平成8年脊 研究報告 大分県産巣科学技術センター

竹材の曲らず加工技術をこ閑ずる研究 〈第且報）…マイクロ波照射による肉厚相の曲げ加エ】
古曳 博也・玉造 公男
別府産業工芸試験所∴・・∴− き、・＼、：＝二・￣・へ rノ・十∵・・・−Tぬe乞わick鮎mboo B錯ding官まth削cro腎aVe Heating−H皇roya覧0指貫貰ぃ麗i況io7一服ÅTSU監UR三Beppu 三門血striaiÅrt記esearch D皇ⅤまS亘on

要 旨
県塵マダケを用い，電子レンジ（マイクロ波発振装置）による曲げ加工条件把握試験を実施した，表皮付きマダケ割竹（生材：幅王2mmx那。5〜6mmx長き288m郡）の表皮面を表側にして（内皮面に荷重〉，曲率半径58毘l証の曲げ加工を行う場合，竹材の軟イヒ隠 曲げ加工直後のスプリングパック抑瓢 乾燥による収縮抑制及び作業時間の短縮等を考慮した結鼠 ∇イグロ波照射による軟イと時間は60〜i20軌 乾燥時間は！20〜240砂程度の処理粂件が適当であると判断した．

た，試験片の含水率を次式により求めた。

ミ トミー 圭竹材は弾力性に審むことから。竹編系昆製品をはじめ各⑳含承率∈％）＝（W卜WO）／W針米ま0り

種竹製品に曲げ加工部材が用いられる．

ただし∴酢巨詳儀片の重量

その場合一般的に舌 直火にあぶって曲げる方法や加熱

WO：試験片の絶乾重量

した焼き楓 焼き鏡を用いて曲げる方法已）等で行われる酢212 竹材の軟化方法

加工時に焦げ畢変色が生じたりF 厚みのある部材の曲げ

スチ鵬ムオ岬プンレンジM詑C上Å8亘彗（日立熱器具加工には不適であったり．均一な形状に曲げ加工するの㈱製〉 を用い9 試験片に0，30960。呈28。柑0秒間マイクロに熟練を要すなどき 加工精度や作業面において問題と波（発振周波数2竜50拷韓z．消費電力900W）を照射した．

なっている。

その際？試験片をかノ塩化ビニリデンフイルムシ叫トでこのようなことから，本研究では竹材を曲げ加工する被零したものと，被覆しないものの諾穫を用いた．

際の諸問題を改善することを冒約として．マイクロ波に2 て3 う十村の軟化師価

よる竹材の曲げ加工技術に取り綴んだ．竹材の曲げ加工照射した試験片を素早く装置から取り出し，万能試験については，これまで高周波発振装置を用い輝い単板を機5568塑（インストロン綿製）を用いて旨 表皮面に欝層成形加工する方法についての報告2）3〉ほなされている中央集中荷重をかをブた．なお曲もず試験時のスパンはま80欝詔†が− ある程度厚みのある竹材を曲げ加工する方法についクロスヘッドスピ旭ドぼ柑郡懲／離農とした−ての報告ば見当たらない よって〜 初年度は一般家庭に最大たわみ畳をその時の荷重 く破壊荷重）で除した隠普及している電子レンジを用いてク マダケ割竹の軟化状すなわち荷重ikgヂ当たりの平均たわみ畳を算出しp 曲げ況を把鑑するとともに曲げ加工した後のスプリングパッ易さを評儀す尉指標とし鳶ザク（もどり）を抑制する試験を行った．
2．2 竹樹の轟きヂ廊二舘験
‥． ∴‥守一 ∴2．2．て 供雷式竹材

