高温・高圧条件下での木材組織・物性変化の解明

• 課題番号: 2001001160
• 研究機関名: 独立行政法人森林総合研究所
• 研究分担: 森林総合研究所 加工技術研究領域 木材乾燥研究室; 森林総合研究所 木材特性研究領域 組織材質研究室; 森林総合研究所 木材特性研究領域 物性研究室
• 研究期間: 新規2001～2005
• 年度: 2001
• 摘要: １．当年度の研究目的 様々な温度・圧力下での木材内水分移動の条件を解明するとともに、処理過程における粘弾性の変化を解明し、適正な乾燥処理条件を明らかにしようとしている。当年度の目的は以下の通りである。 １）組織構造の解析による高温・高圧下における水分移動経路と透過性の把握 水分透過性・透過経路解析装置における、圧力の再現性、サンプリング方法、染色薬剤の種類などの問題点を解決し、乾燥処理材の透過性の評価と透過経路の解析を行う。 ２）高温・高圧条件下での乾燥による粘弾性変化の解明 高温水蒸気雰囲気中での振動試験系を試作し、比動的ヤング率と損失正接を測定する。 ２．当年度の試験研究方法 １）透過試験装置の調整弁と開閉弁の間にデジタルマノメータを取り付けることによって圧力の調整方法の改良を行い、CCDカメラからの画像データをデジタルビデオカメラに転送してデジタル画像としてビデオに記録した。透過経路の染色剤として、蛍光性のHPTS (1-Hydroxyl-3、6、8-trisulfonic acid) ３ナトリウム塩を用い、蛍光の検出にはブラックライトを用いた。これらを組み合わせた装置を用いて、生材、高温・高圧処理した木材で透過実験を行い、透過面の染色画像を解析した。 ２）シトカスプルース生材（初期含水率約170％、寸法110mm(R)×25mm(L)×10mm(T)）を片持梁の先端に吊るし、密閉型加熱容器内の温度、相対湿度、圧力及び重量の経時変化をリアルタイムで測定した。また、試験体、試験体支持系、加振用電磁石、振動検出用変位計を加熱容器に入れ、温度120℃、相対湿度75、85、95、98％の高温水蒸気雰囲気で平衡に達した後、両端自由たわみ振動試験を行った。 ３．当年度の研究成果 １）改良を加えた水分透過性・透過経路解析装置によって、木口面からの液体の浸出をCCDカメラによる画像として捉え、１／30秒ごとに720ｘ480画素で記録することができた。染色剤のHPTS３ナトリウム塩は蛍光性であり細胞壁との結合性のないことによって、元々木材中に存在していた水と木材中を透過してきた水とを区別することができた。この結果、透過水分を画像として捉えることがことができ、水分透過に与える高温・高圧条件の影響についての解析が可能となった。 ２）試作改良した実験系によって高温水蒸気雰囲気中における木材の動的粘弾性を解析することが可能となった。これにより、次のことが明らかになった。すなわち、比動的ヤング率は、120℃では室温時と比較して温度と水分の影響により著しく低下する。また、損失正接の含水率依存性について、室温では含水率約8％まで減少した後増大するが、一方120℃では、含水率に対して単調増加する。また、損失正接は室温時と比較して温度と水分の影響により著しく増大する。
• カテゴリ: 加工 乾燥 薬剤