【情報・生産技術部】

塗装した県産スギ材の乾燥中島長尾

１．

岳彦（情報・生産技術部

達明（情報・生産技術部

はじめに試作加工グループ）

システム技術グループ）

片の含水率は気乾状態で約 11.2%、湿潤状態で 24.8%であった。

木材は乾燥してから使用するのが一般的である。山から伐採された直後の木材は水分を多く含んでおり、その後の乾燥過程で収縮したり、割れたりするため、そのまま使用２．２するには適していない。乾燥方法には人工乾燥と天然乾燥がある。人工乾燥は熱やエネルギーをかけて、木材を強制木材に耐候性や耐腐朽性を付与する保護塗料は乾燥材に塗ることを想定しているため、生材（湿潤状態）の木材的に乾かす方法であり、天然乾燥は風通しの良い場所に長期間放置し、自然に水分が抜けるのを待つ方法である。そには適していない。ここでは市販の木材保護塗料を湿潤状態の木材に塗り、その影響を調べた。保護塗料は水性タイれぞれ一長一短であるが、近年は寸法安定性に優れた人工乾燥の割合が増えてきており、現在では国内で生産されるプ（塗料 1）と油性タイプ（塗料 2）の 2 種類を使用した。
試験体を塗料の中に 10 秒間完全に沈め、試験体を軽く振建築用材の約 45%が人工乾燥である(1)。これはプレカット材の普及などにより人工乾燥材が求められるためであるってから重量を測定した。その後、105℃の恒温槽にて重量が恒量に達するまで乾燥させた。表 1 に塗布直後の重量が、乾燥施設の整備に莫大な費用が掛かることから、建築用材の半数はコストのかからない天然乾燥で行われてい増加分と、増加分に含まれる不揮発性分の重量を示す。
気乾状態で見ると、増加重量分は塗料 2 の方が多く染みる。天然乾燥時の問題として、長期間にわたる屋外暴露による干割れや腐朽がある。使用時に表面を大きく切削する込んでいる。塗料 2 は有機溶剤を含むため、染み込みやすかったと考えられるが不揮発分は 2 割程度あったため、木ことでこれらの問題を回避できるが、歩留まりが低下する原因でもある。

材表面に残った量は塗料 1 よりも少なかった。湿潤状態になると、塗料 1 では気乾状態の 3 割程度まで減少し、塗料割れの原因の一つに、木材内部と表面の含水率の違いがあげられる。木口や表面近傍では盛んに水分蒸発が行われ2 になると 1 割程度まで減少した。使用した保護塗料は十分に乾燥させた木材に使用することが塗布条件になってるため乾燥速度が速いが、内部では水分が移動しづらいた
め乾燥速度が遅い。乾燥に伴って収縮が起こり、表面だけいるため、湿潤状態の木材に適していないことがわかる。
特に油性タイプは水に不溶であることからさらに木材表縮むために割れが発生する。
そこで本研究では、天然乾燥における木材の割れを防ぐ面に残り難かったと考えられる。塗布方法に簡便なディッピング（図 2）を採用し手段として、木材保護塗料を高含水率状態の木材に塗布し、乾燥速度の低下が可能かどうか調査した。また、屋外でのたが、各塗料で刷毛塗が推奨されており、塗布方

天然乾燥時の割れ防止に有効な手段として、木材への散水があげられる。簡便な IoT 技術を導入した散水システムに法を変えることでより大きな効果を得られる可能ついても紹介する。

性があった。今回は実大材（4m の柱材など）を想

２． 実験及び結果２．１ 試験体定した塗布方法を採用したため、推奨される塗装木材保護塗料の影響を調べるために、試験片には神奈方法は採用しなかった。

含水率による比較

川県産スギの辺材部分だけ
抜 出 し 、 気 乾 密 度 が

表 1 塗布量と不揮発分0.34~0.40g/cm3 になるよう調整した。試験片寸法は 25mm×25mm×50mm とした（図1）。湿潤状態の試験片は、気乾材を水に沈めた状態で真空に引いて 1 時間放置し、室50mm

塗料１25mm25mm

塗料２

図 1 試験片の寸法内の気圧まで戻したのち 24 時間放置して作成した。試験KISTEC研究報告2019（2019.7）

図 2 ディッピング44気乾

湿潤増加重量1.12 g0.36 g

不揮発分

0.39 g0.13 g

増加重量1.40 g0.16 g

不揮発分

0.29 g0.03 gタイプ
水性油性【情報・生産技術部】

２．３

塗料による乾燥の遅延効果

３．

考察及び今後の展開保護塗料により木材表面に被膜が形成されることから、木材内部の水分が抜けにくくなり乾燥速度が落ちること

保護塗料の塗布条件に適していない湿潤状態で塗布しても、塗料による乾燥速度への遅延効果が得られることがが予想された。そこで、生材（湿潤）状態の木材に保護塗料（塗料 1 および塗料 2）を塗布したものを、乾燥促進試明らかとなった。ディッピング時間は作業性を重視して10 秒に設定したが、木材の含水率が今回の湿潤状態より験として 60℃の恒温槽で乾燥させたときの重量変化を測定し、塗料による乾燥速度への影響を調べた（図 3）。

も低ければ、同じディッピング時間でも塗布量が増える可能性がある。その分遅延効果の増大も見込めるものの、塗グラフから、8 時間乾燥した時点で、無塗装の場合で乾燥速度が最も早く、塗料 1 が最も遅い結果となった。その料は木材に比べて高額であるため、コスト高にもつながる。
できるだけ少ない塗料で効果が得られるよう、さらに検証

先の 22 時間までのデータがないが、この状態のまま乾燥が進んだとすると、乾燥するまで無塗装で 10 時間、塗料を行い最適な時間を見極めたい。
今後は実大材に近い木材を使った乾燥試験を検証する

1 で 22 時間、塗料 2 で 12 時間程度かかったと予想される。
このことから、わずかな塗料であるが、乾燥速度に影響を予定である。屋外での乾燥試験では、日射による急激な温度上昇や、冬期における過乾燥状態が続く場合など、塗装与えていることが確認できた。塗料を 2 度塗り 3 度塗りの要領で複数回ディッピング行えば、さらに効果は高くなるによる乾燥遅延効果だけでは干割れには対応できないと思われる。実際の木材集積場などでは適宜散水するなどしと思われるが、出来るだけ手間のかからない方法を調べる
ため今回は 1 回のディッピングのみの評価とした。保護塗て、人的に対応しながら干割れを防いでいる。そこで IoT技術を用いて自動で散水できるようなシステムを構築す

料にもさまざまな種類が存在するが、今回は塗布対象が湿潤状態であること、対象物との馴染みやすさなどを考慮しる。既に Raspberry Pi を使ってハード部分は構築できた。
（図 4）そこに水道水の出し止めを制御する電磁弁、温湿て水性と油性に大きく分けた。さらに浸透性があり造膜タイプではないものを基準に選択した。

度センサー、Web カメラなどをつなぎ、木材の状況を監視しながら自動で散水するシステムを構築する予定である。
さらに木材表面の収縮状態を測定するためにひずみゲージによる測定も併せて行っている。これらと温湿度などの30.0
塗料125.0

塗料220.0

水分量 (g)

環境要因をデータ化することで、割れの予測が可能かどうか検証したい。

無塗装

15.010.05.00.0110
乾燥時間 (h)100

図 3 塗料による乾燥の遅延効果
図 4 Raspberry Pi に接続された温湿度センサーと電磁リレー【参考文献】
1. 林野庁編.森林・林業白書.平成 30 年度版,2018, p.147-149

45KISTEC研究報告2019（2019.7）