2．1竹樹の軟化象韓把握経験

県内の竹林で採取した胸高直径6〜7c迅のマダケのうごト1嶺崇竹輯

ち、採取後室汚で約2カ月間数馨したものを伺いたヶ 試

県内の竹林で採取した胸高直径6〜7c隅のマダケのう験片ば？幅i2戦犯×厚5．5偽弘×長さ300隕亀（表皮付き）の寸

ち、採取後室内で約2カ月間放置したものを用いた．試法に作製し，ま条件当たりのサンプル数ば3個とした

験片は，幅5取払×笹5汎迅X長さ200慧既（表皮付き）の寸法

2、2．2 竹材の軟化方法及び曲げ髄工試験に作製し，温泉件当たりのサンプル数ば5個とした∴＋ま試験片を60秒間マイクロ波で照射し軟イヒさせた後き 素一121−

平成8年東 研究報告 大分県産♯科学技術センター︵↑塵 ＼ ∈ ∈ ︶嘩撃聖賢芸蔀 志 望 磁 握： ：ご さ苧 きこ ；二手マイクロ波翳常時閤 （5eCj

ぎ皇富．2 竹材の軟化状況

Fig。ま 曲げ加工ジグ
早く装置から取り出し，曲率半径5紬mの木製曲げ加工ジ

棺，厚み．重量を測定した．前式によりもどり率，試験

グ及び曲率半径30．王9，亘6mmの塩化ビニル製パイプを用い片の収縮率及び含水率を求めたて曲げ加工を行い，曲げの可能性を調べた（Fig9＝．ま3◎ 結果と考察

た目視により損傷の程度を調べた。

31竹材の軟化について
2．3 曲ぎプ竹材のスプリングバック（もどり）抑制試験

今回供試した試験片の平均含水率は射凱5％であった．

2．3．て 供試竹材

マイクロ波を照射した試験片に表皮面から荷重を加えた時の荷重1kgヂ当りのたわみ量をぎig．2に示す．

県内の竹林で採取した胸高直径6〜7cmのマダケのう

マイクロ波を照射する際にフィルムシートで被覆しなち、採取後室内で約1カ月問放置したものを用いた．試験片は．暗i2mmx厚5．5〜紬mx長さ280mm（表皮付き）のい軍験片は亨120秒間照射で未照射試験片の2倍以上のた寸法に作製し，1条件当たりのサンプル数は5個とした．

わみ量（i．lm斑／kgF）になるのに対し，フィルムシートで2．3．2 竹材の軟化方法及び曲げ加工試験被覆した試験片では，60秒間照射でほぼ同様のたわみ量試験片を60．王20秒間マイクロ波で照射し軟化させた乳（1．0設置／kgF）を示したら 短時間の照射で竹材を軟化させ素早く装置から取り出し．表皮面を表側にして一 曲率半るためには，竹材をフィルムシートで被覆した方が効果

径58mmの木製曲げ加工ジグで曲げ加工を行った．

的であるといえそうである．

木材では夢 フイルムシ州トで被覆することによって，2．3．3 竹材の乾燥方法及びスプリングパック（もど試験片の水分蒸発を一時的に抑制でき，材表面温度の低り）測定方法

下が避けられるため．たわみ畳も著しく増大し良好な曲曲げ加工ジグにはめたまま0．弧i20．柑0，240秒間マイクロ波を照射して試験片を乾燥した．60分間室内に白然げ加工行うことができるといわれていが）6〉．今回の試験放置した後に試験片をジグからはずし，曲率半径及び試では．荷重1kgぎ当りのたわみ畳はフィルムシートの有無

験片の暗，厚み．重量を測定した，次式によりもどり率に関わらず．ぼぼ同様の値を示した．盲紬 柑0秒間の照及び試験片の収縮率を，また前式により試験片の含承率

射の際に試験片を被覆していたフイルムシ仙トが溶け試を求めた．

験片がむき出しになっていることがあったが− 結果的にフィルムシートを被覆せずにマイクロ波を照射した状況⑳もどり率（％）＝（△L−L〉．／LxiOOと変わらなかったことによるものであると思われる．今

ただし．△L：時間経過後の曲率半径
L：曲げ加工ジグセット時の曲率半径⑳収縮率（％）＝幸（Sl−−SC）F／SOxlOO
ただし，S呈：曲げ加工後の寸法

臥 耐熱温度亘40℃のフイルムシ叫トを使用したが，この点については写 耐高熱性のフィルムシートを選定し再試験を行いたい．

マイクロ波照射による試験片の内部温度について，今

SO：曲げ加工前の寸法

さらにp 曲げ加工試験材を20±2℃．90±2％RHに調回の実験では測定をしなかったが，フイルムシ州トが溶整した小型恒温恒湿器AEl≧15型（㈱東洋製作所製）けることから考慮して．装置内はかなりの高温（半ほ℃以内に放置し．高湿環境下7日後の曲率半径及び試験片の上）に達しているものと推測される。竹材の内部湿度とーユ22−平成8年癒 研究報告 東館興産蕗科学妓締センタ】

