集成木造部材
【課題】通常時に木材の良さを確保でき、火災時に燃え止まり性能と遮熱性能を発揮させることが可能な集成木造部材を提供する。
【解決手段】複数の木製の単板１を一体に積層してなる集成木造部材１０を、隣り合う単板１の間に、加熱されるとともに発泡して断熱性を発現する耐火接着剤層４を介装して形成する。これにより、通常時には、表面１０ａ、１０ｂ側に配された木製の単板１（１ａ、１ｂ）によって調湿性、香り、見た目、肌触り等の木材の良さを確保できる。また、火災時には、集成木造部材１０の表面１０ａ、１０ｂ側の耐火接着剤層４から順次断熱性を連続的に発現させることができ、耐火接着剤層４によって燃え止まり性能と遮熱性能を発揮させることができる。
【解決手段】複数の木製の単板１を一体に積層してなる集成木造部材１０を、隣り合う単板１の間に、加熱されるとともに発泡して断熱性を発現する耐火接着剤層４を介装して形成する。これにより、通常時には、表面１０ａ、１０ｂ側に配された木製の単板１（１ａ、１ｂ）によって調湿性、香り、見た目、肌触り等の木材の良さを確保できる。また、火災時には、集成木造部材１０の表面１０ａ、１０ｂ側の耐火接着剤層４から順次断熱性を連続的に発現させることができ、耐火接着剤層４によって燃え止まり性能と遮熱性能を発揮させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば建物の壁、床、柱、梁などとして用いる集成木造部材に関し、特に火災時に燃え止まり性能と遮熱性能を発揮する集成木造部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、調湿性、衝撃安全性、断熱性に優れ、心身不調の低減、香りによるリラックス効果、わくわく感の向上、子供たちの情緒安定等に大きな効果をもたらすことから、住宅や児童福祉施設などの建物に木材が多用されている。また、建物などを木造にすると、鉄骨造と比較し、トータルとしての二酸化炭素排出量の削減にも効果があるため、木材を有効利用することが強く求められている。そして、特に、図７（ａ）に示すように、間伐材などから製材した単板１を一体に積層して形成した集成木造部材（集成材）２は、構造的な性能も一様になりやすく、安定した供給も可能であり、その活用が一段と増すものと考えられている。
【０００３】
一方、このような集成木造部材２などの木造部材は、図７（ａ）に示すように火災時に燃え、且つ燃え抜けてしまうことが最大の欠点であり、従来、壁、床、柱、梁などの構造部材として用いる木造部材２に対し、図７（ｂ）に示すように燃え代３を見込んだ燃え代設計が行われてきた。この燃え代設計は、木造部材２の断面寸法の割り増しによって（燃え代３を設けることによって）、火災時の燃焼による構造強度の低下を遅延又は防止するようにし、火災に面していない裏面２ａの温度上昇を抑えるようにしたものである。しかしながら、燃え代設計を採用した場合には、燃え代３の分だけ木造部材２の厚みが増すことになるため、コスト高や重量増が生じるという問題があった。また、最近では、木造部材２に対して火災時に燃え続けずに燃え止まることが要求されるようになり、一段と厳しい性能が求められているが、木造部材２の厚みを増すだけでは、火災時に燃え止まることがないため、このような要求に十分に対応することが難しい。
なお、非特許文献１には、耐火試験による柱、梁の試験結果から、木材の炭化速度が０．６ｍｍ／分となることが示されている。
【０００４】
これに対し、木材の表面を発泡耐火シートで被覆して遮熱性能を付与したり、木材に不燃性の薬液等を含浸定着させるなどして燃え止まり性能を付与した木造部材を用いることが提案、実施されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】田中哮義著、建築火災安全工学入門、日本建築センター、平成５年版
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２５６５０６号公報
【特許文献２】特開平７−２５１４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、木材の表面に発泡耐火シートを被覆したり、薬液等を木材に含浸定着させて木造部材を形成した場合には、通常時（供用時）に木材の良さが失われてしまうという問題があった。なお、木材の良さとは、木材が本来有している性質のことであって、特には、住空間を快適に保つための性質である。例えば、調湿性、断熱性等がある。また、木材の持つ香り、見た目、肌触り等の性質も木材の良さであって、この性質により、人間が五感によって木を認識することができ、心身不調の低減、リラックス効果、子供たちの情緒安定等の効果が得られる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、通常時に木材の良さを確保でき、火災時に燃え止まり性能と遮熱性能を発揮させることが可能な集成木造部材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】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１０】
本発明の集成木造部材は、複数の木製の単板を一体に積層してなる集成木造部材であって、隣り合う前記単板の間に、加熱されるとともに発泡して断熱性を発現する耐火接着剤層を介装して形成されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明においては、表面側に木製の単板を配して集成木造部材が形成されるため、通常時には、この表面側の単板によって調湿性、香り、見た目、肌触り等の木材の良さを確保できる。一方、火災時には、火災側から集成木造部材の内部に熱が伝わって耐火接着剤層が加熱されるとともに発泡して断熱性を発現し、集成木造部材の内部への熱移動が抑制される。これにより、通常時に木材の良さを確保しつつ、建築基準法第２条第７号（令第１０７条）の耐火構造の非耐力壁における３０分耐火、６０分耐火や、耐力壁における６０分耐火等の要求に応じた燃え止まり性能と遮熱性能を発揮させる（確保する）ことが可能になる。
【００１２】
また、このとき、単板と耐火接着剤層を交互に積層して集成木造部材を形成することができるため、火災時に、集成木造部材の表面側（火災側、加熱側）の耐火接着剤層から順次断熱性を連続的に発現させることができる。これにより、火災時に、耐火接着剤層によって燃え止まり性能と遮熱性能を発揮させることが可能になる。
【００１３】
また、本発明の集成木造部材においては、前記単板の厚みが１〜５ｍｍであり、前記耐火接着剤層の厚みが１〜５ｍｍであることが望ましい。
【００１４】
この発明においては、集成木造部材の表面側の単板の厚みが１ｍｍ以上あることで、香り、見た目、肌触り等の木の良さを確保することができる。また、単板の厚みを５ｍｍ以下にすることで、燃焼する部分の厚み及び構造強度の低下を最小限に抑えることが可能になる。
【００１５】
さらに、耐火接着剤層の厚みを１ｍｍ以上にすることで、火災時に耐火接着剤層が発泡して十分な断熱性能（遮熱性能、耐火性能）を得ることができる。また、耐火接着剤層の厚みを５ｍｍ以下にすることで、集成木造部材の厚みを小さくでき、火災時に耐火接着剤層が発泡した際に単板から脱落することを防止でき、且つ集成木造部材の製造時に耐火接着剤層を十分に乾燥、硬化させて、好適に集成木造部材を形成することが可能になる。
【００１６】
さらに、本発明の集成木造部材においては、複数の前記単板と複数の前記耐火接着剤層を交互に積層して形成され、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による３０分耐火の性能が要求される場合には、前記耐火接着剤層の積層数を２層〜５層にして形成されていることを特徴とする。
【００１７】
