2-1-1　岩崎

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1 Color Difference ΔE*(ab) Color DifereceΔ E*(ab) 2 試 験 研 究 業 務 2-1 木 材 化 学 分 野 土 木 用 スギ 材 の 耐 久 性 評 価 試 験 ( 木 材 保 護 塗 料 の 屋 外 耐 候 性 レベルアップの 研 究 ) 緒 言 岩 崎 新 二 和 信 化 学 工 業 株 式 会 社 小 野 田 了 西 川 裕 之 木 材 は 非 常 に 美 しい 素 材 であるが 屋 外 においては 太 陽 光 照 射 や 風 雨 などにより 経 年 で 傷 んでいく 木 材 表 面 を 保 護 し 美 観 を 長 期 にわたり 維 持 するための 一 つの 方 法 として 木 材 保 護 塗 料 が 塗 装 され る 近 年 環 境 への 配 慮 や 塗 装 現 場 における 臭 気 対 策 安 全 性 などを 考 慮 して 水 系 タイプの 木 材 保 護 塗 料 が 塗 装 されることが 増 えてきている 木 材 保 護 塗 料 を 塗 装 された 木 材 エクステリア 製 品 は 設 置 される 地 域 の 違 いや 素 材 種 類 の 違 い 形 状 などによっても 経 年 劣 化 の 状 態 が 違 う 本 研 究 では 水 系 溶 剤 系 の 各 種 木 材 保 護 塗 料 を 塗 装 した 木 材 を 宮 崎 県 滋 賀 県 静 岡 県 で 屋 外 暴 露 テストを 実 施 し その 耐 候 性 を 調 べた 今 回 は 宮 崎 県 の 結 果 を 報 告 する 実 験 方 法 木 材 保 護 塗 料 (ブラウン 系 色 )11 種 類 ( 水 系 7 種 類 溶 剤 系 4 種 類 )を 宮 崎 県 産 スギ 材 とヒ ノキ 材 にメーカー 推 奨 の 条 件 で 塗 装 を 行 い 木 材 利 用 技 術 センター 試 験 地 において 南 向 き 傾 斜 角 45 度 の 暴 露 台 に 載 架 し 平 成 21 年 10 月 よ り 24 ヶ 月 間 の 屋 外 暴 露 試 験 を 行 った 4 ヶ 月 ご とに 色 差 と 接 触 角 の 測 定 表 面 の 欠 陥 観 察 等 を 行 った 写 真.1 屋 外 暴 露 試 験 結 果 図 1 に 屋 外 暴 露 による 色 差 の 変 化 を 示 す スギ 材 の 24 ヶ 月 後 の 色 差 は 水 系 木 材 保 護 塗 料 では 1.1~ 6.9 溶 剤 系 木 材 保 護 塗 料 は 13.0~30.0 の 範 囲 であった ヒノキ 材 の 場 合 は 水 系 木 材 保 護 塗 料 では 1.4 ~9.1 溶 剤 系 木 材 保 護 塗 料 は 19.5~34.9 の 範 囲 であり スギ ヒノキ 材 とも 水 系 木 材 保 護 塗 料 は 溶 剤 系 木 材 保 護 塗 料 よりも 色 差 は 小 さい Test Time(Month) Sugi WB1 WB2 WB3 WB4 WB5 WB6 WB7 SB1 SB2 SB3 SB4 図 1 屋 外 暴 露 による 色 差 Test Times(month) Hinoki WB1 WB2 WB3 WB4 WB5 WB6 WB7 SB1 SB2 SB3 SB4-21-

2 Comtact Angle( ) Contact angle( ) Defect on surface(%) Defect no surface(%) 図 2 に 屋 外 暴 露 による 塗 膜 の 欠 陥 率 の 変 化 を 示 す スギ 材 の 表 面 の 欠 陥 率 は 水 系 木 材 保 護 塗 料 では 0~20% 溶 剤 系 木 材 保 護 塗 料 は 50~90%の 範 囲 であった ヒノキ 材 の 場 合 は 水 系 木 材 保 護 塗 料 では 0~10% 溶 剤 系 木 材 保 護 塗 料 は 40~100%の 範 囲 で スギ ヒノキ 材 とも 水 系 木 材 保 護 塗 料 は 溶 剤 系 木 材 保 護 塗 料 よりも 欠 陥 率 は 小 さかった また 色 差 の 小 さい 水 系 木 材 保 護 塗 料 数 種 は 表 面 の 欠 陥 率 でも 比 較 的 低 い 値 を 示 した 発 生 した 欠 陥 は 塗 膜 のワレ 剥 離 カビ 発 生 等 生 物 汚 染 であり 溶 剤 系 木 材 保 護 塗 料 の 欠 陥 はほとんどが 剥 離 であり 塗 膜 ワレが 発 生 し 徐 々に 剥 離 へと 進 行 した WB1 WB2 120 WB1 WB2 80 WB3 100 WB WB4 WB5 WB6 WB7 SB1 SB2 SB WB4 WB5 WB6 WB7 SB1 SB2 SB3 SB Test time (months) SB Test time (month) Sugi Hinoki 図 2 屋 外 暴 露 による 塗 膜 欠 陥 率 図 3 に 屋 外 暴 露 による 接 触 角 の 変 化 を 示 す 水 系 木 材 保 護 塗 料 の 接 触 角 の 低 下 は 緩 やかで スギ 材 の 接 触 角 は 79~107 度 44~65 度 ヒノキ 材 は 61~113 度 45~62 度 の 範 囲 であった 溶 剤 系 木 材 保 護 塗 料 は 接 触 角 の 低 下 は 大 きく 特 に 3 種 は 水 滴 の 拡 散 が 大 きく 試 験 期 間 中 に 接 触 角 測 定 が 不 可 能 と なった 総 合 的 な 耐 候 性 評 価 は 水 系 木 材 保 護 塗 料 の 方 が 良 い 評 価 が 得 られた WB1 WB WA 1 WB WB3 WB4 WB WB3 WB Test time (months) Sugi WB6 WB7 SB1 SB2 SB3 SB Test time(months) Hinoki WB5 WB6 WB7 SB1 図 3 屋 外 暴 露 による 接 触 角 -22-

3 2-1-2 木 材 腐 朽 菌 を 用 いたスギ 林 地 残 材 のコンポスト 化 堂 籠 究 須 原 弘 登 緒 言 スギ 材 を 生 産 する 際 に 大 量 に 排 出 される 末 梢 切 捨 間 伐 材 等 は 付 加 価 値 が 低 く 県 内 では 全 量 が 利 用 されないまま 山 に 放 置 されている これらの 林 地 残 材 は いずれは 腐 朽 し 土 壌 へ 還 元 されるが これに は 年 月 を 要 する 林 地 残 材 が 長 期 間 にわたり 林 内 に 残 り 続 けることは 土 壌 が 脆 弱 になる 穿 孔 性 害 虫 の 餌 になるなど 植 林 地 の 適 正 な 環 境 を 悪 化 させる 要 因 となる このことから 本 研 究 では 木 材 腐 朽 菌 株 の 収 集 選 抜 を 行 い 林 地 残 材 特 に 切 捨 間 伐 材 の 速 やかな 分 解 法 を 確 立 することで 森 林 環 境 の 健 全 化 を 図 る 実 験 操 作 主 にスギに 発 生 していた 木 材 腐 朽 菌 110 株 を 供 試 菌 とし て 用 いた MA 培 地 (1.5% (w/v) malt extract, 1.5% (w/v) agar)に 前 培 養 した 供 試 菌 を 孔 径 5mm のコルクボーラー で 打 ち 抜 いた シリコ 栓 をした 口 径 300mm の 培 養 瓶 に MA 培 地 を 20mL 入 れ 培 養 瓶 中 心 部 に 供 試 菌 を 打 ち 抜 いたディ スクを 植 菌 した このまま 2 日 から 10 日 ほど 静 置 し 培 養 瓶 内 で 菌 糸 が 伸 び 始 めたことを 確 認 後 各 辺 20mm に 切 断 したスギ 心 材 の 木 片 を 配 置 した(n=3) これらを 恒 温 恒 湿 機 で 温 度 25 湿 度 60%で 3 ヶ 月 間 培 養 後 質 量 減 少 率 を 測 定 した また 質 量 減 少 率 の 高 かった 菌 株 などコンポスト 化 に 有 効 と 考 えられた 菌 株 については 0.3%(w/v) malt extract を 加 え 含 水 率 を 約 200d.b.%に 調 整 した 40~100mesh のスギ 木 粉 に 植 菌 し 恒 温 恒 湿 機 で 温 度 25 湿 度 60%で 3 ヶ 月 間 培 養 後 アルカリ 可 溶 性 画 分 有 機 溶 媒 可 溶 性 画 分 の 回 収 率 を 調 べた Fig.1 試 験 の 様 子 ( 木 片 ) 結 果 および 考 察 実 験 の 結 果 試 験 に 用 いた 110 菌 株 の 平 均 質 量 減 少 率 は 2%であった この 中 でも 菌 株 WURCC-0011 ( 未 同 定 )は 15% WURCC-0172 (Trametes versicolor) は 10% WURCC-0104 (Bjerkandera sp.)は 9.1%と 高 い 質 量 減 少 率 を 示 し コンポスト 化 に 有 効 である 可 能 性 が 高 いと 考 えら れた Fig.2 試 験 後 の 木 片 (WURCC-0011) -23-

4 しかし 一 番 質 量 減 少 率 の 高 かった WURCC-0011 は 木 粉 培 地 では アルカリ 可 溶 性 画 分 及 び 有 機 可 溶 性 画 分 が 未 処 理 のもの (Control) とほとんど 変 化 がなかった 分 解 能 を 発 揮 するためには 高 栄 養 下 である 必 要 があ ることが 考 えられた 一 方 WURCC-0089 (Gloeophyllum sepiarium)は 木 片 の 質 量 減 少 率 が 2% 程 度 だ ったものの 木 粉 培 地 において アルカリ 可 溶 性 画 分 が 66% 有 機 溶 媒 可 溶 性 画 分 が 12%と 非 常 に 高 い 値 を 示 し 低 栄 養 下 においてスギを Fig.3 質 量 減 少 率 の 高 かった 菌 株 及 び 分 解 することがわかった その 質 量 減 少 率 また WURCC-0155 (Tinctoporellus epimiltinus ) は 木 片 の 質 量 減 少 率 が 6.7%と 平 均 より 大 きい 値 を 示 し アルカリ 可 溶 性 画 分 が 47% 有 機 溶 媒 可 溶 性 画 分 が 6.5%と 低 栄 養 下 でも 分 解 をしていた 今 後 は これらの 選 抜 菌 株 のコンポスト 化 に 最 適 な 条 件 を 探 ると 共 に さらに 腐 朽 菌 株 の 収 集 を 進 め よりコンポスト 化 に 有 効 な 菌 株 の 選 抜 を 行 う また 本 年 は 試 験 体 として 材 部 を 用 いてきたが 材 部 の 分 解 に 有 効 な 菌 株 が 樹 皮 部 にも 有 効 であるとは 限 らないため 樹 皮 部 の 分 解 を 促 進 させる 菌 株 の 選 抜 についても 行 う 予 定 である Fig.4 木 粉 腐 朽 試 験 におけるアルカリ 可 溶 性 画 分 Fig.5 木 粉 腐 朽 試 験 における 有 機 溶 媒 可 溶 性 画 分 (Fig.4 Fig.5はそれぞれ 質 量 減 少 率 の 高 かったもの(3 菌 株 ) 及 び 各 可 溶 性 画 分 の 高 かったもの(2 菌 株 )を 示 す ) -24-

5 2-2 木 質 材 料 分 野 スギ 心 去 り 構 造 材 の 乾 燥 性 兒 玉 了 一 小 田 久 人 緒 言 今 後 増 加 すると 予 測 される 大 径 材 の 効 率 的 な 生 産 技 術 の 開 発 を 目 的 として 心 去 り 構 造 材 を 生 産 する ために 必 要 な 人 工 乾 燥 に 伴 う 様 々な 変 化 を 測 定 したので 報 告 する 実 験 方 法 大 径 材 から 心 去 り 構 造 材 を 生 産 するには 多 様 な 木 取 り 方 法 が 考 えられるが ここでは 図 のとおり 正 角 材 及 び 平 角 材 ともに 板 目 木 取 りとした 実 験 は 過 去 に 得 られた 柾 目 木 取 り 乾 燥 スケジュール(14 日 間 )の 乾 燥 後 含 水 率 結 果 を 参 考 に 乾 燥 スケジュールを 6 日 間 延 長 し 20 日 間 の 人 工 乾 燥 ( 中 温 乾 燥 )を 行 った 実 験 は 県 内 のスギ 大 径 材 を 用 い 木 取 り 方 法 に 従 って 経 験 のある 製 材 工 場 で 製 材 した 後 木 材 利 用 技 術 センターへ 搬 入 し 重 量 寸 法 曲 がりなど を 測 定 した 2~3 週 間 の 天 然 乾 燥 後 所 定 の 乾 燥 スケジュールでセンター 設 置 の 蒸 気 加 熱 式 木 材 乾 燥 機 を 用 い 人 工 乾 燥 した 乾 燥 後 に 重 量 や 寸 法 など を 測 定 し 試 験 片 を 切 り 出 して 全 乾 法 含 水 率 を 求 めた また 曲 がりは 試 験 材 両 端 間 に 水 糸 を 張 り 中 央 部 の 矢 髙 を 測 定 した なお 想 定 した 製 品 寸 法 は 正 角 材 で 105mm 正 角 平 角 材 で 105 図 板 目 木 取 り 210mm である それに 対 応 する 製 材 寸 法 は 正 角 材 で 127mm 正 角 とし 平 角 材 で 約 ~225mm とした 結 果 及 び 考 察 1 乾 燥 時 間 と 含 水 率 試 験 の 乾 燥 スケジュールを 図 に 示 す 試 験 条 件 は 平 角 材 の 乾 燥 が 十 分 となることと 心 去 り 材 は 割 れなどの 欠 点 がほ とんどないとの 推 測 から 乾 湿 球 温 度 差 を 30 全 乾 燥 工 程 を 20 日 間 とした 図 板 目 木 取 り 試 験 材 の 乾 燥 スケジュール 含 水 率 の 出 現 割 合 を 図 に 示 す 人 工 乾 燥 後 の 正 角 材 の 平 均 含 水 率 は 12% 平 角 材 は 21%であった 平 角 材 については 14 日 間 の 乾 燥 スケジュール 時 の 含 水 率 と 比 較 して 乾 燥 時 間 を 延 長 した 効 果 は 見 られなかった 乾 燥 性 の 悪 い 試 験 材 があったためと 考 えられるが さらなる 検 討 が 必 要 である 図 乾 燥 後 含 水 率 の 出 現 割 合 ( 正 角 材 ) 図 乾 燥 後 含 水 率 の 出 現 割 合 ( 平 角 材 ) 2 曲 がりの 大 きさ 平 角 材 の 曲 がりは 主 に 長 い 辺 の 木 表 側 に 見 られるが 大 きくても 5mm 程 度 であり 顕 著 ではない ここでは 正 角 材 の 曲 がりを 検 討 する 人 工 乾 燥 直 後 の 曲 がり す なわち 中 央 矢 髙 の 大 きさの 分 布 を 図 に 示 す 10mm 以 下 の 曲 がり 出 現 頻 度 が 高 いが それを 超 える 大 きな 曲 がり 頻 度 も 高 くなっている 図 乾 燥 直 後 の 木 取 り 方 法 と 最 大 矢 髙 3 製 材 歩 増 し 量 人 工 乾 燥 に 伴 う 寸 法 収 縮 率 は 幅 ( 接 線 方 向 : 年 輪 走 行 に 接 する 方 向 ) 厚 さ( 半 径 方 向 : 年 輪 走 行 に 直 行 する 方 向 )とも 最 大 で 5% 程 度 と 見 積 もられる すなわち 正 角 材 で 6mm 平 角 材 の 長 辺 で 12mm と 予 想 される また モルダー 加 工 した 際 のいわゆる ヒットミス (モルダーで 平 滑 にできな かったか 所 )はほとんど 見 られなかった これらのことから 収 縮 と 曲 がり 量 を 考 慮 に 入 れた 製 材 歩 増 し 量 は 現 状 で 過 不 足 はないと 思 われる -25-

