| 研究課題/領域番号 |
21K05707
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分40020:木質科学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
梅村 研二 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (70378909)
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| 研究分担者 |
松尾 美幸 京都大学, 生存圏研究所, 准教授 (70631597)
安藤 大将 秋田県立大学, 木材高度加工研究所, 助教 (10751034)
足立 幸司 秋田県立大学, 木材高度加工研究所, 教授 (70451838)
山内 秀文 秋田県立大学, 木材高度加工研究所, 教授 (90279513)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 成形体 / 接着剤 / 木粉 / シリカ / スクロース / クエン酸 / 天然系接着剤 / 無機質複合木質成形体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
木材の欠点を改善する一つの手法として無機物質との複合化が知られているが、煩雑な処理を必要とする場合が多く、かつ十分な性能が得られないといった課題がある。さらに、従来の複合化では化石資源への依存が高く、環境への配慮も不十分である。そこで、本研究では二酸化ケイ素粉末と木粉を原料とし、スクロースを主成分とした天然系接着剤を用いて無機質複合木質成形体の開発を行う。成形条件を変えて得られた成形体の物理的・化学的評価から、木材と二酸化ケイ素との相互作用、ならびに最適製造条件を明らかにする。そして、成形が容易で環境に優しく、高強度、高耐水性、難燃性を有する無機質複合木質成形体の開発を目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、化石資源への依存を抑えた無機質複合木質成形体の基礎的研究開発を行うことである。原料として二酸化ケイ素（シリカ）粉末とスギ木粉を用い、接着剤としてスクロースとクエン酸を用いた。
まず、シリカ粉末に対するスクロース・クエン酸接着剤の接着性を検討し、スクロースとクエン酸の最適混合比率が75：25であること、接着剤添加率は20wt%が最適であることを明らかにした。木粉に対するスクロース・クエン酸接着剤の添加率を検討した結果、20wt%が最適であった。
これらの結果に基づいて、木粉・シリカ粉末複合成形体を作製した。接着剤条件を一定として、木粉とシリカ粉末の混合比を変えて成形体を作製し、各種物性を評価したところ、曲げ強さは木粉の比率が高いほど向上し、曲げ弾性率はシリカ粉末の比率が高いほど向上した。衝撃強さは木粉の比率が高いほど高い値を示した。浸水および煮沸処理による耐水性評価試験では、シリカ粉末の比率が高いほど吸水率が小さく、厚さ変化も抑制された。簡易的な耐燃性試験では、シリカ粉末の比率が50 wt%以上で大幅に燃焼が抑制された。さらに、コーンカロリーメーターによる評価を行ったところ、シリカ粉末の存在が難燃性に大きく寄与していることを明らかにした。粉末フェノール樹脂を接着剤とした成形体と比較すると、スクロース・クエン酸接着剤の場合は着火時間が短く、最大発熱速度も大きくなったが、総発熱量は同等で、総煙生成量については1/3程度に抑えられることが分かった。
以上のように、木粉・シリカ粉末複合成形体の基礎的性質を明らかにし、一定の目的は達成できた。
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