大断面材の断面寸法・木取りが乾燥応力に及ぼす影響の実験的解明

Research Project

Project/Area Number	22K14928
Research Category	Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 40020:Wood science-related
Research Institution	Forest Research and Management Organization
Principal Investigator	村野朋哉国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 研究員 (30845243)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000) Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000) Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords	木材乾燥 / 大断面材 / 乾燥応力 / 横断面分布 / スギ
Outline of Research at the Start	国内の人工林の成熟を背景として、直径が30cmを超える大径材の利用技術の開発が求められている。大径材からは多様な断面寸法の大断面材を得られる長所があるが、大断面材は割れが発生しやすく乾燥が難しい。また、発生する割れは断面寸法と木取りによって位置や発生頻度が異なるため、大断面材の生産には断面寸法・木取りに応じた乾燥方法の開発が必要である。割れを抑えた乾燥方法の開発には割れの原因となる乾燥応力を詳細に把握することが重要となるが、大断面材に生じる乾燥応力は測定が難しく十分にわかっていない。本研究では大断面材の断面寸法・木取りが乾燥応力に及ぼす影響を実験的に明らかにする。
Outline of Annual Research Achievements	大断面材は乾燥過程でどのような乾燥応力分布を形成するのか、そしてその応力分布は断面寸法や木取りの影響を受けるのかを実験的に明らかにするのが本研究の目的である。令和4年度ではまず研究の蓄積が豊富な心持ち正角を基準として、厚さを固定して幅のみを変えた平角の乾燥応力の変化を調べた。具体的には断面寸法が異なるスギ心持ち材の横断面内における解放ひずみ分布を測定することで、断面寸法の違いが乾燥応力に及ぼす影響を明らかにすることを試みた。エンドマッチした、幅が異なる3種類の断面寸法（120 mm×240 mm、120mm×180 mm、120 mm×120 mm）の心持ち材を用意し、乾燥試験を行った。乾燥後、中央部から15mm厚の木口試験片を切り出して2種類の方法で分割し、画像解析によって横断面内における解放ひずみの1次元分布および2次元分布を測定した。その結果、心持ち材では幅が大きくなるにつれて長辺中央部表層の乾燥応力が正（圧縮応力）から負（引張応力）へと推移する傾向が認められた。一方で、短辺については平角の幅が変化することによる影響は見られなかった。このことから、幅の異なる心持ち平角を同一の乾燥スケジュールで乾燥すると、幅が大きくなるにつれて乾燥終了時に表面割れが残存する可能性が高くなることが推察された。これらの知見は、外観的品質に関係する表面割れの発生を抑えた乾燥方法の開発に繋がる知見である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 計画通りに研究を進め、今年度予定していた試験を完了したことから(2)おおむね順調にしているとした。
Strategy for Future Research Activity	当初の計画通り、木取りおよび断面寸法を変えて試験を行うことで断面寸法や木取りが乾燥応力に及ぼす影響を網羅的に明らかにする。令和5年度は心持ち平角の断面の縦横比を固定して寸法を変えた場合の乾燥応力の変化と、心去り平角の幅を変化させた場合の乾燥応力の変化を調べる。また、乾燥応力が断面寸法によって異なる要因を特定するために、乾燥応力に密接に関係するドライングセットを新たに測定項目に追加する。