないので、高い耐力を発揮させることができる。また、拘束材が、芯線の周囲面を他の木製部材との固定用接着剤による接着面として露出させた状態で芯線の周囲を巻き回すことで芯線を結束しているので、露出した芯線の接着面を他の木製部材の接着面に固定用接着剤を介在させて接着させた状態とすることができる。従って、曲げるような力が加わったときに、拘束材だけが他の木製部材に接着した状態で芯線から剥離してしまったり、拘束材が芯線と接着した状態で木製部材から剥離してしまったりすることが軽減されるので、曲げに対する強度を向上させることができる。
【００１１】
前記拘束材は、前記高強力繊維糸以外の繊維であって、前記高強力繊維糸より耐剪断性の高い繊維により形成されているのが望ましい。拘束材を芯線の周囲に巻き回して芯線を結束させていても、高強力繊維糸より剪断力が高いので切れ難い。また、芯線自体がばらばらになることを防止することができる。なお、ここでいう拘束材に用いる高強力繊維糸以外の繊維とは、芯線で使用されている高強力繊維糸よりも耐剪断性の高いものであればよく、そのような性能のものであれば拘束材として高強力繊維糸を用いてもよい。
【００１２】
前記拘束材は、前記芯線を中心として、組紐状または編紐状に編まれたものとするのが望ましい。そうすることで、露出させた芯線の周囲面を接着面として確保した状態で、芯線に拘束材を巻き回して芯線を結束することができる。
【００１３】
前記拘束材および前記芯線は、その周囲面が固化剤により硬化しているのが望ましい。そうすることで芯線と共に拘束材を一体化させることができるので、芯線自体がばらばらになってしまうことを、より一層防止することができる。また、高強力繊維線材全体の形状維持性が向上するため、高強力繊維線材を孔に挿入する場合に、作業性を向上させることができる。
【００１４】
また、本発明の木製部材補強用の高強力繊維線材は、高強力繊維糸を、繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた芯線の周囲面に、固化剤を含浸させて硬化させることで、前記高強力繊維糸を結束させ、前記芯線の周囲面を他の木製部材との固定用接着剤による接着面としたことを特徴とすることができる。
【００１５】
この発明によれば、芯線が、高強力繊維糸の繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた高強力繊維束によるものであるため、弱い部分となる高強力繊維糸同士の交絡点が存在しないので、高い耐力を発揮させることができる。また、芯線の周囲面が固化剤を含浸させて硬化されており、芯線を結束する拘束材として別繊維などで被覆されていないので、芯線の周囲面を接着面として固定用接着剤を介在させて他の木製部材に接着させた状態とすることができる。従って、曲げるような力が加わったときに、拘束材が他の木製部材に接着した状態で芯線から剥離したり、拘束材が芯線と接着した状態で木製部材から剥離したりすることが軽減されるので、曲げに対する強度を向上させることができる。
【００１６】
本発明の木部材の接合構造は、本発明の木製部材補強用の高強力繊維線材を補強材として、固定用接着剤と共に、第１の木製部材と第２の木製部材との間に介在させて、前記第１の木製部材と第２の木製部材とが接合されていることを特徴とする。
本発明の木部材の接合構造では、第１の木製部材と第２の木製部材との間に、本発明の木製部材補強用の高強力繊維線材を補強材として固定用接着剤と共に介在させているので、第１の木製部材と第２の木製部材との引張強度や曲げに対する強度を向上させるこができる。
【００１７】
前記固定用接着剤としては、レゾルシノール樹脂、フェノールレゾルシノール樹脂、フェノール樹脂、α−オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、水性高分子−イソシアネート系樹脂等が適宜使用できるが、レゾルシノール樹脂またはフェノール変性レゾルシノール樹脂を主成分としたものとするのが望ましい。レゾルシノール樹脂またはフェノール変性レゾルシノール樹脂は、木製部材および高強力繊維糸と親和性が高いので、より接着性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、芯線が木製部材に強固に接着することで、芯線と拘束材との耐剥離性を向上させることができるので、高強力繊維糸の優れた引張強度を発揮させることができると共に、集成材等の木製部材の曲げに対する強度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る高強力繊維線材を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１の高強力繊維線材の第１変形例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態１の高強力繊維線材の第２変形例を示す図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は図１〜図３に示す高強力繊維線材の芯線を結束材と共に固化剤により結束した状態を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る高強力繊維線材を示す図である。
