木材/プラスチック複合体による木質資源の再生利用
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(2) 岡本. 1.背. 忠. 系 材 料 の 再 生 市 場 に大 き な 貢 献 が 期 待 で き る 素 材. 景 と位 置 づ け. の ひ とつ とい う こ とが で き ます 。 ま た こ の材 料 は 、 木 質 材 料 は 、 生 物 が 時 間 を か け て 作 り上 げ た 精 度 の 高 い 配 向 複 合 材 料 と し て、 大 き い 比 強 度 や 、. 資 源 再 生 利 用 以 外 の 面 で も、 以 下 に述 べ ま す よ う な 優 れ た 特 徴 を も っ て い ます 。. 生 物 固 有 の 特 徴 な どが 愛 され 、 建 築 材 を は じめ と. 最 近 、 木 材 と競 合 す る 用 途 で 合 成 高 分 子 材 料 な. す る 市 場 か ら高 い 評 価 を う け つ つ 、 今 日の 社 会 で. どの 化 石 資 源 由 来 の材 料 も建 築 材 料 を は じめ とす. 広 く利 用 さ れ て き ま した。 ま た 化 石 資 源 と異 な り. る 色 々 な 方 面 で 用 い られ る よ う に な っ て き て い ま. 持 続 的 な生 産 が 可 能 な再 生 資 源 と して 、 持 続 性 社. す 。 合 成 高 分 子 材 料 な どが 使 わ れ る原 因 の 一 つ と. 会 の 構 築 へ の 寄 与 が 期 待 さ れ て い ま す。 しか し、. して そ の 成 形 性 が あ り、 時 間 と コ ス トが か か る木. リサ イ ク ル 社 会 構 築 の 社 会 的 要 請 が 高 ま る に つ れ. 材 の 加 工 と比 較 す る とき わ め て 短 時 間 に 複 雑 な 構. て、 建 築 廃 材 や 工 場 廃 材 と し て発 生 す る 木 質 資 源. 造 に至 る ま で の 種 々 の 成 型 品 を 成 形 で き る特 徴 が. の リサ イ クル 利 用 法 の 開発 が 新 た な 課 題 と して 浮. 指 摘 さ れ ます 。 木 質 材 料 を 産 業 的 に有 意 な速 度 で. 上 して き ま し た。2000年 に 建 設 リサ イ クル 法 が 制. 射 出 ・押 出 成 形 す る技 術 は、 材 料 開発 の 視 点 か ら. 定 さ れ 、 住 宅 解 体 材 の リサ イ ク ル 利 用 が 義 務 づ け. す る と永 年 の 夢 で あ った とい え るか も しれ ませ ん 。 これまで木 質材料 は、時代 の進行 に伴 って小 さ. られ ま した 。 そ の 前 年 の デ ー タ に 基 づ く試 算(農 水 省 森 林 総 合 研 究 所 に よ る)で は 、 年 間 に 発 生 す. い エ レメ ン トサ イ ズ の エ ン ジ ニ ア ドウ ッ ドが 導 入. る 木 質 廃 棄 物 量 は 約1,880万 ト ン で あ り、 そ の う. さ れ 、 む く材 →. ち 従 来 よ り工 業 原 料(パ. ボ ー ド(PB)一. ー テ ィ ク ル ボ ー ド)と し. て リサ イ ク ル 利 用 さ れ て き た 量 は385万 20%)、. OSB、LVI.、. トン(約. 集 成 材 ・合 板 →. パ ー テ ィ クル. 》フ ァイ バ ー ボ ー ド(HB、MDF)、 お よ びPSLと. 、 伐 採 木 材 の利 用 効 率. 廃 棄 処 理 さ れ た量 は1,096万 ト ン、 リ サ イ. の 向上 を は か る 経 済 的 要 求 と と も に 、 よ り均 質 な. ク ル 法 の施 行 に伴 い 新 た に 発 生 す る廃 棄 物 量 が 約. 品 質 を もち 信 頼 性 に富 む 材 料 を 供 給 す る とい う 品. 400万 トン と推 定 さ れ て い ま す 。 これ らの 処 理 を. 質 要 求 を も満 た す 開発 が 進 め られ て き ま した 。 射. 行 うに あ った っ て 、 燃 焼 に よ りエ ネ ル ギ ー リ サ イ. 出 ま た は 押 出 成 形 法 は 、 こ の木 質 材 料 の 製 造 法 の. ク ル を 図 る 方 法 は 従 来 か ら も利 用 され て き て お り. 推 移 中 で 未 だ 成 し遂 げ られ て こな か った 技 術 で す 。. (年 間840万. ト ン)一. つ の選 択 です が、 その ため. 上 述 のMDFやPBの. 製造 過程 では、それ ぞれ繊. に は 固 体 燃 焼 用 の 炉 で な く て は な ら ず 、 ま た二 酸. 維 状 に 解 繊 した 木 材 パ ル プや パ ー テ ィ クル と よ ぼ. 化 炭 素 固定 の 視 点 か ら す れ ば、 マ テ リア ル リ サ イ. れ る木 材 小 片 を 接 着 剤 で 固 め て 成 形 し ま す。 接 着. クルを行 って新 たな材料 として利用期 間の延長 を. 剤 に は フ ェ ノ ー ル 、 メ ラ ミ ン 、 お よ び ユ リア 樹 脂. 図 り、 数 回 の リ サ イ ク ル を 経 て 、 性 能 ・品 質 の 低. 等 の ホ ル ム ア ル デ ヒ ド系 熱 硬 化 性 樹 脂 が 使 わ れ 、. 下 が 顕 著 とな っ た 時 点 で 最 終 的 に サ ー マ ル リ サ イ. 最 近 で は イ ソ シ ア ネ ー ト系 の 接 着 剤 も増 加 して い. ク ル を は か る方 法 が 、 固定 され た 二 酸 化 炭 素 の 利. ま す。 ここ で用 い られ る接 着 剤 量 は、製 品 の 目. 用 期 間 を 延 ば し木 質 原 料 の 活 用 度 を 高 め た よ り好. 的 や 種 類 に よ っ て 異 な りま す が 製 品 総 重 量 の5∼. ま しい 利 用 法 とい え る で し ょ う。 木 質 プ ラ ス チ ッ. 15wt%を. ク 複 合 体 は 、 下 記 に 示 しま す よ うに 細 分 化 した 木. て15wt%程. 質 材 料 を利 用 で き 、 ま た樹 種 を特 に 選 び ませ ん の. 用 が 増 え て い ます 。 ま た 、 木 製 品 か ら放 出 さ れ る. で、 リサ イ クル に 適 して い ま す 。 ま た、 従 来 廃 材. VOCに. 占め 、 最 近 は 高 品質 材 料 へ の 要 求 に 応 え 度 の 接 着 剤 量 を 用 い る高 性 能 材 料 の 使. よ る疾 病 が 指 摘 さ れ 、 特 に ホ ル ム ア ル デ ヒ. を 原 料 と して 作 られ て き ま し た パ ー テ ィ クル ボ ー. ドや 溶 剤 と して 使 わ れ る 芳 香 族 化 合 物 の 放 散 量 低. ドと異 な る 市 場 で 展 開 で き ま す の で 、 パ ー テ ィ ク. 減 が 求 め られ て い ます 。. ル ボ ー ド市 場 を 置 き 換 え る こ とな く、 新 た な市 場. こ の よ う な 背 景 の 下 に 木 材 と熱 可 塑 性 樹 脂(プ. 展 開 が 可 能 に な る と考 え られ ま す 。 こ の よ う な 分. ラ ス チ ッ ク)と の 複 合 化 が 研 究 され て き ま した1-4)。. 析 に 基 づ き 木 材 とプ ラ ス チ ッ ク との 複 合 体 は木 質. そ の 歴 史 は1970年 代 に ま で 遡 りま す 。 当初 木 質 材. 一42一.
