鳥取県産業技術センター研究報告 No.22 (2019)

スギ材、マツ材を原材料とする複層木毛セメント板の開発
Development of Multilayered Wood Wool Cement Boards made of Sugi and Matsu

谷岡晃和
Akikazu Tanioka

電子・有機素材研究所

有機・発酵担当

スギ材とマツ材を原材料とする複層木毛セメント板の開発に取り組んだ。超速硬セメントを用い、セメンスギ材とマツ材と原材料とする複層木毛セメント板の開発に取り組んだ。超速硬セメントを用い、セメン
トの硬化速度を高めることにより、スギ心材のセメント硬化阻害を抑え、マツ単層木毛セメント板と同様の物性と化粧性を備えた三層木毛セント板が完成した。

Multilayered wood wool cement boards made of sugi and matsu were developed. By increasing the hardening speedof the cement using ultra-rapid hardening cement, cement-hardening inhibition of cedar heartwood was suppressed andthree-layer wood wool cement boards with the same physical and decorative properties as single-layer pine wood wool
cement boards were produced.

1.

はじめに化が進むよう意図したものである。また、原料木材

木毛セメント板は木材を細長いリボン状に削りだのアルカリ処理、温水処理等も有効と報告されていした木毛にセメントと水とを混合、圧縮成形したボる 3、4、5)。これらは、木毛中の硬化阻害物質を前処ード状の建築材料である。

理段階で除去しようとするものである。

防火性、吸音性、断熱性に優れ、主に建築物の屋

当センターでは、現在使用されているマツ材に代1)えて、スギ材を原材料とした木毛セメント板の開発

根下地または壁に用いられている 。
木毛セメント板製造事業所では、これまで地域のを行うことを目的として、｢スギ材を原材料とした木マツ材を原材料として生産を行ってきたものの、現毛セメント板の開発｣研究（H24-25）に取り組み、普通ポルトランドセメントに代えて、超速硬セメン

在、マツ材資源は枯渇し、原材料調達が困難な状況

トを使用することにより、スギ材を原材料とした木となってきている。そのため、木毛セメント板製造

毛セメント板が製板可能であることを確認し、セメ業においては、マツ材からスギ材への原材料転換がント硬化時間の調整、制御により、スギ材を原材料すすめられている状況にある。しかしながら、スギとした木毛セメント板の製造が可能であることを示

心材がセメントの硬化不良を引き起こすため 2)、ス

唆した。また、スギ心材を煮沸処理、アルカリ処理

ギ材を木毛セメント板の原材料として使用することギ材は木毛セメント板の原材料として使用することすることにより硬化阻害を抑制することができた 6、は避けられてきた。これまで、セメントの硬化阻害

7)。

を引き起こす硬化阻害樹種のセメント板への使用に

現在、製造工場では、マツ材の不足を補うため、関して、木片セメント板では超速硬セメント、硬化マツ材とスギ材を混合して使用するようになってき促進剤の使用、蒸気噴射プレスの使用等が検討、報ている。ただし、スギ材を混合すると、セメント板告されている 3)。これらの方法は、木毛中の硬化阻表面が、スギ心材から滲出する成分により、茶褐色害物質がセメントペースト中に溶出するまでに、硬に変色汚染される。そこで、表面層（化粧面）にマ1

ツ材のみを使用し、裏面層にマツ材とスギ材を混合2.2した二層木毛セメント板が製造されるようになって2.2.1

きている。しかしながら、スギ材の使用はマツ材の二層木毛セメント板の作製と物性試験
二層木毛セメント板の作製

表面層にマツ材を使用し、裏面層にマツ材とスギ不足を補う目的で行われているため、現状ではスギ材を混合した二層木毛セメント板を試作した。

材の使用割合、混合比率は高くない。

試作には超速硬セメントを使用し、比較のために今後、スギ材の混合比率が高まっていくことが予

普通ポルトランドセメントを使用したセメント板の想され、製品の物性への影響が懸念される。さらに作製を行った。作製条件は表 1 のとおり。ただし、木毛セメント板の商品性、建材利用面での汎用性向

