- 研 究 (Original Article)- カラマツにおける 横 圧 縮 特 性 の 樹 幹 半 径 方 向 変 動 石 倉 由 紀 子, 松 本 和 茂 Radial variation in transverse compression properties of Japanese larch (Larix kaempferi) Yukiko ISHIKURA, Kazushige MATSUMOTO The density, average width of annual rings and transverse compression properties of air-dried wood samples that were continuous in the radial direction from the pith were investigated to study the radial variation in the transverse compression properties of Japanese larch (Larix kaempferi). Compression strength in the tangential loading direction tended to increase with increasing distance from the pith and the air-dried wood density, and with decreasing average width of the annual rings. On the other hand, these tendencies were not observed in the radial loading direction. Annual ring structures determined by soft-x-ray analysis indicated the possibility that the radial variations in the annual ring structures of the wood such as increases in the latewood percentage contributed to an increase in the tangential compression properties. On the other hand, there is a possibility that variations in the properties of earlywood may contribute to the radial variation in the compression properties in the radial loading direction. Keywords: Larix kaempferi, transverse compression properties, radial variation, density, annual ring structures カラマツ, 圧 縮 特 性, 半 径 方 向 変 動, 密 度, 年 輪 構 造 カラマツ(Larix kaempferi)の 髄 から 半 径 方 向 に 連 続 した 気 乾 状 態 の 木 材 試 験 片 を 用 いて, 密 度, 平 均 年 輪 幅 の 測 定 と 繊 維 直 交 方 向 の 力 学 的 性 質 を 把 握 した 接 線 方 向 加 力 の 圧 縮 強 度 は, 髄 からの 距 離 と 密 度 の 増 加,および 平 均 年 輪 幅 の 減 少 に 伴 い 増 加 した 他 方,これ らの 傾 向 は 半 径 方 向 加 力 では 観 察 されなかった 軟 X 線 デンシトメトリ 法 により 年 輪 構 造 を 把 握 した 結 果, 晩 材 率 の 増 加 等 の 年 輪 構 造 の 半 径 方 向 変 動 が, 接 線 方 向 加 力 の 圧 縮 特 性 に 寄 与 することが 示 唆 された 一 方, 半 径 方 向 加 力 の 圧 縮 特 性 の 変 化 には, 早 材 の 性 質 の 変 化 が, 寄 与 する 可 能 性 が 示 唆 された 1. はじめに 木 材 は, 森 林 から 得 られる 再 生 可 能 な 資 源 であり, 比 重 の 割 に 繊 維 方 向 のヤング 率 と 強 度 が 高 い 材 料 で ある そのため, 多 くの 森 林 を 有 する 日 本 では 古 く から 建 築 用 材 料 として 使 用 されてきた しかしなが ら, 樹 木 の 木 部 の 組 織 構 造 は, 樹 幹 内 で 異 なるため,こ れらの 木 部 