波形単板を用いた新規な木質ハニカム構造体の開発

2011 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 23580224
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 小幡谷 英一 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (10312810)
• 研究分担者: 山内 秀文 秋田県立大学, 木材高度加工研究所, 准教授 (90279513)
• 研究期間 (年度): 2011-04-28 – 2014-03-31
• キーワード: light weight panel / corrugated veneer / mechanical property

研究概要

波の高さやピッチが異なる種々の波形単板コアパネルを製作し、それらの機械的性質（厚さ方向の圧縮強度、せん断剛性および曲げ剛性）を明らかにした。１）スライサーを用いて作製した0.3～0.8mm厚の薄い針葉樹単板をあらかじめ湿潤させ、梯子状の治具に固定した状態で乾燥し、波形に成型した。波のピッチや高さ、単板の厚さを変えることにより、比重0.02～0.1のコア材料が得られた。この比重値は、軽量パネル用の紙ハニカムや、建材用の硬質発泡樹脂と同等かそれ以下であった。２）波形単板コアの表面に単板を貼付してパネルを作製し、厚さ方向の圧縮強度を測定した。段ボール型の波形単板コアは、従来の紙ハニカムに比べ、比重は半分程度で、圧縮強度は同程度であった。また、紙ハニカムと異なり、明確な降伏点を示さず、大きな歪に至るまで応力が維持された。さらに、段ボール型コアの圧縮強度は単板の厚さに強く依存した。これは、単板のたわみによって圧縮力を支えるためである。一方、ハニカム型の波形単板コアは、紙ハニカムの10倍以上の圧縮強度を示した。これらのことから、粘り強さや緩衝性が求められる用途には段ボール型が、高い圧縮強度が求められる用途にはハニカム型が適していることが明らかとなった。３）木質繊維板を貼付した波形単板コアパネルの曲げ試験を行い、初等はり理論に基づいてコア材料のせん断剛性率を測定した。波形単板コアの比剛性率は既存の発泡樹脂や紙ハニカムと同程度であった。このことから、波形単板コアパネルは、従来のコア材料を用いたパネルと同等の比曲げ剛性を示すと予測された。さらに、厚さ方向の圧縮強度が高い波形単板コアを用いることにより、荷重点直下で圧壊しにくく、粘り強いパネルが得られることが明らかとなった。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

単板の調製と波形成型方法の確立に予想以上の時間がかかったため、当初予定していた振動特性の測定を初年度内に完了することができなかった。現在、振動測定用の試料を鋭意作製中であり、次年度前半に測定を完了する予定である。

今後の研究の推進方策

これまでの研究により、波形単板コアパネルの実用性能については概ね明らかとなった。今後は、１）楽器用材等、付加価値の高い用途への実用展開、２）単板の連続成型技術の確立、の２点に焦点を絞って検討を行う。単板の連続成型については、既にロールプレスを用いた成型手法について予備実験を開始しており、次年度後半以降、本格的な検討を行う予定である。波形単板コアは世界的に見ても極めて新規性の高い構造であることから、次年度は積極的に国際学会、国際雑誌等での成果発表を行う。なお、既存設備の活用等により、初年度の物品費を節約することができた。これによって生じた残額98,782円は、次年度の外国旅費（国際学会での成果発表）に充当する。

次年度の研究費の使用計画

次年度前半には、国際学会（IUFRO 2012）での成果発表を予定しているが、当初予算の旅費および初年度の残額98,782円だけでは足りないため、次年度の物品費500,000円を350,000円に減額し、減額分150,000円を外国旅費に充当する。物品費の減額分は、既存設備の活用によって対応する。したがって、次年度の研究費として、当初予算の1,200,000と初年度の残額98,782円の計1,298,782円を、物品費350,000円、旅費648,782円、謝金等200,000円、その他100,000円に充てる。

研究成果

• [学会発表] 波形単板コアパネルの曲げ特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 柴沼菜穂, 小幡谷英一, 山内秀文
  • 学会等名: 第62回日本木材学会大会
  • 発表場所: 札幌（北海道大学）
  • 年月日: 2012年3月15日