(3) 木 材/プ ラ ス チ ッ ク複 合 体 に よ る木 質 資 源 の 再 生 利 用. 料 は 、 押 出 ま た は射 出 成 形 す る プ ラ ス チ ッ ク に 加 え る 低 コ ス トの 増 量 剤(フ. ィ ラ ー)と 認 識 さ れ て. い ま した 。 木 質 材 料 の含 有 率 も10wt%程 低 比 率 で あ り、30wt%を. れ ます 。 ま た 、 木 質 プ ラ ス チ ッ ク複 合 体 は 、 製 造 時 に ホ. 度 までの. ル ム ア ル デ ヒ ド等 を 使 用 しま せ ん の で 、 ホ ル ム ア. 超 え る こ とは あ りま せ ん. ル デ ヒ ドを 用 い て 製 造 さ れ た エ ン ジ ニ ア ドウ ッ ド. で した 。 木 質 材 料 が混 在 す る と、 特 に30wt%を. 超. の 廃 材 を使 用 しな い 限 り、 製 品 は低 レベ ル のVOC. え る と、 混 合 物 の 溶 融 粘 性 が 急 上 昇 し極 端 に増 粘. に 抑 え る こ とが で き、 比 較 的 安 心 して 使 用 で き る. しま す 。 そ の た め に 汎 用 の 押 出 成 形 機 や 、 射 出 成. 素 材 とい え ま す 。 さ らに 、 各 種 の 材 料 を 混 ぜ 込 む. 形 機 を 用 い て 有 意 な 速 度 で 成 形 す る こ とは 難 し く. こ と が 容 易 で す の で 、 た とえ ぼ 顔 料 、 難 燃 剤 、 抗. な り ます 。 ま た、 こ の 比 率 で 得 られ る成 形 体 は あ. 菌 剤 、 各 種 吸 収 剤 、 芳 香 剤 等 を 混 練 し高 機 能 性 を. くま で プ ラ ス チ ッ ク で あ り、 そ の 物 性 低 下 を 抑 え. 賦 与 した木 質 材 料 の 製 造 が 期 待 で き ます 。. る 意 味 か ら も多 量 の 木 質 材 料 の 添 加 は望 まれ ま せ ん で した 。20世 紀 の終 わ りに近 づ き 、50wt%内. 外. 2.木 質プラスチ ック複合体 の製造技術. の木 質 材 料 を 含 む 成 形 体 を 作 る 技 術 が 開 発 さ れ て き ま し た。 当 初 は 成 形 速 度 が 遅 く、 産 業 的 に そ の. 本 複 合 体 に は 原 則 的 に は あ らゆ る 熱 可 塑 性 樹 脂. ま ま 適 用 す る に は 難 点 の あ る技 術 で した が 、 成 形. を 用 い る こ とが で き、 原 料 とす る木 質 材 料 の 形 態. 体 が作 れ る こ とを 示 した意 義 は高 く評 価 され ます 。. も微 粉 末 か ら繊 維 くず 、 お が くず 、 チ ッ プ、 ス ト. こ の 中 比 率 木 質 複 合 体 は 、 木 材 とプ ラ ス チ ッ ク と. ラ ン ドに 至 る ま で広 く成 形 可 能 で す 。 しか し、 実. の 性 質 を兼 ね 備 え て い ます 。 しか し、 そ の 物 性 は. 用 性 か ら見 る とポ リマ ー で は ポ リエ チ レ ン、 ポ リ. 多 くの点 で プ ラ ス チ ッ ク の性 質 が優 先 しま す。. プ ロ ピ レ ン、 ポ リ塩 化 ビニ ル 、ABS、. 西 暦2000年 を過 ぎ る 頃 か ら、 木 質 プ ラ ス チ ッ ク. ア ク リル 系. 樹 脂 等 に 限 られ ま す。 溶 融 温 度 の 高 いPETや. ポリ. 複 合 体 の 分 野 に新 しい 成 形 技 術 が 導 入 さ れ 、70∼. カ ー ボ ネ ー トで は、 溶 融 温 度 を 著 し く下 げ る 添 加. 95wt%の. 物 を 加 え な い 限 り木 質 複 合 体 を 作 る の は 難 し く な. 木 質 材 料 を含 む 高 木 質 含 量 の 押 出成 形 体. が 作 れ る よ う に な りま した5-1°)。 こ こで 得 られ る. り ま す 。 木 質 材 料 と して は 直 径0.5∼5mm、. 高 木 質 含 量 成 形 材 料 は圧 倒 的 に木 質 材 料 の 特 徴 が. ペ ク ト比1/1∼1/2程. 優 先 し、 中 比 率 複 合 体 で課 題 で あ っ た塗 装 性 や 接. く用 い られ ま す 。 成 形 法 は 押 出 成 形 が 主 と して 用. 着 性 も 向 上 し、 木 と して の特 徴 が 顕 著 に な ります 。. い ら れ 、 射 出 成 形 、 カ レ ン ダ ー 成 形 、 圧 縮(プ. 上 述 の よ う に 現 行 のMDFやPBで. ス)成 形 の例 も知 られ て い ます 。. も15%程. 度の. 熱 硬 化 性 樹 脂 が含 まれ る こ とを 考 え ま す と、 高 比 率 で 木 質 材 料 を含 む 押 出 成 形 体 は 、 木 質 材 料 の 一. 2.1装. アス. 