木屑の圧縮成型固形化による強度特惟向上に関する研究
吉曳博也☆・石井信義☆・‥†見卓治朗☆☆・長谷川景明☆☆。菊地 誠柚・羽野 忠央☆☆・国分修二☆☆☆・平岡 敦☆☆☆・尾崎‡早出☆☆☆
☆臼田産業」芸試験所。☆当榊本吉建設・抽☆大分大学工学部

Study onlmprovement of PhysicalProperty by W（〕Ody Waste Compression
Hiヱ、（〕ya KO日子Kl☆・N（）htユy（〕S｝11ISIIII☆・ShillJirolrOSII川Ⅰ☆☆・Kag〔）aklIIノ1SEGAl粗相，M；tkoto KIKtJCIII☆☆・
Tadashi抽Ⅷ（）☆☆☆・Shyuz〔）KOK川うし☆☆☆。Atsushi［LfRJlOKA＊＊＊・TcLsuya OZ八Kl＊＊＊☆iiう［aIndし】St†−iと1］ノ1rし RビSearCllL）il▼islon☆☆批）［（）yOSrlj（二（）rll二†、之1（、1．〔〕r〔二（）．，LTD・■☆☆☆Fil（−u11ノy（）「、l両津l〔J（汀てrlg，Ojta tJrljl▼〔甘Sllノ〉▼

要旨
ノ†i−用ヒ内に木粉を入れ加熱ノ1三新すな加熱圧縮処理法において∴型枠温度を300℃付近まで上げることで炭化に近い状態♂〕
加圧炭化ボードを作製した，強度的な評価試験を行ったところ，プレスノ」三締後の密度が0．80g／（二m‥うとなる条件でノリ＝」二した場合卜丁IS A5905繊維板で規定されているMI）Fの5タイプ相当の5N／mm2以上の曲げ強さが得られた．また吸水性に関しては，吸水厚さ膨張率が12％以Fこに抑制できることが確認できた．

2】 実験方法て． はじめに

木材加「事業所等から人量に発坐する木屑（木粉）の2．1加圧炭化ボ】ドの作製（加エ）を巾利用化■再資源化を口的に，合成樹脂系接着剤を使

2，1．1供試材用しないで成型固形化を凶る技術開発に依り組んでいる

木粉楓 大分県塵スギ材を鋸屑状にル＝二したもので市成型〟法として採用したのは】型枠内に木粉を入れて販．昇，を用いた．樹皮剖扶はび材質部は瀾ざっている．箱

加熱圧應する加熱圧粁処理法ユ、である．本研究により作にて0．5〜1mmおよび1〜2mmの粒径に分類した．木粉の製するボー→ドは，型枠温度を300（C付近まで上げている

含水率は約1．0〜1．5％に調整した．

ため，熱分解に上る発熱作用幻で東面が炭化に近い状態21．2 加工方法および温度測定に改質されている点を特徴とする．

加仙■長化ボード♂〕作製は，∧寸縦1訓×横150×高さ

加1二条什を替えて作製したボー→ドの形状や状態から加150汀1rTlの加熱成型装帯（口本エンジニアリング建設裸」∴1二程を検証するとともに，強度特性や扱水性について製：試作機）を用いた．材質憬メテンレスで，天板およ評価試験を行ったので報告する．

び底板にはセラミックヒータが内臓され加熱できるよう

002︵Uし0 05 011髄璃仇

0 20 40 60 80 100
経過時間（分）Fjg．2 加圧炭化ボい卜、作製の状況

Fig．1 ノ佃t■夫化ボードの加1ニト程

一 56

「llこIl）i（−1 加熱圧縮湛により作製する加圧炭化ボー1ドリ〕加1二条件

プレスリ二締時の粒径（mm） 目標密度（g／em3）
A 0．5′＼ノ1．0

加熱吉見度 加熱時聞 冷却時間

圧縮力いlt）〔l）

4． 00． ご）B 0．5′、1．00． S

11 ごう

C 0．5／、1．00． 8

1】． 5

1．0〜2．0

0． 8

ヒ 0。5へ／1．0
F 0．5′、1．0（℃）

（分）

（分）

大板平均1（〕6 056（）106 0

10． 9

106（〕0。 812虫 32（〕6（二）1 （二）2 0． R

106（）

2〔）8

ボーードか仁〕帖50〉く止さ50nliい乃試験片を切り川し】2げeにな／〕ている．

ぴ〕水中に2づ時間浸漬した後に厚さ寸法および重量を測

ボー→ドの加†二条件をTと1t）ユビ1に，加」二f二程♂）有りを上座．1に，作製の状況をI一㌦㌢2にホす．ボ」′→ドの＝標寸定し月別1日率および吸水率を求めた．

法は帖＝50×長さ150×ノ早さ15mである．

3． 結果と考察

型枠の況度（表面氾度）測定烏∴天放と供試材（木粉），底板と供試材とが接触する箇所に被覆熱電対を導入して3．1加圧炭化ボードの材内温度推移行った． よたボし→ドの材内温度は＼高さ6mmの側拍「鉦上型枠温度を：う00こ）c付近まで上梓させた時（大枚297〔t二，りqらこう．5汀l町 探さ5mm粧度の穴をあけ，シース哩の被覆底板289（tニ）げ）加＝1■ぷ化ボード材内温点推移の一例を卜1g．

