鈴木直之＊1 松下ひでか＊1・2   

163  

衆繁藤国際◎開田型億働爆破憾泥成磯瀾（第遜報）   

東館廊脚絆磨無機質腐蝕紆磨◎禽商魂鎗g這よる   甘姪L煩里針＼・朝憲響酢揖．資  

鈴木直之＊1 松下ひでか＊1・2   

yracture toughness ofWood−based composiもeboardIn Op弧i‡唱Mode（Ⅲ）  

CompaTison of effects of moisture content on fracture toughness of wood−based   COmpOSite boards with those ofinor官anicboards  

NaoyukiSuzuxI＊1andHidekaMAでSUS汀A＊1・2  

Faculty of Bioresources∴Mie Universiもy，Tsu Mie，514−8507   

2種類の木質ボード（パーティクルボード、シージングボード）と、3種類の触機繋ボード（ダイライ  

トMS、ダイライトMK、石膏ボード）について含有水分の変化が開口型破壊じん性備に与える影響を  

気乾以下の含水率では破壊じん性倍は食永率の減少につれて減少したのに射し無機質ボードではやや増   加した。また、木質ボードでは膨潤撃と破壊じん性傭との相関は含水率との相関より強かった。無機質   ボードでは含永率との相関はほとんどみられなかった。  

キーワードニ承腰孝一ド、無機質ボード、鰐口型破壊モード、破顔じん性感  

＊1 三蓋大学生物資源学部 yac扇tyofBioresources，MieUniversity，Tsu，Mie514−8507  

＊2 現在：株式会社キペ KほECoりNakagawaku，Nagoya454−0012   

164   鈴木 直之・松下ひでか  

ABSTRACT   

Theinflu8nCe Of the change of contained water on the fracture toughness was  

investigatedin two kinds of wood−based composi七e boards（paTticleboard and sheathing  

board）and threekinds ofinorganic boards（Dailite MS，Dailite MK and gypsum board）．  

yracture toughness oぞwood−based composiもeもoards wereもhelargestin air−dry moisもure  

COntent・Fracture toughness of wood−based composite boards decreased with decreaslng・  

moisture content under air−drymoisもureconもent．On血e other hand，those ofinorganic  

boardsincreased slightly with decreaslng mOisture content．The correlation between  

COefficient of swelling and frac七ure toug・hness was stronger than that between moisture   COntent and fracture toughnessin wood−based composite boards．There werelittle   COrrelation between moisture content and fracture toug・hnessininorganic boaTds．  

KeyⅣOrd＄ニⅣ00（ゴーb8ぶ8d compoぶ加ゎo∂rd′J月Or9即fc bo8rd′Op錯Jng行∂Cチリre mo虚′  

Fr∂CfureそOU9如eぶぶ  

1．緒  

第1報（J〉では、ファイバーボードやパーティクルボードなど10種類の木質ボードについて開口型   破壊モードでの破壊じん性億測定を行い、ボードを構成しているエレメントの形状が破壊じん性備に影   響を及ぼしていることがわかった。また、前報（2）では、ボードを実際に使用する際の知見を得るた   めに、比較的材質のばらつきの少ないファイバーボードを用いて、吸湿や脱湿などの処理により含永率   を変化させて破壊じん性偶を測定し、気乾状態敢も高い破壊じん性傾が得られること、吸湿と吸水とで   は同じ含水率でも破壊じん性偶の低下の程度が異なることなどがわかった。本研究は、パーティクルボー  

ドなど他の木質ボードや石膏ボードなどの無機質ボードの含水率を変化させて破壊じん性侶を測定し、  

それらの比戟検討を試みた。  

2．実    2．1 試験体  

破壊じん性侶試験には、パーティクルボードおよびシージングボードの2種類の木質ボードと鉱物繊   維と火山性ガラス材料を主原料とした複層無機質ボード2種（商品名ダイライトMS〔壁倍率乱0の外壁   下地材用〕とダイライトMⅨ〔壁倍率2．0の耐力クロス下地用〕）および石膏ボードの計3種類の無機質   ボードを用いた。供試ボードの概要を嚢1に示す。   