表中の条件に加え、裏面層のスギ混合比率 100％条上を考慮すると、将来的には、表裏両面にマツ材を件については、スギ辺材のみ、心材のみのものにつ用いて化粧面とした三層木毛セメント板の開発も想いても作製を行った。

定される。

秤量したセメント、木毛及び水からなる表面層材

そこで、本研究では、マツ単層木毛セメント板と料、裏面層材料をそれぞれ十分に混合した。混合後、同等の化粧外観、物性を備えたスギ・マツ複層木毛内寸法 200mm×200mm の木製型枠内に裏面層材料セメント板の開発に取り組んだ。扱った複層木毛セを手撒きフォーミングした後、その上層に、表面層メント板は、表面層にマツ材を使用し、裏面層にマ材料を手撒きフォーミングした。次いで、木製型枠ツ材とスギ材を混合した二層木毛セメント板と、表を除いた後、コールドプレスにてプレスを行い、1面層、裏面層にマツ材を使用し、中層にマツ材とス昼夜圧締した。プレス圧締時には厚み 15mm の木製ギ材を混合した三層木毛セメント板である。スギ心ディスタンスバーを用い、板厚の設定を行った。試材の硬化阻害抑制策として超速硬セメントを使用し、料は、解圧、取り出し後、実験室内にて長期間静置、マツ材とスギ材混合層の配合比を変えて、それらが養生を行い、製板仕上がり状況、表面層性状等を観セメント板の物性等に与える影響について検討を行察し、各試験に供した。

った。
2.2.2

2.

試験方法

2.1

供試材料

はく離強さ試験、曲げ強さ試験、木ねじ保持力試験
JIS A 5908 パーティクルボードに規定の方法に準鳥取県産マツ材、スギ材から製造された長さ約じて、はく離強さ試験、曲げ強さ試験、木ねじ保持400mm、幅約 4mm、厚み約 0.5mm の木毛を試験に力試験を行った。はく離試験片の寸法は、幅 50mm、供した。木毛は木毛セメント板製造事業者より提供を受けた。木毛は実験に供するまで、ビニル製袋に表１収め、冷温室内暗下にて保管した。実験に供する際

二層木毛セメント板の試作条件

材料比率

セメント：木毛（全乾）：水＝6：2：5.6

して選別した。また、木毛は、生産工場の例にならセメント

超速硬セメント
普通ポルトランドセメント

い、実験室にて長さ 50mm 程度に裁断した。実験に仕上寸法200mm×200mm×15mm

供 す る 時 点 で の 木 毛 の 含 水 率 は マ ツ 材 が 100～

設計比重0.8、1.0120％、スギ辺材が 20～30％、スギ心材が 30～50％

表裏面の重量比

表面（マツ材）：裏面（マツ材、スギ材）＝１：１であった。セメントは超速硬セメントを用い、比較

裏面のスギの混合比率

0％（単層マツ木毛セメント板）
25％、50％、75％、100％

スギの辺材、心材重量比辺材：心材＝1：1には、スギ材については目視にて心材と辺材を判別のため普通ポルトランドセメントも用いた。

2長さ 50mm。曲げ試験片の寸法は、幅 20mm、長さ2.3.2150mm、載荷面はマツ材で構成される表面層とし、力試験

剥離強さ試験、曲げ強さ試験、木ねじ保持下部支点間距離は 140mm とした。木ねじ保持力に試験方法は 2.2.2 に同じ。ただし、曲げ試験の載荷ついては、曲げ試験後の試験片の損傷のみられない面及び、木ねじのねじこみ面はマツ材で構成される部分から、幅 20mm、長さ 60mm の試料を鋸断し、表面層とした。

木ねじをねじ込み、試験片とした。木ねじのねじ込み面は、スギ材とマツ材で構成される裏面層とした。

3.

