平成5年度 研究報告 大分県日田産業工芸試験所

5 県産針葉樹材の曲げ木加工技術の開発研究
日田産業工芸試験所 大 内 成 司

北 嶋 俊 朗要 旨

県産材の針葉樹材（スギ。ヒノキ）を用いて曲げ加工適正を把握する実験を行った。小試験片（10×20×350（mm））
による曲げ木加工適正結果ほ、曲げ比率：5の場合、スギ30％・ヒノキ40％の成功率であったが、実大材（35×50×800（mm））の曲げ木加工結果は、すべての試験片の圧縮側に座屈が生じた。曲げ比率：10の場合、小試験片では、スギ・ヒノキとも70％の成功率であった。実大材の場合は、スギ40％・ヒノキ60％の曲げ未加工適性を把握した。

1．緒 言

大分県産材の中では、針葉樹材を代表するものとして杉材が大半を占めているのが現状である。杉材は材質が軟質なため、使用範囲が限られており、県内の家具メー加工を行った。まず、200Rから曲げを行い、成功すれば順次下の段階に進んでいくことにした。
最小曲率半径が50Rまで、曲げ加工できたものを金具で固定して熱風乾燥（60℃で8時間）を行った。

カーは県産の針葉樹材をほとんど使用できず、外国産材に頼ざるを得ない状態である。
また、加工技術の面では、曲げ木加工技術の経験がなく、曲部を必要とする場合はフィンガージョイントで接合し、NCルーターで加工しているのが現状である。
そこで、本研究では、県産針葉樹材の塑性加工についての基礎資料を得るとともに応用技術について検討し、県産針葉樹材の使用範囲の拡大を目指すとともに、県内
写真−1 曲げ加工治具

企業曲げ木加工技術の導入を図り、業界の振興に寄与することを目的とした。

4）スプリソグバックの測定
2．実験方法曲げ加工できたものは乾燥を行い、1週間後、2週間

2．1 ノj＼試験片による曲げ木試験後、3週間後、4週間後それぞれの変化について測定をり 供試材行った。

県内産のスギ、ヒノキ材を使用し、試験片の寸法ほ10×20×350（mm）とした。含水率は、気乾状態のものを使用し、試験片ほそれぞれ各10本作製した。
2）軟化処理試験片の含水率状態を統一するために、1時間煮沸後、そのままの状態で18時間浸潰し、繊維飽和点以上になるように前処理した。その後、ラップをして、マイクロ波

2．2 莫大材による曲げ木試験
今年度、中小企業研究者養成事業の「家具用材の曲げ木加工技術の開発研究」で開発した曲げ未加工装置を利用して、莫大材の曲げ木試験を行った。
1）供試材

小試験片の曲げ木試験で使用したスギ、ヒノキと同一（周波数2，450MHZ、出力500W）を1分間照射した。

樹種を使用した。試験片の寸法は、35×50×800（mm）

3）曲げ木試験（175R）、35×50×1，200（mm）（350R）の2種類として、曲率半径は50、75、100、150、200Rの5段階として最小比率（曲率半径／材厚）を5とした。それぞれ漁具は合板で作製し（写真−1）、トーネット法により曲げ−120一各5本作製した。含水率は気乾状態のものとした。
2）軟化処理実大材の軟化処理には蒸煮法を採用した。軟化処理に

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必要な蒸煮時間を把握するために、含水率と内部温度の成功率（％）

測定を行った。

含水率は、重量変化から算出し、内部温度は、試験片の中心部に穿孔して測定を行った。
3）曲げ木試験

曲げ木加工装置（写真一2）は、内型治具を定盤に取り付け、試験片を帯鉄にあてセンターをクラソプで固定

50 75100 150200

曲率半径（m汀1）

するトーネット法により、曲げ加工を行った。

内型治具の曲率半径は、175R（比率：5）と350R

図−2 曲げ木加工成功率（ヒノキ）
スギ、ヒノキ共に200R（比率：20）、150R（比率：（比率10）の2種額とした。
内型治具及び帯鉄は、試験片の変色を防く小ために、ス15）は、問題なく100％成功することができた。100R（比率：10）では内側に座屈による破壊を生じるものがテンレス製のものとした。
乾燥は、治具に固定したまま熱風乾燥（60℃で8時間あり、スギ、ヒノキ共に70％の成功率であった。75R（比率：7．5）、50R（比率：5）では、スギは50％、処理）によって行った。