耐火接着剤層の積層数を増やすほどに集成木造部材の耐火性能を向上させることが可能であるが、集成木造部材の厚みが厚くなるため、耐火接着剤層の積層数は、必要な性能が得られる最小限の範囲に留めることが望ましい。これに対し、この発明においては、耐火接着剤層の積層数を２層〜５層にして集成木造部材を形成することにより、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による３０分耐火の性能を得ることが可能になる。
【００１８】
また、本発明の集成木造部材においては、複数の前記単板と複数の前記耐火接着剤層を交互に積層して形成され、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による６０分耐火の性能が要求される場合には、前記耐火接着剤層の積層数を３層〜８層にして形成されていることを特徴とする。
【００１９】
この発明においては、耐火接着剤層の積層数を３層〜８層にして集成木造部材を形成することにより、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による６０分耐火の性能を得ることが可能になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の集成木造部材によれば、通常時には、表面側に配された木製の単板によって調湿性、香り、見た目、肌触り等の木材の良さを確保でき、火災時には、集成木造部材の表面側（火災側、加熱側）の耐火接着剤層から順次断熱性を連続的に発現させることができ、耐火接着剤層によって燃え止まり性能と遮熱性能を発揮させることが可能になる。
【００２１】
また、耐火接着剤層を通常の接着剤がわりにして集成木造部材をつくれるため、集成木造部材の耐火対策を別途設ける必要もない。
【００２２】
さらに、このような集成木造部材は、単板や耐火接着剤層の厚さを小さくして殆んど厚みを増すことなく形成でき、従来の燃え代設計による場合と比較し、大幅に低コスト化及び軽量化を図ることが可能である。そして、このように低コスト化及び軽量化を図り、木材の長所を消さずに火災時の燃え止まり性能と遮熱性能を確保できることで、建物への木材利用の促進を支援でき、環境に大きく貢献することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る集成木造部材を示す図である。
【図２】ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による試験に用いた本発明に係る外壁相当の集成木造部材を示す図である。
【図３】図２の集成木造部材の試験結果を示す図である。
【図４】ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による試験に用いた本発明に係る間仕切壁相当の集成木造部材を示す図である。
【図５】図４の木造部材の試験結果を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る床相当の集成木造部材を示す図である。
【図７】従来の集成木造部材を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図１から図５を参照し、本発明の一実施形態に係る集成木造部材について説明する。本実施形態は、例えば建物の壁、床、柱、梁などとして用いる集成木造部材に関し、特に火災時に燃え止まり性能と遮熱性能を発揮する集成木造部材に関するものである。
【００２５】
本実施形態の集成木造部材１０は、図１に示すように、複数の木製の単板１を一体に積層してなる集成材であり、隣り合う単板１の間に耐火接着剤層４を介装して形成されている。
【００２６】
各単板１は、例えば間伐材などから製材した木材であり、数ｍｍ程度の厚さで形成されている。なお、集成木造部材１０を建物の構造部材として用いる場合には、集成木造部材１０の表面（一面１０ａ及び他面（裏面）１０ｂ）を形成する単板１（表面木材部分１ａ、１ｂ）の厚みも増して構造上の補強要素や燃え代分等にしてもよい。また、集成木造部材１０が構造部材でない場合には、構造的な断面欠損を見込む必要はない。
【００２７】
一方、耐火接着剤層４は、通常時においては接着材として機能しているが、火災時には、火災の熱によって発泡して断熱層を形成するものである。また、菊水化学工業社製のウエスタ等の市販の耐火塗料で代用することができる場合もある。
【００２８】
耐火接着剤（発泡性耐火接着剤）としては、例えば、有機質結合材及び接着成分としての合成樹脂と、炭化層形成剤と、加熱により分解発泡する成分とを含有するものがある。また、耐火接着剤には、通常の塗料や接着剤等に用いられる添加剤を適宜添加することもできる。
前記合成樹脂とは、例えば、従来、塗料の結合材や接着材の接着成分として用いられる合成樹脂である。この合成樹脂成分は、耐火接着剤が火災に晒されて樹脂が溶融あるいは焼失するまでの間、下地に付着することのできる機能を有する。また、耐火接着剤が合成樹脂成分によって木製の単板同士を接着させることもできる。
合成樹脂の例として、メラミン樹脂、アクリル樹脂、アルキッド樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレン／酢ビ樹脂、酢酸ビニル／バーサチック酸ビニルエステル樹脂、酢酸ビニル／エチレン樹脂、酢酸ビニル／ベオバ／アクリル樹脂、酢酸ビニル／アクリル樹脂、アクリル／スチレン樹脂、ポリブタジエン樹脂等がある。これらの樹脂は単独にて用いても良くあるいは共重合したものにして、またこれらを混合して用いることもできる。更に、これらの樹脂を耐火接着剤に配合するための形態として、溶媒に溶解させたものあるいはエマルションとして分散させたものも利用される。
前記炭化層形成剤とは、耐火接着剤中にあって火災に晒された時に、炭素骨格を発泡後の耐火接着剤中に存在させる為のものである。炭化層形成剤に利用されるものとして、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトールなどのイソパラフィンの多価アルコール、でんぷん、デキストリン、膨張性黒鉛から任意に選択されるもの等がある。
前記加熱により分解発泡する成分としては、例えば、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ポリペンタエリスリトール、トリエチレングリコール、ソルビトール、レゾルシノール、グリセリン、トリメチロールメタン、トリメチロールプロパン、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキサメチレングリコールなどの多価アルコール、澱粉、カゼインなどの炭水化物、ジシアンジアミド、アゾジカルボンアミド、ヘキサメトキシメチルメラミンを例とするその誘導体、尿素、メラミン、ブチルメラミンおよびトリメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミン、ウレア、ジメチルウレア、グアニルウレアフォスフェート、アミノグアニルウレア、尿素ホルムアルデヒド、アミノ酢酸、グアニジンなどの含窒素化合物、リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、リン酸メラミン、ポリリン酸メラミン、ポリリン酸アルミニウム、ポリリン酸マグネシウムなどのリン酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどのアルカリ金属の水酸化物および、これらをマイクロカプセル化したものが使用できる。このうち、分解温度のバランスからポリリン酸アンモニウム、メラミンの組み合わせを使うのが望ましい。
【００２９】
また、前記耐火接着剤は、無機繊維を含有することが好ましい。該無機繊維は、平均繊維径は１〜７μｍが好ましく、平均繊維長は１２０〜８００μｍが好ましい。また、前記人造無機繊維は耐火接着剤の固形分中に２〜６質量％含有されていることが好ましい。
