Study on Aging Effect of Wood - Effect of Ultraviolet Light Degradation on Visual Impressions of Wood Finishing Surface
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22K12682
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 90010:Design-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
土屋 潤 九州大学, 芸術工学研究院, 講師 (40448410)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
須長 正治 九州大学, 芸術工学研究院, 教授 (60294998)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2023: ¥260,000 (Direct Cost: ¥200,000、Indirect Cost: ¥60,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | 外装用木材 / エイジング / 木材保護塗料 / 光劣化 / 耐候性 / 経年変化 / 木材仕上げ / 視覚印象 / 紫外線劣化 / 味わい |
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| Outline of Research at the Start |
木材の質感を生かした木材仕上げ表面のエイジング過程は複雑で、いくつかの要因が複合的に影響している。その中でも、木材表面の変退色の原因として、特に紫外線の影響は大きく、種々の研究が行われている。しかし、長期的な使用に伴うエイジング効果を加味した系統的な研究例がなく、使用樹種・表面性状と視覚心理的な質感評価の関連性については充分に検討されていない。
本研究では、特に木材の経年変化で重要となる紫外線による表面色の初期変化に着目し、木造建築物の内外装に使用される木材仕上げ表面の紫外線暴露による表面色の変化と、これが視覚印象に及ぼす影響を検討し、エイジング効果が得られる条件を明らかにすることを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
無塗装の試験体は屋外暴露によりL*(明るさ）は減少し，ヒノキは12週以降増加する傾向がみられた．ヤスリ加工によりL*は高くなったが，番手と変化の関係は明確ではないことや，塗装により変色は抑制され，材種と塗料の組み合わせで変色の抑制効果が異なることが明らかとなった．スギ・ヒノキ・クリのL*は，暴露開始からの時間経過に伴い値が低下した．特に開始から2週目までは，スギ辺材，ヒノキ心材・辺材は大きく減少し，心材よりも辺材の減少が顕著であったが，12週以降に，ヒノキは心材・辺材ともに値が増加する傾向がみられた．これはヒノキ試験体表面の風化がスギよりも早く進みL*が高くなったためと考えられる．目視ではより白く変化することが確認された．C*(色み）は暴露から4週までは増加し，それ以降減少する傾向がみられ，b*（黄み）の変化が大きいことが影響した．赤みよりも黄みの変化が大きい．ヤスリ加工の試験体は初期のL*が高くなり，すべての加工で時間の経過に伴いL*が減少する傾向がみられた．全試験体で2週目までの減少が顕著であったが，屋内油性塗料と屋外水性塗料の低下は緩やかであった．C*は，プレーナー・ヤスリ加工の試験体と塗装試験体の変化の傾向が分かれた．材種ごとの屋外用油性塗料試験体のL*とC*の変化において，L*については，値の高低により変化の傾向が異なり，スギ心材とクリは経過とともに増加し，スギ辺材，ヒノキ心材・辺材は2週までに急激に減少し，以降緩やかに減少した．C*は2週目までにやや増加し，その後変化が少なく4週目以降に減少した．これはa*（赤み）の変化が少なく，b*が12週以降に急激に減少したためである．無塗装と比較し，塗装によりa*とb*ともに変化が小さくなった．今後は，屋外暴露を継続することでさらに変化を確認し，用途や適用部位を考慮した材種と表面仕上げの組み合わせを検討する必要がある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では，木材の表面加工と紫外線による変色の関係について基礎的知見を得ることを目的とした実験を行い，研究実績の概要に示したような知見が得られた．
実験について，試験体の材種は国内産の，スギ心材，スギ辺材，ヒノキ心材，ヒノキ辺材，クリの5種類で，寸法は長さ100㎜，幅70㎜，厚さ15㎜とした．表面加工は，プレーナー仕上げ，ヤスリ掛け（80番，240番，600番），保護塗装（屋外用水性塗料・屋外用油性塗料・屋内用水性塗料・屋内用油性塗料）の8種類を施した．プレーナーとは表面を平滑に切削する機械であり，試験体は最初にすべてプレーナー仕上げを施した．平滑な表面と荒い表面を比較するため，ヤスリ掛け番手を3種類設定した．塗装は合成樹脂塗料を使用し，無色透明のものとした．
上記5種類の木材片にそれぞれ8種類の表面加工を施して合計40の試験体を作製し，それらを屋外に暴露した．2023年9月から九州大学芸術工学部2号館5階の屋上に，300㎜の高さで南向き45°で，並べて設置した．試験体の表面は目視で観察するとともに，分光測色計（KONICA MINOLTA CM-26dG）を用いて，早材部分の定位2か所のL*，a*,b*値を測定し平均した．測色条件は光源D65,正反射光除去，視野角10°,測定計8㎜とした．
20週間の暴露の結果，材種ごとの表面色変化の傾向，表面加工別の表面色変化の傾向，表面色変化に及ぼす塗装の影響が示された．
このようなことから，本研究は当初の計画どおりに進展しており，今年度も上記の課題を究明するためにさらに実験を行う予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，１～２年目の実験で得られた材種や表面加工と変色の関係についての知見と，引き続き行う屋外暴露実験で新たに得られる知見を併せることで，木材とその表面仕上げの適切な選定のための指標の提案を目指す．特に，実験室内における実験で、屋外用塗料と屋内用塗料に変色の抑制効果の差が見られなかったのは，雨風による風化が再現されず，雨水への塗料の溶出や剥離が起きなかったため，屋内用塗料であっても塗膜が消失しなかったことで，変色の抑制効果に差が生じなかったという可能性が考えられ，屋外暴露試験において再現されるその条件下での塗装の効果を注視した．屋内用と屋外用の塗料による変化の傾向は異なり，屋外用塗料に変色の抑制効果が見られたが、油性、水性による違いや、樹種による効果の大きさにも違いがあった．
またエイジング評価も考慮し，被験者実験を予定している．この実験では，紫外線を照射する前後の試験体と屋外暴露する前後の試験体の印象を被験者に評価させ，エイジング評価に及ぼす要因を明らかにする．
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Report
(2 results)
Research Products
(7 results)
