2016 Fiscal Year Annual Research Report
Improvement of formability of wood impregnated with various chemicals using electromagnetic waves aiming at activation of molecule mobility
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16H06122
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
三木 恒久 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 構造材料研究部門, 主任研究員 (20415748)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 木材・木質材料 / 塑性加工 / 電磁波 / 変形能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、木質素材の流動成形技術を高度化する目的で、マイクロ波・高周波などの電磁波を応力負荷時に作用させることを提案する。木材加工の電磁波利用は、既に曲げ加工や圧縮（圧密）加工で実績があり、誘電加熱による均一（内部）加熱や高速昇温条件によって加工時間の短縮だけでなく、良好な成形品が得られるとの報告がある。樹脂などの改質剤を導入した木質素材について電磁波条件を適切に選択することによって、流動成形の高速化だけでなく、繊維方向への変形能を向上できる可能性もある。また、マイクロ波照射では、水酸基などを直接活性化させて加熱するため、少ない樹脂率や組織を選択した局所加熱によって、木質素材の繊維・組織構造を損なわずに大変形を付与でき得る。
以上の狙いのため、本年度は、誘電体測定システムを導入して、改質剤を導入した木質素材の誘電緩和測定を行い、誘電損失の周波数依存性についての情報から誘電加熱特性を評価することを試みた。そのうえで、高周波発振によって直接、木材試料を内部加熱して圧縮特性を評価できるシステムの構築をすすめた。
主な成果として、メラミン樹脂、フェノール樹脂を含浸した木質材料の硬化前後の誘電損失の500GHzまでの周波数依存性を調べ、未硬化樹脂では広い範囲の周波数帯で誘電損失が大きくなることがわかった。市販の高周波発振機の加熱機構を材料試験機に組み込み、樹脂含浸木質素材の圧縮試験を行うことのできるシステムによって、圧縮挙動を調べた。赤外線カメラによって内部加熱の発現を確認するとともに、圧縮試験時の応力ストローク曲線が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画通りに装置や現有装置の改造がほぼ完了し、データ取得のための体制が整ってきた。狙い通りに誘電加熱現象を本実験装置を用いて確認でき、より詳細な検討を進める準備ができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
高周波加熱装置と材料試験機との調整のために、装置メーカーと協議し、より精度が高く、内部加熱温度が調整できるシステムを構築する（知的財産の発生の可能性が高い）。装置メーカーとの調整を進めながら、流動成形における誘電加熱法と通常の熱伝導による加熱法の効果について、木質素材の内部構造変化および物性変化の観点から検討する課題を計画通りに遂行する予定である。
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