本発明の集成木造部材は、耐火接着剤層４を複数設けるために、加熱される面に対し裏面側の耐火接着剤が発泡することによって、その耐火接着剤層４より加熱される面の表面１０ａに近い発泡済みの耐火接着剤層４が押し広げられて、発泡済みの耐火接着剤層４に亀裂が入りやすい。これに対し、前記無機繊維を含有することで、耐火接着剤層４に亀裂が入るのを抑制することができる。
【００３０】
また、前記耐火接着剤は、その他、耐火性能を損なわない範囲において、不燃性ガス発生剤並びに吸熱剤、酸化チタン、アルミニウム粉末、アルミナ、シリカ、パーライト、バーミキュライト、カオリナイト、マイカ、シラスバルーン、セラミック軽量骨材、ガラス軽量骨材、発泡プラスチック粉、及び発泡プラスチック粒子などの充填材および消泡剤、分散剤、湿潤剤などの界面活性剤、造膜助剤、防凍剤などの溶剤、着色の為の顔料、粘度、粘性調整の為の増粘剤あるいは防腐剤、防黴剤など、通常の塗料や接着材に使用される成分を含んでいてもよい。
【００３１】
前記合成樹脂、炭化層形成剤、及び加熱により分解発泡する成分の配合割合は、耐火接着剤の固形分の全量に対し、それぞれ、例えば、５〜４０質量％、５〜５０質量％、５〜５０質量％とすることが好ましい。また、合成樹脂、炭化層形成剤、及び加熱発泡成分の合計配合割合は、耐火接着剤の固形分の全量に対して３０質量％以上であることが好ましい。
【００３２】
ついで、上記構成からなる本実施形態の集成木造部材１０の作用及び効果について説明する。
【００３３】
まず、本実施形態の集成木造部材１０は、単板１と耐火接着剤層４をそれぞれ数ｍｍの小さな厚さにすることができるため、従来の燃え代設計のように集成木造部材１０の厚みが大きく増すことがない。
【００３４】
そして、この集成木造部材１０は、表面１０ａ（裏面１０ｂ）が単板１（１ａ、１ｂ）で形成されているため、すなわち、厚さ方向Ｔ外側に木製の単板１（１ａ、１ｂ）が配されているため、通常時には、これら単板１（１ａ、１ｂ）によって調湿性、香り、見た目、肌触り等の木材の良さが確保されている。
【００３５】
一方、火災時には、表面１０ａ、１０ｂ側の単板１（火災側の単板１（１ａ、１ｂ））が加熱されるとともに炭化し、亀裂が入って脱落し、集成木造部材１０に欠損が生じる。このため、集成木造部材１０の内部に熱が伝わりやすくなり、火災時の熱を受けて、表面１０ａ、１０ｂ側の単板１（１ａ、１ｂ）に接する耐火接着剤層４（火災側の耐火接着剤層４）が発泡して断熱性を発現する。このとき、火災側の耐火接着剤層４が発泡することにより、表面１０ａ、１０ｂ側の単板１（１ａ、１ｂ）の亀裂、脱落が促進されるため、これら単板１（１ａ、１ｂ）によって耐火接着剤層４の発泡が抑え込まれることがなく、耐火接着剤層４が所望の発泡厚で発泡して所望の断熱性を発現することになる。
【００３６】
そして、発泡して熱移動を抑制する火災側の耐火接着剤層４が長時間継続的に加熱されて徐々に劣化した場合には、集成木造部材１０が単板１と耐火接着剤層４を交互に積層して形成されているため、集成木造部材１０の内部に配された単板１が火災側から順に、徐々に炭化して亀裂が生じる。これとともに、集成木造部材１０の内部に配された火災側の耐火接着剤層４から順に連続的に発泡して断熱性を発現する。このとき、内部の各単板１は、耐火接着剤層４の間に挟み込まれた状態で配設されているため脱落することがなく、耐火接着剤層４とともに動くことになり、内部の耐火接着剤層４の発泡を阻害するようなことはない。
【００３７】
ここで、木の着火温度は約２５０℃であり、１０００℃以上にもなる火災による加熱温度と比べて着火温度が低い。そのため、耐火接着剤層４が発泡して断熱層を形成しても、長時間にわたって加熱された場合には、断熱層の温度が上昇して、断熱層の裏側の単板１に着火してしまう。そして、一度、着火した単板１は、加熱中及び加熱終了後に、集成木造部材１０の裏面に向かって燃え続けるが、着火した単板１の裏側に耐火接着剤層４があることにより、単板１の燃焼は耐火接着剤層４で燃え止まる。（このとき、着火した単板１の裏側に耐火接着剤層４がないと、加熱中又は加熱終了後に単板１が裏面まで燃え抜けてしまう。）また、耐火接着剤層４で燃え止まることによって、その耐火接着剤層４より裏側にある単板１や耐火接着剤層４は健全な状態で保たれるので、健全な部分による構造強度は維持される。
【００３８】
この一方で、単板１が厚すぎると、加熱を終了した後に単板１が燃え続けることで、構造強度が大きく低下してしまう。このため、耐火接着剤層４で挟まれた単板１（隣り合う耐火接着剤層４の間に配された単板１）は、その厚みを２〜５ｍｍにすることが好ましく、３〜４ｍｍにすることがより好ましい。すなわち、耐火接着剤層４で挟まれた単板１は、その厚みが薄すぎると殆んど構造強度に寄与しないので、その厚みを２ｍｍ以上にすることが好ましく、その厚みが厚すぎると燃え止まることによる構造強度を十分に維持することができないので（燃焼する部分の厚み及び構造強度の低下を最小限に抑えるために）、その厚みを５ｍｍ以下にすることが好ましい。
【００３９】
また、集成木造部材１０の表面１０ａ、１０ｂ側の単板１（１ａ、１ｂ）は、その厚みを１〜５ｍｍにすることが好ましく、２〜５ｍｍにすることがより好ましい。すなわち、表面１０ａ、１０ｂ側の単板１（１ａ、１ｂ）の厚みが１ｍｍ以上あれば、香り、見た目、肌触り等の木の良さを確保することができる。一方、例えば、集成木造部材１０の一方の表面１０ａ側から火災加熱を受け、この一方の表面１０ａを形成する単板１（１ａ）から非加熱側の他方の表面１０ｂを形成する単板１（１ｂ）と耐火接着剤層４を挟んで隣り合う単板１まで燃焼が進行した場合には、非加熱側の単板１（１ｂ）が耐火接着剤層４を保持しなければならない。このため、集成木造部材１０の表面１０ａ、１０ｂ側の単板１（１ａ、１ｂ）は、その厚みが２ｍｍ以上あることがより好ましい。
【００４０】
さらに、耐火接着剤層４は、その厚みを１〜５ｍｍにすることが好ましく、１．５〜３ｍｍにすることがより好ましい。すなわち、耐火接着剤層４は、その厚みが薄すぎると火災時に形成する断熱層の断熱性能を十分に確保することができないので、その厚みを１ｍｍ以上にすることが好ましい。また、耐火接着剤層４は、厚みを５ｍｍ以下にすれば十分な耐火性能を得ることができるため、集成木造部材１０の厚みを増やさないために、それ以上厚みを増やさない方がよい。さらに、耐火接着剤が発泡して形成される断熱層は脆弱であるために、５ｍｍ以上の耐火接着剤が発泡した場合には、断熱層の重みによって単板１から脱落するおそれがある。また、耐火接着剤の厚みが厚すぎると、製造時に耐火接着剤が十分に乾燥、硬化していない場合もある。このため、耐火接着剤層４の厚みを５ｍｍ以下にすることが好ましく、耐火接着剤層４の厚みを１〜５ｍｍにすれば、集成木造部材１０の厚みを最小限に抑えて、十分な耐火性能が得られる。また、集成木造部材１０の製造時に、耐火接着剤を十分に乾燥、硬化させることができる。
【００４１】
また、耐火接着剤層４の数（積層数）は、３０分耐火の性能を得るためには２層〜５層であることが好ましく、３層〜４層であることがより好ましい。また、６０分耐火の性能を得るためには、３層〜８層であることが好ましく、４層〜６層であることがより好ましい。耐火接着剤層４の数を増やすほどに集成木造部材１０の耐火性能は上がるが、集成木造部材１０の厚みが厚くなるので、耐火接着剤層４の数は、必要な性能が得られる最小限の範囲、すなわち上記の範囲にすればよい。
【００４２】
そして、このような単板１と耐火接着剤層４を交互に積層することで、燃焼する部分の厚みを最小限に抑えることができ、また、表面１０ａからの加熱にも、裏面（表面１０ｂ）からの加熱にも同等の耐火性能を発揮させることが可能になる。すなわち、火災によって集成木造部材１０が高温で長時間加熱された場合であっても、各耐火接着剤層４によって集成木造部材１０の内部への熱移動が抑制され、集成木造部材１０の燃え止まり性能と遮熱性能を発揮させることが可能になる。
【実施例】
【００４３】
ここで、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱を行い、本発明に係る集成木造部材１０の優位性を確認した結果を示す。
