1993 Fiscal Year Annual Research Report
高温高圧水蒸気処理過程における木材のレオロジーに関する研究
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04452290
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| Research Institution | KYOTO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
則元 京 京都大学, 木質科学研究所, 教授 (20027163)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川井 秀一 京都大学, 木質科学研究所, 助教授 (00135609)
師岡 淳郎 京都大学, 木質科学研究所, 助教授 (00192378)
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| Keywords | 水蒸気処理 / 応力緩和 / 横圧縮変形 / 降伏点 / ヘミセルロース |
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| Research Abstract |
高圧水蒸気処理過程で、圧縮変形を与えることが可能なプレスを組み込んだステンレス製容器を用い、種々の温度で、木材の放射方向の応力-ひずみ図および応力緩和曲線を求めた。応力-ひずみ図の形には、温度により顕著な変化は認められないものの、ヤング率および降伏点は、温度の上昇とともに、著しく減少しが、降伏点の対数と温度の間に、勾配が負の直接関係が存在した。また、140℃以下では、1300秒以内では、応力-ひずみ図には、ほとんど変化が現れないが、160℃以上では、時間とともに、降伏点は徐々に低下した。応力緩和測定で、温度が110℃以上になると、応力の緩和の程度が徐々に早まり、200℃では、すぐに応力は0まで緩和した。応力緩和測定後のひずみの回復度と除荷までの時間との関係において、65℃では、時間に依存せずひずみの80%以上が回復するのに対し、140℃以上になると、時間とともに、ひずみの回復は減少していき、180℃では、1000秒以内で、変形は完全に固定された。化学分析により、この範囲の水蒸気処理では、木材成分のヘミセルロースがある程度加水分解され、低分子化するだけで、リグニンやセルロースには、ほとんど変化が生じていないことが推察された。これらの結果から、木材に横圧縮大変形を与える過程、あるいは与えた後、200℃以下、数分以内の水蒸気処理を行うと、ヘミセルロース分子の切断にともなって、マトリックスの構造がゆるみ、変形によって蓄積されていた弾性エネルギーが解放されて、変形が永久固定されるものと考えられた。水蒸気処理による変形の永久固定が、たとえば180℃では、数分程度で完結することから、これを応用して、スギなどの軟質材の圧縮成形加工が可能であった。この場合、木材を圧縮した後、高圧水蒸気を木材中に導入する必要は必ずしもなく、密閉状態で加熱し、木材のもっている水分を利用して水蒸気処理することができた。
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[Publications] 井上雅文: "Permanent fixation of compressive deformation of wood (II) Mechanism of permanent fixation" FRI (New Zealand) Bull.176号. 181-189 (1992)
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[Publications] 則元京: "Permanent fixation of bending deformation in wood" Wood Research. 79号. 23-33 (1993)
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[Publications] 劉一星: "木材の横圧縮大変形(第1報)、応力-歪と比重" 木材学会誌. 39巻. 1140-1145 (1993)
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[Publications] 則元京: "木材の圧縮大変形" 木材学会誌. 39巻. 867-874 (1993)
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[Publications] 井上雅文: "Steam or heat fixation of compressed wood" Wood and Fiber Science. 25巻. 224-235 (1993)
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[Publications] 井上雅文: "木材中の水分を利用した水熱処理による圧縮変形の永久固定" 木材研究・資料. 29号. 54-61 (1993)