【図６】図１〜図５に示す高強力繊維線材の製造方法を説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る木製部材の接合構造を説明するための図であり、図１から図５に示す高強力繊維線材を補強材としてラミナ同士を貼り合わせた接合構造を有する集成材の一例を示す斜視図である。
【図８】図７に示す集成材の分解斜視図である。
【図９】ラミナを切削した溝形状を説明するための図であり、（Ａ）は溝の断面が円弧状である場合を示す図、（Ｂ）は矩形状である場合を示す図である。
【図１０】図７に示す集成材の製造方法の各工程を説明するためのフローチャートである。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る木製部材の接合構造を説明するための図であり、図１から図５に示す高強力繊維線材を補強材としてラミナ同士を貼り合わせた接合構造を有する棒状部材の一例を示す斜視図である。
【図１２】実施例として作製された炭素繊維線材を示す写真である
【図１３】図１１に示す木製部材の接合構造の変形例を示す図である。
【図１４】本発明の実施の形態５に係る木製部材の接合構造を説明するための図であり、図１から図５に示す高強力繊維線材を補強材として木製部材を貼り合わせた接合構造を有する棒状部材の一例を示す斜視図である。
【図１５】図１４に示す棒状部材の分解斜視図である。
【図１６】図１４および図１５に示す集成材の製造方法の各工程を説明するためのフローチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態６に係る木製部材の接合構造を説明するための図であり、図１から図５に示す高強力繊維線材を補強材として梁と柱とを接合した接合構造を有する接合部を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
[木製部材補強用の高強力繊維線材]
（実施の形態１）
本発明の実施の形態に係る木製部材補強用の高強力繊維線材（以下、単に高強力繊維線材と略す。）を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、高強力繊維線材１ａは、芯線２と、拘束材３ａとにより構成されている。
芯線２は、高強力繊維糸４を、繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた高強力繊維束５により形成されている。
高強力繊維糸４は、スーパー繊維とも称される繊維が使用できる。高強力繊維糸４としては、例えば、炭素繊維、バサルト繊維、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維、ポリアリレート繊維、ＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンズオキサゾール）繊維、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）繊維、ポリイミド繊維、フッ素繊維、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ繊維）などが使用できる。
【００２１】
高強力繊維束５は、上記高強力繊維糸を単体で用いたり、複数を混合させたり、その他有機繊維からなる糸をその強度や曲げ性が損なわれない範囲で混合したりしたものでもよい。高強力繊維束５は、通常、高強力繊維糸４を数千本から数万本束ねてなる断面が円形状または扁平状の糸状体である。なお、この高強力繊維束５を構成する高強力繊維糸４は、特に、炭素繊維糸やバサルト繊維糸であれば、撚りがあると引張強度が低下するので、高強力繊維糸（フィラメント）に撚りを掛けず、また高強力繊維束全体にも撚りを掛けていないことで、実質的に無撚糸と同等の状態としたものである。撚りが掛かっていない高強力繊維糸や高強力繊維束を得るためには、紡糸の段階より高強力繊維糸に撚りが掛からないよう引き揃えたもの等を用いる。
なお、芯線２を構成する高強力繊維束５は、芯線２の周囲面が接着面として機能することを阻害しない程度にサイジング剤や集束剤を含浸させてもよい。
【００２２】
高強力繊維糸４が炭素繊維糸であれば、ＰＡＮ系、ピッチ系のいずれの炭素繊維糸も使用できる。この中でも、得られる成形品の強度と弾性率とのバランスの観点から、ＰＡＮ系炭素繊維糸が好ましい。
また、この炭素繊維糸を束ねた炭素繊維束は、炭素繊維メーカーから供給される炭素繊維糸６０００本（６Ｋ）、１２０００本（１２Ｋ）、２４０００本（２４Ｋ）を、必要とされる強度に応じて１本、または複数本束ねたものを用いることができる。
【００２３】
拘束材３ａは、芯線２の周囲面を他の木製部材との固定用接着剤による接着面として露出させた状態で芯線２を周囲面から高強力繊維糸４がばらばらにならないように結束するものである。
本実施の形態１では、芯線２の周囲面に、拘束材３ａとなる繊維を巻き回して、目の粗い筒状の組紐（丸打）を組むことで、組紐状の拘束材３ａを形成している。また、拘束材としては、図２に示すように、芯線２の周囲面に拘束材３ｂとなる繊維を巻き回して目の粗い筒状の丸編を編むことで、編紐状の拘束材３ｂとすることもできる。
