平成6年度 研究報告 大分県産業科学技術センター（3）工業用木曾質資源の開発− スギ樹皮◎竹材を用いた自己融着ボ匝ドの開発

材料開発部 山 本 幸 雄
要 旨

地球の温暖化や、資源の枯渇など、地球環熟ま日々破壌への道をたどっている。このような状況のもと、人々の環敷こ対する関心は日増しにたかくなっており、環鄭こ優しい材料の開発が期待されている。そこで、本研究では県内の未利用資源を用いて、生態系内で循環が可能で工業的に利用可能な自己融着ボードの開発を目的とした。
大分県は、全国でも有数のスギ生産地であり、排出される樹皮の量は、日田地区だけで年間20万トン1）にも及んでいる。しかし、これらの有効な利用法はなく、新たな利用法の開発が強く期待されている。また、本県は真竹の生産量も日本一である。竹は軟から冬にかけて澱粉を多く含むためカビ発生の原因となり、この時期に間伐した竹の利用法が課題となっている。このような理由から、目的とするボードを開発するための原料として、スギ樹皮および真竹を選定した。

本年度はスギ樹皮の基本的な成分について調査を行なった。その結果、リグニソが全体の50％近く含まれており、自己融着ボードを製造することが可能であることが示唆された。

仁∴緒 言が望まれている。そこで、目的とするボードを粥発する

大気中の二酸化炭素の増加による地球の温暖化、自動ための原料として今回はスギ樹皮および竹材を選定した。

車暫工場の排気ガスによる大気の汚染、東南アジアの熱

前述したように、本研究では、スギ樹皮および竹材を帯林の消滅、緑地の砂漠化∴資源の枯渇など、地球環境原料とした自己融着ボードの製造を目的としている。

は日々破壊への道をたどっている。このような状況のもスギ樹皮および竹材を接着剤を用いず、そのままボ…ドと、人々の環境に対する関心は日増しにたかくなっておとして成型することは困難である。しかし、材料に含まり、地球環境に優しい材料の開発、資源の有効利用が期れているタンニソ等の成分を活性化し自己融着ボ【ドを髪㌣空皐1て￣1、ス スーナ「肴 未詳容「巧んす．旦疾7の妾剖l田谷）盾 1、」 」 ぺ ） ＼− ｝ ⊂ノ 0 し 、−▲ ＼− Ⅶ ／「￣ り／lノ」ユ 、 q U、、： ノさヽ［J Yノ■ ／；、′竃 」／i■ ノ「ヽレ／Jヽ

敷こ告すスlナ♪は膏丁能で演芸（タソニソ等ほ古くから天然を用いて生態系薫で循環可能な、工業用資源として利用高分子系接着剤として用いられてきた成分であり、右横できる自己融着ボ岬ドの製造を目的とした。

溶媒で抽出したタンニソ等を原料とする接着剤の研究は

大分県は、全国でも有数のスギ生産地であり、排出さ盛んに行われている2）。また、∴木材の基本的な構成成分いう成分があるが、針葉樹に含まれれる樹皮の量は、ヨ圧地区だげでま）年間20万トンにも及の一つにリグニソとんでいる。これら樹皮の主な利用方法は燃料や土嚢改良るリグニソは主として、グアイアシルプロパン構造3ノ剤であるが、それらに利用される量は極めてわずかであ（因1）をしており、自己敵意させるための成分としてり、新たな利用法の開拓が強く望まれている。また、本有用であると考えられる。

県は真竹材の生産量日本一でもある。別府地区ではそれを利用した竹工芸産業が盛んで、品質の良い竹材が求め

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られている。品質の良い竹材を得るためには、竹林を適切に管理するため、竹の間伐が必要である。しかし、竹は冬から秋にかけて澱粉を多く含みカビ発生の原因となるため、この時期に問採は行なわれない。そのため、竹㍉ −、匡＝ ケアイアシルナ⊂｛ン骨梅

林は荒れ、竹材の品質は低下している。このような理由

リグニソを自己融着成分として用いるためにはきリグから、軟から冬にかけて間伐した竹材有効利用法の開発

ニソを低分子化する必要がある。そのための処理方法と

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Ⅷ監

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して化学薬品を用いた蒸解、磯城的な粉砕等が考えられ④このようなリグニソの変質により、リグニソによるセるが、本研究では、最近注目されている蒸煮。爆砕処理

