平成6年度 研究報告 大分県産業科学技術センター（2）エヨ⑳マテリアルの開発研究（故紙利用による木質複合材料の開発）

材料開発部 中 原恵

要 旨
森林破壊や木材資源の枯渇問題に対応するために、間伐材や山地残材等の低質材や残廃材、木質産業廃棄物である故紙の有効利用を目指して、エコ金マテリアルとしての木質ボードの開発を行なった。その結果、木材小片に故紙パルプを混入することにより、接着剤を添加しないで成型、固化できるリサイクル可能な木質ボードの製造技術を開発し、そのボード性能を把握した。

高いと考えられる反面、再生利用率はきわめて低いのが1．はじめに

近年、木材資源は、熱帯の森林資源の乱伐に始まり、現状である（図2）。今後、故紙の再生利用を促進する割り箸論争に至る大きな問題を抱え、代替材の開発が活ためにほ、上質故紙の有効利用とその回収システムを考発化してきた。日本では、これまで合板のシェアが75％えていくことが必要である。と圧倒的に大きく、東南アジアなどにおける木材資源の55

乱伐の一因ともなっていたが、ヨ∴【一口ッパでほ早くから

54

資源問題を懸念し、木材資源の有効利用を目指したパー
ティクルボード（削片板）やファイバーボード（政経板）＝㊥凸故紙利用率53
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等の木質ボードが開発、製造されている（囲1）。

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藤 ／ヒ当丁図望 故紙の閣収率、及び利用率の推移6）

これらの木質ボードほ、間伐材や山地残材、建築解体（資料：紋昏ノミルプ統計月報）

材の有効利用のために技術開発されたもので、家具の心材や床下地材として用いられており、木材資源の枯渇がそこで、本研究では、木質資源を有効利用するととも問題視されてきている今日、生産量は急速に伸びてきてに、環境にやさい、材料や技術の開発を冒的として、木いる。しかし、接着剤を添加して成形、固化した材料で材小片に故紙パルプを混入することにより、接着剤を添あるため、ホルマリソが発生したりも 廃ボードの再利用加しない木質ボードの開発に取り組み、その製造技術やが困難であるなどの問題も抱えている。

ボード性能について検討した。

一方、木材資源からは、その繊維を利用して我々の生活に欠かせない紙が製造されてきた。使用された綻ば、

2．実験方法年間1千万トン以上の故紙として回収され再生利用され2。1 供試材料ており、これは立木2億本に相当するといわれる。現在、木材小片は、リソダフレーカーで削った三層パーティ故紙の回収利用率は50数％で、段ボールや新聞紙の再クルボードの心層用小片（MC8。2％）を0VER♯8、事8

生利用率ほひじょうに高いが、コソピュータ用紙やコピー

へ12、♯12〜24、UNDER辛24の4フラクショソに節分け用紙等のオフィス故紙とよばれる上質故紙は利用価値がして用意した。故紙パルプは、上質故紙をパルパで離解−26 【平成6年虔 研究報告 大分県産業科学技術センター

L、熟成タンクを経て墳料やサイズ剤、異物等のスラッ

2．3 ボードの性能評価方法

ジを除去したトイレットペーパー用100％再生パルプ

a．曲げ試験（餌LC．399。3％）を用いた。また、パルプの種類によ製造したボードから厚さ10mmX幅50mmX長さるボード性能を比較するために、サイズ剤添加済みのハー200mmの試験片を作製し、J‡S A1408に準ドボ）ド用パルプ（M。C。237．0％）とインシュレーショ拠して、スパン150mmで曲げ試験を行なった。

ンボード用パルプ（M。C。12La％）も準備した。

b。はく離試験

ボードの内部結合力を調べるために、50mmX50

表1 張分けした木樹プjも片のサイズ

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0Ver Smmの試験片により、JIS A 5908に準拠して、22．84 毒i。51

荷重速度2mm／ min．ではく離試験を行なった。

i6．87 il．那c。吸湿試験

接着剤等の樹脂を添加していないため、吸湿問題が危
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建造量±萱竪」 書≡書書