6 2-2-2 スギ 大 径 材 から 得 られた 心 去 り 平 角 材 の 性 能 (Ⅳ) - 縦 圧 縮 性 能 および 実 大 ブロックせん 断 性 能 - 椎 葉 淳 荒 武 志 朗 森 田 秀 樹 緒 言 スギ 大 径 材 の 建 築 構 造 材 としての 有 効 利 用 を 目 的 として 心 去 り 材 の 強 度 性 能 評 価 を 行 っている 前 報 1)では 梁 背 面 を 板 目 取 りとした 2 丁 取 り 心 去 り 平 角 材 の 曲 げ 性 能 などを 検 証 したところ 同 程 度 の 材 質 の 丸 太 から 得 られた 心 持 ち 平 角 材 と 同 等 であり 短 期 的 には 横 架 材 として 十 分 な 性 能 を 有 すること を 確 認 した 本 報 では 柱 など 鉛 直 荷 重 を 受 ける 部 材 として 用 いる 場 合 を 想 定 した 縦 圧 縮 性 能 接 合 部 などに 用 いる 場 合 に 重 要 となるせん 断 性 能 を 調 べ 心 持 ち 材 や 基 準 強 度 との 比 較 を 行 い それぞれの 適 用 可 能 性 を 検 証 した 実 験 方 法 実 験 には 前 報 1)で 用 いた 曲 げ 試 験 体 ( 断 面 寸 法 120mm 230mm)の 非 破 壊 部 分 から 採 取 した 材 料 を 供 試 した 試 験 体 の 種 類 は 図 1 に 示 すとおり 心 持 ち 材 中 心 定 規 挽 き 心 去 り 材 ( 以 下 CRS ) 側 面 定 規 挽 き 心 去 り 材 ( 以 下 TRS )の 3 タイプであり 圧 縮 試 験 体 は 末 口 側 から せん 断 試 験 体 は 元 口 側 から 採 取 した 1 縦 圧 縮 試 験 : 試 験 は 日 本 住 宅 木 材 技 術 センターの 構 造 用 木 材 の 強 度 試 験 マニュアル に 従 い 実 施 した すなわち 試 験 体 の 長 さを 短 辺 の 6 倍 (720mm)とし 実 大 圧 縮 試 験 機 ( 前 川 試 験 機 製 A-200-B1)を 用 いて 最 大 荷 重 に 達 するまでの 時 間 が 1 分 以 上 となるように 加 力 した また 梁 背 面 2 箇 所 で 変 位 を 測 定 した 2 実 大 ブロックせん 断 試 験 : 図 2 に 示 すように せん 断 面 が 梁 背 方 向 の 中 心 線 と 一 致 するように 試 験 体 を 製 作 した( 寸 法 : L105 mm B110 mm H145 mm,せん 断 面 : B110 mm H110 mm) この 場 合 せん 断 面 に 節 が 出 現 しないよう 採 取 した 試 験 体 の 中 で 木 取 り 位 置 を 調 整 した 試 験 は 既 往 の 研 究 2) を 基 に 改 良 された 実 大 治 具 を 用 い 万 能 試 験 機 ( 島 津 製 作 所 製 AG-I)により 1mm/min の 速 度 で 加 力 した( 図 3) 側 面 定 規 挽 き 材 (TRS) 中 心 定 規 挽 き 材 (CRS) 心 持 ち 材 心 去 り 材 図 1 供 試 材 の 種 類 図 2 せん 断 試 験 体 の 木 取 り 図 3 せん 断 試 験 体 と 試 験 状 況 -26-

7 Fc (N/mm 2 ) Ec 木 裏 (kn/mm 2 ) Fs (N/mm 2 ) 結 果 および 考 察 1 縦 圧 縮 性 能 : 表 1 に 試 験 体 の 材 質 と 試 験 結 果 を 示 す なお 試 験 時 の 平 均 含 水 率 がやや 高 かったた め 乾 燥 による 著 しい 強 度 性 能 向 上 を 考 慮 し 縦 圧 縮 強 さ(Fc) 及 び 縦 圧 縮 ヤング 係 数 (Ec)については ASTM:D により 15%に 補 正 した 値 を 用 いた Fc について 心 持 ち 材 と 心 去 り 材 を 比 較 すると 心 去 り 材 が 5~6% 心 持 ち 材 より 高 い 値 を 示 した これは 両 者 の 成 熟 材 と 未 成 熟 材 分 布 の 違 いによるも のと 思 われる 一 方 心 去 り 材 同 士 を 比 較 してみると CRS と TRS にほとんど 差 はなかったことから 製 材 方 法 は 影 響 しないものと 考 えられる 次 に Ec と Fc の 関 係 を 図 4 に 示 す 同 図 をみると 全 ての 試 験 体 が 無 等 級 材 の 基 準 強 度 を 上 回 っており 製 材 の 種 類 や 木 取 りに 関 わらず 十 分 な 縦 圧 縮 性 能 を 有 していることが 分 かる なお 心 去 り 材 については 変 位 計 の 取 付 け 位 置 が 木 表 と 木 裏 になることから 両 者 の Ec の 比 較 を 試 みた 図 5 に 示 すように 木 表 の 方 が 8~10% 高 い 傾 向 にあり 上 述 の Fc と 同 様 成 熟 材 と 未 成 熟 材 の 分 布 の 違 いがもたらした 結 果 と 考 えられる 2 実 大 ブロックせん 断 性 能 : 表 2 に 試 験 体 の 材 質 と 試 験 結 果 を 示 す せん 断 強 さ(Fs)について 心 持 ち 材 と 心 去 り 材 を 比 較 すると 心 持 ち 材 が 3~4% 心 去 り 材 より 高 い 値 を 示 した 心 去 り 材 同 士 の 比 較 では 縦 圧 縮 試 験 と 同 様 TRS と CRS にほとんど 差 はなかった なお 心 持 ち 材 については 干 割 れとせん 断 面 が 一 致 または 連 鎖 した 試 験 体 が 半 数 あったため これらの Fs の 平 均 値 を 干 割 れのない 試 験 体 のそれ と 比 較 したところ その 差 は 5% 程 度 で 有 意 差 はなかった このことから 干 割 れはせん 断 に 対 してそ れほど 大 きな 影 響 は 与 えないものと 思 われる 密 度 と Fs の 関 係 を 図 6 に 示 す 同 図 をみると 全 ての 試 験 体 が 無 等 級 材 の 基 準 強 度 を 上 回 っていることが 分 かる 過 去 のスギによる 実 大 ブロックせん 断 試 験 結 果 (6.41N/mm 2 ) 3) と 比 較 するとやや 低 い 値 ではあったものの 実 用 上 十 分 なせん 断 性 能 を 有 している と 思 われる 試 験 体 心 持 ち 材 23 心 去 り 材 (CRS) 心 去 り 材 (TRS) 数 量 表 1 圧 縮 試 験 体 の 材 質 と 試 験 結 果 種 別 含 水 率 密 度 Fc Ec Ec 木 表 Ec 木 裏 (%) (g/cm 3 ) (N/mm 2 ) (kn/mm 2 ) (kn/mm 2 ) (kn/mm 2 ) 平 均 値 変 動 係 数 平 均 値 変 動 係 数 平 均 値 変 動 係 数 表 2 せん 断 試 験 体 の 材 質 と 試 験 結 果 試 験 体 心 持 ち 材 24 心 去 り 材 (CRS) 心 去 り 材 (TRS) 数 量 種 別 含 水 率 密 度 平 均 年 輪 幅 Fs (%) (g/cm 3 ) (mm) (kn/mm 2 ) 平 均 値 変 動 係 数 平 均 値 変 動 係 数 平 均 値 変 動 係 数 : 心 持 ち 材 y = 1.438x r = 0.637** : 心 去 り 材 (CRS) y = 2.126x r = 0.650** : 心 去 り 材 (TRS) y = 1.286x r = 0.573** E : 心 去 り 材 (CRS) y = 0.894x r = : 心 去 り 材 (TRS) y = 0.910x r = : 心 持 ち 材 y = 13.38x r = E50 E70 機 械 等 級 区 分 材 の 基 準 強 度 無 等 級 材 の 基 準 強 度 : 心 去 り 材 (CRS) y = 10.83x r = 0.575** : 心 去 り 材 (TRS) y = 9.014x r = 0.456* 無 等 級 材 の 基 準 強 度 Ec (kn/mm 2 ) Ec 木 表 (kn/mm 2 ) 密 度 (g/cm 3 ) 図 4 Ec と Fc の 関 係 図 5 木 表 と 木 裏 の Ec の 関 係 図 6 密 度 と Fs の 関 係 参 考 文 献 1) 椎 葉 淳 ほか: 第 63 回 日 本 木 材 学 会 大 会 研 究 発 表 要 旨 集,97(2013) 2) 森 田 秀 樹 ほか: 木 材 工 業 61(2),52-57(2006) 3) 井 道 裕 史 ほか: 木 材 学 会 誌 52(5), (2006) -27-

8 2-2-3 スギ 製 材 とドリフトピンを 用 いた 接 合 部 の 強 度 性 能 はじめに スギ 製 材 の 建 築 用 途 への 需 要 拡 大 を 図 るために は 柱 や 梁 などの 構 造 材 として 用 いることが 効 果 的 である これらの 接 合 部 については 現 在 ほと んどがプレカット 加 工 となっており 中 でも 金 物 工 法 がシェアを 伸 ばしつつある この 場 合 柱 ま たは 梁 に 金 物 (プレート)をボルトやビスで 留 め 付 け そこに 梁 を 落 とし 込 みドリフトピンを 打 ち 込 んで 固 定 する 方 式 がとられている 一 方 製 材 現 場 に 目 を 向 けると 心 持 ち 材 の 他 に 大 径 化 に 伴 い 心 去 り 材 が 得 られるようになってきたが 同 じ 断 面 寸 法 でも 木 取 り 方 法 によってはドリフトピン を 打 ち 込 む 位 置 の 材 質 が 異 なることから それら が 接 合 部 の 強 度 性 能 に 影 響 を 及 ぼす 可 能 性 がある そこで 本 研 究 では スギ 製 材 ( 正 角 材 )とドリフ トピン 1 本 を 用 いた 単 位 接 合 部 を 製 作 し 強 度 試 験 (せん 断 引 張 り)を 試 みたので その 結 果 につ いて 報 告 する 椎 葉 淳 森 田 秀 樹 大 分 大 学 井 上 正 文 せん 断 試 験 引 張 り 試 験 鋼 板 鋼 板 ドリフトピン P 鋼 板 ドリフトピン 図 1 試 験 方 法 の 概 要 P ドリフトピン 供 試 材 試 験 には 宮 崎 県 南 部 地 域 産 スギ 丸 太 から 得 ら れた 正 角 材 30 本 (1 丁 取 り 心 持 ち 材 10 本 2 丁 取 り 心 去 り 材 20 本 mm 長 さ 3,000mm)を 供 試 した まず 始 めに 正 角 材 の 材 質 を 測 定 し 心 持 ち 材 については 高 温 乾 燥 (6 日 間 温 度 条 件 : 蒸 煮 90 16hr 高 温 セット 120 ( 乾 湿 球 温 度 差 30 )18hr 最 終 乾 球 温 度 90 ( 同 30 )) 心 去 り 材 については 中 温 乾 燥 (10 日 間 温 度 条 件 : 初 期 乾 球 温 度 80 ( 乾 湿 球 温 度 差 5 ) 最 終 乾 球 温 度 90 ( 同 20 )) を 施 した 次 に 正 角 材 の 末 口 側 から 試 験 体 ( 長 さ 400mm)を 各 2 体 採 取 し それらを 恒 温 恒 湿 室 にて 養 生 (30 日 間 温 度 条 件 : 初 期 乾 球 温 度 50 ( 乾 湿 球 温 度 差 7 ) 最 終 乾 球 温 度 60 ( 同 7 )) し プレーナーで 断 面 寸 法 mm に 仕 上 げた 最 後 に 各 部 寸 法 重 量 及 び 年 輪 幅 等 の 材 質 測 定 を 行 い 心 去 り 材 につい ては 密 度 により 2 グループに 振 り 分 けた 試 験 体 及 び 試 験 方 法 試 験 体 は 鋼 板 挿 入 ドリフトピン 形 式 とした 上 記 供 試 材 に 鋼 板 ( 厚 さ 9mm) 挿 入 用 のスリット 及 びドリフトピン( 直 径 12mm) 打 ち 込 み 用 の 穴 加 工 を 施 した なお 木 口 からドリフトピ ン 中 心 までの 端 距 離 は 7d(84mm)とした 図 2 試 験 状 況 ( 左 :せん 断 右 : 引 張 り) 試 験 方 法 は 既 往 の 研 究 1)を 参 考 に 図 1 上 に 示 す 繊 維 直 交 方 向 加 力 試 験 ( 以 下 せん 断 試 験 ) と 繊 維 方 向 加 力 試 験 ( 以 下 引 張 り 試 験 )とし た またこの 時 心 去 り 材 については 年 輪 走 行 に よる 違 いを 調 べるために 図 1 下 に 示 すようにド リフトピンの 打 ち 込 み 方 向 と 加 力 方 向 により 2 種 類 に 区 分 した( 例 えば T 方 向 打 ち 込 み R 方 向 加 力 は TR すなわち せん 断 試 験 :TR RT 引 張 り 試 験 :TL RL) 試 験 は 万 能 試 験 機 ( 島 津 製 作 所 製 AG-I)を 用 い 単 調 静 的 載 荷 に より 破 壊 に 至 るか 最 大 荷 重 の 80% 以 下 に 低 下 す るまで 加 力 した なお 引 張 り 試 験 については 固 定 側 は 治 具 にボルトで 留 めるとともに めり 込 み 防 止 のために 両 面 に 合 板 をビス 留 めした 変 位 は ひずみゲージ 式 変 位 計 ( 東 京 測 器 研 究 所 製 CDP- 50)を 用 い 鋼 板 と 製 材 の 相 対 変 位 を 2 カ 所 で 測 定 し 評 価 にはその 平 均 値 を 用 いた 図 2 に 試 験 の 状 況 を 示 す 試 験 体 数 は 各 条 件 につき 10 体 としたが 節 が 影 響 していると 思 われる 試 験 体 に ついては 評 価 から 除 外 した 結 果 と 考 察 せん 断 試 験 体 の 材 質 及 び 試 験 結 果 の 一 覧 を 表 1 に 各 種 別 の 最 大 荷 重 の 比 較 を 図 3 に 示 す 心 持 -28-

