森林総合研究所

平成 22 年版

研究成果選集品種や樹幹内部位によって異なるスギの収縮特性
木材特性研究領域				山下 香菜

企画部						平川 泰彦富山県森林水産総合技術センター木材研究所

中谷

熊本県林業研究指導所				

池田 元吉

浩

背景と目的
近年、スギなどの造林木が使われるとき、寸法や強度が安定している乾燥材が求められるようになりました。様々なやり方で乾燥した場合に、どのような材料が割れやすく、狂いやすいかを明らかにすることが必要です。また、その理由を明らかにすることは、今後どのような木を育てて利用するかを考えるためにも重要です。
乾燥で割れや狂いが生じる主な原因は、木材の縮み方が方向や部材内の位置で異なるためです。そこで、本研究では、スギの在来品種を用いて、品種や樹幹内の部位によって収縮特性がどのように異なるか、また、なぜ異なるかを明らかにすることを目的としました。

成 果
品種や樹幹内部位による収縮率の違い
スギの在来品種を用いて、樹幹の様々な部分の全収縮縮率が大きいために、縮み量が大きく、割れやすくなる可能性があります。

率（生材から完全に乾いた材までの収縮率）を比較しました。樹幹の内側と外側、あるいは地上からの高さによ

ヤング係数と収縮率との関係って、収縮率が異なることが明らかになりました（図１）。

構造用材の強さの指標となっているヤング係数（変形また、品種によって、樹幹内部位による違いが大きいタしにくさ）は、タッピング法 ( 叩いて音の周波数を測る

イプと小さいタイプとがありました。さらに、品種によ) で壊さずに調べることができます。ヤング係数は、ミって収縮率の大きさ自体も異なりました。これらの結果

クロフィブリル傾角と関係していますが、スギでは、ミは、同じスギ材であっても、木材の縮み、割れ、狂いが、 クロフィブリル傾角のバラツキが大きいために、ヤング製材品を切り出す位置あるいは品種によって異なること係数の値にもバラツキがあります。本研究で、ヤング係を示しています。

数と収縮率は相互に関係していることが明らかになりました（図３）。このことは、生材丸太や乾燥前の製材品

セルロースミクロフィブリル傾角が収縮率に及ぼす影響のヤング係数を測定することによって、収縮率が大き木材の収縮は、方向によって大きさが異なり、接線方い、つまり割れやすいあるいは狂いやすい材料を選別で向＞半径方向＞軸方向の順になっています。この収縮のきる可能性を示しています。今後は、ヤング係数や収縮異方性は、主に細胞壁の骨格にあたるセルロースミクロ率に影響を及ぼすミクロフィブリル傾角などの木材の性フィブリルの並ぶ向き（ミクロフィブリル傾角）による質が、木材がつくられる段階で、なぜ樹齢や地上からのものです。本研究では、同じスギであっても、樹幹内部高さによって異なるのか、遺伝的にどのようにコントロ位や品種によってミクロフィブリル傾角が大きく異なールされているのかを明らかにしていきます。

り、スギの収縮率の大きさと異方性には、ミクロフィブリル傾角が大きく影響を及ぼすことが明らかになりまし

本研究は、運営費交付金「主要造林木の間伐木の材質た（図２）。例えば、細胞分裂して木材になる形成層が特性に及ぼす未成熟材部の特性解明」による成果です。

若いときにつくられた未成熟材という部分でミクロフィ

詳しくは、「K Yamashita et al (2009) Journal of wood

ブリル傾角が特に大きい材料では、軸方向の収縮率が大science55(1):1-7」「K Yamashita et al (2009) Journal

きいために長さ方向の曲がりが生じやすく、ミクロフィof wood science55(3):161-168」をご覧ください。

ブリル傾角が小さい材料では、接線方向と半径方向の収54

FFPRI

87766

接線方向
接線方向
接線方向

接線方向
接線方向
7接線方向
全収縮率 (%)

全収縮率(%)
(%)
全収縮率

88

半径方向
半径方向
半径方向

61.5m内側軸方向
1.5m内側軸方向6m内側1.5m内側軸方向6m内側6m内側1.5m外側
1.5m外側1.5m外側
6m外側
6m外側
6m外側

555

444IIIIIIIIIII

IIII

品種
品種
半径方向
半径方向半径方向

III

IV
VV

IV
品種
IVV
122

全収縮率 (%)

0.50.50.5

1.5m内側1.5m内側6m内側1.5m内側06m内側1.5m外側6m内側
2I1.5m外側
II 6m外側
III
IVI
II
III
IV00V
1.5m外側
II
IIII
III
IVVV
II
IIII 6m外側
III
IVVV
品種
品種
III
IV
III
IV
6m外側
品種
品種
スギ品 種品種と樹 幹 中 の部 位 による収 縮品種
率 の違 い10V

1.5m内側1.5m内側1.5m内側6m内側6m内側6m内側 1.5m外側
1.5m外側1.5m外側6m外側
6m外側
6m外側

軸方向の全収縮率 (%)

軸方向の全収縮率(%)(%)
軸方向の全収縮率

接線方向と半径方向の全収縮率 (%)