惧されることから、50mmX50mmの試験片を温度40℃、関係湿度90％の恒温恒湿器内に置いて、ボード厚さの変化を経時的に計測し、吸湿による厚さ膨潤率2丑 2 ボードの製造方法
木材小片と故紙パルプを混合して成型、固化させる技を求めた。

術について検討を行い、その一方法として、ファイバーd。SEM観察

ボードの製造において用いられる湿式成型による熱圧法

ボード内のパルプと木材小片の結合状態や分布等を調べるために、走査型電子顕微鏡で観察を行なった。

を開発した（図3）。

まず、も パルプを礫拝器で水に均一に分散させ、その液中に木材小片を混入して数分問腰覇王た後、ウェットフォー

針∴終業庭考察

ミソグ用の抄造器（円筒禿≠、直径22cm、スタリーソ

3．1 片面平滑ボードの性能評価

串20）に流L込み、軽度の脱水を行ってパ】テイクル㊤先ず、片面平滑ボードについて、故紙パルプ混入率とマットを形成させた。次に、ホットプレスを用いて、大村小片サイズを因子とした曲げ強さ（MO現三kが′′′cm2）10mm厚のディスタンス℡ ピースを熟板問に置いてと曲げ弾性率（MOE三kgシ′′cm2）を図4に示す。

ヱ6む℃で2針分間熱圧し㌔ 厚さ10mmのボ＝ドを製造

木材′j＼片間を結合、充填している故紙パルプの混入率した。その際、ボー【ド製造条件せLて、パルプ浸入率やが大きくなるにしノたがい、一 曲げ性能力汗巨額伯勺主′r蘭卜すス

木材小片サイズ、も ボーゝドの比重、パルプの種類を変えたことが明らかである。また、木材づ＼片サイズには、小片ほか、熱狂時にマット巨大さ部に発生する水蒸気圧を除去すの表面積とパルプ量の関係で適正サイズが存在することるために従来の湿式法にLたがって金網をマット下面にが判明した。

敷いた片面平滑ポ劇−ドと、三段階迂締条件による金網を一方、ボードの比重による曲げ性能の差異を調べ、比重増加に伴う薗げ性能の向上も確認した。

敷かない両面平滑ボードを製造した。

以上の研究結果から、片面平滑ボードは湿式法による． −・．・、・：き−②小片苺混合．．−④水分の紋日出じ（型への流L込みラ⑤加熱圧締
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図3 パルプ混入木質ボ山ドの製造工程
一27−−

平成6年度 研究報告 大分県産業科学技術センタ山

金網側の表面で木材小片とパルプが十分に圧締されてい片サイズの影響については、片面平滑ボードと同様の傾ないために十分な曲げ性能を得ることができないことが向が認められたが、パルプ混入率については、混入率3明らかになった。

0％で曲げ性能に低下傾向がみられた。
このことから、曲げ強さと曲げ弾性については、適当3。2 両面平滑ボードの性能評価な木材小片サイズと混入率が存在することを確認した。
次に、パルプによって結合◎画化されたボ州ドの内部

加熱圧締工程で圧力調整（息抜き）を行なうことによって水蒸気を抜き、金網を要しない両面平滑ボードを製造

結合力を調べるために行なったほく離試験結果を囲6にする方法を検討した。両面平滑ボ…ドの製造は、水分僚示す。はく匿菰さ（TS：kgf′／′cm2）は、パルプ混入率

去がむづかLいため、水分の絞り出しを十分に行なうとの増加、あるいは木材小片サイズの増大に伴って高くな

ともに、温度160℃で①初期臣節フ誓40k裏／cm2で5分間、る傾向がうかがえる。この数値は、決して高い値ではな②水蒸気圧除去のた捌こ10k感／cm2で2分間、③40kgf′／いが、熱圧時のパルプと木材小片の絡み具合や結合、厚cm2で20分間、の三段階勲圧法を用いた。

