1．竹材の高品質化処理技術に関する研究（Ⅱ）
中原 恵、小谷 公人、古曳 博也
1．目 的

2．研究内容世界中で環境保護や資源枯渇の問題が危惧

2．1丸竹材の乾燥技術開発

されるなかで、竹資源への関心が高まってい丸竹材の乾燥法については、前年度の研究る。その竹資源、特に全国一のマダケ生産量で竹材の組織構造を生かした「小口吸引法」を誇り、しかも竹細工を中心とした竹工技術、を開発し、油抜き処理竹材を用いて、予備試技能を有する本県にあって、この竹資源の有験で丸竹小試片に対して効果が認められた減効利用をはかるために、新技術の開発が課題

圧乾燥法や従来の乾燥法との比較、環境温度となっていた。の効果について調べてきたが、本年度は小口吸引法の有用性を確認するとともに、その応本研究は、竹資源の有効利用や需要開拓をはかることを主目的として、その障害となっ用技術について検討を加えた。ていた竹材欠点の除去や高付加価値化のため（1）研究方法

丸竹材に適した乾燥技術を確立する上で、の加工技術の開発、あるいは加工工程の省力開発した小口吸引法の実証試験は不可欠で化について取組む。
研究の内容は、次の3本の柱からなる。

あり、本年度は油抜き処理を施さない青竹① 乾燥工程の省力化、機械化をはかり、安材について乾燥試験を行い、その乾燥効果定した竹材供給を行なうために、丸竹材のについて調べた。また、小口吸引法の応用効率的な乾燥技術の開発を行なう。

性を調べるために技術の複合化を検討し、② 丸竹材のもつ割れや虫害、カビなどの欠一方小口からの吸引と他方小口からの加圧点を除去するために、効率的な難割化や防を併用する方法や従来の天日乾燥と小口吸虫防カビ技術の開発研究を行なう。

引を併用する方法について、試験を行った。

（動 これまで困難とされてきた竹材表皮塗装を可能にして製品の高付加価値化や作業の省力化をはかるために、表面処理技術の開発研究に取組む。
なお、本研究は、中小企業庁による平成3年度技術開発研究費補助事業（単独研究）の成果をもとに、その開発技術の確立をはかる目的で、継続して取組んだものである。

