47ISSN 1343-912X

日本木材学会九州支部

9巻4 号
2002
シリーズ “森 林 資 源 利 用 と地 球 環 境 ”
建 設 資 材 リサイクル法 の施 行 に伴 って
森 田 光 博 ・・・47
日 本 木 材 学 会 九 州 支 部 大 会 を終 えて
井 上 正 文 ・・・51
研 究 発 表 動 向 物 理 ・工 学 分 野
藤 元 嘉 安 ・・・52
研 究 発 表 動 向 化 学 ・生 物 分 野
清 水 邦 義 ・・・54
黎 明 研 究 者 賞 を受 賞 して
一 本 木 智 敬 ，大 内 成 司 ，森 園 眞 子 ・・・55［研 究 論 文 ］
スギ心 持 ち柱 材 の高 温 低 湿 乾 燥 における含水率変化
小 田 久 人 ・蛯 原 啓 文 ・迫 田 忠 芳 ・・・58
ＳＳＴの部 分 横 圧 縮 強 度 性 能
占 部 達 也 ・井 上 宏 夫 ・・・60“トピックス”
ＣＮＣルータによる木 材 および木 質 材 料 の高 精
度 自 動 加 工 を目 指 すシステムの開 発
大 内 毅 ・・・62

http://rinsan.wood.agr.kyushu-u.ac.jp/
シリーズ“森林資源利用と地球環境”

建設資材リサイクル法の施行に伴って森田

光博

このシリーズの８巻４号には「ごみから資源へ−

終処分場残余容量（1 億 8400 万トン）はわずか 3.7

廃棄物処理の動向」のテーマで近藤先生が一般廃年分しかない現状での廃棄物の減量を目指している。

棄物の現状、資源化技術等について詳説されている。

建設業では、ゼネコンが発注者と契約を交わし、「元ここでは、産業廃棄物について述べる。

請け」となり、工事竣工までのマネージメントを一括し

平成１４年５月より施行された「建設資材リサイクて行い、工事に伴って発生する廃棄物は工事の実際

ル法」は住宅の分別解体を義務づける法律であり、を担当する「下請け」、「孫請け」の会社が排出するこ

正式には「建設工事に係わる資材の再資源化等にとが多い。従来の廃棄物処理法ではリサイクルを含関する法律」といい、建設廃棄物の不法投棄を防止

め適正処理を定めているが、廃棄物については排出するために処理責任を明確化し、かつ循環型社会の事業者の元請け責任が規定されているのみであり、構築を目指して再資源化を促進することを目的とし発注者には廃棄物の流れを管理するチェック体制がている。

整っていない場合には、廃棄物処理責任の所在が本法律の背景には、廃棄物の総排出量約４億５千

不明確になる傾向があった。

万トンの約９割（３億９９８０万トン）が産業廃棄物であ今回の法律では、対象となる廃棄物はコンクリート、り（平成１１年度実績、環境省調査）、さらに最終処理

アスファルト、木材に限られているが、次節で述べる

分（埋立処理分）が５千万トン（同上実績）に達し、最ように、これらが建設廃棄物の大部分（83％）を占め

木科学情報 vol. 9, No. 4 （2002）

48ている。発注者には分別解体義務、受注者には再資されている結果である。一方、建設混合廃棄物、建源化義務が課せられ、従来の焼却処理や埋立処分

設発生木材の再資源化率は低く、それぞれ 9％およから、リサイクルを促進する考え方を進めているとこび 38％である。建設混合廃棄物は建築物の解体工ろに特徴がある。また、受注者の自社処分について事で発生する、ガラス、プラスチック、紙、ボード等をも発注者に報告を義務づけて管理が強化されている。

現場で分別されないままに「混合廃棄物」として排出

さらに、受注者や自主施工者は、分別や解体の計画されるためである。また、建設発生木材についてはを都道府県に届け出るよう義務づけられた。

木材価格の安値安定化による需要の低迷、および減量化のため焼却処理されていることによる、と考え

産業廃棄物の現状られる。 なお、九州地区における再資源化率は全

産業廃棄物の排出量を表 1 に示す（平成 11 年度実績）。建設業からの排出量は 7600 万トン（19％）を

国レベルよりもさらに低く、この面での立ち後れが見られる。

占めている。建設廃棄物の品目別排出量はコンクリ

表２ 建設廃棄物の再資源化率（％）

ート塊 3500 万トン、アスファルト・コンクリート塊 3000

年

万トン、建設発生木材 500 万トン、建設汚泥 800 万ト
ン、建設混合廃棄物 500 万トン、その他 200 万トン（平成 12 年度 国土交通省調査）であり、建設発生
木材は６％を占める。
表１

産業廃棄物の排出量（単位万トン）

9，200

23%

電気・ガス・熱供給業・水道業

9，000

23%

建設業

7，600

19%

パルプ・紙等製造業

2，600

7%

鉄鋼業

2，500

6%

鉱業

1，800

4%

その他

7，200

18%

全 国

九 州

建設廃棄物

平成 7 年度

58

37

全体

平成 12 年度

85

83

アスファルト・

平成 7 年度

81

59

コンクリート平成 12 年度

98

96

コンクリート塊

平成 7 年度

6541

平成 12 年度

96

92

建設混合

平成 7 年度

11

4

廃棄物

平成 12 年度

9

4

建設発生

平成 7 年度

40

23

木材

平成 12 年度

3822

（平成 11 年度実績、環境省調査）
農業度

産業廃棄物排出量の将来予測
全国の産業廃棄物の排出量は図１の通り、今後

さらに、産業廃棄物不法投棄量は年間約 40 万トンに徐々に増加すると予想されている。特に、2020 年度

達するが、そのうち建設廃棄物は約６割の 24.1 万トには建築物の解体による廃棄物の排出量は 2000ンであり、木くず類の不法投棄量は 9.7 万トン（建設年度に比べ 55％増加すると予測されている。

て 14％程度減少し、特に、最終処分量は 4100 万ト
ンから 1280 万トン（産業廃棄物処分量の 26％）へと大幅に減少している。これにはコンクリート・アスファ
ルト塊などの再利用の拡大が寄与している。
また、法律の対象となる建設副産物のリサイクル
状況は平成 12 年度調査において、アスファルト、コンクリート塊等のがれき類の再資源化率が全国的にほぼ 100％近い値になっている（表２）。これは再生
路盤材や再生骨材等として積極的にリサイクル使用

排 出

上記の建設廃棄物の排出量は平成 7 年度に比べ量（万トン）

廃棄物の 40％）に達する。
12000
10000
8000
6000
排 出 量
解体廃棄物量4000
2000
02000 2005 2010 2015 2020
年度

図１ 建設廃棄物排出量の将来予測

49でいる。建築物の解体がこれまでの重機を用いての排 出 量（万トン）

600
500
400
300

建設混合廃棄物

ミンチ解体は減少し、木質廃材の利用は現状よりも建設発生木材容易となると期待される。しかし、これらのマテリアル

金属クズ

リサイクルからの製品が海外からの輸入品に比べ品

アスファルト・コンクリートコンクリート塊200
100

質および製品価格面で太刀打していくには困難を伴う。また、分別収集されたとしても廃棄物であることから塗料、プラスチックなどの混入が予想され、マテ

年

2018

2015

2012

2009

2006

2003

2000

0

度

リアルリサイクルには困難な場合がある。従って、当面はサーマルリサイクルにより、熱・電気としての利用法がより進むと思慮される。サーマルリサイクルに

図２ 福岡県下における建設廃棄物排出量予測は１）直接燃焼させる、２）エネルギー化しやすい成（平成 13 年度福岡県リサイクル総合研究センター委託事業報告書）

形燃料あるいは液体燃料等の２次製品を作り出す方

建築物の解体による建築廃棄物の発生が増加す法がある。これらには、バイオマスの油化、嫌気発酵

ると見込まれている（図２）。木くずの将来予測値でやその他の微生物を利用したガス、メタノール、エタ

福岡県での建設廃棄物排出量を図３に示す。なお、

ノール等の生産などが検討されている。

これらの数値予測は建築床面積や建築物の寿命などを考慮して推計されている。高度成長期に急増し、バイオマスのサーマルリサイクル2020 年には 40 万トン発生するとされ、また、木造建

