'ノグノフェノールを用いた出土木材の保存処理(I)­リグノフェノールの出土木材への吸着と強度および吸放湿特性一片岡太郎]〕・栗本康司｣）・高妻洋成2）●●キーワード出土木材(waterloggedwood),出土木材の保存(conservationofwaterloggedwood)
リグノフェノール(lignophenol),吸着(adsorption),硬さ(hardness),
吸放湿(moistureabsorptionanddesorption)

1．緒言
遺跡の発掘調査にともない出土する木製品や自然木は通常，出士木材と呼ばれている。出土木材は,H本においては湿潤な環境から水浸しの状態で発見される場合がほとんどである。長い年月にわたり土中に埋没している
間に，これらの木材は腐朽しており，容易に握りつぶせるほど脆弱になっているものも珍しくない。こうした出写真lILI玉によって破損した保存処理後の出土木材
Photo.1Acrackingolwaterloggedwoodafterconservationｔ木製遺物を博物館などで展示・保管するためには，必ｔｒｅａｔｍｅｎｔ

要な強度を付与して，乾燥し，安定状態となるように適切な保存処理を施す必要がある。

できる。

これまでに，出土木材の形状を如何に維持するかを主しかしながら，薬剤の含浸量を多くしなければならな題として，樹種や劣化程度に応じた保存処理方法が考案

い遺物では，保存処理後の遺物の比重が火きくなる，すされてきた（井kl997,今津2003,沢田１９９７など)｡

なわち自重が増加することにより，荷重の集中する箇所

現在，全ての保存処理方法において共通していることは，が破損することがある（写真l)。また，それに加え，

薬剤含浸と乾燥・薬剤固化の２工程よりなることである。

運搬するときなどに与えられる振動などの負荷により，薬剤含浸Ｔ程は通常，薬剤置換法により，出土木材に含破壊が生じることが危ʻ|具される。

有される水分を適当な含浸強化剤に置換する工程である。

出土木材が，自重によって破損しないようにするため

乾燥・薬剤固化工程は，自然乾燥や真空凍結乾燥によるには，薬剤の充填量を少なくして保存処理後の重さを小溶媒の除去，あるいは薬剤の冷却固化や結晶化などを行さくしつつ，一方で展示・保管，運搬などに|耐え得る十う工程である。このような処理を行うことにより，出土分な強度が得られるような保存処理方法を考えるべきで木材の強度向ｋおよび､I法変化の抑止を達成することがあろう。出-ｔ木材の保存処理において，細胞壁に優先的

秋田県立大学木材高度加工研究所〒016-0876秋田県能代市海詠坂１１-１
独立行政法人文化財研究所奈良文化財研究所〒630-8577奈良県奈良市二条町２丁目９-１
3９

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Ｗ｢》()〔Ｉｍｔ,(,i夢}〕棚涜刈､哩Ｈ()ｍ“ｈ,､(１に吸右する材料を含浸薬剤として用いることができれば．

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本来の木材のように多孔質'lyliをｲj-しつつ，比強度をI奇くSaml)lcBSaml)lcB

Ｅｘｔｌ･&〔, ･Ｉｌｌｊｎｗ】Ｉｈｈ()twz《l1,,1(〕１．９６ｈ１．uさ: １１噌ＩｉｍｘＭｉｌＩ〕〕
I a･I1liu式

することができるものと考えた。用いる薬剤は，木材の卜;x[】､ｉｌＩ,1,{,i，帆I〔h/･ｈｕｎ･ｌｉｌｋｈ(】Ｉ（1' .1;.』)「り,､９５ｈ１．u誤ｍｇｔｌ鳶oxl《,Iil〕I〕a１．４lIu鼠

特性を活かし，本来の機能や物|ｿ|ﾐを維持，付与できるよ↓うな保存処理を目指す（沢ll12000)のならば，木材成

SamplEA

分1I1米のものが望ましいと考えた。また，水分吸放洲,lにともなう木材実質の収縮・変形を抑えるためには，疎水

IxI２,批料ｊ'l製の流れ
Fig.２Prepa１･ati()npl･()ccdul℃soIwoodmea1s(SamplcA)and'|ｿkのものが望ましい。

woodplatcs(SamplcB)

このような薬剤の一つとして，リグノフェノール(F１１)に着|Ｉした。リグノフェノールは，アセトンやアルコール類等の溶剤に可溝であり，木材成分のリグニンかR)mmの試料を作成し，減阯下で飽水処fII!した後，式(１)を用いて岐大含水率(MMC)を計算した。

ら誘導される新しい素材として近年注Ｈされている｡l:1０O

業的には，ファイバーボード等の材料に含提することで，強度の向1２，疎水ʻ|ｿ|ﾐの｛､l･与ができる薬剤として利川する研究が行われている(III中ら2003,斉藤ら2005)。
本棚では，リグノフェノールの出士ﾉk材細胞幟への吸ｲʻ瞳『量を，ｌｌｌｔ木材の保ｲj処III!に一般的に川いられている(１)

ここに，〃m割 は最人含水率(%),Rは現生材の木材
実置密度(1.479/cm:'),６は測定時における水の密度(g/cm''),加帆は飽水垣lit(９),〃欧Y'は水'l!電吐(９)である。

ポリエチレングリコール(PEG)の吸芯城と比較検ʻ訓．

MMC"451%以上550%以卜．のＩ試料のみを以ドの実するとともに，リグノフェノールまたはPEG吸荷処III!