の 構 造 の 違 いは, 樹 木 から 得 られる 木 材 の 材 料 特 性 に 影 響 を 与 える 木 材 を 梁 の 様 な 構 造 材 料 として 使 用 する 際 に 重 要 となる, 木 材 の 繊 維 方 向 の 力 学 的 性 質 は, 針 葉 樹 の 場 合, 髄 から 約 10から15 年 輪 以 内 の 木 部 である 未 成 熟 材 と, 髄 から 約 10から15 年 輪 以 上 の 木 部 である 成 熟 材 で 異 なることが 報 告 されている 1-6) 未 成 熟 材 の 繊 維 方 向 の 曲 げや 引 張 等 のヤング 率 や 強 度 は, 一 般 に, 成 熟 材 に 比 べて 低 いことが 報 告 されている これらの 性 質 の 違 いは, 木 部 の 密 度 やS 層 のミク ロフィブリル 傾 角 のような 細 胞 壁 構 造 の 違 いに 起 因 するとされている 一 方, 木 材 を 住 宅 用 の 土 台 用 部 材 として 使 用 する 際 に 重 要 となる 繊 維 直 交 方 向 の 部 分 圧 縮 特 性 もまた, 髄 から 樹 皮 に 向 かって 変 化 する ことが 報 告 されている 森 田 と 荒 武 7) は,オビスギ (Cryptomeria japonica)において, 心 持 ちラミナの みからなる 積 層 材 の 繊 維 直 交 方 向 の 部 分 圧 縮 特 性 (めり 込 み 性 能 )が, 心 去 りラミナのみからなる 積 HRO For. Prod.Res. Inst. No.543, 015-10 -
カラマツにおける 横 圧 縮 特 性 の 樹 幹 半 径 方 向 変 動 層 材 に 比 べ 優 れることを 報 告 した また, 永 石 ら 8) は,スギにおいて, 髄 付 近 の 未 成 熟 材 では, 成 熟 材 に 比 べて 密 度 が 高 く, 部 分 圧 縮 特 性 が 高 いことを 報 告 し た 他 方, 著 者 らは, 前 報 9) において,カラマツの5% 部 分 圧 縮 強 さの 樹 幹 半 径 方 向 変 動 が 加 力 方 向 によっ て 異 なることを 明 らかにした すなわち,カラマツの 接 線 方 向 加 力 の5% 部 分 圧 縮 強 さは, 髄 からの 距 離 の 増 加 と 気 乾 密 度 の 増 加 にと もない 増 加 する 一 方 で, 半 径 方 向 加 力 では,この 傾 向 は 観 察 されなかった これらの 結 果 は,カラマツに おける5% 部 分 圧 縮 強 さの 樹 幹 半 径 方 向 変 動 に 与 え る 要 因 が, 加 力 方 向 によって 異 なることを 示 唆 した また, 繊 維 直 交 方 向 における 圧 縮 特 性 の 半 径 方 向 変 動 が, 部 分 圧 縮 特 性 の 半 径 方 向 変 動 に 寄 与 している 可 能 性 が 示 唆 された しかしながら,カラマツにお ける 横 圧 縮 特 性 の 半 径 方 向 変 動 は,これまで, 報 告 さ れている 例 が 少 ない 本 研 究 では,カラマツにおける 横 圧 縮 特 性 の 髄 か ら 樹 皮 に 向 かう 半 径 方 向 変 動 を 把 握 するため,カラ マツから 得 られた 気 乾 試 験 片 を 用 いて, 横 方 向 の 圧 縮 試 験 を 行 い, 横 圧 縮 特 性 を 把 握 するとともに, 密 度, 平 均 年 輪 幅 (ARW)を 把 握 した また, 軟 X 線 デン シトメトリ 法 により, 試 験 木 の 年 輪 構 造 の 変 動 を 調 べた. 実 験 方 法.1 試 験 材 料 前 報 9) において 部 分 圧 縮 試 験 に 使 用 した9 本 の 原 木 のうち, 胸 高 直 径 の 異 なる3 本 の 原 木 を 使 用 した 9) それぞれの 原 木 から, 節 の 少 ない 半 径 方 向 に 連 続 し た 試 験 片 (0 mm ( 接 線 (T) 方 向 ) 0 mm ( 半 径 (R) 方 向 ) 60 mm ( 繊 維 (L) 方 向 )を 3セット 選 び, 試 験 片 の 作 製 に 供 した ( 第 1 図 a) そ れぞれの 試 験 片 から,つの 立 方 体 試 験 片 を 作 製 した (0 mm (T) 0 mm (R) 0 mm (L)) ( 第 1 図 b) すなわち,それぞれの 原 木 から,6セット の 半 径 方 向 に 連 続 した 試 験 片 を 採 取 し, 横 圧 縮 試 験 に 使 用 した また,それぞれの 試 験 木 の 根 元 から10 から160mmの 部 分 からL 方 向 の 厚 さがmmの 髄 を 含 む 樹 皮 