ルロースの包埋構造が破壊され、セルロースの一部が露を用いる。蒸煮◎爆砕処理とは、木材を高温◎高圧の飽出し、その結果セルロースに対する酵素の反応性ほ増大

和水蒸気で短時間蒸煮処理し、水蒸気によってリグニソする。

等を加水分解し低分子化させ、さらに木材を水蒸気とと以上のことから、蒸煮㊤爆砕処理による木材利用法ともに反応釜から急速に放出し、軟化した細胞壁を物理的して、セルロースについては酵素を利用した加水分解おに破壊する処理のことである。蒸煮◎爆砕処理は、蒸解よび発酵によってアルコールなどに変換し利用すること、のように化学薬品を必要とせず、廃液の処理が容易であへミセルロ【ス、リグニソは分収し有効利用を計るととるなどのメリットが多い。また、「2。蒸煮◎爆砕処理

もに、蒸煮◎爆砕処理して得られた繊維を反すう動物のについて」で述べるように、今後の木材利用プロセスを飼料として利用すること等、新たなプロセス（図2）が検討する上で、今までは異なった方法を提供する可能性考えられ4）、今後の研究が期待されている。爆砕装置のを待った技術である。

概要を図3に示す。

本年度は蒸煮◎爆砕処理を行うに先立ち、も スギ樹皮の基本的な成分について調査率分析を行った。その結果、廃絶ほす う敷物用蟹湛1

スギ材に含まれるリグニソは30％程度3）であるのに対し、スギ樹皮に含まれるリグニソは50タg近くあり、樹皮は材に比べかなり多くのリグニソを含んでいることが分かっ有機溶媒orアルカリ持去た。また、針葉樹リグニソは主としてグアイアシルプロ
パン構造をしていることが知られており、リグニソで生、生分解性）セノノロース

分解可蟹な漆黄熱を製造することが可能であることが示

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唆された。

望。蒸煮昏爆砕処理につし、て木材の蒸煮処理は、ファイバ【ボ冊ド用故維を得るた妻めに開発された技術である。海外では197CF年代になって、犠 、。′L▲＿J

能なことが報告されたのを始めとしても 蒸煮処〕聾した広〜h】 く たYエ≦

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葉横材のセルロース、へミセルロー¶ス、jリグニソの分収の活用による飼料等の開発（SCP）」が行われた。

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j法に関する研究等が報告されている。また国内では1975∈ 羞 ㌔∃5p

年から農林水産省のプロジュクト研究「農林水産廃棄物▲ヽ読者加葦戸7「ト「訂≡藍浩‡財力三戸看せら泰子！助E召名詞鮎ケ1て￣意I1日ヨすr ㌻TTヽパヽヽノ、」ご′⊥ ） ・、1一ノ■−一1ノT、l一工二J さ J ′J ノ〈 ／ ノンJウ J l′ノノIJJへ∫Jl† −− ＼−／ 、− ノ！J′【J J∂し立ノと遥よ長ぬ戸〒〒転がル‡ミ▼ W J匹」 転こその後も蒸煮。爆砕処彗を履いた木質資源の飼料化、繚

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維ノ㌢ヒ、主要成分の分収法の研究が、世界各国で推進さ丸

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大村の蒸薫わ爆砕処警でほ、木材の化学的な構造や経3 蒸気供給パイプ（上部用）

3 爆砕バルブ② 蒸気供給パイプ（下部用）⑤ ブローパイプ

pHが3程度に低下する。そのため、②木材中のへミセ③ 蒸煮庄爆砕釜⑦ 試料受け棚

ルロ【スが低分子化し水に可溶となり、③リグニソほア④ ドレイン⑨ サイレンサ血絡的な構造に以下のような変化が起こると考えられている。まず、①ヘミセルロース中のアセチル基が遊離してリエーテル結合の解裂によって低分子化し、そのかなり図3 爆砕装置の部分が右横溶媒や希アルカリに可溶になる。そして、
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泰− スギ樹皮の分析結果（％）