製糖や紙・パルプで産業は、これまでボイラーを用

築物の解体工事からの排出量が木くず排出量のいて電力・熱生産をおこなっていきている。バイオマ

50％を占めると推測されている。これらをリユース、ス燃料として木質残廃材、サトウキビやその他の農リサイクルで活用する技術の確立が重要になってき業残滓のほか、家庭ゴミや産業廃棄物まで、様々なている。そのための中間処理施設として、木材の破ものを使うことができ、この燃焼技術はかなり定着し砕処理施設の拡充が望まれる。

ている。しかし、産業廃棄物の燃焼には現在の大気汚染防止法やダイオキシン類対策特別措置法の下では設備の大型化・高性能化が要求され、また、残さの灰の処分問題も生じる。
バイオマスガス化による発電
循環流動層(CFB)によるガス化の第一の長所は、木質廃材のようなより安価な燃料を高価な化石燃料の代わりに使える点である。最近、廃棄物焼却の世図3

福岡県下の木くず処理施設と発生量との関係

界ではガス化、あるいはガス化溶融という技術が開発されている。これは燃料化としてのガス化というよ

廃棄物のリサイクル

りは、むしろ廃棄物処理としての問題となるダイオキ

国土交通省の廃棄物処理法については、リユース、

シン対策、あるいは燃えた後の灰の処理で考えられマテリアルリサイクルを優先的に考え、サーマルリサ

たものです。廃棄物焼却の場合、灰から重金属が溶

イクルはこれにつぐとしている。このことから、木質廃出する可能性があり、最終処分場に焼却灰として埋材のリサイクルのため、パーティクルボードをはじめ

め立て処理される。ガス化法では、重金属の溶出のとする各種のボード類への転換、マルチング材、土問題に対する対策として、500〜600℃でガス化し、

壌改良材、プラスチック混合成型物、炭化処理によ

後段側でダイオキシンの発生はないという温度までる炭としての利用などが考えられ、開発研究が進ん上げられます。大体 1,000℃以上でガスは燃焼させ木科学情報 vol. 9, No. 4 （2002）

50

られます。これによって、珪素などの灰が溶融し、それがスラグとなって下へ落ちます。このスラグに重金ユニフロー・
サイクロン

反
応
器

属が取り込まれるため、重金属は固化されます。同
様に、NOx や SOx の排出も劇的に削減するができる。
常圧 CFB ガス化のプロセスを紹介する（図４）。

ガス化ファン

850
℃

木質原料

800
℃

常圧 CFB ガス化システムは、反応器（reactor）、ガス

空
気
予
熱
器

から循環層の材料を分離するためのユニフロー・サ

生成ガス

イクロン、そして循環物質をガス化炉の底に運搬す

冷却水るためのリターンパイプからなっている。高温の生成

灰

灰冷却スクリュウ

図４

ガスが、ユニフロー・サイクロンからサイクロンの下に

ＣＦＢガス化概念図

ある空気予熱器に流れ込む。ガス化に用いる空気は、れる前に空気予熱器で温められる。生成ガスは、ガ

空気分配格子(air distribution grid)を経て反応炉のス化炉からボイラーへ流れていく。この炉でおがくず、底部へ入り込み、流動層の中で粒子を流動化させる。

未乾燥木質廃材、乾燥木質廃材および家庭ゴミなど

この段階では、流動層が拡大し、すべての粒子は激を混合して燃焼実験したところ、ガス化炉自体はそしく動いている。ガスの速度がかなり早いので、流動れほど問題は発生しなかった。

層の粒子の大部分が反応器からユニフロー・サイク

燃料ガスの成分構成は表３に示す。また、これにロンへ移される。燃料は、空気分配格子の少し上に石炭との混焼によってメインボイラーからの排出されあるガス化炉下部へ注入される。注入されるバイオる汚染物質は、NOx、SOx および煤塵の含有量が減

燃料には、20〜60％の水分、78〜39％の可燃物、そ少した。また、ダイオキシン、フェノールその他の環

して 1〜2％の灰が含まれている。反応器における運

境汚染物質の発生量には、ガス化の影響は見られ

転温度は、燃料やその利用法によって違うが、普通なかった。

800〜1000℃となる。反応器の中に入ると、バイオ燃

木質残廃材をガス化処理する場合には、生成する料の粒子が急速に乾燥し、反応の第一段階（いわゆ

木炭を燃焼 させる場合の他、これを取り出し機能性る熱分解）が起こる。この反応の間、燃料はガス、木材料として活用することも期待できる。

炭、タールへ転換する。これらの生成物は、反応器の上方へと流れ、二次反応が起こる。この反応は、木炭が反応成分の一つとなる不均一反応と、反応成

表３ 生成ガスの主要成分
ガス 成分

平

均

（％）

CO 2

12.9

CO

4.6

る。これらの反応により、可燃性ガスが生産され、ユ

H2

5.9

ニフロー・サイクロンによって浄化される。システム中C xH y3.4の固形物のほとんどは、サイクロンで捕獲され、ガス

N2

40.2

化炉の反応器の下の部分に戻されていく。これらの

H2 O

33.0

分がすべて気相になっている均一反応とに分けられ

固体は木炭を含んでおり、流動層で燃焼させられる。

おわりにこの燃焼プロセスは、熱分解プロセスと吸熱反応で

高度成長期に建設された建築物の建て替え時期

必要な熱を発生させるのであるが、循環層の物質がを迎え、廃 棄物の増加が懸念される。これらを社会

熱の伝達媒体となり、プロセスにおける温度を安定のゴミとする立場から資源とする循環社会の構築は化させる。高温の生成ガスは、ガス化炉からユニフロ

地球規模での温暖化防止のために重要な課題となー・サイクロンへ流れていき、メインボイラーに注入さっている。

れる前に、空気予熱器で冷却される。同時に、ガス（もりた化に使われる空気は、ガス化炉の風箱に導き入れら

みつひろ：九州大学大学院農学研究院）

51

日本木材学会九州支部大会を終えて第９回日本木材学会九州支部大会（大分）の報告
大会運営委員長

井上 正文

第９回日本木材学会九州支部大会は、８月２２日

現状と課題」と題して、木造住宅解体工法から見た、（木）、２３日（金）の両日、大分県産業科学技術セン

木材のリサイクルについてお話を伺いました。宮崎

ターを会場に開催されました。

氏からは、木材のリサイクルを考える場合、＜手壊し

第１日目は、午後から口頭発表（６件）に引き続き、

解体＞と、その効率的解体工法の確立の重要性がシンポジウム『木材のリサイクルを考える』が行われ指摘されました。最後に、佐々木昭正氏（（株）佐々ました。このシンポジウムには、木材学会会員７９名、

木工務店・代表取締役社長）からは、「民家再生と古会員外一般参加者４２名、計１２１名の参加がありま材バンクの現状と課題」と題して、古民家を現代的生した。まず、司会（大分大学・井上）からシンポジウム活に適合した住宅によみがえらせる手法である民家の趣旨を簡単に説明致しました。すなわち、近年の再生の実例について説明があり、リユース材として地球環境の急速な悪化を踏まえ、建築廃材の処理の古材流通ネットワーク構築の重要性が指摘されまが大きな社会問題化しており、特に木造住宅においした。時間の都合から、十分な質疑応答は、できまて廃木材の処理が解決すべき大きな問題となっておせんでしたが、３名の講演者からの話は、いずれもり、木材学会としても、この問題の解決に取り組んで豊富な経験及び研究成果を踏まえた発言だっただけ

行かねばならない状況である旨の説明を行いました。

に、有意義なシンポジウムとなりました。

その後、羽野忠氏（大分大学教授）からは、「ゼロエミ

第１日目のシンポジウムの後は、会場を大分市内

ッションの現状と課題」と題して、社会全体からみたのホテルに移し、懇親会が開かれました。日本木材

ゼロエミッションの現状を中心にお話を伺いました。

学会本部からは副会長の川井秀一京都大学教授に

特に、羽野氏からは、ゼロエミッション化には、異業来賓として、ご出席頂き、祝辞を賜りました。参加者

種間の連携やネットワークの構築が不可欠との指摘のみなさんには大分の新鮮な魚と地酒をご堪能頂きがなされました。次に、宮崎博文氏（大分県衛生環ました。

境センター・主幹研究員）からは、「木造住宅解体の第２日目は、展示発表（１５件）を挟んで、午前午後にわたり口頭発表（１８件）が行われました。いず

写真１

発表会場

写真２ 懇親会（川井日本木材学会副会長挨拶）

木科学情報 vol. 9, No. 4 （2002）

52

さらに、来年３月２２日（土）〜２４日（月）の日程で開催予定の２００３年度日本木材学会福岡大会の案内と実施への協力依頼がなされ ました 。また、次回 の第１０回日本木材学会九州支部大会 が鹿児島県 で開催される旨の報告がなされました。
本九州支部大会（大分）の開催につきましては、大分県のご後援を頂き、会場の借り上げにつきましては格段のご配慮を頂きました。また、大会運営につきましては、大分県産業科学技術センター及び大分
県林業試験場の職員の方々には、一方ならぬご協
力を頂きました。この場を借りましてお礼申し上げます。
（いのうえ まさふみ：大分大学工学部）
写真３

