北の木材科学第７号（2005.5）日本木材学会北海道支部

外装材として用いられる熱帯産材の促進耐候試験
〜湿潤性と材色におよぼす影響〜（北海道立林産試験場）

岸野正典（島根大学総合理工学部）

中野隆人

はじめに

1.

After irradiation

100

曝され、結果として様々な度合いの色の変化や表面の荒Contact angle (°)

れを生じる。このような表面性状の変化は、エクステリア資材としてのサービスライフを決定するなど、実用上大変重要な要因となっている。
近年、比較的比重の高い木材が南アメリカやアフリカ、

Before irradiation
100

Contact angle (°)

屋外での用途において、木材は様々な環境の変化に500.5 1 1.5
OH/CH2500

東南アジアから日本に輸入され、外装材として用いられ1ている。このような熱帯産材については、材色の変化も含2OH/CH 23

め、耐候試験に伴うその表面性状の変化は明らかにされ図 1.接触角と IR 分析によって検出された水酸基との関係ていない。そこで、屋外での用途に用いられることの多い

凡例: ♦: カマバアカシア, ◊: バンキライ, ▽: クマル,熱帯産材：カマバアカシア(Acacia auriculiformis)、バンキ

×: イペ高比重材, ○: イペ低比重材, ▲: ジャラ,ライ(Shorea spp.)、クマル(Dipteryx spp.)、イペ低比重材お△: クルイン, □: テリハユーカリ.

よ び 高 比 重 材 (Tabebuia spp.) 、 ジ ャ ラ (Eucalyptusとなる傾向が認められた（図 1）。600 時間暴露後の材表

marginata)、クルイン(Dipterocarpus spp.)、テリハユーカリ

面はセルロースに富む層と見なすことができたため、セ(Eucalyptus robusta)について、表面性状の中でも知見のルロースに富む表面になった後でさえも、湿潤性におけ少ない湿潤性の変化と、多大な実用的関心が払われてきる樹種間の相違が存在することが明らかとなった。この樹た材色の変化を検討した。なお、本稿の詳細については、種間の相違は、構造的な要因によるものと推察された。

Holzforschung 誌

1,2)に、その概要は林産試験場報3,4)に掲載されている。
2.

3.

耐候試験に伴う材色の変化 2,4)

暴露に伴う木材の色の変化は、その美的価値を損なう

耐候試験に伴う湿潤性の変化

1,3)

ため、多大な実用的関心が持たれてきた。Sandermann と木材の湿潤性も重要な表面性状の一つであるが、耐候試験に伴う湿潤性の変化に関する論文は限られている。
5）

Schlumbom6） は市販の 75 樹種以上の変色について、樹種によって変色の程度が異なることを報告している。

によって、木材の耐候試験が 1）供試した材のすべてで、著しい変色が認められたが、抽出物の撥水効果の減少または除去、2）木材の疎水性その程度は樹種によって異なっていた。たとえば、カマリグニン構造の分解、3）セルロースに富む表面の露出にバアカシアやクマル、イペ低比重材および高比重材、ク唯一、Kalnins と Feist5）

よって湿潤性を増加すると述べられているだけである 。

ルインでは、暴露 50 時間まで ∆b*が増加し、その後減少

筆者らは、暴露に伴う材表面の接触角の変化と IR 分したが、対照的に、バンキライ、ジャラ、テリハユーカリの析および実体顕微鏡観察の結果との関係を調べた。暴∆b*は暴露時間とともに減少した。なお、∆b*の増加は黄露前の試片の接触角は樹種によって異なっており、これ変を表す。

は化学的性質の違いよりもむしろ表面上における道管の一般的に、樹種によって異なる著しい変色はその抽出面積率のような構造的要因によることが明らかとなった。

成分に起因する。この様な抽出物の関与に加えて、リグ他方、概して、供試材の接触角は暴露20 時間まで増加し、ニンの光化学分解から生成した発色団も材色の変化にその後低下する傾向が認められた。暴露に伴う材表面の重要な役割を担っている。近年、紙・パルプの黄変はもと湿潤性の増加は露出したセルロースおよび吸着された水より、木材の変色とリグニンの分解との関係 7)、とりわけ黄分の両方に由来する水酸基の増加により説明できる。