【００４４】
図２は、試験に用いた外壁相当の集成木造部材１０を示し、図３は、この外壁相当の集成木造部材１０を一面（表面１０ａ）側から標準加熱温度曲線の３０分加熱で加熱し、非火災側の表面（裏面１０ｂ）を形成する単板１（１ｂ）の両面側（計測点１と計測点２）で温度を計測した結果を示している。この試験で用いた図２の集成木造部材１０は、４枚の単板１と３層の耐火接着剤層４を備えて形成されている。この集成木造部材１０は、幅３０ｃｍ、高さ３０ｃｍとし、単板１の厚さを３．２ｍｍ、耐火接着剤層４の厚さを１．８ｍｍにして形成されている。また、耐火接着剤層４は、有機質結合材としての酢酸ビニル／アクリル樹脂と、炭化層形成剤としてのペンタエリスリトールと、加熱により分解発泡する成分としてのポリリン酸アンモニウム及びメラミンを含有する耐火接着剤によって形成したものである。
【００４５】
そして、図２の外壁相当の集成木造部材１０に標準加熱温度曲線の３０分加熱を行った場合には、図３に示すように、計測点１及び計測点２（集成木造部材１０の裏面１０ｂ）の温度上昇が１４０℃以下に大幅に抑えられる。そして、表面１０ａから３枚目の単板１までが燃焼して燃え止まり、燃焼した部分の厚みは、３枚の単板１（各３．２ｍｍ）、２層の耐火接着剤層４（各１．８ｍｍ）の合計１３．２ｍｍとなった。これは、木材の炭化速度０．６ｍｍ／分としたときに、３０分で燃焼（炭化）すると想定される木材の厚み１８．０ｍｍ（０．６ｍｍ／分×３０分）より薄い。これにより、集成木造部材１０の内部から裏面１０ｂ側に燃焼が進まない優れた燃え止まり性能と遮熱性能が発揮されることが実証された。
【００４６】
また、図４は、試験に用いた間仕切壁相当の集成木造部材１０を示し、図５は、この間仕切壁相当の集成木造部材１０を一面（表面１０ａ）側から標準加熱温度曲線の６０分加熱で加熱し、非火災側の表面（裏面１０ｂ）を形成する単板１（１ｂ）の両面側（計測点１と計測点２）で温度を計測した結果を示している。この試験で用いた図４の集成木造部材１０は、６枚の単板１と５層の耐火接着剤層４を備えて形成されている。また、この集成木造部材１０は、図２の外壁相当の集成木造部材１０と同様、幅３０ｃｍ、高さ３０ｃｍとし、単板１の厚さを３．２ｍｍ、耐火接着剤層４の厚さを１．８ｍｍにして形成されている。
【００４７】
図４の間仕切壁相当の集成木造部材１０に標準加熱温度曲線の６０分加熱を行った場合においても、図５に示すように、計測点１及び計測点２（集成木造部材１０の裏面１０ｂ）の温度上昇が１４０℃以下に大幅に抑えられる。そして、表面１０ａから５枚目の単板１までが燃焼して燃え止まり、燃焼した部分の厚みは２３．２ｍｍとなった。これにより、６０分で燃焼すると想定される木材の厚み３６．０ｍｍ（０．６ｍｍ／分×６０分）より薄く、優れた燃え止まり性能と遮熱性能が発揮されることが実証された。
【００４８】
したがって、本実施形態の集成木造部材１０においては、表面１０ａ、１０ｂ側に木製の単板１を配して集成木造部材１０が形成されるため、通常時には、この表面１０ａ、１０ｂ側の単板１によって調湿性、香り、見た目、肌触り等の木材の良さを確保できる。一方、火災時には、火災側から集成木造部材１０の内部に熱が伝わって耐火接着剤層４が加熱されるとともに発泡して断熱性を発現し、集成木造部材１０の内部への熱移動が抑制される。これにより、通常時に木材の良さを確保しつつ、３０分耐火や６０分耐火等の要求に応じた燃え止まり性能と遮熱性能を発揮させる（確保する）ことが可能になる。
【００４９】
また、このとき、単板１と耐火接着剤層４を交互に積層して集成木造部材１０が形成されているため、火災時に、集成木造部材１０の表面１０ａ（１０ｂ）側（火災側、加熱側）の耐火接着剤層４から順次断熱性を連続的に発現させることができる。これにより、火災時に、耐火接着剤層４によって燃え止まり性能と遮熱性能が発揮され、集成木造部材１０が燃えることを抑制（防止）できる。
【００５０】
また、耐火接着剤層４を通常の接着剤がわりにして集成木造部材１０をつくれるため、集成木造部材１０の耐火対策を別途設ける必要もない。
【００５１】
さらに、このような集成木造部材１０は、単板１や耐火接着剤層４の厚さを小さくして殆んど厚みを増すことなく形成でき、従来の燃え代設計による場合と比較し、大幅に低コスト化及び軽量化を図ることが可能である。そして、このように低コスト化及び軽量化を図り、木材の長所を消さずに火災時の燃え止まり性能と遮熱性能を確保できることで、建物への木材利用の促進を支援でき、環境に大きく貢献することが可能になる。
【００５２】
また、集成木造部材１０の表面１０ａ、１０ｂ側の単板１（１ａ、１ｂ）の厚みが１ｍｍ以上あることで、香り、見た目、肌触り等の木の良さを確保することができる。さらに、単板１の厚みを５ｍｍ以下にすることで、燃焼する部分の厚み及び構造強度の低下を最小限に抑えることが可能になる。
【００５３】
さらに、耐火接着剤層４の厚みを１ｍｍ以上にすることで、火災時に耐火接着剤層４が発泡して十分な断熱性能（遮熱性能、耐火性能）を得ることができる。また、耐火接着剤層４の厚みを５ｍｍ以下にすることで、集成木造部材１０の厚みを小さくでき、火災時に耐火接着剤層４が発泡した際に単板１から脱落することを防止でき、且つ集成木造部材１０の製造時に耐火接着剤層４を十分に乾燥、硬化させて、好適に集成木造部材１０を形成することが可能になる。
【００５４】
さらに、耐火接着剤層４の積層数を２層〜５層にして集成木造部材１０を形成することにより、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による３０分耐火の性能を得ることが可能になる。また、耐火接着剤層４の積層数を３層〜８層にして集成木造部材１０を形成することにより、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による６０分耐火の性能を得ることが可能になる。
【００５５】
以上、本発明に係る集成木造部材の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、外壁や間仕切壁相当の集成木造部材１０を例に挙げて説明を行ったが、図６に示す床などに本発明の集成木造部材１０を適用しても同様の効果を得ることができ、特に本発明の集成木造部材１０の用途、設置場所などを限定する必要はない。
【符号の説明】
【００５６】
１ 単板
１ａ 表面側の単板
１ｂ 表面（裏面）側の単板
２ 従来の集成木造部材
３ 燃え代
４ 耐火接着剤層
１０ 集成木造部材
１０ａ 表面（一面）
１０ｂ 表面（裏面、他面）
Ｔ 厚さ方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば建物の壁、床、柱、梁などとして用いる集成木造部材に関し、特に火災時に燃え止まり性能と遮熱性能を発揮する集成木造部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、調湿性、衝撃安全性、断熱性に優れ、心身不調の低減、香りによるリラックス効果、わくわく感の向上、子供たちの情緒安定等に大きな効果をもたらすことから、住宅や児童福祉施設などの建物に木材が多用されている。また、建物などを木造にすると、鉄骨造と比較し、トータルとしての二酸化炭素排出量の削減にも効果があるため、木材を有効利用することが強く求められている。そして、特に、図７（ａ）に示すように、間伐材などから製材した単板１を一体に積層して形成した集成木造部材（集成材）２は、構造的な性能も一様になりやすく、安定した供給も可能であり、その活用が一段と増すものと考えられている。
【０００３】
