JP2001342688A - Carbonized raw material for building material and the like, and method of manufacturing the same - Google Patents

Carbonized raw material for building material and the like, and method of manufacturing the same

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JP2001342688A
JP2001342688A JP2000165229A JP2000165229A JP2001342688A JP 2001342688 A JP2001342688 A JP 2001342688A JP 2000165229 A JP2000165229 A JP 2000165229A JP 2000165229 A JP2000165229 A JP 2000165229A JP 2001342688 A JP2001342688 A JP 2001342688A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide carbonized raw material for novel-structured building materials and the like and a novel method of manufacturing the same, which can convert cellulosic fiber body such as old paper sheets, waste, bark, or chaff and straw which are agricultural by-products into raw material with ease, at very low cost and effectively. SOLUTION: This carbonized raw material for building materials and the like comprises carbonized raw material which is made in such a way that a cellulosic fiber body impregnated with liquid additive comprising either phosphorus compound such as phosphoric acid or mixture thereof is heated at a temperature ranging from 65 to 400 deg.C, or if possible, 80 to 300 deg.C, under active atmosphere for required time according to the concentration of the liquid additive, and carbonized residue is increased by promoting dehydration and carbonization while restricting the flammable gas generation caused by heating and flame until the weight reduction rate of it becomes at least a little over 40%.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の目的】この発明は、不燃性の機能性素材、例え
ば建材用の断熱材、防音材、吸湿材等の素材として好適
な炭化素材に関するものであって、セルロース系繊維
体、特に高度化した社会の一つの象徴ともいえる大量の
廃棄物の中の古紙、あるいは廃材や樹皮、農産副次物で
ある籾殻や藁等といったセルロース系繊維体を容易く原
材料とすることが可能であって、しかも極めて安価且つ
効率的に生産することができる上、建材用の断熱材、防
音材、吸湿材等への利用、加工性についてもかなり有利
なものとすることができる、新規な構造からなる建材等
用炭化素材、およびそのための新規な製造方法を提供し
ようとするものである。
The present invention relates to a non-combustible functional material, for example, a carbonized material suitable as a material for a building material, such as a heat insulating material, a sound insulating material, and a moisture absorbing material. It is possible to easily use raw materials from waste paper, waste materials, bark, and cellulosic fibrous materials such as rice husks and straw as agricultural by-products in a large amount of waste, which can be said as one symbol of a society that has become a raw material. It can be produced very inexpensively and efficiently, and can be used for heat insulating materials, soundproofing materials, moisture absorbing materials, etc. for building materials, and it can be considerably advantageous in workability. An object of the present invention is to provide a carbonized material for use and a novel production method therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】経済的にも文化的にも豊かな環境が整え
られていく中、企業経営、家庭生活の区別なく日々大量
の物資が消費され、その過程で発生する様々な廃棄物
は、今や経済的負担の問題ではなく、自然環境保全の面
から、その取扱いが極めて大きな社会問題化してきてい
る。特に、高度経済社会のバロメータとまでいわれる大
量の古紙の取扱いを見てみると、新聞紙や一部雑誌類で
は、現在どの社でも回収紙を利用した再生紙を使用して
はいるものの、その再生紙自体は、100%回収紙だけ
で作られたものが使用されている訳ではなく、バージン
パルプを何割かの割合で加え、品質の安定を図ったもの
としての再利用となっているため、それら再生紙の利用
に積極的な業界からの協力を以てしても、到底、古紙市
場の要求を満たしきれないというのが現状となっている
2. Description of the Related Art As an environment that is rich in economy and culture is being prepared, a large amount of materials is consumed every day without distinction between corporate management and family life, and various waste generated in the process is Now, the handling is becoming an extremely large social problem from the viewpoint of natural environment conservation, not the problem of economic burden. In particular, looking at the handling of large volumes of waste paper, which is often referred to as a barometer in a high-economic society, newspapers and some magazines use recycled paper that uses recycled paper. Recycled paper itself is not only made of 100% recovered paper, but virgin pulp is added at a certain percentage and reused as a means of stabilizing quality. However, even with the cooperation of the industry actively using recycled paper, it is impossible to meet the requirements of the used paper market at all.

【0003】そうした再利用の道のない余剰古紙や、回
収されないまま廃棄処分されてしまう古紙は、他の可燃
性ゴミ等と一緒に焼却炉で燃やされ、禁制品を含む紙類
の燃焼により、有害なダイオキシンを大気中に放散する
こととなって自然環境を破壊する元凶と目され、その発
生の少ない高性能焼却場建設のために多額の社会資本投
資を余儀無くされたり、最終埋立場の確保のために様々
な困難覚悟の企画、立案に取り組まなければならない等
という政策的課題にいつまでも嘖まされることになる。
この廃棄処理の問題は、古紙の外、建築現場や製材所、
木工加工所、木材陸揚げ埠頭等から大量に発生する廃材
や木屑、あるいは稲作農家等からの籾殻や藁等々といっ
た、その他のセルロース系繊維体全般について同様に抱
える問題となっている。
[0003] Such surplus waste paper that has no way of reuse or waste paper that is discarded without being collected is burned in an incinerator together with other combustible garbage and the like. It is believed that harmful dioxins are released into the atmosphere and destroy the natural environment.They are forced to invest a large amount of social capital to construct high-performance incinerators, which are less likely to occur. In order to secure them, they will have to deal with various policy issues such as planning for various difficulties.
The problem of this disposal is that, apart from waste paper, construction sites, sawmills,
A similar problem is encountered with other cellulosic fibrous bodies in general, such as waste wood and wood chips generated in large quantities from woodworking plants and timber landing piers, and rice husks and straw from rice farmers.

【0004】セルロース系繊維体を、焼却処分以外の手
段で処理、加工するようにした技術としては、例えば、
〓特開昭62−15645号「繊維状活性炭の製造法」
(東邦レーヨン)、〓特開平4−231314号「高表
面積活性炭の製法」(ユーカー・カーボン・テクノロジ
ーCo.:USA)、〓特開平6−56416号「活性
炭の製造法」(ウエストヴァコCo.:USA)等に提
案のある活性炭化してしまい、活性炭の有する秀れた化
学処理機能、即ち脱臭機能や濾過機能、陰イオン発生機
能等を必要とする分野への基礎資材としての活用を図る
という技術が古くから既に確立している。
Techniques for processing and processing cellulosic fibrous materials by means other than incineration include, for example,
〓Japanese Patent Laid-Open No. Sho 62-15645 "Method for producing fibrous activated carbon"
(Toho Rayon), JP-A-4-231314, "Production method of activated carbon with high surface area" (Eukar Carbon Technology Co .: USA), JP-A-6-56416, "Production method of activated carbon" (West Vacco Co., Ltd.) : U.S.A., etc., which will be activated carbonized and used as a basic material in fields that require the excellent chemical treatment function of activated carbon, that is, deodorization function, filtration function, anion generation function, etc. Technology has been established for a long time.

【0005】しかし、これら各種活性炭化する技術によ
って作り出される活性炭の場合は、その用途が極めて特
殊な領域に係わるものであって、需要に見合う素材とし
て高い品質と性能とが要求されるため、処理対象とする
原材料の品質に制約を受けた上、高性能の設備機器整備
のためにかなりの初期投資を覚悟しなければならないと
いう事情に加え、例えば、上記した〓の東邦レーヨン技
術であれば、酸化処理工程の所要時間短縮化のため、酸
化工程を2分割し、酸素含有量0.5〜5%の不活性雰
囲気下、300〜400°Cでの予備酸化処理と、水蒸
気、炭酸ガス雰囲気下、700〜1000°Cという高
温域での本酸化処理という2段階に渡る酸化処理工程を
必要としたり、〓のユーカー・カーボン・テクノロジー
Co.技術においては、セルロース系物質を燐酸等の添
加液で処理した上、450〜1200°Cの不活性雰囲
気下で炭化し、更に、700°C以上のスチーム等によ
る酸化雰囲気下で活性化するというものであり、また、
〓のウエストヴァコCo.技術のように、木材(リグノ
セルロース)を対象と、それらを微粉砕して炭化してか
ら、再度、炭化した粉末を成形するという具合に、何れ
も処理工程が煩雑且つ高度な操作性を伴う等の理由も存
在していることから、日々大量に発生し、しかも品質に
も大きなばらつきのある古紙や廃材等を、処理対象のセ
ルロース系繊維体として扱うことは、品質的にも経済的
にも殆ど不可能としなければならないものである。
However, in the case of activated carbon produced by these various activated carbonization techniques, the use of the activated carbon is related to a very special area, and high quality and performance are required as a material meeting the demand. In addition to the fact that the quality of the target raw materials is limited, in addition to the fact that considerable initial investment must be prepared for the maintenance of high-performance equipment, for example, in the case of Toho rayon technology described in ① above, In order to shorten the time required for the oxidation process, the oxidation process is divided into two parts, a preliminary oxidation treatment at 300 to 400 ° C. under an inert atmosphere having an oxygen content of 0.5 to 5%, and a steam and carbon dioxide gas atmosphere. Below, a two-stage oxidation treatment step of a main oxidation treatment in a high temperature range of 700 to 1000 ° C. is required. In the technology, a cellulose-based material is treated with an additive solution such as phosphoric acid, carbonized under an inert atmosphere at 450 to 1200 ° C., and further activated under an oxidizing atmosphere with steam or the like at 700 ° C. or more. And also
ウ エ ス ト West Vaco Co. As in the technology, for wood (lignocellulose), the treatment process is complicated and involves high operability, such as finely pulverizing and carbonizing them, and then molding the carbonized powder again. For example, waste paper and waste materials that are generated in large quantities every day and vary widely in quality are treated as cellulosic fibrous materials to be treated because of the quality and economics. Must also be made almost impossible.

【0006】一方、こうした高度な分野への活用ではな
く、燃料や土壌改良材、防湿材、断熱材、吸音材等とし
て利用するための伝統的な炭化手段による処理、即ち炭
焼きして炭(スミ)としてしまう方法も考えられる。こ
の炭焼き技術は、木質材等を高温で燃焼させ、その後、
酸素を遮断し高温による脱水作用によって蒸し焼き状態
となし、セルロースを分解、炭化させるようにした製造
方法によるものであって、この技術は古の時代から変わ
っていない。
On the other hand, instead of being used in such advanced fields, treatment by a traditional carbonization means for use as a fuel, soil improvement material, moisture proof material, heat insulation material, sound absorbing material, etc., that is, charcoal burning and charcoal (sumi) ). This charcoal burning technology burns wood materials at high temperature, and then
It is based on a production method in which oxygen is cut off and a steamed state is formed by a dehydration action at high temperature, and cellulose is decomposed and carbonized. This technology has not changed since ancient times.

【0007】しかし、高温域において燃焼させる過程、
その後、酸素を遮断し、不完全燃焼させる過程の何れも
が不可欠な炭焼き処理では、何れもの過程において多量
の二酸化炭素や一酸化炭素を発生させてしまうことか
ら、直接大気汚染に繋がるという今日的に最も厄介な問
題を抱えると共に、古紙や木屑のようなフィルム状ある
いは粒状のセルロース系繊維体の炭化には全く不向きな
処理手段であるという事実がある。
However, the process of burning in a high temperature range,
After that, in the charcoal baking treatment, in which all of the processes of shutting off oxygen and incompletely burning are indispensable, a large amount of carbon dioxide and carbon monoxide are generated in any process, which directly leads to air pollution. And the fact that it is a completely unsuitable treatment means for carbonizing film-like or granular cellulosic fibrous materials such as waste paper and wood chips.

【0008】更に不都合なことには、この伝統的な手段
で作り出される炭は、その組成中の炭素チェーンが切断
された固体構造となってしまうため、当然に柔軟性や弾
力性等といった性状は持ち合わせておらず、したがっ
て、防湿材や断熱材、吸音材等として建築躯体や設備機
器等の凹凸ある表面や湾曲面に添設使用しようとすれ
ば、一旦、固形状の炭を粉砕した上、その炭素粉末を塗
布、接着するようにしたり、樹脂等のバインダーの中に
練り込んで成形し直すか、適宜繊維等に混入、付着さ
せ、全体として柔軟性のあるものに成形するかして利用
せざるを得ないものであり、利用に際しての二次処理加
工が欠かせない上に、当該二次処理加工工程で発生する
塵炭対策のために余計な配慮と経費とが必要になるとい
う欠点も附随してくることから、したがって、これまで
のところ、この伝統的な炭焼き式の炭化処理について
も、日々大量に発生する古紙や廃材等セルロース系繊維
体の処理技術として応用、実用化された事実を見い出す
ことはできない。
[0008] Further, disadvantageously, the charcoal produced by this traditional means has a solid structure in which the carbon chains in the composition are cut, and thus naturally has properties such as flexibility and elasticity. If you do not have it, therefore, if you intend to use it as a moisture proof material, a heat insulating material, a sound absorbing material, etc. on the uneven surface or curved surface of the building frame or equipment, etc., once crush the solid charcoal, Use by applying and bonding the carbon powder, kneading it in a binder such as resin, and re-molding, or mixing and adhering it to fibers etc. as appropriate, and molding it into a flexible material as a whole The disadvantage is that secondary processing is indispensable for use, and extra consideration and cost are required for measures against dust and coal generated in the secondary processing. Also comes with Therefore, so far, it has not been found that this traditional charcoal-based carbonization process has been applied and put to practical use as a technology for treating cellulosic fibrous bodies such as waste paper and waste materials generated in large quantities every day. .

【0009】この発明は、以上のような状況に鑑み、現
在までのところ、極めて限られた範囲内でしか有効利用
されずじまいで、相当量のものが多額の費用を掛けて焼
却あるいは埋立て処分に回されてしまっているセルロー
ス系繊維体、特に古紙に着目すると共に、カーボン(即
ち、セルロースを炭化した物)が酸素指数65の不燃性
と高い断熱性とを有していることにも誘引され、その大
量利用先として建築資材等への応用の可能性を追求すべ
く、逸早く開発、研究に着手し、幾多の試作実験を試み
る等の試行錯誤を繰り返してきた結果、高い燃焼性を有
する古紙等のセルロース系繊維体を効率よく炭化させる
ことができる上、古紙のときの柔軟性も維持し続けてい
る新規な構造の建材等用炭化素材と、その建材等用炭化
素材を確実且つ経済的に生産することを可能にする新規
な建材等用炭化素材の製造方法とを完成するに至ったも
のである。
In view of the above situation, the present invention has been effectively used only within a very limited range so far, and a considerable amount of the invention is incinerated or landfilled at a large cost. In addition to paying attention to the cellulosic fibrous body that has been sent to disposal, especially waste paper, it is also noted that carbon (that is, carbonized cellulose) has nonflammability with an oxygen index of 65 and high heat insulation. As a result of repeated trial and error, such as initiating development and research, and trying many trials and experiments, in order to pursue the possibility of application to building materials, etc. It is possible to efficiently carbonize the cellulosic fibrous body such as waste paper, etc., and to ensure that the carbonized material for building materials and the like having a new structure that maintains the flexibility of used paper, and the carbonized material for building materials etc. Sutra Which has led to the completion of the manufacturing process of new construction materials for carbide materials makes it possible to produce a manner.

【0010】[0010]

【発明の構成】この発明の建材等用炭化素材は、基本的
に次のとおりの構成を要旨とするものである。即ち、燐
酸等の燐化合物か、燐化合物と硫酸、硫酸アンモニウ
ム、硼酸、またはそれらの誘導体の何れか一つあるいは
二つ以上との混合物かの何れかから成る添加液を含浸状
としたセルロース系繊維体を、活性雰囲気下、略65°
Cないし400°C程度、望ましくは略80°Cないし
300°C程度の温度範囲内であって、添加液濃度に応
じた所要時間だけ加熱処理し、加熱または火炎による可
燃性ガス発生を抑制しながら脱水、炭化を促進して炭化
残渣を増加させ、少なくとも重量減少率40%強に達し
させた炭化素材からなるものとした建材等用炭化素材で
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The carbonized material for building materials and the like according to the present invention basically has the following structure. That is, cellulosic fibers impregnated with a phosphorus compound such as phosphoric acid, or an additive liquid comprising a mixture of a phosphorus compound and one or more of sulfuric acid, ammonium sulfate, boric acid, and derivatives thereof. Body at approximately 65 ° in an active atmosphere
The heat treatment is performed within a temperature range of about C to about 400 ° C., preferably about 80 ° C. to about 300 ° C., for a required time according to the concentration of the additive liquid, thereby suppressing generation of combustible gas due to heating or flame. This is a carbonized material for building materials and the like made of a carbonized material that promotes dehydration and carbonization while increasing the carbonization residue and at least reaching a weight reduction rate of just over 40%.

