関東森林研究論 文72-1(2021)

異なる乾燥条件下におけるスギ柱材の乾燥割れ
小澤雅之 1 ・伊原隆伸 1 ・櫻田尚人 1 ・鈴木泰仁 1１ 山梨県森林総合研究所
要旨：スギ柱材の高温乾燥に伴い発生する表面割れおよび内部割れを現状より低減させるために，無背割りスギ心持
ち柱材を通常乾燥とそれとは異なる４つの乾燥条件で乾燥させ，発生した割れの状況を検討した。通常乾燥での含水率は平均値 13.6%を示し，表面割れを目視診断したが，商品として問題ないことが確認された。単位面積当たりの表面割れ率は，高温セットの設定温度が低いと小さくなる傾向が認められたが，通常乾燥では低い値を示した。通常乾燥における内部割れ率は，全乾燥条件のうち２番目に高い値を示し，材全体に割れが進展している可能性が示唆された。高温セットの設定温度を低くすることで内部割れが減少する傾向が認められたことから，通常乾燥において高温セットの温度を低くすることで材全体の内部割れを減少させられることが示唆された。
キーワード：スギ柱材，無背割り，高温乾燥，表面割れ，内部割れ

Drying checks of sugi (Cryptomeria japonica D. Don) square lumber under different drying conditions
Masayuki OZAWA1, Takanobu IHARA1, Naohito SAKURADA1, Yasuhito SUZUKI1
1 Yamanashi Forest Research Institute
Abstract: Surface checks and internal checks that occur in sugi square lumber material due to high-temperature drying wereexamined under normal and four different drying conditions. As a result of normal drying condition, the average moisture content
was 13.6 %. The surface check was judged visually, but there was no problem as a product. When the set temperature of the hightemperature setting was low, the surface checking rate per unit area tended to decrease. Normal drying condition showed values
close to this group. The internal check rate in normal drying condition was the second highest value among all drying conditions,and the results of image analysis suggested that checks might have progressed throughout the material. Regarding internal checks,
it was found that the value tended to decrease by lowering the set temperature of the high-temperature setting. By lowering thetemperature of the high-temperature setting than the current one, it may be possible to reduce the internal checking of the entire
material under normal drying condition.
Key-word: sugi square lumber, high-temperature drying, surface check, internal check

Ⅰ はじめににおいても人工造林された針葉樹の利用増加が期待され我が国では戦後の人工造林が伐期を迎え，これまで輸るが，今後は前述した CLT やプレカット材，機械等級区入材が主だった需給状況においても徐々に国産材へシフ分材などの品質向上も併せて求められている。国産材のトし，木材自給率は 2018 年には８年連続の上昇で，用材供給拡大には，地域材であるスギの多用途な活用が必要

では 32.4 %を示すまでに至った（６）。特に木質資源は，となり，そのためには人工乾燥の技術や基盤は重要な因

地球温暖化防止の観点において炭素を長期固定できる優子となる。これまでも，地域では積極的にスギの人工乾位性から，木造建築への積極的な活用が推進され，中で燥に取り組んできたが，スギ材は生材の含水率に大きなもラミナを繊維方向に直交させ多層接着した面材料によ変動があるため乾燥が難しく，人工乾燥させても表面等る CLT 構法により，欧州を中心に中層建築物等に活用さに割れなどが生じ，商品価値が下がるなど問題が生じる。

れている（２）。また，森林の成長量や蓄積を踏まえた伐そこで，高品質な地域材を供給するための人工乾燥技術

採を行い，森林の適切な更新と整備により再生産を進め向上を目的に，本報では、今回乾燥試験を依頼した事業ていく持続的な森林の利用や，地域内における経済や資体で通常的に行われている乾燥方法(以下、通常乾燥、と源循環からも地域材の利用拡大が求められている。地域する)と、それとは異なる乾燥スケジュールで試験を行い，－137 －（受理日 2021 年 2 月 15 日）

どのような条件であれば割れが発生あるいは抑制できるのかについて検討した。

同様とした。
内部割れについて，材内部を直接目視確認ができないため，すべての乾燥材から内部割れ測定用の試料を約300 mm 間隔で 11 枚 (厚さ 30 mm) 切り出し，末口側

