ウッドセラミックスのインテリア材用への利活用
Utilization technology of Woodceramics for interior materials
小川 和彦
OGAWA Kazuhiko
ることができると考え、WCS の加工時に発生し
１．緒言
現在、あらゆる生産現場においてリサイクル
た切りくず・粉塵をリサイクルし再び建築材料
が叫ばれている。建築廃材のリサイクルは、セ
に使用した。このことにより、図 1 に示すよう
メントにおいては約 98％と高いが、木材は約
な、ゼロエミッションに近い WCS 製品の生産が
90％であり、他の建築廃材に比較してリサイク
可能となった。
ル率が極めて低い
1）
。このため、建築木質系廃
2.試験方法
材のリサイクル方法が模索されている。その中
でウッドセラミックス（Woodceramics；以下 WCS
本実験において WCS は MDF（Medium Density
と称す）は、建築廃材の利用方法として現在最
Fiberboard）を 650℃で焼成したものを使用し
も注目されている材料である。
た。このタイプの WCS はヒータの発熱体などで
WCS は、木材の廃材やおがくずなどを圧縮成
使用され、現在最も多く利用が見込まれている
形し、減圧下でその空隙にフェノール樹脂を含
タイプである。今回使用した WCS 粉は、実際の
浸 さ せ 、 無 酸 素 雰 囲 気 中 に お い て 200 ℃ ～
使用を前提とし、切断砥石で WCS を加工した際
2000℃の温度で焼成した多孔質炭素材料である
に発生する粒径 0.05～0.1mm の切りくずを使用
2）
した。使用した塗料はＦ☆☆☆☆の水性エマル
。WCS は軽量で堅く、耐熱性・伝導性・低コス
トなどの特徴を活かし、電磁シールド材
ジョン系塗料（関西ペイント株式会社製
，
5）6）
ビニ
、湿度やアンモニアなどのセンサ
デラックス）を使用し、塗料そのものからでき
などに使われ始めている。また優れた
るだけホルムアルデヒドが発生しないよう考慮
ヒータ材
ー材
3）4）
7）8）
9）
吸着性能にも注目されている 。WCS は 800℃焼
した。WCS を混合する塗料の粘度を I,H,S 粘
成の場合、焼成後に平面方向で約 20％、厚さ方
度:13～15 秒に定め、粘性を一定とし各実験で
10)
。これは、原料で
塗料による混合割合の誤差を最小にした。塗装
ある木質材料の繊維方向によって収縮率が異な
には塗料を均一に塗布する必要があるため、ス
るため焼成時に変形を生じるためである。焼成
プレーガンを使用し塗膜が均一になるように塗
により変形が生じるため、精密を要する部品の
布した。下地にはエマルジョン系の白（つや
向で 26％の収縮性質を有す
製品化には、切断・切削・研削などの焼成後の
二次加工が必要である 11）。WCS の 2 次加工の際
に多くの切りくず粉塵・粉塵が発生し大半は廃
棄されているのが現状である。
また、現在住宅等の VOC（Volatile Organic
Compounds）が健康にもたらす問題が生じ、その
対策が急がれている。本研究では、WCS の 2 次
加工で発生した切りくず等を水性エマルジョン
系塗料の建築内装用塗料に混ぜることによって、
ホルムアルデヒドの吸着性能を塗装膜に持たせ
図 1．
－47－
WCS のリサイクルシステム
消し）を用いた。吸着実験で使用するデシゲー
濃度が 1.5ppm まで上昇しているが、WCS を混合
タは、「塗料に対する WCS の混合比と吸着性能」
したものでは濃度は上がらず、合板等から発生
の実験のみ 36.2L とし、
他はすべて 5.4L とした。
するホルムアルデヒドを十分に吸着しているこ
とが確認できた。また、5％と 10％では、吸着
3.塗料に対する WCS の混合比と吸着性能
性能の差を観察できなかった。
塗料に対する WCS の混合比 0％、5％、10％の
3 種類のボードを作成し、デシゲータ内に JIS
4.WCS の粒径・焼成温度と吸着性能
A6921 にあるデシケータ法を参考に図 2 に示す