破壊じん性傭測定用試験体は、図1に示すようにAST■M規格E−37に準じて作製した。辺長は水分変化さ   せることによる含水率傾斜を少なくさせるためできる限り小さくし40mmとした。き裂長さaは、荷登点か  

ら材端までの距離（W：32mm）の1／2とし、き裂の先端5mmを残して歯厚1mmの糸鋸で境川込み、先   

木質ボ∵ドの開口聖書−ド破壊じん性億（解3報〉  

165   端の5mmは歯厚の薄いカッターナイフで入れた（J）。  

2．2 試験方法  

供試ボードを以下の4通りの方法で含水率を変化させた。  

a．吸湿：水を入れたデシケ一夕申に3〜21日間放澄   b．脱湿：シリカゲルを入れたデシケ一夕中に7〜141ヨ開  

放慢  

c．全乾：100℃の乾燥機で24時間以上乾燥  

d．片面含蔑：ボードの片面からの雨による吸水を想定し、  

水で常に飽和している紙に試験体の片面を接触させ   1〜7日間放置（石膏ボードにおいては衆蘭の厚紙の   吸水により含水率が短時間で上昇したため、食後時間  

を15分きぎみで4時間まで変化させた破壊じん性倍測  

定試験を追加した）   

上記の含水率変化処理を施した試験体の蕊蕊変化から含水   率を推定し、含水率が広範囲に分布するよう配慮し、各試験  

につき4〜5体の試験体を用いた。   

図1破壊じん性侶測定試験体   T：厚さ（泰1参照）   

破壊試験にはインストロン1000塑万能試験機を用い、毎分3  

mmのクロスヘッドスピードで加カした。破壊までの荷重一変位曲線をⅩ−Yレコーダに記録させた。得ら   れた荷重一変位曲線から5％1ess法（破壊じん性倦算出に用いる破壊荷重を求める手法で、荷蕊一変位曲線   の初期線形部分の傾きの95％の波線を引き、それが荷重十変位曲線と交わる点の荷重償を破壊荷塵と定義   する）により、破壊荷重PQを求めた（β）。   

次式により破壊じん性偶Kl。を算出した。  

Kl。＝げ・aO・5・ 

ダ（吉）………・………‥ 

（1）   

ここで、♂は試験体単位厚さあたりの破壊荷重を加力点から試験体鴻までの寸法W（図1参照）で   険した償、aはき裂長さで各試験体の実測億を用いた。y（ぎ）は形状補正係数で、a／W＝ぎとおくと  

F（ぎ）＝29．6−185．5ぎ＋655．7ぎ2−1017ぞ3＋638．9ぞ4………… 

で薮わされる。  

襲1供就ボードの概要  

供試ボード  

種 類   製造会社  

パーティクルボード   J‡S150S   日本ノボパンエ莱（株）  

シージングボード   IC  

ダイライト   MS  

ダイライト   MK  

石膏ボード   タイガーボードYM   

2 0 2 くノ ′0  

7 3 7 ∠U 7 0  0  0  0  ハ‖︶  

くノ 2 2 2 ハリ  

166   鈴木 直之事松下ひでか  

3線 結果および考察    3鴨1 5矧ess法による荷重一変位曲線の線形性の検討  

荷重一変位曲線の初期の線形部分の傾きの95％の傾きの直線が荷重一変位曲線と交った点での荷蕊を   PQとし、最大荷重PmaxとPQとの比Pmax／PQをRとおくと、Rが1．10以下のときPQを破壊じん性   億の算出荷重として使用できる。   

気乾、脱瀾、全乾処理においては、石膏ボードを除いてはRはほぼ1．0であった。石膏ボードではRが   やや大きいが、大きいものでも1．08で、基準侶1．10より小さく破壊じん性倦算出には問題がなかった。  

