微小化した未利用木材資源の吸水性評価と資材の開発＊
白藤 裕久＊＊、浪崎 安治＊＊、遠藤 保仁＊＊＊

木材チップなどを二次破砕することによる吸水性の変化を評価した。破砕方法は国内において導入が容易な 2 方式を用いた。試験の結果、吸水性は 2～3 倍程度に向上し従来木材チップなどの木質材料が使用されていた製品の差別化に有効であると分かった。
キーワード：木材チップ、吸水、破砕Evaluation of the water absorbability andDevelopment of materials made from unused lumber
SHIRAFUJI Yasuhisa, NAMIZAKI Yasuji and ENDO Yasuhito
We evaluated the change of the water absorbability that by crushing the wood chip etc. twice. As forthe crushing method, we used two easy methods which are introduced in the interior. As a result of theexamination, water absorbability improved to about 2 or 3 times. And we found it is effective in thedifferentiation of the existing various kinds materials made of wood chip.
Key words : wood chip, moisture characteristic, crushing1

緒

度と吸水率の変化から歩留まりとして検討した。

言

木材チップ，チップダスト、スギバークなどの木質材

そのうえで、畜産農家に二次破砕物を持ち込み、畜産料の一部は現在、畜産敷料、きのこ用菌床、土木資材な敷料としての実際の使用感などを検討したので、それらどとして製品化され利用されている。しかし、単純に破の結果を報告する。

砕した形状で利用されるため付加価値が低く、収益性の向上や市場の拡大を図ることができていない。
このような状況の中で、岩手県工業技術センターに寄22-1

実験方法
木質材料の微小化（二次破砕）

せられた木材関連の技術相談の中に、木質材料の水分吸針葉樹としてアカマツ、広葉樹としてナラ、バークと収・放出性能に着目し、吸水率を増大させたいという要してスギバークを二次破砕の対象に選択した。形状はア望があった。これにより、主に畜産敷料としての木質材カマツが製紙用チップ（粒度 40ｍｍ）、ナラが菌床用お料を差別化し、さらには木質材料の用途開発をすることが粉（粒度 5ｍｍ）で、それぞれそのまま敷料としてもが目的だった。相談元企業では吸水率向上の方法として利用される形状である。スギバークは、ほぼ剥皮したま従来の破砕に加えて、二次破砕機による木質材料の微小まの状態でおよそ長さ 150ｍｍ幅 20ｍｍのものである。

化を考えていた。

また、二次破砕方法は二次破砕機として市販されてい文献調査等からは、木質材料の二次破砕による吸水率るものの中から特徴的な破砕機構を持つものを 2 種類選変化を材料の種類ごと、二次破砕方法ごとに直接評価検定した。1 つは 2 つのローラーで挟み圧砕する方式（ロ討している事例は認められず、堆肥化速度との関係で間ーラー式）で、もう 1 つはスクリューで圧送しながら出1）接的に述べられているものがあるのみだった 。そこで、口に取り付けた刃物で微小化するエクストルーダー式でこの二次破砕物についての水分吸収・放出性能を簡易的ある。に評価し、木質材料の差別化の可能性について検討した。

2-2

吸水率測定

さらに、1 本の原木から得られる二次破砕物の量と吸吸水率の測定方法はJIS Z 2101 に規定されるような木水率が二次破砕前後でどのように変化するかを、かさ密材を対象としたものがあるが、一定の大きさの試験片を

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**
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企業ニーズ型共同研究事業
環境技術部
葛巻林業株式会社

岩手県工業技術センター研究報告
対象としたものであり、チップ化された状態や、バーク
2）

第 14 号（2007）

ではより細かく繊維状に解された状態となっている。スを対象とした吸水率測定方法はない 。また、土壌を対ギバークについてはローラー式では多くは繊維状に解さ象としたものなどもあるが、これも今回の試料に適用すれた状態となっているものの、原形を留めているものもるには適当でないと思われた。そこで今回は実際に使用みられた。それに対しエクストルーダー式では、アカマ