9 最 大 荷 重 (kn) 最 大 荷 重 (kn) ち 材 と 心 去 り 材 の 最 大 荷 重 の 平 均 値 を 比 較 すると 心 持 ち 材 が 心 去 り 材 より 13~17% 程 度 高 い 値 を 示 した これはドリフトピンの 打 ち 込 み 箇 所 が 心 去 り 材 では 成 熟 材 部 であるのに 対 し 心 持 ち 材 で はめり 込 み 性 能 の 高 い 未 成 熟 材 部 であることや 心 持 ち 材 の 方 が 心 去 り 材 より 密 度 がやや 高 いこと などが 影 響 していると 考 えられる これを 個 別 に 見 てみると 心 去 り 材 TR が 心 持 ち 材 及 び 心 去 り 材 RT に 比 べてバラツキが 少 ないことが 分 かる 図 4 に 示 すとおり 破 壊 がほぼ 年 輪 に 沿 って 発 生 していることを 考 慮 すると ドリフトピンが 材 質 の 均 一 な 部 分 に 接 触 する 割 合 が 大 きいことが 有 利 に 作 用 したものと 推 察 される また 平 均 年 輪 幅 と 最 大 荷 重 の 関 係 を 見 てみると 心 持 ち 材 と 心 去 り 材 TR については 危 険 率 5%で 正 の 相 関 が 得 ら れた 表 1 せん 断 試 験 体 の 材 質 及 び 試 験 結 果 種 別 Pmax Py K ρ ARW (kn) (kn) (kn/mm) (g/cm 3 ) (mm) 平 均 値 心 持 ち 材 標 準 偏 差 変 動 係 数 平 均 値 心 去 り 材 TR 標 準 偏 差 変 動 係 数 平 均 値 心 去 り 材 RT 標 準 偏 差 変 動 係 数 ARWは 平 均 年 輪 幅 図 4 破 壊 形 態 の 例 ( 上 段 :せん 断 下 段 : 引 張 り) 表 2 引 張 り 試 験 体 の 材 質 及 び 試 験 結 果 種 別 Pmax Py K ρ ARW (kn) (kn) (kn/mm) (g/cm 3 ) (mm) 平 均 値 心 持 ち 材 標 準 偏 差 変 動 係 数 平 均 値 心 去 り 材 TL 標 準 偏 差 変 動 係 数 平 均 値 心 去 り 材 RL 標 準 偏 差 変 動 係 数 ARWは 平 均 年 輪 幅 平 均 値 下 限 値 心 持 ち 材 心 去 り 材 TL 心 去 り 材 RL 試 験 体 の 区 分 図 5 最 大 荷 重 の 比 較 ( 引 張 り 試 験 ) 10 平 均 値 下 限 値 心 持 ち 材 心 去 り 材 TR 心 去 り 材 RT 試 験 体 の 区 分 図 3 最 大 荷 重 の 比 較 (せん 断 試 験 ) 引 張 り 試 験 体 の 材 質 及 び 試 験 結 果 の 一 覧 を 表 2 に 各 種 別 の 最 大 荷 重 の 比 較 を 図 5 に 示 す これ らを 見 ると せん 断 試 験 結 果 と 同 様 の 傾 向 であり 心 持 ち 材 が 心 去 り 材 より 13~16% 程 度 高 い 値 を 示 した その 理 由 についても 材 質 分 布 や 密 度 の 違 いからせん 断 試 験 と 同 様 であると 考 えられる 個 別 に 見 てみると 心 去 り 材 TL と RL の 間 に 明 確 な 違 いは 認 められない このことから 繊 維 方 向 への 加 力 については 年 輪 走 行 の 違 いは 影 響 しな いものと 思 われる まとめ スギ 製 材 とドリフトピンを 用 いた 接 合 試 験 を 行 った 結 果 製 材 方 法 や 加 力 方 向 の 違 いによる 傾 向 を 把 握 することができた この 内 容 は 建 築 設 計 施 工 上 の 有 益 な 知 見 と 考 えられる ただし 実 際 の 接 合 部 はこれらも 含 めて 複 数 の 条 件 が 組 み 合 わさる 形 になることから 追 い 柾 取 りなどについ ても 検 討 する 必 要 がある 参 考 文 献 1) 原 田 真 樹, 林 知 行, 軽 部 正 彦, 飯 田 昭 光, 小 松 幸 平 : 材 料,50(7), (2001). -29-

10 2-2-4 林 産 業 における 消 費 エネルギー 堂 籠 究 小 田 久 人 研 究 目 的 森 林 は 光 合 成 によって CO2 を 吸 収 し 呼 吸 による CO2 の 放 出 はあるが その 差 分 が 炭 素 として 樹 木 に 貯 蔵 されている また 森 林 から 伐 採 され 人 間 社 会 で 利 用 される 木 材 製 品 も 炭 素 を 貯 蔵 し 続 けてお り 廃 棄 後 の 生 物 分 解 や 熱 分 解 によって 大 気 中 に CO2 が 放 出 されるまで 炭 素 の 貯 蔵 場 所 となっている 森 林 や 木 材 は CO2 の 吸 収 貯 蔵 排 出 を 通 して 地 球 の 炭 素 循 環 に 関 わり 地 球 温 暖 化 を 緩 和 する 方 策 として 重 要 な 位 置 付 けにある 1) その 一 方 で 木 材 製 品 の 生 産 には 電 力 や 燃 料 などの 多 くのエネルギーを 消 費 することも 事 実 である 製 材 所 における 原 木 消 費 量 製 品 生 産 量 や 燃 料 消 費 量 を 調 査 し 木 材 生 産 に 係 るエネルギー 消 費 量 と CO2 排 出 量 の 実 態 を 検 証 した 調 査 方 法 宮 崎 県 内 で 主 にスギ 材 を 製 材 している 事 業 社 2 社 に 対 して 2008 年 2009 年 2) 及 び 2012 年 におけ る 年 間 の 電 力 重 油 軽 油 消 費 量 ボイラ 水 使 用 量 木 質 焚 きボイラの 稼 働 状 況 などの 聞 取 り 調 査 を 行 った 化 石 燃 料 由 来 のエネルギー 消 費 量 及 び CO2 排 出 量 については 化 石 燃 料 電 気 の 消 費 量 に 資 源 エネ ルギー 庁 が 公 表 している 標 準 発 熱 値 3)を 乗 じて 消 費 エネルギーを 特 定 排 出 者 の 事 業 活 動 に 伴 う 温 室 効 果 ガスの 排 出 量 の 算 定 に 関 する 省 令 ( 経 済 産 業 省 環 境 省 ) 4) 及 び 九 州 電 力 の 報 告 5)に 記 載 された CO2 排 出 原 単 位 を 乗 じて CO2 排 出 量 を 算 出 した (Tab.1) 木 質 焚 きボイラのエネルギー 消 費 量 は 木 質 焚 きボイラのボイラ 水 の 使 用 量 より 水 温 を 15 から 100 まで 変 化 させる 温 度 上 昇 エネルギーと 蒸 発 潜 熱 の 合 計 として 求 めた また CO2 排 出 量 の 算 出 にあ たっては 原 木 消 費 量 から 製 品 生 産 量 及 びチップなどの 複 製 品 生 産 量 の 合 計 を 引 いたものを 原 木 由 来 燃 料 量 原 木 材 積 に 含 まれないバーク 及 び 近 隣 工 場 からボイラ 燃 料 として 持 込 まれた 端 材 などの 量 を 外 部 持 込 燃 料 量 とし 原 木 由 来 外 部 持 込 燃 料 量 の 合 計 を 木 質 燃 料 量 とした さらに 含 水 率 をドライベー スで 70%と 仮 定 し 絶 乾 重 量 を 求 め 絶 乾 重 量 の 半 分 が 木 質 燃 料 に 含 まれる 炭 素 重 量 とした 各 社 からの 聞 取 り 結 果 が 体 積 で 表 されていた 場 合 高 野 らの 報 告 6)を 参 考 に 重 量 換 算 を 行 った こうして 求 めた 製 品 1m 3 を 生 産 するために 必 要 なエネルギー 消 費 量 及 び CO2 排 出 量 を 各 年 で 平 均 し 比 較 した Tab.1 エネルギー 元 別 標 準 発 熱 量 及 び CO2 排 出 原 単 位 エネルギー 源 標 準 発 熱 量 CO 2 排 出 原 単 位 A 重 油 MJ/L kg-co 2 /MJ 軽 油 MJ/L kg-co 2 /MJ 電 力 (2008, 2009) 9.63 MJ/kWh kg-co 2 /kwh 電 力 (2012) 9.63 MJ/kWh kg-co 2 /kwh 結 果 および 考 察 製 品 1m 3 当 たりのエネルギー 消 費 量 を Tab.2 に 示 す 2012 年 の 消 費 エネルギー 量 が 最 大 の 2,270MJ/m 3 となっていた これは 原 木 消 費 量 が 増 えていたことに 加 え 生 材 に 比 べて 曲 がりや 割 れと いったリスクの 少 ない 乾 燥 材 の 需 要 が 高 まり 全 製 品 中 に 占 める 乾 燥 材 の 比 率 が 高 くなったためである と 考 えられる -30-

11 一 方 2012 年 の 1m 3 当 たり の 化 石 燃 料 由 来 のエネルギー 消 費 量 は 最 小 であった 木 材 の 乾 燥 に 用 いるボイラの 熱 源 は 木 質 焚 きのボイラへの 依 存 を 高 めており ボイラ 燃 料 として の 化 石 燃 料 使 用 量 は 大 きく 減 少 していた また 過 去 の 調 査 においては ボイラの 性 能 上 バ ークを 燃 料 として 用 いてはい なかったが 2012 年 の 調 査 に おいては 製 材 過 程 で 排 出 され たバークの 大 半 を 燃 料 として 用 いていた 木 質 エネルギーと して 用 いられる 燃 料 の 大 半 は 製 材 行 程 で 排 出 された 残 材 で あり 木 質 焚 きボイラが 導 入 さ れる 以 前 は そのほとんどが 廃 棄 物 として 処 理 されるもので あった これらを 利 用 すること により 資 源 を 有 効 活 用 し 化 石 燃 料 の 消 費 を 抑 えることが できているといえる 調 査 年 2008 年 2009 年 2012 年 Average エネルギー 消 費 量 (MJ/m 3 ) 鉄 鋼 セ メ ン ト 排 出 量 (kg-co 2 /m 3 ) エネルギー 消 費 量 (MJ/m 3 ) 排 出 量 (kg-co 2 /m 3 ) 製 品 1m 3 当 たりの CO2 排 出 量 を Tab.3 に 示 す 2008 年 と 2009 年 の 調 査 結 果 を 比 較 すると エネル ギー 消 費 量 は 2009 年 の 方 が 大 きいにも 関 わらず CO2 排 出 量 については 2008 年 の 方 が 大 きくなって いた 木 屑 焚 きボイラは 木 材 乾 燥 用 の 熱 供 給 のためだけでなく 廃 材 の 処 理 にも 使 われている 2008 年 は 製 材 行 程 において 排 出 された 端 材 などを 熱 供 給 に 対 し 必 要 量 以 上 に 投 入 していたと 考 えられる また 2012 年 の CO2 排 出 量 が 最 大 となったことは エネルギー 消 費 量 が 増 えたことのほか 2011 年 の 福 島 第 一 原 子 力 発 電 所 の 事 故 を 受 け 九 州 電 力 管 内 の 原 子 力 発 電 所 が 停 止 され 電 力 供 給 に 占 める 火 力 発 電 の 割 合 が 上 昇 したことにより 九 州 電 力 の 公 表 する 電 力 の CO2 排 出 原 単 位 が 大 きくなっていたこと も 理 由 として 考 えられる 木 材 と 同 様 に 構 造 用 資 材 として 用 いられる 鉄 鋼 及 びコンクリートの 原 料 となるセメント 製 造 事 業 者 の 各 団 体 の 報 告 7) 8) 及 び 聞 取 り 結 果 によると 2008 年 2009 年 及 び 2012 年 における それぞれを 生 産 する 際 のエネルギー 消 費 量 及 び CO2 排 出 量 は Tab.4 のとおりである 算 出 条 件 が 異 なるため 一 概 には 比 較 することができないが 製 品 1m 3 の 生 産 にかかるエネルギー 消 費 量 及 び CO2 排 出 量 は 木 材 が 最 も 小 さくなっていた また カーボンニュートラルを 考 慮 し 再 生 可 能 エネルギーである 木 質 エネルギー 由 来 の CO2 排 出 量 を 0 と 考 えると 木 材 生 産 に 係 る CO2 排 出 量 は 3 年 間 の 平 均 で 48 kg-co2/m 3 であり 鉄 鋼 の 約 1/300 セメントの 約 1/20 となり 非 常 に 少 ないといえ る Tab.2 製 品 ( 生 材 + 乾 燥 材 )1m 3 当 たりのエネルギー 消 費 量 エネルギー 消 費 量 (MJ/m 3 ) 調 査 年 化 石 資 源 由 来 木 質 由 来 合 計 ( 参 考 ) 乾 燥 材 率 (%) 2008 年 年 年 Average Tab.3 製 品 ( 生 材 + 乾 燥 材 )1m 3 当 たりの CO2 排 出 量 排 出 量 (kg-co 2 /m 3 ) 調 査 年 化 石 資 源 由 来 木 質 由 来 合 計 2008 年 年 年 Average Tab.4 鉄 鋼 及 びセメント 1m 3 を 生 産 する 際 に 消 費 されるエネルギー 量 及 び 排 出 される CO2 量 * 体 積 換 算 は それぞれの 比 重 (g/cm 3 )を 鉄 鋼 7.85 セメント 3.11 として 行 った -31-