度 の木 粉 ま た は 木 繊 維 が 多. レ. 置および材料. 押 出 成 形 で 複 合 体 を 作 る に は、 木 粉(ま. たは木. 員 に 加 え る 条 件 ・性 質 を 十 分 に 備 え て い ま す。 す. 繊 維)製. な わ ち 、 念 願 で あ った 、 押 出 成 形 で 木 質 材 料 を 製. で す 。 木 粉 原 料 に は建 築 廃 材 や 製 材 廃 材 を 用 い る. 造 す る新 しい 道 が 開 か れ た と い う こ とが で き る で. こ と が で き ま す し、 そ の 他 の植 物 性 繊 維 を 用 い る. しょ う。. こ と も で き ま す 。 木 粉 製 造 段 階 で は、一 次 破 砕 、. 課 題 で あ っ た成 形 速 度 も プ ラ ス チ ッ ク近 くに ま. 造 装 置 、 混 練 装 置 、 お よ び成 形 機 が 必 要. 二 次 破 砕 、お よ び造 粒(さ. ら に必 要 に 応 じて 乾 燥). で 向 上 し て お り9)、ま た 木 質 材 料 比 率 の 向 上 は コ. が 主 要 な 基 本 プ ロ セ ス で すll)。比 較 的 組 成 が 均 一. ス ト面 に も有 利 に は た ら き ま す 。 技 術 は 生 ま れ て. な 製 材 廃 材 と比 較 して 、 建 築 廃 材 に は 種 々 の 異 物. ま だ 日 も浅 く、 今 後 と も諸 条 件 の 最 適 化 が 進 む と. 混 入 の 可 能 性 が あ りま す の で 、 木 粉 供 給 ラ イ ン は. 思 わ れ ま す が 、 少 な く と も素 材 の 切 削 組 み 立 て 加. 使 用 す る 原 料 の グ レ ー ドに よ って 装 置 の 内容 や コ. 工 に よ っ て 得 られ る製 品 に近 い形 の 異 形 成 形 品 が、. ス トに か な りの 差 を 生 じ ます 。. 直 接 に 、 そ れ も か な りの速 度 で得 られ る とい う特 徴 は 、 必 ず 有 効 に 生 か さ れ る分 野 が あ る と期 待 さ 一43一. 木 質 材 料 に つ い て 考 察 しま す と、30%∼60%の 木 質 材 料 を 含 む 中比 率 複 合 体 で は、 混 練 を 容 易 に.
(4) 岡本. 忠. す る た め に 著 し く微 小 で 、 で き る だ け粒 径 が 揃 っ. ペ レ ッ ト化 し、 コ ンパ ウ ン ド と し て 別 途 成 形 機 に. た 木 粉 が 使 用 さ れ て き た の に対 し、 高 比 率 複 合 体. 供 す る 方 法 も 多 く使 わ れ13)、コ ンパ ウ ン ドの 市 販. で は そ の要 求 は そ れ ほ ど高 くな い こ とが 指 摘 さ れ. も行 わ れ て い ま す 。 コ ンパ ウ ン ドの製 造 と複 合 体. ま す 。 木 粉 を あ ま り に微 小 化 しま す と、 木 材 が も. の 成 形 とを 分 け る方 法 は 、 操 作 の 安 定 性 に優 れ 一. つ 強 度 を 損 な い 成 形 体 強 度 が 低 下 す る傾 向 が 生 じ. 定 品 質 の 製 品 を 供 給 しや す い 特 徴 が あ りま す 。 混. ま す 。 木 粉 の 水 分 率 につ い て も 、 中 比 率 複 合 体 が. 練 と成 形 を 同 時 に 行 う方 法 は エ ネ ル ギ ー コ ス トの. 絶 乾 に 近 い 状 態 の 木 粉 を 要 求 して き た の に対 し、. 点 で 優 れ ます が 、 原 料 が 嵩 高 い 場 合 な ど に は 圧 縮. 高 比 率 複 合 体 で は 比 較 的 許 容 範 囲 が 広 い よ う です 。. 率 を 高 め る た め に 時 間 を 要 し、 押 出速 度 が 低 下 し. も ち ろ ん 高 含 水 率 の 材 料 な ど低 沸 点 物 質 を 多 量. ます 。 ヘ ン シ ェ ル 型 の ミキ サ ー を 用 い 、 機 械 的 に. に含 む 材 料 は 、 成 形 中 に 背 圧 を生 じて 複 合 体 強 度. 混 練 して ア グ ロ メ レ ー ト と呼 ぼ れ る 混 合 物 を 作 り. に ば らつ き を 与 え る と と も に押 出 速 度 を 著 し く低. 押 出機 に 供 す る 中 比 率 複 合 体 に 用 い られ て き た 方. 下 さ せ ま す の で 、 好 ま しい と は い え ま せ ん 。 木 材. 法 は 、 高 比 率 の 複 合 体 に も適 用 さ れ ます14)。. の 樹 種 に対 す る許 容 性 は 比 較 的 大 き い の で、 建 築. 2.3成. 廃 材 の 再 利 用 に 際 して の 障 害 は 少 な い とい え る で しょ う。. 