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Development of Multi-scale structural-properties evaluations for wood resources aiming at advanced processing

Research Project

Project/Area Number 18KK0417
Research Category

Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Material processing/Microstructural control engineering
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

三木 恒久  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 総括研究主幹 (20415748)

Project Period (FY) 2019 – 2024
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥13,390,000 (Direct Cost: ¥10,300,000、Indirect Cost: ¥3,090,000)
Keywords木材・木質材料 / 評価技術 / 微細構造 / 物性 / 変形 / 木材 / 階層構造 / キャラクタリゼーション
Outline of Research at the Start

産総研で実施してきた木質素材のマルチスケール構造解析技術とチューリッヒ工科大学(ETH)およびスイス連邦材料試験研究所(Empa)が保有するナノからマクロ領域での木質成分と化学物質の相互作用評価技術を摺り合せて、産総研シーズ「木質流動成形」など木質バイオマス処理技術を工業材料と呼べる技術へとレベルアップさせるための評価技術を開発する。

Outline of Annual Research Achievements

これまで、化学修飾した木材の微細構造評価として、赤外分光法(FTIR)、ラマン分光法、X線回折法、固体核磁気共鳴分光法(固体NMR)による検討を行っている。様々な化学処理(酸化,溶媒抽出およびアルコール分解)により脱リグニンされた木材の構成ポリマーの化学構造と組成を検討した。Klaidiz法による酸化は、反応活性部位がリグニンの末端にあるため、重量損失が小さいにもかかわらずリグニンを選択的に除去したが、溶媒抽出(ジメチルスルホキシド、イオン液体、ジオキサン)およびアルコール分解は、リグニンとヘミセルロースを同時に除去する傾向が見られた。
木材の変形性や成形品の耐久性を向上させる複合材料化で活用する樹脂含浸処理について検討し、樹脂含浸後の溶剤除去が木材の変形に及ぼす影響を明らかにした。 メラミンホルムアルデヒド (MF) 樹脂の溶液を木材に含浸させ、真空またはさまざまな相対湿度 (RH) 条件下で木材から溶媒を除去し、得られる含浸木材を評価したところ、溶媒除去中の相対湿度が高くなると、MF 樹脂が細胞壁に浸透できるようになり、細胞内腔と細胞壁に含浸した MF 樹脂の重合が促進された。 この含浸樹脂の重合により、変形能が大幅に低下した。 変形過程のMF樹脂含浸材の木質繊維の配向性と繊維細胞レベルでの分布をX線回折とラマンマッピングにより評価し、溶媒除去プロセス中の相対湿度が高いほど、木質繊維の配向性と細胞壁内の樹脂の量が増加することを示した。 これらの結果は、樹脂含浸後の溶剤除去工程が、変形加工時の変形性能や成形品に大きな影響を与えることを示唆した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

依然として海外渡航計画が立っておらず、本課題の最終とりまとめができていない。今年度は、先方と協議し、どのように成果を発表するか確実に検討したい。

Strategy for Future Research Activity

申請者自身の所内での役割が変更してきたため、どのようにETHの研究者と課題を分担するのか、再考が必要である。おおよそ計画していた実験・解析は国内で実施可能な状況になっているので、渡航すべきところについて考える。

Report

(5 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 5 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (3 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Instrumental analyses of constituent biopolymers in cypress after various chemical treatments for delignification2024

    • Author(s)
      Abe Mitsuru、Yashima Yuko、Seki Masako、Miki Tsunehisa、Nishida Masakazu
    • Journal Title

      Industrial Crops and Products

      Volume: 212 Pages: 118327-118327

    • DOI

      10.1016/j.indcrop.2024.118327

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] The influence of the solvent removal process on subsequent molding of impregnated wood with melamine formaldehyde resin2023

    • Author(s)
      Seki Masako、Yashima Yuko、Shimamoto Daisuke、Abe Mitsuru、Miki Tsunehisa、Nishida Masakazu
    • Journal Title