12 参 考 文 献 1) 日 本 土 木 学 会 木 材 工 学 特 別 委 員 会 : 土 木 分 野 における 木 材 利 用 入 門 ~ 土 木 分 野 における 環 境 貢 献 に 向 けて~ (2011) 2) 小 田 久 人 有 馬 孝 礼 : 木 材 工 業 Vol. 65, No (2010) 3) 資 源 エネルギー 庁 総 合 エネルギー 統 計 検 討 会 事 務 局 : 2005 年 度 以 降 適 用 する 標 準 発 熱 量 の 検 討 結 果 と 改 定 値 について (2007) 4) 平 成 18 年 3 月 29 日 経 済 産 業 省 環 境 省 令 第 3 号 5) 九 州 電 力 : ホームページ 公 表 値 (2008, 2009, 2012) 6) 高 野 勉 ほか : 日 本 木 材 加 工 技 術 協 議 会 第 26 回 年 次 大 会 講 演 要 旨 集, (2008) 7) 日 本 鉄 鋼 連 盟 : 鉄 鋼 業 における 地 球 温 暖 化 対 策 の 取 組 (2013) 8) セメント 協 会 : セメント 産 業 における 地 球 温 暖 化 対 策 の 取 り 組 み (2011) -32-

13 2-2-5 スギ 大 径 材 から 得 られた 心 去 り 平 角 材 の 性 能 (Ⅴ) - 梁 背 面 を 追 い 柾 取 りとした 場 合 の 曲 げクリープ- 荒 武 志 朗 中 谷 誠 椎 葉 淳 松 元 明 弘 ( 中 部 農 林 振 興 局 ) はじめに 筆 者 らは スギ 大 径 材 の 中 でも 非 常 に 径 の 大 きい 材 ( 末 口 径 36cm 以 上 )から 得 られた 心 去 り 材 の 構 造 部 材 としての 適 用 可 能 性 を 吟 味 するために 同 材 から 得 られた 各 種 心 去 り 材 (2 丁 取 り 4 丁 取 り)の 力 学 的 性 能 を 検 討 してきた これまでに 得 られた 知 見 としては 何 れの 心 去 り 材 も 概 ね 心 持 ち 材 に 匹 敵 する 性 能 を 有 することや 建 設 省 告 示 1452 号 の 基 準 強 度 をクリアすることなどが 明 らかになっている 1) ただし 梁 背 面 に 追 い 柾 面 (または 柾 目 面 )が 表 れる 方 法 で 製 材 された 場 合 には 負 荷 方 向 の 影 響 が 看 取 され 木 表 側 から 負 荷 する 方 が 木 裏 側 から 負 荷 するよりも 明 らかに 低 い 曲 げ 強 度 を 示 した 2),3) この 影 響 が 曲 げクリー プにも 及 ぶとすれば 長 期 的 なたわみが 重 視 される 梁 桁 材 で 同 種 の 木 取 りを 行 う 場 合 には 極 めてクリティ カルな 要 素 となろう そこで 本 研 究 では スギ 大 径 材 から 梁 背 面 に 追 い 柾 面 (または 柾 目 面 )が 表 れる 方 法 で 2 丁 取 りした 心 去 り 平 角 材 を 用 い 曲 げクリープ 性 能 に 及 ぼす 負 荷 方 向 の 影 響 を 中 心 に 検 討 を 行 った 実 験 方 法 実 験 には 宮 崎 県 日 之 影 町 産 スギ 丸 太 ( 末 口 径 51.5~59.1cm 密 度 0.642~0.696 g/cm 3 Et=3.85~4.88kN/mm 2 を 4 本 供 試 した( 長 さは 何 れも 4m) 先 ず 全 ての 丸 太 から 梁 背 面 に 追 い 柾 面 (または 柾 目 面 )が 表 れるように 2 種 類 の 製 材 方 法 で 心 去 り 平 角 材 を 2 丁 取 りした 具 体 的 には 丸 太 のうち 2 本 については 側 面 定 規 挽 き 材 のみを 製 材 し 残 り 2 本 については 中 心 定 規 挽 き 材 と 側 面 定 規 挽 き 材 を 各 1 体 製 材 した( 図 1 参 照 ) この 場 合 断 面 の 大 きさは 12cm 23cm とした 製 材 後 半 数 の 試 験 体 (4 体 )に 対 して 初 期 乾 球 温 度 80 ( 乾 湿 球 温 度 差 5 ) 最 終 乾 球 温 度 100 ( 乾 湿 球 温 度 差 25 )の 条 件 で 14 日 間 の 人 工 乾 燥 処 理 を 施 した その 後 全 試 験 体 に 対 して 曲 げクリープ 試 験 ( 乾 燥 材 4 体 未 乾 燥 材 4 体 )を 実 施 した(スパン 3655mm 荷 重 点 間 距 離 1260mm) この 場 合 試 験 体 のセットに 際 しては 各 性 能 に 対 する 負 荷 方 向 の 影 響 を 確 認 するために 同 一 丸 太 から 得 られた 2 体 の 平 角 材 の うち 1 体 は 木 表 を 上 にし もう 1 体 は 木 裏 を 上 にして 負 荷 した( 図 2 参 照 ) なお 負 荷 荷 重 は 685kg である 4) 試 験 は 2012 年 2 月 8 日 に 開 始 し 現 在 も 継 続 中 であるが ここでは 2014 年 2 月 19 日 まで( 約 2 年 間 )のデ ータによる 分 析 を 行 う 結 果 および 考 察 図 3 に 木 表 負 荷 と 木 裏 負 荷 の 相 対 クリープ( 全 たわみ/ 初 期 たわみ) 及 び 含 水 率 の 変 動 を 示 す( 全 て 側 面 定 規 挽 き 材 ) 同 図 のうち 未 乾 燥 材 の 傾 向 を 見 ると 木 表 負 荷 では 含 水 率 が 繊 維 飽 和 点 に 達 した 付 近 から 相 対 クリープが 急 増 しているが 木 裏 負 荷 では それよりも 低 い 16~17% 付 近 から 同 値 が 急 増 している また その 後 の 傾 向 も 全 く 異 なり 両 者 の 含 水 率 が 12~13%に 達 した 付 近 からは 増 減 傾 向 が 逆 になっている( 乾 燥 材 も 同 様 ) 一 方 同 図 のうち 乾 燥 材 の 傾 向 を 見 ると 初 期 たわみ 急 増 の 後 冬 頃 から 春 頃 にかけて 木 表 負 荷 の 値 は 減 少 しているが 木 裏 負 荷 の 値 は 逆 に 増 加 している このため 前 者 ( 木 表 負 荷 )のクリープた わみの 方 が 少 ない( 未 乾 燥 材 も 含 水 率 が 12~13%に 達 した 付 近 からは 同 様 である) これらの 傾 向 の 差 異 は クリープやメカノソープティブ 変 形 だけでは 説 明 困 難 であり 乾 燥 による 収 縮 異 方 性 の 違 いも 関 与 したも のと 考 えられる いずれにせよ この 種 の 部 材 を 梁 として 用 いる 場 合 長 期 性 能 の 視 点 のみに 限 定 すれば 木 表 から 負 荷 される 様 に 部 材 を 設 置 した 方 が 望 ましいと 言 えよう 図 4 に 実 測 のクリープたわみと 次 式 で 求 めた Power 則 による 予 測 値 の 比 較 を 示 す( 乾 燥 材 未 乾 燥 材 ) δc(t) = At N... (1) A A 図 1 試 験 体 の 製 材 方 法 A: 側 面 定 規 挽 き B: 中 心 定 規 挽 き 図 2 負 荷 方 向 A: 木 表 側 から 負 荷 B: 木 裏 側 から 負 荷 A B -33-

14 ここで δc(t) はクリープたわみの 予 測 値 t は 時 間 A と N は 定 数 である また 図 中 の 細 い 実 線 は 実 測 値 太 い 実 線 は 負 荷 250~742 日 の 実 測 値 から 求 めた δc(t) 灰 色 の 線 は 負 荷 1~ 742 日 の 実 測 値 から 求 めた δc(t)を 示 す 図 4 を 見 ると 負 荷 1~742 日 目 の 実 測 値 か ら 求 めた δc(t)は 曲 線 の 後 半 部 で 次 第 に 安 全 側 に 離 れる 傾 向 を 示 しているが 負 荷 250~742 日 目 の 実 測 値 から 求 めた 同 値 は 実 測 値 に 非 常 に 良 くフィットしている この 結 果 は 本 実 験 条 件 においても 2 次 クリープの 領 域 からクリープ 曲 線 を 予 測 することが 適 切 5)なことを 示 してい る 表 1 に 各 定 数 及 び 次 式 で 求 めたクリープ 調 整 係 数 (δ50/δ0)の 条 件 別 比 較 を 示 す δ50/δ0 = 1+at N...(2) ここで δ50 は 負 荷 50 年 後 の Power 則 による 予 測 たわみ δ0は 初 期 たわみ a は 負 荷 1 日 後 の 相 対 クリープ(A/δ0)を 示 す ここでは 前 述 の 結 果 を 考 慮 し 表 1 のうち 250~742 日 の 実 測 値 から 求 めた δ50/δ0 を 比 較 する まず 木 表 負 荷 と 木 裏 負 荷 の 比 較 では 前 者 の 方 が 明 らかに 低 い 値 を 示 しており 特 に 未 乾 燥 材 であっても 国 土 交 通 告 示 の 変 形 増 大 係 数 をクリアしている 点 は 特 筆 すべきである こ の 結 果 は 冒 頭 で 述 べた 曲 げ 性 能 2),3) ( 木 裏 負 荷 の 強 度 > 木 表 負 荷 の 強 度 )とは 逆 であることか ら この 種 の 材 を 梁 として 用 いる 場 合 には 曲 げ 強 度 と 長 期 たわみのどちらを 重 視 するかによ って 負 荷 方 向 ( 木 表 木 裏 )を 決 定 することが 肝 要 と 言 えよう 一 方 中 心 定 規 挽 きと 側 面 定 規 挽 きの 比 較 では 後 者 の 方 が 明 らかに 低 い 値 を 示 しており 長 期 性 能 に 対 する 側 面 定 規 挽 きの 効 果 が 認 められる 結 果 となった 最 後 に 本 研 究 の 一 部 は 日 本 学 術 振 興 会 科 学 技 術 研 究 費 補 助 金 ( 基 盤 研 究 (C), 課 題 番 号 : )によって 実 施 し た 試 験 体 未 乾 燥 材 乾 燥 材 未 乾 燥 材 乾 燥 材 表 1 定 数 a, N, 及 びクリープ 調 整 係 数 (δ 50 /δ 0 )の 条 件 別 比 較 条 件 負 荷 1~742 日 から 求 めた 定 数 負 荷 250~743 日 から 求 めた 定 数 a=a/δ 0 N δ 50 /δ 0 a=a /δ 0 N δ 50 /δ 0 木 裏 負 荷 木 表 負 荷 木 裏 負 荷 木 表 負 荷 中 心 定 規 挽 き 側 面 定 規 挽 き 中 心 定 規 挽 き 側 面 定 規 挽 き δ 50 /δ 0 は 初 期 たわみに 対 する50 年 後 のたわみの 予 測 値 木 表 負 荷 と 木 裏 負 荷 は 全 て 側 面 定 規 挽 き 材 による 比 較 文 献 1) 例 えば 椎 葉 淳 荒 武 志 朗 森 田 秀 樹 : 木 材 学 会 誌 57(4), (2011),2) 荒 武 志 朗 他 4 名 : 第 62 回 日 本 木 材 学 会 大 会 研 究 発 表 要 旨 集, 札 幌,2012,Y (CD-ROM),3) 松 元 明 弘 椎 葉 淳 荒 武 志 朗 : 第 63 回 日 本 木 材 学 会 大 会 研 究 発 表 要 旨 集, 岩 手,2013,Y (CD-ROM) 4) 荒 武 志 朗 森 田 秀 樹 有 馬 孝 禮 : 日 本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集, 東 北,2009,pp.39-40, 5)たとえば, 森 拓 郎 ほか: 構 造 工 学 論 文 集,Vol.49B(2003). -34-

15 2-3 木 材 利 用 分 野 スギ 材 等 を 活 用 した 家 具 や 学 童 用 机 椅 子 の 開 発 はじめに 兒 玉 了 一 増 永 保 彦 宮 崎 県 家 具 工 業 会 本 県 はスギを 中 心 とした 森 林 資 源 が 充 実 し スギ 等 の 生 産 量 は 今 後 一 層 の 増 加 が 予 測 される この ような 中 現 在 スギ 製 材 品 は 建 築 用 途 としての 利 用 が 主 流 であるが 今 後 の 住 宅 需 要 の 動 向 を 考 慮 す ると スギ 材 等 の 一 層 の 需 要 拡 大 を 図 るためには 建 築 用 途 以 外 の 新 たな 用 途 開 発 が 重 要 な 課 題 とな っている そこで 今 回 スギ 材 の 利 用 が 可 能 な 分 野 として 家 具 を 抽 出 し 顧 客 の 意 識 ( 健 康 や 環 境 に 対 する 気 持 や 感 情 )を 重 視 した 製 品 の 開 発 を 試 みた 計 画 概 要 家 具 は 日 常 用 いる 道 具 であり これまで その 使 い 勝 手 や 装 飾 的 要 素 が 重 要 視 されて きたが 近 年 では それらに 加 えて 健 康 志 向 や 環 境 に 配 慮 した 製 品 が 消 費 者 ニーズとなっている 今 回 の 製 品 開 発 は 調 湿 機 能 のある 針 葉 樹 スギの 無 垢 材 を 使 い その 特 徴 である 柔 らかさ 温 もり 香 りを 前 面 に 出 し また 強 度 や 耐 久 性 を 担 保 するため 素 材 の 特 徴 を 活 かし 針 葉 樹 と 広 葉 樹 の 組 み 合 わせや 伝 統 的 なホ ゾ 組 み 加 工 を 試 みた なお 製 作 家 具 は その 対 象 者 をスギ 素 材 の 特 徴 を 先 入 観 を 持 たずに 受 け 入 れて くれる 子 供 向 けとした 次 に 学 童 用 机 椅 子 は これまでの 製 品 をさらに 改 良 し 使 用 側 の 意 見 ( 軽 量 化 天 板 の 硬 さの 改 良 等 )を 組 み 入 れた 開 発 製 品 こども 家 具 ( 机 椅 子 シェルフ)シリーズの 製 作 材 料 の 切 出 し(スギ) おうぎチェア おうぎデスク おうぎシェルフ スタッキング 仕 様 のまるテーブル まるスツール しかくチェア 学 童 用 机 椅 子 (4 号 5 号 サイズ)の 製 作 同 左 机 の 脚 廻 り 改 良 により 軽 量 化 を 図 る また 机 の 天 板 は 使 用 側 が 使 い 分 けできるよう 選 択 肢 を 増 やした -35-