形 機5・15). 押 出 成 形 の た め の 成 形 機 は 、 混 練 ス ク リュ ー 数 で 分 類 して 単 軸 、 二 軸 、 多 軸 に 分 け られ ま す 。 木. 一 方 、 プ ラ ス チ ッ ク の軟 化 の 目安 とな る ガ ラ ス 転 移 温 度(Tg)は. 質 成 分 の 多 い 複 合 体 に は 押 出 性 に富 む 二 軸 押 出 成. 、 プ ラ ス チ ッ クの 種 類 に よ っ て. 形機 が用 い られ ます が、 この タイ プは さ らに 同. 異 な り、 同 じポ リマ ー で も重 合 度 、 枝 分 か れ の 程. 方 向 回 転 型 と異 方 向 回 転 型 に 分 け られ 、 回転 ス ク. 度 、 添 加 剤 の 種 類 と量 で 大 き く変 化 し ます 。 した. リ ュ ー の 形 状 か らパ ラ レ ル(平. が っ て 、組 成 の 一 定 しない プ ラ ス チ ッ ク混 合 物 は、. に 異 方 向 回 転 型 の 場 合 に 使 わ れ る コ ニ カ ル(斜. 溶 融 流 動 性 が 著 し く変 動 し ま す 。 これ か ら分 か り. 方)型. ま す よ うに 、 市 井 か ら 回収 され る 組 成 不 明 の廃 プ. リ ュー デ ザ イ ンが 各 メ ー カー に よ っ て 工 夫 さ れ て. ラ ス チ ッ クの 押 出 成 形 は 、 一 定 の 条 件 で の 連 続 押. い ま す。 混 練 効 率 は一 般 に 異 方 向 回 転 型 が 優 れ ま. 出 が 難 し く、 品 質 の 一 定 した 製 品 を 作 る こ と が で. す 。 上 述 の よ うに 、 木 質 材 料 の 割 合 が 増 加 す る と. き ま せ ん 。 産 業 廃 棄 物 な ど組 成 が 一 定 す る廃 プ ラ. と も に 材 料 混 合 物 の熔 融 粘 性 が 著 し く増 加 し ます. ス チ ッ ク で は比 較 的 容 易 で す。 な お 、 多 成 分 の 混. の で 、 高 トル ク の成 形 機 が 必 要 にな ります 。 ま た 、. じ りあ う廃 プ ラ ス チ ッ ク の 再 生 利 用 の 目的 に は、. 耐熱性 に欠 ける木質材 料の高 温部 での滞留 時間を. 押 出 成 形 で な く、 物 理 的 に 混 練 して(た. 短 縮 し、 か つ 圧 縮 度 を 高 め る た め に 、 本 複 合 体 の. ミ キ サ ー な どを 用 い て)得 形(プ. レス成 形)す. と え ばK. られる組成物 を圧縮 成. る方 法 が あ りま す12)。. 行)型. また は特. が あ りま す 。 混 練 す る対 象 物 に 適 した ス ク. 製 造 に は コニ カ ル 型 が 適 す る と さ れ て い ま す 。 実 際 に、 高 比 率 で木 質 材 料 を 含 む 複 合 体 の 製 造 に 際. 使 用 す る プ ラ ス チ ッ クの 種 類 や 性 質 は 、 押 出 条. して は 、 異 方 向 回 転 型 コ ニ カ ル ニ 軸 押 出 成 形 機 が. 件 や複 合 体 の 物 性 に大 き く影 響 し ます 。 現 状 で は、. 多 用 さ れ て い ます 。. ポ リ プ ロ ピ レ ン や 低 密 度 ポ リエ チ レ ン が 広 く用 い. 2.4相. 溶 化 剤(コ ン パ テ イ ビラ イ ザー). 成 形 性 に 優 れ ま す 。 同様 に ポ リ塩 化. プ ラ ス チ ッ クの 成 形 性 を 熱 硬 化 性 樹 脂 の そ れ と. ビ ニ ル も 成 形 性 に 富 む 優 れ た材 料 で す が 、 環 境 負. 比 較 しま す と、 プ ラ ス チ ッ ク は 成 形 サ イ ク ル に 要. 荷 が 大 き い の で 使 用 に 注 意 を 要 しま す 。 な お 、 環. す る 時 間 が 短 い が 、 型 な じみ 性 が 悪 く容 易 に 濡 れ. 境 負 荷 の 点 で はABSに. な い 特 徴 を も つ こ とが 知 られ て い ま す 。 本 複 合 体. ら れ 、ABSも. もや や 懸 念 が あ るか も しれ. で も、 親 水 性 の木 材 を 疎 水 性 の プ ラ ス チ ッ ク と混. ませ ん。 2.2混. 練装置. 合 し ま す の で、 単 に混 練 す る だ け で は 互 い に よ く. 木 粉 とプ ラ ス チ ッ ク とを 直 接 成 形 機 中 で混 練 ・ 成 形 す る方 法 も 使 わ れ ま す が 、 混 練 した 組 成 物 を 一44一. な じま ず 、 強 度 が 上 が り ませ ん 。 そ こで 混 和 促 進 の た め に 相 溶 化 剤 が 一 般 に用 い ら れ ます 。 両 者 の.