一方、このような集成木造部材２などの木造部材は、図７（ａ）に示すように火災時に燃え、且つ燃え抜けてしまうことが最大の欠点であり、従来、壁、床、柱、梁などの構造部材として用いる木造部材２に対し、図７（ｂ）に示すように燃え代３を見込んだ燃え代設計が行われてきた。この燃え代設計は、木造部材２の断面寸法の割り増しによって（燃え代３を設けることによって）、火災時の燃焼による構造強度の低下を遅延又は防止するようにし、火災に面していない裏面２ａの温度上昇を抑えるようにしたものである。しかしながら、燃え代設計を採用した場合には、燃え代３の分だけ木造部材２の厚みが増すことになるため、コスト高や重量増が生じるという問題があった。また、最近では、木造部材２に対して火災時に燃え続けずに燃え止まることが要求されるようになり、一段と厳しい性能が求められているが、木造部材２の厚みを増すだけでは、火災時に燃え止まることがないため、このような要求に十分に対応することが難しい。
なお、非特許文献１には、耐火試験による柱、梁の試験結果から、木材の炭化速度が０．６ｍｍ／分となることが示されている。
【０００４】
これに対し、木材の表面を発泡耐火シートで被覆して遮熱性能を付与したり、木材に不燃性の薬液等を含浸定着させるなどして燃え止まり性能を付与した木造部材を用いることが提案、実施されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】田中哮義著、建築火災安全工学入門、日本建築センター、平成５年版
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２５６５０６号公報
【特許文献２】特開平７−２５１４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、木材の表面に発泡耐火シートを被覆したり、薬液等を木材に含浸定着させて木造部材を形成した場合には、通常時（供用時）に木材の良さが失われてしまうという問題があった。なお、木材の良さとは、木材が本来有している性質のことであって、特には、住空間を快適に保つための性質である。例えば、調湿性、断熱性等がある。また、木材の持つ香り、見た目、肌触り等の性質も木材の良さであって、この性質により、人間が五感によって木を認識することができ、心身不調の低減、リラックス効果、子供たちの情緒安定等の効果が得られる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、通常時に木材の良さを確保でき、火災時に燃え止まり性能と遮熱性能を発揮させることが可能な集成木造部材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】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１０】
本発明の集成木造部材は、複数の木製の単板を一体に積層してなる集成木造部材であって、隣り合う前記単板の間に、加熱されるとともに発泡して断熱性を発現する耐火接着剤層を介装して形成されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明においては、表面側に木製の単板を配して集成木造部材が形成されるため、通常時には、この表面側の単板によって調湿性、香り、見た目、肌触り等の木材の良さを確保できる。一方、火災時には、火災側から集成木造部材の内部に熱が伝わって耐火接着剤層が加熱されるとともに発泡して断熱性を発現し、集成木造部材の内部への熱移動が抑制される。これにより、通常時に木材の良さを確保しつつ、建築基準法第２条第７号（令第１０７条）の耐火構造の非耐力壁における３０分耐火、６０分耐火や、耐力壁における６０分耐火等の要求に応じた燃え止まり性能と遮熱性能を発揮させる（確保する）ことが可能になる。
【００１２】
また、このとき、単板と耐火接着剤層を交互に積層して集成木造部材を形成することができるため、火災時に、集成木造部材の表面側（火災側、加熱側）の耐火接着剤層から順次断熱性を連続的に発現させることができる。これにより、火災時に、耐火接着剤層によって燃え止まり性能と遮熱性能を発揮させることが可能になる。
【００１３】
また、本発明の集成木造部材においては、前記単板の厚みが１〜５ｍｍであり、前記耐火接着剤層の厚みが１〜５ｍｍであることが望ましい。
【００１４】
この発明においては、集成木造部材の表面側の単板の厚みが１ｍｍ以上あることで、香り、見た目、肌触り等の木の良さを確保することができる。また、単板の厚みを５ｍｍ以下にすることで、燃焼する部分の厚み及び構造強度の低下を最小限に抑えることが可能になる。
【００１５】
さらに、耐火接着剤層の厚みを１ｍｍ以上にすることで、火災時に耐火接着剤層が発泡して十分な断熱性能（遮熱性能、耐火性能）を得ることができる。また、耐火接着剤層の厚みを５ｍｍ以下にすることで、集成木造部材の厚みを小さくでき、火災時に耐火接着剤層が発泡した際に単板から脱落することを防止でき、且つ集成木造部材の製造時に耐火接着剤層を十分に乾燥、硬化させて、好適に集成木造部材を形成することが可能になる。
【００１６】
さらに、本発明の集成木造部材においては、複数の前記単板と複数の前記耐火接着剤層を交互に積層して形成され、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による３０分耐火の性能が要求される場合には、前記耐火接着剤層の積層数を２層〜５層にして形成されていることを特徴とする。
【００１７】
耐火接着剤層の積層数を増やすほどに集成木造部材の耐火性能を向上させることが可能であるが、集成木造部材の厚みが厚くなるため、耐火接着剤層の積層数は、必要な性能が得られる最小限の範囲に留めることが望ましい。これに対し、この発明においては、耐火接着剤層の積層数を２層〜５層にして集成木造部材を形成することにより、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による３０分耐火の性能を得ることが可能になる。
【００１８】
また、本発明の集成木造部材においては、複数の前記単板と複数の前記耐火接着剤層を交互に積層して形成され、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による６０分耐火の性能が要求される場合には、前記耐火接着剤層の積層数を３層〜８層にして形成されていることを特徴とする。
【００１９】
この発明においては、耐火接着剤層の積層数を３層〜８層にして集成木造部材を形成することにより、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による６０分耐火の性能を得ることが可能になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の集成木造部材によれば、通常時には、表面側に配された木製の単板によって調湿性、香り、見た目、肌触り等の木材の良さを確保でき、火災時には、集成木造部材の表面側（火災側、加熱側）の耐火接着剤層から順次断熱性を連続的に発現させることができ、耐火接着剤層によって燃え止まり性能と遮熱性能を発揮させることが可能になる。
【００２１】
また、耐火接着剤層を通常の接着剤がわりにして集成木造部材をつくれるため、集成木造部材の耐火対策を別途設ける必要もない。
【００２２】
さらに、このような集成木造部材は、単板や耐火接着剤層の厚さを小さくして殆んど厚みを増すことなく形成でき、従来の燃え代設計による場合と比較し、大幅に低コスト化及び軽量化を図ることが可能である。そして、このように低コスト化及び軽量化を図り、木材の長所を消さずに火災時の燃え止まり性能と遮熱性能を確保できることで、建物への木材利用の促進を支援でき、環境に大きく貢献することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係る集成木造部材を示す図である。
【図２】ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による試験に用いた本発明に係る外壁相当の集成木造部材を示す図である。
【図３】図２の集成木造部材の試験結果を示す図である。
【図４】ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による試験に用いた本発明に係る間仕切壁相当の集成木造部材を示す図である。
