－木材の曲げ加工に適した前処理方法の開発－
羽野 泰史 *1

竹内 和敏 *1

岡村博幸 *1

Development of Wood Bending Technique- Development of Pretreatment Method Suitable for Bending and Curved Surface Processing of Wood Yasushi Hano, Kazutoshi Takeuchi and Hiroyuki Okamura

大川地域の家具製造業では，従来の主力製品である箱物家具に加え，イス，テーブル等の「脚物家具」への展開が求められている。しかし，「脚物家具」に多く使用されている曲げ加工では，加工時に割れ，シワなどの不良が発生することが問題となっている。そこで，木材の曲げ加工性を向上させるための前処理方法として加水分解処理，漂白処理そしてアルカリ処理について検討を行った。その結果，所定条件の加水分解処理を施すことにより，無処理材と比較して軟化し，曲げ加工性の向上が認められた。

1 はじめにそこで本研究では，木材の軟化に関係が深いヘミセ

大川 地域 の家 具製 造業 は， 従来 箪笥 等の 「箱 物家

ルロースとリグニンに着目し，表 1 に示すとおり両成具」製造が主であったが，ライフスタイルの変化や安分と選択的に反応する前処理法により木材を処理する価な大手家具メーカー，海外製品との競争等で出荷額ことで曲げ加工性の向上が可能かどうか検討を行った。

が減少している。今後は箱物家具に加え，意匠性が高
表 1 前処理方法と反応する木材の主な成分

く競争力の強いイス，テーブル等の「脚物家具」への前処理方法
加水分解処理漂白処理
アルカリ処理展開が急務であり，「脚物家具」に多く使用されている曲げ加工技術の向上が求められている。
無垢の一枚板を曲げる曲げ木は，古くから木製品の反応する主な成分
ヘミセルロースリグニン
ヘミセルロース・リグニン製造に用いられてきた手法であり，現在の脚物家具製造においても欠かせない技術となっている。曲げ木は，

2 実験方法2-1 供試材料

蒸煮処理などを施して軟化処理を行った木材を帯鉄と主要な家具用材であるウォルナットを使用した。試共に曲げるトーネット法による加工が現在でも主とし験片の寸法は，厚さ20 mm×幅 30 mm×長さ210 mmとて行われている。

し，試験片は1条件につき3個ずつ作製した。

曲げ木で行われている蒸煮処理は木材を高温度かつ2-2 加水分解処理高含水率にすることで木材の主成分の内，ヘミセルロオートクレーブ(三洋電機メディカル（株）製，ースとリグニンを軟化させ 1），曲げ加工を容易に行うMLS-3020)を用いて，温度条件は121 ℃で，処理時間ことができる状態にする。

を2.4時間，5.8時間，13.9時間の3条件で処理を行っ

一方，家具材として樹種が多様化してきており，こた 。 処 理 条 件 に つ い て は ， P フ ァ ク タ ー ＝ ∫ exp

れまで曲げ木にあまり使われてこなかった樹種が使用（40.48－15106/T）dt（T：絶対温度）で算出する加されている。樹種によって曲げ易さが異なるため，従水分解時の温度と時間の積を指標に設定を行い，それ来曲げ木に用いられなかった樹種が使用されることでぞれ130 ℃，140 ℃，150 ℃で1時間処理した場合のP割れ，シワなどの不良が発生することが問題となってファクターと同程度になるようにした。

いる。加工条件の検討などが行われているが 2-5），完

2-3 漂白処理

全に不良をなくすに至ってはいない。

試験片を80 ℃の湯浴上で0.67 %亜塩素酸ナトリウ
ム，0.13 %酢酸溶液に浸漬させ，1時間，5時間の2条件で処理を行った。また，処理時間が5時間の条件で*1 インテリア研究所