される、二次破砕された状態での吸水率測定を試みた。

ツやナラと同様に細かく繊維状に解されているうえ、繊乾燥後の一定重量（W1）の二次破砕試料をネットに入れ、維が引きちぎられた状態になっている。

水中に 24 時間浸した後の重量（W2）を測定した。それら
二次破砕前から、重量あたりの吸水率（ｒ1）を求めた。

エクストルーダー式

アカマツ

ｒ1（％）＝（（W2－W1）/W1）×100

ローラー式・・・(1)

また、JIS Z 7302-9 を準用して、かさ密度（ｄ1）を測定し、重量あたりの吸水率から体積あたりの吸水率（ｒｒ2（％）＝ｒ1×ｄ1

ナ2）を算出した。
・・・(2)

ラ

二次破砕前の試料についても同様の測定を行い、重量ス ギバーク

あたり吸水率（R1）と体積あたりの吸水率（R2）をそれぞれ（1）式、（2）式と同様に求めた。
なお、吸水率測定前とかさ密度測定前には試料を十分に乾燥した。
2-3

残留水分の経時変化

吸水率測定後の試験体を放置し、一定時間ごとの重量変化を測定し、残留水分の経時変化を測定した。
2-4

図1

歩留まりの検討

まず、二次破砕前の一定体積（V1）の試料から得られ3-2二次破砕方式、樹種ごと外観吸水率測定る二次破砕物の体積（V2）を実機処理にて測定した。2-2

吸水率測定結果を図 2 に示す。アカマツ、ナラ､スギバ

で使用した乾燥状態試料とは違い、実際の現場で二次破ークともに、2 方式いずれの二次破砕方法でも重量あた砕を行う場合には、木質材料を水槽に一昼夜浸漬する。

りの吸水率の向上は認められた。ナラをエクストルーダ

よって含水率は高く、ばらつきが大きい状態となる。そー式二次破砕したものが吸水率向上効果が最も高く、二のため実機での二次破砕による体積変化を確認しておく

次破砕前で 170%だったものが破砕後には 610％と約 3.5ことが、製品として販売する上で重要となる。破砕方式

倍になった。全体的にエクストルーダー式の方がローラは、吸水率測定で良好な結果が得られたエクストルーダー式より吸水率の向上効果は高かった。

ー式とし、破砕対象は 2-1 と同じ 3 種類（アカマツ、ナラ、スギバーク）とした。
700に機能を絞り込むのであれば、二次破砕による体積変化

600とともに単位体積あたりの吸水率変化も重要である。例

500

えば、二次破砕前後で体積が増加し、単位体積あたり吸水率が同じ場合、敷料として性能が向上しているし、二次破砕前後で体積が同じでも、単位体積あたり吸水率が向上していれば敷料としての性能が向上していると言える。

吸水率（％）

また、畜産敷料のように水分を吸収するという点のみ

未処理

ローラー式

アカマツ

ナラ

エクストルーダー式

400
3002001000

そこで、これらを勘案して歩留まりと表現し、それが二次破砕前の何％変化するかを次の式により考察した。

図2

スギバーク

樹種・処理方法ごと吸水率(重量あたり)

歩留まり変化(％)＝(V2/V1)×(r2/R2)×100・・・（3）また､重量当り吸水率とかさ密度をもとに体積あたりの吸水率を求めた結果を図 3 に示す。体積あたり吸水率

