構造用集成材の剥離欠陥 注文住宅・リフォーム【神奈川 - 横須賀・鎌倉・湘南】

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構造用集成材の剥離欠陥

集成材の剥離が起こるプロセス

集成材とは

柾目と板目A:柾目(まさめ)=年輪に対し直角に近い角度で切り出した時に現れる、年輪が平行な木目のこと
B:板目=丸太の中心からずれて切り出した時に現れる、年輪が山形や筍形の木目のこと

集成材は、辺材(丸太の周辺近くの部分)を寄せ集め、接着剤で貼り付けて作った構造材のことをいいます。

接着剤は硬化するとプラスチックのように硬くなり、湿度に対して左右されない素材です。

一方、木部は辺材を使用しているため、ほとんどが板目であると思われます。
板目の木は柾目に比べ、湿気による膨潤収縮が激しいです。
しかも単に伸縮するだけではなく、繊維方向に1伸縮すると、年輪方向に10倍伸縮するという性質を持っています。

また接着剤と木材では、熱膨張係数も全く違います。

このように全く異なる伸縮率・膨張率を持つ2つの材料を組み合わせて作ったものが、構造用集成材なのです。

接着剤と木部に起こる負荷

集成材は狂いが少ないといいますが、集成材の木部は膨張や収縮を何万回も繰り返していて、それらの力は全て接着剤が支えています。更に柱では、荷重を支える力も接着剤で支えており、接着面には常に大きな力が掛かり続けています。

このような状態ですから、接着能力が低いと、木と接着剤が剥離することがあります。

接着能力が高いと、接着剤はガッチリくっついたまま剥離はしません。
しかし接着層周辺が激しく膨張収縮を繰り返していることに変わりはありませんので、やがて木材の方がその負荷に耐えきれなくなって割れる「擬似的な剥離」が起こります。
これは厳密には剥離ではありませんが、接着面に沿って大きな割れを生みますので、強度は劣化します。

一旦、剥離や擬似的剥離を起こした柱は、荷重を支える力は殆ど期待できません。

集成材に使われている接着剤

屋外などの苛酷な環境条件下や、高度の耐久性が要求される構造部材などで使われる構造用集成材には、一般にレゾルシノール樹脂接着剤、レゾルシノール・フェノール樹脂接着剤などが使われます。
屋内用の構造用集成材(大断面は除く)には水性高分子-イソシアネート系接着剤も使用されています。

このうちのレゾルシノール樹脂接着剤は、木材用接着剤の中でもっとも信頼性の高い接着剤で、硬化した接着剤は30年経過しても接着時と同様の強度を持つという試験結果もある程の、接着能力の高さ、高耐久性、高耐水性を有しています。

しかし、この接着剤はホルムアルデヒドを含んでいるため、最近はシックハウス症候群を懸念して使われなくなってきています。

代わりに使用されることが多くなってきたのが、水性高分子-イソシアネート系接着剤です。

この水性高分子-イソシアネート系接着剤は、初期性能や良環境下での耐久性はレゾルシノール樹脂接着剤とほぼ同等ですが、耐水性が悪く、湿気の多い環境に放置すると剥離を起こすようです。

どんなに丁寧に施工した建物でも、雨漏り、水漏れのリスクは0ではありませんし、全く壁内部に結露が起こらないようにするのは、日本のような多湿で、一年を通して気温の変化が激しい環境では難しいでしょう。
シックハウスを気にするあまり、家の外周部分の構造材に水性高分子-イソシアネート系接着剤の集成材を使うのは、リスクが高いと思われます。

  • [参考] 構造用集成材に使用される接着剤
    (地方独立行政法人 北海道立総合研究機構 森林研究本部 林産試験場 トップページ)
    刊行物&データベース「林産試だより」→バックナンバー「2002」→2002年10月号

集成材の剥離に関する実験

スプルース集成材(水性高分子-イソシアネート系接着剤)・JASマーク付
スプルース集成材(水性高分子-イソシアネート系接着剤)を、屋外に40日間放置した実験結果

水性高分子-イソシアネート系接着剤のスプルース集成材を、屋外に40日間放置した実験結果です。

屋外に放置した40日間中、雨が降ったのは3日間。

水性高分子-イソシアネート系接着剤は、耐水性が良くないからか、剥離を起こしやすいと言われています。
この実験でも、接着面で剥離が起こっています。

ベイマツ集成材(レゾルシノール樹脂接着剤)・JASマーク付
ベイマツ集成材(レゾルシノール樹脂接着剤)を、1ヶ月放置した結果

耐水性の強いレゾルシノール樹脂接着剤を使用したベイマツ集成材を、集成材5層のうち2層を半日水に浸してから、1ヶ月間放置した結果です。

接着剤の剥離が起こった場所が数カ所、接着部が剥がれずに、接着部に沿って割れ(疑似剥離)のある場所もあります。
この結果と上記スプルース集成材の結果から、水性高分子-イソシアネート系接着剤よりも、レゾルシノール樹脂接着剤の方が耐水性が高いと推測できます。

構造用集成材の外部使用

これは実験ではありませんが、剥離が起こっている実例ですので、紹介します。

場所は、箱根彫刻の森美術館。こちらの構造用集成材を使用した「ネットの森」があります。
このネットの森はこの構造物の中にネットを張って、子供達が遊べる空間になっています。

彫刻の森美術館:ネットの森

小口の割れ

ネットの森
L.3200×W.2300×H.1200(cm)
米松大断面集成材約580本を使い、
日本古来の釘を使わない工法で制作されています。
着工:2009年1月22日
竣工:2009年5月2日

引用元:箱根 彫刻の森美術館:遊ぶ彫刻ネットの森

右の写真は、ネットの森の小口です。
撮影は2009年8月22日。
竣工から4ヶ月弱。着工からですと、丁度7ヶ月の様子です。

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実際に起こった剥離事故

くわしい説明は省き、記事へのリンク(リンク先が無くなっている場合はキャプチャ)を張っておきますので、ご確認ください。

2002年8月 JAS製品であるドイツ・ベルカ製の構造用集成材に剥離
2003年2月 土屋集成材工業(奈良県桜井市)で製造した構造用集成材(小断面)に剥離のクレーム
2005年3月 中国製集成材 剥離 16年9月以降、7万本が流通
2007年7月 構造用集成材が現場で剥離

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