熱電対（東京測器製）を差し込んで計測した．

4に示す∴高さ6mmのイ、】†∵置における力＝熱【1−〝）、ド均材内温2．2 加圧炭化ボードの評価

度は256℃をホした．スギ♂）着火ノ黒ま2√40℃付儀ゾ とい

2．21形状調査

われているので，ポー→ド仝面で熱分解（炭化）が始去／）作製した加圧炭化ボードから幅ニ〕0×良さ50rれmぴ〕試験ている毒）のと思われる．

Jキを切りr【11しフ 重遺戒び寸法を計測し密度および含水率を求めた．
2．2．2 曲げ強さ試験

験片を切り山しノ，スパン801nm，イを√J：壷速度2．Oml¶／分でL巨

002

作製した加圧炭化ボー→ドから，幅10×良さiOO汀汀nの試鋤蛸げ試験ん償を参考に行った．

︵0ノ︶、丁IS K6911熱硬化性プラスチックー般試験ノノ法の［tt−150

央集中荷重を加えた．使用した試験機はインストロン

100556紅型（インストロンジャパン製）である．試験の様子

50
0を「1只∴ぅにホ「仁各条件け試験サンプル数は3個とした．

0 20 40 60 80 100

2．2．3 吸水厚さ膨張率試験および吸水率試験

経過時間（分）、JIS A 5905 の繊維板における吸水厚さ膨引去率試験および吸水率試験ん法に準じて了J二った．作製した加圧炭化

卜1g．4 加圧炭化ボー→ド材内混度推移（加熱〜10分）」一Ig∴う 仙げ試験の様r−Fig．5 作製した加圧炭化ボーート

57

㌦＝ヒ 2＋加熱圧縮法に上り作製しノた加ノ上三7■封ヒポー〈ド町射、′′巨厚 さ圧牒桁率
必 度 い」 含水率 ボー→ドの（（二m）（g／（：mニラ）（％）

形態（（パ：））

A

1． 36 8（）． 4l

2． 8‖

1． ニう

81

0． 6 9

1 8U√ヽし」C† ∵8 ニう

0． 6 81 ／∠△工）

1 28 50． 6 80。 7∠△

不二

1 b 28 30匂 7 31。 8∧1

ト「

1 . 18 70． 9 20。 H×

通 用○割れなしとはいえ）ポーードの車内洞度はよ面温度上りモ〕約30〜での時間を長く般るほど試料の回復が小さくなる−との／灯し程度低い温度で推移tノていることか〔、J，材拙こまで軸生もある上うに，寸法安定性明観点かられ阻却は重要

熱が伝わる〝力こは時制を要することがうかがえた．均一なボーである．冷却暗け与］をkく設定すろか，冷却を促進させるドを加」二するためにはボード仝直の温度差を最小手段（たとえば水冷式やノ岨冷式克どの導入）の改善が求にすることが望まれ，それぞれの部位において混度上昇♂）〔）れる．に時間差が牛じないような加⊥条什や加トト程〝J改洋が3．3 加圧炭化ボ】ドの強度特性

加⊥条件と曲げ強さの閑係を1Tig．6，Fig．7，Fl只．8に求められる．

3．2 加圧炭化ボードの形状および状態

ノJこす．対照として用いた繊維板（ル王Ⅰ）ド）ヴ㌶嵐果も同様作製Lた加圧炭化ボードの脾りこおよび状態を烏止】e2にホす．に，作製Lたボ＼ドの様J′▲をr、ig．5にホす．厚さ雷＼ニノ

なお前述のとおり加工条件によって，作製した加ノ仁炭レス圧縮力をr‡7i打た易合や加熱拇≠は凄くした場合に薄化ボーードに割れを生じた行のもある∴試験片は執れの影くなる傾向をホLた．本実験ではプレス圧縮後〝）厚さが響のない苗所より切り山して作製した．

15rn汀】になるように楳作して加熱け箱型明旦行ったが，熱ユてi呂。6にご：主∴プレス庄締力と出げ強さげ）関係をホすの伝導と熱分解の進イjに上って木粉の収縮遷が大きく」