      Wood Science and Technology

      Volume: 58 Issue: 1 Pages: 161-176

    • DOI

      10.1007/s00226-023-01522-1

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] プラスチック含浸木質系複合材料の流動成形技術2023

    • Author(s)
      関雅子、阿部充、三木恒久
    • Journal Title

      強化プラスチック

      Volume: 69 Pages: 18-21

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] 木質系素材の組織構造を活かした三次元成形と複合材料化(木質流動成形)2023

    • Author(s)
      三木恒久
    • Journal Title

      月刊BIOINDUSTRY

      Volume: 40 Pages: 42-51

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] Influence of delignification on plastic flow deformation of wood2022

    • Author(s)
      Seki Masako、Yashima Yuko、Abe Mitsuru、Miki Tsunehisa、Nishida Masakazu
    • Journal Title

      Cellulose

      Volume: 29 Issue: 7 Pages: 4153-4165

    • DOI

      10.1007/s10570-022-04555-0

    • Related Report
      2022 Research-status Report 2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 木質系材料の流動現象を用いた成形加工と応用2022

    • Author(s)
      三木恒久、阿部充、関雅子
    • Journal Title

      科学と工業

      Volume: 96 Pages: 125-133

    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] Effect of the Propionylation Method on the Deformability under Thermal Pressure of Block-Shaped Wood2021

    • Author(s)
      Abe Mitsuru、Seki Masako、Miki Tsunehisa、Nishida Masakazu
    • Journal Title

      Molecules

      Volume: 26 Issue: 12 Pages: 3539-3539

    • DOI

      10.3390/molecules26123539

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Surface Hydrophobization of Block-Shaped Wood with Rapid Benzylation2021

    • Author(s)
      Abe Mitsuru、Seki Masako、Miki Tsunehisa、Nishida Masakazu
    • Journal Title

      Forests

      Volume: 12 Issue: 8 Pages: 1028-1028

    • DOI

      10.3390/f12081028

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] セル構造を再現したマルチスケール有限要素解析による針葉樹材の圧縮特性の再現2023

    • Author(s)
      小田翔太、久保木孝、阿部充、近藤雅裕、関雅子、三木恒久、梶川翔平
    • Organizer
      第73回日本木材学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 木材の塑性流動変形に及ぼす組織構造の影響2023

    • Author(s)
      今川皓介、関雅子、阿部充、三木恒久、山口哲生
    • Organizer
      第73回日本木材学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] マルチスケール有限要素解析による木材の圧縮特性の再現2022

    • Author(s)
      小田翔太、梶川翔平、阿部充、関雅子、三木恒久、Eduardo de Souza Neto
    • Organizer
      日本材料学会第71期通常総会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 塑性流動現象に及ぼす木材の組織構造の影響2022

    • Author(s)
      今川皓介、関雅子、阿部充、三木恒久、山口哲生
    • Organizer
      第10回ソフトマター研究会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 木質系材料の成形加工技術2022

    • Author(s)
      三木恒久
    • Organizer
      石川県次世代産業育成講座・新技術セミナー
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Invited
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 流動成形用木質系樹脂組成物及びその製造方法、並びに、木質成形体の製造方法2022

    • Inventor(s)
      関雅子、阿部充、三木恒久、三好貴章、奥村省吾、家田真次
    • Industrial Property Rights Holder
      産総研/旭化成
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2022
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ポリウレタン前駆体含有木質材料及びその製造方法並びにポリウレタン含有木質成形体及びその製造方法2021

    • Inventor(s)
      関雅子、三木恒久、阿部充、荒木廣
    • Industrial Property Rights Holder
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 流動成形用木質材料及びそれを含む流動成形用材料並びに木質成形体2021

    • Inventor(s)
      関雅子、阿部充、三木恒久
    • Industrial Property Rights Holder
      国立研究開発法人産業技術総合研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2021
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Overseas

URL: 

Published: 2019-02-06   Modified: 2024-12-25  

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