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2.集成材
集成材
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| 化粧ばり 集成柱 |
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| 図1 集成材の供給量の推移 |
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| 表 集成材の種類 |
集成材は、ひき板または小角材を木目方向に平行にして、厚さ、幅、長さ方向に集成接着したものです。集成材はその用途によって、建物の内部造作などの非耐力部材に用いられる造作用と、建物の骨組みなど耐力部材に用いられる構造用の２種類に大きく分けられます。
平成８年現在、日本農林規格(JAS)では、造作用集成材、化粧ばり造作用集成材、化粧ばり構造用集成柱、構造用集成材の４つに分類して、その品質や性能の基準を定めています(表1)。造作用や化粧ばり集成材は我が国独特のもので、国際的には集成材といえば構造用集成材を指します。
我が国における集成材の生産量(日本集成材工業協同組合調べ)、及び輸入量（大蔵省関税局「日本貿易統計」より）の推移を図1に示します。我が国の集成材工業は構造用集成材を中心にして昭和20年代後半に興りますが、これが鉄との競争に敗れた後は、造作用集成材を生み出して独自の道を歩み出します。その後も、化粧ばり構造用集成材で在来軸組住宅の管柱市場に参入したり、また昭和61年にはJASや許容応力度を制定して大断面構造用集成材を復活させるなど、新しい市場を開拓することで、右肩上がりの成長を続けています。最近の傾向としては、住宅の高気密・高断熱化や工期短縮により乾燥材のニーズが高まる中、一時低迷していた管柱が生産を伸ばしている点や、円高を背景に輸入集成材が急増している点が特徴です。
国内の集成材メーカーは約290社ほどですが、北海道、秋田県、愛知県、岐阜県、奈良県などに比較的多くあります。これは、良質の広葉樹材や化粧単板の原料になる銘木の産地が近くにあることと関係があるようです。
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集成材の製造法
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| 集成材の接着(ロータリーコンポーザー) |
集成材の一般的な製造工程を以下に述べます。
(1)乾燥：20〜50mm厚のひき板を３〜１０日間の人工乾燥で、含水率８〜15％にします。
(2)寸法調整と品等区分：乾燥したひき板を、プレーナやモルダーで寸法を整えます。この後、節や目切れなどの欠点や、曲げたときのたわみ量の大小を表す曲げヤング率により、ひき板の品等区分を行います。
(3)ひき板の縦つぎ・幅はぎ：欠点を切除した短尺のひき板はフィンガージョイント等の方法で長さ方向の寸法を、また幅の狭い板はその側面を接着する幅はぎにより幅方向の寸法を、製品寸法に合わせて調整します。
(4)ひき板の組合せ：集成材製品の形状寸法と品質に合わせてひき板を組み合わせます。曲げ応力が作用する梁の場合、外層に良質、内層に低質のひき板を配置することで性能的にも資源的にも原料を有効的に利用します。
(5)接着剤塗布：スプレッダーやエクストルーダーを用いてひき板材面に接着剤を塗布します。
(6)圧締養生：接着剤を塗布したひき板を積層し、ネジクランプや油圧プレスを使って5〜15kgf/cm2の圧力を加え、所定の時間保持します(写真)。短時間で硬化する接着剤を使用したり、高周波加熱を行って圧締時間の短縮を図ることもあります。
(7)整形・化粧ばり：解圧した後、集成材を帯鋸盤やリッパで裁断し、モルダー等で平削りします。化粧ばり集成材ではこれらの表面に、厚さ0.6〜1.5mmほどにスライスした化粧薄板を重ね合わせ、ホットプレス等で接着します。
(8)仕上げ：必要に応じて、ダブルサイザでの長さ決め、モールダでの溝付け、スーパーサーフェーサでの表面仕上げをした後、防湿や表面保護をかねて包装します。
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集成材の特徴
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| 防腐処理ひき板を接着した高耐久性集成材と木造橋
(愛媛県：神の森大橋) |
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| 火事でアメのように曲がった鉄骨とそれを支える木製の梁 |
集成材は、より高次の加工が施された工業製品で、製材品に比べて次のような優れた特性を持っています。
１．所定の含水率に乾燥したひき板からなる集成材は、材内部の含水率のバラツキが少ないので、割れ、そり、曲がり、ねじれ等の狂いが発生しにくく、また機械による仕上げ加工でもより高い寸法精度が期待できます。
２．集成材は、乾燥されて腐りにくいこと、接着技術の進歩で接着信頼性が向上したこと等から、高い耐久性能を持つといえます。さらに、防腐処理を施したひき板を積層接着することで、部材内部まで防腐薬剤が注入された高耐久性部材（写真）を製造することも可能です。
３．ひき板の節、目割れ、割れなどの欠点の大きさや、曲げヤング率などによりひき板の等級区分を行ない、これらを適切に配置することで、高強度でバラツキの少ない高い信頼性を持つ木材製品を製造することができます。
４．ひき板を縦つぎや幅はぎすることによって大断面長尺材を製造することができます。また、適当な治具を用いることによって、矩形、Ｉ形、箱型など任意の断面形状の部材や、通直、テーパー、わん曲など自由な形状の部材を製造することもできます。
５．木材は燃えるので、建材としての使用が制限されています。しかし、木材は燃えても表面にできる炭化層が内部を保護するので、高温下での鉄のような急激な強度低下（写真）は生じません。このため、大断面集成材のような大断面部材を用いるならば、防火構造にする必要がある建築物でも木造で建てることが可能です。
６．接着剤の種類によっては接着層が見えることもありますが、木材としての外観、加工性、調湿機能、温かみある触感など、木材のよさはそのまま受け継いでいます。
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