から 樹 皮 までのストリップを 軟 X 線 デンシト メトリ 測 定 用 として 採 取 した これらの 試 験 片 はさ らに0, 65%RHで1ヶ 月 以 上 調 湿 した a 385 元 口 Butt end 10 50 40 170 40 末 口 Top end b 軟 X 線 デンシトメトリ 用 試 験 片 Specimens for soft X- ray densitometry 単 位 : cm Unit: cm 圧 縮 試 験 用 試 験 片 Specimens for compression tests 6 単 位 : cm Unit: cm 半 径 方 向 加 力 用 試 験 片 Specimens for compression test of radial loading direction 接 線 方 向 加 力 用 試 験 片 Specimens for compression test of tangential loading direction 第 1 図 試 験 片 の 採 取 方 法 Fig. 1. Sample preparation for the compression tests - 11 - 林 産 試 験 場 報 第 543 号
Radial variation in transverse compression properties of Japanese larch (Larix kaempferi). 試 験 方 法 調 湿 後 の 試 験 片 は 圧 縮 試 験 前 に 重 量, 寸 法, 年 輪 幅 の 測 定 を 行 った 圧 縮 試 験 は 荷 重 方 向 を 接 線 方 向 と 半 径 方 向 とし( 第 図 ),それぞれの 原 木 において, 半 径 方 向 に 連 続 した 試 験 片 を, 接 線 方 向 荷 重 試 験, 半 径 方 向 荷 重 試 験 に,それぞれ3セット 使 用 した 圧 縮 試 験 は 以 下 のように 行 った 加 力 は, 材 料 万 能 試 験 機 TENSILON RTD-410 ( Orientic Corporation )を 使 用 し,クロ スヘッ ドスピ ードは 0.1mm/minとした 変 位 は, 加 力 板 の 両 端 に 設 置 した 変 位 計 (ストローク10mm, 分 解 能 1/1000mm)を 使 用 して 測 定 し, 両 者 の 平 均 値 とした 圧 縮 強 度 は, 始 めに 試 験 片 が 破 壊 した 時 の 応 力,または, 応 力 -ひずみ 曲 線 の 応 力 が 一 定 となった 値 とした 試 験 片 の 気 乾 密 度 は, 圧 縮 試 験 前 の 試 験 片 の 重 量 と 寸 法 から 算 出 した また,ARWは, 試 験 片 の 年 輪 幅 から 算 出 した 含 水 率 は, 試 験 前 と 絶 乾 後 の 重 量 から 常 法 により 算 出 した P 半 径 方 向 加 力 用 試 験 片 P 接 線 方 向 加 力 用 試 験 片 Radial loading direction Tangential loading direction 第 図 圧 縮 試 験 の 方 法 P: 荷 重 Fig.. Schematic of the compressive test for wood specimens P: load.3 軟 X 線 デンシトメトリ 法 による 年 輪 構 造 測 定 年 輪 パラメータは,X 線 デンシトメトリ 法 により 得 た10-1) 密 度 0.55g/cm3 以 上 の 部 分 を 晩 材 とした 辺 材 と 心 材 は, 色 の 違 いにより 目 視 で 判 断 した 3. 結 果 と 考 察 3.1 試 験 片 の 特 性 第 1 表 は, 接 線 方 向 加 力, 半 径 方 向 加 力 の 圧 縮 試 験 に 使 用 した 試 験 片 の 気 乾 密 度,ARW, 圧 縮 応 力 (σ)の 平 均 値 を 示 す 異 なる 径 の 原 木 から 採 取 した 試 験 片 のARWと 気 乾 密 度 の 平 均 値 は, 前 報 9) と 同 様 の 傾 向 を 示 した それぞれの 原 木 で, 接 線 方 向 加 力 のσの 平 均 値 は, 半 径 方 向 加 力 より 大 きかった 横 方 向 の 圧 縮 特 性 について, 針 葉 樹 では, 半 径 方 向 加 力 より 接 線 方 向 加 力 で 比 例 限 度 が 高 い 一 方 で, 幅 が 広 く 多 くの 放 射 組 織 を 有 する 広 葉 樹 では, 接 線 方 向 より 半 径 方 向 加 力 の 比 例 限 度 が 高 い 傾 向 があるこ とが 報 告 されている 13) 本 研 究 におけるσの 傾 向 は, これまでに 報 告 されている 針 葉 樹 の 比 例 限 度 の 傾 向 と 類 似 していた 13) すなわち,カラマツの 圧 縮 特 性 は, 加 力 方 向 によって 異 なる 傾 向 があった 3. 