図1．加圧併用小口吸引乾燥ー3 【確になり、天日乾燥と小口吸引の併用乾燥

さらに、これまでの試験の成果をもとに、製品や半製品の乾燥を前提として、半割青試験でも小口吸引が従来の天日乾燥の促進

竹材（長さ20cm）の減圧乾燥試験を行った。

法として効果が認められた。これは、環境温度の付加による乾燥促進と同等の効果で（2）研究結果

青竹材の乾燥結果について図2に示すが、あり、光熱費や設備などによる加工コスト

従来の方法に比して小口吸引法の乾燥効果の点で、有効な方法であると考えられる。

が明確である。しかし、竹材長さ方向の含7〔〉水率分布については、油抜き処理竹材の場

G O 合
50合と異なり、丸竹材小口と中央部との含水、、￣￣■−・−−、＿．、 天l三】乾挽

水 40

率傾斜が大きいため、乾燥剤れが発生しやt■￣−￣￣￣、￣t・−−、．．は風（イ0疇C）癒こ］0すい状況になっている。

ー￣，、￣￣−−−20

また、図3では、加圧併用減圧乾燥法に（％）

加圧▼ト吸引天日車吸引

10おいて加圧が乾燥を促進していることが明0∋214乾 燥 日 数 （日）2

図3．技術の複合による乾燥効果

201100 Qノ 00
含水率搾

半割青竹材の減圧乾燥試験は、自然乾燥

0090に比してその効果は明白で、小口だけでな80

く割裂によって露出した材半径面からも水7060分蒸散が行われるため、丸竹材よりも乾燥

7500′b速度が大きい（図4）。
2345（il5

陀煉目数（H）
104

含8021 10 qノ nる 7 ′hV 5 4 3 21 1
含水率拘水 60率 40 0（％）2︵U O ︵U02468

乾燥日数（日）図4．半割竹材の減圧乾燥試験

O O O

なお、「小口吸引法」については、これ

10 20 30 40 50 60 70 80 90100

小口固からの距離（cm）までの研究成果をもとに、「乾燥」のみな

O1 O O

らず次項「樹脂含浸処理」への応用も含め

図2．青竹材の乾燥ー4−10た竹材の新しい処理技術として特許出願を燥材（丸竹）を、また、樹脂液には寸法安行った。

定効果をもつPEG（ポリエチレングリコール）を用い、各種試験を実施した。

（3）ま と め

竹材の乾燥には、丸竹材にあっては小口（a）竹材に関する試験吸引法、割竹材にあっては減圧法が有効で地上高の異なる試験材について含浸処あるということが明らかになった。また、理を行い、その注入樽性を上団交検討した。

技術の複合により、従来の乾燥法を生かす

さらに、試験材の長さ（小口面からの距ことも可能になった。

離）方向における浸透状況についても調べた。
（b）処理条件に関する試験
樹脂液含浸処理時間と浸透性の関係について調べた。
（C）樹脂液に関する試験
粘度の違う樹脂液について含浸処理を行い、その注入特性を比較検討した。
図5．竹材の乾燥技術の体系図（2）結果と考察（a）竹材に関する試験

今後は、さらに乾燥効果を高めるために、

図6は、地上高の違う試験材における竹材乾燥のメカニズムの解明や実用化にむ浸透状況を示す。その結果、中間位（地けた技術及び装置の改良研究に取組む。

上高3〜5m）および末位（地上高6〜8m）の試験材に比べ、元位（地上高02．2丸竹材の樹脂含浸技術の開発
丸竹材の樹脂含授技術については、従来の浸溝法や減圧法に比べ〜2m）の試験材において注入率が低く、小口吸引法は、一方なる結果となった。これは、元位の試験の小口面を吸引することにより竹材中の水分材は中間位や末位の試験材に比べて肉厚が強制的に除去され、他方の小口面からは注が厚く、吸引する面積が広くなるために入液が吸い上げられるために、浸透性がよく、短時間での処理が可能となった。
通常内仕入率㍑

本試験では、小口吸引法による含浸技術の効率化を図ることを目的に、次の3要因について、その注入特性を調べた。
（a）竹材（地上高と長さ方向による影響）（b）処理条件（処理時間による影響）（c）樹脂液（粘度による影響）′ト【コ一面からの昆巨闘E（cm）（1）研究方法

供試材には、長さ1mのマダケ油抜き乾図6．地上高における浸透状況ー5〟吸引力が弱められたことによるものと考（b）処理条件に関する試験えられる。小口吸引法によって含浸処理処理時間の遠いによる浸透状況を図8を行う場合には、吸引面積の狭い中間位に示す。その結果、処理時間が長くなるや末位の竹材を使用することの方が望まに従って高い注入率を示すものの、24時しいと思われる。

間の注入時間ではぼ平衡状態となること

図7は、試験材の長さ方向における樹がわかった。樹脂液の浸透については維脂液の浸透状況を示す。それによると、管束内の道管や師管を通じて行なわれる注入量は注入口（小口面）から離れるにが、その樹脂液が維管束内の某組織へと従って、比例的に減少する値を示し、長浸透し、処理時間24時間ではぼ満たされさ1mの位置における注入量は、長さ20た状態になったためであると思われる。
（C）樹脂液に関する試験

cmの位置の注入量のおよそ60％となることがわかった。この点については、長い

図9は、樹脂液の粘度の遠いによる浸試験材（竹材）において均一な樹脂注入透状況を示したものである。その結果、がおこなわれるように、今後さらに検討粘度の低い樹脂液において高い注入率をする必要があると思われる。