展示発表風景れの発表にも、活発な質疑討論がなされ、しばしば
時間の都合上、質疑討論を打ち切らざるを得ない状況も見られました。
本大会では、口頭発表２４件、展示発表１５件、合計３９件の発表がなされました。 口頭発表終了後、
２００２年度総会が開催されました。議長には、中原恵氏（大分県産業科学技術センター）が選出され、昨年度事業報告及び決算、今年度事業計画及び予算が提案され原案通り承認されました。続いて、本年度役員人事が提案され承認されました。
本総会では、本年度、「黎明研究者賞」の発表と、表彰が行われました。受賞者は以下の通りです。
２００２年度黎明研究者賞
論文賞部門
口頭発表部門
展示発表

写真４

黎明研究者賞表彰

森園 眞子氏一本木智敬氏大内 成司氏

研究発表動向 物理・工学分野
藤元 嘉安
最近、支部大会に出席するたびに思うのですが、発表テーマの一覧を頂きました。今回は、これに示さ研究発表内容について、その専門分野が明確に区れた口頭発表 16 件、展示発表 10 件の合計 26 件に分しづらいものが多くなってきているような気がしま

ついて報告させていただきます。

す。物理・工学分野の研究動向について報告するに

まず、材質・強度については、スギ材の高さ方向

当たり、まず、化学・生物分野との区分に苦慮しなけにおける容積密度数、ミクロフィブリル傾角、仮道管

ればならないのですが、幸いにも今回は木科学情報

長さ等の材質変動が動的縦ヤング率へ及ぼす影響

編集委員の先生から予め物理工学分野に含まれるに関する研究や、広葉樹材における容積密度と気乾

53

密度、全乾密度との関係についての研究発表が行告等、解体材の有効利用に関する研究がなされていわれました。また、材質に優れたスギクローン品種のました。

開発を目的とした精英樹の木材性質の評価や、松食加工法としては、超音波と低周波の複合振動を利

い虫被害木を集成材ラミナとして利用することの可用したナイフ刃による木材の割裂加工や接着剤を使能性に関する試験、近年輸入量が急速に増大したホ

用 しないで熱圧のみにより製造した深底木質トレイ

ワイトウッドについて曲げ、引張及び圧縮試験の結に関する研究発表がなされました。また、爆薬の水果が報告されました。

中爆破による衝撃波を利用してスギ材の透過性を高木材乾燥に関しては、スギ材の乾燥において最近
一般的な乾燥方法の一つとなりつつある高温乾燥にめることにより、防炎・難燃剤を注入しやすくする効果についての検討結果が報告されました。

ついて、各温度域の水分変化や表面割れ発生の諸その他には、学校施設・設備を構成する材料と教要因等に関する研究結果が発表され、関連した研究

育環境に関する研究において、学校施設内装材料とでは高温低湿処理したスギ平角材の曲げ強度性能

し て木質材料を多く使用することにより感覚特性がについての発表がありました。また、乾燥割れと材質

好ましい状態になること等が報告されたり、またこれ指標との関係に関す る研究発表も行われていましは次世代の木材利用として非常に面白いテーマであた。

ると思いますが、超臨界流体による木質系資源のバ

木質材料については、パーティクルボードの低密度化、樹皮成型ボードの変形挙動と応力分布及びＳ

イオマスエネルギー化に関する研究発表が行われました。

ＳＴの部分横圧縮性能に関する研究発表がなされて以上、幅広い分野にわたった研究発表が行われいましたが、いずれもスギを原料とした木質材料にましたが、見方を変えるとスギに関する研究が 17 件

関するものでありました。とくに、パーティクルボードと全体の 6 割以上を占め、当然と言うべきか、九州との低密度化は、密度が低いと強度的に劣るのではな

いう地域性が強く出ていることが感じられました。まい かとみられるスギの短所を逆手にとり、その優位た、環境に関する研究が、直接的或いは間接的と関性が説明されていて、非常に興味深 いものでありまわる程度に差はありますが、11 件と 4 割程度を占めした。また、今後、残廃材の焼却処 分 等が困難になていました。とくに、解体材や工場残廃材などの有効ることが予想され、残廃材を有効利用した木質材料

利 用は、現状を強く反映しているものと思われましの研究テーマが増えていくものと思われます。

た。

木構造では木構造フレームの水平耐力、スギ集成

なお、発表者の所属は、大学が 11 件、公立試験

パネルを挿入した軸組み壁の水平せん断性能につ場が 14 件、民間が１件でありましたが、研究者の構

いて、とくにパネルと軸組みとの固定方法の影響に成形態をみると、大学あるいは公立試験場同士と言関する研究報告が行われました。接合に関しては、

う組合せの他に、産官学の複数の研究機関による共竹材を用いた木質構造用接合具の試作開発や継手同研究が 13 件と非常に多いような気がしました。最接 合部の強度性能、また、スギ構造材柱頭柱脚接近の傾向として、研究分野の明確な区別が困難にな

合部のめり込みクリープの試験結果が報告されていってきたことは先に述べましたが、これに併せて、研ました。構造物の耐久性について、集成材構造物の究の実施形態も複雑になりつつあることが見て取れ

保守に関する研究や屋外暴露におけるスギ心材のると思います。このような状況の中で、様々な分野の劣化と AU 評価に関する研究報告がありました。さら

専門の研究者が一堂に会する支部大会は、さらに意に、リサイクルを考慮した木造住宅の解体方法なら義深いものとなるのではないかと思います。今後、支びに富乃露酒造跡地における古材の材質調査の報

部大会において活発な討論、情報交換が行われ、物木科学情報 vol. 9, No. 4 （2002）

54

理・工学分野内に限らず化学・生物分野を含めて交関係各位の大変なご苦労に対し、感謝と敬意を表し

流が益々盛んになることを期待しています。

ます。

最後になりましたが、大分での九州支部大会を担（ふじもと よしあす：宮崎県木材利用技術センター）

当されました執行部の方々並びに運営に携われた

研究発表動向 生物・化学分野
清水 邦義
化学・生物分野においては、多岐に渡る基礎から告がなされた。特に、現場の劣化状況の報告は、

応用・実際までの研究が発表された。５つの分野に有用であり、それらの知見は、基礎研究にフィー

大まかに分類し、以下、概略を述べる。

ドバックされる必要があるだろう。
5.

1.

担子菌の生理・機能解析：未だ不明な点の多い

組織：組織学的知見からの竹の分類についての発表がなされた。

担子菌の機能解析を指向した研究発表がなさ2.

3.

れた。その中でも「腐生担子菌ヒトヨタケ由来

全体的に基礎研究色が強いが、新たな展開を指向

glyceraldehyde-2-phosphate dehydrogenase

する研究が多く、今後の森林資源活用は、多岐に渡の遺伝子解析」を発表した一本木智敬氏は、黎っていくものと期待される。しかし、相対的に、実用的

明研究者賞を受賞した。一方では、食用キノコ

な発表が少ないようにも感じた。当該セクションの発の栽培において重要である水ポテンシャルにつ

表に、大学の研究者が多いということも一つの理由

いての実用面で有用な発表もなされた。

であろうが、樹木を化学的・生物学的に捉えた場合

樹木抽出成分の生理活性：熱帯産樹木パンノの実用化の難しさを反映しているのかもしれない。まキに含まれる抗ガン活性を有する成分のメカニ

た、九州はスギの産地として知られているが、物理ズム解析や、輸入木材廃棄物からのアレロパシ

系の発表に比べて、化学・生物系の発表では、スギー（他感作用）活性についての発表がなされ、についての基礎的・応用的な発表が少ない点が印象

樹木抽出成分の多岐に渡る分野への応用が期的であった。九州地区の有用で、かつ特色のある研待された。

究を展開していくためにも、スギの化学的・生物学的樹脂・接着剤：フェノール樹脂の硬化メカニズム

知見に立った基礎から応用までの網羅的な研究及に関する基礎的な研究及び大豆タンパクをフェび新たな展開を期待したい。

ノール樹脂中の一部の代替原料としたユニークな反応のメカニズム解析が報告された。
4.