さ方向中央部の緻密化に大きく依存していると考えられ両面平滑ボ…ドの趣げ性能について、図5に示す。

る。

パルプ混入率20％、木材小片サイズ配2〜24、比重0。75
3．3 パルプの種類による性能の差異のボードでは、片面平滑ボードに比して曲げ強さで13故紙パルプの替わりに、ハードボ【ド用パルプとイソ％、趣げ弾性率で9％の増加がみられた。また、木材小×103

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図4 片面平滑ボードの曲げ性能

図5 両面平滑ボードの曲げ性能

上：パルプ混入率の影響

上：パルプ混入率の影響

下：木材小片サイズの影響

下：木材小片サイズの影響

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25平成6年虔 研究報告 大分県産業科学技術センター

いて測定した。その結果、故紙パルプ混入ボードが4％QU

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ド用パルプは4％以上に膨潤し、さらに増大傾向を示しn︶ていることから、パルプの種額が膨潤に影響しているこごU

はく隆強さ以内の厚さ膨潤で安定しているのに対し、ファイバーボー

40とがわかる（図8、9）。

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下：木材小片サイズの影響

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轟げ強さについては、故紙パルプがファイバーボード合じなった。

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ほ同傾向で2倍以上の差が認められた（囲7）。

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上ニパルプ混入率の影響で混入して成型拶肩イヒさせたボードを製造Lた。こ仁豆ト【まQ馬nU

玩6 故紙混泉ボードのはく離強さ済み）を用い、木材小片に故紙パルプ混入と同様の方法n︶コ㌔rer馨8︵U二JnU﹂〝

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SEM観察によると、パルプサでズの違いが明らかで、覿故紙パルプ

故紙パルプが繊維であるのに対し、ファイバーボード用パルプは繊維束で、それが結合の強弱に関係して前述の強度結果に結びついているものと推測できる。

醍ハ山ドボード用パルプ
薗インシュレーションボー

ド用パルプ

一方、ボード性能評価に不可欠な吸湿試験については、本研究によって製造したボードが耐水性、耐湿性に問題があることは予測されたので、吸湿による厚さ膨潤につ−29−平成6年虔 研究報告 大分県産業科学技術センター

写真1 木質ボードのSEM写真
上：故紙を混入したボード
下：ハードボード用パルプを混入したボード

いずれも、パルプ混入率 20％
木材小片 ♯12〜24一′−

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図8 故紙パルプ混入ボードの膨潤20内じ爪‖U15尺Ud匂iO

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図9 ハードボード用パルプ混入ボードの膨潤2025平成6年度 研究報告 大分県産業科学技術センター
プ琴 結 論5＝ 謝 辞享有攣㌣で、章雄㌻ ノ／プ亭誓書去材としノて′¶ど こ グ￣ソ」とに茶所究を行なうにあたり、ご指導ご協力を賜った九州／言こ学の三：ノテこ義博教授をはじめ木材工学議連の方々、広鳥並で宣凍棒撞逐供Lていただ
喜三宅産業群きに」りノら養琵家兄緩㌢を妻トLま・ ∴ 二霊♂〆−

三え〇ここ再生紙つ利巧につー【¶る。
近年、故紙の有効利罵2ノ3ノが活発化Lてぎており、ボpへの利用研究も報告4ノ5ノされているがち こ九らば充填材とLての利用の域を出ていない。その意味で本研究の成果ほ大きいと考える。
今後は、故紙混入大賀ボードの欠点である強度や耐水性、耐湿性等の性能向上に努めるとともに、故紙再生工

2）古紙の製紙原料以外の用途について；紙パ技協誌，
48（10）ク 7−17ブ1994
3）特集／資源環境問題と古紙活用；紙パルプ技術タイ
ムス；5月号，1994
4）古紙の利鳳／古紙を原料とするファイバーボード；
紙パ技協誌ブ 48（10），93−，1963
5）Feaubility of using recycled newspapers as程で生じるスラッジとの複合化による嬢能性ボードの開afibersource for dTy PrOCeSS hardboards；F。P．

発にも取り鮭む。

J，，VO143，7／／8，53−ブ1993

ー 31−