示すことがわかった。小口吸引法によって含浸処理を行う場合には、粘度の低い路樹脂液を使用する方が望ましいと思われ残る。

存詑Ⅳm■†￣−〉￣一▼l▼▼、¶l【【9柑8蟹︿UウルOi的′トロ而からの距離（cm）

4389

556匂616月87％

道管内注入率拍

0−・lO

OOハU

（U

図7．長さ方向における浸透状況

0 10 ZO 30 ′10 50

∩）

櫓1528

B

「

◎処1里時Ili124時】‡；I60 70 80 90

小口i面からの椚i那（cn】）

図9．樹脂液の粘度による浸透状況nU

丸竹材における樹脂含浸技術の効率化を︷Hu図る目的において、各種の試験を行った結3

果、以下のことが判明した。
︵り堕 蒐 増 加 率 ％パ﹁（3）ま と め2（a）吸引面積の狭い（肉厚の薄い）竹材をnU628使用した時に、高い注入効果が得られた。

48

11（b）24時間の含浸処理で注入量が平衡と処理時間（hr）なることから、注入処理時間については、

図8．処理時間における浸透状況−6−

表1，供試材の処理条件最大で24時間が適当であることがわかった。

処 理 条 件ランプ
出力（c）粘度の低い液体を用いた時に、高い注

処 理 記 号（W／cm）

入効果が得られた。

無 処 理

2．3竹材の表面処理技術の開発

80 15 5 Al Bl（1）研究方法80 15 10 A2 B2（a）供試材

80 15 15 A3 B3

AO BO

80 15 20 A4 B4

竹材は、市販の油抜きマダケ及びモウ

80 15 25 A5

ソウチクを使用した。試片寸法は、長さ80 15 30 A610cm、幅3．5cm、最大厚さ0．6−0．7cmとし

80 30 5 A7 B7 C780 30 10 A8 B8 C8た。

80 30 15 A9 B9 C9

試片表皮表面上の不純物の影響を比較

80 30 20 AlO BlO ClOするために、単に水洗い汚れを拭き取っ

52 20 5 All Bll Cll
52 20 10 A12 B12 C12た試片と、メタノールを含ませた脱脂綿

52 20 15 A13 B13 C13で試片表皮表面を拭き、続けてノルマルヘキサンで同様に溶剤脱脂した試片の二目をっくった後、セロハンテープ密着剥種を調製した。

離を行ない、JISに準じて評価点数による判定を行なった。

（b）紫外線照射処理

紫外線照射装置を使用し、空冷式高圧（2）研究結果

水銀灯でランプ出力、照射距離、照射時（a）機器分析の結果

図10に処理記号AO〜A6及びBO〜間を変えて、各供試材とも、表1に示す処理条件で供試材表面に紫外線を照射しB4の表皮表面のESCAの元素分析にた。

よる炭素（C）に対する酸素（0）のスペクトル強度比（0／C）を示す。

（c）機器分析期80

紫外線照射処理による表皮の化学組成やぬれ性等の表面状態の変化を調べるた

70

めに、表1に示す処理記号AO〜A6、0／C

定装置，SEMで機器分析を行なった。
（d）塗装及び塗膜付着性評価試験

無処理及び紫外線照射処理した供試材

験（K54006．15）を応用し、100個の升0

付着性評価試験は、JISの碁盤目試5硬化させた。

無処理に市販のポリウレタン樹脂塗料を塗布し60 50 40 30 20 10

BO〜B6についてESCA，接触角測152025

処埋時間

図10．紫外線照射と0／Cの関係

0】 7一30 （分）紫外線照射時間が増加すれば、竹材表を写真1に示す。無処理であるAの表皮

皮組成中の酸素比も明らかに増加し、表は油脂分と思われる膜状の層に覆われて皮表面が酸化していた。

いることが観察できる。紫外線照射処理
10分のB2の表皮では表皮細胞がはっき

図11にCISスペクトルを示す。図2を見ると無処理では285eV付近のC−C，りと観察でき、繊維組織中に無数に存在C−H結合に基づくピ鵬クが大部分をしする丸い細胞組織の周辺部に10〝m程度