【0011】そして、この基本的な構成による建材等用
炭化素材において、より望ましい構成からなるものとし
ては、燐酸等の燐化合物か、燐化合物と硫酸、硫酸アン
モニウム、硼酸、またはそれらの誘導体の何れか一つあ
るいは二つ以上との混合物かの何れかから成る添加液を
含浸状としたセルロース系繊維シート体を、活性雰囲気
下で、略65°Cないし400°C程度、望ましくは略
80°Cないし300°C程度の温度範囲内であって、
添加液濃度に応じた所要時間だけ加熱処理し、加熱また
は火炎による可燃性ガス発生を抑制しながら脱水、炭化
を促進して炭化残渣を増加させ、少なくとも重量減少率
40%強に達しさせ、セルロースの脱水炭化途中の炭素
チェーンを残し、シート体形状および可撓性を維持した
ままの炭化素材とすることにより、単独でかまたは他の
素材と組み合わせるかして、単層または積層構造の保形
素材として取り扱い可能となるようにしたシート状の建
材等用炭化素材が包含されている。
[0011] In the carbonized material for building materials and the like having the basic structure, the more preferable structure is a phosphorus compound such as phosphoric acid, or a phosphorus compound and any one of sulfuric acid, ammonium sulfate, boric acid, and derivatives thereof. A cellulosic fiber sheet impregnated with either one or a mixture of two or more of them is placed in an active atmosphere at about 65 ° C. to 400 ° C., preferably about 80 ° C. Or within a temperature range of about 300 ° C.
A heat treatment is performed for a required time according to the concentration of the additive liquid, and dehydration and carbonization are promoted while suppressing the generation of flammable gas due to heating or flame, thereby increasing the amount of carbonized residue. By keeping the carbon chain in the middle of dehydration carbonization, and keeping the sheet body shape and flexibility as a carbonized material, it can be used alone or in combination with other materials to keep a single-layer or laminated structure It includes a sheet-like carbonized material for building materials and the like that can be handled as a material.

【0012】この望ましい構成からなる建材等用炭化素
材は、燐酸等の燐化合物か、燐化合物と硫酸、硫酸アン
モニウム、硼酸、またはそれらの誘導体の何れか一つあ
るいは二つ以上との混合物かの何れかから成る添加液を
含浸状としたセルロース系繊維シート体を、活性雰囲気
下、略65°Cないし400°C程度、望ましくは略8
0°Cないし300°C程度の温度範囲内であって、添
加液濃度に応じた所要時間だけ加熱処理し、加熱または
火炎による可燃性ガス発生を抑制しながら脱水、炭化を
促進して炭化残渣を増加させ、少なくとも重量減少率4
0%強に達しさせ、セルロースの脱水炭化途中の炭素チ
ェーンを残し、シート体形状および可撓性を維持したま
まの炭化素材とすることにより、単独でかまたは他の素
材と組み合わせるかして、単層または積層構造の保形素
材として取り扱い可能となし、不燃断熱材および吸湿
材、吸音材、脱臭材となるようにしたシート状の建材等
用炭化素材として示すこともできる。
[0012] The carbonized material for building materials and the like having the desirable constitution may be a phosphorus compound such as phosphoric acid, or a mixture of a phosphorus compound and one or more of sulfuric acid, ammonium sulfate, boric acid, and derivatives thereof. The cellulosic fiber sheet impregnated with the additive liquid is placed in an active atmosphere at about 65 ° C. to 400 ° C., preferably about 8 ° C.
Within a temperature range of about 0 ° C. to 300 ° C., heat treatment is performed for a required time according to the concentration of the additive liquid, and dehydration and carbonization are promoted while suppressing generation of flammable gas due to heating or flame, and carbonization residue is generated. And at least a weight loss of 4
By reaching a little over 0%, leaving the carbon chain in the middle of the dehydration carbonization of cellulose, and making it a carbonized material while maintaining the sheet body shape and flexibility, it can be used alone or in combination with other materials, It can be handled as a single-layer or laminated shape-retaining material, and can also be shown as a sheet-like carbonized material for building materials and the like, which is used as a non-combustible heat insulating material, a moisture absorbing material, a sound absorbing material, and a deodorizing material.

【0013】更に、上記した基本的な構成、およびその
中の望ましい構成によるものとした建材等用炭化素材に
は、次のような構成によって示すことができる建材等用
炭化素材も夫々包含するものである。燐酸等の燐化合物
か、燐化合物と硫酸、硫酸アンモニウム、硼酸、または
それらの誘導体の何れか一つあるいは二つ以上との混合
物かの何れかから成る添加液を含浸状としたセルロース
系繊維シート体を、活性雰囲気下、略65°Cないし4
00°C程度、望ましくは略80°Cないし300°C
程度の温度範囲内であって、添加液濃度に応じた所要時
間だけ加熱処理し、加熱または火炎による可燃性ガス発
生を抑制しながら脱水、炭化を促進して炭化残渣を増加
させ、重量減少率40%強に達しさせ、セルロースの脱
水炭化途中の炭素チェーンを残し、シート体形状および
可撓性を維持したままの炭化素材とした上、硼酸処理を
施したものすることにより、木材被覆用としてシロアリ
等の害虫防止機能も付与されてなるものとした建材等用
炭化素材がそれである。
Further, the carbonized material for building materials and the like according to the above-mentioned basic structure and a desirable structure among them includes carbonized materials for building materials and the like which can be shown by the following structures, respectively. It is. Cellulose-based fiber sheet body impregnated with a phosphorus compound such as phosphoric acid, or an additive liquid comprising a mixture of a phosphorus compound and one or more of sulfuric acid, ammonium sulfate, boric acid, and derivatives thereof. At about 65 ° C. to 4 ° C. in an active atmosphere.
About 00 ° C, preferably about 80 ° C to 300 ° C
Within the temperature range of about, heat treatment for the required time according to the concentration of the additive liquid, promote dehydration and carbonization while suppressing the generation of flammable gas due to heating or flame, increase carbonization residue, increase weight loss rate It reaches over 40%, leaving the carbon chain in the middle of the dehydration carbonization of cellulose, making it a carbonized material while maintaining the shape and flexibility of the sheet body, and then performing boric acid treatment for wood coating. This is a carbonized material for building materials or the like, which is also provided with a function of preventing insects such as termites.

【0014】セルロース系繊維体は、最も代表的なもの
として新聞紙や雑誌類等の古紙や使い古しの段ボール紙
等をその対象とするものであるが、その他、建築現場や
製材所、木工加工所、木材陸揚げ埠頭等から大量に発生
する廃材や木屑、あるいは稲作農家等からの籾殻や藁等
々といった、その他のセルロース系繊維体全般について
も対象とし得る外、廃棄物ではなく、積極的に良質の断
熱材や吸音、吸湿材等の用に供するようにするための原
材料として、例えばペーパータオルのような嵩高な構造
に特別に抄紙してなるものや、ロール構造のトイレット
ペーパーでロール構造のままのもののように、他の用途
用に供されているものをそのままか、適宜加工するかし
てなるもの等も勿論対象とするものであり、性状につい
ても、平板状のもの、シート状のもの、それらの積層構
造のもの、ブロック状のもの、箱や筒等に成形されたも
の、粒状あるいは粉末状のもの、ストロー状のもの、棒
状のもの等、特に制約しなければならない格別の理由も
なく、各種種類、性状のセルロース系繊維体を対象とす
るものである。
The most typical cellulosic fibrous materials are used paper such as newspapers and magazines, and used corrugated paper, and the like. Other examples include building sites, sawmills, woodworking plants, and the like. Other cellulosic fibrous materials, such as waste materials and wood chips generated in large quantities from timber landing wharves and rice husks and straw from rice farmers, can also be targeted. As raw materials to be used for materials, sound absorption, hygroscopic materials, etc., for example, those made specially in a bulky structure such as paper towels, and those with roll structure toilet paper with roll structure Of course, those provided for other applications as they are, or those which are appropriately processed, etc., are of course also intended to be of interest. , Sheets, laminated structures, blocks, boxes or cylinders, granules or powders, straws, rods, etc. It is intended for cellulosic fibrous bodies of various types and properties for no particular reason.

【0015】添加液は、セルロースの熱分解時の不燃ガ
スの発生、ガラス化による隠蔽作用、化学変化(エステ
ル化)に依る可燃性ガス生成の何れについても抑制効果
等を発揮し、セルロースの脱水、炭化を促進させ炭化残
渣の量を増やすことができる機能を果たし得るものでな
ければならず、燐酸等の燐化合物か、燐化合物と硫酸、
硫酸アンモニウム、硼酸、またはそれらの誘導体の何れ
か一つあるいは二つ以上との混合物かの何れかから成る
ものとする。
The additive liquid exerts an effect of suppressing any of generation of incombustible gas at the time of thermal decomposition of cellulose, masking action by vitrification, and generation of combustible gas due to chemical change (esterification), and dehydration of cellulose. Must be able to fulfill the function of promoting carbonization and increasing the amount of carbonized residue, and a phosphorus compound such as phosphoric acid, or a phosphorus compound and sulfuric acid,
It shall consist of either ammonium sulfate, boric acid, or a mixture of any one or more of these derivatives.

【0016】上記添加液を含浸状としたセルロース系繊
維体を、活性雰囲気下で、略65°Cないし400°C
程度、望ましくは略80°Cないし300°C程度の温
度範囲内であって、添加液濃度に応じた所要時間だけの
加熱処理を施し、重量減少率40%強に達しさせること
により、炭化残渣を増加させて所定の炭化が終了してし
まい、素材組成においてセルロースの脱水炭化途中の炭
素チェーンを残したままの炭化素材からなる建材等用炭
化素材とするものである。
[0016] The cellulosic fibrous body impregnated with the above-mentioned additive solution is subjected to a temperature of approximately 65 ° C to 400 ° C under an active atmosphere.
Heat treatment within a temperature range of about 80 ° C. to about 300 ° C. for a required time according to the concentration of the additive solution to achieve a weight reduction rate of more than 40%, thereby obtaining a carbonized residue. Is increased and the predetermined carbonization is terminated, and the carbonized material for building materials and the like is formed from a carbonized material with the carbon chain remaining in the middle of the dehydration carbonization of cellulose in the material composition.

【0017】なお、略65°Cないし400°C程度の
温度範囲内の所定加熱処理温度においても、添加液の含
浸量の少ないものの場合には、含浸量の多いものに比べ
て硬い炭化素材となって柔軟性に差を生じてしまう。こ
れは、添加液の多寡に伴って処理セルロースにおける多
糖類の炭素チェーンの残存割合に差が生じ、添加液含浸
量の少なさにより、炭素単体まで分解していく結果、そ
の可撓性、即ち柔軟性を無くしてしまうものと考えら
れ、したがって、添加液含浸量をコントロールすること
により、得られる炭化素材の可撓性の調整が可能になる
といえる。
Even at a predetermined heat treatment temperature within a temperature range of about 65 ° C. to 400 ° C., when the impregnated amount of the additive liquid is small, the carbonized material is harder than that of the impregnated amount. This causes a difference in flexibility. This is due to the difference in the residual ratio of the carbon chains of the polysaccharide in the treated cellulose with the amount of the additive liquid, and the small amount of the additive liquid impregnated, as a result of decomposition into simple carbon, its flexibility, that is, It is considered that the flexibility is lost. Therefore, it can be said that the flexibility of the obtained carbonized material can be adjusted by controlling the amount of the impregnated liquid.

【0018】このように可撓性を残したままの炭化が可
能となるのは、通常の不活性ガス雰囲気中でセルロース
を処理した供試体(炭)、および、添加液含浸処理した
上、通常の空気中で加熱炭化したこの発明の供試体と、
夫々の供試体の原材料としたバージンパルプ(キムタオ
ル…紙)とのX線回折データを対比させてみると、図1
1に示すとおり、通常の紙(バージンパルプ)は、15
°(2θ)のブロードなピークと23°付近のピークを
特徴とするものであり、これに対し、供試体(炭)の場
合は、20°から30°の弱いブロードの山(ピークと
は表現し難い。)としてしか現れていないにも拘わら
ず、この発明の供試体の場合には、バージンパルプ程の
ピークにはならないまでも、明らかなピークを現わすこ
とから、添加液含浸処理して得られる炭化素材には、原
材料である紙の特徴を少し残し、セルロースの炭化チェ
ーンの一部が炭化素材内に残っており、これが原材料に
近い可撓性残存に寄与していると考えられる。
The reason why carbonization with the flexibility remaining is possible is that the specimen (charcoal) treated with cellulose in a normal inert gas atmosphere and the liquid impregnated with an additive solution are used. A specimen of the present invention heated and carbonized in air,
Fig. 1 shows a comparison of X-ray diffraction data with virgin pulp (Kim towel ... paper) as a raw material of each specimen.
As shown in Fig. 1, ordinary paper (virgin pulp)
It is characterized by a broad peak of 2 ° and a peak near 23 °, whereas the specimen (charcoal) has a weak broad peak of 20 ° to 30 ° (expressed as peak). In the case of the test specimen of the present invention, although the peak does not become as high as that of virgin pulp, a clear peak appears, so that it is impregnated with the additive liquid. In the carbonized material obtained, a part of the carbonized chain of cellulose remains in the carbonized material, while slightly retaining the characteristics of paper as the raw material, and this is considered to contribute to the flexibility remaining close to the raw material.

【0019】一方、この発明の建材等用炭化素材は、そ
のチャート(炭化層)の酸素指数(酸素指数とは燃焼に
必要な酸素濃度)が65であって、原材料のそれが18
で易燃性物質であるのに比較し、遥かに高い不燃性と高
い断熱性とを有する素材となっており、当然不燃材料と
しての使用が可能になる上、そのチャートは、比表面積
が大きく、しかも高い吸着力を有するため、吸湿材、脱
臭材としての機能も果たし得る外、ガスの吸着作用も期
待でき、また、チャートは、多量の空気を含み、断熱性
能も高いことから、不燃断熱材としての性能を有すると
共に、炭素繊維間の減衰効果によって吸音特性も得られ
るものとなる。
On the other hand, in the carbonized material for building materials and the like according to the present invention, the chart (carbonized layer) has an oxygen index (oxygen index: oxygen concentration required for combustion) of 65, and that of the raw material is 18
In comparison to being a flammable substance, it is a material with much higher non-combustibility and high heat insulation, and naturally it can be used as a non-combustible material, and its chart has a large specific surface area In addition, since it has a high adsorptive power, it can also function as a moisture absorbent and deodorant, it can also be expected to adsorb gas, and the chart contains a large amount of air and has high insulation performance, so it is non-combustible insulation In addition to having the performance as a material, sound absorbing characteristics can be obtained by the damping effect between carbon fibers.

【0020】[0020]

【関連する発明】以上のとおりの構成を要旨とするこの
発明の建材等用炭化素材に関連し、この発明には、次の
とおりの構成からなる建材等用炭化素材の製造方法を包
含している。即ち、セルロース系繊維体に、燐酸等の燐
化合物か、燐化合物と硫酸、硫酸アンモニウム、硼酸、
またはそれらの誘導体の何れか一つあるいは二つ以上と
の混合物かの何れかから成る添加液を含浸状とする工
程、添加液を含浸させたセルロース系繊維体を、活性雰
囲気下、略65°Cないし400°C程度、望ましくは
略80°Cないし300°C程度の温度範囲内であっ
て、添加液濃度に応じた所要時間だけ加熱処理し、加熱
または火炎による可燃性ガス発生を抑制しながら脱水、
炭化を促進して炭化残渣を増加させる工程、炭化残渣が
増加していき、少なくとも重量減少率が40%強に達し
たところで加熱処理を停止する工程、以上の工程によ
り、セルロースの脱水炭化途中の炭素チェーンを残した
ままの炭化素材を得るようにした建材等用炭化素材の製
造方法である。
[Related Invention] The present invention relates to a carbonized material for a building material or the like of the present invention having the above-described structure as a gist. The present invention includes a method for producing a carbonized material for a building material or the like having the following structure. I have. That is, a cellulose compound, a phosphorus compound such as phosphoric acid, a phosphorus compound and sulfuric acid, ammonium sulfate, boric acid,
Or a step of impregnating an additive liquid consisting of any one or a mixture of two or more of the derivatives thereof, the cellulosic fibrous body impregnated with the additive liquid is subjected to approximately 65 ° C. in an active atmosphere. The heat treatment is performed within a temperature range of about C to about 400 ° C., preferably about 80 ° C. to about 300 ° C., for a required time according to the concentration of the additive liquid, thereby suppressing generation of combustible gas due to heating or flame. While dehydrating,
The step of promoting carbonization to increase the carbonization residue, the step of increasing the carbonization residue, and stopping the heat treatment when the weight reduction rate reaches at least over 40%. This is a method for producing a carbonized material for a building material or the like in which a carbonized material is obtained while leaving a carbon chain.