ブレス圧縮力を・高めるに伴ってFぎjlげ蝿さも向上する傾向

なり，設定、捜さより薄くなったも〝〕と思われる．

を／」二した．圧縮率〟）増人に上り木粉と木粉の空隙が減少

密度さi二，プレス圧縮力を高めた場合に増す雁向をホしし，密着度ならびに密度が高くなったためであると思わた．質朴としては，允王ま−〔墨C用二戸川Iによって圧縮変形遥がれる．

大きくなったためと考えレニ〕れる．

Fig．7にさi二，力順榊キ聞と仙げ速さ相対係を示す 加熱

含水やは，どの発刊で加上二して≠）ほぼ【r√J様な乾煉状態

柑＝持］を良くいこ場合，址げ強さはほぼ同様か若十向上すをホした∴封）0て二付正子よで力＝熱することに上りスギ木粉にる傾向をホした．力＝熱時間を長ぺすれば熱分解（炭化）含まれな水分がほとんど蒸発されることがうかがえたは遊子」二していくが，他方で木材成分（リグニン等）が熱に上／）て溶融されやすい状況になるためにボードの結合

ボ」−ド紆状態は〕圧縮力がイ王乞い場合やノ」＝熱時間が短い場合（J㌧，ーりにおいては概ね良如亮イL上がりとな／）アニ

力が 一帖的に高よったt）〝）と推測される．

しかし，止締力を高くした場合やノ加熱押、紺ヨを1こくしノこ条
イ牛（仁＼1），トニ）においてざよ，型粧か〔）取り．【【†しノた昨後熱い二枚6（り川1の冷＿悠川、川jを設けたが，ボ」−ドが温ま／〕た状態（材人J温岐は机1：川てノ：）で取り∃Ilし1二手mニ移ノーJた

ため，よ場面が急冷されボード村内とよ座吊に〃削に応ノ」ノ揖ミ′巨じたことに上ろモ〕rノ〕とノJlわれる．さら∴圧縮力が高くした条件（卜1に圭／〕て ＼王，作製時（加熱時）に割れが登与しノた∴‡、綿腑∴l点匪については検1子、巨＝丁りhス′′二ミ
甘締力の増大に伴うモl㍗川㌧内の混度上昇ぶぷ闇汁ているも

05 0．8 1．O♂）と徳、毒ノれる．

MD F

プレス圧締後の密度以上の結果から，，￡【主如二なボーードを加トトるために冷却（g′′／cm3）しイけ）†小雪 が必り㌢ご言；〕ることがいえる．ノ鮎軋け締棟作に
卜ig．6 ブレスj再筋力と曲げ強さ（ノゝ，し1，tl「）Lって木材密度を高める圧密化木材の」羞合，ノ闇細聯去58︵M∈○＼如︶

不充分であったノ】、−二が考えられる。ヰこ研究でざ1二こう（〕0ててに力Lr

髄髄e潜整出藍屋∵尊︵N∈∈＼Z︶杓照不一日ロに長南浩りれが発ノ十した．原瀬けしては，加熱後の冷却湘ま／〕たためと恨われる．

︵c∈︒ ＼ 如 ︶8 6 40 0 0髄痴さ義蒜 票 些 巌 昌

1よび木粉粒径げ）大小に問わりなく，吸水丁字さ膨張やおよび吸水率ごま，どの条件でもほとんど同様な値を示しノた．

⑳82011020560．21︵N∈∈＼Z︶霊草岳口

Fig．1（）には，加熱叫瀾と吸水性の関係を，Fig．11には木粉明粒径と吸水性のl閑係を示す．カ＝熱時聞の長束注・

4

加熱時間（分）0∵

Fig．7 加熱時間と曲げ強さ（Ⅰう，（∴トニ）﹈064︵M∈︒＼餌︶08200

堅固軍堅箪些鞋岩戯1︵N∈∈＼Z︶槻禦ヒ日田

0．5 0．8 1．0

MDF

プレス圧締後の密度（gノ′′／cm3）

Fig．9 プレス圧縮ノ」と吸水性（A，（二，ト1）

8Fig．8 木粉の粧径と曲げ強さ（（ニ，D）

2スギ木粉の粒径（mm）

1櫛牒重商血豆垂0．5′）1．0 1．0′〜2．0Fig。わには，木粉の粒律と曲げ臆さの関係を示す．0．5〜1．0汀1m径と1．0〜2．Omm径ではボードの密度に大差はな

105いものの，0．5〜1．Omm得び〕場合，曲げ威さが若十向上す20

加熱時間（分）る傾向をホした，木粉の容積が小さい分，木粉と木粉のト座．10 加熱時間と吸水性（［うフし二，E）空隙が減少し密着度が増したためであると思われる．
以卜の結果は，しJIS K 6甘＝ 熱硬化性プラスチック ー