験に使川した。！試料を水!|!でホモジナイザー（特殊機化後の試料の強皮特ʻ|ｿｌｉと吸放#Ⅱｌ特|ｿｌｉを評価した。

工柴株式会ﾄ|製T.KHOMODISPER/model)を用いて

２．実験方法2.1試料調製

粉砕した後,60-80meshl'll分をソックスレー抽出器により温水抽出とI-ブチルアルコール(TBA)抽出をそ
れぞれ９６時間連続して行い，乾燥させないまま試料としては，劣化状態ができるだけ均質で，複数のSampleAとし，吸イィ『実験に供した。一方,I１j様の含水実験に十分な蛾を供試できる出1木材が必要となる。こ率試料から切り出した辺睦が２0mmの正方形で厚さがのような条件に児介う試料として，新潟県埋蔵文化財事

５mmの木取りか異なる３種麺の板状試験片(FI３)を業団より新潟ﾘI↓西浦原#|j吉|Ⅱ町「谷内Ａ遺跡」から出SampleBとし，硬さ試験に供した。

ｌＬたムクノキ(Ap"α刀α川"e(zspem)ri然水の提供を

呪生付ムクノキ（森林総合研究所材鑑窄標本爵)j･

受け，本火験に川いることとした。試料!洲製手順をIxl２

TWTwll９９)から，辺股が２０mmの11畠方形で1!メさがに不す。屯裂，虫食い穴，節やアテがある部分を避けて５mmの水I1試験片を切り出し，吸放秘Ⅱ繰り返し実験に

2５（繊維"向,L) 2５(接線方ｌｉi｣,T) 2５(放射方向，

供したｃ

110

Ｒ

ホ

ホ

には，脱イオン水またはTBAを用いた。

鼻吸着操作は次の通りである。100ml容

１

７

〆

るﾕ種類の分子量のPEGを用いた。溶媒

ノ

ム

〆

７

なるように吸着媒を秤り取り，これに所定〆濃度に調製した吸着質溶液を，全容量が

｛
/

(a)

(b)

のガラス製吸着管に，全乾重量が約２９と(c)

100mlになるように添加し，秤量を行っ

図３板状試験片:(a)板目木取り,(b)#'EU木取り,(c)木口木取り
Fig.３０rthotropicwoodplates:(a)L,T-plane,(b)L,R-plane,(c)R,T-plane

た。吸着管を20｡Cまたは５５℃に設定したインキュベータ内にて,100rpmで一週間振とうした。その後吸着管を開管し，上澄2.2リグノフェノールの調製イルターでろ過した。ろ液は秤量瓶に秤り液をガラスフィルターでろ過した。ろ液は秤量瓶に秤り

相分離系変換システムOneStepProcess-(船岡取り，濃度測定に供した。これと並行して，吸着媒を欠1995)に従いリグノフェノールを調製した。現生材スギいたブランクテストを行い，初濃度の測定に供した。ま(C7"tome"ａｊａpo"icLz)を供し,60-80meshに分級した，開管後吸着管中に残存しているもの全量を真空凍結た水粉をエタノール・ベンゼン混合溶液(1:２容）で乾燥し，その乾燥重量から吸着媒の全乾重量をもとめた。

一週間脱脂した。脱脂木粉10gに対して,100mlのp-吸着量は上澄液の濃度差としてもとめ，濃度測定は真空

クレゾールを１0分間収着させた後,２００mlの７２%硫酸

凍結乾燥機を用いた重量法によった。なお，本実験におを加え常温で１時間激しく攪祥した。その後，反応物全いては，澪媒収着（白石ら1969)の吸着量に及ぼす影量を脱イオン水に投入して，生じた不溶解沈殿物を遠心

響は小さいと考えられたので，吸着量の補正は行わなかつ

分離機（久保田製作所製８８００model)で分離・回収した。

た。この操作を上澄みが中性になるまで繰り返した。中性になった沈殿物に100mlのアセトンを加え１２時間攪

2.4板状試験片の保存処理

伴後，アセトン溶液をろ過した。ろ液を濃縮後，ジエチ

SampleBを，水系での処理では減圧下で脱イオン水

ルエーテルに滴下し，不溶解沈殿物を得た。得られた不を用いて再度飽和させ,TBA系の場合では，減圧下で溶解沈殿物をジエチルエーテルで繰り返し洗浄した。洗TBAに飽和させた後，辺長および厚み（処理前）を測