WCS は焼成温度により大きく資質が異なり、
9）
ように 1/20 の 8 畳間を想定したモデルを作成し、
吸着性能も異なることが報告されている
比較実験を行った。モデルは壁がビニールクロ
塗膜に混合し吸着を行った場合、同じような吸
ス張り、天井が塗装仕上げとし、塗装部分には
着の傾向があると予測される。このため WCS の
WSC の混合比を変えた WCS 粉入り塗装を用いた。
焼成温度と WCS の切りくず粉の粒径が及ぼす塗
またベースには壁、天井ともに、12mm 厚のラワ
膜のホルムアルデヒド吸着性能について調査を
ンベニア合板（セイホク株式会社製
Ｆ☆☆☆
行った。試験片は、厚さ 12mm の建材等石膏ボー
☆）を使用した。実験は気温 20±1℃以上、湿
ド 60mm 角を用い、エマルジョン系塗料（関西ペ
度 40±5.0％の環境で、約 15 時間デシゲータ内
イント㈱：ビニデラックス
の壁紙や下地より発生したホルムアルデヒド濃
塗りを行った。焼成温度の比較実験においては
度変化を測定した。実験の結果を図 2 に示す。
WCS の切断加工で発生した焼成温度 500℃～
WCS の混合比 0％は、5 時間でホルムアルデヒド
1200℃の WCS の切りくずを使用した。また、粒
。
Ｔ☆☆☆☆）で下
径の比較実験の試験片においては、
焼成温度
650℃の WCS の切断加工で発生した切りくずを、
篩い（＃40～＃230）によって分け、塗料に混合
する WCS の切りくず粉を作製した。試験片の作
製には、WCS の切りくず粉を水性エマルジョン
塗料に対して重量比 5％を混合したのち、スプ
図2
実験に用いたデシケータ（右）と 1/20 モ
レーカンによって吹付け塗装を行い試験片の作
製を行った。粒径 0.42～0.56mm 及び 0.56mm で
デル内部（左）
は、使用したスプレーガンのノズル径が 1mm の
ため、粒径 0.56mm 以上の WCS の塗料は、スプレ
デシゲータ内の
ホルムアルデヒド濃度(ppm)
2.00
ーガンでの塗付は粒径が大きく不可能であった
□0％
ため、刷毛により塗膜を形成した。また塗装し
1.50
た状態では、WCS の切りくず粉が塗膜から露出
する割合が少ないため、＃240 のエミリー紙に
1.00
△5%
×10%
より表面を研磨後に吸着実験を行った。容量
5.4L のデシケータ内で、0.001mg のパラホルム
0.50
〇Brank
アルデヒドを燃焼し、約 5～6ppm のホルムアル
0.00
デヒドガスを発生後、30 分間隔で 20 時間（２
0
図3
5
時間(h)
10
15
０℃±1）で、デシケータ内部のホルムアルデヒ
ドを測定し、試験片のホルアルデヒド吸着量の
焼成温度及び WCS の粒径と塗膜吸着性
－48－
デシゲータ内のホルムアルデヒド濃度
（ppm）
比較を行った。
図 4 は各粒径の大きさに対する吸着性能を比
5
｜0.56mm 以上
4
較したものである。ホルムアルデヒドの吸着量
○0.42~0.56mm
＊0.32~0.42mm
3
は吸着材である WCS の粒径による大きな変化は
確認できず、粒径は塗装膜の吸着性能を大きく
×0.21~0.32mm
△0.15~0.21mm
左右する要因ではないと確認できた。
図 5 は、焼成温度 500～1200℃の WCS の吸着
2
性能を比較したグラフである。焼成温度の低い
1
500～750℃と焼成温度の高い 1000～1200℃で
◇0.11mm 以下
は大きく吸着性能が異なり、焼成温度が低い
0
0
4
8
12
16
20
時間（ｈ）
500℃及び 650℃の WCS 切りくず粉を混合した塗
膜が吸着性に優れていることが確認できた。こ
れは、図 6 の SEM 写真で示すように、高温で焼
図4
成された WCS は低温焼成で焼成された WCS より
WCS の粒径ホルムアルデヒド吸着性
デシゲータ内のホルムアルデヒド濃度
(ppm)
孔部分が少ないため、吸着面積が少なく吸着量
8
が少ないためと予測できる。
*1200℃
6
5.他の吸着剤との比較