Ⅱ 試験材と測定方法
１．試験材と各測定方法 山梨県地域で伐採された末と元口側の表面をデジタルカメラで撮影した。その画像

口径 16 cm ～ 18 cm のスギ丸太を，高温乾燥を行っていをアメリカ国立衛生研究所が開発したフリーソフトる事業体で長さ 3000 mm，幅 120 × 高さ 120 mm の無ImageJ により画像処理を行い，割れ部分が画像上で黒背割り心持ち正角材に製材した。製材直後に材央部の断色化することを利用し，割れ部分として黒色化した総面面寸法と材長および質量を測定し，木口面を除く材４面積を，その木口断面積で除した値を内部割れ率と定義しにおいて，材両端部から 300 mm 材央部に寄ったところた。乾燥材１本から切り出した全 11 枚の内部割れ率のと材央部の３点計 12 カ所の含水率を高周波式含水率計

平均値を材全体の内部割れ率，柱材の両木口面に最も近(株式会社ケット科学研究所製木材水分計 HM-500) で接した部位から切り出した２枚のデータを除外した９枚測定した。なお，生材を計測したため，含水率が著しくの内部割れ率の平均値を材内部の内部割れ率として算出

高く測定不能になる場合が生じたが，その際の含水率はした。なお，画像上に節などがある場合は，画像上から測定限界である 140 %とした。これらの測定直後に高温削除した。

型蒸気式木材乾燥装置 (株式会社新柴設備製 SKD-50)へ材を入れ人工乾燥試験に供した。また，高周波式含水率計とは別に全乾法による含水率を計測するための柱材を無作為に各乾燥条件について５本用意した。

Ⅲ 結果と考察１．各乾燥条件における含水率 全乾法と高周波式含水率計による含水率の結果を表－２に示す。乾燥前の含２．乾燥条件 通常乾燥と各回の乾燥スケジュールを水率はいずれも 65 ％以上の値を示した。乾燥後の含水表－１に示す。なお、今回用いた乾燥装置における通常率は，通常乾燥では全乾法 13.6 %，含水率計 7.7 %を示(材積･10.2 m3) であした。試験 H16 および試験 L16 では全乾法 8.5 ％およびる。本報での乾燥本数はこれよりも少なかったが，この11.5 %と通常乾燥よりもやや過乾燥となり，逆に蒸煮処乾燥条件を適用し、本報では便宜上通常乾燥と称した。

理が８時間であった試験 H08 と試験 L08 では全乾法でまた，乾燥させる本数が少ないことを補うため，装置内20 % 以上を示した。今回の乾燥試験では蒸煮処理時間で乾燥空気が円滑に循環するよう材を装置内中央部に集の長短により含水率に差異が生じる傾向が認められた。

乾燥での最適な材の本数は 238 本

積し，装置内高に揃えて桟積みを行った。
表－１. 通常乾燥と各乾燥における乾燥条件

表－２. 各乾燥条件における乾燥前後の含水率

Table １. Drying schedule in each kiln-drying.

Table ２. Initial and final moisture content in each

蒸煮処理 *1

高温セット処理

乾燥処理 *2

時間 (hrs.) 温度 (℃) 時間 (hrs.) 時間 (hrs.)

drying schedule.

試験体数(本)全乾法
含水率 (%)

高周波式含水率計

通常乾燥14120

2220050

試験H1616120969650

試験H088120969650

通常乾燥 108.5 (40.0) 13.6 (6.7) 77.6 (15.7)

7.7 (3.4)

試験L1616110

489666

乾燥H1676.1 (31.9)

8.3 (1.5)

試験L088110129666

乾燥H0871.2 (17.6) 20.7 (8.0) 69.5 ( 8.0) 18.1 (3.9)*1:設定温度110 ℃

乾燥L1684.6 (22.5) 11.5 (2.3) 70.9 (15.9) 14.2 (3.9)*2:いずれも乾球温度90 ℃、湿球温度60 ℃

乾燥L08

66.5 (11.3) 21.9 (4.8) 67.6 (13.6) 10.9 (3.2)

乾燥前

乾燥後

含水率 (%)
乾燥前

8.5 (0.5) 67.7 (11.3)