33-1

結果と考察

では、アカマツ、ナラにおいて大きな変化が見られない。

木質材料の微小化（二次破砕）

しかし、スギバークでは二次破砕前で 12％だった吸水率二次破砕前後での形状変化を図 1 に示す。アカマツ、が破砕後には 42％と約 3.5 倍に向上した。

ナラともにローラー式では押しつぶされ粗い繊維状に解アカマツ、ナラでは吸水率向上の原因が主に木繊維がされた状態となっているのに対し、エクストルーダー式

細かく解繊し、間隙水を含みやすくなったことが影響し微小化した未利用木材資源の吸水性評価と資材の開発ていると考えられるが、スギバークに関しては、別の理

そこで、二次破砕前後のアカマツとスギバークの状態について、マイクロスコープで拡大して観察した 3） （図由が考えられる｡

4～図 7）。
未処理

ローラー式

エクストルーダー式

50

方向では引き千切られている。しかし、細胞そのものは確認できる（図 5）。それに対し、二次破砕後のスギバー

40

クでは細胞状の構造が破壊されている（図 7）。このよう30な変化が体積あたりの吸水率の増大に寄与した可能性が20あると考えられる。
3-310

始後 72 時間後にはほとんどが 100％以下となるが、ナラ

0アカマツ

図3

残留水分の経時変化

図 8 に結果を示す。処理前、処理後に関わらず放置開ナラ

スギバーク樹種・処理方法ごと吸水率(体積あたり)

及びスギバークをエクストルーダー式二次破砕したもの
が残留水分は 100％以上という結果を得た。
アカマツ
アカマツ ローラー式
アカマツ エクストルーダー式
ナラ
ナラ ローラー式
ナラ エクストルーダー式
スギバーク
スギバーク ローラー式
スギバーク エクストルーダー式

6000.5μm
図4

残留水分（％）

吸水率（％）

二次破砕後のアカマツは半径方向では解繊され、接線

アカマツ二次破砕前

400
200
0024
図83-448
経過時間（h)7296

残留水分の経時変化

歩留まりの検討

アカマツ、ナラ、スギバークのエクストルーダー式での二次破砕前後の体積変化と（3）式より求めた歩留まり

0.5μm
図5

アカマツ二次破砕後変化を表 1 に示す。アカマツ、ナラでは体積は増加したが、スギバークでは減少した。しかし、歩留まり変化はいずれの樹種も増加している。これは、スギバークでは体積の減少分を単位体積あたりの吸水率増加でカバーしているからである。よって、エクストルーダー式での二次破砕で敷料としての歩留まりは、最低でも二次破砕前の 160％に向上した。
表10.5μm
図6

スギバーク二次破砕前

体積変化および歩留まり変化

体積（ｌ）
歩留まり変化（％）
二次破砕前 二次破砕後
アカマツ
75115190
ナラ
75127160
スギバーク
75642903-5

敷料としての適用

エクストルーダー式で二次破砕をした微小化物を畜産農家に持ち込み意見を聴取した。それによれば、吸水率が向上することで作業性はよくなるが、二次破砕に伴っ0.5μm
図7

スギバーク二次破砕後て微粒分が増えており、それが家畜にとってはストレス源となるのでそのままでの使用は難しいとのことだった。
今後はその点の改善が必要となる。

岩手県工業技術センター研究報告
4結言

木質材料の吸水率は二次破砕処理によって、最大で破砕前の約 3.5 倍になる。また、ローラー式二次破砕よりもエクストルーダー式二次破砕のほうが吸水率向上効果は大きい。さらに、エクストルーダー式二次破砕処理によって歩留まりも向上する。畜産敷料を想定した場合、最低でも処理前の 160％の歩留まりが得られる。
よって、木質材料を二次破砕した場合、吸水率が高いという点で、畜産敷料として従来品と差別化を図ることができる。しかし、二次破砕の段階で微粒分が発生してしまうので、実用的にはこれを除去する必要がある。
本研究を実施するにあたって葛巻林業株式会社の多大なご協力を得た。末文ながらご厚意に感謝いたします。
文1)献
澤辺功：スギバークの利用に関する研究

共同研究

成果報告書(2000)
2)

日本木材学会編：木質科学実験マニュアル,文永堂出版(2000）

3)

島地謙，須藤彰司，原田浩著：木材の組織,森北出版（1976）

第 14 号（2007）