軟イヒ状況との関係については検討が必要である．

し．引張り倒で発生しやすい破断を防いでいるものと思われる、

3．2 竹村の曲げ加工性について

3．3 由一ず竹材のスプリングパック抑制について

表皮面を表側にして（内皮面に荷重）曲げ加工をした
場合．今回試験したいずれの曲率半径58．弧19，1紬阻

F皇g．3，Fig．4に．曲率半径58m郡で曲げた試験片をマの曲げも可能であった．しかし，曲率半径16mmの竹材にイクロ波で所定時間乾燥し，曲げ加工ジグからはずした

おいては側面及び内皮面（圧縮側）に微小のしわが認め直後のスプリングバック（もどり）の状況及び試験片のられた．ニれより小さい曲率半径の曲げほ不可能と思わ含水率を示す．
60秒間試験片を軟化した後に曲げた試験片及び王20秒間れる．

一方，内皮面を表側にして（表皮面に荷重）曲げ加工試験片を軟化した後に曲げた試験片ともにマイクロ波にをした場合，曲率半径58取説の曲げは可能であったものの，よる乾燥時問が長くなるほど一 曲げ加工ジグからはずし

曲率半径30取払では内皮面（引張り側）に破断が生じた．

た直後のもどり率ば低くなる億向を示した．60秒軟化材

曲率半径5紬㈲においても引張り側に微小の亀裂が認めらについては，乾燥を行わなかった時のもどり率が4。2％をれ これより小さい曲率半径の曲げは不可能と思われる．

示したのに対し− 60砂乾燥した時のもどり率は2さ0％で約

曲げ竹材の破壊の状況をみると．表皮面を表側にして王／2の抑制が．また240秒乾燥した時のもどり率ばi．5％で曲げ加工した場合，内皮面にしわが発生している．竹材約1／3の抑制が確認できた．i20秒軟化材については，乾表皮細胞は，ケイ竣やリグニンを含むユ層の硬い厚膜細燥を行わなかった時のもどり率が5．6％と60秒教化材の同胞からなるといわれている7）が．この層が木材等の曲げ加条件より若干高いもどり率を示したが．240秒乾燥した場工技術（トーネット法）で用いられる帯鋲の役割をはた

合はもどり率が0．6％を示しはとんどスプリングパックが認められなかった．

∧‖V′︐・木材等の高分子材料では．変形を加えた状態で乾燥すハ訳︶

一門＝‖−Jl・梯声り題■門−・一†旭空論

A＝‖U
一▲．・︵箪︶ると一時的に形状が固定されるドライングセット現象を生じるといわれている8）。今回曲げ加工ジグで曲げ形状を保持したままマイクロ波を照射して乾燥を行ったために．
ドライングセット現象が生じスプIノングバック抑制が可能となったものと思われる．前述したとおり乾燥時問が汽V長くなるに従って芦 もどり率が低くなる傾向を示したが，∧■▲nU

その時の試験片含水率も低くなっている．このことから
ごさ〕∵ き：：jご

含水率が低いぼど形状の固定がより確実になるものと思マノダコ鍍による乾簸拷問 （sec）

われる〜

竹材の軟化及び乾燥時のマイクロ波照射による試験片F皇g．3 曲げ竹材のスプリげプl￠ツタ状況の収縮状況をFig。5に示す．

（軟化60砂後曲げ加工）

一‖ V

情態方南致氏名8sec「三5呵恥鼎牒方南教化＝机判闊 謬 盟厚み方向教化6￠5eC︵訳︶

．

▲■IHV

準 照厚み方南農た＝肋削撼鼓勾題

1・‖ V︵諾︶ 筆画

脚野営水草
せもどり孝、曹、■一轡・〜l‥＿、 ヰ●織 −J・爪り‖∨

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￠

8昏 一芸母 ‡亀8 己卓886日

重言8！旨8マイクロ波による乾頗時間 （gec）

マイク○漫による乾愚時筒 〈∫ee）F皇g．尋 曲をヂ竹材のスプリげンハ￠ツタ状況

Fig．5 曲げ竹材の寸法変化（収縮率）（軟イヒj20秒後曲げ加工）

−ユ23−

Z4￠

平成8年度 研究報告 大分県産業科学技術センター一を示す（i2．i％）ことがわかった．しかし乾燥時問を長RU∴∴∧以上の結果より，高湿環境下においては約5。0％以上のもどり率を示し，曲げ竹材のスプリングパックを抑制すnV

鱗ハチ∵小‖Vny・⁚⁚で∵申．︑・∵

nV

くすると両者とももどり率が高くなる傾向を示した。

ることばできなかった∴ ここの点については乾燥方法を含め今後の検討課題となろう．しかし7 マイクロ波を照射

代‖‖い﹀することによって短時間で竹材の軟化及び竹材の乾燥を行うことができ，特に曲げ竹材のスプリングバッタの抑、 ● ．・ ∴∵制については，曲げ加工ジグからほずした直後では一 所定の曲率半径に近い曲げ加工部材を製作することが可能