【0021】そして、より望ましい構成によるものとし
ては、セルロース系繊維体に、燐酸等の燐化合物か、燐
化合物と硫酸、硫酸アンモニウム、硼酸、またはそれら
の誘導体の何れか一つあるいは二つ以上との混合物かの
何れかから成る添加液を含浸状とする工程、添加液を含
浸させたセルロース系繊維体を、活性雰囲気下、略65
°Cないし400°C程度、望ましくは略80°Cない
し300°C程度の温度範囲内であって、添加液濃度に
応じた所要時間だけ加熱処理し、加熱または火炎による
可燃性ガス発生を抑制しながら脱水、炭化を促進して炭
化残渣を増加させる工程、炭化残渣が増加していき、少
なくとも重量減少率が40%強に達したところで加熱処
理を停止する工程、炭化素材を水洗して残留添加液成分
を除去またはできるだけ除去する工程、残留添加液成分
の除去された炭化素材を乾燥する工程、以上の工程によ
り、セルロースの脱水炭化途中の炭素チェーンを残した
ままの炭化素材を得るようにした構成を要旨とする建材
等用炭化素材の製造方法とすることができる。
As a more desirable structure, a cellulose compound is added to a phosphorus compound such as phosphoric acid or a phosphorus compound and one or more of sulfuric acid, ammonium sulfate, boric acid, and derivatives thereof. A step of impregnating the additive liquid composed of any one of the mixtures with the cellulose-based fibrous body impregnated with the additive liquid in an active atmosphere at about 65
The heat treatment is performed for a required time according to the concentration of the additive liquid within a temperature range of about 400 ° C. to 400 ° C., preferably about 80 ° C. to 300 ° C., thereby suppressing generation of flammable gas due to heating or flame. A step of promoting dehydration and carbonization to increase the amount of carbonized residue; a step of increasing the amount of carbonized residue and stopping the heat treatment when the weight reduction rate reaches at least over 40%; A step of removing or removing as much as possible the additive liquid component, a step of drying the carbonized material from which the residual additive liquid component has been removed, and by the above steps, to obtain a carbonized material while leaving the carbon chain in the middle of dehydration and carbonization of cellulose. A method for producing a carbonized material for a building material or the like having the above configuration as a gist.

【0022】なお、上記のとおりの構成からなるこの発
明の建材等用炭化素材の製造方法には、セルロース系繊
維シート体に添加液を含浸状とする工程の前処理工程と
して、古新聞や古雑誌のような古紙その他の紙材を最大
約2cm程度の厚さを限度に積層状としてなるセルロー
ス系繊維シート体の平面全体に、できるだけ平均化した
配置で厚さ方向に貫通する無数の浸透孔を穿設する工程
を組み込み、積層紙から厚板状で可撓性を維持したまま
の炭化シート積層体を得るようにしたシート状の建材等
用炭化素材の製造方法が包含されている。
In the method for producing a carbonized material for building materials and the like according to the present invention having the above-described structure, an old newspaper or an old newspaper is used as a pretreatment step of a step of impregnating a cellulosic fiber sheet body with an additive liquid. A myriad of perforations that penetrate through the thickness direction of the cellulosic fibrous sheet body, which is made up of laminated paper and other paper materials such as magazines, with a thickness of up to about 2 cm, in an averaged arrangement over the entire plane. And a method for producing a sheet-like carbonized material for building materials and the like, which is obtained by incorporating a step of perforating a laminated sheet to obtain a carbonized sheet laminate in a thick plate shape while maintaining flexibility.

【0023】セルロース系繊維体は、前記したこの発明
の基本を成す建材等用炭化素材において既述の如く、各
種種類、性状のセルロース系繊維体を対象とするもので
あり、また、添加液も、セルロースの熱分解時の不燃ガ
スの発生、ガラス化による隠蔽作用、化学変化(エステ
ル化)に依る可燃性ガス生成の何れについても抑制効果
等を発揮し、セルロースの脱水、炭化を促進させ炭化残
渣の量を増やすことができる機能を果たし得るものでな
ければならず、燐酸等の燐化合物か、燐化合物と硫酸、
硫酸アンモニウム、硼酸、またはそれらの誘導体の何れ
か一つあるいは二つ以上との混合物かの何れかから成る
ものとし、適宜手段、例えば浸漬法や塗布あるいは噴霧
等、セルロース系繊維体の表面だけではなく、厚み方向
内部にまでできるだけ均質に含浸できる適宜手段によっ
てセルロース系繊維体全体に添加液が含浸条となるよう
にする。
As described above, the cellulosic fibrous body is intended to cover various types and properties of the cellulosic fibrous body as described above in the carbonized material for building materials and the like, which is the basis of the present invention. In addition, it exerts an inhibitory effect on the generation of non-combustible gas during the thermal decomposition of cellulose, the masking effect by vitrification, and the generation of flammable gas due to chemical change (esterification), and promotes the dehydration and carbonization of cellulose to promote carbonization It must be able to perform the function of increasing the amount of the residue, and a phosphorus compound such as phosphoric acid, or a phosphorus compound and sulfuric acid,
Ammonium sulfate, boric acid, or a mixture thereof with any one or more of the derivatives thereof, and may be formed by any appropriate means, such as dipping, coating or spraying, and the like. The additive liquid is impregnated into the entire cellulosic fibrous body by an appropriate means capable of impregnating the inside of the thickness direction as uniformly as possible.

【0024】なお、この添加液含浸工程は、対象となる
セルロース系繊維体がシート体からなるものの場合に
は、複数枚を積層状となるように一まとめにして実施す
ることも可能であり、その際には、添加液の浸透効率を
高め、且つ厚み方向内部にまで均質な浸透状態が実現さ
れるようにするため、積層状としたセルロース系繊維シ
ート体の平面全体に、できるだけ平均化した配置で厚さ
方向に貫通する無数の浸透孔を穿設する前処理工程を施
してから、添加液含浸処理工程に入るようにすべきであ
り、更に、添加液含浸処理工程に続く加熱処理工程にお
いて、加熱温度が、積層状としたセルロース系繊維シー
ト体の表面側から厚み方向奥部にまで短時間の中に均質
に伝達されたものとなって、表面側および奥部とも均質
な炭化が進行し、素材全体の品質を安定させるようにす
るため、積層厚の限度を略2cm程度に制限したものと
するのが望ましい。
In the case where the target cellulosic fibrous body is a sheet body, the additional liquid impregnating step can be performed collectively so that a plurality of sheets are laminated. At that time, in order to increase the permeation efficiency of the additive liquid and to realize a homogeneous permeation state inside the thickness direction, the entire plane of the laminated cellulose fiber sheet was averaged as much as possible. The pretreatment step of forming an infinite number of perforation holes penetrating in the thickness direction in the arrangement should be performed before the addition liquid impregnation processing step, and further, the heat treatment step following the addition liquid impregnation processing step In, the heating temperature is uniformly transmitted within a short time from the surface side of the laminated cellulosic fiber sheet body to the depth direction in the laminated state, and uniform carbonization is realized on both the surface side and the depth. Progress, elementary To allow the overall quality stabilized, it is desirable to a restricted limit of lamination thickness of about approximately 2 cm.

【0025】こうして添加液を均質に含浸状としたセル
ロース系繊維体は、そのまま湿潤な状態でか、一旦乾燥
状とした上で加熱処理される。通常のセルロースの熱分
解は、約300°C程度から始まり、図1で示される分
子構造のセルロースが、熱分解によって、図2のレポグ
ルコサン(β−グルコサン C6H10O5)となり、
更に可燃性ガス(フルフリルアルコール C5H6O
2、フルフラール C5H4O2、メタノール CH
4O、エタノール C2H6O、アセトアルデヒド C
2H6O、グリオキサール C2H2O2等)に分解す
る経過を辿ることになる。
The cellulosic fibrous body thus uniformly impregnated with the additive liquid is heated as it is in a wet state or once in a dry state. Normal thermal decomposition of cellulose starts at about 300 ° C., and the cellulose having the molecular structure shown in FIG. 1 is converted into repoglucosan (β-glucosan C6H10O5) in FIG.
Combustible gas (furfuryl alcohol C5H6O
2, furfural C5H4O2, methanol CH
4O, ethanol C2H6O, acetaldehyde C
2H6O, glyoxal C2H2O2, etc.).

【0026】この発明の製造方法では、それら通常のセ
ルロースの熱分解過程におけるレボグルコサンを生成さ
せない熱分解を進行させ、そのことによってその後の可
燃ガスへの分解を抑え込み、炭化残渣を増加させるよう
にするものである。したがって、この発明の加熱工程で
は、対象とするセルロース系繊維体が、予め上記した添
加液含浸工程を必須とし、セルロースの熱分解に際して
もレボグルコサンを生成させないよう、燐酸や硫酸の強
力な脱水作用や、燐酸等の酸によるエステル化反応を起
こさせ、セルロースを急激に分解させず、ヘミセルロー
スから多糖類の燐酸エステルに分解していくことによ
り、タール分や可燃性ガスの生成を抑へ、効率よく炭化
を行うものである。
In the production method of the present invention, the pyrolysis that does not generate levoglucosan in the usual pyrolysis process of cellulose proceeds, thereby suppressing the subsequent decomposition into combustible gas and increasing the carbonization residue. Things. Therefore, in the heating step of the present invention, the target cellulosic fibrous body requires the above-described additive liquid impregnating step in advance, and does not generate levoglucosan even during the thermal decomposition of cellulose. Efficient esterification reaction by acid such as phosphoric acid and decompose cellulose into hemicellulose and decompose to polysaccharide phosphate ester without decomposing cellulose. This is to perform carbonization.

【0027】この加熱工程は、上記した過程で所定の程
度まで炭化が進行したことを確認する上での目安となる
重量減少率40%強に達するまで、少なくとも継続され
なければならず、その間の加熱処理では、加熱または火
炎による可燃性ガス発生を抑制しながら脱水、炭化を促
進することになる。
This heating step must be continued at least until the weight reduction rate reaches a little over 40%, which is a standard for confirming that the carbonization has progressed to a predetermined degree in the above-mentioned process. In the heat treatment, dehydration and carbonization are promoted while suppressing generation of combustible gas due to heating or flame.

【0028】セルロースの燐酸によるエステル化からの
脱水反応と脱水位置、生成組織が図3に示されている。
そして、エステル化からの脱水反応は、図3−1のヘ
ミセルロースは、図3−2のように、燐酸処理によって
エステル化した上、継続する加熱処理によって再度燐酸
が分離する時に脱水を伴いながらセルロースを分解する
ことになる。このように、燐酸等の脱水反応により、セ
ルロースは、レボグルコサンになることを阻害される結
果、可燃性ガスの発生は抑えられ、火炎を伴うことなく
効率的な脱水炭化が行われる。 この反応は、通常セル
ロースの熱分解が起こるといわれる300°C以下の低
い温度においても実現することが確認されている。
FIG. 3 shows the dehydration reaction from the esterification of cellulose with phosphoric acid, the dehydration position, and the resulting structure.
In the dehydration reaction from the esterification, the hemicellulose in FIG. 3-1 is esterified by phosphoric acid treatment as shown in FIG. Will be decomposed. As described above, cellulose is prevented from becoming levoglucosan by the dehydration reaction of phosphoric acid or the like, so that generation of combustible gas is suppressed, and efficient dehydration and carbonization is performed without involving a flame. It has been confirmed that this reaction can be realized even at a low temperature of 300 ° C. or lower, which is generally said to cause thermal decomposition of cellulose.

【0029】セルロースに燐酸を添加し、加熱時のセル
ロースの吸発熱反応を示唆熱分析(DTA)で測定する
と、図4に示されているように、燐酸の添加量の増加と
共に、セルロースの吸熱ピークが低温側にシフトしてい
くことが知られており、この事実から、セルロースの脱
水反応は、レポグルコサン等の生成に優先して起こるこ
とが判明する。また、セルロースに燐酸化合物を添加し
て加熱すると、図5ように、リンの添加量の増加と共に
発熱速度が遅くなっていくことから、セルロースの燃焼
は緩やかに行われ、火炎を伴わない酸化反応に移行して
いくことも判明する。
When phosphoric acid was added to cellulose and the endothermic reaction of the cellulose upon heating was measured by suggestive thermal analysis (DTA), as shown in FIG. 4, as the amount of added phosphoric acid increased, the endothermicity of the cellulose increased. It is known that the peak shifts to a lower temperature side, and from this fact, it is clear that the dehydration reaction of cellulose occurs in preference to the production of lepoglucosan and the like. Further, when a phosphate compound is added to cellulose and heated, as shown in FIG. 5, the heat generation rate decreases with an increase in the amount of phosphorus added, so that the combustion of cellulose is performed gently and an oxidation reaction without flame is performed. It turns out that it shifts to.

【0030】図6から図8は、セルロースへの燐酸処理
濃度と恒温乾燥機による加熱温度による減少重量を表
し、図9から図11は、その減少率を示すものである。
図6および図9からも判るように、100°C設定の
乾燥機においては、燐酸未処理のセルロース(キムタオ
ル白)の重量変化は、付着水分と思われる1時間以内の
重量変化後72時間後も重量変化は見られない(微量変
化は測定までの僅かな間の吸湿)。しかし、この発明の
燐酸含浸で加熱処理したものでは、燐酸の処理濃度と共
に重量減少が大きくなる。
FIGS. 6 to 8 show the weight loss by the phosphoric acid treatment concentration of the cellulose and the heating temperature by the constant temperature drier, and FIGS. 9 to 11 show the reduction rate.
As can be seen from FIGS. 6 and 9, in the dryer set at 100 ° C., the change in the weight of the cellulose not treated with phosphoric acid (Kim towel white) is 72 hours after the change in weight within 1 hour, which is considered to be the attached moisture. No change in weight was observed (a slight change was slight moisture absorption until measurement). However, in the case of the heat treatment by phosphoric acid impregnation of the present invention, the weight loss increases with the treatment concentration of phosphoric acid.

【0031】したがって、通常のセルロースの分解温度
(250°C)以下である100°Cでも燐酸の濃度次
第では十分脱水反応が起こるものであり、更に、硫酸ア
ンモニウムを混合したものを添加液にすると、アンモニ
アの離脱温度である65°C以降でも炭化が起こること
が確認されている。
Therefore, even at 100 ° C., which is lower than the normal decomposition temperature of cellulose (250 ° C.), a sufficient dehydration reaction occurs depending on the concentration of phosphoric acid. It has been confirmed that carbonization occurs even after 65 ° C., which is the ammonia desorption temperature.

【0032】また、図7および図10に示すように、1
50°C設定の乾燥機においては、100°C以上に顕
著な脱水炭化が起こり、低濃度の燐酸処理品においても
大きな重量減少が見られ、8時間以内の重量減少が23
%から40%発生しているが、添加液未処理品では、1
時間以内の初期減量後は殆ど重量変化が見られない。即
ち、通常、150°Cにおいてセルロースは分解しない
ものが、添加液含浸後の加熱処理によれば脱水炭化が起
こっていることが判る。
As shown in FIG. 7 and FIG.
In a dryer set at 50 ° C., remarkable dehydration carbonization occurs at 100 ° C. or higher, and a large weight loss is observed even in a low-concentration phosphoric acid-treated product.
% To 40%, but 1% for untreated products
After the initial weight loss within hours, there is almost no change in weight. That is, it is understood that cellulose is not normally decomposed at 150 ° C., but dehydration carbonization is caused by the heat treatment after the impregnation of the additive liquid.

