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2019 年度 実績報告書

種々の改質剤を導入した木質素材への電磁波照射・分子振動励起による変形能向上と応用

研究課題

研究課題/領域番号 16H06122
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

三木 恒久  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20415748)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
キーワード木材 / 複合材料 / 塑性加工 / 電磁波 / 界面
研究実績の概要

木質流動成形技術の高度化を目指して、成形プロセスにおける高周波の利用を検討してきた。特に、樹脂含浸木材中のプレポリマーを直接励起することによる内部急速加熱の実現と、それによる塑性加工における成形性向上の実証を行った。また、変形メカニズムを解明するために、木材とプレポリマーなど改質剤との相互作用、組織構造変化、局所物性変化を検討した。そして、工業技術として展開を図るべく、成形品の試作や高生産化を実現する金型装置への応用を図った。主な成果は以下の通りである。
(1)誘電特性に及ぼす含浸プレポリマーの影響:低分子熱硬化樹脂プレポリマーを含浸した木材の比誘電率、誘電損失特性を把握した。プレポリマーによって比誘電率は変化し、熱硬化によって比誘電率、誘電損失は小さくなった。赤外分光法などを併用し、含浸樹脂を同定する手法ならびに樹脂の硬化率を誘電特性から評価する手法の確立を目的にデータを蓄積している。
(2)誘電加熱特性と変形挙動:27.12MHzの高周波による誘電加熱挙動に及ぼす樹種、含水率、プレポリマーの影響についての基礎的データを取得し、圧縮変形における誘電加熱の影響を検討した。高含水率ならびにプレポリマー含浸した木材は高周波による内部加熱が促進された。一方で、樹種の影響は明確ではなかった。同様の圧縮率における変形抵抗は高周波を作用させた場合の方が低く、かつ、より大変形しやすくなった。
(3)微細構造評価と変形メカニズムの検討:ナノインデンテーションによる局所ヤング率と、Thermoporometryにより膨潤状態での木材のナノ空隙を評価する手法を検討した。更なるデータの蓄積が必要ではあるが、現在のところ木質細胞の変形がナノ空隙の量的な増加に影響する傾向が認められており、局所物性との関係について調べている。
(4)薄肉成形・高速プレス成形への展開:企業との共同研究による実証を開始した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 3件)

  • [国際共同研究] Empa/ETH(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      Empa/ETH
  • [雑誌論文] Influence of Electron-beam Irradiation on Plastic Flow Deformation of Wood2020

    • 著者名/発表者名
      Sugino Hideaki、Tanaka Soichi、Kasamatsu Yuga、Okubayashi Satoko、Seki Masako、Miki Tsunehisa、Umemura Kenji、Kanayama Kozo
    • 雑誌名

      Mokuzai Gakkaishi

      巻: 66 ページ: 59~66

    • DOI

      https://doi.org/10.2488/jwrs.66.59

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Variable temperature solid-state NMR spectral and relaxation analyses of the impregnation of polyethylene glycol (PEG) into coniferous wood2019

    • 著者名/発表者名
      Nishida Masakazu、Tanaka Tomoko、Miki Tsunehisa、Shigematsu Ichinori、Kanayama Kozo
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 9 ページ: 15657~15667

    • DOI

      https://doi.org/10.1039/C9RA01848D

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Integrated analysis of modified Japanese cypress using solid-state NMR spectra and nuclear magnetic relaxation times2019

    • 著者名/発表者名
      Nishida Masakazu、Tanaka Tomoko、Miki Tsunehisa、Hayakawa Yoshio、Kanayama Kozo
    • 雑誌名

      Cellulose

      巻: 26 ページ: 3625~3642

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s10570-019-02330-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of resin content and precompression treatment on bulk bamboo extrusion2019

    • 著者名/発表者名
      Seki Masako、Yashima Yuko、Miki Tsunehisa、Kiryu Tomoaki、Tanaka Soichi、Kanayama Kozo
    • 雑誌名

      International Journal of Material Forming

      巻: - ページ: -

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s12289-019-01497-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influence of pulsive pressure waves on liquid penetration into wood in semi-opened container2019

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Soichi、Seki Masako、Miki Tsunehisa、Umemura Kenji、Kanayama Kozo
    • 雑誌名

      Journal of Wood Science

      巻: 65 ページ: -

    • DOI

      https://doi.org/10.1186/s10086-019-1832-2

    • 査読あり / オープンアクセス

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公開日: 2021-01-27  

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