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【1】イソシアネート系接着剤の木材中での物理的・化学的挙動の研究 【2

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【1】イソシアネート系接着剤の木材中での物理的・化学的挙動の研究 【2
研究紹介
山 内
繁
木材、木質材料の化学的な状態を分析して基礎的な知見・情報を集積し、より性能が高
く安全な木質材料開発に貢献することを目的として研究を行っています。例えば、木材に
使用した接着剤や保存剤は木材中にどのような化学状態で存在し、どのように分布してい
るのかを調べ、接着剤塗布や保存剤注入の最適条件を探すために役立てています。あるい
は木炭が製造されたときの温度を推定し、そのときのダイオキシン発生の有無を判定する
方法などを提案しています。分析手法としては主に、木材中の原子団、官能基の検出・識
別することができ、固体の非破壊分析、局所分析に適している赤外分光法とラマン分光法
を用いています。そのほか核磁気共鳴法(NMR)や紫外可視分光法、蛍光 X 線分析など
の分光分析を併用しています。各研究の内容を簡単に紹介し、併せて最近、学術誌に掲載
された論文や学会で行った発表を掲げます、
【1】イソシアネート系接着剤の木材中での物理的・化学的挙動の研究
現在、木材の接着には VOC としてホルムアルデヒドを放散する接着剤が多く使用され
ています。このことはシックハウス症候群などとの関連から大きな社会問題となっていま
す。イソシアネート系接着剤はホルムアルデヒドを全く発生しない木材接着剤として、注
目されていますが、従来の接着剤とは化学的性質が大きく異なるため、接着時の挙動はま
だ十分には把握されていません。この研究では主に赤外分光法で接着部におけるイソシア
ネート系接着剤の浸透挙動と木材中でのNCO 基の反応を分析します。いろいろな条件の
もとで行った木材接着について分析を行い、最適接着条件を決めるための基礎的情報を提
供しています。
「振動分光法による木材および木質材料の研究(第 5 報)顕微赤外分光法で視た木ダ
ボ接合部におけるイソシアネート系接着剤の浸透挙動」
山内 繁、松木裕一、太田章介、奥野辰弥、田村靖夫
日本接着学会誌, 36, 250-258(2000).
【2】気象劣化による木材成分の化学的変化に関する研究
建造物の外装材として使用する場合、木材は直接太陽光や風雨にさらされるため、内装
材に比べてきわめて短時間のうちに劣化が進みます。木材の気象劣化に伴う強度低下や褪
色などの性能低下については、従来多くの研究が行われてきました。しかし、この劣化現
象を分子レベルで追跡しようとする動きが出てきたのは最近のことです。本研究では長期
間曝露した南洋産木材表面の化学成分の変化を、顕微赤外分光法、光音響赤外分光法など
の手法を用いて調べています。ここで得られた結果は、耐候性を向上させるための処理を
木材に施す際に基礎的データとして役立てられています。
"Infrared Spectroscopic Investigations of Weathering Effects on the Surface
of Tropical Wood"
和文表題「南洋産木材表面が受ける気象劣化に関する赤外分光学的考察」
Y. Sudiyani, Y. Imamura, S. Doi, and S. Yamauchi
J. Wood Sci., 49, 86-92(2003).
【3】木材保存剤の状態分析に関する研究
日本では従来木材保存剤として CCA が高頻度で使用されていました。この薬剤は保存
剤としては優れていますが、クロムやヒ素を含んでいるため、現在はほとんど使用されて
いません。当然これに替わる薬剤が必要になるわけですが、環境負荷が比較的小さいとい
う点でホウ酸系の保存剤がその候補のひとつになっています。しかし、この保存剤は雨水
で容易に木材から溶脱してしまうため、屋外での使用には適していません。そのため、保
存剤としての実用性を高めるためには木材への固定が不可欠です。この研究ではホウ酸系
保存剤の均一な注入と固定を最終目標とし注入方法の開発を行っていますが、同時に開発
に役立てるため、注入処理した木材中のホウ素の化学的な状態や分布などの基礎的データ
をラマン分光法で調べています。
"Raman Spectroscopic Study on the Behavior of Boric Acid in Wood"
和文表題「木材中のホウ酸の挙動に関するラマン分光学的研究」
S. Yamauchi, and S. Doi
J. Wood Sci., 49, 227-234(2003).
【4】木炭の製造温度と化学組成に関する研究
木炭は燃料としてだけでなく、有害なハロカーボン類や重金属を取り除く吸着剤、水を
吸い込んだりはき出したりして屋内の湿度変化を緩和する調湿剤として注目されていま
す。しかし、木材は成分中にベンゼン環を含んでいるため、低い温度で木炭を製造した場
合は−特に廃木材などを原料とした場合は−ダイオキシン発生の危険があります。本研究
では、製造温度が異なる木炭をラマン分光法、光音響赤外分光法で調べ、製造後の木炭の
ラマンスペクトルを測定することでその製造温度を見積もる方法を提案しました。
"Raman Spectroscopic Study on Pyrolyzed Wood and Bark of Japanese Cedar:
Temperature Dependence of Raman Parameters "
和文表題「スギ材およびスギ樹皮の熱分解に関するラマン分光学的研究:ラマンパラ
メータの温度依存性」
S. Yamauchi, and Y. Kurimoto
J. Wood Sci., 49, 235-240(2003).
【5】低温熱処理による木質材料の化学的変化の分析と利用法の開発
木材の人工乾燥は寸法安定性付与を主目的と
して行われており、これにより人工乾燥材は付
加価値を得ることになります。人工乾燥では温
度を 100 °C 以上に上げることもありますが、一
般に木材は 200 °C 以下ではほとんど熱的変性は、
起こさない、少なくとも実用上問題となるような
性能低下は起こらないと考えられてきました。
しかし、長期的には耐久性が低下することなど
が指摘がされており、低温熱処理の影響を詳細に
検討することが必要になってきました。われわれ
はラマン分光法などで処理温度が 100 °C 以下で
も、含水率が高ければ木材の主成分のひとつである
リグニンの特定の部位が、かなりの速度で化学反応
を起こすことを確認し報告しました。この研究では
含水率との関係から最も変性が起こりにくい人工
図1 カラマツ心材のラマンスペクトル
a: 気乾材
乾燥スケジュールを提案するとともに、低温熱処理
による変性を利用して逆に材質を改良する方法の
開発を目指しています。
「熱処理したカラマツ心材のラマンスペクトル」
山内 繁、土居修一
第 53 回日本木材学会大会研究発表要旨集p.711(PS04)
b,c,d: 乾燥材(スケジュール(I))
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