活性炭と備長炭は共に、吸着性能の強い材料
×1000℃
であり、防湿材や VOC 対策の吸着剤として、内
4
装材に多く用いられている。WCS と活性炭およ
2
び備長炭を水性エマルジョン系塗料に 5％混合
◇750℃
□650℃
した塗装膜の吸着性能について実験を行った。
△500℃
5.4L のデシゲータ内で、パラホルムアルデヒド
0
0
4
8
12
16
20
時間（ｈ）
を燃焼し、ホルムアルデヒド濃度を 5～6ppm、
デシゲータ内の温度を 20±1℃に保ち吸着実験
を行った。図 7 は WCS と活性炭および備長炭の
図 5
WCS の焼成温度とホルムアルデヒド吸着
粉を混合した塗膜の吸着実験結果である。ホル
性
ムアルデヒド WCS は、吸着性能に優れている活
性炭および備長炭と比較した結果、吸着性能は
劣ることが確認できた。特に、最初の 3 時間の
B
A
初期ではウッドセラミックスは備長炭と活性炭
に対して吸着力が弱いことが確認できた。しか
し、約 20 時間後には、備長炭および活性炭を入
れたデシゲータ内のホルムアルデヒド濃度は約
（A）焼成温度 650℃
（B）焼成温度 1000℃
図6
0.5ppm となり、WCS のデシゲータ内濃度も近い
工具粒度：＃50
約 0.6ppm となっている。
工具粒度：＃300
20 時間より長時間
行うことによって、デシゲータ内はほぼ同じ濃
焼成温度による切りくずの多孔度の違い
度となることが予測できる。
－49－
現在、建築内装・家具において、VOC の発生
の多いアクリルラッカー系の塗料の使用は減少
している、しかし今なお家具等には多く使用さ
れている。図 8 にラッカーに WCS 等の吸着剤を
混合した塗幕からのホルムアルデヒドの発生を
示す。WCS は、活性炭および備長炭と比較して、
ホルムアルデヒド発生の抑制力は低いといえる。
しかし、２０時間以上の長時間では抑制力の差
デシゲータ内のホルムアルデヒド濃度
（ppm）
6.有機溶剤系（ラッカー）塗料への応用
5
4
〇　WCS
◇　活性炭
3
△　備長炭
2
1
0
0
は無いといえる。この結果より、溶剤（ラッカ
4
8
12
時間（ｈ）
ー）系の塗料に混合することによって、溶剤系
塗料が乾燥時に発生するホルムアルデヒドを約
図7
半分軽減することが確認できた。
ルデヒド吸着性
7.WCS と塗料の混合比が明度に及ぼす影響
16
20
WCS、備長炭、活性炭入り塗膜のホルムア
2.5
の明度が低下する。L*a*b*表色系(JISZ8729)を
用いて、WCS の切りくず粉の塗料への混合比率
が及ぼす明度の低下について確認を行った。試
験片は、先の WCS の切りくず粉と塗料の混合比
と塗膜性能で使用した試験片を使用し、WCS の
ホルムアルデヒド濃度(ppm)
△ ラッカーのみ
WCS の切りくず粉を塗料に混合すると、塗料
2
＊ WCS
1.5
1
□ 活性炭
0.5
○ 備長炭
切りくず粉の混合比 0％、5％、10％、15％の 4
0
種類の比較を行った。なお下地は明度 59（L*）
0
のグレーの下地を用いた。測定にはコニカミノ
4
8
12
16
20
時間(ｈ)
ルタ製の分光測色計 （CM-600d）を用いた。明
度を測定した結果を図 9 に示す。WCS の切りく
図8
ず粉を混合することによって、各塗膜混合比
デヒド吸着性
0％からの明度低下は
WCS、備長炭、活性炭入り塗膜のルムアル
混合比 5％において約
12（L*）
、10%において約 21（L*）
、15％におい
100
ては約 25（L*）の明度の低下をもたらした。本
明度L*a*b*（L*）
実験において明度の低い下地仕上げを用いたた
め、WCS の切りくず粉と塗料の混合比率 5％の塗
料においても、一般的なグレー系（本校 7 号館
教室）の天井仕上げより明度の低い結果が得ら
90
80
70
れた。このため、WCS を混合した塗料施工にお
60
いて、明度を上げるためには、グレー系の下地
1
は適さないことが確認できた。このため下地の
2
3
4
WCSの混合比（％）
施工には白を用いるか、明度の高い仕上げを行