【0033】200°Cとなると、図8および図11の
ように、脱水炭化作用は顕著に現れ、1時間以内の重量
変化が最大であり、その後の重量変化は、添加液含浸処
理量の少ないセルロースの方が大きくなっている。ま
た、添加液未処理のセルロースも、24時間以降に分解
が始まり、72時間後には添加液含浸処理品と同等まで
重量減少が見られたが、その表面状況は明らかに異な
り、添加液未処理品は表面が褐色に近く、また、タール
分の付着が見られたが、添加液含浸処理品は黒色で、1
時間以降の表面の変化は見られなかったが、添加液含浸
処理量の少ない(1.1%P)は、添加液含浸処理量の
多いものに比べ、硬く柔軟性がない炭化シートとなっ
た。
At 200 ° C., as shown in FIG. 8 and FIG. 11, the dehydration carbonization effect is remarkable, and the weight change within one hour is the largest, and the subsequent weight change is small with the amount of the additive liquid impregnated. Cellulose is larger. Also, the cellulose untreated with the additive liquid began to decompose after 24 hours, and after 72 hours, the weight was reduced to the same level as that of the treated article impregnated with the additive liquid. The surface of the product was almost brown and adhesion of tar was observed.
No change in the surface after time was observed, but a small amount of the impregnated solution (1.1% P) resulted in a hard and inflexible carbonized sheet as compared with a large amount of the impregnated solution. .

【0034】これは、セルロースの添加液含浸処理によ
り、多糖類の炭素チェーンの残存による柔軟性が、添加
液含浸処理量の少なさに応じ、炭素単体まで分解してい
く結果、無くなってきたと考えられる。この事実から、
添加液含浸処理量を変えることよって、炭化素材の柔軟
性を調整可能にするということが判る。そして、通常の
不活性ガス雰囲気中でセルロースを処理した供試体、お
よびこの発明による供試体と、原材料であるバージンパ
ルプ(キムタオル…紙)とのX線回折データ結果(図
1)から、添加液含浸処理して加熱処理したこの発明の
炭化素材が、セルロースの炭化チェーンの一部が炭化シ
ート内に残り、紙の特徴を少し残しているとする事実に
ついては既述したとおりである。
It is thought that the flexibility due to the residual carbon chains of the polysaccharide disappeared by the impregnation of the cellulose with the additive liquid as a result of the decomposition of the carbon into a simple substance in accordance with the small amount of the impregnation with the additive liquid. Can be From this fact,
It can be seen that the flexibility of the carbonized material can be adjusted by changing the amount of the impregnated liquid. From the results of X-ray diffraction data (FIG. 1) of the specimen treated with cellulose in a normal inert gas atmosphere and the specimen according to the present invention and virgin pulp (kim towel paper) as a raw material, the additive liquid was obtained. The fact that the carbonized material of the present invention, which has been impregnated and heat-treated, causes a part of the carbonized chain of cellulose to remain in the carbonized sheet and slightly retains the characteristics of paper is as described above.

【0035】[0035]

【実施例1】紙、木綿等のセルロース系繊維体に燐酸を
主成分とする添加液の含浸処理を施した上、略65°C
ないし400°C程度、望ましくは略80°Cないし3
00°C程度の温度範囲内で加熱処理し、炭化進行程度
の確認の目安となる重量減少率で40%強に達するまで
加熱処理を続けた後、必要に応じて残留燐酸等を水洗、
中和等の処理することによる燐酸の昇華等により、残留
添加液の除去や作用を抑え、柔軟性のある炭化シートや
炭化フェルトを安価に製造する。
Example 1 Cellulose fibrous material such as paper and cotton was impregnated with an additive solution containing phosphoric acid as a main component, and then subjected to approximately 65 ° C.
To about 400 ° C., preferably about 80 ° C. to 3
Heat treatment is carried out within a temperature range of about 00 ° C., and the heat treatment is continued until the weight reduction rate, which is a measure of the progress of carbonization, reaches a little over 40%.
Sublimation or the like of phosphoric acid due to treatment such as neutralization suppresses removal and action of the residual additive solution, and produces a flexible carbonized sheet or carbonized felt at low cost.

【0036】[0036]

【実施例2】この実施例は、セルロース系繊維体を一旦
解繊した上、適宜手段によってボード状にしたものを炭
化するようにした代表的な実施例を示すもので、図13
に示した工程図に従い、より具体的な説明を加えていく
ことにする。先ず、解繊工程として、原材料として運ば
れてきた古紙や稲藁等を、シュレッダーや粗砕機等公知
の手段によって細分化し、本や雑誌等の場合には、ホチ
キス等の止め金が破砕、混入してしまう外、回収段階に
異物が紛れ込む虞れもあることから、併せて空気分級や
磁選機によってそれら金属や石等の異物を除去する工程
も平行して実施するようにすべきである。なお、解繊手
段は、湿式、半乾式、乾式等公知の何れによるものとし
ても差し支えはない。
Embodiment 2 This embodiment shows a typical embodiment in which a cellulosic fibrous body is once defibrated and then formed into a board by appropriate means and carbonized.
A more specific description will be added according to the process diagram shown in FIG. First, in the defibration process, waste paper and rice straw, etc., which have been transported as raw materials, are subdivided by known means such as shredders and crushers, and in the case of books and magazines, clasps such as staples are crushed and mixed. In addition to the above, there is a possibility that foreign matter may enter the recovery stage. Therefore, a process of removing such foreign matter such as metal and stone by air classification or a magnetic separator should be performed in parallel. The defibrating means may be any known one such as a wet type, a semi-dry type, and a dry type.

【0037】添加液は、その経済的な理由から市販の燐
酸液、例えばメッキ添加液や、硫安、燐安等の肥料を使
用することも可能であり、どのような燐酸が結う液を採
用するかは、処理後の炭化素材の使用目的等によって適
宜選択、採用するようにすればよい。また、安価な硼酸
や硼砂の併用も白蟻防除等に効果的であり、これら添加
液含浸工程に送られる
As the additive solution, a commercially available phosphoric acid solution, for example, a plating additive solution, or a fertilizer such as ammonium sulfate or phosphorous phosphorus can be used for economic reasons. What is necessary is just to select and employ | adopt suitably according to the usage purpose etc. of the carbonized material after a process. In addition, the use of inexpensive boric acid or borax is also effective for termite control, etc., and is sent to these additive liquid impregnation steps.

【0038】この工程に用いる添加液は、その経済的な
理由から市販の燐酸液、例えばメッキ添加液や、硫安、
燐安等の肥料を使用することも可能であり、どのような
燐酸が結う液を採用するかは、処理後の炭化素材の使用
目的等によって適宜選択、採用するようにすればよい。
また、安価な硼酸や硼砂の併用も白蟻防除等に効果的で
あり、これらの混合剤の使用も有効である。
The additive solution used in this step may be a commercially available phosphoric acid solution such as a plating additive solution, ammonium sulfate,
It is also possible to use a fertilizer such as phosphorus phosphorus, and what kind of solution to which phosphoric acid is to be used may be appropriately selected and used depending on the purpose of use of the carbonized material after the treatment.
Use of inexpensive boric acid or borax is also effective for termite control, and the use of a mixture thereof is also effective.

【0039】添加液処理は、スプレー塗布や浸漬等の手
段による外、添加液粉末と解繊した繊維を乾式のまま混
合した上、蒸気に依って馴染ませ、更に余熱を行うよう
にした方法や、湿式においては、起泡剤、発泡剤等を混
入し、空気を連衝する方法も考えられる。また、上気し
た解繊工程における解繊時に、同時に水溶液スプレー等
によって粉塵飛散防止兼添加液含浸処理を行うようにす
る方法もある。
The additive liquid treatment may be performed by a method such as spray coating or immersion, or by mixing the additive liquid powder and the defibrated fibers in a dry state, then blending them with steam, and further performing preheating. In the case of the wet method, a method of mixing a foaming agent, a foaming agent, and the like to collide with air may be considered. There is also a method in which dust scattering prevention and addition liquid impregnation are simultaneously performed by spraying with an aqueous solution or the like at the time of defibration in the opened defibration step.

【0040】こうして添加液含浸処理を終えたセルロー
ス系繊維体は、引き続き加熱工程に回る。この工程は、
処理済みのセルロース系繊維体を脱水炭化するため、で
きる限り乾燥状態で行うようにするのが加熱エネルギー
のロスに繋がる上、特に65〜100℃のような低温域
での加熱処理ではこの乾燥工程は必須の条件となる。加
熱処理用の熱源は、硫安、燐安混合物や硫酸を使用する
と65℃辺りの低温域から炭化が起きるため、電気、ガ
ス、石油等の他に廃熱の利用が容易であり、低い温度の
場合、反応が緩やかに起きるため、セルロースの分解途
中の材料の入手が可能であり、肥料その他への応用が可
能である。また、火炎によって直接加熱しても添加液効
果により、可燃性ガスを制御しながら炭化していくた
め、火災の心配が少なくなる。(添加液濃度が低濃度の
場合や硫酸基を含まない配合によるものの場合には、高
温においては着火する虞れも出てくるため、添加液の配
合には十分な注意が必要となる。)
The cellulosic fibrous body that has been subjected to the additive liquid impregnating treatment in this way continues to the heating step. This step is
In order to dehydrate and carbonize the treated cellulosic fibrous body, it is preferable to perform the drying in a dry state as much as possible, which leads to a loss of heating energy. In particular, in the case of a heat treatment in a low temperature range such as 65 to 100 ° C., this drying step is performed. Is a mandatory condition. If the heat source for the heat treatment is ammonium sulfate, a mixture of phosphorus and ammonium, or sulfuric acid, carbonization occurs from a low temperature range of around 65 ° C. Therefore, it is easy to use waste heat in addition to electricity, gas, petroleum, etc. In this case, since the reaction occurs slowly, it is possible to obtain a material which is in the process of decomposing cellulose, and to apply it to fertilizers and the like. In addition, even if it is directly heated by a flame, carbonization is performed while controlling the flammable gas by the effect of the additive liquid, so that there is less fear of fire. (If the concentration of the additive solution is low or the mixture does not contain a sulfate group, there is a risk of ignition at high temperatures, so that sufficient care must be taken in the formulation of the additive solution.)

【0041】この加熱工程に要する処理時間は、添加液
濃度(1.5〜15%)と加熱温度(65〜400°
C)との相関関係で、重量現象率が少なくとも40%強
程度に達する段階まで継続して実施されるようにしなけ
ればならない。加熱処理の熱源は、硫安、燐安混合物や
硫酸を使用すると65°Cから炭化が起きることから、
電気、ガス、石油等の他に廃熱の利用も可能になる上、
低温域の加熱処理では、反応が緩やかに起きるため、セ
ルロースの分解途中における材料の利用も可能となり、
肥料その他への応用が可能である。また、火炎によって
直接加熱しても、添加液効果によって可燃性ガスを抑制
しながら炭化していくことになるため、火災の心配が少
なくなる。(添加液濃度が低濃度の場合や硫酸基を含ま
ない配合によるものの場合には、高温においては着火す
る虞れもあるので、その配合には十分な注意が必要とな
る。)
The processing time required for this heating step depends on the concentration of the additive solution (1.5 to 15%) and the heating temperature (65 to 400 ° C.).
According to the correlation with C), it must be carried out continuously until the weight phenomenon rate reaches at least a little over 40%. If the heat source of the heat treatment is ammonium sulfate, a mixture of phosphorus and sulfuric acid, and carbonization occurs from 65 ° C,
In addition to electricity, gas, petroleum, etc., waste heat can be used,
In the heat treatment in the low temperature range, the reaction occurs slowly, so that the material can be used during the decomposition of cellulose,
Application to fertilizer and others is possible. In addition, even if it is directly heated by a flame, carbonization is performed while suppressing the flammable gas by the effect of the additive liquid, so that there is less fear of fire. (If the concentration of the additive solution is low or the mixture does not contain a sulfate group, there is a risk of ignition at high temperatures, so that sufficient care must be taken in the formulation.)

【0042】[0042]

【実施例3】古紙繊維とロックウール等無機繊維とを混
合、成形し、上記実施例3に使用した添加液を含浸処理
した後、熱風乾燥機180°Cにて加熱(高周波での加
熱も可)して炭化し、高い保形強度と柔軟性を持ったボ
ードを成形する。
Example 3 Waste paper fiber and inorganic fiber such as rock wool are mixed and molded, impregnated with the additive liquid used in Example 3, and then heated with a hot air dryer at 180 ° C. (heating at a high frequency is also possible). Yes) and carbonized to form a board with high shape retention strength and flexibility.

【0043】[0043]

【発明の作用効果】以上のとおりの構成からなるこの発
明の建築用等炭化素材、およびその製造方法は、セルロ
ースの熱分解機構に注目し、薬剤によって可燃性ガスを
発生を抑制し、炭化させることができるとの知見に基づ
くものであって、セルロース系繊維体に燐酸を主成分と
する添加液を含浸処理した上、炭化が完了したことを確
認する目安となる重量減少率40%強に達するまでの加
熱処理を施し、加熱または火炎による可燃性ガス発生を
抑制しながら脱水、炭化を促進するようにしたことか
ら、高温の空気中(不活性ガス雰囲気中や酸素遮断を行
わない)においても、レボグルコサン(タール成分)を
生成しないため、可燃性ガスの生成がなく、脱水炭化に
火炎を伴わず(火災の危険が少なくなる。)、したがっ
て、製造過程において、大気汚染を来す虞れは全くな
く、また火災の発生を防止でき、作業の安全性が確保で
き、効率よく炭素を生成することができるという大きな
特徴を有している。
The carbonized material for construction and the like of the present invention and the method for producing the same, which have the above-mentioned structure, pay attention to the thermal decomposition mechanism of cellulose and suppress the generation of combustible gas by chemicals to carbonize. It is based on the knowledge that it is possible to impregnate a cellulosic fibrous body with an additive liquid containing phosphoric acid as a main component, and to reduce the weight by more than 40%, which is a measure for confirming the completion of carbonization. Heat treatment is performed until the temperature reaches the limit, and dehydration and carbonization are promoted while suppressing the generation of flammable gas due to heating or flame. Therefore, in high-temperature air (in an inert gas atmosphere or without shutting off oxygen) Also does not produce levoglucosan (tar component), so there is no generation of flammable gas and dehydration carbonization does not involve a flame (reduces the risk of fire), and is therefore in the manufacturing process. , Risk causing air pollution or no, also possible to prevent the occurrence of a fire, work safety can be secured, it has a great feature that it is possible to efficiently produce carbon.

【0044】また、セルロース系繊維体に含浸する燐酸
濃度は、1%以下では炭化が殆ど進まず、また20%を
超えた濃度では、可撓性のある炭化素材を得る上で、温
度コントロールが極めて微妙になって実用的ではなく、
したがって、濃度1〜20%、望ましくは1.5〜15
%以上にすると共に、加熱温度も、実用的な65〜40
0°C、望ましくは80〜300°C前後の温度帯で加
熱処理するようにしたことから、炭化素材内に炭素チェ
ーンを残すことが可能となり、柔軟性のある炭化素材を
実現可能にするものであり、断熱材や吸音材、床下吸湿
材、耐火被覆材といった建材等への製造に際しても、炭
化素材からの粉末飛散が殆ど無くなり、極めて作業性が
よくなり、効率的な製造を可能にする上、添加液として
安価な薬剤(硫安や燐安等は肥料として販売されてい
る)の使用であって、しかも簡単な加熱装置による製造
を可能にするものであって、高機能の建材等をかなり安
価に提供することが可能になるという秀れた効果が期待
できることになる。
When the concentration of phosphoric acid impregnated in the cellulosic fibrous body is less than 1%, carbonization hardly proceeds, and when the concentration exceeds 20%, a flexible carbonized material is obtained. Very subtle and impractical,
Therefore, the concentration is 1 to 20%, desirably 1.5 to 15
% Or more, and the heating temperature is practically 65 to 40.
Since the heat treatment is performed at a temperature range of 0 ° C., preferably around 80 to 300 ° C., a carbon chain can be left in the carbonized material, and a flexible carbonized material can be realized. In the case of manufacturing materials such as heat insulating materials, sound absorbing materials, underfloor moisture absorbing materials, and fire-resistant coating materials, powder scattering from carbonized materials is almost eliminated, workability is extremely improved, and efficient manufacturing is enabled. In addition, the use of inexpensive chemicals (ammonium sulfate and phosphorus ammonium are sold as fertilizers) as additive liquids, and also enables production with a simple heating device, and the use of high-performance building materials An excellent effect that it can be provided at a considerably low price can be expected.