吸湿および片面含汲処理においては、含水率の変動に伴ってボードにより異なった傾向を示した。パー  

ティクルボードで最大R億は片面含投で1．04、吸湿で1．09と吸湿の方が非線塑性が強く現れるのに射し、  

シージングボードでは、ともに1．09で片面食後と吸湿とに差はなく、ダイライトMS、ダイライトMK   では、片爾含浸でそれぞれ1．06、1．07、吸湿で1．06、1．05と片面含浸と吸湿との差は小さくシージング   ボードより線形性が強かった。これらのボードはいずれも1．10の基準倍をクリアしておりPQを用いて   の破壊じん性偶の算出は可能であった。山方、石膏ボートは、表面の厚紙が、吸湿、吸水によりきわめ  

て短時間にR値が1−10以上となり非線型を示すため厳密には破壊じん性倦を求めることはできないが、  

参考値として破壊じん性催を奔出した。   

3．2 含水率と破壊じん性億との関係  

各ボードにおける含水率と破壊じん性償との関係を、図2から図6に示した。パーティクルボードお   よびシージングボードなどの木質ボードでは、気乾で破壊じん性傾が最も大きく、脱湿および全乾処理  

などの含水率減少や、吸湿および片面含投などの含水率増加に伴って破壊じん性償は低下していった。  

この傾向は新報（β）と同様であった。破壊じん性偶の低下の割合ほシージングボードの方が大きかっ   た。一方ダイライトMSやMKでは、吸湿や片面合挽により破壊じん性倍はわずかに減少したが、脱湿   や全乾処理に対しては破壊じん性偶はやや増加していた。これらのことから木質ボードと鍵機質ボード  

とでは水分の離脱後の挙動が異なっていると考えられる。すなわち、木質ボードでの気乾状態では水分   は結合水として木質エレメントに水素結合で吸着しており、脱湿などにより水分子が離脱したあとの水   酸基間の再結合が起こらないため剛性が低下し、破壊じん性億の低下がみられるのに射し、無機質ボー  

ドでは気乾状態でほとんど水分を含んでいないため実質部分間の距離が近く、離脱部分の再結合が起こ  

るのではないかと考えられる。石膏ボードは無機質材料と木質材料との複合材料とみなされるので、気   乾状態からの含水率の増加および減少により破壊じん性偶の低下がみられた。特に、片面合致において  

