木質材料の潜在的化学物質放散量推定モデルの構築

• 研究課題/領域番号: 22K05775
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分40020:木質科学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人森林研究・整備機構
• 研究代表者: 宮本 康太 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (70353878)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2025-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 木質材料 / 化学物質放散 / ホルムアルデヒド

研究開始時の研究の概要

集成材や合板などの木質材料から放散される木材や接着剤由来の化学物質について、どのくらい放散し続けるのか、あるいは気中に放散された化学物質が材料内部のどこからいつ放散されたのか、という本質的なメカニズムは未解明である。そこで本研究では、木質材料の製造工程から使用環境に至る過程における化学物質の放散フローを実験的に明らかにし、木質材料の原料段階での化学物質量から将来的な放散量が推定可能なモデルを構築する。

研究実績の概要

本研究は、木質材料から放散される化学物質、特にホルムアルデヒドを対象とし、製造工程から使用環境に至る過程における放散特性を把握し、定量的な化学物質の放散マスフローを実験的に導出することを目的としている。
本年度は、木質材料のエレメントとして単板を選定し、単板のみ及び接着剤を塗布した単板を積層し、これらの熱圧工程における放散量の測定手法の検証と影響因子の抽出を実施した。供試材料として樹種の異なる3種類の単板（スギ、ラーチ、メランチ）とメラミン・ユリア共縮合樹脂接着剤を用いた。単板及び接着剤塗布後の単板を4枚積層して、吸排気口の付いた密閉治具内に挿入し、治具ごと熱圧を行った。熱圧温度は125℃、熱圧時間は6分とした。密閉治具の排気口に水分除去トラップを経由して気体採取バッグを接続する捕集経路とし、両者でホルムアルデヒドを捕集する測定系を構築した。密閉治具や捕集経路は、既存のものを活用したが、測定系の密閉度や配管方法に改良を加えるとともに、適した捕集条件を予備的に検証することで、測定毎のばらつきを減じ、より精度の高い測定を可能とした。熱圧中のホルムアルデヒド放散量を測定した結果、放散量には単板樹種の影響がみられたが、その傾向は単板のみと接着剤を塗布した単板とで異なることが明らかとなった。樹種が異なっても接着剤塗布量が同じであれば、単板のみと接着剤塗布単板との放散量の差分は樹種に依らず同程度となることも予想されるが、本測定の結果から樹種による密度の違いや単板の裏割れの発生状況、接着剤の単板への浸透の程度など、複数の影響因子の存在が示唆された。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

本年度は特に熱圧工程中の放散量の測定に注力して、まず測定系の検証を行うとともに適した捕集条件の検討を行うことで、今後の研究推進上、放散特性を十分に比較検討することが可能な体系を確立することができた。これにより、単板樹種が異なる場合の放散特性を定量的に評価することができた。以上の結果から、今後の研究推進のための基盤が確立できたことから、研究全体としておおむね順調に進捗していると判断した。

今後の研究の推進方策

本年度に構築した測定系を使用し、単板もしくは他のエレメントの性状や積層時の層構成、熱圧条件などをパラメータとして、熱圧中及び製造後のホルムアルデヒド放散の測定を実施する。検討したパラメータのうち、ホルムアルデヒド放散量に支配的な影響因子を抽出する。これらの測定結果から、木質材料の製造工程から製造後に至るホルムアルデヒド放散フローの導出可能性を検証する。