浄後の不溶解沈殿物のTBA抽出画分を五酸化ニリン上定した。その後,５５｡Cで吸着質濃度５%に調製した溶液

で減圧乾燥し，リグノフェノールとした。上記の操作でに吸着平衡に達するまで浸漬し(１週間),真空凍結乾用いた全ての試薬は，和光純薬製試薬特級をそのまま用燥した。なお,SampleBの木取り，吸着質と溶媒の組

Ｉ，十手
ｗ０ノー（

み合わせは表ｌのとおりである。乾燥後の重量（全乾重量）を測定した後，一ヶ月間２０℃,６５%RHの恒温恒2.3吸着実験

湿室で調湿し，寸法（処理後）を測定した。

吸着媒にはSampleAを用いた。水系での吸着実験
では吸着媒中のTBAを脱イオン水で置換し，また，2.5硬さ試験

TBA系では減圧下でTBAを用いて再度飽和させた試

２．４で調製した試験片を，圧縮ジグ(.７mm)を取料を実験に供した。吸着質にはリグノフェノール，平均

り付けた卓上型材料引張圧縮試験機(A&D社製STA-

分子量４00および３３００のPEG(それぞれPEG400お

ll50model)を用いて，試験片の厚み方向（例えば，よびPEG４000と略す）を用いた。現生材では,PEG

図３(a)ならばＲ方向）をクロスヘッドの負荷速度の吸着量はその分子量によって異なる。出土木材におい0.5mm/minでめり込み量が１mmになるまで変形さても，同様の挙動を示すかどうかを検討するため，異なせた（図４)｡測定から得られた荷重変位量曲線から，
4ⅡＩ

表lSampleBの処f'l1条件
I､ablc.lCollsel-1-alioI1processingcoIlditiolls()[SamplcB

Woodplate'

Samplename

Adsol･bate

SoIvent

LP(TBA)-a

Lignophenol

TBA

(a)

LP(TBA)･b

Lignophenol

TBA

(b)

LP(TBA)-c

Lignophenol

TBA

(c)

PEG(TBA)-a

PEG40０0

TBA(a)

PEG(TBA)-b

PEG4000

TBA(b)

PEG(TBA)-c

PEG４00０

TBA(c)

PEG(WATER)-aPEG４000

Ｄ・Ｗ

(a)

PEG(WATER)-bPEG4000

D.W

(b)

PEG(WATER)･c

Ｄ､Ｗ

(c)

None(WATER)-aNone

，Ｗ

(a)

None(WATER)-bNone

ＤＷ

(b)

None(WATER)-cNone

ＤＷ

(c)

PEG40()０

SeeFig.３
Deionizedwate'
Tcstdirection

変位量0.２mmになるllｆの荷服をもとめ，硬さH(X)とした(IxI5)。以ｋの強度試験は，各処fII!条件で３iliの試験l1･を川いて,２0℃,６５%RHの'I｢iil,,l'|IW!,,!案内で打つ

↓
、
ノ
／ 、
Loadce1１

た、

2.6吸放湿繰り返し実験

̲

ノ
ｎａ１

２．５硬さ試験後のlllt木材試験片(*ll木取りのみ，
Fig.３(c)参照）および２０℃,６５%RHの'|､n温'|､｢"!Ⅱ埠
内で調湿した現生材ムクノキ試験片を実験に供した。温度２0｡Cの'|''〃品室内にて，試験片を２０%RHに調節した
デシケータ|ﾉ1に２４１１､↑間置き，その後９0%RHに調節しIxll強度試験の概要
Fig.lExperimcntalapparatusofhardncsstest

たデシケータ内に移して２４II#|11間き，そのつど試験片の含水率をもとめた。この操作を５回(216時間）連続して行ったcなお,２０%RH環境は酢腋カリウム飽叩ll水

３．結果と考察淋液,９０%RH環境はlM化カリウム飽叩l1水漆液で,11il,,!し3.1吸着特性

た3.1.1吸着経過｜吸着平衡に述するに典する時|H1を知るため，

４
２

定膿度

５X
(）

／
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(）

（
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曰

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一ＰI']Ｇ400(1).Ｗ）­←ＰＥＧ4000(，.Ｗ）

１２ ０

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８０

q 一 一 一 ■

■

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r

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４０

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０

０ ２ ４ ４ ８ ７ ２ ９ ６ １ ２ ０ １ ４ ４ １ ６ ８Time(hr)
図６水系５５℃におけるPEG４00およびPEG４000の出上木材への吸着経過
Fig.６Time-courseofadsorptionofPEG400andPEG4000onwaterloggedwoodfromdeionizedwaterat55℃

ｌ⑪

１
ʼ

０ （ ) . ２ ０ ． ４ ０ ． ６ ０ ． ８ １ ． ０

Displacementofcrosshead(mrrj
E１５クロスヘッドの変形量と荷電の関係
Fig．５RelationshipbetweenthedisplacementoIcrosshead
andtheload

瓦
蔵
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）
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←