16 製 品 の 特 徴 人 間 形 成 に 重 要 とされる 多 感 期 の 未 就 学 児 を 対 象 にしたこども 家 具 開 発 製 品 材 料 寸 法 参 考 天 板 フレーム 接 合 W D H 価 格 ( 円 ) おうぎチェア スギ 無 垢 板 クス ホゾ 組 み 等 /220 23,500 おうぎデスク スギ 無 垢 板 クス ホゾ 組 み 等 ,000 おうぎシェルフ スギ 無 垢 板 クス ホゾ 組 み 等 ,000 しかくチェア スギ 無 垢 板 ケヤキ ホゾ 組 み 等 /260 21,000 まるスツール スギ 無 垢 板 ケヤキ ホゾ 組 み 等 ,000 まるテーブル スギ 無 垢 板 ケヤキ ホゾ 組 み 等 , ,000 机 天 板 部 材 を 選 択 式 に 変 更 机 脚 廻 りの 改 良 により 軽 量 化 を 行 った 学 童 用 机 椅 子 開 発 製 品 学 童 用 机 学 童 用 椅 子 種 類 参 考 ( 標 準 身 長 ) 重 量 (kg) 寸 法 (mm) ( 参 考 ) 机 面 の 高 さ 机 面 の 奥 行 き 机 面 の 幅 天 板 ( 選 択 式 ) フレーム 塗 装 販 売 見 込 価 格 ( 円 ) 4 号 150cm スギ 幅 接 ぎ 板 11,000 スギ 無 垢 板 自 然 塗 料 スギ 合 板 +クヌギ 突 板 5 号 165cm ,000 座 面 の 高 さ 座 面 の 奥 行 き 座 面 の 幅 4 号 150cm ,000 スギ 無 垢 板 スギ 無 垢 板 自 然 塗 料 5 号 165cm ,000 材 料 まとめ 今 回 のこども 家 具 は 顧 客 の 意 識 に 働 きかける 製 品 とするため 消 費 者 ニーズの 高 い 健 康 志 向 や 環 境 配 慮 型 の 製 品 とし 公 共 的 な 施 設 (デパート スーパー 空 港 病 院 等 ) 向 けの 子 供 用 家 具 の 開 発 を 行 っ た また スギの 良 さを 理 解 してもらうため 天 板 は 無 垢 板 を 使 用 し 十 分 に 乾 燥 した 後 塗 装 は 施 さ ず 自 然 素 材 を 生 かしたものとした そして フレームには 県 内 の 広 葉 樹 である 堅 木 を 用 い 製 品 に バランス 感 を 持 たせた 製 品 は 家 具 が 出 来 上 がるまでの 背 景 をストーリー 性 を 持 たせたパンフレットにまとめ 大 川 家 具 新 春 展 に 出 展 すると 伴 に 全 国 情 報 誌 への 掲 載 を 行 い ユーザーの 反 応 を 見 た 想 定 以 上 の 反 応 が 寄 せら れ 素 材 であるスギの 捉 え 方 に 変 化 が 現 れつつあるように 感 じた また 学 童 用 机 椅 子 は 使 用 する 学 校 側 の 意 見 を 製 品 に 反 映 し 軽 量 化 天 板 強 化 脚 廻 りの 快 適 さ について 改 良 を 加 えた 特 に 天 板 強 化 を 図 るため スギ 幅 接 板 にクヌギの 突 板 を 貼 り 合 わせたもの 及 び スギ 合 板 にクヌギの 突 板 を 貼 り 合 わせたものを 準 備 して ブリネル 硬 さの 測 定 ( 木 材 表 面 硬 度 試 験 ) を 行 い スギ 幅 接 板 との 比 較 を 行 った スギ 合 板 + クヌギ 突 板 木 材 の 硬 さ 試 験 スギ 幅 接 板 + クヌギ 突 板 スギ 幅 接 板 ( 木 材 表 面 硬 さ) スギ 幅 接 板 スギ 幅 接 板 +クヌギ 突 板 スギ 合 板 +クヌギ 突 板 2.7N/mm² 7.3N/mm² 3.9N/mm² クヌギの 突 板 を 貼 り 合 わせることで 従 来 の 幅 接 板 と 比 較 して 1.4~2.7 倍 の 机 面 強 度 を 確 保 できた 今 後 は 試 作 品 をモニター 用 として 小 中 学 校 へ 寄 贈 し アンケート 調 査 を 通 して 改 良 点 の 把 握 に 努 め る 計 画 である -36-

17 2-3-2 スギの 特 性 を 生 かしたテーパーねじによる 住 宅 用 内 装 部 材 の 開 発 -ストレスト スキン パネルの 曲 げ 性 能 - 森 田 秀 樹 中 谷 誠 椎 葉 淳 緒 言 低 密 度 のスギに 適 したテーパー 状 のねじ 部 を 有 するテーパーねじを 開 発 し それを 用 いた 接 合 部 の 評 価 を 行 ってきた 本 研 究 では 住 宅 用 内 装 壁 を 想 定 し スギ LVL を 用 いたストレスト スキン パネル (Stressed Skin Panel 以 下 SSP)をテーパーねじ 及 び 市 販 コーススレッドにより 組 み 立 て その 曲 げ 性 能 を 評 価 した さらには 部 材 の 強 度 試 験 を 行 い SSP の 曲 げ 剛 性 を 予 測 し 実 験 値 との 比 較 を 行 った 実 験 方 法 1. SSP の 曲 げ 試 験 ウェブ 材 ( 枠 材 縦 桟 ) 及 びフランジ 材 ( 面 材 )とも に 造 作 用 スギ LVL を 用 いた ウェブ 材 は 厚 さ 21mm(5 層 構 成 ) フランジ 材 は 厚 さ 9mm(5 層 構 成 3 層 目 に 直 交 層 )とした 曲 げ 試 験 は スパン 2700mm の 中 央 集 中 荷 重 方 式 とし 加 圧 板 を 介 し て 加 力 した( 図 1) 試 験 は( 財 )ベターリビング 内 装 壁 ユニット 分 布 圧 強 さ 試 験 を 参 考 にして 行 い 初 期 剛 性 として 1765N(180kgf) 時 の 試 験 体 中 央 部 の 変 位 がスパンの 1/120 以 下 かつ 破 壊 しないこ とを 判 定 基 準 ( 以 下 BL 基 準 )とした SSP 組 み 立 てに 使 用 したねじの 外 観 と 仕 様 を 図 2 に 示 す 組 み 立 て 時 のねじピッチは 1200mm 600mm 300mm 150mm とし それぞれ 1765N まで 加 力 除 荷 し 最 終 的 に 曲 げ 破 壊 させた テーパーねじ ピッチ1200mm~150mm SDP-100C 2700 加 圧 板 mm 加 圧 板 CDP SSP 部 材 の 強 度 試 験 と SSP 剛 性 の 予 測 SSP を 構 成 するスギ LVL の 縦 引 張 試 験 3 点 及 び 4 点 曲 げ 試 験 を 実 施 した 試 験 後 得 られた 特 性 値 を 元 に SSP の 曲 げ 剛 性 を 予 測 した 予 測 式 は SSP を 重 ね 梁 に 近 似 し せん 断 接 合 具 を 利 用 した 組 立 梁 の 設 計 式 から 求 めた 図 1 SSP 曲 げ 試 験 ねじ 部 1 市 販 コーススレッド M テーパーねじ M テーパーねじ M 外 径 ( 最 大 ) 外 径 ( 最 小 ) 長 さ( 先 端 部 含 む) 全 長 図 2 ねじの 仕 様 と 外 観

18 1765N 時 のたわみ (mm) 荷 重 (kn) 荷 重 (kn) 荷 重 (kn) 荷 重 (kn) 結 果 および 考 察 1. SSP の 曲 げ 性 能 実 験 により 得 られた SSP の 初 期 剛 性 を 図 3 に 示 す BL 基 準 を 満 足 するのは コーススレッド で 300mm ピッチ テーパーねじで 600mm ピッ チであり このときの 剛 性 がほぼ 等 しいことが 分 かった したがって コーススレッドをテーパー ねじに 置 き 換 えることで ねじピッチを 2 倍 に することができ 施 工 手 間 及 びコストを 低 減 させ ることが 可 能 になると 考 えられる 1200mm ピッチ コーススレッドM テーパーねじM テーパーねじM BL 基 準 たわみ (mm) 300mm ピッチ mm ピッチ コーススレッドM テーパーねじM テーパーねじM BL 基 準 たわみ (mm) 150mm ピッチ SSP 部 材 の 性 能 表 1 に SSP を 構 成 する LVL の 試 験 結 果 を 示 す 本 実 験 に 用 いたスギ LVL は 造 作 用 であるが 参 考 までに 構 造 用 LVL の JAS 基 準 と 比 較 すると 最 も 低 い 曲 げヤング 係 数 区 分 60E を 満 足 してい ないことが 分 かる 本 研 究 では SSP の 曲 げ 剛 性 を 予 測 すること が 目 的 であるので 表 1 に 示 す 平 均 値 を 以 下 の 計 算 に 用 いた 3. 実 験 値 と 予 測 値 の 比 較 計 算 により 得 られた SSP の 初 期 剛 性 と 実 験 値 との 比 較 を 図 4 に 示 す 実 験 値 は 危 険 側 の 評 価 となっている これは 計 算 値 が SSP の 幅 1000mm を 加 力 する 前 提 であるのに 対 し 実 験 は 幅 600mm の 加 力 であり 4 本 ある 枠 材 の 2 本 の 負 担 が 大 きいことによるものであると 考 えら れた この 補 正 を 行 うことで スギ LVL とテー パーねじを 用 いた SSP の 曲 げたわみを 概 ね 予 測 でき BL 基 準 に 必 要 なねじピッチの 決 定 が 容 易 になるものと 思 われる たわみ (mm) コーススレッドM テーパーねじM テーパーねじM BL 基 準 図 3 SSP の 初 期 剛 性 表 1 SSP 部 材 の 強 度 試 験 結 果 フランジ 材 ( 面 材 )の 縦 引 張 試 験 実 験 値 計 算 値 BL 基 準 コーススレッドM テーパーねじM テーパーねじM BL 基 準 たわみ (mm) フランジ 材 ( 面 材 )の3 点 曲 げ 試 験 引 張 強 さ E d ρ 曲 げ 強 さ 曲 げヤンク 係 数 ρ N/mm 2 kn/mm 2 kg/m 3 N/mm 2 kn/mm 2 kg/m 3 平 均 値 標 準 偏 差 変 動 係 数 % 試 験 体 数 曲 げ 強 さ E d 曲 げヤンク 係 数 ρ N/mm 2 kn/mm 2 kn/mm 2 kg/m 3 平 均 値 標 準 偏 差 変 動 係 数 % 試 験 体 数 E d : 縦 振 動 ヤング 係 数 ρ : 密 度 白 抜 きは 計 算 に 使 用 した 特 性 値 ウェブ 材 ( 枠 材 縦 桟 )の4 点 曲 げ 試 験 まとめ スギ LVL を 使 用 した SSP の 曲 げ 性 能 は スギ の 特 性 を 生 かしたテーパーねじを 用 いて 組 み 立 てることで ( 財 )ベターリビングが 定 める 内 装 壁 ユニットの 要 求 性 能 を 上 回 った また ねじピッ チによる 性 能 予 測 も 可 能 であり 施 工 性 とコスト を 考 慮 した 住 宅 用 内 装 壁 が 実 現 可 能 であると 考 えられる ねじピッチ (mm) 図 4 SSP の 初 期 たわみの 計 算 値 と 実 験 値 の 比 較 -38-

19 2-3-3 テーパーねじを 用 いた 家 具 の 開 発 森 田 秀 樹 増 永 保 彦 飯 村 豊 緒 言 スギに 適 したテーパーねじを 用 いて スギ 家 具 を 試 作 した テーパーねじは 軽 軟 なスギに 適 し 強 固 な 接 合 部 を 実 現 することができる JIS で 定 める 荷 重 がテーブルに 負 荷 されることを 想 定 し 各 部 材 及 び 接 合 部 に 想 定 される 応 力 を 計 算 して それを 満 足 するようにねじ 本 数 接 合 金 物 を 決 定 した なお 本 研 究 は 九 州 の 木 になる 木 研 究 会 (センター 家 具 ねじ 金 物 企 業 など 9 社 機 関 で 構 成 )による 開 発 事 業 である 試 作 試 作 開 発 の 目 標 は 公 共 機 関 やオフィスで 用 いられるテーブルとした 基 本 構 成 部 材 である 天 板 及 び 脚 はスギとし 表 面 硬 度 を 改 善 させるために 一 部 の 天 板 表 面 にはクヌギを 突 板 貼 りした 製 品 の 強 度 は JIS S 1205( 家 具 -テープルー 強 度 と 耐 久 性 の 試 験 方 法 )を 要 求 性 能 とし 計 算 により 各 部 材 接 合 部 の 応 力 を 求 め 最 終 的 な 仕 様 を 決 定 した 結 果 図 1 及 び 図 2 に 開 発 したテーブルの 製 品 写 真 を 示 す なお 図 1 は 平 成 25 年 4 月 に 大 川 市 で 開 催 さ れたジャパンインテリア 総 合 展 2013 特 別 企 画 地 域 材 活 用 家 具 展 図 2 は 平 成 26 年 1 月 の 大 川 家 具 新 春 展 における 展 示 写 真 である 各 テーブル 16~32 本 のテーパーねじを 使 用 し テーブル B には 新 た に 開 発 したスギ 専 用 金 物 を 使 用 している まとめ テーパーねじを 用 いたスギテーブルの 開 発 を 行 い 展 示 会 への 出 品 を 行 った 今 後 この 仕 様 に 基 づ いたテーブルの 拡 張 性 を 明 らかにし 仕 様 書 やパンフレット 等 の 整 備 を 行 い 家 具 へのスギ 利 用 につい て 積 極 的 に PR していく 予 定 である テーブル A-1 テーパーねじ 32 本 使 用 テーブル A-2 テーパーねじ 18 本 使 用 テーブル B-1~3 テーパーねじ 16 本 使 用 図 1 開 発 したテーブル A ジャパンインテリア 総 合 展 ( 平 成 25 年 4 月 ) 図 2 開 発 したテーブル B 大 川 家 具 新 春 展 ( 平 成 26 年 1 月 ) -39-