(5) 木 材/プ ラ ス チ ッ ク複 合 体 に よ る木 質 資 源 の 再 生 利 用. 性 質 を 兼 ね 備 え る 物 質 で あ れ ぼ この 目 的 に 多 少 と. く知 られ て お り、 そ の 他 に も加 熱 混 練 中 に反 応 さ. も 寄 与 す る と予 想 され 、 種 々 の物 質 が す で に検 討. せ る例 は 数 多 く存 在 し ま す32)。ま た 、 後 に述 べ ま. さ れ て い ま す1一臥16-19)。 そ の 中 で も普 遍 的 に効 果 が. す よ うに 、 高 比 重 が 強 度 発 現 に 重 要 で あ る点 を 考. 認 め られ て い る物 質 は マ レイ ル 化 ポ リオ レ フ ィ ン. 慮 し ま す と、 近 距 離 で 作 用 す る分 子 間 力 、 す な わ. とよ ぼ れ て い る物 質 群 で す 。 こ の 種 の 物 質 は正 し. ち分 散 力 の 寄 与 が 示 唆 さ れ ます 。. くは 無 水 マ レイ ン 酸 変 性 ポ リ オ レ フ ィ ン と よ ぶ べ. 混 和 剤 は 、 以 上 述 べ ま し た マ レイ ル 化 ポ リオ レ. き もの で す が 、 中 で もマ レイ ル 化 ポ リプ ロ ピ レ ン. フ ィ ン の み で な く、 今 後 も っ と幅 広 く種 々 の 物 質. (無 水 マ レイ ン酸 変 性 ポ リ プ ロ ピ レ ン、MAPP)や. が 使 わ れ る と考 え られ ま す 。 木 材 や セ ル ロー ス を 、. マ レイ ル 化 ポ リエ チ レ ン(無 水 マ レイ ン 酸 変 性 ポ. 化 学 反 応 に よ っ て や や 疎 水 性 が 増 す 方 向 に誘 導 化. リエ チ レ ン、MAPE)が. し ま す と、 得 られ る誘 導 体 の 中 に は 相 溶 化 剤 と し. 多 用 さ れ ま す 。MAPPに. 限 っ て も、 基 本 に な る ポ リ プ ロ ピ レ ン の 分 子 量 お. て 優 れ た 作 用 を 示 す 物 質 が 見 出 さ れ る と考 え られ. よ び そ の分 布 、 無 水 マ レイ ン酸 の 導 入 量 お よ び そ. ます 。 著 者 ら は、 木 材 を 爆 砕 して 得 られ る爆 砕 木. の 構 造 、 全 体 と して の 相 溶 性 、 結 晶 性 等 が 異 な る. 粉 を 複 合 体 中 に 加 え て 成 形 を 行 い、 有 意 な結 果 を. か な りの種 類 が 存 在 し、 種 々 の メ ー カー か ら市 販. 得 て お り ます33)。. さ れ て い ま す 。 ま た 、 無 水 マ レ イ ン酸 が 吸 水 し開. その他 の 添加 剤 として、上 記 の混和 剤以 外 に、. 環 し ます と効 果 が 低 下 す る の で 、 保 存 に よ る影 響. 滑 材(ス テ ア リン酸 亜 鉛 な どの 金 属 石 鹸)、 難 燃 剤. も受 け ます。 現行 の製 品 で は、無 水 マ レイ ン酸. (ホ ウ酸 塩)、 光 安 定 剤 、 酸 化 防 止 剤(立. の 含 有 率 は0.16∼4.3%程. 持 つ フ ェ ノー ル+ホ. 度 、 分 子 量 は3,000∼. 160,000の 範 囲 内 で、 特 に1∼3万. 程 度 の もの がよ. 体 障害 を. ス フ ァイ ト)等 が 微 量 添 加 さ. れ る例 が 多 い よ うで す 。. く使 わ れ ま す 。 一 例 と して ポ リプ ロ ピ レ ンー 亜 麻. こ の 周 辺 で の 問 題 点 の 一 つ に、 押 出 し成 形 条 件. 複 合 体 系 で 調 べ られ た結 果 を示 し ま す と、 結 品 性. 下 の 混 合 物 の挙 動 、 特 に 多 量 に 固 形 分 を 含 む 系 の. のMAPPを. 熱 流 動 性 挙 動 を 、 ベ ン チ ス ケ ー ル で 再 現 ・評 価 す. 用 い た場 合 に は分 子 量 が大 き い も の が. よ り大 き な相 溶 化 効 果 を 示 し、 非 結 晶性MAPPで. る 方 法 が な い こ と が 挙 げ られ ます 。 簡 便 な評 価 法. は 無 水 マ レイ ン酸 の 含 有 量 が 多 い も の が よい と報. は 、 今 後 の 発 展 に 不 可 欠 で あ り、 早 急 な 検 討 ・開. 告 さ れ て い ます2°)。製 品 の 物 性 に 及 ぼ す 各 成 分 の. 発 が 求 め られ ます 。. 効 果 は 各 々 異 な り、 求 め る 条 件 下 で 最 適 な も の が 存 在 しま す の で21)、そ れ ぞ れ の ケ ー ス に 応 じて 複. 3.木 質 プラスチ ック複合体 の物性. 合 体 組 成 お よ び 成 形 条 件 な どを 細 か く検 討 し、 系 の 最 適 化 を は か る 必 要 が あ りま す 。 な お 、 相 溶 化 剤 が 使 わ れ る 量 は 全 体 の せ い ぜ い5wt%以. 下 で効. 複合 体の成形 密度 は、複合体 の構 成々分 の密着 性 を 高 め て 強 度 を 向 上 さ せ ま す の で 、1.1∼1.2が. 果 が 得 られ 、 多 量 に 使 用 して も特 に 改 善 さ れ る こ. 一 般 的 で す 。 製 品 の 特 徴 は、 耐 水 性 、 耐 腐 食 性 、. とは あ りま せ ん22-24)。相 溶 化 剤 が 効 果 を 発 揮 す る. 耐 湿 寸 法 安 定 性 、 環 境 調 和 性 、 メイ ン テ ナ ン ス フ. メ カ ニ ズ ム に は 種 々 の 可 能 性 が 指 摘 さ れ 、MAPP. リー 、 耐 割 れ ・さ さ くれ 立 ち 性 、 生 産 性 、 お よ び. の 効 果 に つ い て も混 練 プ ロ セ ス 中 で 木 材 や セ ル. 強 度 等 で す 。 木 材 特 にPBやMDFで. ロ ー ス の水 酸 基 と無 水 マ レイ ン 酸 と の反 応 に よ る. に よる膨潤収縮 が課題 とされてい ますが、複 合体. エ ス テ ル 化 が 指 摘 さ れ て い ま す25-29)が、 強 度 に お. の 耐 水 、 耐 湿 性 は プ ラ ス チ ッ クの 含 有 量 に比 例 し. よ ぼ す エ ス テ ル 結 合 の 寄 与 は低 い と指 摘 し て い る. て 向上 し ます 。 しか し、 プ ラ ス チ ッ ク が 増 え る と. 文 献 も あ り ま す30)。た だ し、 木 粉 を 含 ま な い 系 で. 熱 に よ る 膨 張 収 縮 が 顕 著 に な りま す 。 ま た プ ラ ス. ポ リ プ ロ ピ レ ン の よ うな ポ リ オ レ フ ィ ンに ラ ジ カ. チ ッ ク の 比 率 が 上 が る と、 プ ラ ス チ ッ ク 固有 の 粘. ル 開 始 剤 を 混 ぜ て 加 熱 混 練 す る と、 ラ ジ カ ル 的 な. 弾 性(ク. グ ラ フ ト反 応 が進 行 す る例(反 応 性 混 練 法)31)は よ. しま す 。. 一45一. リー プ 性 等)も. は、 吸 ・放 湿. 顕 著 とな る の で 注 意 を 要.