拘束材３ａ，３ｂとしては、柔軟なものが好ましく、ポリエステル、ナイロン、ビニロン等の合成繊維や、レーヨン等の再生繊維、アセテート等の半合成繊維、絹、羊毛、麻、綿などの天然繊維が使用できる。
拘束材３ａは、芯線２の長さ方向に対して０．５ｍｍ〜３０ｃｍのピッチで交差させるとよく、特に、１ｃｍから１０ｃｍがより好ましい。
【００２４】
ここで、拘束材が芯線２を被覆する割合について説明する。
芯線２の被覆率は、高強力繊維線材の周囲面全体の面積に対する拘束材が占める面積の割合である。被覆率は、拘束材が芯線２の周囲面に一様に配置されたものであるときには、高強力繊維線材を側方から撮像し、撮像された画像から高強力繊維線材全体の面積と、拘束材が占める面積とを測定して、次式に従って演算することで算出することができる。
被覆率（％）＝（拘束材が占める面積）／（高強力繊維線材全体の面積）×１００
【００２５】
このように算出される被覆率は、少ない方が、固定用接着剤が芯線２の周囲面に接着して接着面として機能する面積が広くなるため望ましい。特に、高強力繊維線材１ａを用いて集成材同士の接着強度を向上させるとの観点からは７０％以下である。より好ましくは５０％以下、更に好ましくは３０％以下である。被覆率の下限は、芯線２を構成する高強力繊維糸４がばらばらにならず、紐状または棒状が維持できる最も低い値とすることができる。
【００２６】
この高強力繊維線材１ａは、以下のようにして製造することができる。
必要本数の高強力繊維束５をクリールから引き出し、それらを束ねて芯線２とする。この芯線２を製紐機の中央に通す。そして、製紐機により芯線２の周囲面に拘束材３ａにより目の粗い組物を形成する。そうすることで、組紐状の拘束材３ａが芯線２の周囲面に形成されて、芯線２がばらばらにならないように結束され、長尺状の高強力繊維線材１ａとなり、ドラムなどに巻き取ることができる。高強力繊維線材１ａは柔軟な芯線２を拘束材３ａで結束しただけなので、ドラム等に容易に巻き付けることができる。従って、移動や保管が容易である。
【００２７】
なお、拘束材を編紐状とするときには、芯線２を丸編機の中央に通して芯線２の周囲面に編物を形成することで、図２に示すような拘束材３ｂとすることが可能である。
【００２８】
また、高強力繊維線材は、拘束材を編紐状または組紐状とする以外に、高強力繊維糸４がばらばらにならないように結束できればよいので、図３に示すように、高強力繊維線材１ｃの芯線２を結束するための拘束材として、所定間隔ごとに配置されたゴム輪や拘束材３ａ，３ｂで挙げられている繊維等を所定間隔に配置した拘束材３ｃとすることもできる。
【００２９】
図１から図３に示す芯線２においては、サイジング剤や集束剤を含浸させて結束することの他に、図４（Ａ）から同図（Ｃ）に示すように、高強力繊維糸４をより強固に結束するために、拘束材３ａ〜３ｃにより結束した芯線２に固化剤を含浸させ、拘束材３ａ〜３ｃと共に芯線２を硬化させることもできる。そうすることで、芯線２および拘束材３ａ〜３ｃを強固に一体化させ棒状体とすることができる。この場合には、高強力繊維線材１ｄ〜１ｆを数ｃｍ〜数ｍ程度の長さに切断した状態で移動、保管を行うことができる。芯線２を強固に一体化させた高強力繊維線材１ｄ〜１ｆであれば、木製品を製造するときの補強材として使用する場合、狭い溝に配置するときや奥行きの深い穴などに挿入するときなどに、型崩れしないため容易に配置することができる。
【００３０】
使用できる固化剤としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよいが、可変性を持たせるためには、熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。また、固定用接着剤および高強力繊維糸と親和性の高い固化剤とすることが望ましい。
好適な具体例としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ナイロン４２等）、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリフェニレンオキサイド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、レゾルシノール樹脂などが挙げられるが、これに制限されない。
【００３１】
この中でも酸やアルカリに対する耐久性の観点から、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ポリカーボネート樹脂、レゾルシノール樹脂が好適である。
【００３２】
芯線２への上述の樹脂のコートする方法は、スプレーや刷毛で高強力繊維に樹脂をコートするなど特に制限はないが、生産性の観点から、ディプ−ニップ法やさらにダイスを用いた図６に示すような装置を用いることができる。
樹脂として熱可塑性樹脂をコートする場合で説明すると、図６に示すような装置を用いた場合、クリール７ａから供給された高強力繊維束（芯線２）を製紐機（図示せず）に通したり、丸編機（図示せず）に通したりして拘束材３を形成した後、溶融あるいは溶媒に溶解した熱可塑性樹脂、あるいは熱可塑性樹脂を含むエマルジョンに浸漬し通過させ、その後、必要に応じてマングルで絞り、余分な熱可塑性樹脂を取り除いてダイス７ｂで線径を整えたのちに必要に応じて加熱炉７ｃにより乾燥、硬化させることでコーティングを行う。そして、乾燥、硬化したものを裁断機７ｄに所定長さに切断すれば、切断した状態で移動、保管を行うことができる。