気 乾 試 験 片 の 密 度,ARW, 横 圧 縮 特 性 第 3 図 は, 異 なる 直 径 の 原 木 から 採 取 した 気 乾 試 験 片 の 密 度 とARWにおける 半 径 方 向 変 動 を 示 す 試 験 片 の 気 乾 密 度 は, 髄 からの 距 離 の 増 加 に 伴 って 増 加 する 傾 向 があった 対 照 的 に, 試 験 片 のARWは, 髄 からの 距 離 の 増 加 に 伴 って 減 少 する 傾 向 があった 第 1 表 気 乾 試 験 片 の 密 度,ARW, 含 水 率 と 横 圧 縮 特 性 の 結 果 注 :n: 試 験 片 の 数, Density: 気 乾 密 度, ARW: 平 均 年 輪 幅, M. C.: 含 水 率,σ: 圧 縮 応 力, T: 接 線 方 向 加 力, R: 半 径 方 向 加 力 Table 1. Results for density, ARW, moisture content, and transverse compression stress of air-dried wood samples. Abbreviations: n: number of specimens; Density: air-dried wood density; ARW: average width of annual rings; M.C.: moisture content; σ: compression stress; T: tangential loading direction; R: radial loading direction. Log No. Loading direction n Density (g/cm 3 ) ARW (mm) M.C. (%) σ (N/mm ) Average S.D. Average S.D. Average S.D. Average S.D. S T 18 0.47 0.05 3.88 1.37 1.06 1.39 4.19 0.7 R 18 0.46 0.05 3.80 1.33 11.31 1.6 3.15 0.7 M T 7 0.5 0.09 4.18.00 1.45 0.8 7.11.16 R 7 0.5 0.09 4.39.1 1.41 0.9 4.75 1.37 L T 46 0.51 0.05 5.9 1.77 1.51 0.30 6.4 1.34 R 46 0.51 0.05 5.40 1.77 1.58 0.30 4.35 0.81 HRO For. Prod.Res. Inst. No.543, 015-1 -
カラマツにおける 横 圧 縮 特 性 の 樹 幹 半 径 方 向 変 動 第 4 図 は, 本 研 究 で 試 験 した 原 木 の 軟 X 線 デンシト メトリの 結 果 を 示 す 髄 からの 年 輪 数 の 増 加 に 伴 う 年 輪 構 造 の 変 化 の 傾 向 は,Koizumiら 5) の 報 告 と 類 似 していた すなわち, 髄 からの 距 離 の 増 加 に 伴 って, 年 輪 幅 が 減 少 する 間, 晩 材 率 と 晩 材 密 度 は 増 加 する 傾 向 にあった 一 方, 心 材 における 髄 からの 距 離 の 増 加 に 伴 う 早 材 密 度 の 変 化 は, 晩 材 率 や 晩 材 密 度 の 変 化 に 比 べて 小 さかった また, 辺 材 の 早 材 密 度 は, 心 材 よりも 低 い 傾 向 にあった これらの 結 果 は, 第 3 図 における 髄 からの 距 離 の 増 加 に 伴 う 密 度 の 増 加 が, 主 に, 晩 材 率 や 晩 材 密 度 の 増 加 の 様 な 年 輪 構 造 の 変 化 に 起 因 することを 示 唆 した 第 5 図 は, 試 験 木 Lにおいて 髄 からの 距 離 が 異 なる 部 位 から 採 取 した 試 験 片 の 接 線 方 向 と 半 径 方 向 加 力 の 圧 縮 応 力 -ひずみ 曲 線 を 示 す 髄 からの 距 離 の 増 加 に 伴 う 応 力 -ひずみ 曲 線 の 形 の 変 化 は, 加 力 方 向 によって 異 なる 傾 向 を 示 した 接 線 方 向 加 力 におけ る 比 例 限 度 は, 髄 からの 距 離 の 増 加 に 伴 って 増 加 す る 傾 向 があった 対 照 的 に,これらの 傾 向 は 半 径 方 向 加 力 では 観 察 