結果および考察

試験片の厚みは製板、養生後の仕上がり寸法のまま、3.1

二層木毛セメント板の作製と物性試験15mm とした。試験結果については、試験片比重と3.1.1二層木毛セメント板の作製結果測定値に関して、線形の最小二乗近似を行い、比重試作した木毛セメント板の外観として曲げ試験片0.75 にあたる値を求めた。

端部の表裏面および断面の状況を図 1 に示す。なお、使用した普通ポルトランドセメント、超速硬セメン

2.32.3.1

トは硬化後、それぞれ灰色系、乳白色系の材色を呈

三層木毛セメント板の作製と物性試験するセメントである。

三層木毛セメント板の作製

表面層、裏面層にマツ材を使用し、中層にマツ材

普通ポルトランドセメントを使用した条件では、とスギ材を混合した三層木毛セメント板を試作した。

裏面層がスギ心材 100％の条件を除き、ボード形状試作には超速硬セメントを使用し、比較のためにの試料を作製することができた。裏面層がスギ心材

普通ポルトランドセメントを使用したセメント板の100％の条件では、マツ材で構成される表面層は、他作製を行った。試作条件は表 2 のとおり。の条件と同様に硬化はみられたものの、裏面層には秤量したセメント、木毛及び水からなる表面層材

スギ心材によるセメントの硬化不良がみられた。裏料、中層材料、裏面層材料をそれぞれ十分に混合し面層は、茶褐色を呈するセメント粉が付着した木毛た後、裏面層材料、中層材料、表面層材料の順に手同士が空隙を有しながら積み重なり、表面層との境巻きフォーミングし、コールドプレスを行った。そ界部分には、明瞭な剥離層が生じ、ボード形状の試の他の作製条件等は 2.2.1 に同じ。

料は得られず、木毛セメント板を作製することができなかった。そのため、離面層がスギ心材 100％の表２

試料については剥離強さ、曲げ強さ、木ねじ保持力

三層木毛セメント板の作製条件

材料比率

セメント：木毛（全乾）：水＝6：2：5.6

セメント

超速硬セメント
普通ポルトランドセメント

仕上寸法200mm×200mm×15mm

設計比重1.0

表裏面の重量比

表面（マツ材）：中層：（マツ材、スギ材）：裏面

裏面のスギの混合比率

0％（単層マツ木毛セメント板）
25％、50％、75％、100％

スギの辺材、心材重量比

辺材：心材＝1：1

試験に供することはできなかった。
表面層は、いずれの条件においてもセメント色で＝1：1

図１3

試作した二層木毛セメント板外観

ある灰色を示したが、裏面層については、スギの混1/4～1/2 程度であった。また、剥離破壊は表面層と合比率、すなわちスギ心材の比率が高くなるほど、裏面層の境界部において観察された。強度低下およ茶褐色がかる傾向がみられた。

び、境界部における破壊はスギ心材のセメントの硬超速硬セメントを用いた条件では、普通ポルトラ化阻害の影響によるものであると考えられる。しかンドセメントでは製板不良であった離層面のスギ心しながら、今回、スギ心材を含まないスギ辺材 100％

材 100％条件を含め、すべての条件において良好な条件においては剥離強さは 0.067N/mm2 と、スギ材ボード形状を得ることができ、木毛セメント板を作比率 0％条件に比較して 1/2 程度の値となった。単製することができた。超速硬セメントの使用により、

層木毛セメント板に関する過去の報告では、スギ辺普通ポルトランドセメントでみられたスギ心材によ材木毛セメント板とマツ木毛セメント板では同程度る製板不良の改善を確認した。の物性を示した 6、7)。今回、スギ辺材の結果がマツ表面層は、いずれの条件においても使用したセメ材に比較して 1/2 程度となったことから、二層板のント色である乳白色を示したが、裏面層については、構造、製造方法に起因する表面層と裏面層の結合力スギ材の混合比率、すなわちスギ心材の比率が高く低下が生じていると考えられる。