材の生物劣化：フェノール樹脂を注入処理した
竹材の防虫効果及び抗菌性金属担持ハイドロ
キシアパタイト固定木材の抗菌効果を検討した
発表から、実際の木製構造物である木製ガード
レールや木橋の劣化状況及び腐朽度診断の報（しみず

くによし：九州大学大学院農学研究院）

55
41

黎明研究者賞を受賞して（１）
九州大学大学院 生物資源環境科学府 一本木智敬

この度は、日本木材学会九州支部大会(大分)におcinereus

GPD

遺 伝 子 はPhanerochaete

いて、「黎明研究者賞」を受賞させていただきまして、

chrysosporium GPD 遺伝子とともに進化したことが誠に有り難うございました。受賞の対象となりました

示唆されました。 以上が本発表の内容です。今回

発 表 は 「 腐 生 担 子 菌 ヒ ト ヨ タ ケ 由 来

紙面を多少頂いたこともあり、「黎明研究者賞」という

glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase の遺伝

言葉の意味を噛みしめて、私見ではありますが、今子解析」についての口頭発表です。この研究は後の研究の展開と展望を、希望的観測を以て記させ

Coprinus cinereus (ネナガノヒトヨタケ) を宿主としたて戴きます。

担子菌遺伝子の高発現系構築の一環と して行っているものです。

腐 生担子菌ヒトヨタケは木材腐朽能 が無く、菌体外酵素の分泌能が高いことで知られております。従ここ数年急展開を遂げているゲノムサイエンスをって この担子菌を宿主に 用いることで、担子菌遺伝支えて いるのが、様々な生物で進行しているゲノム

子、なかでもリグニン分解に関連すると考えられる遺プロジェクトです。担子菌においてもゲノムプロジェク

伝子の機能解明につながると考えられます。また菌ト が 進 行 し て お り 、 白 色 腐 朽 菌 Phanerochaete

体外酵素のシグナル配列を発現遺伝子の上流に付

chrysosporium においてはプロジェクトの終了を間近加することで、目的遺伝子を菌体外へ大量に分泌でに控えております。それに伴い同菌ゲノムから機能きることも期待できます。発現ベクターのプロモータ

未知の遺伝子や 100 個を越す P450 アイソザイムがーに C. cinereus GPD プロモーターを、またベクター

次々と同 定されています。しかしながらこうして次々が宿主に導入されたかどうかを見分ける選択マーカと同 定される新規遺伝子の機能は配列情報 からだーとして C. cinereus 由来のトリプトファン合成遺伝子

けでは推測することができず、タンパク質を発現させを用いる予定でいます。これは宿主にトリプトファン

ることで初めて機能を解明することができます。した要求性変異株 C. cinereus LT2-44 を用い、トリプトフ

がっ てタンパク質高発現系が必要となります。高発ァン欠損培地で生育させることにより発現ベクターが現系 で最も重要な部位が、目的遺伝子の発現時期

宿主へ導入されたかどうか簡単に見分けることがでと発 現量を指令するプロモーターです。高発現系構きるようになっています。現在、高発現系の構築を行築に際しては常時遺伝子の高発現を指令するプロモっておりますが、構築終了後はゲノムプロジェクトのーターを用いる必要があります。

進行により次々と同定される新規の P450 遺伝子お今回の発表では、高発現系構築の第一段階として解糖 系の重要酵素であり細胞内で常時高発現されよび機能未知の遺伝子を発 現させる予定でおります。

る glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase(GPD)

このテーマは担子菌ポストゲノムプロジェクト研究のプロモーターを宿主菌株から単離・解析いたしましを支える極めて重要なものです。今回“黎明賞”を頂た。プロモーター解析の結果、C. cinereus GPD プロ

いたことでこの研究の重要性を再認識するとともに、モーターには TATA box は含まれるが、CAAT box に発現系構築に向けての励みとなりました。これまでこ関しては類似する配列しか含まないという他の担子の研究を支 えて頂いた研究室の先生や仲間たちに菌にない構造を有することが明らかとなりました。まこの場を借りてお礼申し上げます。本当にありがとう

た GPD アミノ酸配列より作製した進化系統樹より C.

ございました。

木科学情報 vol. 9, No. 4 （ 2002 ）56

黎明研究者賞を受賞して（２）大分県産業科学技術センター 大内成司

この度は、日本木材学会九州支部大会において、であり、寸法安定性に非常に優れています。また、曲展示発表部門で「黎明研究者賞」を受賞させていたげ強さや引張り強さ等の機械的性質を見ると、木材

だき、誠に有り難うございました。今回の発表であるの代表的樹種であるスギ・ブナと比較しても、竹材の「竹材を用いた木質構造用接合具の開発―その 1

強度は全てにおいて、それを上回っており、曲げ･引接合具の試作開発―」は、大分大学と㈱ホームコネ

張り強さに関しては、スギの約 3 倍の値を示します。

クターとの共同研究で、平成 13 年度「新事業創出研

このような竹材の優れた特性を上手く生かすことによ究開発事業」（(財)大分県産業創造機構）により行っり、建 築材料としての潜在的可能性を導き出せるとたものです。

考えられます。

今年の 6 月に循環型社会関連 6 法案の１つである

また、円筒形の竹稈が節で接合された竹の構造「建設資材リサイクル法」が施行され、建築物等に係は、その肉厚と稈径、節位置等は強度保持のためのわる分別解体等及び再資源化等の義務付けがなさ

理想的な形状ともいわれ、工業材料の構造開発にもれました。しかし、木造住宅の解体によって排出され大いに生かされてきました。この構造をそのまま生かる廃棄物のリサイクルは、他の構造に比べ対応が遅すこと、すなわち丸竹の状態で利用することが、竹本れているとされており、問題視されています。その理来の特性を生かすことになるのでしょうか。その反面、由として考えられることは、接合に使用される金物類

1879 年にエジソンが発明した白熱カーボン電球のフと木材との分別に手間が掛かる事などです。そこで、

ィラメントには、マダケの炭化された竹ヒゴが使用さ本研究では、解体や廃棄が容易で、環境に優しく実れていました。この竹ヒゴの直径は、なんと 0.3ｍｍと用性の高い接合法を目指し、竹製接合具の開発をいう細さです。強靭な竹繊維だったからこそ、天然材行いました。

料でありながら工業材料になりえたのでしょう。日本

竹に着目した理由は、ここ数年、竹に関する研究

では、竹のフィラメント電球は明治 23 年から昭和初を行っているということもあるのですが、竹は、木と比年にわたって生産されていたそうで、竹の工業材料

較して非常に成長が早く、3〜5 年で成竹となり、材としての第一歩だったのかもしれません。

料として利用することができるということからです。そ私にとって竹は、非常に魅力的な材料であり、大の上、無性繁殖のため植える手間が掛からず、毎年分県では特に身近な材料です。今後も竹の研究を継春には発筍するという循環再生可能な身近な資源で続して行くつもりですが、研究事例・開発事例が非常あるということです。

に少ないのが現状です。他の林木に類を見ない竹の国内にはモウソウチクやマダケ等の有用竹類が約成長の早さは、資源循環と持続的利用を可能にし、1、000 万トン蓄積されていると推定されており、また、

強度的特性から見ても、木材の代替材としての役割

世界的にも広大な中国には豊富な未利用竹材資源は充分可能だと考えられるので、さらに多くの研究者が眠り、東南アジアには芯の詰まった実竹やジャイや企業の方々の参加を期待します。

アント・バンブーと呼ばれる大径肉厚の工業材料とし最後になりましたが、本研究を行うにあたり、ご指て有用な竹種があるなど、建築資材用の資源として導ご協力を下さいました、大分大学の井上教授、田の安定供給も可能であろうと考えられます。