66

Lgo
y = 8.0774 - 0.063444x R= 0.56289
Lgoy = 3.7915 - 0.036415x R= 0.64625
1yy == 8.0774
448.0774 -- 0.063444x
0.063444x R=
R= 0.56289
0.56289
2yy ==Y3.7915
0.036415xR=
3.79150.036415xR=80.64625
0.64625= M0 + M1*x + ... M8*x
+ M9*x911
ミクロフィブリル傾
角が0M00.37202
22899
大 きい（左さい（右YY == M0++ M1*x++M1...... M8*x
M0M1*x）・小M8*x 8 ++） M9*x
M9*x
-0.031665
0ミクロフィブリル傾
角0102030405070060
ミクロフィブリル傾
角ががM00.37202
0M20.00099363
M0 さい（右0.37202
大きい（左）・小））大 きい（左 ）・小さい（右ミクロフィブリル傾角 (度)M1-0.031665
00
R0.75604
M1-0.031665
00
1020
20 30
30 40
40 50
50 60
60 70
70
M20.00099363
図2 10ミクロフィブリル傾
角 と収縮率 との関 係
M20.00099363
ミクロフィブリル傾角 (度)(度)RR 響 を受 けていました
0.75604
スギの収 縮 率 は、細ミクロフィブリル傾角
胞 壁 中 のセルロースミクロフィブリルが並ぶ向 きに影0.75604
図2ミクロフィブリル傾
角と収縮率との関係
2 ミクロフィブリル傾 角 と収 縮 率 との関 係
図２ 図ミクロフィブリル傾角と収縮率との関係(スギの収縮胞1.5 響
スギの収縮率は、細胞壁中のセルロースミクロフィブリルが並ぶ向きに影響を受けていました。
(スギの収縮率率は、細は、細胞壁
壁中中のセルロースミクロフィブリルが並のセルロースミクロフィブリルが並ぶ向ぶ向きに影きに影響を受を受けていました)
けていました)
Tgo
444

●

42Rgo

●

1.5
1.5
1110.50.5

0.5

軸方向の全収縮率 (%)

66

接線方向
半径方向
● 軸方向
● 接線方向● 接線方向● 半径方向● 6半径方向● 軸方向● 軸方向
8軸方向の全収縮率(%)(%)
軸方向の全収縮率88

接線方向と半径方向の全収縮率 (%)

22

接線方向と半径方向の全収縮率(%)(%)
接線方向と半径方向の全収縮率

510103軸方向軸方向1
図１図 スギ品種と樹幹中の部位による収縮率の違い
図11 スギ品
種 と樹幹中の部
縮図
スギ品の部位位による収による収縮率率の違の違い
いスギの収縮率は、樹幹の内側 と外種側と樹、地幹上中からの高さ で異 なりました。また、品種 によって異 なりました
スギの収縮率は、樹幹の内側と外側、地上からの高さによって異なりました。また、品種によって異なりました。
(スギの収縮率は、樹幹の内側と外側、地上からの高さによって異なりました。また
4(スギの収 縮 率 は、樹 幹 の内 側 と外 側 、地 上 からの高 さによって異なりました。また、、品品種
種にによって異よって異なりなりました。)●
接線方向ました。)
8Tgo● 半径方向44● 軸方向
3 ｢ ミクロフィブリル傾角 ｣Rgoとは、細胞壁の● 接線方向88● 接線方向骨格にあたるセルロースミクロフィブリル
Tgo
●半径方向
6Tgo
● 半径方向の細胞長軸に対する傾斜角度です。
● 軸方向
33Rgo
● 軸方向
Rgo Lgo2
接線方向と半径方向の全収縮率(%)(%)
接線方向と半径方向の全収縮率

55

軸方向

11全収縮率(%)(%)
全収縮率

全収縮率(%)(%)
全収縮率

地上高 1.5m
地上高
地上高 1.5m
1.5m

33

全収縮率 (%)

444

地上高 6m
地上高
地上高 6m6m

Tgo
Tgo
Rgo
Rgo

Lgo

Lgo
Lgo

y = 4.1895 + 0.30813x R=
y = 1.9516 + 0.13131x R=
246810yy == 4.1895++ 0.30813x
R=4.1895
0.30813xR= 0.8667
0.8667y = 2.3445* x^(-1.1933)
R
丸太のヤング係数 (GPa)00
00
yy == 1.9516+0.13131x
R=
2244668810121.9516 + 0.13131x R= 0.7591
0.75911012
図 3 丸 太 の動 的 ヤング係 数 と丸 太 両 端 の収 縮 率 との関 係
yy == 2.3445
2.3445 ** x^(-1.1933)x^(-1.1933) R=
R= 0.810.81
丸太のヤング係数(GPa)
丸太のヤング係数(GPa)
ヤング係 数と収 縮 率 は相互 に関 係 していました
図
図 33 丸丸太太の動の動的的ヤング係
ヤング係数数と丸と丸太太両両端端の収の収縮縮率率との関との関係係図３
丸太の動的ヤング係数と丸太両端の収縮率との関係（ヤング係数と収縮率は相互に関係していました））（ヤング係数と収縮率は相互に関係していました
ヤング係数と収縮率は相互に関係していました。
22001255