【図５】図４の木造部材の試験結果を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る床相当の集成木造部材を示す図である。
【図７】従来の集成木造部材を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図１から図５を参照し、本発明の一実施形態に係る集成木造部材について説明する。本実施形態は、例えば建物の壁、床、柱、梁などとして用いる集成木造部材に関し、特に火災時に燃え止まり性能と遮熱性能を発揮する集成木造部材に関するものである。
【００２５】
本実施形態の集成木造部材１０は、図１に示すように、複数の木製の単板１を一体に積層してなる集成材であり、隣り合う単板１の間に耐火接着剤層４を介装して形成されている。
【００２６】
各単板１は、例えば間伐材などから製材した木材であり、数ｍｍ程度の厚さで形成されている。なお、集成木造部材１０を建物の構造部材として用いる場合には、集成木造部材１０の表面（一面１０ａ及び他面（裏面）１０ｂ）を形成する単板１（表面木材部分１ａ、１ｂ）の厚みも増して構造上の補強要素や燃え代分等にしてもよい。また、集成木造部材１０が構造部材でない場合には、構造的な断面欠損を見込む必要はない。
【００２７】
一方、耐火接着剤層４は、通常時においては接着材として機能しているが、火災時には、火災の熱によって発泡して断熱層を形成するものである。また、菊水化学工業社製のウエスタ等の市販の耐火塗料で代用することができる場合もある。
【００２８】
耐火接着剤（発泡性耐火接着剤）としては、例えば、有機質結合材及び接着成分としての合成樹脂と、炭化層形成剤と、加熱により分解発泡する成分とを含有するものがある。また、耐火接着剤には、通常の塗料や接着剤等に用いられる添加剤を適宜添加することもできる。
前記合成樹脂とは、例えば、従来、塗料の結合材や接着材の接着成分として用いられる合成樹脂である。この合成樹脂成分は、耐火接着剤が火災に晒されて樹脂が溶融あるいは焼失するまでの間、下地に付着することのできる機能を有する。また、耐火接着剤が合成樹脂成分によって木製の単板同士を接着させることもできる。
合成樹脂の例として、メラミン樹脂、アクリル樹脂、アルキッド樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレン／酢ビ樹脂、酢酸ビニル／バーサチック酸ビニルエステル樹脂、酢酸ビニル／エチレン樹脂、酢酸ビニル／ベオバ／アクリル樹脂、酢酸ビニル／アクリル樹脂、アクリル／スチレン樹脂、ポリブタジエン樹脂等がある。これらの樹脂は単独にて用いても良くあるいは共重合したものにして、またこれらを混合して用いることもできる。更に、これらの樹脂を耐火接着剤に配合するための形態として、溶媒に溶解させたものあるいはエマルションとして分散させたものも利用される。
前記炭化層形成剤とは、耐火接着剤中にあって火災に晒された時に、炭素骨格を発泡後の耐火接着剤中に存在させる為のものである。炭化層形成剤に利用されるものとして、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトールなどのイソパラフィンの多価アルコール、でんぷん、デキストリン、膨張性黒鉛から任意に選択されるもの等がある。
前記加熱により分解発泡する成分としては、例えば、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリペンタエリスリトール、ポリペンタエリスリトール、トリエチレングリコール、ソルビトール、レゾルシノール、グリセリン、トリメチロールメタン、トリメチロールプロパン、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ヘキサメチレングリコールなどの多価アルコール、澱粉、カゼインなどの炭水化物、ジシアンジアミド、アゾジカルボンアミド、ヘキサメトキシメチルメラミンを例とするその誘導体、尿素、メラミン、ブチルメラミンおよびトリメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミン、ウレア、ジメチルウレア、グアニルウレアフォスフェート、アミノグアニルウレア、尿素ホルムアルデヒド、アミノ酢酸、グアニジンなどの含窒素化合物、リン酸アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、リン酸メラミン、ポリリン酸メラミン、ポリリン酸アルミニウム、ポリリン酸マグネシウムなどのリン酸塩、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウムなどのアルカリ金属の水酸化物および、これらをマイクロカプセル化したものが使用できる。このうち、分解温度のバランスからポリリン酸アンモニウム、メラミンの組み合わせを使うのが望ましい。
【００２９】
また、前記耐火接着剤は、無機繊維を含有することが好ましい。該無機繊維は、平均繊維径は１〜７μｍが好ましく、平均繊維長は１２０〜８００μｍが好ましい。また、前記人造無機繊維は耐火接着剤の固形分中に２〜６質量％含有されていることが好ましい。
本発明の集成木造部材は、耐火接着剤層４を複数設けるために、加熱される面に対し裏面側の耐火接着剤が発泡することによって、その耐火接着剤層４より加熱される面の表面１０ａに近い発泡済みの耐火接着剤層４が押し広げられて、発泡済みの耐火接着剤層４に亀裂が入りやすい。これに対し、前記無機繊維を含有することで、耐火接着剤層４に亀裂が入るのを抑制することができる。
【００３０】
また、前記耐火接着剤は、その他、耐火性能を損なわない範囲において、不燃性ガス発生剤並びに吸熱剤、酸化チタン、アルミニウム粉末、アルミナ、シリカ、パーライト、バーミキュライト、カオリナイト、マイカ、シラスバルーン、セラミック軽量骨材、ガラス軽量骨材、発泡プラスチック粉、及び発泡プラスチック粒子などの充填材および消泡剤、分散剤、湿潤剤などの界面活性剤、造膜助剤、防凍剤などの溶剤、着色の為の顔料、粘度、粘性調整の為の増粘剤あるいは防腐剤、防黴剤など、通常の塗料や接着材に使用される成分を含んでいてもよい。
【００３１】
前記合成樹脂、炭化層形成剤、及び加熱により分解発泡する成分の配合割合は、耐火接着剤の固形分の全量に対し、それぞれ、例えば、５〜４０質量％、５〜５０質量％、５〜５０質量％とすることが好ましい。また、合成樹脂、炭化層形成剤、及び加熱発泡成分の合計配合割合は、耐火接着剤の固形分の全量に対して３０質量％以上であることが好ましい。
【００３２】
ついで、上記構成からなる本実施形態の集成木造部材１０の作用及び効果について説明する。
【００３３】
まず、本実施形態の集成木造部材１０は、単板１と耐火接着剤層４をそれぞれ数ｍｍの小さな厚さにすることができるため、従来の燃え代設計のように集成木造部材１０の厚みが大きく増すことがない。
【００３４】
そして、この集成木造部材１０は、表面１０ａ（裏面１０ｂ）が単板１（１ａ、１ｂ）で形成されているため、すなわち、厚さ方向Ｔ外側に木製の単板１（１ａ、１ｂ）が配されているため、通常時には、これら単板１（１ａ、１ｂ）によって調湿性、香り、見た目、肌触り等の木材の良さが確保されている。
【００３５】
一方、火災時には、表面１０ａ、１０ｂ側の単板１（火災側の単板１（１ａ、１ｂ））が加熱されるとともに炭化し、亀裂が入って脱落し、集成木造部材１０に欠損が生じる。このため、集成木造部材１０の内部に熱が伝わりやすくなり、火災時の熱を受けて、表面１０ａ、１０ｂ側の単板１（１ａ、１ｂ）に接する耐火接着剤層４（火災側の耐火接着剤層４）が発泡して断熱性を発現する。このとき、火災側の耐火接着剤層４が発泡することにより、表面１０ａ、１０ｂ側の単板１（１ａ、１ｂ）の亀裂、脱落が促進されるため、これら単板１（１ａ、１ｂ）によって耐火接着剤層４の発泡が抑え込まれることがなく、耐火接着剤層４が所望の発泡厚で発泡して所望の断熱性を発現することになる。
