高温高圧水蒸気下における木材のケモレオロジーに関する研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09460077
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 則元 京 京都大学, 木質科学研究所, 教授 (20027163)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 師岡 敏朗 京都大学, 木質科学研究所, 助教授 (00192378)
• Keywords: 水蒸気処理 / ケモレオロジー / 応力-歪図 / 応力緩和 / クリープ / スギ / 圧縮 / 変形の回復度

Research Abstract

高温・高圧水蒸気処理による木材の横圧縮変形の永久固定機構を解明するため,耐圧容器内に圧縮台および耐熱・耐圧ロードセルを組み込んだ装置を用い,100〜200℃の温度の飽和水蒸気存在下におけるスギ材の放射方向の応カ-ひずみ測定,圧縮応力緩和測定,クリープ測定を行った。応力緩和測定後における残留応力とひずみ回復の関係は,処理温度および時間にかかわらず, 1本の曲線で表すことができた。化学分析,X線回折,赤外線吸収や強度的性質の測定,さらに,ピリジンなどの有機溶媒による回復測定の結果を総合すると,200℃以下の水蒸気処理による木材の圧縮変形の固定には,処理温度と時間に応じて,ヘミセルロースやリグニンの分子切断による内部応力の緩和,セルロース分子の結晶化,非結晶領域における凝集構造や分子間架橋の形成などが関係するものと推察された。ヘミセルロースおよびリグニン分子の切断が生じる場合には,30分間測定したクリープコンプライアンス曲線と所定温度で30分間放置後測定を開始した場合のクリープコンプライアンス曲線がよく連続した。しかし,セルロース結晶格子の規則性が向上したり,非結晶領域において分子間架橋が形成されたり,ヘミセルロースやリグニンが変性して凝集構造が形成されるような構造変化が生じる場合には,それらの曲線は,不連続となった。これらの2つの構造変化は,クリープ測定によって明確に検知することができた。回復度の小さい領域で固定されている変形のかなりの部分は,ピリジンで膨潤後,メタノール,続いて水で置換すると,回復することから,固定された変形には,非結晶領域においてヘミセルロースやリグニンの変性に伴って形成された凝集構造によるものがかなり含まれているものと考えられた。

Research Products

• [Publications] W.Dwianto: "Permanent fixation of compressive deformation of albizia (Paraserienthes falcata) by heat treatment" J.Tropical Forest Products. 4・1. 59-67 (1998)
• [Publications] W.Dwianto: "Radial compression of sugi wood (Cryptomeria japonica D.Don)" Holz als Roh- und Werkstoff. 56・6. 403-411 (1998)
• [Publications] W.Dwianto: "熱処理におけるアルビジア(Paraserienthes falcata Becker)材の圧縮応力緩和" 木材学会誌. 44・6. 404-409 (1998)
• [Publications] W.Dwianto: "高温高圧水蒸気雰囲気での木材の粘弾性測定法" 木材学会誌. 44・2. 77-81 (1998)