2015 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ空隙の吸着サイト改質とミクロ界面すべり制御による木材の超塑性加工法の開発
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23246129
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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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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金山 公三 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (60356798)
関 雅子 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, 研究員 (70630820)
重松 一典 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, 研究グループ長 (80357186)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 木材・木質材料 / 超塑性 / 界面制御 / ナノ空隙 / 局所物性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、木材の超塑性挙動に着目し、微細構造変化の観点から変形メカニズムを解明するとともに、木材の超塑性現象を利用した変形加工技術の開発を目指す。具体的には、木材の非結晶領域に多く分布するナノ空隙と吸着サイトを把握・制御して、種々の界面状態を変化させ、木材に超塑性的変形を生じさせる。また、吸着サイトの改質により、変形と同時に寸法安定性や強度、難燃性能を付与することを目的とする。
①ナノ空隙の把握と制御：平均分子量の異なるポリエチレングリコール（PEG）を含浸された木材について、ガス吸着測定によって解析されたナノ空隙（0.3～0.6nm）の累積空隙量が、無処理木材と比較して減少するPEGサイズが存在することを見出した。一方で、PEG含浸木材の変形挙動において、細胞壁可塑化は低分子PEGに効果があるが、流動化発現への寄与は低分子PEGよりは高分子PEGの方が大きいことが明らかとなった。このことから、流動化現象には細胞壁と細胞間層の性質の違いが重要な因子になると示唆された。
②吸着サイトの把握と制御：木材中に存在する水酸基の疎水化によって、アクリル樹脂含浸木材の作製を試みた。疎水化と含浸量の増大によって顕著に押出し抵抗が減少すること、また多回の成形が可能であることを示した。
③界面すべりの制御：加熱下での自由圧縮試験によって、流動化応力に及ぼす熱硬化性樹脂含浸木材の乾燥条件（溶媒量）の影響を検討した。溶媒乾燥過程において、流動化応力が極小となる溶媒量が存在することがわかった。
④高機能化条件の最適化：成形品物性として、曲げ強度180MPa、曲げヤング率15GPaに加えて、UL94規格での難燃性レベルV-1を達成した。基礎物性の取得に加えて、応用面で複数企業との共同研究も実施し、各々の製品の求められる物性値をクリアすべく素材条件の最適化と製造技術などの応用研究にも取り組んでいる。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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