は2時間毎に薬品を追加した。処理後の試験片は，蒸- 9 -留水で洗浄を行った。

した。

2-4 アルカリ処理
水酸化ナトリウム水溶液の濃度を10 %および15 %の3 結果と考察

2条件調製し，調製した水溶液中に試験片を浸漬後，3-1 各処理による曲げ加工性評価

室温で-90 kPaで1時間減圧処理を行い，続いて700各種前処理を行った試験片の曲げ加工性評価での荷kPaで1時間加圧処理を行った。加圧処理後，浸漬した

重-たわみ曲線を図2～4に示す。

まま常圧で18時間静置し，10 %酢酸溶液で中和後，蒸いずれの前処理においても無処理と比較して同一荷留水で洗浄を行った。

重でのたわみ量が増加し，軟化する傾向が認められた。

2-5 曲げ加工性評価

加水分解処理や漂白処理では，処理時間が長いほど軟前処理を実施した試験片は，曲げ加工性の影響を調化する傾向が確認されたが，アルカリ処理では今回実べるために，図 1 に示す曲げ半径 150 mm 曲げ型を用施した10 %と15 %濃度間での顕著な差は確認されなかいて評価を実施した。

った。また，今回実施した条件では，121 ℃，13.9時間の加水分解処理と10 %と15 %濃度のアルカリ処理が大きく軟化した。

図1

荷重（N）

3000

曲げ半径 150 mm の曲げ型および評価の様子

試験片は材温と含水率を調製するために沸騰水の蒸2000

1000

00

気で 3 時間の蒸煮処理を行った。続いて 0.5 mm 厚さ51015たわみ（mm）のステンレス製帯鉄に蒸煮処理した試験片を固定し，無処理
121 ℃、5.8 h

万能試験 機（（株 ）島津 製 作所製 オートグ ラフ AGX）で荷重速度 40 mm/min の条件にて曲げ加工試験を

図2121 ℃、2.4 h
121 ℃、13.9 h

加水分解処理試験片の荷重-たわみ曲線行った。試験から得られた「荷重-たわみ曲線」から軟化の度合いを評価し，さらに目視で木材の割れやシ3000

ワの有無を評価した。
2-6 曲げ試験および色差測定

荷重（N）

前処理による強度や色味への影響を確認するために曲げ試験と前処理前後の材色の変化を測定した。
曲げ試験の試験片は幅30 mmとし，試験のスパンは2000

1000厚さの14倍，荷重速度は5 mm/minとし，5試験体で曲げ試験を行った。曲げ強さは，JIS Z 2101-2009「木00材の試験方法 15 曲げ試験」を参考に算出した。

51015たわみ（mm）

材色の変化は，色彩色差計（MINOLTA（株）製 CR-

無処理

処理時間1 h

処理時間5 h100）を用いて反射色の測定を行った。測定の光源はD65を用い，スポット径は8 mmとし，1試験体あたり5図3点測定を行った。前処理を行った試験片について無処理の木材の測定値を基準として前処理後の色差を算出- 10 -

漂白処理試験片の荷重-たわみ曲線

効果は確認できなかった。また，加水分解処理を行っ3000た試験片では121 ℃，2.4時間の条件では全ての試験

荷重（N）片で割れ，シワなどの不良が発生しなかったが，処理2000時間が長くなるにつれて成功率が低くなった。
加水分解処理での結果から，前処理による軟化処理が過剰な場合，強度が不足し割れが発生してしまうと1000考えられる。アルカリ処理についても同様に軟化処理が過剰であったと考えられる。

0151050

一方，漂白処理に関しては，評価後の試験体サンプ

たわみ（mm）

ルの断面を観察したところ，図5に示すとおり表面の15 %NaOH10 %NaOH

無処理

ごくわずかな部分しか漂白されておらず，処理が不均
図4

アルカリ処理試験片の荷重-たわみ曲線一であったと考えられる。薬剤を木材内部まで浸透させるためには，アルカリ処理で行った減圧加圧処理が続いて曲げ加工性評価を実施した。評価後試験片の有効であるが，漂白処理で発生する二酸化塩素に対応割れやシワなどの不良が発生せずに曲げ加工ができたする必要があるため，処理を行うのが困難であった。