乾燥後( )内は標準偏差

３．表面および内部割れ測定法 木口面を除く４面に発生した表面割れについて，本来の割れ形状は紡錘形で２．各乾燥条件における表面および内部割れ率あるが，本報では割れを，全長を長辺，割れの最大幅を２．1 表面割れ 各乾燥条件における単位面積当たり短辺とする長方形と見なし，その面積を表面割れ面積との表面割れ率と後に論述する内部割れ率の平均値を表－定義した。計測した表面割れの総面積を材４面の総面積３に示す。参考までに，単位面積当たりの表面割れ率で除し，単位面積当たりの表面割れ率を算出した。
なお，0.02 %を示した材は，柱材４面に発生した割れの総本数

割れの深さについては測定が困難なため検討対象から除は 19 本，割れの最長 580 mm，最小 30 mm，最大割れ幅外した。また，節に起因すると思われる割れについても2 mm，最小割れ幅 0.5 mm であった。すべての乾燥材は，－138 －

関東森林研究72-1(2021)

実際の販売者による品質評価を行った。その結果，表面H08 で生じた表面割れは吉田らの報告（５）よりも短く割れに関しては商品として問題がないとの評価を受けた。

狭い微細なものであった。一方，高温セットが 10 ℃低い試験 L16 および試験 L08 では発生数は減少するが，表－３. 各乾燥条件における表面割れ率と割れの長さと幅は長く広くなる傾向が認められた。これ

内部割れ率

らのことから，今回の乾燥においても乾燥初期の高温セ

Table ３. Surface and internal checking rate in each

ット処理による表面割れ発生の抑制効果と思われる。

drying schedule.
表面割れ率 (%)

内部割れ率 (%)
材全体

材内部

通常乾燥

0.005 (0.011)

1.15 (0.89) 1.15 (1.02)

試験H160.010 (0.011)

1.56 (0.63) 1.78 (0.75)

試験H08

0.016 (0.018)

0.18 (0.08) 0.08 (0.07)

試験L16

0.005 (0.012)

0.36 (0.20) 0.24 (0.22)

試験L08

0.004 (0.007)

0.27 (0.14) 0.14 (0.14)( )内は標準偏差
表面および内部割れ率の算出方法は本文参照

試験 H16 および試験 H08 における表面割れ率は0.010 ％，0.016 ％を示したが，通常乾燥では表面割れ率は 0.005 %を示し，試験 H16 および試験 H08 よりも低い値を示した。一方，試験 L16 および試験 L08 では，0.005 ％および 0.004 %を示し，試験 L08 は全乾燥条件の中で最も低い表面割れ率を示した。一方，乾燥後の含水率が高かった試験 H08 および試験 L08 では、表面割

図－１. 各乾燥条件における１本あたりの表面割れ長され率に差異があり、今回の乾燥試験では含水率と表面割の発生数分布れ率とには明確な傾向が認められなかった。

Fig.１. Distribution of the number of checks length per lumber

各乾燥条件により生じた表面割れ長さについて 1 本当

in each drying schedule.

たりの発生数を図－１に示す。通常乾燥では，表面割れが生じなかった材が認められたが，表面割れ長さでは51-100 mm のものが全体の 38.3 ％を占め，501 mm を超えるものも 3.5 %認められた。試験 H16 と試験 H08
では，通常乾燥とは異なり，割れの発生数は増加し，全ての材に割れが生じた。割れ長さは 51-100 mm のものが全体の約 30 %を示し，501 mm を超える長さの割れも約 7 %生じた。一方，試験 L16 と試験 L08 では，前述の乾燥条件とは異なり，割れの発生数は減少し，割れ長さも 51-100 mm のものが試験 L16 では全体の 23.6 %，試験 L08 では 14.3 %となったが，501 mm を超える長さの割れが前者では 14.6 %，後者では 30.1 ％を占め，割れ長さの長大化が認められた。
図－２に表面割れ幅における 1 本当たりの発生数とその割合を示す。通常乾燥では割れ幅 0.1～1.0 mm のもの

図－２. 各乾燥条件における１本あたりの表面割れ幅が全体の 88 %を占め，試験 H16 と試験 H08 の両者におの発生数分布いてもそれの割合が 90 %以上となった。一方，試験 L16Fig. ２ . Distribution of the number of checks width perと試験 L08 では，0.1-1.0 mm の発生割合が前者よりもlumber in each drying schedule.