中助手、㈱ホームコネクターの後藤様をはじめ、多く一方、竹材の繊維方向の収縮率は木材の約 1/3の方々に感謝いたします。

57

黎明研究者賞を受賞して（３）鹿児島県 工業技術センター 木材工業部 森園 眞子

この度、「異樹種集成材製造システム開発−異樹

この異樹種集成材のＪＡＳの製造認可に関しては、

種複合集成材の曲げ性能について−」で黎明研究事業終了後も、残された様々な課題に対して、積極者賞（論文分門）を受賞させて頂いたことを大変光栄

的に取り組まれた山佐木材（株）の方々の努力の結に思います。ありがとうございます。また、この受賞果であると思います。

直前の７月末に、この異樹種複合集成材がＪＡＳの製造認可を受けたという知らせもあり、嬉しさは一層

当センターは、研究開発はもちろんですが、県内大きなものとなりました。今回の受賞については、私

企業等への技術支援も主な役割としています。今は、の今後のさらなる発展（？）を期待した”叱咤激励賞”

企業からの依頼試験や技術相談に対応する時間もであると受け止めさせて頂きたいと思います。

多く、依頼者に分かりやすく説明したり結果を分析す
ることの難しさ、自分の勉強・情報不足を改めて感じ

今回の研究は、平成 11 年度から 12 年度にかけて、る毎日です。今回の研究は企業ニーズから始まり、

山佐木材（株）が中心となって進めてきた「異樹種複実用化に至ったわけですが、今後、どのような研究

合集成材」に関する研究開発プロジェクトの中で行っを行う上でも、その先の展望がしっかりしたものを行たものです。「異樹種集成材」とは、スギ材を構造材

わなければと痛感しています。そのためには、更なるとして利用拡大することを目的に、外層側にベイマツ

勉強はもちろんですが、情報を取り入れるための”アを配し、内層側にスギを配したものです。構造用集成ンテナ”をもっと高く掲げなければと思います。研究

材のＪＡＳでは、異なる樹種の混用を認めてはいまし

分野だけでなく行政や業界の方々、今後は『木』以外

たが、技術的に難しいとされ認定された事例はありの分野の方々とのネットワークも一層重要になってくませんでした。そこで、このプロジェクトではスギ材のると思います。皆様、今後ともよろしくお願いします。

間伐材や曲がり材の有効利用を目指し、約１ｍの短尺ラミナを製造する装置やプルフローダー等の機械最後になりましたが、有益なご助言等を頂きました

開発等と併せて、異樹種集成材の強度性能や接着秋田県立大学木材高度加工研究所飯島泰男教授を

性能を把握するために様々な実験が行われました。

はじめとする異樹種集成材製造システム開発事業各

その検討委員会が年に数回開催され、その中で試委員や関係者の方々にこの場を借りて深く感謝申し験結果等について議論されてきました。強度の分野上げます。

だけでなく機械開発やシミュレーションの手法等の議論の場に参加出来たことは、非常に有意義でした。

木科学情報 vol. 9, No. 4 （2002）

58

スギ心持ち柱材の高温低湿乾燥における含水率変化*1
小田久人*2・蛯原啓文*2・迫田忠芳*2
スギ心持ち柱材を乾球温度 120℃、110℃および 105℃のスケジュールで高温低湿乾燥を行い、含水率の変化を調べた。乾球温度 120℃処理後の材表層部の含水率低下は著しく、１時間当たり 1.96％の含水率減少が見られ、この工程での水分減少条件が仕上がり品質に大きく影響を及ぼすことが推察される。乾球温度 110℃と 105℃の乾燥速度は 120℃処理に比べ極端に遅くなった。

１．はじめにスギ心持ち構造材を低コストでかつ材内部まで乾燥させて供給することは、国産スギ材の需要拡大を図る上で、必要不可欠な工程の一部となっている。
心持ち材の表面割れ抑制効果の高い高温低湿乾燥
技術は、装置の普及に伴って製材工場などで取り入れられているが、その乾燥スケジュールは試行錯誤の段階にとどまり確立されたとは言えない。このため、本研究では乾燥スケジュール作成の基礎となる乾球
温度１２０℃、１１０℃および１０５℃の各温度域の水分量（または含水率）を求め、乾燥速度を推定することを試みた。
２．実験方法
供試材は、宮崎県産スギ心持ち背割り無し柱材（130×130×3,000mm）４８本を用いた。製材直後の重量が 25kg から 38kg までの材である。平均的な重量である 32kg から 35kg までの範囲にある８本を選び、長さ方向中央部で生材含水率試験片を木取った後、元口側と末口側の２本ずつ、合計１６本の試験材を得た。桟積みは１段につき８本とし、８段積み重ねた。試験材は桟積み段の下から３段目から５段目の中央部に置いた。乾燥スケジュールは９０℃蒸煮を
２０時間行った後、乾球温度１２０℃（乾湿球温度差３
０℃、２４時間）、同１１０℃（２５℃差、３９時間）、同１
０５℃（２０℃差、３１時間）とした。各温度域の処理終了 後 に試 験 材 を４本ずつ取り出し、直ちに
1 2 3 4 5
含水率分布試験片
6 ・ ・ ・ ・
（ 図 −1） と 表 層 部 水・ ・ ・
1 1 ・ 1212
分傾斜試験片を木取った。なお、４本は元16 ・ ・ ・ ・口側と末口側を対に
2 0 ・ ・ ・ 25
して取りだした。表層
図−１．含水率試験片の木部の水分傾斜試験片
口面における位置と番号
は、材表面から 5mm

厚さに４面を順に４層ずつ切り出した。中心部および各層４枚ずつの平均含水率を算出した。また、試験材以外の供試材は乾燥終了後に重量と表面割れ長さを測 定 した後 、両 木 口 から 40cm の位 置 で厚 さ1.5cm の試験片を切り出し、全乾法によって含水率を求 めた。
３．結果と考察
各温度経過に従って、木口断面を２５等分割した
水分分布を図-２に示す。
乾球温度９０℃、１２０℃、１１０℃および１０５℃における、各試験材の生材時と処理終了後の含水率は、９０℃では生材時 113％、処理後 111％、１２０℃
では生材時 85％、処理後 38％、１１０℃では生材時
95％、処理後 28％、１０５℃では生材時 116％、処理後 13％となった。９０℃蒸煮処理では生材時と含水率の差はほとんどなく、表層部の含水率の低い部分
では吸湿されていることが推察される。１２０℃処理の２４時間で含水率の減少は 47％であった。これを１
時間あたりに換算すると 1.96％であり、この時点での材表層部の含水率減少は特に顕著であることが分かる。一方、材中心部分の含水率は 100％を超えており、水分の拡散はまだ始まっておらず、この工程での水分の減少条件が乾燥後の仕上がり品質に大きく影響を及ぼすことが推察される。その後、１１０℃処理、１０５℃処理と乾燥時間の経過に伴い、表層部から内層部に向かって乾燥が進行し、１０５℃処理終了
時には材中心部分でも 50％を超える部分はほとんど見 られない。
１１０℃と１０５℃の各処理による含水率減少度を、
そ れぞれの前段階の含水率からその処理後含水率の差とすると、10％と 15％の減少となり、これを１時間あたりに換算した 0.26％と 0.48％は１２０℃に比べ極端に低い値である。これは、加熱温度が低くなっていることと含水率減少が進行していることによるもの
で、乾燥速度が極端に鈍くなることは当然といえる。

* 1 Hisato ODA,Yoshifumi EBIHARA and Tadayoshi SAKODA : Variation in moisture content of sugi boxed heart timber
during killn-drying under high temperature-low humidity．
* 2 宮 崎 県 木 材 利 用 技 術 セ ン タ ー Miyazaki Prefectural Wood Utilization Research Center, Miyakonojo, Miyazaki
885-0037

59

300

300
元口

250

末口

元口

生材

末口

１２０℃終了時

含水率 （％）

含水率（％）

９０℃終了時

200
150
100

200
150
100
50

50
0

0
1

6

11

16

21

試験片番号
元口

250

末口

1

6

11

16

300

生材

元口

250
１１０℃終了時

200
150
100

末口

生材

１０５℃終了時

含水率（％）

含水率（％）

21

試験片番号

300

50
0

生材

250

200
150
100
50

1

6

11

16

試験片番号

0

21

1

6

11

16

21

試験片番号

図−２ 各温度域における材横断面内の含水率分布

割れについては把握しなかった。

150
125
100
75
50
25
0

４．まとめ
本研究の結果から、高温低湿乾燥法における乾燥材の品質面で課題とされている表面割れや内部
割れ、さらには材色変化等の発生は、蒸煮処理直後の乾球温度と乾湿球温度差の設定および時間設定
が品質を大きく左右することが分かった。この結果を基に、高温低湿乾燥法の効率や品質面の更なる向上を目指して、各種条件の組合せをスケジュールに取り入れて検討を継続したい。