【0045】また、この発明では、これまでのところ、
廃棄物として埋め立てられたり、焼却されるしか有効な
処理方法のなかつた膨大な量のたりされるセルロース系
繊維体、即ち、新聞紙や雑誌類等の古紙や使い古しの段
ボール紙、あるいは、建築現場や製材所、木工加工所、
木材陸揚げ埠頭等から大量に発生する廃材や木屑、ある
いは稲作農家等からの籾殻や藁等々といった、様々なセ
ルロース系繊維体全般を対象とすることができることか
ら、有効な廃棄物処理手段としても活用できるという利
点を有している。特に、この発明を代表する実施例とし
て示した建材等用炭化素材、およびその製造方法の事例
によるものでは、これら特徴を確実に達成可能とするも
のであって極めて実用的なものとすることができる。
Also, in the present invention,
Cellulosic fibrous materials that are buried as waste or incinerated or otherwise treated in an enormous amount, such as waste paper such as newspapers and magazines and used corrugated paper, or construction sites and Sawmill, woodworking shop,
It can be used as an effective waste disposal means because it can cover various cellulosic fibrous materials in general, such as waste materials and wood chips generated in large quantities from timber landing wharves and rice husks and straw from rice farmers. It has the advantage of being able to. In particular, in the case of the carbonized material for building material and the like and the method of manufacturing the material shown as a representative example of the present invention, it is necessary to ensure that these characteristics can be achieved and make it extremely practical. it can.

【0046】叙述の如く、この発明の新規な構成からな
る建材等用炭化素材、およびその製造方法は、所期の目
的を普く達成可能にするものであり、日夜大量に発生す
る古紙をはじめとする廃棄物としてセルロース系繊維体
の有効な活用手段として高く評価されると共に、それら
廃棄物を全くダイオキシン等の有害副産物の生成なしに
簡便且つ確実に処理できる手段としても、関連部署から
十分な信頼を得ることになって、広範に渡って採用、普
及していくものになると予想される。
As described above, the carbonized material for building materials and the like having the novel structure of the present invention and the method for producing the same are intended to be able to achieve the intended purpose in general. In addition to being highly evaluated as an effective utilization means of cellulosic fibrous materials as wastes, as a means that can easily and reliably treat those wastes without generating harmful by-products such as dioxins, sufficient It is expected that it will gain trust and will be adopted and spread widely.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】原料であるセルロース(バージンパルプ)と燐
酸処理し炭化した炭および通常の不活性雰囲気中で加熱
処理した炭の3種類をX線回折により組成分析を行った
対比グラフである。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a comparison graph showing composition analysis of three types of raw material, cellulose (virgin pulp), charcoal treated by phosphoric acid, and charcoal heated in a normal inert atmosphere by X-ray diffraction.

【図2】セルロースの構造式である。FIG. 2 is a structural formula of cellulose.

【図3】セルロースが通常の熱分解で生成するレボグル
コサン(タール分)のの熱分解で生成される可燃性ガス
の構造式である。
FIG. 3 is a structural formula of a flammable gas generated by pyrolysis of levoglucosan (tar component), which is generated by ordinary pyrolysis of cellulose.

【図4】セルロースの燐酸脱水反応の構造式 である。FIG. 4 is a structural formula of a phosphoric acid dehydration reaction of cellulose.

【図4−1】セルロースの脱水による変化を示す構造式
である。
FIG. 4-1 is a structural formula showing a change due to dehydration of cellulose.

【図4−2】燐酸によるエステル化からの脱水作用を説
明する構造式 である。
FIG. 4-2 is a structural formula illustrating a dehydrating action from esterification by phosphoric acid.

【図5】燐酸で処理したセルロースの加熱時の示差熱分
析(吸熱、発熱の測定)データで濃度の違いによる吸発
熱の変化を対比したグラフである。
FIG. 5 is a graph comparing the change in heat absorption and heat generation due to the difference in concentration with the data of differential thermal analysis (measurement of heat absorption and heat generation) during heating of cellulose treated with phosphoric acid.

【図6】燐酸化合物で処理したセルロース(木綿)の燃
焼時の発熱速度の変化を表すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a change in heat generation rate when burning cellulose (cotton) treated with a phosphate compound.

【図7】セルロースの燐酸処理濃度の違いによる加熱温
度100°Cの重量変化を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a change in weight at a heating temperature of 100 ° C. due to a difference in the concentration of a phosphoric acid treatment of cellulose.

【図8】セルロースの燐酸処理濃度の違いによる加熱温
度150°Cの重量変化を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a change in weight at a heating temperature of 150 ° C. depending on a difference in the phosphoric acid treatment concentration of cellulose.

【図9】セルロースの燐酸処理濃度の違いによる加熱温
度200°Cの重量変化を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a change in weight at a heating temperature of 200 ° C. due to a difference in the concentration of phosphoric acid treatment of cellulose.

【図10】セルロースの燐酸処理濃度の違いによる加熱
温度100°Cの重量変化率を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a weight change rate at a heating temperature of 100 ° C. depending on a difference in a phosphoric acid treatment concentration of cellulose.

【図11】セルロースの燐酸処理濃度の違いによる加熱
温度150°Cの重量変化率を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a weight change rate at a heating temperature of 150 ° C. depending on a difference in a phosphoric acid treatment concentration of cellulose.

【図12】セルロースの燐酸処理濃度の違いによる加熱
温度200°Cの重量変化率を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing a weight change rate at a heating temperature of 200 ° C. depending on a difference in a phosphoric acid treatment concentration of cellulose.

【図13】実施例3の製造工程図である。FIG. 13 is a manufacturing process diagram of the third embodiment.

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【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年10月11日(2000.10.
11)
[Submission date] October 11, 2000 (2000.10.
11)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 建材等用炭化素材、およびその製造
方法
[Title of the Invention] Carbonized material for building material and the like, and method for producing the same

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の目的】この発明は、不燃性の機能性素材、例え
ば建材用の断熱材、防音材、吸湿材等の素材として好適
な炭化素材に関するものであって、セルロース系繊維
体、特に高度化した社会の一つの象徴ともいえる大量の
廃棄物の中の古紙、あるいは廃材や樹皮、農産副次物で
ある籾殻や藁等といったセルロース系繊維体を容易く原
材料とすることが可能であって、しかも極めて安価且つ
効率的に生産することができる上、建材用の断熱材、防
音材、吸湿材等への利用、加工性についてもかなり有利
なものとすることができる、新規な構造からなる建材等
用炭化素材、およびそのための新規な製造方法を提供し
ようとするものである。
The present invention relates to a non-combustible functional material, for example, a carbonized material suitable as a material for a building material, such as a heat insulating material, a sound insulating material, and a moisture absorbing material. It is possible to easily use raw materials from waste paper, waste materials, bark, and cellulosic fibrous materials such as rice husks and straw as agricultural by-products in a large amount of waste, which can be said as one symbol of a society that has become a raw material. It can be produced very inexpensively and efficiently, and can be used for heat insulating materials, soundproofing materials, moisture absorbing materials, etc. for building materials, and it can be considerably advantageous in workability. An object of the present invention is to provide a carbonized material for use and a novel production method therefor.

【0002】[0002]

【従来の技術】経済的にも文化的にも豊かな環境が整え
られていく中、企業経営、家庭生活の区別なく日々大量
の物資が消費され、その過程で発生する様々な廃棄物
は、今や経済的負担の問題ではなく、自然環境保全の面
から、その取扱いが極めて大きな社会問題化してきてい
る。特に、高度経済社会のバロメータとまでいわれる大
量の古紙の取扱いを見てみると、新聞紙や一部雑誌類で
は、現在どの社でも回収紙を利用した再生紙を使用して
はいるものの、その再生紙自体は、100%回収紙だけ
で作られたものが使用されている訳ではなく、バージン
パルプを何割かの割合で加え、品質の安定を図ったもの
としての再利用となっているため、それら再生紙の利用
に積極的な業界からの協力を以てしても、到底、古紙市
場の要求を満たしきれないというのが現状となっている
2. Description of the Related Art As an environment that is rich in economy and culture is being prepared, a large amount of materials is consumed every day without distinction between corporate management and family life, and various waste generated in the process is Now, the handling is becoming an extremely large social problem from the viewpoint of natural environment conservation, not the problem of economic burden. In particular, looking at the handling of large volumes of waste paper, which is often referred to as a barometer in a high-economic society, newspapers and some magazines use recycled paper that uses recycled paper. Recycled paper itself is not only made of 100% recovered paper, but virgin pulp is added at a certain percentage and reused as a means of stabilizing quality. However, even with the cooperation of the industry actively using recycled paper, it is impossible to meet the requirements of the used paper market at all.

【0003】そうした再利用の道のない余剰古紙や、回
収されないまま廃棄処分されてしまう古紙は、他の可燃
性ゴミ等と一緒に焼却炉で燃やされ、禁制品を含む紙類
の燃焼により、有害なダイオキシンを大気中に放散する
こととなって自然環境を破壊する元凶と目され、その発
生の少ない高性能焼却場建設のために多額の社会資本投
資を余儀無くされたり、最終処埋立場の確保のために様
々な困難覚悟の企画、立案に取り組まなければならない
等という政策的課題にいつまでも嘖まされることにな
る。この廃棄処理の問題は、古紙の外、建築現場や製材
所、木工加工所、木材陸揚げ埠頭等から大量に発生する
廃材や木屑、あるいは稲作農家等からの籾殻や藁等々と
いった、その他のセルロース系繊維体全般について同様
に抱える問題となっている。
[0003] Such surplus waste paper that has no way of reuse or waste paper that is discarded without being collected is burned in an incinerator together with other combustible garbage and the like. It is believed that harmful dioxins are released into the atmosphere and destroys the natural environment, causing a large amount of social capital investment to build a high-performance incineration plant with less occurrence and a final landfill. In order to secure this, we will have to deal with various policy issues such as planning and planning for various difficulties. The problem of this disposal is that waste materials and wood chips generated in large quantities from waste paper, construction sites, sawmills, woodworking plants, timber landing piers, etc., and other cellulosic materials such as rice husks and straw from rice farmers etc. A similar problem is encountered with fibrous materials in general.

【0004】セルロース系繊維体を、焼却処分以外の手
段で処理、加工するようにした技術としては、例えば、
・特開昭62−15645号「繊維状活性炭の製造法」
(東邦レーヨン)、・特開平4−231314号「高表
面積活性炭の製法」(ユーカー・カーボン・テクノロジ
ーCo.:USA)、・特開平6−56416号「活性
炭の製造法」(ウエストヴァコCo.:USA)等に提
案のある活性炭化してしまい、活性炭の有する秀れた化
学処理機能、即ち脱臭機能や濾過機能、陰イオン発生機
能等を必要とする分野への基礎資材としての活用を図る
という技術が古くから既に確立している。
Techniques for processing and processing cellulosic fibrous materials by means other than incineration include, for example,
・ Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-15645 "Method for producing fibrous activated carbon"
(Toho Rayon), JP-A-4-231314, "Production method of activated carbon with high surface area" (Eucal Carbon Technology Co .: USA), JP-A-6-56416, "Production method of activated carbon" (Westvaco Co., Ltd.) : U.S.A., etc., which will be activated carbonized and used as a basic material in fields that require the excellent chemical treatment function of activated carbon, that is, deodorization function, filtration function, anion generation function, etc. Technology has been established for a long time.

【0005】しかし、これら各種活性炭化する技術によ
って作り出される活性炭の場合は、その用途が極めて特
殊な領域に係わるものであって、需要に見合う素材とし
て高い品質と性能とが要求されるため、処理対象とする
原材料の品質に制約を受けた上、高性能の設備機器整備
のためにかなりの初期投資を覚悟しなければならないと
いう事情に加え、例えば、上記した・の東邦レーヨン技
術であれば、酸化処理工程の所要時間短縮化のため、酸
化工程を2分割し、酸素含有量0.5〜5%の不活性雰
囲気下、300〜400°Cでの予備酸化処理と、水蒸
気、炭酸ガス雰囲気下、700〜1000°Cという高
温域での本酸化処理という2段階に渡る酸化処理工程を
必要としたり、・のユーカー・カーボン・テクノロジー
Co.技術においては、セルロース系物質を燐酸等の添
加液で処理した上、450〜1200°Cの不活性雰囲
気下で炭化し、更に、700°C以上のスチーム等によ
る酸化雰囲気下で活性化するというものであり、また、
・のウエストヴァコCo.技術のように、木材(リグノ
セルロース)を対象と、それらを微粉砕して炭化してか
ら、再度、炭化した粉末を成形するという具合に、何れ
も処理工程が煩雑且つ高度な操作性を伴う等の理由も存
在していることから、日々大量に発生し、しかも品質に
も大きなばらつきのある古紙や廃材等を、処理対象のセ
ルロース系繊維体として扱うことは、品質的にも経済的
にも殆ど不可能としなければならないものである。
However, in the case of activated carbon produced by these various activated carbonization techniques, the use of the activated carbon is related to a very special area, and high quality and performance are required as a material meeting the demand. In addition to the fact that the quality of the target raw material is limited and that considerable initial investment must be prepared for the maintenance of high-performance equipment, for example, the above-mentioned Toho rayon technology, In order to shorten the time required for the oxidation process, the oxidation process is divided into two parts, a preliminary oxidation treatment at 300 to 400 ° C. under an inert atmosphere having an oxygen content of 0.5 to 5%, and a steam and carbon dioxide gas atmosphere. Below, a two-stage oxidation treatment step of a main oxidation treatment in a high temperature range of 700 to 1000 ° C. is required. In the technology, a cellulose-based material is treated with an additive solution such as phosphoric acid, carbonized under an inert atmosphere at 450 to 1200 ° C., and further activated under an oxidizing atmosphere with steam or the like at 700 ° C. or more. And also
-Westvaco Co. As in the technology, for wood (lignocellulose), the treatment process is complicated and involves high operability, such as finely pulverizing and carbonizing them, and then molding the carbonized powder again. For example, waste paper and waste materials that are generated in large quantities every day and vary widely in quality are treated as cellulosic fibrous materials to be treated because of the quality and economics. Must also be made almost impossible.

【0006】一方、こうした高度な分野への活用ではな
く、燃料や土壌改良材、防湿材、断熱材、吸音材等とし
て利用するための伝統的な炭化手段による処理、即ち炭
焼きして炭(スミ)としてしまう方法も考えられる。こ
の炭焼き技術は、木質材等を高温で燃焼させ、その後、
酸素を遮断し高温による脱水作用によって蒸し焼き状態
となし、セルロースを分解、炭化させるようにした製造
方法によるものであって、この技術は古の時代から変わ
っていない。
On the other hand, instead of being used in such advanced fields, treatment by a traditional carbonization means for use as a fuel, soil improvement material, moisture proof material, heat insulation material, sound absorbing material, etc., that is, charcoal burning and charcoal (sumi) ). This charcoal burning technology burns wood materials at high temperature, and then
It is based on a production method in which oxygen is cut off and a steamed state is formed by a dehydration action at high temperature, and cellulose is decomposed and carbonized. This technology has not changed since ancient times.

【0007】しかし、高温域において燃焼させる過程、
その後、酸素を遮断し、不完全燃焼させる過程の何れも
が不可欠な炭焼き処理では、何れもの過程において多量
の二酸化炭素や一酸化炭素を発生させてしまうことか
ら、直接大気汚染に繋がるという今日的に最も厄介な問
題を抱えると共に、古紙や木屑のようなフィルム状ある
いは粒状のセルロース系繊維体の炭化には全く不向きな
処理手段であるという事実がある。
However, the process of burning in a high temperature range,
After that, in the charcoal baking treatment, in which all of the processes of shutting off oxygen and incompletely burning are indispensable, a large amount of carbon dioxide and carbon monoxide are generated in any process, which directly leads to air pollution. And the fact that it is a completely unsuitable treatment means for carbonizing film-like or granular cellulosic fibrous materials such as waste paper and wood chips.