【００３３】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る高強力繊維線材を図５に基づいて説明する。なお、図５においては、図１と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
図５に示す高強力繊維線材１ｇは、芯線２の周囲面を他の木製部材との固定用接着剤による接着面とするために、芯線２に固化剤を含浸させて高強力繊維糸４を結束したものである。
【００３４】
固化剤は、芯線２に含浸させて硬化させ、芯線２を構成する高強力繊維糸４が離散しないように拘束材として機能するものであれば使用することができる。また、固化剤は、高強力繊維糸４が離散しなければよいので、芯線２の中心に至るまで含浸させる必要はなく、表層が硬化する程度に芯線２に含浸させればよい。なお、固化剤を芯線２の中心に至るまで含浸させる必要はないが、芯線２の中心まで含浸させ、芯線２全体を硬化させてもよい。
【００３５】
使用できる固化剤としては、実施の形態１と同様に、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれでもよいが、可変性を持たせるためには、熱可塑性樹脂が好ましく用いることができる。また、固定用接着剤および高強力繊維糸と親和性の高い固化剤とすることが望ましい。また、樹脂として熱可塑性樹脂をコートする場合では、実施の形態１と同様に、図６に示すような装置を用いることができる。
【００３６】
このように構成された高強力繊維線材１ｇは、固化剤により棒状体となるため、数ｃｍ〜数ｍ程度の長さに切断した状態で移動、保管を行うことが容易にでき、木製品を製造するときの補強材として使用するときには、狭い溝に配置するときや奥行きの深い穴などに挿入するときなど、型崩れしないため容易に配置することができる。
また、固化剤を、芯線２を結束する拘束材として機能させているため、図１〜図３に示す拘束材３ａ〜３ｃを省略することができる。
【００３７】
［集成材による木製品］
（実施の形態３）
図１から図５に示す高強力繊維線材１ａ〜１ｇを補強材として用いてラミナを接合した集成材により形成した木製品を、図７から図１１に基づいて説明する。図７および図８に示す集成材１００は、略板状の木製部材である４本のラミナ１００ａ〜１００ｄの対向面を接着面として、接着面同士を貼り合わせて、厚みがあるが一枚の板状部材（柱状物）としたものである。ラミナ１００ａ〜１００ｄのうち、ラミナ１００ｂ（第１の木製部材）とラミナ１００ｃ（第２の木製部材）との間に、補強のための補強材１ｘが配置されている。
補強材１ｘは、図１から図５に示す高強力繊維線材１ａ〜１ｇのいずれかとすることができる。ラミナ１００ｃには、補強材１ｘを配置するための溝１００ｅが設けられている。
【００３８】
この溝１００ｅは、ラミナ１００ｃの接着面に沿って設けられ、図９（Ａ）に示すように底面の断面（溝の長さ方向に直交する面）が円弧状に形成されている。溝１００ｅの底面を円弧状とすることで、補強材１ｘと底面との隙間がほぼ均等になるため、溝１００ｅの内面と補強材１ｘの周囲とを均等に接着せることができるので、接着強度を向上させることができる。また、補強材１ｘと底面との隙間が少なくなるため、無駄となってしまう接着剤を減らすことができる。
また、図９（Ｂ）では、溝１００ｆを矩形状に形成することもできる。
更に、溝を三角形状や五角形以上の多角形状とすることもできる。溝の断面を正多角形状とするときには、補強材１ｘを配置しやすいように、正多角形の一辺または複数の辺を開放した形状とするのが望ましい。
【００３９】
溝１００ｅは、ラミナ１００ｃのみに形成すること以外に、ラミナ１００ｂ側に形成したり、ラミナ１００ｂとラミナ１００ｃとの両方に形成したりすることも可能である。溝をラミナ１００ｂとラミナ１００ｃとのいずれか一方の木製部材に形成する方が加工の点で簡易となるため好ましい。
【００４０】
次に、図７および図８に示す集成材の接合方法を図１０に基づいて説明する。
まず、ステップＳ１０での溝切削工程にて、ラミナ１００ｃに溝１００ｅを形成する。溝１００ｅの溝幅は、この溝１００ｅに配置される補強材１ｘの太さに対して幅広過ぎると、大量の固定用接着剤が必要となるため、補強材１ｘが挿入可能な幅とするのが望ましい。
次に、ステップＳ２０での接着剤充填工程にて、溝１００ｅに固定用接着剤を充填すると共に、溝１００ｅが形成されているラミナ１００ｃの溝形成面１００ｇに固定用接着剤を刷毛やスプレー、シャワーなどにより塗布する。
また、ラミナ１００ａとラミナ１００ｂ、およびラミナ１００ｃとラミナ１００ｄのそれぞれの対向面のいずれか一面、または両面に固定用接着剤を塗布する。
この固定用接着剤は、前述のようにレゾルシノール樹脂、フェノールレゾルシノール樹脂、フェノール樹脂、α−オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂や水性高分子−イソシアネート系樹脂等の公知の接着剤が使用できる。特に、木製部材と高強力繊維糸の両方に親和性が高いものが好ましく、高強力繊維糸として炭素繊維糸を用いる場合には、レジルシノール樹脂やフェノールレゾルシノール樹脂を好ましく用いることができる。