【００３６】
そして、発泡して熱移動を抑制する火災側の耐火接着剤層４が長時間継続的に加熱されて徐々に劣化した場合には、集成木造部材１０が単板１と耐火接着剤層４を交互に積層して形成されているため、集成木造部材１０の内部に配された単板１が火災側から順に、徐々に炭化して亀裂が生じる。これとともに、集成木造部材１０の内部に配された火災側の耐火接着剤層４から順に連続的に発泡して断熱性を発現する。このとき、内部の各単板１は、耐火接着剤層４の間に挟み込まれた状態で配設されているため脱落することがなく、耐火接着剤層４とともに動くことになり、内部の耐火接着剤層４の発泡を阻害するようなことはない。
【００３７】
ここで、木の着火温度は約２５０℃であり、１０００℃以上にもなる火災による加熱温度と比べて着火温度が低い。そのため、耐火接着剤層４が発泡して断熱層を形成しても、長時間にわたって加熱された場合には、断熱層の温度が上昇して、断熱層の裏側の単板１に着火してしまう。そして、一度、着火した単板１は、加熱中及び加熱終了後に、集成木造部材１０の裏面に向かって燃え続けるが、着火した単板１の裏側に耐火接着剤層４があることにより、単板１の燃焼は耐火接着剤層４で燃え止まる。（このとき、着火した単板１の裏側に耐火接着剤層４がないと、加熱中又は加熱終了後に単板１が裏面まで燃え抜けてしまう。）また、耐火接着剤層４で燃え止まることによって、その耐火接着剤層４より裏側にある単板１や耐火接着剤層４は健全な状態で保たれるので、健全な部分による構造強度は維持される。
【００３８】
この一方で、単板１が厚すぎると、加熱を終了した後に単板１が燃え続けることで、構造強度が大きく低下してしまう。このため、耐火接着剤層４で挟まれた単板１（隣り合う耐火接着剤層４の間に配された単板１）は、その厚みを２〜５ｍｍにすることが好ましく、３〜４ｍｍにすることがより好ましい。すなわち、耐火接着剤層４で挟まれた単板１は、その厚みが薄すぎると殆んど構造強度に寄与しないので、その厚みを２ｍｍ以上にすることが好ましく、その厚みが厚すぎると燃え止まることによる構造強度を十分に維持することができないので（燃焼する部分の厚み及び構造強度の低下を最小限に抑えるために）、その厚みを５ｍｍ以下にすることが好ましい。
【００３９】
また、集成木造部材１０の表面１０ａ、１０ｂ側の単板１（１ａ、１ｂ）は、その厚みを１〜５ｍｍにすることが好ましく、２〜５ｍｍにすることがより好ましい。すなわち、表面１０ａ、１０ｂ側の単板１（１ａ、１ｂ）の厚みが１ｍｍ以上あれば、香り、見た目、肌触り等の木の良さを確保することができる。一方、例えば、集成木造部材１０の一方の表面１０ａ側から火災加熱を受け、この一方の表面１０ａを形成する単板１（１ａ）から非加熱側の他方の表面１０ｂを形成する単板１（１ｂ）と耐火接着剤層４を挟んで隣り合う単板１まで燃焼が進行した場合には、非加熱側の単板１（１ｂ）が耐火接着剤層４を保持しなければならない。このため、集成木造部材１０の表面１０ａ、１０ｂ側の単板１（１ａ、１ｂ）は、その厚みが２ｍｍ以上あることがより好ましい。
【００４０】
さらに、耐火接着剤層４は、その厚みを１〜５ｍｍにすることが好ましく、１．５〜３ｍｍにすることがより好ましい。すなわち、耐火接着剤層４は、その厚みが薄すぎると火災時に形成する断熱層の断熱性能を十分に確保することができないので、その厚みを１ｍｍ以上にすることが好ましい。また、耐火接着剤層４は、厚みを５ｍｍ以下にすれば十分な耐火性能を得ることができるため、集成木造部材１０の厚みを増やさないために、それ以上厚みを増やさない方がよい。さらに、耐火接着剤が発泡して形成される断熱層は脆弱であるために、５ｍｍ以上の耐火接着剤が発泡した場合には、断熱層の重みによって単板１から脱落するおそれがある。また、耐火接着剤の厚みが厚すぎると、製造時に耐火接着剤が十分に乾燥、硬化していない場合もある。このため、耐火接着剤層４の厚みを５ｍｍ以下にすることが好ましく、耐火接着剤層４の厚みを１〜５ｍｍにすれば、集成木造部材１０の厚みを最小限に抑えて、十分な耐火性能が得られる。また、集成木造部材１０の製造時に、耐火接着剤を十分に乾燥、硬化させることができる。
【００４１】
また、耐火接着剤層４の数（積層数）は、３０分耐火の性能を得るためには２層〜５層であることが好ましく、３層〜４層であることがより好ましい。また、６０分耐火の性能を得るためには、３層〜８層であることが好ましく、４層〜６層であることがより好ましい。耐火接着剤層４の数を増やすほどに集成木造部材１０の耐火性能は上がるが、集成木造部材１０の厚みが厚くなるので、耐火接着剤層４の数は、必要な性能が得られる最小限の範囲、すなわち上記の範囲にすればよい。
【００４２】
そして、このような単板１と耐火接着剤層４を交互に積層することで、燃焼する部分の厚みを最小限に抑えることができ、また、表面１０ａからの加熱にも、裏面（表面１０ｂ）からの加熱にも同等の耐火性能を発揮させることが可能になる。すなわち、火災によって集成木造部材１０が高温で長時間加熱された場合であっても、各耐火接着剤層４によって集成木造部材１０の内部への熱移動が抑制され、集成木造部材１０の燃え止まり性能と遮熱性能を発揮させることが可能になる。
【実施例】
【００４３】
ここで、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱を行い、本発明に係る集成木造部材１０の優位性を確認した結果を示す。
【００４４】
図２は、試験に用いた外壁相当の集成木造部材１０を示し、図３は、この外壁相当の集成木造部材１０を一面（表面１０ａ）側から標準加熱温度曲線の３０分加熱で加熱し、非火災側の表面（裏面１０ｂ）を形成する単板１（１ｂ）の両面側（計測点１と計測点２）で温度を計測した結果を示している。この試験で用いた図２の集成木造部材１０は、４枚の単板１と３層の耐火接着剤層４を備えて形成されている。この集成木造部材１０は、幅３０ｃｍ、高さ３０ｃｍとし、単板１の厚さを３．２ｍｍ、耐火接着剤層４の厚さを１．８ｍｍにして形成されている。また、耐火接着剤層４は、有機質結合材としての酢酸ビニル／アクリル樹脂と、炭化層形成剤としてのペンタエリスリトールと、加熱により分解発泡する成分としてのポリリン酸アンモニウム及びメラミンを含有する耐火接着剤によって形成したものである。
【００４５】
そして、図２の外壁相当の集成木造部材１０に標準加熱温度曲線の３０分加熱を行った場合には、図３に示すように、計測点１及び計測点２（集成木造部材１０の裏面１０ｂ）の温度上昇が１４０℃以下に大幅に抑えられる。そして、表面１０ａから３枚目の単板１までが燃焼して燃え止まり、燃焼した部分の厚みは、３枚の単板１（各３．２ｍｍ）、２層の耐火接着剤層４（各１．８ｍｍ）の合計１３．２ｍｍとなった。これは、木材の炭化速度０．６ｍｍ／分としたときに、３０分で燃焼（炭化）すると想定される木材の厚み１８．０ｍｍ（０．６ｍｍ／分×３０分）より薄い。これにより、集成木造部材１０の内部から裏面１０ｂ側に燃焼が進まない優れた燃え止まり性能と遮熱性能が発揮されることが実証された。
【００４６】
また、図４は、試験に用いた間仕切壁相当の集成木造部材１０を示し、図５は、この間仕切壁相当の集成木造部材１０を一面（表面１０ａ）側から標準加熱温度曲線の６０分加熱で加熱し、非火災側の表面（裏面１０ｂ）を形成する単板１（１ｂ）の両面側（計測点１と計測点２）で温度を計測した結果を示している。この試験で用いた図４の集成木造部材１０は、６枚の単板１と５層の耐火接着剤層４を備えて形成されている。また、この集成木造部材１０は、図２の外壁相当の集成木造部材１０と同様、幅３０ｃｍ、高さ３０ｃｍとし、単板１の厚さを３．２ｍｍ、耐火接着剤層４の厚さを１．８ｍｍにして形成されている。
【００４７】
図４の間仕切壁相当の集成木造部材１０に標準加熱温度曲線の６０分加熱を行った場合においても、図５に示すように、計測点１及び計測点２（集成木造部材１０の裏面１０ｂ）の温度上昇が１４０℃以下に大幅に抑えられる。そして、表面１０ａから５枚目の単板１までが燃焼して燃え止まり、燃焼した部分の厚みは２３．２ｍｍとなった。これにより、６０分で燃焼すると想定される木材の厚み３６．０ｍｍ（０．６ｍｍ／分×６０分）より薄く、優れた燃え止まり性能と遮熱性能が発揮されることが実証された。