うためには、下地の影響の少ない透過性の低い
図9
－50－
WCS の合比と明度
5
塗料を用いることが必要である。また内装材（天
なると孔部分が少なくなる。このため、WCS の
井）を想定した場合、明度の低下を小さくする
焼成温度は、塗膜の吸着性能に影響を及ぼし、
ため WCS の混合比は 5％以下が好ましいといえる。
孔部分の多い焼成温度 500℃及び 650℃の WCS
粉を混合した塗膜が吸着性に優れている。この
ため吸着剤としては低温焼成の WCS が適してい
8.コスト
本実験で使用した WCS 切りくず紛入り塗料と、
る。また、WCS は、5 時間以内の時間の吸着性能
吸着性能を有する石膏ボード（吉野石膏㈱製ハ
においては、活性炭や備長炭に比べ吸着性能は
イクリーンボード）のコストを材料の定価ベー
劣るが、20 時間以上の使用を考えると活性炭や
スで比較した結果を表 1 に示す。①に示すよう
備長炭に劣らない吸着性能が期待できる。また、
に WCS の加工の際に発生した切りくず粉を利用
有機溶剤系の塗料に混合することによって、初
し WCS のコストを加算しない場合、⑤の吸着性
期のホルムアルデヒドガスの発生を低下させる
能を有する石膏ボードよりコストは安い、しか
ことができる。今後塗装膜塗料材としてだけで
し WCS の製造コストを付加した場合は、③に示
はなく、
MDF 等の合板の製造に WCS を混合して、
すように塗料のみの 1.5 倍にコストが上昇する。
より健康的な材料としてリサイクルできること
また、リフォームの場合は既存の天井等に塗装
が期待できる。 また、WCS を塗料に混ぜること
工事のみで施工が可能であるが、新築の場合、
により、明度が低下するが、内装材として使用
塗装だけではなく天上材も必要となってくる。
する場合、実用の範囲であり、下地材の色を明
このため③に示すように WCS 入り塗装+石膏ボ
るくすることによって、明度の明るい塗装にも
ードでコストを計算すると、⑤の市販されてい
対応が可能である。以上の結果より、天井材等
る吸着性能を有する石膏ボードより 20％以上
の内装塗装に WCS 入り塗料を使用することによ
高く、④の塗料+ボード代と比較しても吸着性能
って、住宅等のホルムアルデヒド対策に活用で
を有する石膏ボードよりはコストが下がらない。
きることが確認できた。また WCS の２次加工の
またこの計算では施工にかかる人件費を省いて
際に発生する粉塵や切りくずを有効に活用でき、
計算している。このため、工程のリフォームに
WCS 製品の生産において廃棄物の排出がほとん
WCS 切りくず粉入り塗料を用いるのはコスト的
ど無い生産が可能であることが確信できた。ま
に安く問題が無いが、新築における利用では乾
た、WCS は吸着性能の他にも、ヒータとしての
式工法に比較して塗装工事の人件費はコスト高
機能、電波吸収材としての機能を有する。この
となるため、コスト的には WCS 入り塗料は新築
機能を生かし高機能内装材を作ることが可能で
の施工には適さないといえる。
あり、WCS は木質系建築廃材のリサイクル用途
として有望な材料であるといえる。
9.
結言
WCS の多孔質の性質を活かし、建築材料に混
表1
WCS 切りくず粉入り塗装の材料コスト
施工材料コスト
（円/ｍ2）
合することによりホルムアルデヒド吸着剤とし
ての利用が有効であることが確認できた。WCS
粉の粒径は吸着性能に影響を及ぼさないが、WCS
粉の粒径が 0.5mm 大きなものは一般的なスプレ
①
塗料のみ
213 円/ｍ2
②
WCS 入り塗装
341 円/ｍ2
③
WCS 塗装+石膏ボード
761 円/ｍ2
④
塗料+石膏ボード
633 円/ｍ2
⑤
吸着性能を有する市販石膏
ボード
610 円/ｍ2
ーガン（ノズル径 1mm）で塗付できない。この
ため、径の大きな粒を用いる場合は、リシンガ
ン等の使用が望ましい。WCS は焼成温度が高く
－51－
pp.133-134
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