【００４１】
次に、ステップＳ３０での補強材配置工程にて、既に固定用接着剤が充填されている溝１００ｅに補強材１ｘを配置する。予め固定用接着剤が溝１００ｅに充填されているので、補強材１ｘが配置できる程度に溝幅が狭くても、補強材１ｘと溝１００ｅとの間に空気が入り込んでしまうことを防ぐことができ、補強材１ｘと溝１００ｅの溝面との間に十分な固定用接着剤を介在させることができる。従って、補強材１ｘと溝１００ｅとの間の接着力を確保することができる。
次に、ステップＳ４０での接合工程にて、ラミナ１００ａからラミナ１００ｄの接着面同士を突き合わせ押圧して、ラミナ１００ａからラミナ１００ｄを貼り合わせ接合することで、集成材１００とすることができる。
このようにして、ラミナ１００ｂとラミナ１００ｃとの間に補強材１ｘを配置した状態で、段積みしたラミナ１００ａ〜ラミナ１００ｄを接合することができる。
【００４２】
補強材１ｘを図１から図３に示すような高強力繊維線材１ａ〜１ｃとした場合では、拘束材３ａ〜３ｃが芯線２の全体を被覆しておらず、芯線２の周囲面を接着面として露出させた状態で結束しているので、接着面として露出した高強力繊維糸４が固定用接着剤を介在させて溝１００ｅを有するラミナ１００ｃと接着する。また、溝１００ｅを覆うラミナ１００ｂの接着面と補強材１ｘは強固に接着する。
【００４３】
このように接着した集成材１００を引っ張ったり曲げたりしても、芯線２は繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた高強力繊維線材により形成されているため、特に、高強力繊維糸として炭素繊維糸やバサルト繊維糸を用いた場合においても、これらの弱い部分となるねじれや交絡点が存在しないので、補強材１ｘは高い耐力を発揮する。
【００４４】
また、高強力繊維線材１ａ〜１ｃとした補強材１ｘは、拘束材３ａ〜３ｃが芯線２全体を被覆していないため、露出した芯線２の接着面をラミナ１００ｃの溝面やラミナ１００ｂの接着面に固定用接着剤を介在させて接着させる面積を広く確保することができる。
従って、集成材１００を曲げたときに、芯線２の接着面で十分な接着力を確保することができるので、拘束材３ａ〜３ｃだけがラミナ１００ｃやラミナ１００ｂに接着した状態で芯線２から剥離してしまうことや、拘束材３ａ〜３ｃがラミナ１００，１００ｂから剥離してしまうことが軽減される。よって、ラミナ１００ｂ，１００ｃが芯線２から剥離し難くすることができるので、集成材の曲げに対する強度を向上させることができる。
【００４５】
補強材１ｘを図４に示すような芯線２と拘束材３ａ〜３ｃとを固化剤により硬化させた高強力繊維線材１ｄ〜１ｆとした場合では、芯線２は固化剤、固定用接着剤を介して溝１００ｅを有するラミナ１００ｃと接着する。また、図５に示すような芯線２を固化剤により硬化させた高強力繊維線材１ｇとした場合では、同様に芯線２の硬化した周囲面全体が固化剤、固定用接着剤を介して溝１００ｅを有するラミナ１００ｃと接着する。また、溝１００ｅを覆うラミナ１００ｂの接着面と補強材１ｘが強固に接着する。
【００４６】
このように接着した集成材１００を引っ張ったり曲げたりしても、芯線２は繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた高強力繊維線材により形成されているため、特に、高強力繊維糸として、炭素繊維糸やバサルト繊維糸を用いた場合においても、これらの弱い部分となるねじれや交絡点が存在しないので、補強材１ｘは高い耐力を発揮する。
また、高強力繊維線材１ｇとした補強材１ｘは、補強材１ｘの周囲面全体を接着面として固化剤、固定用接着剤を介してラミナ１００ｃやラミナ１００ｂに接着させた状態とすることができる。従って、集成材１００を曲げたときに、芯線全体を被覆する別繊維が剥がれてしまうようなことを防止することができるので、集成材の曲げに対する強度を向上させることができる。
更に、高強力繊維線材１ｄ〜１ｇは、芯線２が固化剤により硬質に一体化して棒状に形成されているため、高強力繊維線材１ｄ〜１ｇを溝１００ｅに容易に配置することができる。
【００４７】
なお、本実施の形態３では、接着剤充填工程において、溝１００ｅに固定用接着剤を充填すると共に、ラミナ１００ａ〜１００ｄのそれぞれの接着面となる対向面に固定用接着剤を塗布しているが、次のようにすることもできる。
まず、接着剤充填工程で溝１００ｅに固定用接着剤を充填しておき、次の補強材配置工程で補強材１ｘを溝１００ｅに配置し、そして、接合工程でラミナ１００ａ〜１００ｄのそれぞれの接着面となる対向面に固定用接着剤を塗布し、ラミナ１００ａ〜１００ｄを段積みして貼り合わせ集成材１００とする。集成材の接合方法としては、このような手順としてもよい。
【００４８】
（実施の形態４）
次に、図１から図５に示す高強力繊維線材１ａ〜１ｇを用いてラミナを接合した木製品を、図１１に基づいて説明する。
図１１に示す集成材１０１は、４本のラミナ１００ａ〜１００ｄのうち、ラミナ１００ａを第１の木製部材とし、ラミナ１００ｂを第２の木製部材として、断面が矩形状の溝１００ｆをラミナ１００ｂに形成し、補強材１ｘを配置したものである。補強材１ｘが配置された位置が異なる以外は、実施の形態３にて説明した集成材１００（図７から図９を参照）と同じであるため詳細な説明は省略する。