変に及ぼすキノン類の役割 8.9)が注目されている。たとえ

また、樹種により異なる OH/CH2 比によって接触角が 0ºば、スプルース材の黄変は 1510 cm-1 付近のリグニンバンドの減少と関係し、さらに 1730 cm-1 付近に吸収を示す非変化と、多大な実用的関心が払われてきた材色の変化に共役カルボニル基の増加とも関係することが報告されてついて筆者らの研究を紹介した。多大な実用的関心が払

7)

いる 。この非共役カルボニル基の生成は p-キノンの光われてきた材色の変化についても、カルボニル領域にお還元に伴うリグニンや糖類のアルコール性水酸基の酸化ける吸収の増加や黄変に及ぼす o-および p-キノンの寄によって説明される

8,9)。

与、リグニン構造との関係など、木材化学上多くの課題が**

今回供試した材でも、∆b が増加した材では、∆b と-1残されている。これらの課題を解決し、表面性状の変化を1740 cm 付近のバンドの強度比との間に、図 2 に示すよ理解することは、木材化学上重要な知見を与えるばかりうな関係が認められた。

でなく、木材を利用していく上でも意義のある問題と思われる。

∆b * が増加した材10とりわけ、近年ではエクステリア資材としてばかりでなく、50 h

マルチング資材や木質遊歩道などとして、様々な樹種が0h

屋外で用いられている。日光に曝されるかぎり、暴露に伴0

う表面性状の変化はさけられず、その結果として景観の600 h悪化や、それをさけるための度重なるメンテナンスが必要-10となっている。これらの不都合を軽減するためには、より-1.0

-0 .5

0 .0

安全で、より効果的な表面処理技術の開発が待たれてい0.5∆ D 1740 /D 2900

る。

図 2. Δb*の増加におよぼす非共役カルボニル基の影響

本稿で述べた暴露に伴う表面性状の変化に関する知見も、このような表面処理技術の開発への一助となれば*-1

一方、∆b が減少した材でも、1740 cm 付近の吸収は*増加していたが、∆b と関係づけることができなかった。こ-1

れらの材における 1740 cm 付近の吸収の増加は可視光幸いです。
引用文献
1）−紫外線拡散反射スペクトルにおける 410nm の吸収の増加と図 3 に示すような関係が認められた。Schmidt と552- 557 (2004).
2）

10)

Heitner の報告によれば、410nm の吸収はリグニンの光化学分解生成物である o-キノンに起因する吸収である。
*

3）

そのため、∆b が減少した材における 1740 cm 付近の吸4）

岸野正典，中野隆人:林産試験場報，19(1), 13-19(2005).

おそらく o-キノン が関与しているものと推察された。
0.5

岸野正典，中野隆人:林産試験場報，19(1), 7-12(2005).

10)

5）

∆b * が減少した材

Kishino, M.; Nakano, T.: Holzforschung, 58(5),558- 565 (2004).

-1

収の増加に、410nm に吸収を持つリグニンの光分解産物、

Kishino, M.; Nakano, T.: Holzforschung, 58(5),Kalnins, M. A.; Feist, W. C.: Forest Prod. J., 43(2),55-57 (1993).

6）

20 h

Sandermann, W.; Schlumbom, F.: Holz als RohWerkstoff, 20, 285-291 (1962).

0.0

400 h7）0h-0.5

Müller, U. et al.: J. Photochem. Photobiology Part B.
Biology, 69, 97-105 (2003).

8）

600 h-505∆F(R∞ )410

Agarwal, U. P.: J. Wood Chem. Technol., 18, 381402 (1998).

109）

Agarwal, U. P.: “Proceedings of 10th International
Symposium on Wood and Pulping Chemistry”,

図 3.非共役カルボニル基と 410nm の吸収の関係

Yokohama, pp. I-694 – I-697 (1999).
4.

おわりに表面性状の中でも知見の少ない、暴露に伴う湿潤性の10）Schmidt, J. A.; Heitner, C.: J. Wood Chem. Technol.,15, 223-245 (1995).