一声一一昼

-FLignophenol(TBA)-PEG400(TBA)-←ＰＥＧ40()()(ＴＢＡ）

８０

▲

▲

凸

▲

ユ

▲

▲

４０

０

０ ２ ４ ４ ８ ７ ２ ９ ６ １ ２ ０ １ ４ ４ １ ６ ８Time(hr)の溶液(０.０３９/g)を用いて吸着経過を測定した。
溶媒を水（脱イオン水）とした系でのPEG４00およUfPEG４000について，吸着温度55｡Cで測定した結果を図６に示す。PEG400は３時間までに吸着量が急速

図７TBA系５５℃におけるリグノフェノール,PEG４00および
４０００の出土木材への吸着経過
Fig．７Time-courseofadsorptiono[Lignophenol,PEG４00
andPEG4000onwaterloggedwoodfromTBAat５5
ｏ(̅ʼしに増加し６時間で吸着平衡に達している。一方,PEG
4000はPEG400と比較するとその吸着速度は遅いものの，同様に初期の吸着量が大きく増加し，その後漸増し場合と|Fil様であり，低分子量PEGの方が高分子量PEGながら７２時間で吸着平衡に達している。低分子堂PEG

よりも吸着平衡に達するに要する時間が短いという挙動の方が高分子量PEGよりも吸着平衡に達するに要するを示した。一方，リグノフェノールとPEG４０００とを比

時間が知<なったことは，吸着条件や樹種は異なるもの

較すると，リクゞノフェノールの吸着平衡が２４時間で達の，木谷ら(1970)がレッドラワンの現生材を用いて行っ成されておりPEG４０００よりもさらに短時間であった。

た実験結果と同様であった。こうした吸着平衡の時間差

本実験で供試したリグノフェノールの平均分子量は約

は,PEG４00はその分子量が小さいため，容易に最終

3500〜4500(船岡ら1989)と考えられ,PEG４000と吸着表面まで到達して吸着平衡に達するのに対し,PEG

同等もしくは大きい。リグノフェノールの化学構造が直4000は，吸着初期に吸着媒外部表面へ到達して急速に鎖状ポリマーのPEGとは大きく異なることから，平均吸着量を増した後，外部表面に達したPEGが引き続き

分子量以外の要因が関与していることが考えられる。

内部表面へ拡散移動すること，ならびに，先に吸着した

なお，本実験系における吸着平衡は少なくとも９６時

低分子量画分が，より高分子両分によって置換されるこ間以内に達せられたので，吸着等温線をもとめる際の吸とによるものと考えられる。

着時間は１週間とした。

次に,TBA系でのリグノフェノール,PEG４00およ
UKPEG4000について測定した結果を図７に示す。吸着3.1.2飽和吸着量

温度は水系（図６）と同じ５５℃である。溶媒がTBAの各実験系について吸着等温線を得た。例として，吸着場合でもPEG４00およびPEG4000の吸着経過は水の温度５５℃,TBA系におけるリグノフェノールおよび4３

PEG4000,水系におけるPEG4000の吸符等温線を図８くなることで脱宥がおこりにくくなって吸脱府の平衡をに小す。いずれの測定でも平衡濃度の恥人とともに吸着吸着側に傾けること，および，溶媒への溝解'|ｿ|か減じら},tは琳加し，、|術漉度１mg/g以|倉で吸ｲｲｆl,tか一定となっれて木材への吸ｲｆｆ'|ｿ|か尚まるためとぞえられる（水秤らた。吸ｲ&'『'卿Ⅱ{線の形はすべてLangumuirﾉ}iﾘであった。

1970)｡lll'illl(1998)は,３0 １５ １５mmに洲製した出PEG４000の|股ｲｷ量は,TBA系からの〃が水系よりもｔ木材試験片(CycﾉobａｊのzObsisczcMcz)への，水系に多く,TBA系においては，リク ノフェノールの吸石量へＣ
ＥがPEG４０００よりも多かった。

響，訓）目

飽和吸ｲfilltをもとめるために本実験でｲ￥られた全ての一

吸着等１Ｍ線についてLangmuirplolをイ『った〆

買
〆
＝１０(）
Ｃ
工

当

る（近藤ら1991)。

■ ｰ

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Ｗご̅〒
〃ず̅一
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Langmuir式を変形すると以下のようなIIII線式か得られ

○

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一

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一ＰＥＧ4000(ＴＢＡ）­←ＰＥＧ4０００（，.Ｗ）

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１

２

３

Equilibriumconcentration(mg/g)

ここに，〔､は1え術濃度（％)，〃は吸ｲｲｆl'i(mg/g),hIxI８TBA系５５℃におけるリグノフェノールおよびPEG4000,は吸ｲｷ定数．〃､は飽ﾎl.l吸宥量(mg/g)である。例とし

Fig.８Adso1･I)1i()nisothermsofLignophen()landPEG:10()0()n

水系５５℃におけるPEG4000の吸ｲri'御,,l線て，Ｉｘｌ８のデータを元に,Cに対してc/〃をプロットし凧･atcI･1()ggcdwoodfromTBAanddeionizedwatel･rcspCclil･cl]-at55℃たものをIxI９に示す。図から明らかなようにいずれの場⑪ 』
１

合も良いII'["'lylか得られ,Langmuir式との良好な適合
ʻ|ｿ|ｉを小している。また，ここには示していないが，他の０室（)():｛＝／〆 〆 ･

測定結果においてもLangmuirplotをｲｊったところ良(）（)ノ.