含水率（％）

含水率（％）

各温度域における材表面付近の水分傾斜を示したのが図-３であ る。４層目までの材表面からの距離は約 25mm 程度であり、図-２の表層部に相当する位置である。両試験材とも、乾球温度１２０℃処理で１層目の含水率が大きく減少するが、４層目の含水率
は 40％から 30％程度で水分傾斜が見られる。その後の乾燥の進行に伴い、各層間の水分傾斜が小さくなり、１０５℃処理終了時の含水率は５％から９％でほぼ均一化されている。
試験材とともに桟積みして乾燥を行った供試材４０本の全乾法による生材含水率は平均 88.5％（57〜128％）で、乾燥後含水率は平均 22.6％（10〜40％）、
その中で含水率 25％以上の材の出現率は 37.5％であった。表面割れについては、４材面における最大割れ長さが 100cm を超える材は 45.0％であった。内部

１層目

９０℃

２層目

３層目
４層目
試験片位置

中心

１２０℃

１１０℃

１０５℃

150
125
100
75
50
25
0
１層目

９０℃

図−３ 各温度域の材表面から中心への水分傾斜

２層目

３層目
４層目
試験片位置

１２０℃

１１０℃

中心

１０５℃

木科学情報 vol. 9, No. 4 （2002）

60

ＳＳＴの部分横圧縮強度性能＊１
占部達也＊２・井上宏夫＊３
背板を用いたＳＳＴの部分横圧縮強度性能を調べた結果、めり込み強さは構造用軸材としての可能性を十分有する値を示した。さらに、圧縮成型時のプレス表層部を荷重方向に対し平行に配置する使用法が、垂直に比べ初期剛性が高く、また、
急激な破壊が生じにくいことが分かった。一方、SSTの部分横圧縮力に対する力学的挙動の特徴として、集成材等１）に比べ比例限度域が不明瞭であり、また、めり込み剛性及び比例限応力は、めり込み強さの大きさに比べ概ね小さい値をとる傾向が見られた。
１ はじめにＳＳＴ（Superposed Strand Timber、割裂片積層材）は、背板をはじめ曲がり材や住宅解体廃木材をも原料とする可能性を持
つ新たな木質材料であり、資源の有効利用が期待されている。
これまでの研究 ２）３）から、スギ背板を用いたＳＳＴの材料性能について、構造用軸材としての利用の可能性が確認されつつある。
ここでは、スギ及びヒノキのＳＳＴ正角材について、部分横圧
縮強度性能の把握を行った。また、①材端部と材中間部（加力位置）、②スギとヒノキ（原料となる樹種）、③各性能値と密度との関係、④105mm 正角と 120mm 正角（断面サイズの影響）、⑤平行加力と垂直加力（試験体の設置方向）について、各諸因子が強度性能に与える影響を調べた。本研究は、段谷産業（株）との共同研究「ＳＳＴの実用化に関する研究」で行ったものである。
２ 試験体と試験方法
段谷産業下関事業所で製造されたスギ及びヒノキの背板を原料とするＳＳＴローボード（130×800×4600mm）各２枚ずつから、部分横圧縮用試験体（105×105×630mm、120×120×720mm）を各条件６体ずつ採取した（表−１）。 各ローボードの概要については、
表−１ SSTローボードの曲げ性能及び105mm 正角４ｍ材を用部分横圧縮用試験体の概要
いた曲げ試験結果を示し
ＳＳＴローボードの概要
部分横圧縮用試験体
た。
105mm正角材による
荷
重方
ｎ 数
部分横圧縮試験の方原料と 曲げ性能値の平均向とプレなった 曲げﾔﾝｸﾞ
法及び性能値の算出方
ス面の位 105mm 120mm
樹種 係数 曲げ強さ
置関係
法は、（財）日本住宅・木（GPa） （ＭＰａ）
正角 正角
６
６
材技術センター報告書
ス ギ ９．６４ ３９．７ 平行
垂直６６「構造用木材の強度試験
平行
６６
ヒノキ １２．３６ ４３．６
垂直６
６
方法」 ４ ） に準じて行ったＰ（図−１、図−２）。
製造時の試験体の設置について
プレス面
は、圧縮成形時のボード
９０mm
材端部
内の内層部と外層部との
１３０mm
９０mm
密度傾斜や、ストランドの
加圧板
加圧板
Ｐ
配置方向の影響が予想されるため、荷重方向に
３Ｒ
３Ｒ
対しボード製造時のプレ
L/2
L/2
ス面が平行な場合と、垂材中間部
図−１ 部分横圧縮試験方法
直な場合の２通り行った。
これらの結果から、めり込み強さ（ｆＣ．９０）、めり込み降伏強さ（ｆＣ．９０．ｙ） 、めり込み比例限応力（ｆＣ．９０．ｓｐｌ）、 めり込み剛性（ＫＣ．９０）を算出した。
Ｆ20mm 荷 重
Ｆult

Ｆｙ
Ｆspl

破壊

⊿Ｆ
⊿ｗ
２ｍｍ

２０mm

変位

図−２ Ｆｙ等の決定方法
３ 結 果
105mm正角材の試験結果を表−２に示す。比較すると、材端部、材中間部共に構造用材としての性能を十分有することを示唆する値であった。ただし、荷重と変位との関係について、ベ
イツガ集成材（105mm正角、E105-F300）の試験時の荷重−たわみ曲線を引用し比較すると、ＳＳＴは他の木質材料に比べ比
例限度域が不明瞭である一方で、荷重の上昇が緩やかに終盤まで持続していく特徴を示した（図−３）。このため、ＫＣ．９０やｆＣ．ｓｐ
3）
ｌは、ｆＣ．９０の大きさの割には小さめの値であった 。

表−２ ＳＳＴの部分横圧縮試験結果（１０５×１０５×６３０mm）
材端部
材中間部
MC15%
樹 方 補正密度 含水率
Kc.90 fc.90 fc.90.y fc.spl Ｋc.90
fc.90
fc.90.yfc.spl
種 向(g/cm３） （％） (Ｎ/mm２) (Ｎ/mm２) (Ｎ/mm２) (N/mm３) (Ｎ/mm２) (Ｎ/mm２) (Ｎ/mm２) (N/mm３)ス

平行

0.604 14.2

7.7

4.9

2.3

1.5 10.6

6.2

2.9

2%

10%

7%

7%

5%

12%

11%

9%

13%

12%

垂
直

0.615 13.5

8.8

5.7

2.5

1.3 10.0

6.5

2.9

1.6

2%

3%

ギ 全 0.610 13.9
体
平
行

2%

7%

10%

8%

5%

15%

4%

9%

16%

12%

8.3

5.3

2.4

1.4 10.3

6.4

2.9

1.8

11%

11%

7%

15%

9%

14%

18%

0.659 10.4 12.2

8.2

4.1

2.7 17.0 10.4

5.1

3.6

2%
2%
7%
ヒ
垂 0.661 10.7 11.9
ノ 直
1%
2%
8%
キ 全 0.660 10.6 12.0
体

2.1

1%

2%

7%

9%

7%

8%

12%

3%

3%

6%

13%

7.7

3.6

1.9 15.7

9.6

4.6

2.6

8%

7%

10%

8%

8%

9%

7.9

3.8

2.3 16.4 10.0

7%

4.9

3.1

8%

10%

21%

8%

21%

7%

7%

上段：平均値、下段：変動係数（プレス面と荷重方向が平行な場合）＊１

Tatsuya URABE and Hiro INOUE：Mechanical properties of SST on the compression at right-angle to grain．

＊２

福岡県森林林業技術センターFukuoka Pref. Forest Res. ＆ Exten. Center, 1438-2 Yamamoto, Kurume 839-0827
段谷産業株式会社DANTANI CORPORATION, 5-5-1 Minamifutajima,Wakamatu,Kitakyusyu,Fukuoka 808-0109＊３４）105mm 正角と 120mm 正角の比較（図−８）