20 2-4 構 法 開 発 分 野 CLT のラミナ 積 層 方 向 と 直 交 方 向 の LSB の 引 抜 き 性 能 中 谷 誠 1 はじめに ラミナをその 繊 維 方 向 に 対 して 交 互 に 積 層 した CLT が 中 規 模 木 造 建 築 物 に 適 した 新 たな 構 造 用 材 料 として 注 目 を 浴 びている 国 産 材 利 用 の 面 からも 大 型 の 面 材 である CLT は 低 質 なスギラミナを 使 用 しやすく また 一 般 的 な 木 造 建 築 物 に 比 べて CLT による 建 築 物 は 木 材 の 使 用 量 が 多 くなると 推 定 さ れることから 期 待 されている 昨 年 の 研 究 報 告 では CLT のラミナの 積 層 方 向 に 対 して 平 行 方 向 に 埋 め 込 まれたラグスクリューボ ルト( 以 下 LSB)について 引 抜 き 実 験 を 実 施 し その 引 抜 き 性 能 と 特 性 について 検 討 した 本 年 度 の 研 究 では CLT のラミナの 積 層 方 向 と 直 交 方 向 に 埋 め 込 まれた LSB について 引 抜 き 性 能 の 検 討 を 行 っ た 2 LSB を 使 用 した CLT の 構 造 形 式 LSB を 使 用 した CLT による 構 造 形 式 とし て 想 定 される 一 例 を 図 1 に 示 す 大 型 の 面 材 である CLT を 壁 と 床 に 使 用 する 場 合 それ ぞれを 接 合 するためには LSB を 床 材 と 壁 材 にそれぞれ 埋 め 込 み 中 間 金 物 などにより 緊 壁 床 (CLT) 結 する 必 要 がある 先 の 研 究 報 告 では 壁 に 中 間 金 物 LSB を 使 用 した 場 合 を 想 定 した 引 抜 き 実 験 を 実 施 した 本 研 究 では 床 となる CLT に LSB LSB を 埋 め 込 む 場 合 を 想 定 し ラミナの 積 層 方 向 と 直 交 方 向 の 引 抜 き 性 能 を 実 験 により 検 討 す る 図 1 CLT の 構 造 形 式 の 一 例 3 実 験 3.1 試 験 体 と 試 験 条 件 実 験 に 使 用 した CLT は ラミナが 全 て L60 のスギで 構 成 された 同 一 等 級 であり 積 層 数 は 5 層 で 総 厚 みは 150mm 幅 はぎ 接 着 がされていた LSB は ネジ 山 直 径 が 25mm 谷 径 が 20mm ピッチ が 10mm で 先 穴 の 直 径 は 22mm としインパクトレンチを 用 いて 埋 め 込 んだ 試 験 体 の 条 件 は (i) 縁 距 離 端 距 離 が 十 分 に 確 保 できる 場 合 (ii) 縁 距 離 が 十 分 確 保 できない ( 壁 厚 の 半 分 :75mm) 場 合 を 想 定 した 2 種 類 とした また (ii)の 試 験 条 件 において 表 層 ラミナ の 繊 維 方 向 の 向 きが 長 手 方 向 とその 直 交 方 向 の 2 条 件 とした 試 験 体 の 概 要 を 図 2 に 示 す 試 験 体 数 は 各 条 件 6 体 で 合 計 18 体 とした 引 抜 き 実 験 は 万 能 試 験 機 により 行 った 試 験 体 は LSB の 埋 め 込 み 位 置 から 150mm 離 した 位 置 で 鋼 板 により 試 験 機 に 緊 結 し LSB を 上 部 に 引 っ 張 ることで 行 った こ のとき LSB の 引 抜 き 変 位 は LSB の 下 部 にあてた 変 位 計 により 測 定 した( 図 3 参 照 ) 加 力 スピード は 2mm/min.とした (i) 端 距 離 端 距 離 確 保 タイプ 試 験 体 名 :CPW (ii-a) 長 軸 が 表 層 ラミナ 繊 維 方 向 試 験 体 名 :CSW 図 2 試 験 体 の 概 要 (ii-b) 短 軸 が 表 層 ラミナ 繊 維 方 向 試 験 体 名 :CSS 図 3 試 験 方 法 の 概 要 -40-

21 3.2 実 験 結 果 典 型 的 な 荷 重 と 引 抜 き 変 位 量 の 関 係 を 図 4 に 各 条 件 の 試 験 結 果 を 表 1 に 示 す 十 分 な 縁 距 離 端 距 離 のある CPW 試 験 体 に 比 べて CSW および CSS 試 験 体 は 最 大 引 抜 き 荷 重 が 0.82 倍 すべり 係 数 は 0.93 倍 と 低 い 値 を 示 した ただし 表 層 ラミナの 繊 維 方 向 が 異 なる CSW と CSS では 明 確 な 引 抜 き 性 能 の 差 は 見 られなかった 最 大 荷 重 時 の 変 位 量 は 全 ての 試 験 条 件 について 明 確 な 差 が 認 められな かった しかしながら 破 壊 性 状 は CPW と CSW に 対 して CSS では 明 確 な 違 いが 見 られた 写 真 1 に CSW と CSS の 破 壊 性 状 を 示 す 十 分 な 縁 距 離 がある CPW と CSW 試 験 体 では LSB の 引 抜 け 挙 動 に 追 随 して 最 外 層 ラミナの 表 層 のみが 盛 り 上 がりながら 破 壊 に 至 った しかしながら CSS では 最 外 層 のラミナの 接 着 層 が 剥 離 し ラミナごと 盛 り 上 がるようにして 破 壊 に 至 った 本 実 験 では 全 て の 試 験 体 について 同 様 の 破 壊 形 態 を 示 した 表 1 試 験 結 果 ( 平 均 値 ) 試 験 体 名 最 大 荷 重 すべり 係 数 最 大 荷 重 時 の 変 位 kn kn/mm mm CPW CSW CSS 図 4 典 型 的 な 引 抜 き 変 位 と 荷 重 の 関 係 (a) CSW 試 験 体 (b) CSS 試 験 体 注 :CPW は 同 様 の 破 壊 性 状 写 真 1 破 壊 性 状 3.3 考 察 縁 距 離 による LSB の 引 抜 き 性 能 の 違 いに 関 して LSB の 引 抜 きに 抵 抗 する 木 部 の 有 効 面 積 (Aw) の 影 響 が 考 えられる 既 往 の 研 究 では 集 成 材 からの LSB の 引 抜 き 性 能 ( 最 大 引 張 耐 力 Pmax すべり 係 数 Ks)について 次 式 の 理 論 式 が 誘 導 されている そこで 本 実 験 条 件 での 適 応 を 試 みた ここで Aw は 試 験 体 の 拘 束 治 具 の 間 隔 (300mm)と 仮 定 し CPW では 300x600mm CSS と CSW は 300x150mm とした 表 2 に 推 定 値 および CPW と CSS CSW の 比 率 そして 実 験 値 の 比 率 を 示 す 推 定 値 における 最 大 荷 重 (Pmax)とすべり 表 2 実 験 値 と 推 定 値 の 比 較 係 数 (Ks)の 比 率 は 0.90 倍 となり 実 験 値 の 傾 向 をある 程 度 推 測 可 能 であると 考 えられ た 4 まとめ LSB の 埋 め 込 まれる 位 置 の 縁 距 離 が 短 くなることで LSB の 引 抜 き 強 度 とすべり 係 数 は 減 少 するこ とが 明 らかになった また LSB の 引 抜 き 破 壊 性 状 は 最 外 層 ラミナの 繊 維 方 向 が 材 端 に 短 い 方 向 の 場 合 最 外 層 ラミナの 接 着 層 が 剥 離 して 盛 り 上 がりながら 破 壊 に 至 ったことから 実 際 の 使 用 では 注 意 が 必 要 であると 考 えられた 今 後 LSB の 引 抜 き 性 能 の 推 定 精 度 の 確 認 とデータの 蓄 積 そして 耐 力 壁 の 開 発 を 含 めた CLT に 適 した 構 法 の 検 討 を 行 いたい -41-

22 2-5 木 質 化 推 進 分 野 地 域 産 材 活 用 型 地 産 地 消 建 築 システムの 構 築 - 綾 町 立 綾 中 学 校 改 築 工 事 - はじめに 下 温 湯 盛 久 公 共 建 築 物 等 における 木 材 の 利 用 の 促 進 に 関 する 法 律 ( 平 成 22 年 法 律 第 36 号 )が 施 行 されたことに より 国 は 整 備 する 公 共 建 築 物 における 木 材 の 利 用 に 努 めなければならない とされ 地 方 公 共 団 体 においても 整 備 する 公 共 建 築 物 における 木 材 の 利 用 に 努 めなければならない とされた しか し よく 考 えたいのは この 法 律 の 基 本 方 針 ( 農 林 水 産 省 国 土 交 通 省 告 示 第 3 号 )では 可 能 な 限 り 木 造 化 又 は 内 装 等 の 木 質 化 を 図 るとの 考 え 方 の 下 で 木 材 の 利 用 の 促 進 を 図 るものとする とさ れていることであり 皆 が 努 力 をしないといけないと 言 うことである 綾 中 学 校 は 老 朽 化 が 進 み 耐 力 度 調 査 の 結 果 も 耐 力 度 の 低 い 建 物 となっていた 綾 町 は 平 成 24 年 に ユネスコエコパークの 認 定 を 受 けるなど 自 然 環 境 との 共 生 に 力 を 入 れており スギを 始 めとする 人 工 林 も 伐 採 期 を 迎 えるなど 本 校 舎 を 木 造 化 するための 条 件 が 整 っていた このような 条 件 が 整 うなか 地 域 の 資 源 を 活 用 した 学 校 施 設 の 計 画 が 行 われる 事 となった しかし 宮 崎 県 内 では これほど 大 規 模 な 木 造 の 学 校 施 設 は 建 設 された 事 例 がなく 木 材 の 調 達 やそのスケジュール 管 理 から 設 計 や 施 工 に 至 るまで 経 験 者 が 少 ない 状 況 であった これらの 状 況 を 踏 まえ 木 材 の 調 達 や 設 計 施 工 について 発 注 者 と 設 計 者 また 木 材 調 達 者 との 間 で 公 正 な 役 割 を 担 うことで 可 能 な 限 り 地 域 の 資 源 をできるように 技 術 的 支 援 を 行 った 建 築 システム 木 造 化 を 進 めるにあたり まず 発 注 者 と 木 材 供 給 者 及 び 建 築 設 計 者 を 結 びつける 必 要 があった こ のことにより 設 計 の 段 階 で 木 材 調 達 スケジュールや 調 達 可 能 な 木 材 を 踏 まえながら 合 理 的 な 設 計 を 行 う 事 ができた また 随 時 関 係 者 を 加 えていき 関 係 者 がワーキンググループを 組 織 し 設 計 の 各 段 階 に おいて 情 報 交 換 を 行 いながら 必 要 な 木 材 の 情 報 をまとめていった 木 材 については 綾 町 有 林 のス ギを 使 用 する 事 を 基 本 とし 工 事 発 注 時 期 から 考 えられる 木 材 の 現 場 搬 入 時 期 を 想 定 し そこから 製 造 期 間 乾 燥 期 間 伐 採 の 時 期 搬 出 計 画 経 費 等 についての 検 討 を 行 った 構 造 的 には JAS 規 格 が 要 求 されることや 乾 燥 に 要 する 期 間 を 考 慮 し 見 え 隠 れとなる 柱 については スギ 集 成 材 を スパンが 長 大 になる 梁 にはコストや 階 高 の 制 限 等 を 考 慮 し 対 称 異 等 級 構 成 集 成 材 (スギ-ヒノキ)を 使 用 する 合 理 的 な 設 計 とした 既 存 の 技 術 と 地 域 の 資 源 技 術 を 有 効 に 活 用 することにより 特 殊 な 解 を 用 いる 必 要 無 く 大 規 模 な 木 造 公 共 建 築 物 の 設 計 を 行 う 事 とした この 建 築 システムを 用 いることにより 必 要 以 上 のコストをかける 必 要 がなくなった 設 計 概 要 学 校 として 必 要 な 面 積 を 積 み 上 げていった 結 果 延 べ 面 積 が 3,000 m2を 超 え 耐 火 構 造 建 築 物 としな くてはならない 特 殊 建 築 物 に 該 当 することとなったため 建 築 主 事 と 協 議 を 行 い 部 分 により 構 造 を 異 にする 建 築 物 の 棟 の 解 釈 について を 適 用 し 木 造 校 舎 と 木 造 校 舎 の 間 に 鉄 筋 コンクリート 造 の 耐 火 建 築 物 を 挟 み 込 む 平 面 的 混 構 造 とすることで 建 築 基 準 法 の 規 定 をクリアすると 共 に 建 物 全 体 を 準 耐 火 構 造 や 耐 火 構 造 を 要 求 されない 構 造 とした さらに 木 造 校 舎 部 分 を 自 立 型 耐 火 壁 により 構 造 的 に 500 m2 以 下 に 別 棟 とした 木 材 使 用 量 は 県 の 目 標 値 である 0.2 m3/m2を 上 回 る 約 0.24 m3/m2となっている ま た 意 匠 上 は 建 築 物 の 寿 命 を 長 く 保 つために 外 部 に 木 材 を 使 用 する 場 合 は 極 力 メンテナンスを 行 いや すい 工 夫 を 行 っている -42-

23 施 設 概 要 1 規 模 等 : 床 面 積 約 3,254 m2( 内 木 造 部 分 約 2,567 m2)2 建 築 物 の 防 耐 火 上 の 要 件 : 別 棟 規 定 によ る 取 り 扱 い3 設 計 者 :( 株 ) 岩 切 設 計 4 事 業 費 : 約 6 億 5000 万 円 ( 外 構 等 を 除 く)5 木 材 の 調 達 等 : 地 域 産 材 (スギ ヒノキ)を 活 用 ( 対 称 異 等 級 構 成 集 成 材 を 含 む) 写 真 1 南 棟 竣 工 前 写 真 2 北 棟 竣 工 前 写 真 3 玄 関 ホール 内 装 写 真 4 スパン 10m 部 分 まとめ 木 造 化 を 進 める 場 合 木 質 材 料 の 規 格 性 能 納 期 コスト 施 工 性 を 満 たした 木 質 材 料 の 調 達 が 必 要 となる これらの 情 報 は 発 注 者 製 材 関 係 者 建 築 関 係 者 が 別 々に 所 有 しており それぞれが 所 有 す る 情 報 を 有 機 的 に 結 びつけることにより 大 規 模 な 公 共 建 築 物 の 木 造 化 木 質 化 が 可 能 になる 今 回 地 方 公 共 団 体 建 築 関 係 者 木 材 調 達 者 の 間 で 公 正 中 立 な 立 場 で 調 整 を 行 うことが 呼 び 水 となり 地 域 資 源 と 地 域 人 材 の 活 躍 により 大 規 模 な 公 共 建 築 物 の 建 設 が 実 現 できた 今 後 新 たな 技 術 の 導 入 やコスト 縮 減 について 提 案 や 検 討 を 行 うことにより 公 共 建 築 物 の 木 造 化 木 質 化 の 振 興 や 地 産 地 消 建 築 システ ムを 活 かした 地 産 外 消 建 築 システムも 検 討 していく 必 要 があると 考 えられる -43-

