| 研究課題/領域番号 |
24658154
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| 研究種目 |
挑戦的萌芽研究
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| 研究機関 | 東京学芸大学 |
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研究代表者 |
大谷 忠 東京学芸大学, 教育学部, 准教授 (80314615)
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| 研究分担者 |
中井 毅尚 島根大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (90314616)
足立 幸司 秋田県立大学, 付置研究所, 准教授 (70451838)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 高速摩擦 / 木材 / 表面 / 転写 / 耐水性 |
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| 研究概要 |
本年度実施した研究成果として，以下のことが明らかとなった。（１）マイクロレベルで表面の凹凸形状が異なる工具を用いて，木材表面を高速摩擦することで，凹凸形状を木材表面へ転写することができること（２）マイクロレベルで凹凸が制御された木材表面は，撥水性に関して凹凸の影響を受け，より滑らかな面ほど高い撥水性を示すこと（３）既存の装置を改良し，工具回転数を22000rpmまで上げることが出来る装置を試作したこと（４）様々な樹脂製の工具を用いて，木材表面を高速摩擦することによって，一部の熱軟化性樹脂は木材表面に転写される可能性があること。
上記の研究成果の意義として，（１）および（２）の内容に関しては，マイクロレベルの凹凸を高速摩擦によって木材へ転写できることが明らかとなったので，本研究の目的の一つであるナノレベルの組織まで改質されたコーティング層の生成に向けての足掛かりとなった。また，より滑らかな面を持つ木材表面において高い撥水性を示した結果は，ナノレベルの凹凸を転写することにより非常に平滑なコーティング層を木材表面に生成することによって，木材表面の劇的な撥水性の向上につながることが期待できる重要な結果であると考えられる。
（３）の成果に関しては，木材表面のセラミックス化に向けて，木材表面を高速摩擦によってより高温にする必要があると考えられる。そのために，高い工具回転数の装置を用いることによって，より高速で木材表面を摩擦することが可能となるため，次年度以降の研究において非常に重要な成果である。
（４）の内容は，次年度に行う木材表面のセラミックス化に向けての予備的実験の成果である。この成果から，高速摩擦によって木材表面へコーティング層を生成する際に熱軟化性樹脂を使用することによって樹脂が転写されたコーティング層を生成できることがわかった。
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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
木材表面における熱影響層の生成に関して，①異なる凹凸をもつ回転工具の形状を転写させ，加工面の凹凸を制御する実験を行う，②加工層の評価として，水滴接触角測定実験を行い，親水性および撥水性の評価を行う，③親水・撥水の機構について調査するため，加工転写面の微細組織を観察する，の3点について検討した。①に関しては，凹凸制御がマイクロオーダーの凹凸レベルで可能であること，②に関しては，より平滑な表面で撥水性が向上することを明らかにした。③に関しては，木材の細胞レベルの組織が変質していることは明らかになったが，細胞内のより微細な組織の観察を行うことができなかった。
また，既存装置の改良に関しては，(i)既存の装置における回転工具の高速化を行う，(ii)種々の熱硬化性樹脂を含侵させた木材表面による加工を行う，の2点について検討した。(i)については，既存の装置の工具回転数を10000rpmから20000rpmへ上げることができたこと，(ii)については，熱硬化性の樹脂に関しては不明な点が残ったが，熱可塑性樹脂を使用することにより転写が可能であった。
以上の成果から，当初計画した内容に関して概ね順調に進展していると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の方向性に関しては，①異なる凹凸をもつ回転工具の形状を転写させ，加工面の凹凸を制御する実験を行う，③親水・撥水の機構について調査するため，加工転写面の微細組織を観察する，の２点に関して，さらに検討するため，①については凹凸の転写がどの程度の微細なレベルまで可能かどうか，また③に関しては，ナノレベルの組織に着目した微細組織の観察を進める。
また，既存装置の改良に関しては，(ii)種々の熱硬化性樹脂を含侵させた木材表面による加工を行う，という点に関してさらに異なる樹脂での検討，また転写させた表面の観察等を進める予定である。
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| 次年度の研究費の使用計画 |
今後の方向性に関しては，上記の①については凹凸の転写がどの程度の微細なレベルまで可能かどうか，また③に関しては，ナノレベルの組織に着目した微細組織の観察を進めることを予定している。そこで，①及び③に関しては，実験用微細表面の加工費や消耗品費，分析のための機器使用費等に使用する。
また，既存装置の改良に関しては，(ii)種々の熱硬化性樹脂を含侵させた木材表面による加工を行う，という点に関してさらに検討するため，異なる樹脂購入のための消耗品費，分析のための機器使用費等に使用する。また，これらの研究成果を発表するための旅費，実験補助のための謝金等に使用する予定である。
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