180
160
140
120
100
80
60
40
20
0

材せいが大きいほ
105mm正角を１とした時の比荷 重 （ｋＮ）

61

ス ギ
ヒノキ
ﾍﾞｲﾂｶﾞ集 成

0

5

10

15

20

変 位 （ｍ ｍ ）図−３ 荷重−変位曲線（105mm正 角 、材 中 間 部 ）1.2

ど圧縮成型時のプレ

1.0

ス表層の高比重部が0.8

多く含まれ性能向上

0.6

ス ギ

が期待される。一方

0.4

ヒノキ

で、本評価法では 材
せいが性能値の算出

0.2法に考慮されておら

0.0
fc.90

fc.90.yfc.spl
性能値

Ｋc.90

図−８ 120mm正角の各性能値（材中間部、両配置方向平均）

ず、材せいが大きいほど各性能値は低下すると予想される。

４ 考 察

結果はスギとヒノキで傾向が異なり、105mmに比べ 120mm

部分横圧縮性能について、以下の考察を行った。

では、スギではＫ Ｃ．９０ が１割小さくなり、その他の性能値は５％１）材端部と材中間部程度大きかった。一方、ヒノキでは３割近くＫＣ．９０が低く、その他
12の低下割合はスギに比べヒノキが僅かに大きかった（図−４）。
２）スギとヒノキの比較

N/mm２（Ｋｃ．９０はＮ/mm３）

材端は材中間部に比べ、各性能値共に約２割低く、そ

材中間部

8

５）平行加力と垂直加力との比較（試験体の設置方向）

42

ＫＣ．９０は、平行加力では垂直加力に比べ２〜３割高かった。そ0の他の性能値は両者間で明確な差は認められなかった。一方、
fc.90同一であるが、供試したＳＳ

響もわずかにあるが、各性
能値共に、ヒノキはスギに比べ、約２割高い値を示した（図−５）。

Ｋc.90

験体で急激な荷重低下を伴う大きな破壊が生じた。

ス ギ
ヒノキ

めり込み強さ、めり込み剛

力は、めり込み強さの大きさの割に小さい。
②材端部は、各性能値において中間部の約０．８倍を示す。
③原料がヒノキの場合、スギに比べ強度が約２割高い。
fc.90.y fc.spl
性能値

Ｋc.90

④120mm 正角は、105mm 正角に比べ剛性が低い。
⑤密度と部分横圧縮性能とは高い正の相関をもつ。

図−５ スギとヒノキの比較（スギ105mm正角、材中間部）性について、スギ、ヒノキ 共

ＳＳＴの部分横圧縮性能について以下の知見を得た。
①比例限度域が不明瞭であり、また、めり込み剛性や比例限応

fc.90３）各性能値と密度との関係

破壊形態は両者で大きく異なり、垂直加力でのみ、約６割の試

５ まとめ

18
16
14
12
10
8
6
4
2
0

N/mm２（Ｋｃ．９０はN/mm３）が好条件であった。その影

fc.90.yfc.spl
性能値

図−４ 材端部と材中間部の比較（スギ105mm正角全体の平均）Ｔの密度はヒノキ、含水率はによる性能向上が期待されても、少なくともめり込み剛性については低減すると思われる。

6

設定密度等の製造条件はスギが若干高く、ヒノキの方の性能についても１割程度低減した。寸法増加による密度増加

材端部

10

⑥めり込み剛性や破壊性状の点で、また、任意に材せいの設に密度との間に正の高い 相関が見られた（図−６、図−７）。

定が可能という利用上の点で、荷重方向に対しプレス面が平行

ただし、めり込み強さは密度と直線的な関係であるのに対し、めになる使い方が垂直使いより好ましい。

り込み剛性は密度値 0.65g/cm３付近で急激に向上した。これは、ＳＳＴのめり込み強さについては、構造用軸材としての性能をスギに比べ弾性率が高いヒノキ本来の特性によるものか、ある

有し得ることが分かった。しかしその一方で、他の製材や集成いは、弾性率向上に効率の良い密度設定がこの付近にある可材に比べ比例限度域が不明瞭であり、これは圧縮成型品の特能性が考えられる。

有な性質ではないかと思われた。部分横圧縮性能が高く求めら3
2

ス ギ105
ヒノキ105ス ギ120ヒノキ120R=0.82R=0.900.60

R=0.71

15

0.65

0.70
３

MC15%補正密度（g/cm )図−７ 密度とめり込み剛性の関係（スギ105正角、材中間部、平行加力）

かを確認する必要性が感じられた。

R=0.94２

R=0.69R=0.591
00.55

ｆc.90 (N/mm ）Ｋc.90 (N/mm３）4

れるような使用環境において、その性質がどのように影響する

20

5

R=0.8710

参考文献
R=0.93

5
0
0.55

0.60

ス ギ105
ヒノキ105ス ギ120ヒノキ1200.65

0.70

MC15%補正密度（g/cm３)
図−６ 密度とめり込み強さの関係（スギ105正角、材中間部、平行加力）

１）東野正：日本木材学会大会要旨集、p.108、（2002.3）
２）占部、他３名：木科学情報 Vol.7、No.2、p.35-36(2000.4)
３）占部、他１名：木科学情報 Vol.7、No.4、p.61-62(2000.11)４）構造用木材の強度試験法、（財）日本住宅・木材技術センタ
ー、40-43(2000.3)

木科学情報 vol. 9, No. 4 （2002）

62“トピックス”
ＣＮＣルータによる木材および木質材料の高精度自動加工を目指すシステムの開発
大内 毅

２．溝突きおよび溝の側面加工精度
ＣＮＣルータ加工は、コンピュータに入力された加工プログラムによって機能するため、繰り返し同様の加工が可能となり生産性の向上が期待できます。一方、加工プログラムの内容がそのまま加工精度に反映されるため、プログラミングにおける加工条件の選定が特に重要となります。したがって、被削材の特性や加工条件の違いが加工精度に及ぼす影響等を熟知したプログラミングの構築が必要となり、そのプロ
グラミングの構築のためには、ＣＮＣルータ加工の加工精度に関する基礎資料の収集が必要になります。
そこで、ＣＮＣルータ加工の中で最も加工頻度の高
い溝突きおよび溝の側面加工に着目し、その加工精度（溝幅）に及ぼす各種加工条件の影響について調べました。結果の一例として、溝の側面加工における加工誤差と上向きおよび下向き切削の組合せの関係を図１に示します。

写真１ ３軸制御ＣＮＣルータ

0. 15 主 軸 回 転 数 ：250rps
0. 10
加工誤 差 ( m m)

１．はじめに
近 年 、 木 工 機 械 の 自 動 化 は 、 Ｎ Ｃ （ Numericalcontrolled）から始まり、ＣＮＣ（Computer numericalcontrolled）へと発展してきました。ＮＣ工作機械とは、工作物に対 する工具の相対的な位置や向き、工具
経路、テーブルの送り速度、主軸回転数等の加工情報を、コントローラが数値情報に変換し、工作機械に順次送信することによって、加工が自動的に行われる機械のことです。ＮＣ工 作機械は、直線補間や円弧補間を行う機能を有しており、これらの自動プログ
ラミング処理をソフト的に行うコンピュータを導入する
ことで、ＣＮＣ工作機械が生まれました。ＣＮＣ工作機
械は、コンピュータのＣＲＴ画面で加工状況の確認が容易に行える事や、キーボード入力によってプログラ
ムの作成が出来る事等、操作性に優れている点から、
現在工作機械の主流になっています。
このＣＮＣ工作機械の中 でも、ＣＮＣルータは、溝突き、面取り、切り抜き等の各種切削加工が可能であることから、家具工場等の木材加工工程に最も普及している木工機械の１つです（写真１）。
そこで最近筆者らは、ＣＮ Ｃルータ加工に注目し、ＣＮＣルータを用いた木材および木質材料の高精度自動加工を目指すシステムの開発に取り組みました。
ここでは、その研究概要を紹介します。

１ 刃 あ た り 送 り 量 ：0.2mm
設 定 削 り 代 ：2mm

0. 05
0-0. 05-0. 10-0. 15MDF

UUParticleboard

DD

DU

PlywoodUD

上向き下向き切削の組合せ
図１ 加工誤差と上向き下向き切削

溝突き加工後の溝の両側面は、工具の回転方向と送材方向が相対する上向き切削面と、両者が同方向の下向き切削面で構成されます。したがって、上向き切削面に対して上向きおよび下向き切削（ＵＵ、ＵＤ）、下向き切削面に対して上向きおよび下向き切削（ＤＵ、ＤＤ）の側面加工が考えられます。同図中の横軸の組合せとは、これら４通りの組合せのことを意味しています。同図より、ＵＵお よびＤＤの加工誤差は ほぼ０付近の値を示していることから、加工精度は良好であるといえます。したがって、溝の側面加工
では、溝の両側面が上向きおよび下向き切削面 の組合せとなるように工具経路を設定すれば、加工誤差を小さくすることができます。

