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竹材の高品質化処理技術に関する研究

中原 恵．小谷 公人．古曳 博也
2．研究方法て。巨∃ 約

竹は、3〜5年で再生、利用することが可

研究は、乾燥試験、難割化試験、表面処理試験を3本の柱とした。

能であり、自然破壊や資源の枯渇が問題化してきている今日にあって、有用なバイオマス

マダケ竹材

贅瀕のひとっとして期待される。中でも、本県が全国一の生産崖を誇るマダケ竹材は、表皮の美しさと緻密な繊維を生かして、「別府竹細工」に代表される多くの竹工芸占占を娃み出してきた。
しかし、竹材を工業的に活用するためには強度や材質保持、安定供給が不可欠であり、竹材のもつ「割れやすさ」や堅ろう質の表皮園2．研究のフロー凶が欠点であったり、あるいは現状の製竹作業

本研究に供試した竹材は、市内製竹業者か工程が課題になっている。

ら入手した竹齢3〜5年牲の県産マダケ材で本研究では、竹材に効果的な人工乾燥技術
や難割化処理技術を確立して割れの予防や作ある。

業の省力化に努めるととにも、表面処理技術

2．1乾燥試験

供試材は、良さ1mの苗竹材（丸竹）を湿の開発によって竹材の高品質化を試み、工業材料としての竹材の需要開拓を図ることを目式油抜き処理後2時間常温養生して用いた。

的とする。

（1）比較乾燥試験

小試験片を用いて、目然乾燥と温風乾燥、減圧乾燥の比較試験を行った。
（2）減圧乾燥試験

陰干し

滅妊乾燥試験を行い、特に、従来の減拝（1カ月程度）雰囲気中での乾燥方法（缶内減圧）と竹材小口からストロー式に吸引する乾燥方法（小口吸引）を比較検討した。
天日干し（3）乾燥温度に関する試験（2〜3週間）減圧乾燥における雰囲気温度の影響について調べた。

図1，丸竹製品の加工T程図

ー6−

2．2葉饉割化試験

3．研究結果難割化の手段として、寸法安定効果をもつ

3．1乾燥試験

ポリエチレングリコール（PEG）を用い、（1）比較乾燥試験

竹材中に含浸、あるいは注入する方法の検討

自然乾燥と温風乾燥、減圧乾燥による丸とその難割効果について調べた。

竹小謡験片の比較乾燥試験の結果、次のこ供試材には、長さ1mの油抜き乾燥竹材とが明らかになった。

（丸竹）を用いた。

◎自然乾燥は、畠時間を要し、湿度や温度（1）染料による浸透試験の影響を受けやすい。

染色液を含浸、あるいは注入することに◎温風乾燥は、短時間で乾燥できるが、熱より、竹材中における液浸透状態を肉眼やや送風による急速な表皮乾燥により、割顕微鏡で観察した。

れる確立が高い。

ほ）樹脂注Å試験⑳減圧乾燥ほ、比較的短時間で乾燥でき、減圧法による樹脂注入法について試験をしかも割れにくい。

行うとともに、注入効果を上げるための前この結果をもとに、長尺丸竹材の乾燥試処理についても検討した。

験に減圧法を採用した。

（3）難割化評価試験（2）減圧乾燥試験

樹脂注入竹材について、定温乾燥機中で長さ1mの長尺丸竹材の減圧乾燥を行っ温風乾燥による割れ試験を試みた。

た（減圧度20〜50Torr）が、小試験片の2．3表面処理試験

減圧乾燥試験のような良好な結果は得られ竹材の塗膜付着性を改善するための表面処なかった。そこで、竹材の組織構造の特性理法について試験検討した。

を生かして、道管や師管による水分移動に供試材は、油抜き乾燥竹材を用い、長さ100重点をおき、丸竹材の一方小口を吸引する

皿×巾30皿mX厚さ6〜7mmの試験片とした。

方法（小口吸引）を試みた。

く1）表皮改質試験

その結果、図3に示すように、小口吸引試験は、液相のクロム酸処理と漂白処理、法では、竹材長さ方向の水分傾斜が大きく水酸化ナトリウム処理、気相の塩酸処理とアンモニア処理、物理的な紫外線処理を行

