| 研究課題/領域番号 |
20K06174
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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 |
松永 正弘 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (70353860)
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| 研究分担者 |
小林 正彦 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (00397530)
神林 徹 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 研究員 (30772024)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 加圧熱水 / 減圧注入 / 寸法安定性 / バルキング |
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| 研究実績の概要 |
今年度は前年度に引き続き、加圧熱水処理反応液の生成条件の検討や反応液の注入処理条件の検討を行った。スギ木粉に純水を加えてスラリー状にし、反応容器へ注入して、様々な処理条件で加圧熱水処理を行った。そして、得られた反応液を濃縮した後、スギ辺材試片へ減圧注入した。注入後、送風乾燥器で乾燥させて注入成分を乾固させ、注入処理による質量増加率と体積膨潤率（バルキング）を測定した。そして、試片中に純水を8時間減圧注入した後に寸法を測定し、寸法安定性の指標となる抗膨潤能（ASE）を算出した。その結果、スラリー濃度が10wt%、処理温度が220℃、処理圧力が10MPa、処理時間が30分で、二酸化炭素の雰囲気下で加圧熱水処理した反応液を25w/v%に濃縮して注入し、95℃/2時間、続いて180℃/3時間の乾固条件で乾燥させる処理条件が、最も高いASE（47％）を示すことが明らかとなった。また、注入試片のバルキングとASEの関係を調べた結果、両者に高い相関が見られたことから、注入した反応液中の成分が試片内で乾固し、細胞壁を膨潤させたことでASEが向上したものと推測された。
また、高速液体クロマトグラフィを用いて加圧熱水処理反応液を分析したところ、有機酸類と5-ヒドロキシメチルフルフラール （5-HMF）が特に多く含まれることが明らかとなった。そこで、有機酸の例としてシュウ酸と5-HMFを木材に注入し、ASEを評価した。その結果、シュウ酸と5-HMFを1：2の割合で溶解させた25w/v%水溶液を注入させた木材のASEは71％と非常に高い値を示した。このことから、加圧熱水処理反応液の注入試片においても有機酸類および5-HMFがASEの向上に大きく関与している可能性が高いことが明らかとなった。
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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
本研究では、木材由来成分のみを用いて木材を改質し、高い寸法安定性を有する木材を製造すると共に、その性能の発現機構を解明することを目的としている。 今年度は加圧熱水処理反応液の生成条件のさらなる検討を行うとともに、注入処理による寸法安定性向上の発現機構解明のため、反応液の成分分析を行った。その結果、反応液の注入によってASEを50％近くまで向上させられることが明らかとなったとともに、寸法安定性に寄与している可能性が高い成分をある程度絞り込むことができ、申請時に提出した当初の研究計画に沿った内容でほぼ予定通りに進行した。また、来年度以降も計画通り に研究を遂行できる見通しであることから、(2)の区分とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
加圧熱水処理反応液中に含まれる成分が木材のASEを向上させるメカニズムについて引き続き検討を行い、反応液の注入処理による寸法安定性の発現機構を検討する。また、注入木材の寸法安定性以外の性能評価も実施し、化学改質木材としての総合的な評価を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
(理由)消耗品を定価で購入する計画を立てて予算の執行を行ったところ、納入価格との差額が生じ、結果として次年度使用額が生じた。また、当初予定よりオンラインによる学会発表やシンポジウム参加が増加して、旅費の使用額が減少した。
(使用計画) 加圧熱水反応液の成分分析を行う際に必要なHPLC関連の消耗品、HPLC分析に必要な超純水を製造する装置のフィルター等消耗品、加圧熱水処理装置のメンテナンス費用、得られた成果の学会発表や暴露試験地で耐朽性評価を行うために必要な旅費、実験補助員の賃金などに使用する計画である。
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