マイクロ波による乾燥時問 （sec）であった。
Fig。6 曲げ竹材のスプリげハやック状況
4一 まとめ（教化60秒後曲げ加工 高湿環境7日後）

電子レンジ（マイクロ波照射装置）を用いて，マダケ（生材）割竹を曲げ加工する際の条件把握試験を実施してきたが，以下の点が確認できた．
へ∵∴

デンフィルムシートで被覆したものは− 被覆しない場合

刷鱒僚郎﹂．∵●・︑﹁■．．■﹁−1芸禦Ⅴ
開村含凍率 ∴＿−∴こ①マイクロ波を照射する際に試験片をポリ塩化ビニリに比べ短時間に軟化する傾向を示した．
②厚さ5．5紺の試験甘を表皮面を表側にして（内皮蘭に荷重）曲げ加工した場合，曲率半径i紬mの曲げが可能であった，

昏 石8 i28！害8③厚さ5。5既設の試験片を内皮面を衰鮒こして（表皮側にマイクロ鮭による乾鮭時間 （5eC〉荷重）曲げ加工した場合．曲率半径58弧駁の曲げには成功したものの，曲率半径3細沢では内皮面（引張り側）に座ぎ亘g。冒 曲げ竹材のスプリげハ〜ック状況屈が生じた。

（軟化120砂後曲げ加工，高湿環境7日後）④曲率半径58隅田で歯もずた試験片をマイクロ波で所定時間乾捜し，曲げ加工ジグからはずした直後のスプリング
i20秒間試験片を軟化した後曲げ加工した試験片に比べ†パック（もどり）ほ，∇イタロ波による乾燥時問が長く60秒間試験片を軟化した後曲げた試験片の方が，鴨方向なるほど小さくなる傾向を示したb及び厚み方向の収隋率ともに若干低い値を示した．また，⑤マイクロ波照射による試験片の収縮は，i喜0秒間試験

幡方向と厚み方向における収縮率を比較してみると厚み片を軟化した後曲げ加工した試験片に比べ．網秒間試験

方向は疇方向の約3倍も収縮することがわかった．特に片を教化した後曲げた試験片の方が，暗方向及び厚み方曾紺の鰍化紗際株 高含承率領域（今回供試した試験片

向ともに若干低い値を示した．の平均含承率はi32．￠％）から短時間に水分が減少するた⑥曲げ加工した竹材を高湿環境下 ミ20±望℃F 90±

軋 絹地組織の落ちこみ等によって厚み方向の収縮がよ2％詑H）に7日間放置した時のもどり率ば約5．0％以上り大きくなるものと考えられる．よって竹材の曲げ加工を示し，スプリングパックを抑制できなかった．

においては，支障をきたさない程度にマイクロ波照射時以上のように．高含水率町割脅材におげる曲げ凝工条間ば短い方が好ましいと思われる。

件 く軟イヒ条件，乾燥魚件）についてはある程度の把握が詳皇g。6，許皇g勺腎に曲をヂ加工した竹材を高湿環境下（20できた。マダケ表皮付き割竹 く生材：隔ほ狙亀×厚5．5〜±2℃．90±2％説H）に7巨∃問放置した時のスプリン6辺腿×長さ280亀m）を曲げ加工する場合，皆材の軟化性

グパックの状況及び試験片の含水率状況を示す．

曲げ加工直後のスプリングパック抑制，乾燥による収縮60秒間試験片を軟化した後曲げた試腰骨では，マイク抑制及び作業時問の短縮等を考慮して瞥 マイクロ波照射

ロ波でま20砂乾燥した場合に最も低いもどり率を示す

による軟化時間を60〜i20砂，乾燥時問を亘20〜Z40秒程度（尋 9％〉 ことが，またi20秒間試験片を軟化した後曲げの処理が適当であると思われる。

た試験片では，乾燥時間60秒の場合に最も低いもどり率

これらの結果をもとに次年度は，マダケ泡放ぎ割樽−ユ24−

平成8年度 研究舗告 大分県産業科学手玉術センター（気乾材）の曲げ加工及び丸竹材の曲げ加工について検討を加え．さらに竹材の曲げ加工部材を用いたモデル製品の提案を行う予定である．

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葛貿望。

−125鵬