されなかった 第 6 図 は, 髄 からの 距 離 と 接 線 方 向 と 半 径 方 向 加 力 のσの 関 係 を 示 す 接 線 方 向 加 力 では,σは 髄 からの 距 離 の 増 加 に 伴 って 増 加 する 傾 向 があった しかし ながら, 半 径 方 向 加 力 では, 髄 からの 距 離 の 増 加 に 伴 うσの 増 加 は 観 察 されなかった 半 径 方 向 加 力 のσ は, 髄 の 近 くと 辺 材 を 含 む 試 験 片 において, 低 い 傾 向 があった これは,σの 半 径 方 向 変 動 が, 加 力 方 向 に よって 異 なることを 示 している さらに, 接 線 方 向 加 力 と 半 径 方 向 加 力 の 異 方 性 は, 髄 から 樹 皮 に 向 かって 増 加 した 第 7 図 は, 異 なる 径 の 原 木 から 得 られた 試 験 片 の 接 線 方 向 加 力 と 半 径 方 向 加 力 のσと 気 乾 密 度,ARWの 関 係 を 示 す 接 線 方 向 加 力 のσの 値 は, 気 乾 密 度 の 増 加 に 伴 い 増 加 した 一 方, 半 径 方 向 加 力 のσの 値 は, 気 乾 密 度 と 明 確 な 相 関 はなかった σは,arwとの 相 関 が 低 いものの,ARWの 減 少 に 伴 い, 接 線 方 向 加 力 の σは 増 加 し, 半 径 方 向 加 力 のσ は,ARWが 小 さい 試 験 片 で 低 い 傾 向 が 観 察 された これは,5% 部 分 圧 縮 強 さ 9) と 類 似 した 傾 向 であった これらの 結 果 は,σに 影 響 を 与 える 要 因 が, 加 力 方 向 によって 異 なること を 示 唆 している 第 3 図 気 乾 密 度 (a, b, c)とarw(d, e, f), 髄 からの 距 離 の 関 係 a,d: 試 験 木 Sからの 試 験 片, b, e: 試 験 木 Mからの 試 験 片, c, f: 試 験 木 Lからの 試 験 片 Fig. 3. Relationships among the air-dried wood density (a, b, c), ARW (d, e, f), and distance from the pith a, d: specimens from S, b, e: specimens from M, c, f: specimens from L - 13 - 林 産 試 験 場 報 第 543 号
Radial variation in transverse compression properties of Japanese larch (Larix kaempferi) 心 材 辺 材 第 4 図 軟 X 線 デンシトメトリ 法 a,d: 試 験 木 Sからの 試 験 片, b, e: 試 験 木 Mから の 試 験 片, c, f: 試 験 木 Lからの 試 験 片 Fig. 4. X-ray densitometry a, b: specimens from S, c, d: specimens from M, e, f: specimens from L. 第 5 図 代 表 的 な 応 力 -ひずみ 曲 線 接 線 方 向 加 力 ( 試 験 木 Lからの 試 験 片 ), b. 半 径 方 向 加 力 ( 試 験 木 Lからの 試 験 片 ), 1, 5, 7, 9: 髄 から 樹 皮 へ 向 かう 試 験 片 番 号 Fig. 5. Typical stress strain curves of wood samples a: tangential loading direction of specimens from L; b: radial loading direction of specimens from L, 1, 5, 7 and 9: samples numbered from the pith to the bark HRO For. Prod.Res. Inst. No.543, 015-14 -
