| 研究課題/領域番号 |
20K15571
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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 |
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 | 塗装 / 木材保護塗料 / 気象劣化 / 耐候性 / 劣化機構 / 木材細胞壁 / 顕微ラマン分光法 |
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| 研究実績の概要 |
塗装処理は、木材に耐候性能を付与するために広く利用されている手段である。しかし、気象因子の完全な遮蔽は困難なため、屋外環境下で美観や性能を維持するには定期的な塗替えが必要であり、塗装寿命を延長させるための技術開発が求められている。一般に、塗装木材の耐候性能を向上させるには、塗料の塗布量や塗膜の光隠蔽度を増大させることが有効とされている。ところが、塗装木材の基礎的な気象劣化機構に関しては知見が乏しい。そこで本研究では、塗膜/木材界面の気象劣化機構を解明するとともに、木材の塗装技術の効率化・高度化を図る。
本年度は、顕微ラマン分光法を塗装木材に適用させるため、塗料および細胞壁の両成分を同時に測定可能な条件の洗い出しを行った。塗料は一般に広く利用されている油性アルキド樹脂系のものを用いた。高空間分解能かつ高感度で分析するため、レーザーの波長は532nm、対物レンズの開口度は1.4で油浸式のものを選択した。また、レーザーによる試料の熱損傷を防ぎつつ蛍光の影響を低減させるため、レーザー出力は約13mW、照射時間は1回の照射につき0.1秒、コンフォーカルピンホール径は300μmに設定した。これらの条件で測定することで、塗料と細胞壁の双方から良好なスペクトルを得られた。続いて、塗膜/木材界面の初期状態を解析するため、各種水性・油性塗料をまさ目面に塗布したスギ塗装試験体を作製した。これらの試験体から塗装面を含む木口薄切片を切り出し、塗膜/木材界面部分においてラマンスペクトルの取得およびケミカルマッピングを試みた。その結果、いずれの塗装試験体からも良好なラマンスペクトルを取得することができた。そして、塗料成分および細胞壁成分に由来するラマン散乱光をもとにマッピングを行い、各成分の分布を細胞レベルで明瞭に可視化することができた。
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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
本研究は、塗装木材の塗膜/木材界面における気象劣化機構を解明するとともに、塗料成分の浸透深さや分布状態が界面の安定化にどのように作用するのかを把握し、耐候性能向上に効果的な塗装条件を明らかにすることを達成目標としている。本年度は、顕微ラマン分光法を塗装木材に適用させるため、各種木材保護塗料で塗装した木材試験体に対して様々な条件で分析を行い、共焦点ラマン顕微鏡の各種パラメーターを最適化した。また、耐候性試験を開始し、次年度に劣化解析を行うための準備を進めた。このように研究は順調に進行しているため、現在までの進捗状況をおおむね順調に進展しているとした。
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| 今後の研究の推進方策 |
塗装木材の耐候性試験を継続し、初年度に設定した測定条件で塗膜/木材界面部分について経時的にラマン分析を行い、塗膜および細胞壁成分の気象劣化挙動を解析する。また、基材表面の粗さ調整や化学的な処理を行い、塗料の浸透深さや分布状態を変化させる検討を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
参加を予定していた学会が中止となったことや、共用機器が一時使用停止となったこと等により次年度使用額が生じた。当該学会は5年毎に開催されるもので次年度に延期となったため、学会参加費や旅費を次年度使用額から支出する。翌年度分として請求した助成金は当初の予定通り、学会参加費や旅費、人件費、消耗品費、実験機器使用料、論文投稿料等に使用する。
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