【００４９】
（実施例）
図１１に示す集成材１０１を発明品として作製した。このときの補強材１ｘは図１に示す高強力繊維線材１ａとした（図１２参照）。
芯線２は、高強力繊維糸４として、１２０００本の炭素繊維糸が収束された１２Ｋの炭素繊維束を３０本引き揃えたもの（炭素繊維糸にも炭素繊維束にも実質的に撚りが掛かっていない）を使用した。また、拘束材３は、１０００デシテックスのポリエステル繊維を製紐機により芯線２の周囲面に、芯線２の長さ方向に対して約２．７ｃｍのピッチで巻き回したものとした。このときの被覆率は２９％であった。
【００５０】
ラミナ１００ａ〜１００ｄは、幅約９ｃｍ、厚さ９ｃｍ、長さ２ｍに加工した杉材を使用した。これらの杉材のうち、ラミナ１００ｂの幅方向の中央に、長さ方向に沿って溝幅約１ｃｍの溝１００ｆを形成した。固定用接着剤としては、レゾルシノール樹脂を使用して、ラミナ１００ａ〜１００ｄの接着面の全面に塗布すると共に、ラミナ１００ｃの溝１００ｆに充填した。次に、固定用接着剤が充填された溝１００ｆに補強材１ｘを配置した。その後、ラミナ１００ａ〜１００ｄの接着面同士を突き合わせて押出して、補強材１ｘをラミナ１００ａ，１００ｂに接着させて集成材１０１を得た。
このような集成材１０１に対して、ラミナ１００ａの中央部に押圧力（図１１においては矢印Ｆ１で示す）を加えて、曲げ強さ、ヤング係数（スパン１６２０ｍｍ、荷重点間距離３６０ｍｍ）を測定したところ、曲げ強さは６８ＭＰａ、ヤング係数は８．５ＭＰａであった。
【００５１】
比較のために、同じラミナ１００ａ〜１００ｄ（但し、ラミナ１００ｂに溝１００ｆはない。）による集成材であるが、補強材１ｘによる補強を施していないものを従来品として作製して、曲げ強さ、ヤング係数を測定した。その結果、曲げ強さは７０ＭＰａ、ヤング係数は６．４ＭＰａであった。これらからも分かるように、発明品はヤング係数が約３２％と大幅に向上した。
また、測定後の発明品を観察したところ、割れた箇所は木の節がある部分であり、節のないラミナであれば更に高い曲げ強さおよびヤング係数が得られる可能性があることがわかった。また、測定後の従来品は２つに割れてしまったが、測定後の発明品は集成材が欠ける程度であった。
【００５２】
この実施例では、ラミナ１００ａの中央部を押圧点として押圧しているので、集成材１０１は、ラミナ１００ｄの中央部が下方に膨出した凸状に撓む。このように撓むと、ラミナ１００ａよりラミナ１００ｄの方が押圧点から遠いため、ラミナ１００ｄの方がラミナ１００ａより曲率半径が大きくなるので、ラミナ１００ｄに対する長さ方向の引張度合いがラミナ１００ａより大きくなる。
従って、ラミナ１００ａの中央部を押圧するときには、補強材１ｘをラミナ１００ａとラミナ１００ｂとの間に位置させるより、溝を１００ｄに形成して、補強材１ｘをラミナ１００ｃとラミナ１００ｄとの間に位置させる方が曲げ強さやヤング係数を向上させることができる。つまり、集成材に対して押圧力が加わる位置から遠い位置にあるラミナの間に補強材を配置する方が曲げ強さやヤング係数を向上させるという点では有利である。
【００５３】
なお、補強材１ｘをラミナ１００ａとラミナ１００ｂとの間に位置させるだけでなく、反対方向からの押圧力（図１３においては矢印Ｆ２で示す）に対する曲げに対する強度も向上させるために、図１３に集成材１０２として示すように、ラミナ１００ｄにも溝１００ｆを設けることで、補強材１ｘをラミナ１００ｃ（第１の木製部材）とラミナ１００ｄ（第２の木製部材）との間に位置させてもよい。しかし、補強材１ｘの本数を増加させるとコスト増大となるため、曲げ方向を考慮して、補強材１ｘを配置するのが望ましい。図１３では、矩形状の溝１００ｆとしたが、円弧状の溝１００ｅとしてもよい。
【００５４】
（実施の形態５）
次に、図１から図５に示す高強力繊維線材１ａ〜１ｇを用いて木製部材を接合した木製品を、図１４から図１６に基づいて説明する。
図１４および図１５に示す集成材１０５は、２本の長尺状の木製部材１０５ａ（第１の木製部材），木製部材１０５ｂ（第２の木製部材）の端面を接着面として、接着面同士を貼り合わせ、一本の棒状部材としたものである。木製部材１０５ａと木製部材１０５ｂとには、補強のための補強材１ｘが２本に跨るように配置されている。
補強材１ｘは、図１から図５に示す高強力繊維線材１ａ〜１ｇのいずれかとすることができる。補強材１ｘは、木製部材１０５ａと木製部材１０５ｂとの軸線に沿って設けられた溝１０５ｃに配置されている。溝１０５ｃは、底面が円弧面に形成されている。
【００５５】
次に、本発明の実施の形態５に係る木製部材の接合方法について、図１６に基づいて説明する。
まず、ステップＳ５０での溝切削工程にて、木製部材１０５ａと木製部材１０５ｂとに、それぞれの軸線に沿って直線状の溝１０５ｃが連続するように切削する。このとき、溝１０５ｃの溝幅が、補強材１ｘの太さに対して幅広過ぎないように、補強材１ｘが挿入可能な幅となるようにする。また、溝１０５ｃの底面が円弧面となるように切削する。溝１０５ｃの底面を円弧面とすることで、補強材１ｘと底面との隙間がほぼ均等になるため、溝１０５ｃの内面と補強材１ｘの周囲とを均等に接着せることができるので、接着強度を向上させることができる。また、補強材１ｘと底面との隙間が少なくなるため、無駄となってしまう固定用接着剤を減らすことができる。