24 2-6 科 研 費 タケからのバイオマスエタノール 生 産 技 術 の 開 発 須 原 弘 登 宮 崎 大 学 農 学 部 亀 井 一 郎 目 黒 貞 利 緒 言 世 界 的 な 経 済 の 発 展 に 伴 い, 石 油 等 の 化 石 燃 料 が 多 量 に 消 費 されるようになり,これにより 地 球 温 暖 化 石 油 資 源 の 枯 渇 懸 念 が 問 題 となっている オイルショック 以 降 主 にサトウキビ トウモロコシな どからエタノールを 生 産 する 技 術 が 発 達 し 実 用 化 されているが 可 食 物 資 を 用 いていることから 食 糧 価 格 の 高 騰 が 懸 念 されている このことから, 現 在 ではヒトが 食 用 にできないセルロース, 特 に 木 質 系 材 料 (リグノセルロース)を 用 いる 第 二 世 代 バイオマスエタノール 生 産 の 実 用 化 が 求 められている 特 にエネルギー 資 源 に 乏 しい 我 が 国 においては 石 油 代 替 エネルギーの 開 発 は 急 務 であるといえる 日 本 各 地 に 見 られるタケ 類 は 他 の 木 材 に 比 べて 成 長 周 期 が 短 く, 単 位 面 積 あたりの 年 生 産 重 量 は 熱 帯 多 雨 林 や 常 緑 広 葉 樹 のおよそ2 倍 に 及 び 毎 年 多 くのバイオマスを 生 産 している 我 が 国 ではかつては 様 々な 用 途 で 盛 んに 竹 が 利 用 されていたが 現 在 は 石 油 製 品 に 代 替 され 利 用 が 竹 工 業 は 衰 退 している これにより 地 方 農 村 部 では 竹 林 が 多 く 放 置 されており 放 置 された 竹 林 の 増 加 と 拡 大 が 問 題 となってい る 1,2) 放 置 竹 林 の 広 がりに 歯 止 めをかけるためにも 新 たな 竹 の 有 効 利 用 法 の 開 発 が 求 められている この 事 から 本 研 究 では 未 利 用 資 源 になりつつあるタケを 用 いバイオマスエタノールを 生 産 する 技 術 の 開 発 を 目 指 す 製 作 試 験 方 法 など 供 試 菌 株 :Punctularia sp. TUFC20056 至 適 培 養 条 件 の 検 討 培 養 : 液 相 系 での 前 処 理 試 験 は 1.5 % (w/v) malt extract に 0.5% (w/v) の 80 mesh 通 過 タケ 粉 末 を 加 えた 培 地 を 固 相 系 の 前 処 理 試 験 は 1g のタケ 粉 末 (32~100 mesh)に 2 倍 容 (2ml)の 0.3%(w/v) malt extract 培 地 を 加 えたものを 用 いた 各 培 地 に 前 培 養 した Punctularia sp. TUFC20056 を 植 菌 し で 培 養 し 日 目 にサンプリングを 行 った 液 相 系 は 1000 g 15 分 の 遠 心 分 離 を 行 い その 上 澄 みを 回 収 固 相 系 は 10 ml のマロン 酸 緩 衝 液 (ph 4.5)を 加 えて 120rpm で 2 時 間 振 とうし 抽 出 を 行 った 後 孔 径 0.2 µm のフィルター 濾 過 により 培 養 液 を 回 収 した 酵 素 活 性 の 評 価 を 行 い リグニン 分 解 酵 素 活 性 が 最 も 高 くなる 条 件 を 検 討 した 酵 素 活 性 測 定 :MnP 活 性 ; 反 応 溶 液 [50 mm マロン 酸 緩 衝 液 (ph 4.5) 1 mm MnSO4 0.1 mm H2O2] 中 での Mn 3+ の 生 成 (290 nm)を 測 定 した LiP 活 性 ; 反 応 溶 液 [50 mm コハク 酸 緩 衝 液 (ph 3.0) 0.5 mm veratryl alcohol 0.1 mm H2O2] 中 での veratryl aldehyde の 生 成 (310 nm)を 測 定 した PO 及 び PPO 活 性 ; 反 応 溶 液 [50 mm コハク 酸 緩 衝 液 (ph 3.0) 2.5 mm 2,6-dimetoxy phenol (2,6-DMP) 0.1 mm H2O2 (PO では 含 まない)] 中 での 2,6-DMP の 重 合 (469 nm)を 測 定 した Lac 活 性 ; 反 応 溶 液 [50 mm 酒 石 酸 酸 緩 衝 液 (ph 3.0) 0.5 mm ABTS] 中 での ABTS の 酸 化 (436 nm)を 測 定 した 試 験 結 果 本 年 度 の 研 究 では Punctularia sp. TUFC20056 によるタケの 前 処 理 をより 効 率 的 に 行 うために リ グニン 分 解 酵 素 の 活 性 が 高 くなる 培 養 条 件 の 検 討 を 行 った タケの 含 有 量 が 多 い 固 相 系 (タケ: 液 体 成 分 =1:2 重 量 比 )とタケ 含 有 量 の 少 ない 液 相 系 ( 含 有 率 0.5%(w/v))の 2 種 類 の 培 地 を 用 い 所 定 の 培 養 温 度 ( )にて 1 週 間 ごとに 4 週 間 までリグニン 分 解 酵 素 活 性 の 変 化 を 調 べた -44-

25 図 1 に 液 相 系 での PO Lac( 酸 化 酵 素 )の 活 性 を 図 2 に 液 相 系 での MnP LiP( 過 酸 化 酵 素 )の 活 性 を 示 す 図 2 に 示 す 通 り Lac PO 活 性 は 4 週 目 でも 増 加 しており 今 回 の 検 討 で はピークを 迎 えることがなかった 活 性 は 21 での 培 養 が 至 適 と 考 えられ 25~30 の 範 囲 で 高 い 活 性 を 示 した 各 培 養 温 度 における PO 活 性 と Lac 活 性 は 同 様 の 挙 動 を 示 しており Lac は 2,6-DMP も 酸 化 可 能 であることから 両 活 性 は Lac に 由 来 する 可 能 性 が 高 いと 考 えられた 図 3 に 示 すように 液 相 培 養 では LiP 活 性 はほ とんど 見 られず CIIP 活 性 として MnP 活 性 のみ が 見 られた MnP 活 性 は 21~25 で 高 い 活 性 を 示 し その 活 性 は 3 週 目 でピークを 迎 えた 固 相 培 養 系 でも 液 相 培 養 系 と 同 様 に Lac 活 性 と PO 活 性 が 同 様 の 挙 動 を 示 した( 図 3) 21 での 培 養 では 活 性 は 4 週 目 まで 上 昇 し 続 けピー クを 迎 えることがなかった 25 4 週 間 にお ける Lac 活 性 は 31.5 unit/l で 液 体 培 養 時 (13.8 unit/l)のおよそ 2.3 倍 であった しかし では 2 週 間 で 活 性 がピークに 達 し 以 降 は 横 ばいか 漸 次 減 少 となった また 10 以 下 の 培 養 では 活 性 が 低 いままであった 固 相 培 養 系 に おいては 21 が 至 適 培 養 温 度 であることが 示 された 液 体 培 養 とは 異 なり 25 以 上 での 培 養 では 2 週 間 程 度 で 活 性 のピークを 迎 えることが 示 された 固 相 培 養 におけるリグニン 過 酸 化 酵 素 (MnP LiP) 活 性 は 測 定 時 に 信 頼 性 のある 分 析 結 果 が 得 られなかったため 報 告 はしない データが 得 られなかった 理 由 として 以 下 の 3 つが 考 えら れる 1) 活 性 が 低 い 2) タケへの 吸 着 またはタ ケ 由 来 成 分 による 酵 素 活 性 の 阻 害 3) 希 釈 度 が 大 きい(5 倍 量 の 抽 出 液 で 抽 出 ) 以 上 の 検 討 により 至 適 培 養 条 件 は 固 相 系 21 で 4 週 以 上 の 長 期 処 理 によりリグニン 除 去 効 率 が 高 くなることが 期 待 された 今 後 さらに 長 期 間 での 培 養 を 行 い 酵 素 活 性 のピーク 時 期 を 検 討 する 必 要 がある 参 考 文 献 1) 甲 斐 辻 井 宮 崎 大 学 農 学 部 研 究 報 告 (2004) 2) 徳 永 荒 木 京 都 教 育 大 学 環 境 教 育 研 究 年 報 第 15 号 (2010) -45-

26 ロングビスによりせん 断 補 強 を 施 したモーメント 抵 抗 接 合 部 の 強 度 性 能 中 谷 誠 緒 言 木 質 ラーメン 構 造 を 構 成 するモーメント 抵 抗 接 合 形 式 において ラグスクリューボルト( 以 下 LSB) や 鋼 製 ロッドなどを 柱 および 梁 部 材 に 埋 め 込 む 構 法 について 既 往 の 研 究 成 果 より LSB などに 挟 まれ た 柱 のパネルゾーンに 大 きなせん 断 力 が 発 生 し 初 期 破 壊 としてせん 断 破 壊 が 生 じるケースが 報 告 され ている そこで 昨 年 度 の 報 告 では これらの 接 合 部 の 強 度 性 能 の 向 上 と 安 全 性 を 高 めることを 目 的 に 柱 材 のパネルゾーンにロングビスを 斜 め 埋 め 込 みするせん 断 補 強 方 法 の 効 果 を 簡 易 的 な 曲 げせん 断 実 験 により 確 認 した 本 研 究 では 実 大 の 接 合 部 を 想 定 した 試 験 体 について ロングビスおよび LSB の 斜 め 埋 め 込 みによる 補 強 効 果 を 確 認 した 実 験 方 法 試 験 体 は 実 大 の 接 合 部 における 柱 材 のパネルゾーンをイメージし 柱 材 ( 断 面 120x300mm)に 梁 材 ( 断 面 120x390mm)が 取 り 付 いた 柱 - 梁 接 合 部 とした 材 料 はスギ 異 等 級 対 称 構 成 構 造 用 集 成 材 E65F225 とし LSB は 山 側 直 径 が 25mm 谷 側 直 径 20mm とした また 補 強 用 のロングビスとして 全 長 が 320mm 直 径 が 8mm( 東 日 本 パワーファスニング 社 製 )を 用 いた 接 合 部 は 柱 と 各 梁 それぞ れに 4 本 の LSB( 上 下 各 2 本 )を 埋 め 込 み それぞれと 中 間 の 接 合 金 物 をボルト により 緊 結 することで 接 合 部 を 構 成 した 本 研 究 では 接 合 金 物 は 変 形 しないよう に 設 計 した 実 験 条 件 は 図 1 の 試 験 体 中 央 部 の 接 合 部 ( 赤 線 で 囲 ん だ 部 分 )について 補 強 を 行 わない 仕 様 (JNO)と 補 強 条 件 が 異 なる 3 条 件 計 4 条 件 とした 補 強 3 条 件 の 詳 細 を 図 3 に 示 す 補 強 は 柱 材 の LSB に 挟 まれたパネルゾ ーンに ロングビスを 4 本 斜 め 打 ちする 場 合 (JRF4) ロ ングビス 8 本 (JRF8) そし て LSB を 斜 め 埋 め 込 みする もの(JRFL)とした 試 験 体 数 は 各 条 件 3 体 合 計 12 体 とした 1130 試 験 は 図 1 に 示 す 様 に 試 験 体 頂 部 をオイルジャ ッキにより 加 力 することで 接 合 部 にモーメントを 加 えることで 行 った この 時 接 合 部 の 回 転 を 図 2 に 示 す 片 側 面 8 個 の 変 位 計 を 両 側 面 に 取 り 付 けて 測 定 した 加 力 スケジュールは 加 力 部 に 取 り 付 け た 変 位 計 の 値 より 試 験 体 の 回 転 角 が 1/450 1/300 1/200 1/150 1/100 1/75 1/50 の 特 定 回 転 角 に なるように 正 負 交 番 3 回 繰 り 返 しとし その 後 荷 重 が 最 大 荷 重 の 80%に 低 下 するまで 加 力 した 補 強 エリア LSB 接 合 金 物 図 1 試 験 体 と 試 験 方 法 の 概 要 梁 : 変 位 計 CDP-50 柱 図 2 変 位 計 の 測 定 位 置 梁 -46-

27 荷 重 (kn m) (i) JRF4 補 強 ロングビス 4 本 (ii) JRF8 補 強 ロングビス 8 本 図 3 柱 材 における 補 強 試 験 体 の 詳 細 (iii) JRFL 補 強 LSB 斜 め 打 ち 結 果 および 考 察 実 験 結 果 の 典 型 的 なモーメントと 接 合 部 の 回 転 角 の 関 係 を 図 4に 表 1 に 各 実 験 条 件 の 実 験 結 果 の 平 均 値 を 示 す ロングビス 8 本 による 補 強 では 補 強 無 しに 比 べて 最 大 モーメントが 1.3 倍 に 増 加 した ただし ロングビスによる 補 強 においては 最 大 モーメント 時 の 回 転 角 回 転 剛 性 および Ds につい て ロングビス 本 数 による 影 響 は 認 められなかった LSB による 補 強 では ロングビス 8 本 と 同 等 の 最 大 モーメントとなったが 回 転 剛 性 は 約 半 分 程 度 となった ただし 図 4でも 明 確 なように 変 形 性 能 は 優 れており 最 大 モーメント 時 の 回 転 角 はロングビス 補 強 に 対 して 約 2.5 倍 に 高 いことが 分 かった 本 研 究 では 中 間 の 接 合 金 物 は 変 形 させないように 設 計 したことから ロ ングビス 補 強 試 験 体 の 最 大 モーメン ト 時 の 回 転 角 が 1/50 程 度 と 小 さい 結 果 となった しかしながら 変 形 性 能 を 有 する 中 間 接 合 金 物 を 採 用 するこ とで LSB 補 強 で 必 要 となる 3 次 元 的 な 先 穴 加 工 の 設 備 を 必 要 とせず 粘 り があり 最 大 モーメントを 向 上 させた ロングビス 補 強 型 の 接 合 部 を 構 成 で きることが 明 らかとなった 回 転 角 (rad.) 図 4 モーメントと 回 転 角 の 関 係 JRF8 JNO JRFL 表 1 実 験 結 果 のまとめ ( 平 均 値 ) 試 験 体 名 最 大 モーメント 最 大 モーメントの 回 転 角 回 転 剛 性 降 伏 モーメント Ds kn m rad. kn m/rad. kn m JNO JRF JRF JRFL 注 )JNO: 補 強 無 し JRF4: 補 強 ロングビス 4 本 JRF8: 補 強 ロングビス 8 本 JRFL: 補 強 LSB -47-

