2014 Fiscal Year Annual Research Report
超臨界二酸化炭素中で行う木材の新規熱的改質処理法の開発および性能発現機構の解明
| Project/Area Number |
23580239
|
|---|
| Research Institution | Forestry and Forest Products Research Institute |
|---|
Principal Investigator |
松永 正弘 独立行政法人森林総合研究所, 木材改質研究領域, 主任研究員 (70353860)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片岡 厚 独立行政法人森林総合研究所, 木材改質研究領域, 室長 (80353639)
木口 実 独立行政法人森林総合研究所, 研究コーディネータ, 木質バイオマス利用研究担当 (50353660)
松井 宏昭 独立行政法人森林総合研究所, 木材改質研究領域, 領域長 (90353854) [Withdrawn]
|
|---|
| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2015-03-31
|
| Keywords | 超臨界二酸化炭素 / 木材 / 熱処理 / 寸法安定性 / 耐湿性 / 耐朽性 / 反応機構 / 成分分析 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、超臨界二酸化炭素中で木材を熱的改質処理し、従来法よりも処理時間が短く、寸法安定性や耐朽性に優れた木材が製造できる新規処理法を開発するとともに、その反応機構を解明することを目的とする。実験にはスギの心材部分を用い、含水率が0%、11%、17%の試片を180、200、220℃/10MPaの超臨界二酸化炭素中で1時間熱処理した。その結果、熱処理試片の抗膨潤能（ASE）は、処理温度が高く、含水率が高い試片ほど高くなり、220℃処理で最高約70%に達した。次に、超臨界処理と同条件で乾式および湿式による従来法の熱処理を行い、寸法安定性や耐湿性、耐朽性などの性能比較を行ったところ、いずれの性能においても超臨界処理の方が優れていた。超臨界法と従来法との反応機構の差異を明らかにするため、両法で熱処理した木材について木材成分分析を行い、両者を比較した。その結果、従来法では木材の主要構成成分の比率がほとんど変化しなかったのに対し、超臨界法ではセルロース及びヘミセルロースの比率が大きく低下し、リグニンおよび抽出成分の比率が大きく増加した。また、異なる三種類の含水率を有する試片を用意し、超臨界二酸化炭素あるいは超臨界窒素で熱処理を行ったところ、両者の成分比率変化の傾向はほぼ同じとなり、試片の含水率が高くなるほどセルロース及びヘミセルロースの比率が低下した。この結果から、超臨界法における熱処理では、木材中に含まれる水分が亜臨界水状態となり、主として加水分解反応によってセルロース及びヘミセルロースの比率が大幅に低下した可能性が高いと推測され、従来法とは反応機構が大幅に異なることが明らかとなった。
|