【0008】更に不都合なことには、この伝統的な手段
で作り出される炭は、その組成中の炭素チェーンが切断
された固体構造となってしまうため、当然に柔軟性や弾
力性等といった性状は持ち合わせておらず、したがっ
て、防湿材や断熱材、吸音材等として建築躯体や設備機
器等の凹凸ある表面や湾曲面に添設使用しようとすれ
ば、一旦、固形状の炭を粉砕した上、その炭素粉末を塗
布、接着するようにしたり、樹脂等のバインダーの中に
練り込んで成形し直すか、適宜繊維等に混入、付着さ
せ、全体として柔軟性のあるものに成形するかして利用
せざるを得ないものであり、利用に際しての二次処理加
工が欠かせない上に、当該二次処理加工工程で発生する
塵炭対策のために余計な配慮と経費とが必要になるとい
う欠点も附随してくることから、したがって、これまで
のところ、この伝統的な炭焼き式の炭化処理について
も、日々大量に発生する古紙や廃材等セルロース系繊維
体の処理技術として応用、実用化された事実を見い出す
ことはできない。
[0008] Further, disadvantageously, the charcoal produced by this traditional means has a solid structure in which the carbon chains in the composition are cut, and thus naturally has properties such as flexibility and elasticity. If you do not have it, therefore, if you intend to use it as a moisture proof material, a heat insulating material, a sound absorbing material, etc. on the uneven surface or curved surface of the building frame or equipment, etc., once crush the solid charcoal, Use by applying and bonding the carbon powder, kneading it in a binder such as resin, and re-molding, or mixing and adhering it to fibers etc. as appropriate, and molding it into a flexible material as a whole The disadvantage is that secondary processing is indispensable for use, and extra consideration and cost are required for measures against dust and coal generated in the secondary processing. Also comes with Therefore, so far, it has not been found that this traditional charcoal-based carbonization process has been applied and put to practical use as a technology for treating cellulosic fibrous bodies such as waste paper and waste materials generated in large quantities every day. .

【0009】この発明は、以上のような状況に鑑み、現
在までのところ、極めて限られた範囲内でしか有効利用
されずじまいで、相当量のものが多額の費用を掛けて焼
却あるいは埋立て処分に回されてしまっているセルロー
ス系繊維体、特に古紙に着目すると共に、カーボン(即
ち、セルロースを炭化した物)が酸素指数65の不燃性
と高い断熱性とを有していることにも誘引され、その大
量利用先として建築資材等への応用の可能性を追求すべ
く、逸早く開発、研究に着手し、幾多の試作実験を試み
る等の試行錯誤を繰り返してきた結果、高い燃焼性を有
する古紙等のセルロース系繊維体を効率よく炭化させる
ことができる上、古紙のときの柔軟性も維持し続けてい
る新規な構造の建材等用炭化素材と、その建材等用炭化
素材を確実且つ経済的に生産することを可能にする新規
な建材等用炭化素材の製造方法とを完成するに至ったも
のである。
In view of the above situation, the present invention has been effectively used only within a very limited range so far, and a considerable amount of the invention is incinerated or landfilled at a large cost. In addition to paying attention to the cellulosic fibrous body that has been sent to disposal, especially waste paper, it is also noted that carbon (that is, carbonized cellulose) has nonflammability with an oxygen index of 65 and high heat insulation. As a result of repeated trial and error, such as initiating development and research, and trying many trials and experiments, in order to pursue the possibility of application to building materials, etc. It is possible to efficiently carbonize the cellulosic fibrous body such as waste paper, etc., and to ensure that the carbonized material for building materials and the like having a new structure that maintains the flexibility of used paper, and the carbonized material for building materials etc. Sutra Which has led to the completion of the manufacturing process of new construction materials for carbide materials makes it possible to produce a manner.

【0010】[0010]

【発明の構成】この発明の建材等用炭化素材は、基本的
に次のとおりの構成を要旨とするものである。即ち、燐
酸等の燐化合物か、燐化合物と硫酸、硫酸アンモニウ
ム、硼酸、またはそれらの誘導体の何れか一つあるいは
二つ以上との混合物かの何れかから成る添加液を含浸状
としたセルロース系繊維体を、活性雰囲気下、略65°
Cないし400°C程度、望ましくは略80°Cないし
300°C程度の温度範囲内であって、添加液濃度に応
じた所要時間だけ加熱処理し、加熱または火炎による可
燃性ガス発生を抑制しながら脱水、炭化を促進して炭化
残渣を増加させ、少なくとも重量減少率40%強に達し
させた炭化素材からなるものとした建材等用炭化素材で
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The carbonized material for building materials and the like according to the present invention basically has the following structure. That is, cellulosic fibers impregnated with a phosphorus compound such as phosphoric acid, or an additive liquid comprising a mixture of a phosphorus compound and one or more of sulfuric acid, ammonium sulfate, boric acid, and derivatives thereof. Body at approximately 65 ° in an active atmosphere
The heat treatment is performed within a temperature range of about C to about 400 ° C., preferably about 80 ° C. to about 300 ° C., for a required time according to the concentration of the additive liquid, thereby suppressing generation of combustible gas due to heating or flame. This is a carbonized material for building materials and the like made of a carbonized material that promotes dehydration and carbonization while increasing the carbonization residue and at least reaching a weight reduction rate of just over 40%.

【0011】そして、この基本的な構成による建材等用
炭化素材において、より望ましい構成からなるものとし
ては、燐酸等の燐化合物か、燐化合物と硫酸、硫酸アン
モニウム、硼酸、またはそれらの誘導体の何れか一つあ
るいは二つ以上との混合物かの何れかから成る添加液を
含浸状としたセルロース系繊維シート体を、活性雰囲気
下で、略65°Cないし400°C程度、望ましくは略
80°Cないし300°C程度の温度範囲内であって、
添加液濃度に応じた所要時間だけ加熱処理し、加熱また
は火炎による可燃性ガス発生を抑制しながら脱水、炭化
を促進して炭化残渣を増加させ、少なくとも重量減少率
40%強に達しさせ、セルロースの脱水炭化途中の炭素
チェーンを残し、シート体形状および可撓性を維持した
ままの炭化素材とすることにより、単独でかまたは他の
素材と組み合わせるかして、単層または積層構造の保形
素材として取り扱い可能となるようにしたシート状の建
材等用炭化素材が包含されている。
[0011] In the carbonized material for building materials and the like having the basic structure, the more preferable structure is a phosphorus compound such as phosphoric acid, or a phosphorus compound and any one of sulfuric acid, ammonium sulfate, boric acid, and derivatives thereof. A cellulosic fiber sheet impregnated with either one or a mixture of two or more of them is placed in an active atmosphere at about 65 ° C. to 400 ° C., preferably about 80 ° C. Or within a temperature range of about 300 ° C.
A heat treatment is performed for a required time according to the concentration of the additive liquid, and dehydration and carbonization are promoted while suppressing the generation of flammable gas due to heating or flame, thereby increasing the amount of carbonized residue. By keeping the carbon chain in the middle of dehydration carbonization, and keeping the sheet body shape and flexibility as a carbonized material, it can be used alone or in combination with other materials to keep a single-layer or laminated structure It includes a sheet-like carbonized material for building materials and the like that can be handled as a material.

【0012】この望ましい構成からなる建材等用炭化素
材は、燐酸等の燐化合物か、燐化合物と硫酸、硫酸アン
モニウム、硼酸、またはそれらの誘導体の何れか一つあ
るいは二つ以上との混合物かの何れかから成る添加液を
含浸状としたセルロース系繊維シート体を、活性雰囲気
下、略65°Cないし400°C程度、望ましくは略8
0°Cないし300°C程度の温度範囲内であって、添
加液濃度に応じた所要時間だけ加熱処理し、加熱または
火炎による可燃性ガス発生を抑制しながら脱水、炭化を
促進して炭化残渣を増加させ、少なくとも重量減少率4
0%強に達しさせ、セルロースの脱水炭化途中の炭素チ
ェーンを残し、シート体形状および可撓性を維持したま
まの炭化素材とすることにより、単独でかまたは他の素
材と組み合わせるかして、単層または積層構造の保形素
材として取り扱い可能となし、不燃断熱材および吸湿
材、吸音材、脱臭材となるようにしたシート状の建材等
用炭化素材として示すこともできる。
[0012] The carbonized material for building materials and the like having the desirable constitution may be a phosphorus compound such as phosphoric acid, or a mixture of a phosphorus compound and one or more of sulfuric acid, ammonium sulfate, boric acid, and derivatives thereof. The cellulosic fiber sheet impregnated with the additive liquid is placed in an active atmosphere at about 65 ° C. to 400 ° C., preferably about 8 ° C.
Within a temperature range of about 0 ° C. to 300 ° C., heat treatment is performed for a required time according to the concentration of the additive liquid, and dehydration and carbonization are promoted while suppressing generation of flammable gas due to heating or flame, and carbonization residue is generated. And at least a weight loss of 4
By reaching a little over 0%, leaving the carbon chain in the middle of the dehydration carbonization of cellulose, and making it a carbonized material while maintaining the sheet body shape and flexibility, it can be used alone or in combination with other materials, It can be handled as a single-layer or laminated shape-retaining material, and can also be shown as a sheet-like carbonized material for building materials and the like, which is used as a non-combustible heat insulating material, a moisture absorbing material, a sound absorbing material, and a deodorizing material.

【0013】更に、上記した基本的な構成、およびその
中の望ましい構成によるものとした建材等用炭化素材に
は、次のような構成によって示すことができる建材等用
炭化素材も夫々包含するものである。燐酸等の燐化合物
か、燐化合物と硫酸、硫酸アンモニウム、硼酸、または
それらの誘導体の何れか一つあるいは二つ以上との混合
物かの何れかから成る添加液を含浸状としたセルロース
系繊維シート体を、活性雰囲気下、略65°Cないし4
00°C程度、望ましくは略80°Cないし300°C
程度の温度範囲内であって、添加液濃度に応じた所要時
間だけ加熱処理し、加熱または火炎による可燃性ガス発
生を抑制しながら脱水、炭化を促進して炭化残渣を増加
させ、重量減少率40%強に達しさせ、セルロースの脱
水炭化途中の炭素チェーンを残し、シート体形状および
可撓性を維持したままの炭化素材とした上、硼酸処理を
施したものすることにより、木材被覆用としてシロアリ
等の害虫防止機能も付与されてなるものとした建材等用
炭化素材がそれである。
Further, the carbonized material for building materials and the like according to the above-mentioned basic structure and a desirable structure among them includes carbonized materials for building materials and the like which can be shown by the following structures, respectively. It is. Cellulose-based fiber sheet body impregnated with a phosphorus compound such as phosphoric acid, or an additive liquid comprising a mixture of a phosphorus compound and one or more of sulfuric acid, ammonium sulfate, boric acid, and derivatives thereof. At about 65 ° C. to 4 ° C. in an active atmosphere.
About 00 ° C, preferably about 80 ° C to 300 ° C
Within the temperature range of about, heat treatment for the required time according to the concentration of the additive liquid, promote dehydration and carbonization while suppressing the generation of flammable gas due to heating or flame, increase carbonization residue, increase weight loss rate It reaches over 40%, leaving the carbon chain in the middle of the dehydration carbonization of cellulose, making it a carbonized material while maintaining the shape and flexibility of the sheet body, and then performing boric acid treatment for wood coating. This is a carbonized material for building materials or the like, which is also provided with a function of preventing insects such as termites.

【0014】セルロース系繊維体は、最も代表的なもの
として新聞紙や雑誌類等の古紙や使い古しの段ボール紙
等をその対象とするものであるが、その他、建築現場や
製材所、木工加工所、木材陸揚げ埠頭等から大量に発生
する廃材や木屑、あるいは稲作農家等からの籾殻や藁等
々といった、その他のセルロース系繊維体全般について
も対象とし得る外、廃棄物ではなく、積極的に良質の断
熱材や吸音、吸湿材等の用に供するようにするための原
材料として、例えばペーパータオルのような嵩高な構造
に特別に抄紙してなるものや、ロール構造のトイレット
ペーパーでロール構造のままのもののように、他の用途
用に供されているものをそのままか、適宜加工するかし
てなるもの等も勿論対象とするものであり、性状につい
ても、平板状のもの、シート状のもの、それらの積層構
造のもの、ブロック状のもの、箱や筒等に成形されたも
の、粒状あるいは粉末状のもの、ストロー状のもの、棒
状のもの等、特に制約しなければならない格別の理由も
なく、各種種類、性状のセルロース系繊維体を対象とす
るものである。
The most typical cellulosic fibrous materials are used paper such as newspapers and magazines, and used corrugated paper, and the like. Other examples include building sites, sawmills, woodworking plants, and the like. Other cellulosic fibrous materials, such as waste materials and wood chips generated in large quantities from timber landing wharves and rice husks and straw from rice farmers, can also be targeted. As raw materials to be used for materials, sound absorption, hygroscopic materials, etc., for example, those made specially in a bulky structure such as paper towels, and those with roll structure toilet paper with roll structure Of course, those provided for other applications as they are, or those which are appropriately processed, etc., are of course also intended to be of interest. , Sheets, laminated structures, blocks, boxes or cylinders, granules or powders, straws, rods, etc. It is intended for cellulosic fibrous bodies of various types and properties for no particular reason.

【0015】添加液は、セルロースの熱分解時の不燃ガ
スの発生、ガラス化による隠蔽作用、化学変化(エステ
ル化)に依る可燃性ガス生成の何れについても抑制効果
等を発揮し、セルロースの脱水、炭化を促進させ炭化残
渣の量を増やすことができる機能を果たし得るものでな
ければならず、燐酸等の燐化合物か、燐化合物と硫酸、
硫酸アンモニウム、硼酸、またはそれらの誘導体の何れ
か一つあるいは二つ以上との混合物かの何れかから成る
ものとする。
The additive liquid exerts an effect of suppressing any of generation of incombustible gas at the time of thermal decomposition of cellulose, masking action by vitrification, and generation of combustible gas due to chemical change (esterification), and dehydration of cellulose. Must be able to fulfill the function of promoting carbonization and increasing the amount of carbonized residue, and a phosphorus compound such as phosphoric acid, or a phosphorus compound and sulfuric acid,
It shall consist of either ammonium sulfate, boric acid, or a mixture of any one or more of these derivatives.

【0016】上記添加液を含浸状としたセルロース系繊
維体を、活性雰囲気下で、略65°Cないし400°C
程度、望ましくは略80°Cないし300°C程度の温
度範囲内であって、添加液濃度に応じた所要時間だけの
加熱処理を施し、重量減少率40%強に達しさせること
により、炭化残渣を増加させて所定の炭化が終了してし
まい、素材組成においてセルロースの脱水炭化途中の炭
素チェーンを残したままの炭化素材からなる建材等用炭
化素材とするものである。
[0016] The cellulosic fibrous body impregnated with the above-mentioned additive solution is subjected to a temperature of approximately 65 ° C to 400 ° C under an active atmosphere.
Heat treatment within a temperature range of about 80 ° C. to about 300 ° C. for a required time according to the concentration of the additive solution to achieve a weight reduction rate of more than 40%, thereby obtaining a carbonized residue. Is increased and the predetermined carbonization is terminated, and the carbonized material for building materials and the like is formed from a carbonized material with the carbon chain remaining in the middle of the dehydration carbonization of cellulose in the material composition.

