平成 28 年度

佐賀県工業技術センター研究報告書

県産木材製学童用机椅子の試作開発
生産技術部
辛川洋介 佐藤彰
川口比呂志
これまでに取り組んだ研究において,諸富家具産地で製造している既存の学童用机椅子よりも,厚さが薄い部材で強度を確保できる可能性が高いことを確認した．しかしながら,材料コストの削減と軽量化は図れるものの,加工コストや厚さの異なる材料の取り扱い，材料調達コスト等を含めたトータルコストの削減については,さらなる検討が必要であった.
そこで，本研究では, トータルコストの削減を実現する机・椅子の構造や設計について検討した.その結果，机・椅子の脚部に板厚 25mm，幅 50mm の部材を使用することで，JIS 規格に定められた強度を確保しつつトータルコストを削減できる可能性が高いことが分かった．また, 市町村や学校現場等からの多様なニーズに対応できるように,ヒノキ製の机・椅子の試作開発と机の天板に傷が付きやすいといった課題を解決するため,天板表面にメラニン材を用いた机の試作開発を行った.

1.はじめに
平成 25 年度から平成 27 年度に取り組んだ「県産木材を活用した家具及び木製品の開発 1)〜3)」において,県産杉製の学童用机椅子の脚部にホゾ接合を用いることで接合強度を高め,既存の部材（板厚 35mm，幅 50mm）よりも薄い部材（板厚 20mm または 30mm，幅 50mm）で，JIS S1021:2011「学校用家具-教室用机・椅子」（以下 JIS 規格という）に定められた強度を確保できる可能性が高いことがわかった．
椅子については,板厚 20mm の部材で強度を確保できる可能性が高いことを確認したが，机の脚部の板厚を 20mm とする場合は，部材を L 字構造に組み合わせた仕様とする必要があり，加工コストが上昇することや使用状況によっては破損する可能性があるといった課題が残った.また,板厚を 30mm とする場合は,強度を確保できる可能性は見出せたものの,どこまで板厚を薄くできるかの検証までには至らなかった.さらに，机の脚部以外は板厚 20mm の部材を使用することから，加工コストに加えて厚さの異なる材料の取り扱いや材料調達コスト等を含めたトータルコストの削減については,さらなる検討が必要であった.
そこで,本研究では,学童用机椅子を対象に, トータルコストの削減を実現する机・椅子の構造や設計について検討した.また,学校現場等からの多様なニーズに対応できるように,杉製の机・椅子に加えて,ヒノキ製の机・椅子,天板をフラッシュ構造とし,表面に杉やヒノキに比べて傷が付きにくいメラニン材を用いた机の試作開発を行った.
なお，試作した試験体の強度等の確認は, JIS 規格に準じた試験を福岡県工業技術センターインテリア研究所の協力を得て実施した.
2.材料調達と生産性の効率化につながる学童用机椅
子の開発
2.1 杉製机・椅子の試験体製作と強度試験
机の脚部の部材サイズを板厚 25mm，幅 50mm,天板等に使用する部材サイズを板厚 20mm の 2 種類の板厚で構成する仕様とした.
棚板は,既存の学童用机では天板と同様に,杉の無垢材を張り合わせて板状にした部材を使用しているが,フラッシュ加工材を用いることとした.フラッシ
ュ加工は,芯材の両面に合板等を貼ることで板状の部材とするもので,諸富家具産地内には,フラッシュ加工を専門とする事業所がある.また，製造現場では,天板と棚板を製作するための材料の加工や選別,板状に加工するための作業負担が大きいとのことである.そこで,諸富家具産地で多用されているフラッシ
ュ加工材を用いることで,部材加工の効率化によるコスト削減と生産性の向上を図ることとした.
机背面の脚間を繋ぐ貫は,先の研究では板厚 20mm，幅 50mm の部材を 2 本配置したが,材料点数を減らすため,板厚 20mm，幅 80mm の部材を 1 本配置した.机・椅子のサイズは,先の研究と同様に 5 号とした.