好な匝線ʻ|ｿ|か得られた。（２）式からも|ﾘlらかなように，().()１飽和吸ｲfilit〃､は直線の傾きからもとめることができる。

●一言罫=壹言．
●／//(｝（)(）

JJ==（

表２に!;|-節からもとめた飽和吸着量を実験条件ごとにま

）

，

〕

：

）

E(Iuilil)''iumconcentl､ation:(･(mg/g)
ＯＬi”(,l》h(｡､()l('1,B入)；L,/〃＝()()()“〔＋'１()()()２(R堂＝<).99）▲I)}･】(;１<)()()（1' ､Ｂざ、）:〔．/〃=０．０{)Ｈ(．+().()(<' )­１(Ｒ呂=().9H)■I》I･】(１１()()<)(1).Ｗ):（/〃=().０１３卜ﾍ〔＋（).()()()１（/(型=().９９)

とめてぶす。
水系，吸ｲf"l,i度２０℃では,PEG4000の川ｔ木材への

IxI９TB̲ヘ系５５CにおけるリグノフェノールおよびPEG4000,

飽卯ll吸ｲ!'i1,tが６１mg/gでありPEG４00の４１mg/gよりも２０mg/g多い1直であった。これは,PEGの分ｆ昂が大きくなるほど，その分了-あたりの吸府サイト数が多水系５５℃におけるPEG4000のLangmuil･pl()１
Fig.９Langnlllil･plotsfol･adsorptionofLign()Phcn()landPEG
40()()Ir()mTBAanddeionizedwatcI-rcspcctivclyat５５、ｒ
Ｑ

炎２１１１１２木材へのリクノフェノールおよびPEGの飽和吸締域
Table.２SaluraledamounlsofPEGandLignophenoladsol-ptiononwaterloggedwood

Adsorbent

SolventTeml)el･ature(C)Saturatedamountofadsorption(mg/g)

LignophenolTBA

５５

P E G ４ 0 0 T B A

５５

P E G ４ 0 0 0 T B A

５５

P E G ４ 0 0 D . W
P E G ４ 0 0 0 D . W
P E G ４ 0 0 D W
P E G ４ 0 0 0 D . W

414

５
５
＝

〜

;）ひ

９０
］
９
］０

唾
“
唖
蛎
掴
狸
田

おけるPEG４000の吸着量（吸着温度不明）が約２0

ル性水酸基を有している三次元高分子である。一方，

mg/gという結果を報告している。本実験で得られた

PEGはアルコール性水酸基を有する直鎖状高分子であPEG4000の出ｔ木材への飽和吸着量が植田の結果よりる。こうした化学構造の違いがリグノフェノールの吸着も約３倍と多いのは，樹種や実験条件が異なることも考量の増加に影響したものと考えられるが，推測の域を越えられるが，粉末とブロックの吸着媒の形状の違いが影えず，分子量または化学構造の違うリグノフェノールを響したものであろう。

吸着実験に供試するなど，今後さらなる検討が必要であ｜司じ水系で吸着温度を５５℃にした場合,PEG400おると思われる。

よびPEG4000の飽和吸着量は，それぞれ４５mg/gおよび７２mg/gとなり，吸着温度20｡Cよりも若十増加す

3.2硬さるにとどまった。水のように木材と親和性の高い溶媒の

表３に荷重­変位量曲線からもとめた硬さ〃ととも

系では，水分子は一時空隙表面との強い相互作用で拘束に処理後のSampleBの密度D(g/cm')と処理前後のされている。温度を上昇させることによって，拘束力が収縮率を示す。薬剤の種類や有無によらず，処理後の弱まり次第にPEGを溶かし込めるようなバルクの水に

SampleBの密度は0.22〜0.299/cm3であった。供試し近い状態となるため，低淵よりも吸着量が増加すると考た現生材ムクノキの密度は０.６７９/cm3であり，供試し

えられている（山口ら1999)。しかしながら，本実験のた出土木材の腐朽が著しく進行していることがわかる。

測定結果では，温度上昇にともないPEG吸着量が増加

また,None(D.W)-aおよびPEG(TBA)-bのＴ方向するという効果は有意な差としてあらわれなかった。

がそれぞれ8.3％および5.2％と大きく収縮したものの，溶媒をTBAにした場合（吸着温度55｡C),PEG４00

他の試験片は木取りによらず３方向の寸法変化が５％以

およびPEG４000の出土木材への飽和吸着量は，それぞ内であった。以上から，試験片間の密度や収縮率の違い

れ６４mg/gおよび１２５mg/gとなり，水（吸着温度５５が硬さへ影響することはないものと考えた。強度特性の℃）の場合よりもそれぞれ1９mg/gおよび５３mg/gと評価には，硬さＨを密度Ｄで除したH/D値を供した。