【0017】なお、略65°Cないし400°C程度の
温度範囲内の所定加熱処理温度においても、添加液の含
浸量の少ないものの場合には、含浸量の多いものに比べ
て硬い炭化素材となって柔軟性に差を生じてしまう。こ
れは、添加液の多寡に伴って処理セルロースにおける多
糖類の炭素チェーンの残存割合に差が生じ、添加液含浸
量の少なさにより、炭素単体まで分解していく結果、そ
の可撓性、即ち柔軟性を無くしてしまうものと考えら
れ、したがって、添加液含浸量をコントロールすること
により、得られる炭化素材の可撓性の調整が可能になる
といえる。
Even at a predetermined heat treatment temperature within a temperature range of about 65 ° C. to 400 ° C., when the impregnated amount of the additive liquid is small, the carbonized material is harder than that of the impregnated amount. This causes a difference in flexibility. This is due to the difference in the residual ratio of the carbon chains of the polysaccharide in the treated cellulose with the amount of the additive liquid, and the small amount of the additive liquid impregnated, as a result of decomposition into simple carbon, its flexibility, that is, It is considered that the flexibility is lost. Therefore, it can be said that the flexibility of the obtained carbonized material can be adjusted by controlling the amount of the impregnated liquid.

【0018】このように可撓性を残したままの炭化が可
能となるのは、通常の不活性ガス雰囲気中でセルロース
を処理した供試体(炭)、および、添加液含浸処理した
上、通常の空気中で加熱炭化したこの発明の供試体と、
夫々の供試体の原材料としたバージンパルプ(キムタオ
ル…紙)とのX線回折データを対比させてみると、図1
1に示すとおり、通常の紙(バージンパルプ)は、15
°(2θ)のブロードなピークと23°付近のピークを
特徴とするものであり、これに対し、供試体(炭)の場
合は、20°から30°の弱いブロードの山(ピークと
は表現し難い。)としてしか現れていないにも拘わら
ず、この発明の供試体の場合には、バージンパルプ程の
ピークにはならないまでも、明らかなピークを現わすこ
とから、添加液含浸処理して得られる炭化素材には、原
材料である紙の特徴を少し残し、セルロースの炭化チェ
ーンの一部が炭化素材内に残っており、これが原材料に
近い可撓性残存に寄与していると考えられる。
The reason why carbonization with the flexibility remaining is possible is that the specimen (charcoal) treated with cellulose in a normal inert gas atmosphere and the liquid impregnated with an additive solution are used. A specimen of the present invention heated and carbonized in air,
Fig. 1 shows a comparison of X-ray diffraction data with virgin pulp (Kim towel ... paper) as a raw material of each specimen.
As shown in Fig. 1, ordinary paper (virgin pulp)
It is characterized by a broad peak of 2 ° and a peak near 23 °, whereas the specimen (charcoal) has a weak broad peak of 20 ° to 30 ° (expressed as peak). In the case of the test specimen of the present invention, although the peak does not become as high as that of virgin pulp, a clear peak appears, so that it is impregnated with the additive liquid. In the carbonized material obtained, a part of the carbonized chain of cellulose remains in the carbonized material, while slightly retaining the characteristics of paper as the raw material, and this is considered to contribute to the flexibility remaining close to the raw material.

【0019】一方、この発明の建材等用炭化素材は、そ
のチャート(炭化層)の酸素指数(酸素指数とは燃焼に
必要な酸素濃度)が65であって、原材料のそれが18
で易燃性物質であるのに比較し、遥かに高い不燃性と高
い断熱性とを有する素材となっており、当然不燃材料と
しての使用が可能になる上、そのチャートは、比表面積
が大きく、しかも高い吸着力を有するため、吸湿材、脱
臭材としての機能も果たし得る外、ガスの吸着作用も期
待でき、また、チャートは、多量の空気を含み、断熱性
能も高いことから、不燃断熱材としての性能を有すると
共に、炭素繊維間の減衰効果によって吸音特性も得られ
るものとなる。
On the other hand, in the carbonized material for building materials and the like according to the present invention, the chart (carbonized layer) has an oxygen index (oxygen index: oxygen concentration required for combustion) of 65, and that of the raw material is 18
In comparison to being a flammable substance, it is a material with much higher non-combustibility and high heat insulation, and naturally it can be used as a non-combustible material, and its chart has a large specific surface area In addition, since it has a high adsorptive power, it can also function as a moisture absorbent and deodorant, it can also be expected to adsorb gas, and the chart contains a large amount of air and has high insulation performance, so it is non-combustible insulation In addition to having the performance as a material, sound absorbing characteristics can be obtained by the damping effect between carbon fibers.

【0020】[0020]

【関連する発明】以上のとおりの構成を要旨とするこの
発明の建材等用炭化素材に関連し、この発明には、次の
とおりの構成からなる建材等用炭化素材の製造方法を包
含している。即ち、セルロース系繊維体に、燐酸等の燐
化合物か、燐化合物と硫酸、硫酸アンモニウム、硼酸、
またはそれらの誘導体の何れか一つあるいは二つ以上と
の混合物かの何れかから成る添加液を含浸状とする工
程、添加液を含浸させたセルロース系繊維体を、活性雰
囲気下、略65°Cないし400°C程度、望ましくは
略80°Cないし300°C程度の温度範囲内であっ
て、添加液濃度に応じた所要時間だけ加熱処理し、加熱
または火炎による可燃性ガス発生を抑制しながら脱水、
炭化を促進して炭化残渣を増加させる工程、炭化残渣が
増加していき、少なくとも重量減少率が40%強に達し
たところで加熱処理を停止する工程、以上の工程によ
り、セルロースの脱水炭化途中の炭素チェーンを残した
ままの炭化素材を得るようにした建材等用炭化素材の製
造方法である。
[Related Invention] The present invention relates to a carbonized material for a building material or the like of the present invention having the above-described structure as a gist. The present invention includes a method for producing a carbonized material for a building material or the like having the following structure. I have. That is, a cellulose compound, a phosphorus compound such as phosphoric acid, a phosphorus compound and sulfuric acid, ammonium sulfate, boric acid,
Or a step of impregnating an additive liquid consisting of any one or a mixture of two or more of the derivatives thereof, the cellulosic fibrous body impregnated with the additive liquid is subjected to approximately 65 ° C. in an active atmosphere. The heat treatment is performed within a temperature range of about C to about 400 ° C., preferably about 80 ° C. to about 300 ° C., for a required time according to the concentration of the additive liquid, thereby suppressing generation of combustible gas due to heating or flame. While dehydrating,
The step of promoting carbonization to increase the carbonization residue, the step of increasing the carbonization residue, and stopping the heat treatment when the weight reduction rate reaches at least over 40%. This is a method for producing a carbonized material for a building material or the like in which a carbonized material is obtained while leaving a carbon chain.

【0021】そして、より望ましい構成によるものとし
ては、セルロース系繊維体に、燐酸等の燐化合物か、燐
化合物と硫酸、硫酸アンモニウム、硼酸、またはそれら
の誘導体の何れか一つあるいは二つ以上との混合物かの
何れかから成る添加液を含浸状とする工程、添加液を含
浸させたセルロース系繊維体を、活性雰囲気下、略65
°Cないし400°C程度、望ましくは略80°Cない
し300°C程度の温度範囲内であって、添加液濃度に
応じた所要時間だけ加熱処理し、加熱または火炎による
可燃性ガス発生を抑制しながら脱水、炭化を促進して炭
化残渣を増加させる工程、炭化残渣が増加していき、少
なくとも重量減少率が40%強に達したところで加熱処
理を停止する工程、炭化素材を水洗して残留添加液成分
を除去またはできるだけ除去する工程、残留添加液成分
の除去された炭化素材を乾燥する工程、以上の工程によ
り、セルロースの脱水炭化途中の炭素チェーンを残した
ままの炭化素材を得るようにした構成を要旨とする建材
等用炭化素材の製造方法とすることができる。
As a more desirable structure, a cellulose compound is added to a phosphorus compound such as phosphoric acid or a phosphorus compound and one or more of sulfuric acid, ammonium sulfate, boric acid, and derivatives thereof. A step of impregnating the additive liquid composed of any one of the mixtures with the cellulose-based fibrous body impregnated with the additive liquid in an active atmosphere at about 65
The heat treatment is performed for a required time according to the concentration of the additive liquid within a temperature range of about 400 ° C. to 400 ° C., preferably about 80 ° C. to 300 ° C., thereby suppressing generation of flammable gas due to heating or flame. A step of promoting dehydration and carbonization to increase the amount of carbonized residue; a step of increasing the amount of carbonized residue and stopping the heat treatment when the weight reduction rate reaches at least over 40%; A step of removing or removing as much as possible the additive liquid component, a step of drying the carbonized material from which the residual additive liquid component has been removed, and by the above steps, to obtain a carbonized material while leaving the carbon chain in the middle of dehydration and carbonization of cellulose. A method for producing a carbonized material for a building material or the like having the above configuration as a gist.

【0022】なお、上記のとおりの構成からなるこの発
明の建材等用炭化素材の製造方法には、セルロース系繊
維シート体に添加液を含浸状とする工程の前処理工程と
して、古新聞や古雑誌のような古紙その他の紙材を最大
約2cm程度の厚さを限度に積層状としてなるセルロー
ス系繊維シート体の平面全体に、できるだけ平均化した
配置で厚さ方向に貫通する無数の浸透孔を穿設する工程
を組み込み、積層紙から厚板状で可撓性を維持したまま
の炭化シート積層体を得るようにしたシート状の建材等
用炭化素材の製造方法が包含されている。
In the method for producing a carbonized material for building materials and the like according to the present invention having the above-described structure, an old newspaper or an old newspaper is used as a pretreatment step of a step of impregnating a cellulosic fiber sheet body with an additive liquid. A myriad of perforations that penetrate through the thickness direction of the cellulosic fibrous sheet body, which is made up of laminated paper and other paper materials such as magazines, with a thickness of up to about 2 cm, in an averaged arrangement over the entire plane. And a method for producing a sheet-like carbonized material for building materials and the like, which is obtained by incorporating a step of perforating a laminated sheet to obtain a carbonized sheet laminate in a thick plate shape while maintaining flexibility.

【0023】セルロース系繊維体は、前記したこの発明
の基本を成す建材等用炭化素材において既述の如く、各
種種類、性状のセルロース系繊維体を対象とするもので
あり、また、添加液も、セルロースの熱分解時の不燃ガ
スの発生、ガラス化による隠蔽作用、化学変化(エステ
ル化)に依る可燃性ガス生成の何れについても抑制効果
等を発揮し、セルロースの脱水、炭化を促進させ炭化残
渣の量を増やすことができる機能を果たし得るものでな
ければならず、燐酸等の燐化合物か、燐化合物と硫酸、
硫酸アンモニウム、硼酸、またはそれらの誘導体の何れ
か一つあるいは二つ以上との混合物かの何れかから成る
ものとし、適宜手段、例えば浸漬法や塗布あるいは噴霧
等、セルロース系繊維体の表面だけではなく、厚み方向
内部にまでできるだけ均質に含浸できる適宜手段によっ
てセルロース系繊維体全体に添加液が含浸条となるよう
にする。
As described above, the cellulosic fibrous body is intended to cover various types and properties of the cellulosic fibrous body as described above in the carbonized material for building materials and the like, which is the basis of the present invention. In addition, it exerts an inhibitory effect on the generation of non-combustible gas during the thermal decomposition of cellulose, the masking effect by vitrification, and the generation of flammable gas due to chemical change (esterification), and promotes the dehydration and carbonization of cellulose to promote carbonization. It must be able to perform the function of increasing the amount of the residue, and a phosphorus compound such as phosphoric acid, or a phosphorus compound and sulfuric acid,
Ammonium sulfate, boric acid, or a mixture thereof with any one or more of the derivatives thereof, and may be formed by any appropriate means, such as dipping, coating or spraying, and the like. The additive liquid is impregnated into the entire cellulosic fibrous body by an appropriate means capable of impregnating the inside of the thickness direction as uniformly as possible.

【0024】なお、この添加液含浸工程は、対象となる
セルロース系繊維体がシート体からなるものの場合に
は、複数枚を積層状となるように一まとめにして実施す
ることも可能であり、その際には、添加液の浸透効率を
高め、且つ厚み方向内部にまで均質な浸透状態が実現さ
れるようにするため、積層状としたセルロース系繊維シ
ート体の平面全体に、できるだけ平均化した配置で厚さ
方向に貫通する無数の浸透孔を穿設する前処理工程を施
してから、添加液含浸処理工程に入るようにすべきであ
り、更に、添加液含浸処理工程に続く加熱処理工程にお
いて、加熱温度が、積層状としたセルロース系繊維シー
ト体の表面側から厚み方向奥部にまで短時間の中に均質
に伝達されたものとなって、表面側および奥部とも均質
な炭化が進行し、素材全体の品質を安定させるようにす
るため、積層厚の限度を略2cm程度に制限したものと
するのが望ましい。
In the case where the target cellulosic fibrous body is a sheet body, the additional liquid impregnating step can be performed collectively so that a plurality of sheets are laminated. At that time, in order to increase the permeation efficiency of the additive liquid and to realize a homogeneous permeation state inside the thickness direction, the entire plane of the laminated cellulose fiber sheet was averaged as much as possible. The pretreatment step of forming an infinite number of perforation holes penetrating in the thickness direction in the arrangement should be performed before the addition liquid impregnation processing step, and further, the heat treatment step following the addition liquid impregnation processing step In, the heating temperature is uniformly transmitted within a short time from the surface side of the laminated cellulosic fiber sheet body to the depth direction in the laminated state, and uniform carbonization is realized on both the surface side and the depth. Progress, elementary To allow the overall quality stabilized, it is desirable to a restricted limit of lamination thickness of about approximately 2 cm.

【0025】こうして添加液を均質に含浸状としたセル
ロース系繊維体は、そのまま湿潤な状態でか、一旦乾燥
状とした上で加熱処理される。通常のセルロースの熱分
解は、約300°C程度から始まり、図2で示される分
子構造のセルロースが、熱分解によって、図3のレポグ
ルコサン(β−グルコサン C6H10O5)となり、
更に可燃性ガス(フルフリルアルコール C5H6O
2、フルフラール C5H4O2、メタノール CH
4O、エタノール C2H6O、アセトアルデヒド C
2H6O、グリオキサール C2H2O2等)に分解す
る経過を辿ることになる。
The cellulosic fibrous body thus uniformly impregnated with the additive liquid is heated as it is in a wet state or once in a dry state. Normal thermal decomposition of cellulose starts at about 300 ° C., and the cellulose having the molecular structure shown in FIG. 2 is converted into repoglucosan (β-glucosan C6H10O5) in FIG.
Combustible gas (furfuryl alcohol C5H6O
2, furfural C5H4O2, methanol CH
4O, ethanol C2H6O, acetaldehyde C
2H6O, glyoxal C2H2O2, etc.).

【0026】この発明の製造方法では、それら通常のセ
ルロースの熱分解過程におけるレボグルコサンを生成さ
せない熱分解を進行させ、そのことによってその後の可
燃ガスへの分解を抑え込み、炭化残渣を増加させるよう
にするものである。したがって、この発明の加熱工程で
は、対象とするセルロース系繊維体が、予め上記した添
加液含浸工程を必須とし、セルロースの熱分解に際して
もレボグルコサンを生成させないよう、燐酸や硫酸の強
力な脱水作用や、燐酸等の酸によるエステル化反応を起
こさせ、セルロースを急激に分解させず、ヘミセルロー
スから多糖類の燐酸エステルに分解していくことによ
り、タール分や可燃性ガスの生成を抑へ、効率よく炭化
を行うものである。
In the production method of the present invention, the pyrolysis that does not generate levoglucosan in the usual pyrolysis process of cellulose proceeds, thereby suppressing the subsequent decomposition into combustible gas and increasing the carbonization residue. Things. Therefore, in the heating step of the present invention, the target cellulosic fibrous body requires the above-described additive liquid impregnating step in advance, and does not generate levoglucosan even during the thermal decomposition of cellulose. Efficient esterification reaction by acid such as phosphoric acid and decompose cellulose into hemicellulose and decompose to polysaccharide phosphate ester without decomposing cellulose. This is to perform carbonization.

【0027】この加熱工程は、上記した過程で所定の程
度まで炭化が進行したことを確認する上での目安となる
重量減少率40%強に達するまで、少なくとも継続され
なければならず、その間の加熱処理では、加熱または火
炎による可燃性ガス発生を抑制しながら脱水、炭化を促
進することになる。
This heating step must be continued at least until the weight reduction rate reaches a little over 40%, which is a standard for confirming that the carbonization has progressed to a predetermined degree in the above-mentioned process. In the heat treatment, dehydration and carbonization are promoted while suppressing generation of combustible gas due to heating or flame.