なるほど、心材から滲出した成分により、茶褐色が一方、超速硬セメントを使用した条件では、スギかっていく傾向がみられた。

材の混合による強度低下はみられなかった。超速硬セメントを用いた硬化阻害の抑制と剥離強さの向上

3.1.2を確認することができた。

二層木毛セメント板の物性試験結果

2)曲げ強さ1)剥離強さ試験結果を図 2 に示す。普通ポルトランドセメン

マツ材で構成される表面層に載荷した曲げ試験のト使用条件では、スギ材の離面層への混合により剥結果を図 3 に示す。普通ポルトランドセメント使用離強さは大きく低下した。その値はスギ材比率 0％、条件では、スギ材の離面層への混合により曲げ強さすなわちマツ材のみの値 0.15N/mm2 に対して、スギは大きく低下した。その値はスギ材比率 0％、すな

材比率 25%～100%においては 0.04～0.05N/mm2 と、わちマツ材のみの値 5.1N/mm2 に対して、スギ材比

図２

二層木毛セメント板の剥離強さ

図３4

二層木毛セメント板の曲げ強さ

率 25%から 100%においては、2.2～2.6N/mm2 と、1/2超速硬セメントの二層板では、スギ材の離面層へ程度であった。の混合により木ねじ保持力は低下した。しかしなが超速硬セメント使用条件では、スギ材の混合によら、その値はスギ材比率 0％の値 180N に対して、スり曲げ強さは低下した。その値はスギ材比率 25%か

ギ材比率 25%～100%においては、135～170N と、1ら 100%においては、4.8～5.8N/mm2 と、スギ材比率～3 割程度低いものの、普通ポルトランドセメント0％の値に比較して 2 割程度低いものの、普通ポルト使用条件に比較して 2 倍程度の値であり、超速硬セランドセメント使用条件に比較して 2 倍程度の値でメントを用いた硬化阻害の抑制と木ねじ保持力の向あり、超速硬セメントを用いた硬化阻害の抑制と曲上を確認することができた。

げ強さの向上を確認することができた。
3)木ねじ保持力
木ねじ保持力の試験結果を図 4 に示す。普通ポルトランドセメント使用条件では、スギ材の離面層へ3.2三層木毛セメント板の作製と物性試験

3.1.1

三層木毛セメント板の作製結果試作した木毛セメント板の外観として曲げ試験片端部の表裏面および断面の状況を図 5 に示す。の混合により木ねじ保持力は大きく低下した。その値はスギ材比率 25%から 100%においては、53～63N

普通ポルトランドセメント、超速硬セメント使用と、スギ材比率 0％の値 101N に比較して 1/2 程度で条件いずれにおいてもボード形状の試料が得られ、あった。

木毛セメント板を作製することができた。

ただし、裏面層がスギ辺材 100％では、スギ比率

普通ポルトランドセメント使用条件では、いずれ0％、すなわちマツ材のみの場合と同程度の木ねじ保の条件においても表面、裏面はセメント色である灰持力を示した。裏面層を木ねじのねじ込み面とした色を示した。超速硬セメント使用条件についても表

今回の試験において両者が同程度の値を示したこと

面および裏面は、いずれの条件においても使用したから、スギ辺材の裏面層の強度発現はマツ材と同程セメント色である乳白色を示した。中層へのスギ材度に認められ、先の剥離試験において表面層と裏面混合に由来する茶褐色の変色は、裏面にみられず、層の結合力が小さかったこととも合致する。

三層化により裏面の化粧性向上をみた。

3.2.2

三層木毛セメント板の物性試験結果

1)剥離強さ試験結果を図 6 に示す。普通ポルトランドセメン
ト使用条件では、スギ材の中層への混合により剥離

図４

二層木毛セメント板の木ねじ保持力

図５5

試作した三層木毛セメント板外観

図６

三層木毛セメント板の剥離強さ

図７

三層木毛セメント板の曲げ強さ

強さは大きく低下した。その値はスギ材比率 0％、すなわちマツ材のみの値 0.15N/mm2 に対して、スギ材比率 25%～75%においては、0.03～0.70N/mm2 と、1/5～1/2 程度であった。これらはスギ心材のセメントの硬化阻害によるものであると考えられる。
超速硬セメントを使用した条件では、スギ材の混合による強度低下はみられなかった。超速硬セメン
トを用いた硬化阻害の抑制と剥離強さの向上を確認することができた。
2)曲げ強さ曲げ試験の結果を図 7 に示す。普通ポルトランドセメント使用条件では、スギ材の中層への混合により曲げ強さは大きく低下した。その値はスギ材比率0％の値 5.1N/mm2 に対して、スギ材比率 25%～75%