35 0−4

加ト条件と吸水性の関係をFig．9，Fig．10，Fig．1105に′Jこす8・． ﹇﹂

3．4 加圧炭化ボードの吸水性

f、ig．9には，プレス圧縮力と吸水性の関係を示す．吸水厚さ膨脹率はどのプレス圧縮力条件でもほぼ「甘様であ0．5〜1．01．0′）2．0

るが，吸水率はプレス圧縮力を高めるに伴い低くなる傾

スギ木粉の粒径（mm）

向を／JILた．圧縮率の増大に上りボードの密度が【㌃≡Ti去り，巨座．ユ1木粉の粒経と吸水性（〔二，工））

木粉と木粉の空隙が1械少して水分の浸入を防ぐ働きが強59︵㌔︶樹嘗営 ⑳

2 一1 ・12一タイプに相、】ト㌻る5N′／mnlジ以」二び〕曲げ強さを得られる

5﹀ 02

力11．5立Ir）a程度）に設定すれば，繊維板（〃＝りF）の5ことが確認できた．

0においては，プレス什締後の馴票密度0．甑／／（二m：j（圧締6﹂−が，木研究の加1二条件（加熱温度：う00℃、5〜20労相斐）

02

般試験方法の曲げ試験方法を参考に行ったものではある以Lの結乾から，今回のノ」＝」二条仲川贈賄此度：州）て＼5出版牌」（＝非ほ），6ニミ．
ニi）農林省林業試験場：木材「業ハンドブック，丸善株〕〜2り分程度）においては，ブレス圧締後〝）目標密度の人
小や木粉の粒径げ〕大小に関わらず，繊維板（∧ノ‖つF）で（］ぐ〕5日），16：う．

規ム三されている吸ノ永原さ膨張率12（抹以卜が得られるこ∠り石田仲店，米沢保正，近藤民雄：木材化学d 卜，共、▲′二とが確認できた．ニのように岐水に対する高い寸法安宣出版（榊，（1968），92．

性能が得られたのは，吸湿・吸水による膨潤作用の頂因

5）谷岡見和、京盛健一、中村し】蕾二、佐藤公皮：Lい小介業

成分であるヘミセルロー爪スやセルこ卜→スが熱分解によっ技術開発産半官連携促進事業成果普及講習会テキス上（2003），ロ78．て変質された〔う、ためではないかと推測される．

6）農林省林業試験場：木材1二業ハンドブック，丸冷風（1958），802．

4． まとめ
木屑（木粉）昔の木質系廃棄物を再二利川，巾二贅糖化することをF］的に，合成樹脂系接着剤を使用せず成型固形化を図る加熱ノ「潮▼i処理法に上り，炭化に近い状態のノ拙仁炭化ボーードを作製しノた．
ノ州1」二程は，埋灘宣烏瀕した木船をプレス圧縮してから：うOn℃まで一気に加温し，所定周滞（5〜20分程度）
町加熱保持したげ）ら60分冷却するというものである．
加「「程を検証した結果，以下のことがわかった．
1）加熱仔細処理時のボードぴ）材内混度は表面混度上りも約こう0へ10℃程度低い温度で推移した．均 一なボー、ドを加＝二するた裾こ，材内の温度兼を最小にすることができるような加F二条件や加l二丁程の改善が必要である．
2） プレス圧縮ノノを高くした場合や加熱時聞を長くした加」二条件で仁う二，加熱後ヴ）桁却が不充分であると型枠から取り出した後に表面割れが発生した．良好な什上りや、十法安定性の向上の観点から，冷却時間を長く設定するか，冷却を促進させる手段（たとえば水冷式や風灘式などの導入）〝）改善が必要である．

また慮度特性や吸水什について評価試験を了」二った結果
以卜のことがわかった。
3） 強ノ糾キ件については，実験方法は多少異なるもの♂）プレス圧縮後げ）針路密度0．HO巳／（ニー†トに設定すれば，、TIS A 5905繊維板（N′Tr）F）グ〕5タイプに相当する5N／mlnご以仁の卜裾ナ＼強さを得られることが確認できた．

4） 吸水什については，プレス什締後♂川標密度げ）大小や木粉の粒径の人小に関わら−す三，繊維板（立′＝〕ド）で規定されている吸水厚さ膨張率］2〔れ以下が得られることが確認できた．

加ノし」三炭化ボ」1ド、州析熱什能や理奇相什については，評価試験を押1されている人分人′、；ごこからの羽打「が子寺たれる．

なおクネこ研究は平成15隼度「循環型製ム【‖トンステム市
境化開発調査事業（（肘）クリー∨→ンジャパンセンター一）に．上り実施tノた≠〕げ）でお−る．

参考文献
1）松本繁則，邑砂和彰∴竹村一彦：埼上県1二業技術セン
ター側明朝告第㌢乱（20〔）n），119］22．
2）イ†＝卜仲彦，米沢保LE∴mi劉丈雄：木材化ノ、iご：b 卜，」ト′60