確率を成功率として評価した結果を表2に示す。

今後，均一に処理可能な方法を検討し評価を行いたい。

表2

前処理条件毎の成功率と評価後試験片の様子
前処理方法

成功率

無処理

0 %

121 ℃、2.4 h

加水分解処理評価後試験片長さ
方向表面

幅方向

100 %

121 ℃、5.8 h

33 %121 ℃、13.9 h

0 %処理時間1 h0 %処理時間5 h0 %

中央
断面

厚さ
方
向無処理
図5

漂白処理
処理時間5 h

無処理と漂白処理の表面および中央断面の様子

漂白処理

3-2 曲げ試験および色差測定
最も曲げ加工性が優れていた121 ℃，2.4時間での10 %NaOH

加水分解処理について，強度および色味への影響を確0 %認するために曲げ試験および色差測定を行った。曲げアルカリ処理
15 %NaOH

試験の結果を図6に示す。無処理材と比較して121 ℃，0 %2.4時間の条件で加水分解処理を行った試験片では曲評価後試験片を側面から撮影

げ強さが16%程度低下することが明らかとなった。
これは加水分解によってヘミセルロースや酸可溶性

曲げ半径150 mmの条件において，通常の曲げ木加工リグニンの分解もしくは低分子化が進行しているためで実施されている無処理材では，曲面の外側に割れにと考えられる。

よる不良が発生した。前処理を施した試験片のうち，漂白処理，アルカリ処理でも同様に全ての試験片で引張り側に割れによる不良が発生し，曲げ加工性の向上- 11 -5 参考文献

曲げ強さ（MPa）

150

1） 高村憲男：木材学会誌 第14巻 第2号，pp.75-79（1968）

100

2） 石原智佳，長谷川良一：岐阜県生活技術研究所研究報告，No.14，pp.15-19（2011）503） 石原智佳，三井勝也，伊藤国億，長谷川良一：岐阜県生活技術研究所研究報告，No.17，pp.36-42

0

無処理

図6

加水分解処理（2015）

加水分解処理による曲げ強さへの影響

4） 石原智佳，今井隆矢，三井勝也，伊藤国億，長谷川良一：岐阜県生活技術研究所研究報告，No.18，続いて，前処理前後の色の変化について表3に示す。

pp.30-33（2016）5） 石井信義，大内成司，北嶋俊朗：大分県産業科学

表3

加水分解処理による色への影響

処理前

処理後

⊿

L*52.448.0-4.4

a*6.5

5.8-0.8

b*11.813.61.8

技術センター研究報告，pp.135-142（1993）

色差⊿E ＊ab4.9

加水分解処理によって，明るさの度合いを示すL* 値が減少，すなわち暗色化する傾向が認められた。色相と彩度を示すa * とb * についてはほとんど変化せず，b * が僅かに増加，すなわち若干黄色味が増すことが示された。また，式1により算出される色差（⊿E *ab）については4.9と比較的小さい値となった。これはウォルナット材が暗色の材であるためと考えられる。

・・・式1

4 まとめ
ウォルナット材に対し，木材の曲げ・曲面加工性の向上を図るための前処理方法として加水分解処理と化学処理について検討を行った結果，以下の知見を得た。
加水分解処理や化学処理を実施することで無処理材と比較して軟化することが認められた。
今回検討した条件の中では121 ℃，2.4時間の加水分解処理で最も曲げ加工性が向上した。
一方，加水分解処理を行うことによって，強度の低下や暗色化といった影響があるため，製品化の際には考慮する必要がある。
今後，ウォルナット材以外の材にも今回開発した前処理を適用し，影響について調査を実施したい。
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