大きく増加した。吸着量の増加は，溶媒を置換すること

図10に木取りと処理条件ごとのH/D値を示す。

による方が温度を上昇させることよりも火きいことがわ

水系においてPEG４000を吸着処理させた試験片の板かる。また，リグノフェノールを吸着質とした場合，飽目面(T-section)および柾目面(R-section)のH/D

和吸着量が１５２mg/gとなり,PEG4000の場合と比べ値は，無処理と同程度であった。また，偏差を考慮するてさらに２７mg/g増加し，本実験系全てにおいて最もと大差ないが，木口面(C.section)では若干低下した。

多かった。溶媒をTBAにすることで，飽和吸着量が水

溶媒をTBA(溶質はPEG4000)にすると，水系と系よりも大きく増加した要因は次のようなことが考えら比べていずれの面においても"/D値が増大し，とりわれる。出土木材に吸着された水をTBAに置換すること

け，水口面では１.８倍になった。表２のTBA系（吸着で，吸着層における薬剤の溶解性が得られ，一時空隙へ

温度５５℃）におけるPEG4000の吸着量が水系の場合侵入可能な分子が増加したためと考えられる。また，

よりも１.７倍多いことから，出土木材への吸着量の差がTBAは水よりもPEGに対して貧溶媒となることから，強度増大に影響したことが考えられる。リグノフェノー

分子のコイルの広がりが小さくなり（石丸1981),よりル処理した試験片では,PEG４０００よりもさらに高い

密度の高い吸着層が形成され，吸着量が増加したと考えＨﾉＤ値が板目面および柾目面において得られ，特に柾られる。リグノフェノールの飽和吸着量がPEGよりも目面では,１．７倍となった。また，無処理と比べると，増加したことは，リグノフェノールがTBAに対して

木口面において大きいH/D値を得たとともに，板目面

PEGよりも溶解性が低く，よりTBAが貧溶媒となる

では２．５倍，柾目面においては４．５倍以上となった。こことによるものが一要因であると考えられる。また，リのようにリグノフェノール処理によって強度が大きくなっグノフェノールは，アルコールʻ性水酸基とともにフェノー

たことは，出土木材への吸着量がPEG(TBA系）より
1
５

炎３リグノフェノールおよびPEG処f1I!した拭験ll･の強度
Tablc.３HardllcssoItcstspccimcIIstomak(JLigll()phcll()lalldPEG-lOOOadsol･bcd

Shl･inkage

Hardness

六＊Samplename"Density(g/cm;;)
R ( % ) T ( % ) L ( % )Sul･flce" ( N ) S D "LI､TBA)-a0．２３

l.7２.０２.1Tangentialseection

５５.１１９.２

LP(TBA)-b０．
２
３

2 ､ ２ - l . 1 ２ . ２ R a d i a l s e c t i o n４２．９７．６

LP(TBA)-c０．
２
２

1.7-1.1-０.８Cl｡ossseCtion

１２７.４３２

PEG(TBA)-a0.２1

2"1３.１1､３Tangentialseection

４５.８１８．５

PEG(TBA)-b

０
．
２
５

2 . 1 ５ . ２ ２ . l R a d i a l s e c t i o n２７.８３.１

PEG(TBA)-c

０
．
２
３

１.９２.２-１.４Cl｡osssection

１３１．２３８.９

PEG(1).W)-a０ ワ５

3.2３.３０.５Tangcntialseection

2３．１１().４2 . 2 ３ . ３ １ . ９ R a d i a l s e c t i o n

１０．７２．７］

Pl']G(1).W)-b

ワ
３
０
ヨ
ワ

PEG(D.W)･c０ ］９２.()２.()1.0(11'osssection

８５.３１９.７

None(D.W)-a０ りʼ

1.2８.３-０.６Tangentialseection

2０．４１０.３

None(DW)-b

］４
ワ
、
０
ー
９、

3 . 8 ３ ． ８ １ . ５ R a d i a l s e c t i O n

９ . ３ １ . ７

０ ］５

3.9-０.８１.６(11･()sssection

９８．７４．０

None(D.W)-c"SeeTable､１

歳許R:Radialdi'､ection､T:Tangentialdil･ection.L:Longitudinaldil･ection***Standal､ddeviatiOn

も1.21i'f(f２)多いことが一要|火lとして考えられる。

刑吸肝なしのllll二水材試験片(None(D.W)-c)の含水

こうした低膿度処f'l!において，リグノフェ／一ル処f'l!

