2014 Fiscal Year Annual Research Report
準脆性破壊挙動にもとづく高温処理での木材のねばり低下の解明
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24580242
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
村田 功二 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教 (00293910)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宇京 斉一郎 独立行政法人森林総合研究所, その他部局等, 研究員 (70455260)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 準脆性破壊挙動 / 熱処理木材 / 湿潤木材 / FT-IR / フラクトグラフィー / ファイバーブリッジング / FPZ / 画像相関法「 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に続き、準脆性破壊挙動の評価方法の検討と熱処理木材の破壊靭性値の評価を行った。
(1)「真の応力－ひずみの関係」を求めるアルゴリズムの検討：観察の結果得られたひずみ分布のデータをもとに、破壊に至る過程の木材のひずみと応力との関係曲線を得るための数値解析手法の開発を行った。ひずみ量に対応する応力は未知であるので、これを推定するために、ひずみの分布データから得られる局所のひずみ量に応じて力を配分し、最適な力の配分に収束するまで反復演算を行った。
(2)官能基の変化と木材の破壊進行領域(FPZ)形成の関係：応力緩和を測定した熱処理試験体をFT-IRで測定した結果、酢酸由来と考えられるカルボニル基の増加が観察された。酸触媒の効果によりリグニンの凝集やヘミセルロースの架橋が生じる可能性がある。これらがリグニンやヘミセルロースの流動性を低減させ、緩和時間を長くしたと考えられる。また、スギ、ヒノキ、スプルースの湿潤試験体で行ったSENB試験の結果から準脆性挙動の評価を行うと同時に、破断面のSEM観察を行った。樹種及びき裂進展システムに依存して破断面の状況が異なった。特にスプルースのTRシステムおよびRTシステムでは、き裂が蛇行したり、仮道管が破断せずに残り架橋構造を形成する様子が観察された。き裂の蛇行はクック・ゴードンのメカニズムによるき裂進展の抑制効果の結果と考えられ、仮道管による架橋構造は早材仮道管の壁厚に関係すると考えられた。
研究機関全体を通して、木材の準脆性破壊挙動は画像解析によってえられたひずみ分布挙動から応力を再分配することで評価することが可能であった。しかし、３次元的な応力分布と応力の分配方法に課題が残された。また、準脆性破壊挙動は木材の破壊進行領域（FPZ)の成長に関係しているが、その原因は細胞壁の化学組成と組織構造的な物理的エネルギー消費メカニズムであると予想される
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