| 研究課題/領域番号 |
17K15300
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| 研究機関 | 国立研究開発法人森林研究・整備機構 |
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研究代表者 |
三好 由華 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 任期付研究員 (50781598)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 木材 / 有機液体 / アセチル化処理 / 動的粘弾性 / 変形 |
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| 研究実績の概要 |
木材を自由自在に変形できる技術が切望されている。近年、水とエタノールをある割合で混合させた液体を木材に含浸し、その液体を脱着する過程でクリープ試験を行うと、著しく大きいクリープ変形を示すことが明らかにされた。これは、液体の脱着過程で、木材構成分子が熱力学的に極度の不安定状態に陥るため、流動性が増加することが原因であると推察されている。本研究では、この興味深い現象が生じるメカニズムの詳細な検討を試みるとともに、エタノール以外の様々な有機液体を用いて、各種液体で膨潤した条件や液体が吸着および脱着する過程で力学試験を行い、大きな破壊を伴うことなく木材を大変形できる可能性を探究する。
初年度は、木材の変形を増大させるために重要となる因子を明らかにすることを目的として、ヒノキから作製した半径方向（L:1mm×R:40mm×T:3mm）の無処理試験片およびアセチル化処理試験片を10種類の有機液体および水で膨潤させ、測定までの履歴を統一した後に動的粘弾性測定を行い、動的弾性率（E′）と損失正接（tanδ）の温度依存性を明らかにした。その結果、リグニンのガラス転移に基づくと考えられるtanδのピーク温度は、膨潤液体の種類によって大きく異なった。無処理試験片は極性の高い液体で膨潤した条件において、また、アセチル化処試験片は極性の低い液体で膨潤した条件において、tanδのピーク温度は低温側に存在することが明らかになった。得られた結果から、木材と液体の親和性に基づいて定まる膨潤量に依存して、tanδのピーク温度をはじめとする木材の熱軟化挙動が変化することが示唆された。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
実験には、繊維方向に連続して採取した試験片を用い、試験片の乾燥方法や温度履歴も統一して測定を行ったことから、膨潤液体の種類の違いによって生じる木材の動的粘弾性の変化を精度良く捉えることができた。また、次年度の予備実験として、試験片寸法や試験条件の検討も予定通り行えていることから、おおむね順調に進展していると自己評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
脱成分処理によって木材からリグニンやヘミセルロースを選択的に除去した半径方向試験片を作製する。これらの試験片を水分および数種の有機液体で膨潤させた後、材料試験機を用いて力学試験を行い、弾性率やたわみ量をはじめとする力学的性質を測定する。得られた結果は、未処理木材の試験片の結果と比較することで、液体分子が木材中のどこに存在し、どのように力学的性質の発現に関与するかを考察する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当該年度の予定に即して使用できたが、端数の金額生が生じたため次年度へ繰り越しとなった。次年度は、試験用の木材の購入、試験片を化学処理するための試薬や実験器具の購入、試験時の温度や湿度等の雰囲気を制御できるデシケーターの作製、学会発表や論文投稿の費用として使用する。
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