は、ボード衆面の厚紙の吸水が著しく、就験開始10分ほどで含水率が80％近くに達し、破壊じん性偶は  

気乾時の約20％ぐらいまで低下した。   

木璽ボードの関lニ憎旦モード破壊じん性情（解3報）  

167  

2  

︵めd烏・d岳︶暴悪べり堪能   ︵芸警ふ豊寧軍票忘還  

5  nU   

O   0  

0  

20   40   60  

含水率（％）  

80  

10   20   30  

含水率（％）  

40   liO 

図2 パーティクルポ】ドにおける含水率と破壊じん性億   との関係   

図3 シージングボードにおける含水率と破壊じん性倍と   の関係  

二u X Å 0 欝   墜  

合一   乾乾湿湿藤一   金気吸脱片ん  

6  5  4   

000  

︵lゎIO臼・感染︶   ×  × VX  

0ハUハUハU   ㌻㌔・ぷ慧︶蟹悪べり髄桜  

由 題  

磯  殿  

闘   換懲   Å  

呈⁝エペ．．．い璽蔓  

田  

0  

0  

10   20   30   40  

含水率（％）  

図4 ダイライトMSにおける含水率と破壊じん性億との   関係  

20   40   60  

含水率（％）  

図5 ダイライトMKにおける含水率と破壊じん性偲と  

の関係    0．4   紆0が ﹀魔雷慧  

口金乾  

×気乾   ム吸湿   0脱棍  

︵芸戸忍苦頒還吉日髄塵  

0．3  

O  ハU  

50   100   150  

含水率（％）  

図6 石啓ボードにおける含水率と破壊じん性億との関係  

鈴木 直之一松下ひでか  

5   

1  

㌻㌔ニ慈︶   00ハUnU   ㌻￠∈・感染︶磐悪べ日華悩  

0  

⁚葺こ︑．＼．．．聾宝   5  ハU   ハU  

（）   5   1（）   

膨潤率（％）  

5  

15  

10   15  

膨潤率（％）  

図8 シージングボードにおける膨潤率と破壊じん性侶と   の関係  

図7 パーティクルボードにおける膨潤率と破壊じん性侶   との関係  

㌻㌔・︒皇  

㌻㌔ふ曳こ慧警岩癒惑  

4   

0  nU O O  

担悪べり髄鹿  

州2   鵬1    0   ¹   2   3  

膨潤率（％）  

図10 ダイライトMKにおける膨潤率と破壊じん橡催との   関係   

鵬2  

−1  

膨潤率（％）  

図9 ダイライトMSにおける膨潤率と破壊じん低値との   関係  

塑牽べり魔慮  

0．1  

ー2   0   2   4  

膨潤率（％）  

図＝ 石膏ボードにおける膨潤率と破壊じん性億との関係  

169  

木磐ボードの開口廻薫心ド破壊じん性偶（解3報）   

3．3 膨潤率と破壊じん性侶との関係  

各種ボードにおける膨潤率と破壊じん性倦との関係を図7から図11に示した。脱湿などによる収縮は、  

負の膨潤準で示した。パーティクルボードおよびシージングボードなどの本質ボー  ドでは、吸湿と吸水   とでは破壊じん性偶に及ぼす影響は異なっている。すなわち、含水率変化は蕊激変化に対応しており、  

吸湿などで結合水のみが増加する場合、かなり破壊じん性偶の急激な低下を引き起こすのに射し、片面   含浸のような吸水の場合、結合永のみでなく強度に影響を及ぼさない自由水も間隙に入るため、盈螢増   加の糾には破壊じん性偶の低下を起こさない。したがって、永分義盛から算出される含水率の増減では、  

結合水の増減蕊がわからないため、含水率が破壊じん性偶に及ぼす影響を評価しにくい。町山方、強度変   化に直接影響を及ぼす結合水の増減は膨潤にも関与しているため、結合水の増減と膨潤との関の山対一   の対応を利用すれば、図7、図8から結合水の増加が破壊じん性傭の低下を引き起こすことは明らかで   ある。一方、ダイライトでは膨潤率が小さく、片簡合致で気乾時に比べて破壊じん性偶の低下がみられ   るが、膨潤準との相関はみられなかった。脱湿で膨潤あるいは吸湿で収縮しているものもみられるが、  

厚さの寸法変化がたかだか0．1mm前後であり、ノギスのあて方による測定誤差と考えられる。石膏ボー   ドにおいては、ボード用渾紙の吸水で破壊じん性偶の低下がみられるが、膨潤撃との相関はみられなかっ   た。  

ペ・．結  

パーティクルボードおよぴシージングボードの2種の本質ボードとダイライトMS、ダイライトMKお   よび石膏ボードの3種の無機質ボードについて吸湿、脱湿、全乾、片蘭含浸の4通りの方法で含水率を変   化させ、開lニー型破壊じん性個を測定した結果、以下のことが明らかになった。  

1．木質ボードでは気乾状態より含水率の減少とともに破壊じん性偶の低下がみられるが、石膏ボード   を除く触機質ボードでは気乾含水率以下で含水率の減少とともに破壊じん性償はやや増加した。  

2．木質ボードでは、膨潤率と破壊じん性償との間に強い相関がみられ、気乾含水率で破壊じん性備は   螢大偶を示した。無機質ボードでは、膨潤撃と破壊じん性侶との間には相関はみられなかった。  

引 用 文 献  

（J）鈴木直之、松下由沓：（1998）、 木質ボードの開口塑破壊じん性償（第1報）一冬棟木質ボー   ドの破壊じん性偶の測定… 、三重大学生物資源学部演習林報告第22号、10ト106  

（2）鈴木直之、田畑暢子：（1998）、 木質ボードの開王コ塑破壊じん性偶（第2報）一合有水分によ   る木質ボードの破壊じん性偶の変動− 、三盈大学生物資源学部演習林報告第22号、107−113  

（β）自腐正樹、三好俊郎、松下久雄：（1980）、数倍破壊力学、222−223、英数出版、東京  

RQCeived December14，1999