28 2-6-3 間 伐 材 等 林 地 残 材 のシロアリによる 劣 化 促 進 須 原 弘 登 中 谷 誠 赤 木 剛 ( 小 林 保 健 所 ) 京 都 大 学 生 存 圏 研 究 所 森 拓 郎 緒 言 日 本 の 林 業 においてスギの 利 用 に 伴 い 多 量 に 産 出 される 林 地 残 材 の 処 理 は 大 きな 課 題 の 一 つである これらの 未 利 用 資 源 の 有 効 利 用 に 関 しては 様 々な 検 討 がされているが 日 本 では 急 峻 な 山 の 斜 面 や 主 要 幹 線 道 から 大 きく 離 れた 場 所 に 植 林 地 がある 場 合 も 多 く 林 地 残 材 を 搬 出 し 利 用 するには 大 きな 労 力 と コストを 要 する 場 合 も 多 く これ 見 合 う 有 効 な 利 用 方 法 は 見 いだせていない このような 林 地 残 材 の 速 やかな 生 分 解 が 可 能 になれば 利 用 が 困 難 な 場 所 にある 林 地 残 材 が 短 期 間 で 土 壌 に 換 わり 森 林 の 健 全 化 林 業 サイクルの 促 進 が 図 れると 考 える そこで 本 研 究 はこれらの 林 地 残 材 特 に 切 り 捨 て 間 伐 材 などの 材 部 について シロアリ 食 害 促 進 効 果 のある 物 質 を 探 索 し スギ 材 の 食 害 を 誘 発 し 劣 化 腐 朽 を 促 すことを 目 的 とし 野 外 での 劣 化 促 進 試 験 を 実 施 した 実 験 方 法 予 め 低 温 乾 燥 (60 湿 度 50% 2 週 間 )した 杉 丸 太 ( 長 さ 500 mm 末 口 径 mm)5 本 1 組 を1 試 験 体 として 用 いた 劣 化 促 進 処 理 として 表 1 1-3) に 示 す 10 の 処 理 区 (タイプ)を 検 討 し た 処 理 に 用 いたハイドロキシアパタイト(HAP) は 土 手 4)の 方 法 に 従 い 県 内 企 業 A 社 の 鶏 糞 ボイ ラー 飛 灰 を 原 材 料 として 合 成 した クスノキ 精 油 は 全 木 の 水 蒸 気 蒸 留 で 得 られたもの 松 脂 はクロ マツより 採 取 した 松 脂 にテレビン 油 (マツ 由 来 非 合 成 物 )を1:1で 混 合 したものを 用 いた キ チリメンタケは NBRC6430 株 を 用 いた そのほかの 材 料 は 市 販 品 を 購 入 して 用 いた LSF 内 に 4 区 の 試 験 区 (エリア; 北 緯 31 度 30 分 51~2 秒 東 経 130 度 19 分 46~7 秒 )を 設 け そ れぞれのエリアに 各 タイプ1 組 を 設 置 した 試 験 は 2013 年 の 6 月 上 旬 から 行 い 同 7 月 9 月 11 月 翌 1 月 に 目 視 により 食 害 の 状 況 を 調 査 し 食 害 の 度 合 いは 各 丸 太 の 食 痕 虫 体 蟻 道 形 成 の 有 無 を 1 点 とし 点 数 による 評 価 を 行 った 虫 体 数 が 非 常 に 多 い 場 合 食 痕 が 材 内 部 にまで 及 ぶ 場 合 蟻 道 が 試 験 体 上 部 に 登 上 している 場 合 はそれぞれについて 1 点 を 加 算 した 各 月 の 調 査 結 果 を 点 数 化 し 累 積 加 算 による 評 価 を 行 った 試 験 結 果 継 時 的 に 観 察 の 結 果 早 いものでは 1 か 月 後 の 7 月 より 食 害 が 見 られ 7-9 月 の 夏 季 は 多 くの 試 験 体 で 多 数 のシロアリ 虫 体 が 確 認 されたが 10 月 以 降 はシロアリ 虫 体 が 減 少 し 1 月 の 観 察 ではシロアリ 虫 体 が 確 認 された 試 験 体 は 無 かった 今 回 設 置 した 試 験 体 の 中 で 蟻 道 の 登 上 が 見 られたものは HAP 処 理 HAP + 酢 酸 処 理 キチリメンタケ 処 理 の 3 種 であり また HAP をもちいた 試 験 区 でのみ 験 体 全 体 を 覆 うように 蟻 道 形 成 が 見 られた 今 回 の 試 験 では 4 つの 試 験 区 間 の 食 害 度 に 差 が 見 られ 隣 接 するよ うに 設 置 した 区 間 でも 食 害 度 には 大 きな 違 いが 出 た( 図 1) -48-

29 全 エリアの 結 果 をタイプごとに 累 計 す ると( 図 2) HAP を 含 む 処 理 区 にお いて 顕 著 な 食 害 度 の 増 加 がみられ 酢 酸 キチリメンタケ 処 理 でも 食 害 の 増 大 が 見 られた その 内 訳 では 実 験 方 法 で 設 定 し 虫 体 数 食 害 の 程 度 蟻 道 の 登 頂 などによる 加 算 評 価 部 分 ( 図 2 中 の 赤 棒 で 示 した 部 分 )が HAP を 含 む 処 理 区 での 食 害 度 の 点 数 増 加 に 大 き く 寄 与 しているものの これらの 加 算 部 分 を 差 し 引 いても そのほかの 処 理 に 比 べて 高 い 食 害 度 を 示 し 無 処 理 と 比 較 すると 食 害 は 大 きく 進 んでいた まとめ 今 年 度 の 検 討 ではシロアリの 活 動 が 盛 ん な 7~9 月 の 間 は 複 数 の 試 験 区 で 多 くのシ ロアリ 虫 体 と 食 害 の 進 行 が 見 られた 特 に HAP またはこれに 酢 酸 を 加 えた 区 で 食 害 が 増 大 する 傾 向 が 見 られた また キチリ メンタケ 植 菌 区 でもシロアリ 食 害 の 増 大 が 見 られた 食 害 の 程 度 は 設 置 個 所 に 大 きな 影 響 を 受 け HAP を 用 いた 処 理 でも 全 く 食 害 の 見 られない 試 験 区 もあり 設 定 した 試 験 区 で 食 害 に 偏 りが 見 られた HAP は 揮 発 性 がないか 非 常 に 乏 しいことから 設 置 個 所 ごとの 食 害 のばらつきと 併 せて 考 え ると 誘 引 ではなく 食 害 の 増 大 の 効 果 を 持 つと 推 察 される キチリメンタケは 揮 発 性 のシロアリ 道 しるべフェロモンの(Z,Z,E)-3,6,8-dodecatrien-1-ol を 分 泌 するとの 報 告 もあるが 3 ) 今 回 のキチリメ ンタケ 植 菌 区 の 食 害 増 大 がこの 効 果 によるものかは 明 確 な 議 論 は 出 来 ない 次 年 度 以 降 も 引 き 続 き 調 査 を 行 い さらなる 知 見 を 得 たいと 考 えている HAP によるシロアリ 食 害 の 誘 引 または 増 大 効 果 はこれまで 報 告 がなく 今 回 の 検 討 で 初 めて 見 られ た 現 象 である しかしながら 今 年 度 の 検 討 は 試 験 期 間 も 試 験 体 数 も 十 分 とは 言 えず 今 後 も 引 き 続 き 検 討 を 行 い HAP の 効 果 について 検 証 していく 必 要 がある また 野 外 試 験 のみではなく 強 制 摂 食 試 験 などの In Vitro での 検 証 も 必 要 である 参 考 文 献 1) 丸 尚 孝, 角 田 邦 夫, 吉 村 剛 (2011) 誘 引 滞 留 液 剤 によるシロアリ 管 理 法 としてのベイト 工 法 効 果 発 現 促 進 第 61 回 木 材 学 会 要 旨 集 2) 屋 我 嗣 良 (1968) シロアリと 木 材 琉 大 農 家 便 り 154: 2-4 3) Wakako Ohmura(2000)Studies on Wood Components Affecting the Behavior of Termites. 京 都 大 学 博 士 学 位 論 文 4) 土 手 裕 (2009) 鶏 ふん 焼 却 灰 からのリン 化 合 物 回 収 技 術 について リン 研 究 部 会 ニュース 6:

30 2-7 受 託 協 同 研 究 事 業 スギ3 層 合 わせ 材 の 開 発 (その2)- 合 わせ 材 の 曲 げ 性 能 - 田 中 洋 ( 有 )サンケイ 川 添 恵 造 東 大 名 誉 教 授 大 熊 幹 章 緒 言 戦 後 植 林 されたスギの 大 径 化 が 進 む 中 資 源 を 有 効 に 活 用 できる 仕 組 みを 構 築 し 林 業 の 成 長 産 業 化 を 図 ることが 喫 緊 の 課 題 となっている 柱 材 から 乾 燥 の 容 易 な 板 材 製 材 への 転 換 が 一 つの 方 向 であり また 大 径 材 から 得 られる 幅 の 広 い 板 材 比 較 的 厚 い 板 材 の 用 途 開 発 は 加 工 の 効 率 化 品 質 の 高 度 化 材 料 の 有 効 利 用 につながる 可 能 性 がある 本 報 では スギ 大 径 材 から 丸 太 断 面 の 採 材 位 置 に 応 じて 幅 の 異 なるラミナを 単 純 に 板 挽 き 製 材 し それを 3 枚 縦 使 いに 並 べて 接 着 した 合 わせ 材 1)の 曲 げ 性 能 を 確 認 した 実 験 方 法 供 試 材 には 前 報 2)でスギ 大 径 材 を 板 挽 き 製 材 し 集 成 材 の 日 本 農 林 規 格 (JAS)に 従 って 機 械 等 級 区 分 したプレス 前 厚 さ 36mm のラミナを 用 い 集 成 材 工 場 に 依 頼 して 仕 上 げ 幅 105mm 長 さ 4m の 3 層 合 わせ 材 を 製 造 した 製 造 条 件 及 び 試 験 体 の 種 類 は 次 のとおりである - 製 造 条 件 - (1) ラミナ: 通 しラミナを 基 本 とする 一 部 の 試 験 体 用 ラミナのみたて 継 ぎ 幅 はぎを 実 施 (2) 接 着 剤 : 水 性 高 分 子 イソシアネート (3) 塗 布 量 :240g/cm 2 (4) 圧 締 圧 :12kgf/cm 2 (5) 圧 締 時 間 :90min(コールドプレス) - 試 験 体 の 種 類 - (1) 等 級 別 : 等 級 L60~L80 の 通 しラミナで 構 成 する 梁 せい(h)=210mm の 同 一 等 級 構 成 集 成 材 ( 試 験 体 記 号 :L60 L70 L80) (2) 梁 せい 別 :L60 の 通 しラミナで 構 成 する h= mm の 同 一 等 級 構 成 集 成 材 ( 同 記 号 : ) (3) ランダム 構 成 : 等 級 が 異 なる 3 枚 の 通 しラミナ(L50-L60-L80 および L60-L40-L60)で 構 成 する h=210mm の JAS 規 格 外 集 成 材 ( 同 記 号 : ) (4) ジョイント 有 り:3 層 の L60 ラミナの 中 心 に 配 置 するラミナ 1 枚 のみ たて 継 ぎラミナ 及 び 幅 はぎ ラミナで 構 成 する h=210mm の 同 一 等 級 構 成 集 成 材 ( 同 記 号 :FJ EG) 接 着 剤 の 塗 布 冷 圧 プレス 梁 せい 別 試 験 体 図 1 スギ 3 層 合 わせ 材 の 製 造 曲 げ 試 験 は JAS に 規 定 される 曲 げ A 試 験 に 準 拠 し 荷 重 方 向 が 積 層 面 に 平 行 になるように 試 験 を 行 った ただし 試 験 体 長 さの 都 合 により h= mm の 試 験 体 では 荷 重 条 件 を 変 更 して 実 施 した 試 験 体 数 は 梁 せい 別 試 験 体 のみ 各 2 体 それ 以 外 は 各 3 体 とした( 計 31 体 ) -50-

31 結 果 及 び 考 察 図 2 に 一 般 的 な 集 成 材 ( 対 称 異 等 級 構 成 )と 合 わせ 材 試 験 体 の 外 観 を 示 す 合 わせ 材 は 長 辺 の 材 面 に 接 着 層 が 現 れないため 意 匠 性 が 要 求 される 用 途 にも 適 している 図 2 対 称 異 等 級 構 成 集 成 材 ( 左 )と 合 わせ 材 ( 右 )の 外 観 図 3 試 験 状 況 図 3 に 試 験 状 況 を 示 す 図 4 及 び 表 1 に 試 験 結 果 を 示 す 合 わせ 材 の 曲 げヤング 係 数 と 曲 げ 強 さの 間 には 概 ね 比 例 関 係 が 認 められたが 特 に 節 が 少 ない 通 しラミナを 用 いた 試 験 体 の 曲 げ 強 さは 高 い 値 を 示 した 全 ての 試 験 体 において JAS 同 一 等 級 構 成 集 成 材 の 強 度 基 準 値 を 満 足 しており 等 級 E55-F255~ E75-F255 のスギ 合 わせ 材 の 製 品 化 の 可 能 性 が 認 め られた その 他 の 品 質 について 曲 がりは 全 試 験 体 で 確 認 されなかったが 縦 反 りは 断 面 が 小 さい 試 験 体 (h= )でやや 大 きく(0.05~0.17%) そ れ 以 外 の 試 験 体 は 全 て 0.05% 以 下 であった 今 後 ラミナ 製 材 の 木 取 り 法 や 歩 留 まりと 合 わせて 製 品 の 反 りについても 検 討 する 予 定 である 1)2) 等 級 別 2)3) 梁 せい 別 1)2) ランダム 構 成 ジョイント 有 り 1)3) 試 験 体 区 分 表 1 合 わせ 材 の 曲 げ 試 験 結 果 D(kg/m 3 ) Eb(kN/mm 2 ) fb(n/mm 2 ) 平 均 値 平 均 値 平 均 値 標 準 偏 差 L60 同 一 等 級 (L60) L70 同 一 等 級 (L70) L80 同 一 等 級 (L80) 梁 せい105mm(105) 梁 せい150mm(150) 梁 せい180mm(180) 梁 せい240mm(240) 梁 せい300mm(300) L50-L60-L80(568) L60-L40-L60(646) 内 層 たて 継 ぎラミナ(FJ) D: 密 度 Eb: 曲 げヤング 係 数 fb: 曲 げ 強 さ 内 層 幅 はぎラミナ(EG) ): 梁 せい210mm 2): 通 しラミナ 3):L60 同 一 等 級 構 成 文 献 (1) 大 熊 幹 章 : 木 材 工 業 67(1) 2012 (2) 田 中 洋 他 : 第 63 回 日 本 木 材 学 会 大 会 要 旨 集, D28PAM11, 2013 本 研 究 は ナイス( 株 )と 共 同 で 行 いました n 図 4 曲 げヤング 係 数 と 曲 げ 強 さの 関 係 JAS 強 度 基 準 -51-