【００５６】
次に、ステップＳ６０での接合工程にて、木製部材１０５ａと木製部材１０５ｂとの溝１０５ｃが直線状になるように位置を合わせた状態で、固定用接着剤が塗布された端面（対向面）を接着面として突き合わせ、押圧力を掛けて接合する。
次に、ステップＳ７０での接着剤充填工程にて、溝１０５ｃに固定用接着剤を充填する。木製部材１０５ａと木製部材１０５ｂとが、ステップＳ６０による接合工程にて端面同士が接着されているので、木製部材１０５ａと木製部材１０５ｂとに跨るように形成された溝１０５ｃに、一度に固定用接着剤を充填することができる。
この固定用接着剤は、前述のようにレゾルシノール樹脂、フェノールレゾルシノール樹脂、フェノール樹脂、α−オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂や水性高分子−イソシアネート系樹脂等の公知の固定用接着剤が使用できる。特に、高強力繊維糸として炭素繊維糸を用いる場合には、木製部材と炭素繊維糸との両方に親和性が高いものが好ましく、レジルシノール樹脂やフェノールレゾルシノール樹脂を好ましく用いることができる。
【００５７】
次に、ステップＳ８０での補強材配置工程にて、既に固定用接着剤が充填されている溝１０５ｃに補強材１ｘを配置する。予め固定用接着剤が溝１０５ｃに充填されているので、補強材１ｘが配置できる程度に溝幅が狭くても、補強材１ｘと溝１０５ｃの溝面との間に十分な固定用接着剤を介在させることができ、また補強材１ｘと溝１０５ｃとの間に空気が入り込むことを防止することができる。従って、補強材１ｘと溝１０５ｃとの間の接着力を確保することができる。
【００５８】
このように、木製部材１０ａと木製部材１０５ｂとに跨るように形成された溝１０５ｃに補強材１ｘを配置することにより、木製部材１０５ａと木製部材１０５ｂとを接着面を間に挟んで補強することができるので、木製部材１０５ａと木製部材１０５ｂとの接着面を引き剥がすような曲げに対する強度、特に引張強度を向上させることができる。
【００５９】
なお、必要に応じて蓋部材（図示せず）により溝１０５ｃを覆ってもよい。蓋部材により溝１０５ｃを覆い、蓋部材の上から押圧することで、蓋部材が補強材１ｘおよびと木製部材１０５ａ，１０５ｂと接着するので、より曲げ強さやヤング係数、引張強度を向上させることができる。
【００６０】
なお、図１４および図１５においては、木製部材１０５ａ，１０５ｂの上面（一面）側のみに溝１０５ｃを設けているが、下面（他面）側にも、木製部材１０５ａ，１０５ｂに跨る溝を設け、補強材１ｘを配置するようにしてもよい。
【００６１】
また、本実施の形態５では、溝切削工程にて木製部材１０５ａ，１０５ｂに跨る溝を切削し、接合工程にて木製部材１０５ａ，１０５ｂを接着していたが、予め木製部材１０５ａ，１０５ｂを接着した後に、木製部材１０５ａ，１０５ｂに跨る溝を切削するようにしてもよい。
【００６２】
［梁と柱の接合構造］
（実施の形態６）
次に、図１から図５に示す補強用炭素繊維線材を用いた梁と柱の接合構造を図１７に基づいて説明する。図１７に示す柱１１１と、梁１１２，１１３との接合部１１０は、補強材１ｘにより補強されている。
【００６３】
この補強材１ｘは、図７に示す集成材１００と同様に、図１から図５に示す高強力繊維線材１ａ〜１ｇとすることができる。
柱１１１と、梁１１２，１１３とを接合する際には、まず、予め柱１１１の所定高さに貫通孔１１１ａを穿孔する。また、梁１１２，１１３の接合面に、貫通していない所定奥行きの深堀孔１１２ａ，１１３ａを穿孔する。
【００６４】
次に、貫通孔１１１ａに補強材１ｘを挿通させて固定用接着剤を充填する。そして、柱１１１を挟んで両側から梁１１２，１１３の深堀孔１１２ａ，１１３ａの位置を柱１１１から突出した補強材１ｘに合わせて、補強材１ｘを梁１１２，１１３の深堀孔１１２ａ，１１３ａに挿入する。梁１１２，１１３の深堀孔１１２ａ，１１３ａへの固定用接着剤の充填は、補強材１ｘへの挿入前に予め済ませておいてもよいし、完全に梁１１２，１１３を柱１１１に当接する前でもよい。
また、深堀孔１１２ａ，１１３ａに固定用接着剤の注入孔を設けておき、梁１１２，１１３を柱１１１に当接させた後に、固定用接着剤を注入孔より充填してもよい。
【００６５】
このように、柱１１１と梁１１２，１１３とを補強材１ｘを介在させて接合することで接合部１１０の引張強度（引き抜き抵抗力）を向上させることができる。
なお、図１７に示す接合部では、補強材１ｘを貫通孔１１１ａと深堀孔１１２ａ，１１３ａとによる補強材挿入孔に配置しているが、柱１１１の貫通孔１１１ａを梁１１２，１１３の上面および下面に合わせて、梁１１２，１１３の上面および下面に形成した溝に配置したり、柱１１１と梁１１２，１１３との両側面に形成した溝に配置したりして、柱１１１と梁１１２，１１３とを接合するようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、引張強度を向上させたり、曲げ強さやヤング係数を向上させたりすることが要求される木製部材に適用することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１ａ〜１ｇ 高強力繊維線材
１ｘ 補強材