率の変動'ili,iは7.5%であり，現ﾉk材と比べて3.2%火きくでｌｌＩｌ:木材試験片の仙さが蛸火したことは，リグノフェ

なった。｜|｜｜を木材.への水雄気の吸iffi,iが呪ﾉli材と比べてノールを川いた処I'|!では少量の薬剤で%lll胞峨の強化がでIWIIIしたのは，川ʼ２木材の劣化にともなうアクセシブル

き，多孔唖ʼ|ｿｌｉをｲj､した保存処理が期待できるものと考えな水雌ﾉ! の1WIIIが一|人|として考えられる（谷liら1986)。

られる、

しかし，川ｔ木材の吸湿性が現牛L材と比I陵してほとんど差かないというデータ（酒井1991)も服f{『されており，

3.3吸放湿特性

機構的な解釈には，化学組成等いくつかの要|火|が|兇l与し

吸放111I1繰り返し実験の結果を図１１に,爪す｡llｆ間の経ている111能'|'|かあり，さらなる研究が必典であるものと過と共に，各試験片とも２0%RH,９０%RHI-における思われる。PEG:１０００(水系）を吸府処III!した試験片Flj杯の含水率がいずれも増加傾向を,J〈した。これは,lll(PEG(D.W)-c)の変動II1冊は7.7%であり，薬斤l11吸石な'2木材への水分収旛のヒステリシスによるものと考・えらしの場合と'11脇:；寺であった。

れた。

溶媒をTBAにした場合(PEG(TBA)-c)の変動1I1m

低ﾊ,り災蝿境と,(ʻ卵Ⅱ1度邸境とにおける1武験片の含水率雄は7.3％であり，雛剤吸府なしの場合（水系）と'11'聯で(２４時||1)のlOl１'l平均を変動IIMとして節lllすると，現あったが21611fl川経過後の含水率が，本実験系におい

生材(RccentIVwood)の変動11Mは4.3%であった。薬て雌も尚くなり，現ﾉk材と比べて５％以|2,l.iい航を示し

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LignophenolPEG4000PEG4000None( T B A ) ( T B A ) ( D . W ) ( D . W )「­]Tangentialsection「Radialsection「̅­]Crosssection"10リクʼノフェノールおよびPEG4000で処理した試験片のI!jIさ方向のH/D値
Fig.１OHardncss/Density(H/D)indirectionoIperpendiculartosidesoftestspecimensadsorbingLignophenolorPEG4000

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T i m e ( h r ) T i m c ( h r ) T i m e ( h r ) T i m e ( h r ) T i m e ( h r )L P P E G P E G N o n e R e c e n t l v w o o d(TBA)-c(TBA)-c(D.W)-c(D.W)-cｌ叉l１１２０℃,２０%および９０%RH環境下における吸放湿繰り返しによる試験片含水率の変化
Fig.1lEffectofmoisturecontentofcyclesonrelativehumiditychangefrom20%to90%RHat20℃

４７

た。これは．川ｔ木材にアルコール．'ﾂ|水雌ﾉifをその分子（２）リグノフェノールの出土木材への飽釆Ⅱ吸府量は，内に多くイj-するPEGを吸着させたため，木材.実質へのPEG 1０００(TBA系）よりもさらに多かった。

水撫気吸ｲrfにｈllえPEGへの水撫気吸ｲ'『が川lわり，余体（３）ʼ'ʼʼ水材への薬剤の吸着IItが多いほど，試験片のとして水据菰の吸着量が増加したことによるものと塔･え強度(hardness)が尚くなった。

られた。一〃，リグノフェノール処f'l!した試験片の変動（４）リグノフェノールを吸着させた試験片は，ポリエ

幅は3.6％であり,PEG処理した試験片と比べて変動幅

チレングリコールを吸着させたときよりも水猿気の吸放が小さく,２１６時|m経過後の含水率が２０%II,l度であり現湿が少なかった。

生材とI11呼であった。リグノフェノールはその分子内に以ｔから，リグノフェノールは出t木材への吸宥量がアルコールʻ|ｿ|水酸基を有すると共にフェノール'lyl水酸基

多く，処f[|!後の試験片の硬さも増したことから，リグノを多くイj→しているため,PEGよりも疎水'|ｿ|ｉである。リフェノールを川いた処理では，細胞壁を強化し，多孔質

グノフェノールを吸着させることで出t木材細胞壁の疎'IMIIiをｲj-したままの保存処理が期待できる。また，処理後

水ʻ|ｿ|か琳人し，川土木材への水蒸気の吸府かl木l難になっの水撫気の吸放湿が少ないことから，吸放11Ⅱ1にともなうたことによるものとぞえられる。リク．ノフェノールがII１

変形・収縮瀧勤を仰''三できる!』I能性があることが Jく唆さ

１を木材糸lll胞A職へ吸府することによって．処III!後の辿物がれた。しかし，呪ﾉ|材と比べると依然として強度が低く，疎水特ʻ|ｿ|畠を発現する効果は，｜削接的ではあるが，吸放繩

