スギ品種等の材質特性に応じた最適乾燥プロセスの解明と性能評価

• 課題番号: 2001001162
• 研究機関名: 独立行政法人森林総合研究所
• 研究分担: 森林総合研究所 加工技術研究領域 木材乾燥研究室; 森林総合研究所 木材特性研究領域 組織材質研究室; 森林総合研究所 構造利用研究領域 材料接合研究室; 森林総合研究所 構造利用研究領域 木質構造居住環境研究室; 森林総合研究所 木材改質研究領域 高耐久化研究チーム
• 研究期間: 新規2001～2005
• 年度: 2001
• 摘要: １．当年度の研究目的 スギ材の材質変動と乾燥特性との関係解明、消費エネルギーや環境負荷の評価、強度及び耐久性の評価などに基づいて、適正な乾燥基準及び処理条件を解明しようとしている。そのため、当年度は次のことがらを目的とした。 １）乾燥プロセス評価のための遺伝形質等に基づくスギ材の選別指標の解明 乾燥性への軸方向収縮率や表面割れに与える辺・心材割合の影響を解明する。 ２）材質・用途別乾燥プロセスの最適化と乾燥コスト評価 工場調査に基づいて乾燥初期条件と消費エネルギーとの関係を解明する。 ３）乾燥プロセスの環境負荷評価 工場調査に基づき工場における環境負荷の評価方法を明らかにする。 ４）集成・複合用部材の最適乾燥技術の開発調査 板厚等の生産される材種の寸法ごとの乾燥スケジュールを求める。 ５）高速乾燥システム等によるスギ乾燥材の強度および耐久性の評価 乾燥処理条件が無欠点小試験体の強度および耐久性に及ぼす影響を解明する。 ２．当年度の試験研究方法 １）ボカスギ（約28年生）の丸太（8m長を2mごとの丸太に分割）を21本、熊本県産のリュウノヒゲ（約52年生）30本について、収縮率を測定するとともに、辺材と心材の割合を変えた正角の試験材を採取し、蒸煮後85～90℃の乾燥試験を４回行った。 ２）実用機によるエネルギー消費に関するデータ（25事例）に基づいて、材積、初期含水率、密度、乾燥温度、乾燥機の種類等の乾燥条件とエネルギー消費との関係を検討した。３）環境負荷を評価するための工場調査を行った。 ４）製材工場における乾燥スケジュール開発のための材寸法等のデータを収集した。 ５）宮崎産スギ丸太10本から採材した無欠点小試験体について、温度および時間が異なる条件において熱処理を施し、静的曲げ試験、JIS Z 2101による耐久性試験、およびpHの測定を行った。 ３．当年度の研究成果 １）ボカスギから採材した正角について曲がりを調べた結果、丸太の横断面径が小さい方が発生頻度が高く矢高が高い傾向にあった。1番丸太の正角だけが径が大きくても曲がりの発生頻度と矢高が高い傾向が見られた。一方、リュウノヒゲの正角では、発生頻度に個体間の大きな差はないが、矢高は1番丸太の正角と径の小さいものでやや高い傾向にあった。表面割れは、正角に辺材を含んだグループと含まない心材だけものとで発生頻度と割れ長さが異なり、前者で割れの発生が顕著で割れも長い傾向にあった。 ２）燃料消費は乾燥条件によって影響され、単位水分量を単位時間当たりに除去するためのエネルギー消費量は乾燥温度が高いほど大きかった。また、エネルギー効率と材積との間には相関関係があり、被乾燥材の初期条件によりエネルギーコストを予測できる。 ３）各工場の1年間の製品総生産量(製材、チップ、集成材などを含む)と二酸化炭素総排出量の関係を求めた結果、総生産量と排出量に高い正の相関が認められ、この関係直線からのずれによって、環境負荷の評価を行うことができる。また、製材品の二酸化炭素排出量と製品重量との比の平均は0.46であり、木質系製品の生産時の二酸化炭素排出が他材料に比べて少なく、環境への影響が小さい。 ４）天竜地域のおける主要な製材工場36社の国内外製材品は、材厚が10～60mmの板材および90mm以上の角ものに分けられた。最小10mm、最大で60mmの板・割物関係の乾燥スケジュールを作成した。 "５）設定温度が105℃および135℃の各処理時間（6,24,72時間）では、熱処理後のヤング率はほとんど変化しないが、設定温度が150℃では、処理時間が長くなるに従って減少する傾向が見られた。また、乾燥温度が高くなるに従って、pHは低下する傾向にある。"
• カテゴリ: 加工 乾燥 コスト 品種