木科学情報 vol. 9, No. 4 （200263
）

64

-0.2

○ ：ＭＤＦ
▲ ：ＰＢ
：加工誤差
：バリ面積

30
20

-0.3

10

-0.4

0
0

20

40

図２ 加工誤差およびバリ面積と摩耗量の関係

４．工具摩耗自動監視システム
生産ラインに組み込まれているＣＮ Ｃ木工機械については、低コスト化あるいは効率的加工の実現のため、自動化、無人化が強く求められています。また、
先にも述べたように、高精度切削加工の実現には、工具摩耗を監視することが重要です。以上のことから、ＣＮＣルータ加工においても、加工工程における工具摩耗進展の自動監視システムの開発が重要になります。
そこで、工具摩耗検出センサとしてレーザ寸法測定器をＣＮＣルータに導入し、加工工程における工具
摩耗進展を自動監視するシステムを開発しました。
図３に、そのシステムの概要を示します。
本システムは、主に、レーザ寸法測定器、ＣＮＣルータに付属するコントロール用ＰＣ、およびこれらを制御するとともにデータをサンプリングするモニタリング
ＰＣから構成されています。測定では、まずモニタリ
ング用ＰＣが高速回転中のビットの回転数を、図３ 工

ボ ード
TTL
I／O
ボ ード

ビット外 径

イン
バ ータ

アンプ

DA変換
ボー ド
モ ニタリ ング用 ＰＣ

具摩耗自動監視システムの概要

30rps に落とすとともにレーザ光がビットに当たるよ
うに、ビットをセンサヘッド内に移動させます。ここで、レーザ寸法測定器が出力するビット外径のアナログ
データをサンプリングし、ビット外径の最大値を算出します。この測定を、工具の摩耗部と未摩耗部で行い、両者の差から摩耗量を決定します。本システムを検証するために、パーティクルボードを供試して溝加工試験を行い、ビット摩耗量を本システムおよび触針式粗さ測定器を用いて測定しました
両測定で得られた工具摩耗進展結果を図４に示します。同図より、両者がほぼ一致していることから、
本システムは精度良く摩耗量を自動監視できることが明らかとなりました。
60

60

摩耗量（μm）

AD変 換

ロ ーラ

サ
ン ド
セ ヘッ

ルータビ ット50
摩耗量（μm）-0.1

バリ面積（mm2）

加工誤差（mm）

40

0

コ ント

ｰ

50

主軸回転数：250rps
１刃あたり送り量：0.1mm

コン トロー ル用 ＰＣ

ルータ

ＲＳ ２３２Ｃ

0.1

ＣＮＣ

レ −ザ寸 法測 定器
モータ

３．工具摩耗が加工精度に及ぼす影響
ＣＮＣ木 工機械は、一般 的に生産ラインに導入され、厳しい加工条件下で長時間に渡って加工が行われます。そのため、工具摩耗が進展し製品の品質や生産性に大きく影響を及ぼすことが推測されます。このように、実用上重要な工具摩耗の影響について十分な調査と研究が必要不可欠となります。
そこで、予め刃先を摩耗させたビットと未摩耗ビッ
ト を準備し、各種加工条件下で溝突き加工を行い、溝の加工精度に及ぼす影響と、その時発生するバリについて検討しました。結果の一例として、MDF、パーティクルボードにおける加工誤差および下向き切削面に発生したバリの面積と摩耗量の関係を図２に示します。MDF、パーティクルボードともに摩耗の進展に伴い加工誤差は負の方向に増加しており、加工精度が低下する傾向が認められます。バリ面積も摩耗の進展に伴い増加しており、バリ発生が顕著となる傾向が認められます。以上のことから、高精度切削加工の実現には、工具摩耗を監視することが重要であるといえます。

工具摩耗自動監視システム
触針式粗さ測定器

40
30
20
10
0

主軸回転数：250rps
１刃あたり送り量：0.1mm

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2
切削材長（km）
図４ 摩耗量と切削材長の関係

５．適応制御溝加工システム
先に得られた加工精度に関する基礎資料（データベース）を基に、工具摩耗進展に対応して低下する
溝突き加工における加工精度を改善し、その時発生するバリを抑制する適応制御溝加工システムを開発しました。すなわち、工具摩耗進展に対応して最適加工条件を自動的に決定する適応制御プログラムを開発し、工具摩耗自動監視システムを有するＣＮＣ
ルータに導入しました。その適応制御プロセスのフローチャートを図５に示します。

65

加工プロセス（溝突き加工）

Ｎｏ

工具監視

Ｙｅｓ

データベース

・加工精度の改善
・バリ発生の抑制

工具摩耗測定ＮＣ加工データ
ＮＣ加工データの再構築

図５ フローチャート

加工精度の改善は、加工誤差が切削円直径の減少に起因していることから、溝突き加工後、ビット摩耗量分削り代を設定し、さらに、溝の両側面が上向
きおよび下向き切削面の組合せとなるように工具経路を設定して、再度側面加工を施すことによって行いました。バリ発生の抑制は、バリ発生の傾向が１
刃あたり送り量によって異なる点に注目し、工具摩耗
進 展に対応して１刃あたり送り量を変化させて行いました。
〔編集後記〕
木科学情報９巻４号をお届けします｡シリーズ“森林資源と地球環境”では九州大学の森田光博先生に寄稿いただ
きました。また、８月に大分県産業科学技術センターで開催された第 9 回支部大会の報告を大分大学の井上正文先生、宮崎県木材利用技術センターの藤元嘉安氏、九州大学の清水邦義先生からいただきました．さらに、その大会で、「黎明研究者賞」を受賞された一本木智敬、大内成司、
森園眞子の３氏に受賞報告をお願いしました．トピックスは
九州大学の大内毅先生から寄稿いただきました．その他、
研究論文２編を掲載しております．お忙しいなかご執筆い
ただいた方々に厚くお礼申し上げます（古賀信也）。
〔各種問い合せ先〕●支部全般に関すること（総務 松村順司）
E-mail: matumura@agr.kyushu-u.ac.jp
Tel: 092-642-2980

0.05
0

主軸回転数：250rps
１刃あたり送り量：0.1mm

60

上向き切削側

40

-0.05
-0.1

20

-0.15
-0.2

溝突き加工
適応制御溝加工

0

20

0

40
60 0
20
摩耗量（μｍ）

40

バリ面積（ｍｍ2）

スタート

検証実験は、本システムによる適応制御溝加工と、比較のために通常の溝突き加工を行い、加工後それぞれの加工誤差とバリ面積を測定しました。その結果の一例を 図６に示します。同図より、適応制御
溝加工は、通常の溝突き加工に比べ高精度でバリ発生が少ないことが認められました。
加工誤差（ｍｍ）

このプロセスは、まず、ある加工プロセスを実施し、設定した部品数あるいは加工時間に達すると、工具摩耗量を自動測定します。そして、測定した摩耗量に対応して、データベースに基づき、溝の加工精度を改善し、バリ発生を抑制する最適加工条件を決定し、それを基にＮＣ加工データを再構築して加工プロ
セスに復帰します。

60

図６ 加工誤差およびバリ面積と摩耗量の関係

以上のことから、本適応制御溝加工システムは、
ビット摩耗進展に対応して加工精度を改善し、バリ発生を抑制する高精度適応制御溝加工が可能である
ことが明らかとなりました。
６．おわりに
本研究では、ＣＮＣルータ加工の加工精度に関する基礎資料を収集し、その資料を基に高精度自動加工 を目指す適応制御溝加工システムの開発を行いました。しかし、工具摩耗進展に伴って発生するバリの検出については、直接的な監視方法でないため、信頼性に欠ける点で問題となることが予想されます。
今後は、この問題を解決するために新しいセンサの導入を検討し、さらに研究を進めようと考えています。
（おおうち たけし：九州大学大学院農学研究院）●会費、入退会に関すること（会計 藤本登留）
E-mail: fujipon@agr.kyushu-u.ac.jp
Tel: 092-642-2997●支部ホームページ
http://rinsan.wood.agr.kyushu-u.ac.jp/

木 科 学 情報 9 巻 ４号
2002 年 10 月 10 日発行
編集人 村 瀬 安 英
発行人 藤 田 晋 輔
発行所 日本木材学会九州支部〒812-8581
福 岡 市 東 区 箱 崎 6-10-1
九州大学大学院農学研究院
森林資源科学部門内
電話 092-642-3001
FAX 092-642-3078