カラマツにおける 横 圧 縮 特 性 の 樹 幹 半 径 方 向 変 動 第 6 図 接 線 方 向 加 力 (a, b, c)と 半 径 方 向 加 力 (d, e, f) のσと 髄 からの 距 離 の 関 係 a, d: 試 験 木 Sからの 試 験 片,b, e: 試 験 木 Mからの 試 験 片,c, f: 試 験 木 Lからの 試 験 片 Fig. 6. Relationship between σ in tangential (a, b, c) and radial (d, e, f) loading directions and distance from the pith a, d: specimens from S, b, e: specimens from M, c, f: specimens from L 第 7 図 σと 気 乾 密 度 (a, c)とarw(b, d)の 関 係 a, b: 接 線 方 向 加 力, c, d: 半 径 方 向 加 力, ダイヤモンド: 試 験 木 Sからの 試 験 片, 四 角 : 試 験 木 Mからの 試 験 片, 丸 : 試 験 木 Lからの 試 験 片 Fig. 7. Relationship between σ and air-dried wood densities (a, c) and the ARW (b, d) a, b: tangential loading direction, c, d: radial loading direction diamonds: specimens from S, squares: specimens from M, circles: specimens from L. Bodig 13) は,ダグラスファーの 様 な 針 葉 樹 を 用 いて 横 圧 縮 による 初 期 の 応 力 -ひずみ 曲 線 に 対 する 組 織 構 造 の 影 響 を 調 べ, 早 材 部 分 の 最 も 弱 い 層 が 半 径 方 向 加 力 の 圧 縮 に 影 響 を 与 えることを 報 告 するととも に, 接 線 方 向 加 力 の 圧 縮 では, 晩 材 が 座 屈 することを 観 察 した 仮 に, 木 材 が 早 材 部 分 と 晩 材 部 分 が 積 層 された 構 造 を 持 つ 材 料 であるとすると, 木 材 の 圧 縮 特 性 は, 早 材 部 分 と 晩 材 部 分 のそれぞれの 性 質 と, 両 者 の 木 材 の 断 面 積 に 占 める 割 合 の 影 響 を 受 けることが 予 測 さ れる このことは, 試 験 片 における 早 材 部 分 と 晩 材 部 分 の 性 質 と 両 者 の 割 合 の 樹 幹 半 径 方 向 変 動 が, 圧 縮 特 性 の 半 径 方 向 変 動 に 影 響 を 与 える 可 能 性 を 示 唆 する 前 述 のように, 本 研 究 で 用 いた 原 木 の 年 輪 構 造 の 変 化 は, 晩 材 率 と 晩 材 密 度 が, 髄 からの 距 離 の 増 加 に 伴 い 増 加 する 傾 向 がある 一 方 で, 早 材 密 度 の 心 材 部 分 における 髄 からの 距 離 の 増 加 に 伴 う 変 化 は, 晩 材 率 や 晩 材 密 度 に 比 べて 小 さかった( 第 4 図 ) これ らの 結 果 は, 第 3 図 における 髄 からの 距 離 に 伴 う 密 度 の 増 加 が, 主 に, 年 輪 内 において 密 度 の 高 い 部 分 であ る 晩 材 の 密 度 と, 晩 材 部 分 の 木 材 に 占 める 割 合 ( 晩 材 率 )の 増 加 といった 年 輪 構 造 の 変 化 に 起 因 す - 15 - 林 産 試 験 場 報 第 543 号
Radial variation in transverse compression properties of Japanese larch (Larix kaempferi) ることを 示 す 接 線 方 向 加 力 の 圧 縮 特 性 は, 早 材 部 分 と 晩 材 部 分 のそれぞれの 強 度 やそれぞれが 試 験 片 の 割 合 の 影 響 を 受 けることから, 髄 からの 距 離 の 増 加 ( 第 6 図 )と 試 験 片 の 密 度 の 増 加 ( 第 7 図 )に 伴 っ てσが 増 加 すると 考 えられた 一 方, 半 径 方 向 加 力 では, 圧 縮 による 破 壊 が 年 輪 近 くの 早 材 仮 道 管 で 生 じることが 報 告 されている 13-19) いくつかの 研 究 は, 半 径 方 向 加 力 の 圧 縮 による 初 めの 破 壊 が, 前 年 度 の 晩 材 近 くの 早 材 部 分 の 細 胞 内 腔 径 が 大 きく 壁 厚 が 薄 い( 密 度 が 低 い) 仮 道 管 で 観 察 されることを 報 告 している 14, 16, 17) これは, 半 径 方 向 加 力 の 圧 縮 特 性 が 早 材 の 性 質 の 影 響 を 受 ける ことを 示 唆 する しかしながら, 第 4 図 の 心 材 部 分 の 早 材 密 度, 年 輪 内 最 低 密 度 の 髄 から 樹 皮 に 向 かう 変 化 は, 晩 材 密 度 と 晩 材 率 のそれに 比 べ 小 さい 傾 向 に あった これは, 半 径 方 向 加 力 の 