め高い疎水性の表面組成であるが、紫外のクラックが生じていた。クラックだけ

線照射処理10分では289eV付近の0＝C−でなく表皮細胞組織表面も照射時間とと0結合に基づくピークが現れた。

もに粗化されていることも観察できた。
しかし、目視観察でははとんど質感に変化なく竹材表皮の美観上の特質は失われていなかった。

290 286 282ev 290 286 282ev
結合エネルギー

図11．紫外線照射とCISスペクトル

図12に処理記号AO〜A6及BO〜B AO4の表皮の接触角を示す。紫外線照射処
理15分以上では、明らかに穣触角が減少し疎水性の表皮が改善され液体が濡れ広がる性質に改善されていた。

接触角︷旦

写真1．AOとB2のSEM写真

図

無処理12㈲1101009080706050403020100

B2

5 10 152025（倍率1000倍）

30 （分）（b）塗膜付着性評価試験結果

処理時間

紫外線照射と接触角の関係

表2に碁盤目剥離試験の評価結果を示AO及びB2のSEM写真（1000倍）す。無処理のAO，BO，COは、容易〟8㌦

に塗膜が剥離し全く付着しなかった。紫害膜となってい七竹材表皮上の油脂膜のよ外線照射処理時間の比較的短いAl，Bうなものが除去され、表皮細胞上に投錨効

l，A7，B7，C7，All，B11，C
果を生むと考えられるクラックを形成し、llも付着性は改善されていなかった。こ

化学的にも紫外線酸化によって、表皮組成れら以外の紫外線照射処理したものは、に付着に有利な官能基が生成し、塗料など付着性が改善されていた。特に、紫外線の流動塗布物がぬれ広がりやすい性質に改照射処理の前処理とし溶剤脱脂を行なっ質されていた。

たものは、単に水洗洗浄したものより付今後は、さらに研究を進めこの処理を活着性が向上していた。また、竹材種に関かしながら様々な分野の製品化に応用可能係なく紫外線照射処理の効果が認められな塗装加工竹材の提供を考えてゆきたい。

た。
【参考文献】

表2．各処理の付着性評価結果
マ ダ ケ

2．2モウソウチク

記号 評価結果 記号 評価結果 記号 評価結果
0 BO0 COAl0 Bl2A28 B2 10AO1）青木尊重他：日本産主要竹類の研究
2）林業試験場編：木材工業ハンドブック

03）島地謙他：木材の組織，森北出版
4）林大九郎他：木材工業Vol．24−9，1969

A3 10 B3 105）中戸莞二：京都府大学術報告農学，11A4 10 B4 102．3A58A68A70 B70 C70A86 B86 C86A96 B9 10 C91）佐藤弘三：塗膜の付着，理工出版社
2）角田光雄：塗装技術Vo127−11，1988
3）川村二郎他：木材学会誌Vo138−4，19924）木口実：木材学会誌Vo136−10，199085）筏義人：高分子表面の基礎と応用（上）AlO 10 BlO 10 ClO 10All 0 Bll 0 Cll 0
A12 8 B12 10 C12，化学同人【研究協力機関】

6A13 10 B13 10 C13 10。九州大学農学部 木材工学研究室
・農林水産省 森林総合研究所（3）まとめ木材化工部 耐候処理研究室

これまで竹材表皮の付着性を向上させる
ためには、サンドブラスト等の機械的な粗本研究を行なうにあたり、上記機関の関係化が一般的であったが、本研究によって、者にご指導、ご協力をいただいたことに深く

竹材表皮の質感を損なわずに紫外線による謝意を表す。

光化学反応で竹材表皮を付着有利な表面に改質することが可能となった。機器分析で判明したことは、紫外線照射により付着阻

ー9−

【日時】平成5年3月5日（金）13：30〜

3．成果普及講習会の開催【会場】地共済保養所「つるみ荘」二豊の間

竹産業の振興と竹材の需要拡大を目梗とし【発表テーマ】て、平成3年度技術開発研究費補助事業とその継続研究の成果を広く業界に普及するため「竹材の高品質化処理技術に関する研究」に、成果普及講習会を開催した。

（1）丸竹材の乾燥技術開発

竹関係業者の関心が高く、開発した処理技（2）丸竹材の樹脂含浸技術の開発

術や処理竹材について多くの質疑応答が交わ（3）竹材の表面処理技術の開発された。

写真2．成果普及講習会風景

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