(6) 岡本. 上 述 の よ う に、 初 期 に は 低 比 率 で 木 質 材 料 を 含. 忠. れ た の は1992年 、 米 国MobileChemicalCo.(後. む プ ラ ス チ ッ ク複 合 体 か ら始 ま りま した が 、 今 日. 独 立 してTrexCo.)に. で は 幅 広 く組 成 を 選 択 で き ま す 。 複 合 体 の 物 性. チ レ ン)と 木 粉 との 約50/50程. は、 原 則 的 に 組 成 比 を 反 映 し ま す 。 含 ま れ る木 質. で す3臥36)。この 製 品 は屋 外 用 高 級 デ ッキ 材 と し て. 材 料 の 割合 に よ って、含 有 量 が 少 な い場 合 はプ. 毎 年 売 上 を 倍 増 させ 、 堅 実 な伸 び を示 し て い ます. ラ ス チ ッ ク の 性 質 が 上 回 り、 木 質 材 料 が 増 え ま. (2001年 売 上 高1.17億 ドル 、 木 質 系 デ ッキ 中の シ ェ. す と木 材 の 性 質 が 上 回 り ま す。 こ こ で、 木 質 含 量. ア8%)35・36)。わ が 国 で は30%程. 度 までの木質 含量. を基 準 とす る複 合 体 の分 類 を 見 て み ま し ょ う。 米. を もつ ミ サ ワ ホ ー ム(株)のMウ. ッ ドが 一 歩 先 ん じ. 国ASTMは. て 内装 材 に用 い ら れ て き ま し た。 ま た 、 ア イ ン社. 、 木 質 材 料 の 含 有 量 が50%を. 超 えな. よ るLDPE(低. に. 密 度 ポ リエ. 度 の複合 体 が最初. い 複 合 体 の 基 準 をPlasticLumberStandardと. は 、 わ が 国 の 木 粉 一 プ ラ ス チ ッ ク複 合 体 の 発 展 に. し てD20委. 先 導 的 な 役 割 を 果 しま し た37)。そ の他 に も各 方 面. 50%を. 員 会 で 検 討 し、 木 質 材 料 の 含 有 量 が. 超 え る複 合 体 を 別 個 にD7委. て い ま す 。 ま た 、50%以. 下 の も の を木 質 プ ラス. チ ッ ク複 合 体 と呼 び 、50%を (ExtrudedWood)と. 員 会 で検討 し. で50%程. 度 ま で の 比 率 で木 質 材 料 を 含 む製 品(中. 比 率 複 合 体)開 発 の報 告 が あ ります38)。ま た最 近 、. 超 え る と押 出 し木 材. 松 下 電 工(株)は 、 木 質 材 料 、 ポ リオ レフ ィ ン、 無. 呼 ぶ 向 き もあ る よ うで す 。 用. 機 フ ィ ラ ー を 主 成 分 と す る 薄 い シ ー ト状 成 形 体. 途 か ら考 え ます と、 室 内用 に は70∼85%の. 高 比率. (1.5mm)の. 販 売 を 開 始 し ま し た。 シー ト状 成 形 体. で木 質 材 料 を含 む 複 合 体 が 適 し、 屋 外 用 に は40∼. の 開 発 は 初 め て で す が 、 こ の製 品 に は 無 機 材 料 が. 60%(中. か な り使 わ れ 、 木 質 材 料 の 量 は あ ま り多 くな い よ. 比 率)の. もの が 耐 水 性 に 優 れ、 適 して い. ま す 。 わ が 国 で も 、 米 国 同様 に二 つ に分 け て取 り. う で す39)。一 方 、70%を. 越 え る木 質 含 量 の 押 出 成. 扱 うの が分 か りや す い と思 わ れ ま す。. 形 品(高. つ い て は、 大 手 ホ ー ム セ. な お 、 本 複 合 体 は 加 熱 に よ り可 逆 的 に 可 塑 化 し. 比 率 複 合 体)に. ン ター の ア イ リス オ ー ヤ マ が 、 木 質 含 量80%の. て 再 び 成 形 で き、 リサ イ クル 性 に 富 む 環 境 負 荷 の. 外 用 の 支 柱(ラ. 少 な い 材 料 と い う こ とが で き ま す 。80%木. 2002年6月. むPP複. 粉 を含. 合 体 の リサ イ クル 実 験 を行 っ た と ころ 、 一. 回 の 再 成 形 に よ り20%程. 度 の 強 度 低 下 が 認 め られ. ま した33)。再 成 形 に は 、 新 しい 材 料 を 混 ぜ て用 い る の が望 ま しい よ うで す。. テ ィ ス ポ ス ト、PPと. 屋. の複 合 体)を. 頃 に 売 り出 した の が 国 内 最 初 の 例 と思. わ れ ま す 。 こ の 他 に も 検 討 中 の 動 き を 数 多 く耳 に し ま す の で 、 今 後 急 速 に 市 場 に 出 回 りは じめ る で し よ う。 ア メ リカ で の 木 質 プ ラ ス チ ッ ク複 合 体 の将 来 予 測 は 、1999年 の 年 間 生 産 量20∼30万 2005年 の 予 想 値 と して50∼60万. 4.市 場情 報および将来展 望. トンに対 し. トンを 見 込 ん でい. ま す4°-42)。Trex社も 過 去5年 間 で4倍 増 と な っ た 木 質 材 料 と プ ラ ス チ ッ ク材 の もつ 長 所 を 活 か し. 売 上 の トレ ン ドは 継 続 す る と見 て い ます35'36)。. 短 所 を 補 って 、 どの よ うな 市 場 に どの よ う な形 で. 今 後 の 技 術 課 題 と して は発 泡 製 品 が 挙 げ られ ま. 展 開 す る か は 大 切 な ポ イ ン トで す 。 対 象 と な る 分. す 。 現 行 の 成 型 品 は1.1以 上 の密 度 に 成 形 され て い. 野 に は、 屋 内用 と して 床 材 、 家 具 、 ドア 枠 、 建 築. ま す 。 した が っ て 製 品 化 の 段 階 で 中 空 品 と し、 成. 用 半 製 品等 、 屋 外 用 と して 貯 蔵 ま た は輸 送 用 コ ン. 型 品 全 体 と して の 見 か け の 密 度 を 落 とす 工 夫 が な. テ ナ 、 パ レ ッ ト、 フ ェ ン ス 、 庭 用 家 具 、 デ ッキ 、. さ れ て い ま す(異. 外 壁 化 粧 材 、 問柱 、 水 辺 の 構 築 物 、 さ らに 自動 車. る0.6か ら0.8の 密 度 を もつ 成 型 品 を 得 る た め に は 、. 用 等 が あ げ られ ま す7β4)。. 発 泡技 術が必 要です。発 泡 につい てはす でに検討. プ ラスチ ック中に増量 フ ィラーの 目的で少量 の. 型 成 型 品)。 本 体 が 木 材 に準 ず. が 行 わ れ て い ます41'42)。しか し、 中比 率 木 質 複 合. 木 粉 や 木 繊 維 を分 散 させ る技 術 を 除 き ます と、 本. 体 で は可 能 で あ っ た と して も、80∼90%の. 複 合 体 の範 疇 に属 す る生 産 が 商 業 レベ ル で 開始 さ. 含 む 発 泡 製 品 は 、 極 め て 難 しい 技 術 の 一 つ と考 え. 一46一. 木質を.