圧 縮 特 性 が 髄 から の 距 離 ( 第 6 図 )と 試 験 片 の 密 度 ( 第 7 図 )に 相 関 がないことを 説 明 する 可 能 性 を 示 す 第 4 図 における 辺 材 部 分 の 早 材 密 度 と 年 輪 内 最 低 密 度 は, 心 材 部 分 よりも 低 い 傾 向 にあった カラマ ツ 属 では, 心 材 に 比 べ 辺 材 部 分 の 早 材 密 度 が 低 く,こ れらの 違 いはアラビノガラクタンのような 仮 道 管 の 内 腔 を 埋 める 抽 出 成 分 量 の 違 いに 起 因 することが 報 告 されている 5, 18, 19) また, カラマツ 属 において, 抽 出 処 理 後 に 心 材 部 分 の 半 径 方 向 加 力 の 圧 縮 強 度 とヤ ング 率 が 減 少 することから,カラマツ 属 の 心 材 抽 出 成 分 は, 横 方 向 の 力 学 的 性 質 を 高 める 効 果 を 持 つこ とが 報 告 されている 19) これらの 報 告 を 基 にする と, 第 4 図 の 樹 皮 近 くの 辺 材 の 早 材 密 度 が 低 いことは, 心 材 に 比 べて 辺 材 で 木 部 の 抽 出 成 分 量 が 少 ないこと に 起 因 する 可 能 性 を 示 す このことは, 第 6 図 におい て, 樹 皮 近 くの 辺 材 を 含 む 気 乾 試 験 片 において, 半 径 方 向 加 力 の 強 度 が 低 いことの 要 因 となる 可 能 性 を 示 唆 する このように,カラマツにおける, 横 方 向 の 圧 縮 特 性 の 半 径 方 向 変 動 には, 年 輪 構 造 の 半 径 方 向 変 動 が 影 響 を 与 えることが 示 唆 された すなわち, 接 線 方 向 加 力 の 圧 縮 特 性 には, 主 に 晩 材 率 や 晩 材 密 度 の 増 加 のような 年 輪 構 造 の 半 径 方 向 が 寄 与 するため, 髄 か らの 距 離 の 増 加 や 密 度 の 増 加 に 伴 って, 圧 縮 特 性 が 増 加 すると 考 えられた また, 半 径 方 向 加 力 の 圧 縮 特 性 には, 早 材 の 性 質 の 変 動 が 重 要 な 役 割 を 果 たす ため, 接 線 方 向 加 力 の 圧 縮 特 性 のような, 髄 からの 距 離 の 増 加 や 試 験 片 の 気 乾 密 度 の 増 加 に 伴 う 増 加 が 生 じない 可 能 性 が 示 唆 された これらは, 前 報 9) にお ける 部 分 圧 縮 特 性 の 変 化 に 年 輪 構 造 の 半 径 方 向 変 動 が 寄 与 する 可 能 性 を 示 す しかしながら, 横 方 向 の 圧 縮 特 性 には, 細 胞 の 配 列 1) や 形 状 16, 17, -4), 放 射 組 織 量 5) 等 の 要 因 が 影 響 を 与 えることが 報 告 されて いるため, 横 方 向 の 力 学 的 性 質 の 髄 から 樹 皮 に 向 か う 変 化 と 木 材 の 組 織 構 造 の 関 係 を 明 らかにするため には,さらなる 検 討 が 必 要 である 4. まとめ カラマツにおける 横 圧 縮 特 性 の 樹 幹 半 径 方 向 変 動 を 調 べるため, 髄 から 半 径 方 向 に 連 続 した 気 乾 試 験 片 を 用 いて, 密 度,ARWと 横 方 向 の 圧 縮 特 性 を 把 握 し た 結 果, 次 の 結 論 が 得 られた 1) 接 線 方 向 加 力 のσは, 髄 からの 距 離 の 増 加 と 気 乾 密 度 の 増 加,ARWの 減 少 に 伴 い 増 加 した 一 方,この 傾 向 は 半 径 方 向 加 力 では, 観 察 されなかった 半 径 方 向 加 力 のσは, 樹 皮 近 くで 低 い 傾 向 があり, 密 度 と 相 関 がなかった これらの 結 果 は, 髄 からの 距 離 の 増 加 に 伴 うσの 変 化 が, 加 力 方 向 によって 異 なることを 示 した ) 軟 X 線 デンシトメトリ 法 による 年 輪 構 造 の 半 径 方 向 変 動 を 把 握 した 結 果, 晩 材 率 と 晩 材 密 度 は 髄 か ら 樹 皮 に 向 かい 増 加 する 傾 向 があった 一 方, 心 材 部 分 における 髄 からの 距 離 の 増 加 に 伴 う 早 材 密 度, 年 輪 内 最 低 密 度 の 変 化 は, 晩 材 密 度 や 晩 材 率 の 変 化 に 比 べ 小 さかった これらの 結 果 は, 晩 材 率 や 晩 材 密 度 の 増 加 のような 木 材 の 年 輪 構 造 の 半 径 方 向 変 動 