【００４８】
したがって、本実施形態の集成木造部材１０においては、表面１０ａ、１０ｂ側に木製の単板１を配して集成木造部材１０が形成されるため、通常時には、この表面１０ａ、１０ｂ側の単板１によって調湿性、香り、見た目、肌触り等の木材の良さを確保できる。一方、火災時には、火災側から集成木造部材１０の内部に熱が伝わって耐火接着剤層４が加熱されるとともに発泡して断熱性を発現し、集成木造部材１０の内部への熱移動が抑制される。これにより、通常時に木材の良さを確保しつつ、３０分耐火や６０分耐火等の要求に応じた燃え止まり性能と遮熱性能を発揮させる（確保する）ことが可能になる。
【００４９】
また、このとき、単板１と耐火接着剤層４を交互に積層して集成木造部材１０が形成されているため、火災時に、集成木造部材１０の表面１０ａ（１０ｂ）側（火災側、加熱側）の耐火接着剤層４から順次断熱性を連続的に発現させることができる。これにより、火災時に、耐火接着剤層４によって燃え止まり性能と遮熱性能が発揮され、集成木造部材１０が燃えることを抑制（防止）できる。
【００５０】
また、耐火接着剤層４を通常の接着剤がわりにして集成木造部材１０をつくれるため、集成木造部材１０の耐火対策を別途設ける必要もない。
【００５１】
さらに、このような集成木造部材１０は、単板１や耐火接着剤層４の厚さを小さくして殆んど厚みを増すことなく形成でき、従来の燃え代設計による場合と比較し、大幅に低コスト化及び軽量化を図ることが可能である。そして、このように低コスト化及び軽量化を図り、木材の長所を消さずに火災時の燃え止まり性能と遮熱性能を確保できることで、建物への木材利用の促進を支援でき、環境に大きく貢献することが可能になる。
【００５２】
また、集成木造部材１０の表面１０ａ、１０ｂ側の単板１（１ａ、１ｂ）の厚みが１ｍｍ以上あることで、香り、見た目、肌触り等の木の良さを確保することができる。さらに、単板１の厚みを５ｍｍ以下にすることで、燃焼する部分の厚み及び構造強度の低下を最小限に抑えることが可能になる。
【００５３】
さらに、耐火接着剤層４の厚みを１ｍｍ以上にすることで、火災時に耐火接着剤層４が発泡して十分な断熱性能（遮熱性能、耐火性能）を得ることができる。また、耐火接着剤層４の厚みを５ｍｍ以下にすることで、集成木造部材１０の厚みを小さくでき、火災時に耐火接着剤層４が発泡した際に単板１から脱落することを防止でき、且つ集成木造部材１０の製造時に耐火接着剤層４を十分に乾燥、硬化させて、好適に集成木造部材１０を形成することが可能になる。
【００５４】
さらに、耐火接着剤層４の積層数を２層〜５層にして集成木造部材１０を形成することにより、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による３０分耐火の性能を得ることが可能になる。また、耐火接着剤層４の積層数を３層〜８層にして集成木造部材１０を形成することにより、ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による６０分耐火の性能を得ることが可能になる。
【００５５】
以上、本発明に係る集成木造部材の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、外壁や間仕切壁相当の集成木造部材１０を例に挙げて説明を行ったが、図６に示す床などに本発明の集成木造部材１０を適用しても同様の効果を得ることができ、特に本発明の集成木造部材１０の用途、設置場所などを限定する必要はない。
【符号の説明】
【００５６】
１ 単板
１ａ 表面側の単板
１ｂ 表面（裏面）側の単板
２ 従来の集成木造部材
３ 燃え代
４ 耐火接着剤層
１０ 集成木造部材
１０ａ 表面（一面）
１０ｂ 表面（裏面、他面）
Ｔ 厚さ方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の木製の単板を一体に積層してなる集成木造部材であって、
隣り合う前記単板の間に、加熱されるとともに発泡して断熱性を発現する耐火接着剤層を介装して形成されていることを特徴とする集成木造部材。
【請求項２】
請求項１記載の集成木造部材において、
前記単板の厚みが１〜５ｍｍであり、前記耐火接着剤層の厚みが１〜５ｍｍであることを特徴とする集成木造部材。
【請求項３】
請求項２記載の集成木造部材において、
複数の前記単板と複数の前記耐火接着剤層を交互に積層して形成され、
ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による３０分耐火の性能が要求される場合には、前記耐火接着剤層の積層数を２層〜５層にして形成されていることを特徴とする集成木造部材。
【請求項４】
請求項２記載の集成木造部材において、
複数の前記単板と複数の前記耐火接着剤層を交互に積層して形成され、
ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による６０分耐火の性能が要求される場合には、前記耐火接着剤層の積層数を３層〜８層にして形成されていることを特徴とする集成木造部材。
【請求項１】
複数の木製の単板を一体に積層してなる集成木造部材であって、
隣り合う前記単板の間に、加熱されるとともに発泡して断熱性を発現する耐火接着剤層を介装して形成されていることを特徴とする集成木造部材。
【請求項２】
請求項１記載の集成木造部材において、
前記単板の厚みが１〜５ｍｍであり、前記耐火接着剤層の厚みが１〜５ｍｍであることを特徴とする集成木造部材。
【請求項３】
請求項２記載の集成木造部材において、
複数の前記単板と複数の前記耐火接着剤層を交互に積層して形成され、
ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による３０分耐火の性能が要求される場合には、前記耐火接着剤層の積層数を２層〜５層にして形成されていることを特徴とする集成木造部材。
【請求項４】
請求項２記載の集成木造部材において、
複数の前記単板と複数の前記耐火接着剤層を交互に積層して形成され、
ＩＳＯ８３４の標準加熱温度曲線の加熱による６０分耐火の性能が要求される場合には、前記耐火接着剤層の積層数を３層〜８層にして形成されていることを特徴とする集成木造部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２４２３３１（Ｐ２０１０−２４２３３１Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９０４１８（Ｐ２００９−９０４１８）
【出願日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、独立行政法人科学技術振興機構、地域イノベーション創出研究開発事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】（０００１５９０３２）菊水化学工業株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２８日（２０１０．１０．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年４月２日（２００９．４．２）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２０年度、独立行政法人科学技術振興機構、地域イノベーション創出研究開発事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】（０００１５９０３２）菊水化学工業株式会社 (121)
【Ｆターム（参考）】
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