楽器用木材の「老化」
古材研究の必要性
木材が古くなるとどうなるか
老化に伴い、木材(の木目方向)は堅く、強くなりますが、同時に破壊歪が小さくなります。つまり、しなやかさや粘りがなくなります。老化によって脆くなるのは、非晶多糖成分の分解によると考えられますが、老化に伴って堅く、強くなる理由についてはまだよくわかっていません。非晶セルロースが結晶化して強くなる、と言う人もいますが、それを示す実験結果はありません。
一方、楽器用木材の市場では、古材が新材の10倍以上の値段で取引されています。実際、古寺から採取されたアカマツ古材(~290年物)の振動特性を丹念に調べたところ、古材の方が音響変換効率が高いことがわかりました。
ただ、木材の性質には大きなばらつきがあるので、新しい木と古い木を単純に比較しただけでは、老化の効果を議論することができません。
時間-温度-湿度換算則
当研究室では最近、様々な温度や湿度で木材を処理した時の性質の変化から、温度や湿度の効果を時間に換算する方法を確立しました。これにより、室温での老化による様々な物性変化をかなり正確に予測することができるようになりました。木材を永く使う際の劣化予測だけでなく、質の高い楽器や文化財補修用の「人工古材」の製造にも応用できるのではないかと期待されています。
老化に伴う質量減少(換算則を用いて予測)
熱処理による質量減少
プロットは実測値、曲線は予測値
老化に伴う色(明度)の変化
プロットは実測値、曲線は予測値
参考
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https://link.springer.com/article/10.1007/s00226-018-1069-z