(7) 木 材/プ ラ ス チ ッ ク複 合 体 に よ る 木 質 資 源 の 再 生 利 用. られ ます 。 ま た、 木 材 を 多 く含 ん だ 系 の 射 出成 形. g)C.Clemons:∫bre訂Prodμc診s訊,52(6),1018(2002).. も、 将 来 の課 題 の一 つ に数 え られ る で しょ う。 なお、生分 解性 の プラスチ ックを接着 性樹脂 と. 10)柏. 山 晃 毅,前. して 上 記 の ポ リオ レ フ ィ ン の代 わ りに 用 い て 、 複. 究 会 第2回. 合 体 を 完 全 に 生 分 解 性 材 料 か らつ くる試 み も検 討. pp.19-30.. さ れ 始 め て お り43)、将 来 に 向 け て 魅 力 あ る課 題 で. 11)前. す。 12)小. 原 康 博:木. 来 が か か っ て い る とい っ て も過 言 で は な い で し ょ. 林 丈 紘:第16回. 木 質 ボ ー ド ・木 質 複 合 材 料 都,2000,pp.75-84.. Kassel,Germany,2002,lecture13-1.. 14)小. と して 展 開 す る の で な く、 従 来 の 木 材 に 勝 る高 級 品 と し て ス ター トし、 成 功 を 収 め た 事 実 は 注 目に. 都,2001,pp.12-24.. andNaturalFibreCompositesSymposium,. 木 質 材 料 と し て展 開 す る 力 を 十 分 持 つ 材 料 と考 え 価格の安 い材料. 研. 13)Bomemann,H.-J.:4thInternationalWood. う。 高 い 比 率 で 木 質 材 料 を 含 む 複 合 体 は 、 汎 用 の. られ ま す 。 こ こ で、 前 出 のTrexが. 都,2003,. 質 プ ラ ス チ ッ ク 研 究 会 第1回. シ ン ポ ジ ウ ム 要 旨,京. は、 ふ さわ しい 商 品 分 野 の 開 拓 と展 開 の 方 法 に 将. 質 プ ラ スチ ッ ク研. 会 員 制 研 究 会 要 旨,京. 究 会 要 旨,京. 新 しい ス テ ー ジ に 入 っ た 本 複 合 体 の今 後 の発 展. 田 直 実:木. 村. 壱 成:木. 質. 員 制 研 究 会,京 15)平. 値 す る と思 わ れ ま す。. 井. 旨,京. ス チ. ッ. ク 研. 究 会. 第1回. 会. ッ. ク 研. 究 会. 第2回. 研. ッ. ク 研. 究 会. 第1回. 研. 都,2003,pp.14-28.. 雅 人:木. 究 会 要. プ ラ. 質. プ ラ. ス チ. 都,2002,33-45.. 16)Jhonson,D.A.,Jhonson,D.A.,Urich,J.. L.,Rowell,R.M.,Jacobson,R.,Caufield,. 引用文献. D.F.:FifthInternationalConferenceon. Woodfiber-PlasticComposites,Madison,. 1). 岡 本 忠:木. 2). 同:第16回. USA,1999,pp.203-210.. 材 工 業,50(3),100-105(1995). 木 質 ボ ー. ド ・木 質 複 合 材 料 シ ン ポ. 17)David,J.:TheInternationalConference. 都,2000,pp.13-22.. andExhibitiononWood-PlasticCoposites,A. 同:APA87T(森. と 木 の 先 端 技 術 情 報),42,. SustainableFuture,Vienna,Austria,2002,. 3. ジ ウ ム 要 旨 集,京. 11-15(2002).. lecture7.. 4 R.Rowel1:木. 質 プ ラ ス チ ッ ク 研 究 会 第3回. 究 会 要 旨,奈. 研. 18)岩. 良,2002年11月,pp.1-7.. 藤. 昌 樹:木. 究 会 要. 旨,京. 質. プ ラ. ス チ. 都,2001,pp.25-42.. 5 Polz,K,柏. 山 晃 毅,前. 田 直 実:プ. ラ ス チ ッ ク. ス,51(5),26-31(2000).. 19)五. 百. 蔵 賢. 一:木. 研 究 会 要. 旨,京. 質. プ. ラ ス チ. 都,2002,pp.ll-32.. 6 四 国 産 業 ギ ー. ・ 技 術 振 興 セ ン タ ー:新. エ ネ ル. ・産 業 技 術 開 発 機 構 地 域 コ ン ソ ー シ ア ム. 研 究 開 発 事 業,「. ゼ ロ エ ミ ッ シ ョ ン を 目指 し た. 未 利 用 木 質 資 源 の 二 次 製 品 化 技 術 の 開 発 」 成. 20)Gauthier,R.,Gauthier,H.,Joly,C.:Fifth. InternationalConferenceonWood-fiber-. PlasticComposites,Madison,WI,1999,. pp.153-164. 21)Lavisci,P.,Berti,S.,Fioravanti,M.,. 果 報 告 書,pp.72-79(2001). 7 Tichy,R.J.,1.ang,RW.:ProceedingofThe. Maccioni,N.,Mascia,F.Pizzo,B.:ibid.,. InternationalConferenceandExhibition. 1999,pp.165-174.. onWood-PlasticComposites,ASustainable. 22)Han,G.-S.,Ichinose,H.Takase,S.,. Future,Vienna,Austria,2002,1ectureland. Shiraishi,N.:MokuzaiGahkaishi,35(12),. 2.. 1100-1104(1989).. 8 柏 山 晃 毅,前 会 第1回. 田 直 実:木. 研 究 会 要 旨,京. 質 プ ラ ス チ ッ ク研 究. 23)Takase,S.,Shiraishi,N.,:J.Appl.Polym.. Sci.,37,645-659(1989).. 都,2001,pp。1-11.. 一4'. ッ ク 研 究. 会 第2回.