30％の成功率で、ヒノキは60％、40％の成功率と低い値を示した。比率が小さくなると、センターをランプで押さえても1ケ所に小さな座屈が生じ、応力がそこに集中して破壊することが多くなる傾向が見られた。
2）スプリソグバックの測定

50Rまで曲げ加工できたものについて、内型治具に金具で固定してラップを刻した状態で、60℃で8時間乾燥を行い、図−3に示すA−B問の長さの経時変化を測定
写真一2 曲げ木加工装置

した。基準となる長さは、50Rのため100mmである。

3．実験結果及び考察3。1 小試験片による曲げ木試験
1）曲げ木試験

飽水状態の試験片にマイクロ波を1分間照射して、試験片の木口から蒸気が噴出する状態の時に取り出し帯鉄に取り付け曲げ加工を行った。
その結果を図−1〜2に例示した。縦軸に成功率を、横軸に曲率半径を表した。
成功率（％）

図−3 測定基準
その結果を表−1〜2に例示した。スギ、ヒノキ共に、乾燥翌日は100mmより狭くなっており、90mm前後の値を示した。しかし、1週間後には100mmより広くなっ
50 75100 150

ZOO

曲率半径（mm）

図−1 曲げ木加工成功率（スギ）ており、10〜15mmの変動がみられた。その後、2週間
後、3週間後、4週間後は±1〜±5（mm）程度の変動であり、一様に安定したように思われる。
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木材が吸湿し高温度になると木材中のヘミセルロース

表−1 スプリングバックの測定結果（スヰj単位：（mm）
樹種 NO ∃乾燥翌日 』1週間後 H n 2週間後…3週間後

107 103

1 2％以上、材温が80〜100℃の条件を満たさなければなら

H 再週間後92 10S 102∃1とリグニソが軟化するが、この様になるには、含水率20ない。

107 103

そこで、表−3と表−4を見ると、内部温度は蒸煮1

109 106

時間で90℃を超えており、条件を満たしているが、含水3四u 106至104

率20％以上になるには少なくとも3時間ほ必要であり、】109 106 q両方の条件を満たすには3時間以上の蒸煮を要することを把握した。

表−2 スプリングバックの測定結果（ヒノキ）
単位：（mm）

175R（比率：5）と350R（比率：10）の2穫額の曲

樹種 NO H 乾燥翌日 n 1通関後 2週間後 3週間後 4週間後

991

ヒ1002）曲げ木試験

97

げ加工を行った。その結果を表−5に例示した。
表−5 美大材の曲げ木結果
単位：（％）

90 102 100

キ102104

曲 率 半 径樹 種
350R3。2 実大材による曲げ木試験

175R

ス ギ1）軟化処理による含水率と内部温度の測定
含水率は重量変化から算出し、内部温度と共に1時間

ヒ ノ キ後、2時間後、3時間後の測定を行った。
その結果、含水率の変化は表−3に、内部温度の変化を菱和4に例示した。

ではスギは30％、ヒノキは40％の成功率があった。3．2の実大材の試験でも、その程度の成功率はあると予想し

表−3 含水率の測定結果
単位：（％）

含 水 率 変 化
処理前 1時間後 2時間後 3時間後
書1

たが、スギ、ヒノキ共に0％という結果になった。これは、小試験片では、木理が通直で無節であったが莫大材

樹種 u NOス

3。1の小試験片による曲げ木試験で、比率：5の曲げでは有節の試験片もあり、節の部分からの座屈（60％以上）がほとんどであった。また、無節の場合には、圧縮15 ∃17 ヨ ユ9側に座屈が生じた。これは、曲げ加工の際、部材のクリアラソスが影響していることや、試験材のミクロフィフリル（細胞壁の骨格構造で、セルロ州スの線状結晶）傾角が小さい事等が原因と推察される。
比率：10の場合は、スギが40％、ヒノキ60％の成功率という結果が出た。破壊の状態は、ほとんどが圧縮側の蓑−4 内部温度の測定結果
単位：（℃）

座屈によるもので、引張り側の破壊はあまり見られなかった。

今回の目的である、家具部材への利用について考えると、莫大材で比率：5の曲げ加工が全く不可能であったが、材厚と曲率半径との関係を再度検討を行い実験を進めたいと考えている。

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