が, 接 線 方 向 加 力 の 圧 縮 特 性 の 増 加 に 寄 与 する 一 方 で, 半 径 方 向 加 力 では, 早 材 の 性 質 の 半 径 方 向 変 動 が 寄 与 する 可 能 性 を 示 した 本 研 究 の 一 部 は, 平 成 -4 年 度 新 たな 農 林 水 産 政 策 を 推 進 する 実 用 技 術 開 発 事 業 ( 農 林 水 産 省, 010~01 年 度, 課 題 番 号 070)の 助 成 により 行 われた また, 本 研 究 の 一 部 は, 第 6 回 日 本 木 材 学 会 札 幌 大 会 (01)で 発 表 された 文 献 1) 渡 辺 治 人, 堤 寿 一, 小 島 敬 吾 (1963) 木 材 学 会 誌 9: 5-30. ) 太 田 貞 明, 渡 辺 治 人, 松 本 勗, 堤 寿 一 (1968) 九 州 大 学 農 学 部 付 属 演 習 林 集 報 : 105-116. HRO For. Prod.Res. Inst. No.543, 015-16 -
カラマツにおける 横 圧 縮 特 性 の 樹 幹 半 径 方 向 変 動 3) 平 川 泰 彦, 藤 沢 義 武 (1995) 木 材 学 会 誌 41: 13-131. 4)Zhu J, Tadooka N, Tanaka K, Koizumi A (005) J. Wood Sci. 51: 95-101. 5)Koizumi A, Kitagawa M, Hirai T (005) Eurasian Journal of Forest Research 8: 85-90. 6) 井 城 泰 一, 福 士 達 央, 反 保 早 代, 田 村 明, 石 栗 太, 飯 塚 和 也 (010) 木 材 学 会 誌 56: 65-73. 7) 森 田 秀 樹 荒 武 志 朗 (010) J. Timber Eng. 3: 137-143. 8) 永 石 達 也, 小 林 義 裕, 雉 子 谷 佳 男, 森 田 秀 樹, 藤 元 嘉 安 (011) 第 61 回 日 本 木 材 学 会 大 会 研 究 発 表 要 旨 集 ( 京 都 ),p115, 011. 3. 9)Ishikura Y, Matsumoto K, Ohashi Y (01) J. Wood Sci. 58: 399 407. 10) 太 田 貞 明 (1970) 木 材 工 業 5: 7 9. 11)Polge H, Nicholls JWP (197) Wood Sci. 5:51 59. 1)Fujimoto T, Koga S (010) J. Wood Sci. 56:7 14. 13)Bodig J (1965) Forest Products Journal 15: 197-0. 14) 王 松 永 (1974) 木 材 学 会 誌 0: 17-174. 15) 相 内 泰 三, 石 田 茂 雄 (1981) 北 海 道 大 学 農 学 部 演 習 林 研 究 報 告 38: 73-8. 16)Ando K, Onda H (1999) J. Wood Sci 45: 10-16. 17)Ando K, Onda H (1999) J. Wood Sci. 45: 50-53. 18)Tabarsa T, Chui Y H (000) Wood and Fiber Science 3: 144-15. 19) 村 田 功 二, 増 田 稔 (003) 材 料 5: 347-35. 0)Grabner M, Wimmer R, Gierlinger N, Evans R, Downes G (005) Can. J. For. Res. 35: 781-586. 1)Grabner M, Müller U, Gierlinger N, Wimmer R (005) IAWA J. 6: 11-0. ) 大 釜 敏 正, 山 田 正 (1974) 木 材 学 会 誌 0: 166-171. 3)Watanabe U, Norimoto M, Odgama T., Fujita M (1999) Holzforschung 53: 09-14. 4)Watanabe U., Fujita M., Norimoto M, Morooka T (000) J. Wood Sci. 46: 109-114. 5) Watanabe U, Fujita M, Norimoto M ( 00) Holzforschung 56: 1-6. 6)Kennedy RW (1968) Forest Products Journal 18: 36-40. - 性 能 部 構 造 環 境 グループ- ( 原 稿 受 理 :15..10) - 17 - 林 産 試 験 場 報 第 543 号