餌い、比較検討した。

缶内減圧

α

食 70

一ムー
〆止、−か−せ−廿
△−、・△

細処理材は、軟Ⅹ線分光解析装置（ESC水 50A）と走査電子顕微鏡、接触角測定装置に

木口吸弓l減圧弗

より分析及び観察を行った。

率 30＼ サ吸引

20（2）塗股付着性評価試験！■■。l

試験片にポリウレタン塗料をスプレー塗

lO
O

装して乾燥した後、JISの碁盤目剥離試

元口
村長さ方向部位

験に準じて付着性を評価した。

図3．乾燥竹材中の水分傾斜

−7−

東口

なるものの、水分除去の速度に顕著な効果

3．2難割化処理試験が認められた。

（1）染料による浸透試験

また、小口割れの発生原因になっている効果的な処理方法を把握するために、染村長さ方向の過度の水分傾斜を防ぐために、料を用いて含浸法や減圧注入含浸法さらに吸引しない他方小口（元H）をシリコンシー

は小口吸引減圧注入法による注入試験を行

ラント剤でコーティングして乾燥を行った

い浸透性を検討した。

ところ、割れの発生が急激に低下した。

その結果、次のことが明らかになった。
・含浸法では、ほとんど浸透が認められな（3）乾燥温度に関する試験

定温乾燥機内で加温しながら小口吸引をい。

行って、乾燥における雰囲気温度の効果を・減圧含浸注入法では、浸透が認められる調べた結果、図4に示すように、加温によが竹材の長さ方向への浸透に時間を要す

り乾燥速度が大きくなった。

る。

また、図5から、50℃では、竹材中の水・小口吸引減圧注入法では、短時間で竹材分が次第に元lコ側から吸引部の末□側に移の長さ方向への浸透が可能である。

動している様子かうかがえる。

この結果をもとに、以後の樹脂注入処理には小口吸引減圧注入法を採用した。
（2）樹脂注入試験

竹材中に樹脂を注入した場合に、樹脂の用℃＼

浸透を妨げると考えられる竹材中の水溶成＼、n5陀＼、、＼分や阻害物を竹材の外部に除去するために、＼＼＼△、38℃＼＼

樹脂注入処理の前処理として、小口吸引減、、、△

圧処理や煮沸処理をはどこした。前処理が24

娼

樹脂の浸透性の向上に寄与するかどうか、

72

樹脂注入後の道管内の樹脂浸透状況から検乾 燥 時 閤 （Hり討した。

図4．乾燥速度に係る温度効果

その結果、図6に示すように、前処理をほどこさない未処理材に比べ、小目吸引減圧処理によって樹脂の浸透が容易となるこ

10℃、96日「とが認められた。また、煮沸処理と小［コ吸引減圧処理を併用しておこなえば、さらに樹脂の浸透性が向【Lすることが確かめられ50℃、72日rた。
さらに、樹脂の温度による浸透性の影響
村長さ方向部位を調べるために、常温（12℃）と500cに調整した樹脂を用い樹脂注入試験を行った。

図5．乾燥温度による材申水分傾斜≠8−その結果、図7に示すように、樹脂の温3Ⅰ3表面改質試験

度による浸透性への影響については顕著な（1）表皮改質試験

表1に、ESCAによって測定した竹材差が現れなかった。

表皮元素のCISに対する0ISのスペクトル（3）難割化評価試験

小口吸引減圧注入法によってPEG処理強度比（0／C）及び接触角測定装置によをはどこした試料と未処理材について、定る接触角度（β0）を示す。

温乾燥機30℃中で5日間乾燥後に気乾状態

0／Cは、メタノールで拭き取り脱脂すにするという、乾燥一吸湿条件下におけるることによって無処理の2．5倍に増加して難割化評価試験を行った。

いることから、竹材表皮表面は、疎水生のその結果、未処理材に割れが発生したの抽出成分で覆われているものと考えられる。

に対し、PEG処理材にははとんど割れがまた、液相や気相の化学処理では、メタノー発生せず、難割化処理竹材としての効果がル脱脂に近い値を示し、表皮層に官能基を認められた。