さらなる強度li'll:が？』まれる。また，吸放ﾊ,l繰り返し実に伴う変形・収縮を抑ll二できるものと'I』われる。

験においては，含水率の変動から間接的な､j法変化を評価したにすぎないため，、I法を直接測定し1;､ﾄ1111iする必要

４．まとめ

がある。

リグノフェノールの出ｔ木材への吸ｲff特'|'|ﾐをPEGと今後は，｜'|然乾燥や真空凍結乾燥，超臨界J1,1"容媒乾燥

比較検i;､l･するとともに，リグノフェノールまたはPEGなど，乾燥法の検討を行い，リクʼノフェノールを用いた

吸着処11M後の試験片の強度特性および吸放湿特'|ｿ|ﾐを評1illi

出土木材の保存処叩の実用化に向けた研究をｲｊう。

した。
(1)PEG400とPEG４000を比べた場合，水系および謝辞

TBA系のl,ijf味において低分イ･=PEGの〃が1I｡ji分r-&

本研究を進めるにあたり，新潟県1ﾘ職文化Mｲ事業団のよりも吸ｲｆｉ､|槻jに述するに要するIIflllが知くなった。ま弓ツル川i･氏にはllll:ムクノキを提供していただきまし

た,II'li分fl,tPEGの飽和吸着里の〃が低分r･PEGよた。東北人'､jX:人'判塊理学研究科附j禺杣物|蝋|の人1l1枠成先りも多かった。溶媒を水からTBAにi趾換することで，ノヒには樹繩I11定をしていただきました。また，呪生材ム

PEGの川t木材への吸着量が増加した。こうしたIII土

クノキは，森林総合研究所材鑑室の標本を提供していた木材へのPEG吸着の挙動は，現生材へのPEG吸着とだきました。以上を記して心より深く感謝I11しｔげます。

|i様であった。

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８1

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沢田正昭１９９７「文化財保存科学ノート」pp.67-104近未来社
沢田IIi昭２０００「木製品の保存処理一過去・現在・未来」「出土水製品の保存処理における諸問題』保存
科学研究集会pp.１-２
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谷１l縦・'川村圭造・原田浩。II!戸莞１９８６「出土木材の細胞砿のアクセシビリティと密度」木材'γ：公ik３２-９pp.738-743
川'l!雅人・松井未来生２００３「リグニン誘導体の生分解性プラスチック複合材料への応用」三重県科学技術振興センターエ業研究部研究報告２８pp.88-90
船岡II皇光・阿部童１９８９「濃硫酸一クレゾール媒体による木材成分の迅速分離」木材学会誌35-ll
pp.1058-1062
船岡正光１９９５「相分離反応系を応用するフェノール系リグニン素材の誘導とその機能」熱硬化性樹脂１６３pp.35-49
111口透・石丸優・浦上弘幸１９９９「温度効果から見たPEGによる木材の寸法安定性の発現機構(第２蝦)PEG吸着の温度依存性と処理木材の力学的性質一」木材学会誌４５-６pp.441-447（2005年９"７H受付,２００５年１２月1９H受理）

419

ConservationofArchaeologicalWaterlogged
WoodusingLignophenol(１)AdsorptionCharacteristicsofLignophenolandPhysicalPropertiesof
WaterloggedWoodafterTreatmentwithLignophenol

TaroKATAOKA!),YasujiKURIMOTO!)andYohseiKOHDZUMA"'')InstituteofWoodTechnology,AkitaPrefecturalUniversity,
ll-lKaieisaka,NoshiroCity,AkitaPrefectureO16-0876,Japan
2)IndependentAdministrativelnstitutionNationalResearchlnstituteforCulturalProperties,
Nara,2-9-1,Nijo-cho,NaraCity,NaraPrefecture630-8577,Japan

AnewconservationtreatmentofwaterloggedwoodusinglignophenolwasinvestigatedandcomparedwiththeusualtreatmentLIsingPEG4000(polyethyleneglycol,averagemolecularweight,3300).WaterloggedwoodofMukunoki(A"α"α〃"ze(zSpem)withmaximummoisture
content451-550%wasused.Waterofthesampleswasreplacedwitht-butylalcohol(TBA)andadsorptionisothermsforthelignophenolandthePEGunderTBAsolutionsweredeterminedat
55℃.Hardnessbycompressiontest,degreeofshrinkageandadsorption-desorptionbehaviorof
watervaporofthesamplesaftertreatmentwiththelignophenolandthePEGwerealsoevaluated.
TheadsorptiondatawerewellﬁttedtotheLangmuirequationandsaturatedamountofadsorptionwascalculatedfollowingitsequation.Theadsorbedamountoflignophenolwasl５２
mg/9,wherethevalueis27mg/glargerthanthatofPEG.Nodiﬀerencewasfoundinthedegree
ofshrinkagebetweentestspecimenswiththelignophenolandthePEGHardnessofthetest
specimenswiththelignophenolwashigherthanthosewithPEG.Incontrast,theadsorptiondesorptioncapacitiesofwatervaporofthespecimenswithlignophenolwerelessthanthoseof
PEG・Thesereflectedthatcellwallsofthewaterloggedwoodwereeffectivelystrengthenedby
theadsorptionoﬂignophenol.

５０