（共生環境学専攻長村上克介
（ 副 専 攻 長 加 治 佐 隆 光
学位論文審査の結果の要旨
⑨ [ 芦
専 攻 共生環境学
I
氏 名SONG XIAOWEN
主 査 教 授 ヨ 秀裔
喜
副 査 教 授 陳山 鵬
審 査 委 員 副 査 教 授 村 上 克 介
⑪
Cl
副 査 教 授 森 尾 吉 成） 霜
論 文 題 目
（題目変更の有無）
有 ・ ⑯
Development o f b i o d e g r a d a b l e b i o m a s s b o a r d a n d i t s p r o p e r t i e s u s i n g s o y b e a n s t r a w
（大豆ガラを用いた生分解可能なバイオマスボードの開発研究）
︵
（論文審査の結果の要旨）
持続可能な社会を実現するために、再生可能な資源が不可欠である。石油等の化石資源の枯渇 によって新しい資源の開発が注目されている。本研究は再生可能なバイオマス資源の開発・利用 を目指し、繊維が多く含まれる植物バイオマスを用いて生分解可能なバイオマス材料を開発する ことを目的とする。この研究では、食糧生産過程において副産物として大量産出する不可食部の 一種である大豆ガラを用いて接着剤などを使用せずに水を媒体としてセルロース同士を水素結合 させ、板状の材料バイオマスボードの作製を試みた。また、作製されたバイオマスボードの強度 特性や吸水特性を調べ、
J I S
規格に基づいてバイオマスボードの性能評価を行った。本研究で提案したバイオマスボードの作製プロセスは下図の通りである。
乾燥した大豆ガラ繊維を単離させるために、リファイニング処理を行う必要がある。本研究で は、大豆ガラに対するリファイニング処理の過程において化合物等を使わず、物理的な手法を用 いてメカニカルパルプをつくる。リファイニング処理をしたパルプの中には、セルロース、ヘミ セルロース、リグニン等が含まれる。このように大豆ガラのすべての成分をそのまま利用し、バ イオマスボードを成型する。まず、大豆ガラを約1cmに細断し、常温の水に96時間浸漬した後、
ビートリファイナーを用いてリファイニング処理を行う。リファイニングしたパルプを2.0mmの ふるいに通した後、一辺長さ100mm、深さ40mmの正方形型に充填してからホットプレス機にセッ
トして、圧縮成型を行う。作製条件として負荷圧力は
2.0MPa
から8.0MPa
までl.5MPa
間隔で5
種 類、設定乾燥温度は110℃から230℃まで30℃間隔で5段階、繊維の細かさ（リファイニング程度）を3通り変化させた。バイオマスボードの乾燥時間も考慮した。同じ作製条件下でバイオマスボー ドを2枚ずつ作製した。
氏 名
SONGXIAOWEN
以上の作成プロセスと作製条件でバイオマスボードを作製することができた。まず、負荷圧力を 変化させた場合、作製したバイオボードの密度はいずれも
0 . 8 g / c m 3
以上であることから、ハードボー ドに分類されることが分かった。バイオマスボード強度試験の結果より、曲げ破断応力は32.3MPa‑40.6MPa
であり、引張破断応力はI 5.7MPa 22.6MPa
であった。吸水実験においてはバイオマス ボードの吸水率は87 . 7 % ‑ 9 7 . 1
%、厚さ膨張率45.8%‑62.0%であったが、いずれがJ I S
規格の規定基 準を下回っている。また、成型時間によるバイオマスボード強度への影響については、成型時 間を0. 5 h
から2. 5 h
まで変化させた場合、曲げ破断応力は39.2MPaから43.2MPaまで、引張破断応力 は17.6MPaから24.7MPaまで増加した。吸水率は97.2%から123.4%
まで、厚さ膨張率は66.2%から97.8%
まで上昇した。成型時間0 . 5 h
で作製したバイオマスボードの強度と吸水特性が若干低い が、その他のバイオマスボードには、顕著な差が見られなかった。さらに、加熱温度の上昇に より含水率が下がり、リグニンの軟化とヘミセルロースの熱分解が起こりバイオマスボードの 強度増加に有益に働いた。比較的高い加熱温度230℃でもバイオマスボードの強度特性に大きな 影響は見られなかった。一方、加熱温度の増加によりバイオマスボードの形状安定に寄与することが認められた。
大豆ガラパルプの細かさすなわち大豆ガラの繊維リファイニング程度による強度特性への影 響を評価するために、長さの異なる三種類の繊維、つまり
1.0mm
以下の短いもの、4.0 5.6mm
の 長いもの、5.6mm
以下の混合したものを用いてバイオマスボードを作製し、曲げ破断応力、ネジ 保持力、形状安定性、吸水特性を調べた。その結果、繊維長さ5.6mm
以下の混合したもので作製 したバイオマスボードのほうが良い強度特性を示した。これは、長い繊維の間に短い繊維が埋 め込まれているからだと考えられる。以上の研究により、提案したプロセスを用いて大豆ガラに対し物理的なリファイニング処理を 施し、圧縮成型を行い、バイオマスボードを作製することができた。リファイニング処理におい て化合物等を一切使用せず、機械的に繊維を単離させて大豆ガラのメカニカルパルプをつくるこ とができた。圧縮成形過程においても接着剤等も使わず水を介して水素結合を導き、繊維の再結 合を実現した。作製したバイオマスボードは一定の強度を持ち、生分解可能なバイオマス材料で あるので、使用後廃棄しても環境に負荷がかからない再生可能なものである。バイオマスボード の性能試験結果より建材、農業資材、包装材料としての利用可能性が示された。限られた化石資 源がいずれ枯渇するので、再生可能なバイオマス資源の利用が極めて重要であることは言うまで