生成するまでには至っていないと考えられる。紫外線処理では、顕著に高い値を示し紫外線によって表皮が酸化され、官能基を生成したものと考えられる。
表皮のぬれ性を示す接触角も、紫外線処理でのみ改善されていると考えられ、竹材表皮の塗膜付着性にほ、紫外線処理が有効であると考えられる。

）￠ 1即 ；叩 ∈印 T㈲ 油木口頭からの監難（mm）

写真1に、無処理竹材表皮と紫外線処理●使用梢腐＝PEC（平均分子寮6（り）

後の竹材表皮の電子顕微鏡写真を示す。無の即％水槽償十0，5‡塩基性染料

処理でほ、表面に油脂膜状の抽出成分と考図6．樹脂注入率におよぼす前処理の効果えられる膜状のものが観察されるが、紫外

584日

表1各種処理した竹材表皮の塗焼付着性
3日

処 理 名 0／C（荒） り● 朝晩試験
2む

無処理12。681．00／100

18

メタノール脱脂 30．5 80．7 0／1088

l蘭 2郎 300 4舶 500 ∈甜 7紺 8㈲クロム酸処理21．8

84．90／108

漂白処理36。581．40／100

木口かモの距感（Ⅷり口常温慮臆注入 ◇E80ご磋一脂注ス、■使用堤脂；PEG（平均分子量600）の罰％水溶暦

NaOH処理処理後絶監査濾（召上PEG港脱抜染乾重竪（g〕●ヰ．7曝Iiヰ．i・−・ −．、PEG蒔脱凄絶登蜜（g）

塩酸処理

図7，樹脂温度の浸透性におよぼす影響

32．5

74．9

38．20／100

79．00／100

アンモニア処理 2日．8 89．4 0／100
紫外線処理

−9−

70．8

61．598／100

4．まとめ以上の研究成果をまとめると、次のようになる。
（1）丸竹材の乾燥法として、竹材組織構造の特性を往かした小仁1吸引法を開発し、その有用性を確認した。
（2）難割化のためのPEG注入技術として小口吸引法が効果的であり、難割化が可能に無処理

紫外線処理なった。また、PEGの浸透効果を高める

写畠1。朝一材表皮の電子顕微鏡写呉ための前処理として、竹材煮沸による抽出線処理では、表皮組織がはっきりと観察で成分の除去に効果が認められた。

き、紫外線によって油脂膜が分解されたも（3）竹材の塗膜付着性を改善するには、紫外のと考えられる。また、紫外線処理後の表線処理が有効であることが認められた。

皮組織には、クラックが発生した形跡が確認できることからぬれ性の改善につながる

なお、本研究は、平成3年度技術開発研究

物理的な変化が生じ塗膜の付着に有効な投費補助事業によるものであり、平成4年度に錨効果も期待できる表面となっていると考成果普及講習会を開催する予定である。

えられる。

最後に、研究にあたり御指導御協力をいた（2）塗膜付着性の評価試験

だいた農林水産省森林総合研究所耐候処理研

蓑1に、付着性の評価試験として碁盤目究室の川村二郎、大越 誠、木口 実の各氏試験の結果を示す。に深く謝意を表す。

無処理では、容易に塗膜が剥離し、同様にメタノール脱脂や液相、気相の化学処理も塗膜の付着性を改善するには、至らなかった。紫外線処理は、塗膜剥離がほとんど発生せず、塗膜付着性が改善されたことが確認できた。
これまでの試験結果から、紫外線処理によって、親水性の官能基を生成し、同時に表皮組織を物理的な投錨効果を生ずる表面に改質することができ、表皮のぬれ性を向上させ、塗膜の付着性を改善できることが明らかとなった。今後、この処理を実用的に応用できるようさらに試験を進める。

一10−