(8) 岡本. 24) Lai, S. -M., Yeh, F. -C., Wang, Y., Chan, h.. 忠. 36) Wittenberg,. R. A. : Proceeding. -C., Shen, H. -F. : J. Appl. Polym. Sci., 87,. International. 487-496 (2003).. on Wood-Plastic. 25) Felix, J. M., Gatenholm,. P., : J. Appl.Polym.. Sci., 42, 609 (1991). 26) Kishi,. Shiraishi,. M., Yamanoi,. N.: MokuzaiGakkaishi,. A.,. 34, 133-. MokuzaiGakkaishi,. 38)榊. N. :. M.,. Balatinecz,. J. J.,. 30) Kazayawoko,. Plastic. J. J., Fourth. Madison,. J.,. processing, Kramer,. Vol.. Science. 18, Polymer. Ed. by Cahn, R. W., Haasen,. P.,. pp.429-464. M., Ikemiya,. A., Nagata,. Y.,. Kitayama, T., Okamoto, T. : 4th International Wood. and. Symposium,. Natural. Fibre. Composites. Kassel, Germany,. 2002, lecture. 8-1. 34) Bledzki,. A. J.,. International Plastic. Sperber,. Conference. Composites,. V. E.:. Fifth. on Woodfiber-. Madison,. USA, 1999,. pp.187-192. 35) Muller, J. J.: Abstract Conference. on. of 3rd International. Wood. fiber-Plastic. Composites, Madison, WI, 1995, pp.195.. and. Natural. 口 秀 時:木. 井 俊 雄:木 究 会 要 旨,京 藤. 陵,永. 谷 政 広,岡 旨 集,福. E. J., Wiley-VCH, New York, 1997,. 33) Takatani,. 43)松. Dordrecht,. P., "Material. Technology",. Composites,. 究 会 要 旨,京. 44)生. 32) Inoue, T., Marechal,. on Woodfiber-. Madison,. WI, 1999,. Fibre. Composites 2002, lecture. 15-1.. An. Ed. Karger-Kocsis, Publishers,. Conference. Symposium, Kassel, Germany,. WI, 1997,. 1999, pp.790-793.. and. Wood. on Wood- fiber-. 31) Chodak, I., Novak, I. : "Polypropylene,. Academic. G. M. : Fifth. pp.257-267.. 42)野. Reference",. Carter,. 41) Luebke, G. , Holzerg, T. : 4th International. M., Balatinecz, Conference. 研. 都,2002,pp.1-10.. International. N7[5--`M41710T. 2003, pp.1-10.. Composites,. Kluwer. 質 プ ラ ス チ ッ ク 研 究 会 第2回. P. M.,. Plastic. pp.81 -93.. A-Z. 勝 徳:木. 40) Smith,. 1163-1173 (1997).. 5-LE-Q14, MF,. 都,2003,pp.1-13.. htm ; 20034A. R. T.: J. Appl. Polym. Sci., 66,. 29) 1144A-± : 7KR-7°'--y. 会. 39) http//www.mew.co.jp/press/030100301-3.. 37, 241-246 (1991).. 28) Kazayawoko, Woodhams,. S., Shiraishi,. Composites, A Sustainable. 質 プ ラ ス チ ッ ク 研 究 会 第1回. 究 会 要 旨,京. G. -S., Saka,. International. 野 真 式:木 員 制 研 究 会,京. 139 (1988). 27) Han,. and Exhibition. Future, Vienna, Austria, 2002, lecture 4. 37)浅. H., Yoshioka,. Conference. of The. 質 プ ラ ス チ ッ ク 研 究 会 第4回 都,2003,別. 研. 添 ペ ー ジpp.1-9.. 質 プ ラ ス チ ッ ク 研 究 会 第4回. 研. 都,2003,pp.11-18. 田 陽 子,古 本 忠:第52回. 岡,2003,PJO2.. 川 理 恵,北. 山 隆,高. 日本 木 材 学 会 大 会 要.
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