3由 実 験

●3．1 供試材料．

…灰分F熱水可溶分至 ノ∴∵ニ〔こ′rlリグニソ
ベンゼソ可溶分供試材とLて用いたスギ樹皮の樹種等は不明であるが、日田の製材所においてジェットカバ山で剥反され、到底392∈ 31。4後室内にて90日以上放置されたものである。この樹皮をウイレ劇式ハソマ…

ミルで粉砕し、その後210がmのふっ− ■′■ t

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るいを通過し149郎mを通過しなかったものについて以▲ニ ヒ

表望涙分母労祈結果（％）
︑下の分析を行った。

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1CaCCき3 莞︑3。2 灰分試験

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試料2グラムをつぼに人丸、600℃まで徐々に昇温し、もtL▲∴こ二〜∴一、∴ナ ノ．∴︑60む±25℃で加熱した。その後、デシケ一夕車で冷却L9ら〕。8 蔓2。4

蓑ユから、セ樹皮は材に比べ灰分篭熱水可溶分、アルコ【

恒量を求め、質量変化を求めた。

た。

ルなべソゼソ可溶分、リグニソとも多く含まれているこ︑そして、蛍光Ⅹ線分析装置を用いて成分の分析を行っとが分かった。熱水化溶分には、水可溶性炭水イヒ物、タ︑ンニソなどが、アルコール㊧ベンゼソ可能分には油脂、3凸 3 熱水可溶分試験

︑色素、精油などが含まれていることが分かっており、自試料2グラムと蒸留水100mlを三角フラスコに入れ、︑還流冷却器を付け3時間沸騰水洛中に浸Lた後、ろ過L

己融着ボードを製造する上で、木材に比べより有利であると考えられる。

熱水で洗浄した。その後105℃で試料を乾燥し恒量を求め、質量の変化を求めた。

5．まと阜
︑樹皮は材に比べ灰分、熱水可溶分、アルコ【ルeベン

ゼソ可溶分、リグニソとも多く含まれていることが分かっ

3．4 アルコール◎ベンゼソ可溶分試験
試料2グラムをソックスレ一拍出器の抽出部に、170mlのエチルアルコール申ベンゼソ混合溶液（1：2v／v）
え，士ふトH−7−ラ、ズrlア ユ わ ☆壬公⊂b−不㌫R主闇 漠艦琉ミめユス ノ C＿Jトリ」⊥一1 ／ ／ ／、 ￣〉 t＼￣／ ヽ・∧ ） ヽ ／Jヽ主ト」＋ ＼− し′ ■「㌧lナ」Jヽ 1ノL」／外／、ノ ′J Qノ ヽた。
このことから、スギ樹皮を原料とした自己融着ボードの亀吐三舎坑ミ盲丁台覧7㍉泰．ス∴ナ」一カ㌻宗持碁づ宝女仁一沸騰する程度加熱した。抽出後、試料を105℃で1時間乾燥し恒量を求め、質量の変化を求めた。

参考文献
1）日本文理大学（1990）：杉材等樹皮の有効利用対策

3。5 リグニソ試験

調査研究報告書

エチルアルコールGベンゼソ混合溶液（3。4で使用）
で樹脂分を抽出した試料1グラムに、72％硫酸15m三を2）富山県木材試験場（1984）：昭和58年震⑳技術開発
研究費補助事業 トータルシステムによる木製品産

加え4時間放置し、その後560miの蒸留水で逆流冷却管業技術の向上に関する研究 第腎章 省エネルギーを付けた≡角フラスコに移し、4時間沸探させる。その製法による樹皮抽出物接着剤の性能向上に関する研後、試料を105℃で1時間乾燥L恒量を求め、質量の変究化を求めた。

3）原田隆英ら（1990）：木材の化学、文永重出版
4）志水一允：紙パルプ技術協会誌 42（12），22〜38

4．実験結果及び考察

灰分試験、熱水可溶分試験、アルコール㊥ベンゼン可溶分試験、リグニソ試験の結果を蓑1に、蛍光Ⅹ線分析装置を用いて行った灰分の分析の結果を表2に示す。
−34一（1988）

言