図８

三層木毛セメント板の木ねじ保持力においては、2.4～2.8N/mm2 と、1/2 程度であった。
混合により曲げ強さは大きく低下した。その値はスその傾向は、二層板と同様であった。
超速硬セメントを使用した条件では、スギ材の混ギ材比率 0％の値 101N に対して、スギ材比率 25%合による強度低下はみられなかった。三層構造とし～75%においては、60～80N と 2 割~４割程度低下したことで、曲げ試験時に引っ張り側となる裏面層のた。
超速硬セメントを使用した条件では、スギ材の混強度が高まっているためと考えられる。
3)木ねじ保持力合による強度低下はみられなかった。超速硬セメン

木ねじ保持力試験の結果を図 8 に示す。普通ポルトを用いた硬化阻害の抑制と木ねじ保持力の向上を確認することができた。

トランドセメント使用条件では、スギ材の中層への6

4.

おわりに謝辞表面層にマツ材を使用し、裏面層にマツ材とスギ本研究を進めるにあたり、マツ木毛、スギ木毛の材を混合した二層木毛セメント板と、表面層、裏面提供他においてご協力をいただきました株式会社栄層にマツ材を使用し、中層にマツ材とスギ材を混合進工業に感謝いたします。

した三層木毛セメント板を作製した。スギ心材の硬化阻害抑制策として超速硬セメントを使用し、マツ文献

材とスギ材混合層の配合比を変えて、それらがセメ

1) 独立行政法人森林総合研究所;木材工業ハンド

ント板の物性等に与える影響について検討を行った。

ブック,丸善株式会社,p.558-559(2004)
2) 独立行政法人森林総合研究所;木材工業ハンド

スギ材の混合により、普通ポルトランドセメントを使用したセメント板では二層板、三層板とも物性

ブック,丸善株式会社,p.562-564(2004)
3) 安田征一,松下泰幸;木材工業,日本木材加工技術が低下した。それに対し、超速硬セメントを使用した二層セメント板では、スギ材の混合による剥離強協会,VOL.58,p.252-257(2003)

さの低下はみられなかった。曲げ強さ、木ねじ保持

4) 山岸宏一,藤本英人,北沢政幸,穴沢忠,江畑進,板力は低下したものの、その低下傾向は普通ポルトラ

垣博一;北林産試月報,北海道立林産試験

ンドセメントに比較して小さく、超速硬セメントの場,No.417(1986)
5) 山 岸 宏 一 ; 北 林 産 試 月 報 , 北 海 道 立 林 産 試 験

硬化阻害抑制と物性向上を確認することができた。
超速硬セメント使を使用した三層板は、スギ材を場,No.418(1987)混合しない単層木毛セメント板と同様の剥離強さ、

6) 谷岡晃和;, 日本木材学会中国・四国支部第 25 回

曲げ強さ、木ねじ保持力が得られた。また、三層化

研 究 発 表 会 研 究 発 表 要 旨 集 ,日 本 木 材 学 会 中することにより、スギ心材からの滲出成分による茶国・四国支部第 25 回研究発表会実行委員会事務褐色の変色を抑えることができた。

局,p.24-25(2013)

超速硬セメントを用い、セメントの硬化速度を高7) 谷岡晃和;鳥取県産業技術センター研究報告,地めることにより、スギ心材のセメント硬化阻害を抑方独立行政法人鳥取県産業技術センタ

え、マツ単層木毛セメント板と同様の物性と化粧性ー,No.17(2014)を備えた三層木毛セメント板が完成した。

7