TSUKUBA FUTURE #110：木材の加工技術で楽器の歴史を変える
生命環境系 小幡谷 英一 准教授
木材には様々な種類があってそれぞれに異なる性質を持つ上、同じ種類の木でもその質には幅があります。優れた楽器職人は、叩いて音を聞くなどして、良い木材を見極めますが、実際の木材の性質は、繊維の組織や細胞壁内のナノメートルオーダーの構造などの科学的な要因によって決まります。楽器の材料としての木材に着目し、楽器にとって適した性質を調べて評価したり、その性質を変化させるための技術開発が、小幡谷さんの研究です。
楽器の価値は、木材そのものよりも、むしろ、職人の知名度や見た目の美しさなどが大きく影響します。また、古いものほど高値がつくものです。そのため、新しい木材に染料でわざと色をつける、アンティークイミテーションが行われることもあります。でも、表面だけの加工では、どうしても不自然さは否めません。そこで小幡谷さんは、熱処理による木材加工の研究を進めています。焼くことで色が濃くなり、さらに様々な化学変化が促進されて、古い木材のような状態になることは、以前から知られていましたが、最近になって、温度と湿度を制御することで、古い木材の、色だけでなく、音響特性までも忠実に再現できるようになりました。ある木材が何百年か経った時の状態を予測することも可能なので、文化財の修復などにも有用です。
高価な楽器の音が美しく聞こえるのは心理的な効果も大きい。
そのような音色ではなく、材料学的な観点から、普遍的な良い音、良い材料を捉える研究を進める
一方で、楽器用の木材は現在、大きな危機に直面しています。木管楽器の菅体に使われる、アフリカ産のグラナディアという木材は、重たくて金属のような重厚感があり、中心部は真っ黒い色をしています。金属部品を打ち込んでも割れない強度があることから、主にクラリネットに使われてきましたが、この木は絶滅危惧種として、数年前にワシントン条約で国際取引が規制されるようになりました。リコーダーや二胡、マリンバなどに用いられるローズウッドも同様の状況で、いずれ手に入らなくなることが懸念されています。このままでは、近い将来、多くの楽器が作れなくなってしまうのです。これらの楽器は、木材以外の材料では同じ音を出すことができないため、似た性質を持つ別の木材で代替する研究が始まっています。
それには、品種改良ではなく、身近な森林資源を活用します。グラナディアの代替には、軽い木材に対して、重くて硬くする加工が施されます。その方法は、木材をぎゅっと潰すという、至ってシンプルなものです。木は細胞が集まってできていますから、その空間を潰して密にすると、水に沈むほどの重い材料になります。これ自体は新しい技術ではありませんが、問題はやはり湿気。ただ圧縮しただけでは、水に浸すと容易に元に戻ってしまいます。湿気によって伸び縮みするという木材の特徴は、楽器にとっては望ましくない性質です。特に管楽器では、演奏者の呼気によって楽器の形状が変化し、音程も変わってしまいます。小幡谷さんは、このような過酷な乾湿の繰り返しにも耐える、特殊な加工法の開発に取り組んでいます。日本の木と技術が、楽器の歴史に残る変革をもたらすかもしれません。
木材の振動特性を測定する
小幡谷さんが木材に興味を持ったのは大学院生の頃でした。学校の先生になろうと、教育学部で学んでいましたが、修士課程で、クラリネットのリードを水に湿らせた時の音色の変化を調べたのがとても面白く、博士課程では農学部に移って本格的に木材の研究を始めました。もともとクラリネットを吹いていたこともあり、以来、楽器の材料としての木材をメインに研究を続けています。建材としての木材に関する研究はたくさんありますが、楽器に特化した研究者は世界的にも極めて少なく、小幡谷さんの研究は貴重です。
日本の森林資源は豊富です。失われる心配よりも、適切に管理しながら、積極的に利用することが求められます。手間を惜しまずに、丁寧に育て、加工すれば、木材の価値は何百倍にもなり得るのです。木材が環境に優しいというのも、長く使ってこそ。腐ったりカビたりすると誤解されがちですが、湿気にさえ気をつければ、実はとても耐久性が高く安定した材料です。世界最古の木造建築として知られる法隆寺は、1400年以上もその姿を保っていますし、古代エジプトのツタンカーメン王の棺も木製で、今も博物館で見ることができます。セラミックスやプラスチックなどの機能的な材料に比べると、素朴なイメージの木材ですが、そのポテンシャルは計り知れません。
文責：広報室 サイエンスコミュニケーター
