木材の“接触界面その場観察法”によるトライボロジー特性の解明

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 20K15574
• 研究機関: 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基盤整備センター)
• 研究代表者: 飯田 隆一 独立行政法人高齢・障害・求職者雇用支援機構職業能力開発総合大学校(能力開発院、基盤整備センター), 能力開発院, 助教 (20803448)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 木材 / 摩擦 / その場観察 / 摩擦係数

研究実績の概要

本研究は，木材が他の物体と接触し相対運動する条件において，木材の組織的構造や木材の含水率変化に伴う水分量，抽出物を含む潤滑物質の介在などの影響により，摩擦，摩耗，潤滑による木材のトライボロジー特性がどのように変化するのかを明らかにすることを目的としている。特に，“木材のストライベック曲線”を新たに創り出すことで，木材のトライボロジー特性を明らかにすることを目標としている。
本研究における2021年度の計画においては，境界潤滑および混合潤滑と考えられる条件における木材の摩擦挙動に関して，複数のコーティング処理を行った金属表面およびプラスティックの材料上において，滑り速度および垂直荷重が異なる条件下において摩擦実験を行うことにより，木材のスティックスリップ現象について検討することとした。
その結果，木材のスティックスリップ現象は，摩擦する相手材料に依存し，スティックスリップ挙動が変化することが分かった。すなわち，木材の固着と滑り時における摩擦力の差が相手材料に依存して変化した。加えて，滑り速度および垂直荷重に関してもスティックスリップ挙動に変化を与えていることが明らかとなったものの，その明確な関係性は検討できていない。
また，摩擦時の木材の組織構造の変化に関して，スティックスリップ挙動との関係性を検討した。しかしながら，特に垂直荷重が小さい条件においては，木材側面における細胞構造の変化は微小であり，スティックスリップ挙動と組織構造の変化との明確な関係性は認められなかった。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

本年度は，新型コロナウイルスの影響により前年度実施することができなかった高荷重条件における摩擦実験の実施に加えて，本年度の計画に着手した。しかしながら，当初計画していた木材中の水分量を変化させた摩擦実験に関しては，取り組めなかったことから，やや遅れていると判断した。

今後の研究の推進方策

研究最終年度においては，当初の計画通り，摩擦速度を速めた流体潤滑条件下における摩擦実験を実施しする。特に木材が気乾状態における含水率条件において，広範囲の摩擦速度条件で摩擦実験を実施し，木材のストライベック曲線の完成を目指す。

次年度使用額が生じた理由

研究最終年度は，高速で摩擦実験行うための実験装置を製作することから，実験装置用の部品等の購入および木材サンプルの購入のために物品費を使用する。また，得られた研究成果に関して，学会等において発表するための旅費として使用することを計画しているため。