２ 芯線
３ａ，３ｂ，３ｃ 拘束材
４ 高強力繊維糸
５ 高強力繊維束
７ａ クリール
７ｂ ダイス
７ｃ 加熱炉
７ｄ 裁断機
１００，１０１，１０２ 集成材
１００ａ〜１００ｄ ラミナ
１００ｅ，１００ｆ 溝
１００ｇ 溝形成面
１０５ 集成材
１０５ａ，１０５ｂ 木製部材
１０５ｃ 溝
１１０ 接合部
１１１ 柱
１１１ａ 貫通孔
１１２，１１３ 梁
１１２ａ，１１３ａ 深堀孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高強力繊維糸を、繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた芯線と、
前記芯線の周囲面を他の木製部材との固定用接着剤による接着面として露出させた状態で、前記芯線の周囲を巻き回して結束する拘束材とを備えたことを特徴とする木製部材補強用の高強力繊維線材。
【請求項２】
前記拘束材は、前記高強力繊維糸以外の繊維であって、前記高強力繊維糸より耐剪断性の高い繊維により形成されている請求項１記載の木製部材補強用の高強力繊維線材。
【請求項３】
前記拘束材は、前記芯線を中心として、組紐状または編紐状に編まれたものである請求項１または２記載の木製部材補強用の高強力繊維線材。
【請求項４】
前記拘束材および前記芯線は、その周囲面が固化剤により硬化している請求項１から３記載の木製部材補強用の高強力繊維線材。
【請求項５】
高強力繊維糸を、繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた芯線の周囲面に、固化剤を含浸させて硬化させることで、前記高強力繊維糸を結束させ、前記芯線の周囲面を他の木製部材との固定用接着剤による接着面としたことを特徴とする木製部材補強用の高強力繊維線材。
【請求項６】
前記請求項１から５のいずれかの項に記載の木製部材補強用の高強力繊維線材を補強材として、固定用接着剤と共に、第１の木製部材と第２の木製部材との間に介在させて、前記第１の木製部材と第２の木製部材とが接合されていることを特徴とする木製部材補強用の高強力繊維線材を用いた木製部材の接合構造。
【請求項７】
前記固定用接着剤は、レゾルシノール樹脂、フェノールレゾルシノール樹脂、フェノール樹脂、α−オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、水性高分子−イソシアネート系樹脂のいずかれを主成分としたものである請求項６記載の木製部材補強用の高強力繊維線材を用いた木製部材の接合構造。
【請求項１】
高強力繊維糸を、繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた芯線と、
前記芯線の周囲面を他の木製部材との固定用接着剤による接着面として露出させた状態で、前記芯線の周囲を巻き回して結束する拘束材とを備えたことを特徴とする木製部材補強用の高強力繊維線材。
【請求項２】
前記拘束材は、前記高強力繊維糸以外の繊維であって、前記高強力繊維糸より耐剪断性の高い繊維により形成されている請求項１記載の木製部材補強用の高強力繊維線材。
【請求項３】
前記拘束材は、前記芯線を中心として、組紐状または編紐状に編まれたものである請求項１または２記載の木製部材補強用の高強力繊維線材。
【請求項４】
前記拘束材および前記芯線は、その周囲面が固化剤により硬化している請求項１から３記載の木製部材補強用の高強力繊維線材。
【請求項５】
高強力繊維糸を、繊維方向を合わせ交絡させずに束ねた芯線の周囲面に、固化剤を含浸させて硬化させることで、前記高強力繊維糸を結束させ、前記芯線の周囲面を他の木製部材との固定用接着剤による接着面としたことを特徴とする木製部材補強用の高強力繊維線材。
【請求項６】
前記請求項１から５のいずれかの項に記載の木製部材補強用の高強力繊維線材を補強材として、固定用接着剤と共に、第１の木製部材と第２の木製部材との間に介在させて、前記第１の木製部材と第２の木製部材とが接合されていることを特徴とする木製部材補強用の高強力繊維線材を用いた木製部材の接合構造。
【請求項７】
前記固定用接着剤は、レゾルシノール樹脂、フェノールレゾルシノール樹脂、フェノール樹脂、α−オレフィン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、水性高分子−イソシアネート系樹脂のいずかれを主成分としたものである請求項６記載の木製部材補強用の高強力繊維線材を用いた木製部材の接合構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−２８０２９（Ｐ２０１３−２８０２９Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６４６７１（Ｐ２０１１−１６４６７１）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００１８４６８７）小松精練株式会社 (110)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００１８４６８７）小松精練株式会社 (110)
【Ｆターム（参考）】
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