－ 33 －

平成 28 年度

佐賀県工業技術センター研究報告書

椅子については,先の研究において,脚部の部材を板厚 20mm，幅 50mm とした仕様で JIS 規格に準じた試験に適合する可能性を見出したが,製造現場の担当者を交えて検討した結果,一般住宅用の椅子を含め,これまでの椅子製造販売の経験から,板厚 20mmの脚では,使用状況によっては反りや破損の可能性があるとの知見から,板厚 25mm とすることとした.
また，強度を要する机の脚と脚底部,脚と背面の貫及び椅子の脚と側座枠,前脚と前座枠,後脚と後座枠はホゾ接合とした.
先の研究で試作した机において，板厚 20mm の L字構造の脚部は,製造現場の担当者を交えて検討した結果,加工時の負担が大きいことと破損の可能性があるため採用を見送ることとした.
2.2 試作した杉製机の強度試験等の結果
机の脚部の仕様において，正面側が薄い平板状の場合,JIS 規格に定められている強度試験項目の水平力強度試験（9.3.3）に適合することが最も難しい.
そこで,試験体に対して水平力強度試験を実施し,今回の仕様における強度を確認することとした.
その結果,机の左右それぞれの方向から力を加えた際の移動量が 20mm 以下でなければならないが,1回目の方向（A 方向）からの試験による移動量は 20mm以下で適合したものの,2 回目の方向（B 方向）からの試験では移動量が 20mm を超え, 規定に適合しなかった.図 1 に水平力強度試験の様子を示す.
2.2.1 杉製机の改良と再試験
水平力強度を向上させるため 2 種類の仕様を考案した．一つは,貫の部材サイズを幅 50mm として 2 本に増やしたもの（図 2）．もう一方は，脚部の部材サイズを幅 50mm から 60mm に変更し,貫の部材サイズを幅 60mm としたもの（図 3）.それ以外の仕様は,先に試作した試験体と同様とした.
2.2.2 改善した杉製机の強度試験の結果および考察
水平力強度について再度試験を実施した結果,それぞれの試験体について,机の左右それぞれの方向から力を加えた際の移動量が 20mm 以下となり規定に適合した.なお，試験終了後,貫を 2 本にした試験体について,上段の貫を切断し,下部の貫のみの状態で水平力強度試験を実施した結果,左右それぞれの方向から力を加えた際の移動量が 20mm を超え,規定に適合しなかった.
これらの結果から，脚部のサイズを板厚 25mm，幅50mm とし,板厚 20mm，幅 50mm の貫を 2 本とすることで水平力強度試験に適合することが分かった.今回の仕様においては,机背面の貫の位置が強度を確保

A 方向20mm 以内B 方向
20mm 超貫（高さ 80mm/板厚 20mm）

図 1 机の水平力強度試験の様子（貫 1 本）

A 方向20mm 以内B 方向
20mm 以内貫（高さ 50mm/板厚 20mm）

図 2 机の水平力強度試験の様子（貫 2 本）

B 方向20mm 以内

A 方向
20mm 以内貫（高さ 60mm/板厚 20mm）

脚（高さ 60mm/板厚 20mm）

図 3 机の水平力強度試験の様子（貫 1 本）
するうえで重要な役割を果たしていると考えられる．
一方，脚部の部材サイズを幅 60mm にすることで,貫が 1 本でも水平力強度試験に適合する可能性を見出したが,製造現場の担当者を交えて検討した結果,幅 60mm の部材を 5 本（脚 4 本,貫 1 本）加工するよりも,幅 50mm の部材を 6 本（脚 4 本,貫 2 本）加工する方が効率的であるとの結論に至り,脚部の幅を60mm とする仕様は採用を見送ることとした.
先の研究において,脚部のサイズが薄い板厚 20mm，－ 34 －

平成 28 年度

幅 50mm の机は，JIS 規格に定められた強度試験のうち水平力強度以外の項目については適合した.この結果と,今回の水平力強度試験の結果から,貫が 2 本の仕様を新たな学童用机の基本形とすることとした（図 4，表 1）.
3．市町村や学校等のニーズに対応するための机・椅
子の試作開発諸富家具産地内で製造している学童用机椅子は,現在，杉製の 1 種類のみであるが，市町村や学校によっては，ヒノキ製や傷が付きにくい机の天板が求められている．そこで，これらのニーズに対応するため，ヒノキ製の机・椅子と天板がフラッシュ構造
で傷がつきにくいメラミン材を貼った机の試作開発に取り組んだ.
3.1 ヒノキ製机の試作開発
本研究において基本形とした仕様で県産ヒノキ製の机を試作し（図 5），JIS 規格に定められている安定性試験（9.2.1,9.2.2）と強度試験（9.3.1〜9.3.3）,衝撃試験（9.4.3）の 6 項目を実施した.その結果，いずれの試験にも適合した.図 6 に試験の様子を示す. 試験終了後,背面の 2 本の貫のうち,上段の貫を切断し,下段の貫のみで水平力強度試験（9.3.3）を実施した.その結果,机の左右それぞれの方向から力を加えた際の移動量は，20mm 以下となり規定に適合した.
3.2 天板表面にメラミン材を貼った机の試作開発
表面にメラニン材を貼ったフラッシュ構造の天板の机を試作した.天板以外は, 本研究において基本形とした仕様とした（図 7）.
製造現場の担当者によると,既存の学童用机を製作する工程の中で,最も時間を要するのは,複数の無垢材を接ぎ合せて製作する天板と棚板の工程とのことだった.本研究において試作開発した机の棚板は全てフラッシュ構造としており,天板もフラッシュ構造とした場合は,製造現場の負担が軽減される.
フラッシュ加工については,諸富家具産地内の専門業者に依頼することで,加工作業の分散化と生産性の向上が期待できる.また,メラニン材は,傷が付きにくい素材であるため,机天板に高い表面硬度が求められる場合は有効である.
3.3 杉製およびヒノキ製椅子の試作開発
先の研究において,杉製椅子の脚部を板厚 20mm，幅 50mm の部材とすれば,JIS 規格に適合する可能性を見出したが,2 章 1 節で述べたとおり，脚部を板厚25mm，幅 50mm の部材として,杉製とヒノキ製の椅子を試作した（図 8，表 2）.