減少し，逆に割れ幅が大きいものの発生割合が増加した。
通常乾燥では発生する表面割れは長さ 100 mm 以下で２．２ 内部割れ 通常乾燥における内部割れは，試験幅 1.0 mm 以下のものが多数を占め，試験 H16 や試験H16 よりも材内部および材全体の内部割れ率は低い値－139 －

を示したが，他の 3 条件よりも高く，いずれも 1.1 %以明らかにされており（１），115 ℃スケジュールで多数発上の値を示した。なお，切り出したすべての木口面で内生したが，105 ℃スケジュールでは顕著な割れの発生が部割れの発生が確認されたのは試験 H16 だけであった。

なく，長時間 115 ℃以上で乾燥すると内部割れの危険が一方，試験 H08，試験 L16 および試験 L08 では，内部生じるとの推定もなされている（３）。さらに，カラマツ

割れ率はいずれも 0.5 %以下を示したが、乾燥後の含水の場合ではあるが，120 ℃の乾燥では見られなかったも率で高い値を示した試験 H08 および試験 L08 におけるのが，130 ℃の乾燥では小規模ではあるが認められてい内部割れ率はさらに低い値を示した。試験 H08 では材全る（４）。このようなことから，いずれの乾燥条件におい体の内部割れ率が 0.18 %であったが，木口面の割れを除ても材両端部の木口面の状態からだけでは，材内部の割いた材内部の内部割れ率は 0.08 %を示した。これは柱材れの全容を把握することは難しいが，今回のスギの乾燥の木口面には割れが多く認められるが，材内部には割れでも同様に高温セット処理温度の上昇と共に内部割れのが少ないことを意味している。この具体例として，最上発生が増加したものと思われる。よって，以上のことか

段には試験 H08 における切り出した板の撮影画像の一ら，今回の各乾燥条件下では通常行う乾燥よりも著しく部を配置し，二段目にはその画像から割れを抽出した画本数が少なかったが，通常の本数で行っている乾燥でも，像群を，そして最下段には割れを抽出した画像を元の柱表面割れの発生と形状等を確認しつつ，高温セット処理の位置に全て再配置したものを図－３に示す。この具体

温度を現状より低下させることで内部割れを抑制できる

例からは柱材端部に最も近い両木口断面には内部割れの可能性が示唆された。

発生が認められるが，材内部・中心部付近には内部割れがほとんど存在しないことが認められた。

図－４. 通常乾燥における内部割れの分布
Fig.４. Internal check distribution in commercial dryingschedule.
図－３. 試験 H08 における木口面画像と内部割れ分布

引用文献

Fig.３. Cross section image and internal check（１） 植原平・綿引誠・西野吉彦・作野友康 (2004) ス

distribution in test H08.

ギ正角材の高温乾燥における内部割れ抑制．木材学会誌50: 310-315

同様に通常乾燥における材内部の割れについて，割れを抽出した画像を元の位置に全て再配置した具体例を図（２） 一般社団法人日本 CLT 協会(2019) CLT 視察ツ－４に示す。図－4 の上段では，材両端部には内部割れ

ア ー 2019 in 欧 州 報 告 書が認められるが，材中央部には両端部ほどの内部割れがcontent/uploads/2019/09/61b3705d79223071af7d1a11d4a637認められない。一方，下段では元口端部～材中央部～末44.pdf (2020 年 10 月 30 日参照)

口端部にわたり内部割れが連続的に生じているのもあり，（３）三好誠治・村口良範 (1998) スギ正角の高温乾燥

このような場合，再配置した画像から判断すると内部割(第 1 報)．愛媛県林試研報 19: 70-77

れが材全体を貫通している可能性が考えられる。
しかし，（４）吉田孝久 (1996) 高温乾燥の是非を考える．木材切り出した面は不連続であり，内部を直接見ることがで

工業 51: 546-549

きないため，内部割れが材全体を貫通しているかどうか（５） 吉田孝久・橋爪丈夫・武田孝志・徳本守彦・印出については断定できなかった。

晃(2004) スギ心持ち無背割り柱材の高温乾燥における

http://clta.jp/wp-

高温セット法の割れ防止効果について．
材料 53: 364-369
林 野 庁 (2020) 林 業 白 書 ( 令 和 元 年 度 ).

Ⅳ まとめ

（６）

高温乾燥に伴う内部割れの発生は，乾燥条件に伴うひhttps://www.rinya.maff.go.jp/j/kikaku/hakusyo/r1hakusyo/atta

ずみ変化量が急激に大きくなる部分で起こり易いことが－ch/pdf/gaiyou-1.pdf (2020 年 10 月 30 日参照)

140 －