－ 35 －

佐賀県工業技術センター研究報告書

図 4 基本形となる杉性机（左）と既存の机（右）表 1 机の基本形と既存の机の仕様比較
基本形

既存品

棚板

フラッシュ構造

修成材

脚部

板厚 25mm、幅 50mm

板厚 35mm、幅 50mm

板厚 20,mm、幅 50mm

板厚 25mm、幅 50mm

２本

１本

板厚 25mm、幅 45mm

板厚 40mm、幅 50mm

貫脚底部

図 5 試作したヒノキ製机

A 方向20mm 以内B 方向
20mm 以内貫（高さ 50mm/板厚 20mm）

図 6 机の水平力強度試験の様子（ヒノキ）平成 28 年度

佐賀県工業技術センター研究報告書

図 7 試作した天板フラッシュ仕様の机

図 9 ヒノキ製椅子の背もたれ耐久試験の様子

産地において,JIS 規格の全ての項目について試験を実施し,規定への適合を確認する必要がある.

図 8 試作した椅子（左：杉／中：ヒノキ）と既存の椅子（右）表 2 椅子の基本形と既存の椅子の仕様比較
基本形

既存品

脚部

板厚 25mm、幅 50mm

板厚 35mm、幅 50mm

脚底部

板厚 25mm、幅 45mm

板厚 40mm、幅 50mm

JIS 規格に定められている安定性試験（9.2.3〜9.2.5 ） と 強 度 試 験 （ 9.3.4 〜 9.3.7 ） , 衝 撃 試 験（ 9.4.1,9.4.2,9.4.4 ） の 10 項 目 と 耐 久 性 試 験（9.5.1,9.5.2）の 2 項目について試験を実施した.
なお，耐久性試験については,それぞれ 5 万回負荷をかけるように定められているが,椅子の構造や他の試験結果から 1 万回の負荷で規定に適合するか否かを概ね推定できることから,今回は 1 万回の負荷で試験を実施した.その結果,杉製とヒノキ製の椅子の両者とも ,全ての試験項目について規定に適合した.
図 9 にヒノキ製椅子の背もたれ耐久性試験（9.5.2）の様子を示す．
以上の結果から，杉製とヒノキ製の机と同様に,脚部を板厚 25mm，幅 50mm の部材で椅子を製作することで，JIS 規格に適合する可能性が高いことが分かった.なお,最終的に製品化する場合は,諸富家具

4．おわりに
諸富家具産地で現在製作されている学童用机椅子
は, 板厚35mm，幅50mmの部材で構成されているが，本研究において, 加工コストや厚さの異なる材料の取り扱い，材料調達コスト等を含めたトータルコストの削減に貢献できる仕様（表1と表2の基本形）の学童用机椅子を試作開発することができた.また,市町村や学校現場等のヒノキ製や傷が付きにくい机の天板へのニーズに対応可能な，ヒノキ製の机・椅子とフラッシュ構造で表面にメラミン材を貼った机を試作開発することができた.
今後は，本研究で試作開発した学童用机椅子の仕様を基に,諸富家具産地内での実用化を目指す予定
である.また,県内の家具関連業者に対しても成果の普及を行う予定である.
最後に,JIS 規格に基づく各種試験を実施するにあたり,全面的にご協力くださいました福岡県工業技術センターインテリア研究所に深く感謝いたします.
参考文献
1) 辛川洋介 他,県産木材を活用した家具及び木製品の開発,佐賀県工業技術センター,平成 25 年度
研究報告書,p45-49
2) 辛川洋介 他,県産木材を活用した家具及び木製品の開発,佐賀県工業技術センター,平成 26 年度
研究報告書,p45-48
3) 辛川洋介 他,県産木材を活用した家具及び木製品の開発,佐賀県工業技術センター,平成 27 年度
研究報告書,p29-32－ 36 －