【0028】セルロースの燐酸によるエステル化からの
脱水反応と脱水位置、生成組織が図4に示されている。
そして、エステル化からの脱水反応は、図4−1のヘ
ミセルロースは、図4−2のように、燐酸処理によって
エステル化した上、継続する加熱処理によって再度燐酸
が分離する時に脱水を伴いながらセルロースを分解する
ことになる。このように、燐酸等の脱水反応により、セ
ルロースは、レボグルコサンになることを阻害される結
果、可燃性ガスの発生は抑えられ、火炎を伴うことなく
効率的な脱水炭化が行われる。 この反応は、通常セル
ロースの熱分解が起こるといわれる300°C以下の低
い温度においても実現することが確認されている。
FIG. 4 shows the dehydration reaction from the esterification of cellulose with phosphoric acid, the dehydration position, and the resulting structure.
In the dehydration reaction from the esterification, the hemicellulose in FIG. 4-1 is esterified by phosphoric acid treatment as shown in FIG. Will be decomposed. As described above, cellulose is prevented from becoming levoglucosan by the dehydration reaction of phosphoric acid or the like, so that generation of combustible gas is suppressed, and efficient dehydration and carbonization is performed without involving a flame. It has been confirmed that this reaction can be realized even at a low temperature of 300 ° C. or lower, which is generally said to cause thermal decomposition of cellulose.

【0029】セルロースに燐酸を添加し、加熱時のセル
ロースの吸発熱反応を示唆熱分析(DTA)で測定する
と、図5に示されているように、燐酸の添加量の増加と
共に、セルロースの吸熱ピークが低温側にシフトしてい
くことが知られており、この事実から、セルロースの脱
水反応は、レポグルコサン等の生成に優先して起こるこ
とが判明する。また、セルロースに燐酸化合物を添加し
て加熱すると、図6ように、リンの添加量の増加と共に
発熱速度が遅くなっていくことから、セルロースの燃焼
は緩やかに行われ、火炎を伴わない酸化反応に移行して
いくことも判明する。
When phosphoric acid was added to cellulose and the endothermic reaction of the cellulose during heating was measured by suggestive thermal analysis (DTA), as shown in FIG. 5, as the amount of added phosphoric acid increased, the endothermicity of the cellulose increased. It is known that the peak shifts to a lower temperature side, and from this fact, it is clear that the dehydration reaction of cellulose occurs in preference to the production of lepoglucosan and the like. Further, when a phosphoric acid compound is added to cellulose and heated, as shown in FIG. 6, the rate of heat generation decreases as the amount of phosphorus added increases, so that the combustion of cellulose is performed slowly and the oxidation reaction without a flame is performed. It turns out that it shifts to.

【0030】図7から図9は、セルロースへの燐酸処理
濃度と恒温乾燥機による加熱温度による減少重量を表
し、図10から図12は、その減少率を示すものであ
る。図7および図10からも判るように、100°C設
定の乾燥機においては、燐酸未処理のセルロース(キム
タオル白)の重量変化は、付着水分と思われる1時間以
内の重量変化後72時間後も重量変化は見られない(微
量変化は測定までの僅かな間の吸湿)。しかし、この発
明の燐酸含浸で加熱処理したものでは、燐酸の処理濃度
と共に重量減少が大きくなる。
FIG. 7 to FIG. 9 show the weight loss due to the phosphoric acid treatment concentration of the cellulose and the heating temperature by the constant temperature drier, and FIGS. 10 to 12 show the reduction rate. As can be seen from FIGS. 7 and 10, in the dryer set at 100 ° C., the weight change of the cellulose not treated with phosphoric acid (Kim towel white) is 72 hours after the weight change within 1 hour, which is considered to be the attached moisture. No change in weight was observed (a slight change was slight moisture absorption until measurement). However, in the case of the heat treatment by phosphoric acid impregnation of the present invention, the weight loss increases with the treatment concentration of phosphoric acid.

【0031】したがって、通常のセルロースの分解温度
(250°C)以下である100°Cでも燐酸の濃度次
第では十分脱水反応が起こるものであり、更に、硫酸ア
ンモニウムを混合したものを添加液にすると、アンモニ
アの離脱温度である65°C以降でも炭化が起こること
が確認されている。
Therefore, even at 100 ° C., which is lower than the normal decomposition temperature of cellulose (250 ° C.), a sufficient dehydration reaction occurs depending on the concentration of phosphoric acid. It has been confirmed that carbonization occurs even after 65 ° C., which is the ammonia desorption temperature.

【0032】また、図8および図11に示すように、1
50°C設定の乾燥機においては、100°C以上に顕
著な脱水炭化が起こり、低濃度の燐酸処理品においても
大きな重量減少が見られ、8時間以内の重量減少が23
%から40%発生しているが、添加液未処理品では、1
時間以内の初期減量後は殆ど重量変化が見られない。即
ち、通常、150°Cにおいてセルロースは分解しない
ものが、添加液含浸後の加熱処理によれば脱水炭化が起
こっていることが判る。
As shown in FIG. 8 and FIG.
In a dryer set at 50 ° C., remarkable dehydration carbonization occurs at 100 ° C. or higher, and a large weight loss is observed even in a low-concentration phosphoric acid-treated product.
% To 40%, but 1% for untreated products
After the initial weight loss within hours, there is almost no change in weight. That is, it is understood that cellulose is not normally decomposed at 150 ° C., but dehydration carbonization is caused by the heat treatment after the impregnation of the additive liquid.

【0033】200°Cとなると、図9および図12の
ように、脱水炭化作用は顕著に現れ、1時間以内の重量
変化が最大であり、その後の重量変化は、添加液含浸処
理量の少ないセルロースの方が大きくなっている。ま
た、添加液未処理のセルロースも、24時間以降に分解
が始まり、72時間後には添加液含浸処理品と同等まで
重量減少が見られたが、その表面状況は明らかに異な
り、添加液未処理品は表面が褐色に近く、また、タール
分の付着が見られたが、添加液含浸処理品は黒色で、1
時間以降の表面の変化は見られなかったが、添加液含浸
処理量の少ない(1.1%P)は、添加液含浸処理量の
多いものに比べ、硬く柔軟性がない炭化シートとなっ
た。
At 200 ° C., as shown in FIGS. 9 and 12, the dehydration carbonization effect is remarkable, and the weight change within one hour is the largest, and the weight change thereafter is small with a small amount of the impregnation treatment with the additive liquid. Cellulose is larger. Also, the cellulose untreated with the additive liquid began to decompose after 24 hours, and after 72 hours, the weight was reduced to the same level as that of the treated article impregnated with the additive liquid. The surface of the product was almost brown and adhesion of tar was observed.
No change in the surface after time was observed, but a small amount of the impregnated solution (1.1% P) resulted in a hard and inflexible carbonized sheet as compared with a large amount of the impregnated solution. .

【0034】これは、セルロースの添加液含浸処理によ
り、多糖類の炭素チェーンの残存による柔軟性が、添加
液含浸処理量の少なさに応じ、炭素単体まで分解してい
く結果、無くなってきたと考えられる。この事実から、
添加液含浸処理量を変えることよって、炭化素材の柔軟
性を調整可能にするということが判る。そして、通常の
不活性ガス雰囲気中でセルロースを処理した供試体、お
よびこの発明による供試体と、原材料であるバージンパ
ルプ(キムタオル…紙)とのX線回折データ結果(図
1)から、添加液含浸処理して加熱処理したこの発明の
炭化素材が、セルロースの炭化チェーンの一部が炭化シ
ート内に残り、紙の特徴を少し残しているとする事実に
ついては既述したとおりである。
It is thought that the flexibility due to the residual carbon chains of the polysaccharide disappeared by the impregnation of the cellulose with the additive liquid as a result of the decomposition of the carbon into a simple substance in accordance with the small amount of the impregnation with the additive liquid. Can be From this fact,
It can be seen that the flexibility of the carbonized material can be adjusted by changing the amount of the impregnated liquid. From the results of X-ray diffraction data (FIG. 1) of the specimen treated with cellulose in a normal inert gas atmosphere and the specimen according to the present invention and virgin pulp (kim towel paper) as a raw material, the additive liquid was obtained. The fact that the carbonized material of the present invention, which has been impregnated and heat-treated, causes a part of the carbonized chain of cellulose to remain in the carbonized sheet and slightly retains the characteristics of paper is as described above.

【0035】[0035]

【実施例1】紙、木綿等のセルロース系繊維体に燐酸を
主成分とする添加液の含浸処理を施した上、略65°C
ないし400°C程度、望ましくは略80°Cないし3
00°C程度の温度範囲内で加熱処理し、炭化進行程度
の確認の目安となる重量減少率で40%強に達するまで
加熱処理を続けた後、必要に応じて残留燐酸等を水洗、
中和等の処理することによる燐酸の昇華等により、残留
添加液の除去や作用を抑え、柔軟性のある炭化シートや
炭化フェルトを安価に製造する。
Example 1 Cellulose fibrous material such as paper and cotton was impregnated with an additive solution containing phosphoric acid as a main component, and then subjected to approximately 65 ° C.
To about 400 ° C., preferably about 80 ° C. to 3
Heat treatment is carried out within a temperature range of about 00 ° C., and the heat treatment is continued until the weight reduction rate, which is a measure of the progress of carbonization, reaches a little over 40%.
Sublimation or the like of phosphoric acid due to treatment such as neutralization suppresses removal and action of the residual additive solution, and produces a flexible carbonized sheet or carbonized felt at low cost.

【0036】[0036]

【実施例2】この実施例は、セルロース系繊維体を一旦
解繊した上、適宜手段によってボード状にしたものを炭
化するようにした代表的な実施例を示すもので、図13
に示した工程図に従い、より具体的な説明を加えていく
ことにする。先ず、解繊工程として、原材料として運ば
れてきた古紙や稲藁等を、シュレッダーや粗砕機等公知
の手段によって細分化し、本や雑誌等の場合には、ホチ
キス等の止め金が破砕、混入してしまう外、回収段階に
異物が紛れ込む虞れもあることから、併せて空気分級や
磁選機によってそれら金属や石等の異物を除去する工程
も平行して実施するようにすべきである。なお、解繊手
段は、湿式、半乾式、乾式等公知の何れによるものとし
ても差し支えはない。
Embodiment 2 This embodiment shows a typical embodiment in which a cellulosic fibrous body is once defibrated and then formed into a board by appropriate means and carbonized.
A more specific description will be added according to the process diagram shown in FIG. First, in the defibration process, waste paper and rice straw, etc., which have been transported as raw materials, are subdivided by known means such as shredders and crushers, and in the case of books and magazines, clasps such as staples are crushed and mixed. In addition to the above, there is a possibility that foreign matter may enter the recovery stage. Therefore, a process of removing such foreign matter such as metal and stone by air classification or a magnetic separator should be performed in parallel. The defibrating means may be any known one such as a wet type, a semi-dry type, and a dry type.

【0037】添加液は、その経済的な理由から市販の燐
酸液、例えばメッキ添加液や、硫安、燐安等の肥料を使
用することも可能であり、どのような燐酸が結う液を採
用するかは、処理後の炭化素材の使用目的等によって適
宜選択、採用するようにすればよい。また、安価な硼酸
や硼砂の併用も白蟻防除等に効果的であり、これら添加
液含浸工程に送られる
As the additive solution, a commercially available phosphoric acid solution, for example, a plating additive solution, or a fertilizer such as ammonium sulfate or phosphorous phosphorus can be used for economic reasons. What is necessary is just to select and employ | adopt suitably according to the usage purpose etc. of the carbonized material after a process. In addition, the use of inexpensive boric acid or borax is also effective for termite control, etc., and is sent to these additive liquid impregnation steps.

【0038】この工程に用いる添加液は、その経済的な
理由から市販の燐酸液、例えばメッキ添加液や、硫安、
燐安等の肥料を使用することも可能であり、どのような
燐酸が結う液を採用するかは、処理後の炭化素材の使用
目的等によって適宜選択、採用するようにすればよい。
また、安価な硼酸や硼砂の併用も白蟻防除等に効果的で
あり、これらの混合剤の使用も有効である。
The additive solution used in this step may be a commercially available phosphoric acid solution such as a plating additive solution, ammonium sulfate,
It is also possible to use a fertilizer such as phosphorus phosphorus, and what kind of solution to which phosphoric acid is to be used may be appropriately selected and used depending on the purpose of use of the carbonized material after the treatment.
Use of inexpensive boric acid or borax is also effective for termite control, and the use of a mixture thereof is also effective.

【0039】添加液処理は、スプレー塗布や浸漬等の手
段による外、添加液粉末と解繊した繊維を乾式のまま混
合した上、蒸気に依って馴染ませ、更に余熱を行うよう
にした方法や、湿式においては、起泡剤、発泡剤等を混
入し、空気を連衝する方法も考えられる。また、上気し
た解繊工程における解繊時に、同時に水溶液スプレー等
によって粉塵飛散防止兼添加液含浸処理を行うようにす
る方法もある。
The additive liquid treatment may be performed by a method such as spray coating or immersion, or by mixing the additive liquid powder and the defibrated fibers in a dry state, then blending them with steam, and further performing preheating. In the case of the wet method, a method of mixing a foaming agent, a foaming agent, and the like to collide with air may be considered. There is also a method in which dust scattering prevention and addition liquid impregnation are simultaneously performed by spraying with an aqueous solution or the like at the time of defibration in the opened defibration step.

【0040】こうして添加液含浸処理を終えたセルロー
ス系繊維体は、引き続き加熱工程に回る。この工程は、
処理済みのセルロース系繊維体を脱水炭化するため、で
きる限り乾燥状態で行うようにするのが加熱エネルギー
のロスに繋がる上、特に65〜100℃のような低温域
での加熱処理ではこの乾燥工程は必須の条件となる。加
熱処理用の熱源は、硫安、燐安混合物や硫酸を使用する
と65℃辺りの低温域から炭化が起きるため、電気、ガ
ス、石油等の他に廃熱の利用が容易であり、低い温度の
場合、反応が緩やかに起きるため、セルロースの分解途
中の材料の入手が可能であり、肥料その他への応用が可
能である。また、火炎によって直接加熱しても添加液効
果により、可燃性ガスを制御しながら炭化していくた
め、火災の心配が少なくなる。(添加液濃度が低濃度の
場合や硫酸基を含まない配合によるものの場合には、高
温においては着火する虞れも出てくるため、添加液の配
合には十分な注意が必要となる。)
The cellulosic fibrous body that has been subjected to the additive liquid impregnating treatment in this way continues to the heating step. This step is
In order to dehydrate and carbonize the treated cellulosic fibrous body, it is preferable to perform the drying in a dry state as much as possible, which leads to a loss of heating energy. In particular, in the case of a heat treatment in a low temperature range such as 65 to 100 ° C., this drying step is performed. Is a mandatory condition. If the heat source for the heat treatment is ammonium sulfate, a mixture of phosphorus and ammonium, or sulfuric acid, carbonization occurs from a low temperature range of around 65 ° C. Therefore, it is easy to use waste heat in addition to electricity, gas, petroleum, etc. In this case, since the reaction occurs slowly, it is possible to obtain a material which is in the process of decomposing cellulose, and to apply it to fertilizers and the like. In addition, even if it is directly heated by a flame, carbonization is performed while controlling the flammable gas by the effect of the additive liquid, so that there is less fear of fire. (If the concentration of the additive solution is low or the mixture does not contain a sulfate group, there is a risk of ignition at high temperatures, so that sufficient care must be taken in the formulation of the additive solution.)

【0041】この加熱工程に要する処理時間は、添加液
濃度(1.5〜15%)と加熱温度(65〜400°
C)との相関関係で、重量現象率が少なくとも40%強
程度に達する段階まで継続して実施されるようにしなけ
ればならない。加熱処理の熱源は、硫安、燐安混合物や
硫酸を使用すると65°Cから炭化が起きることから、
電気、ガス、石油等の他に廃熱の利用も可能になる上、
低温域の加熱処理では、反応が緩やかに起きるため、セ
ルロースの分解途中における材料の利用も可能となり、
肥料その他への応用が可能である。また、火炎によって
直接加熱しても、添加液効果によって可燃性ガスを抑制
しながら炭化していくことになるため、火災の心配が少
なくなる。(添加液濃度が低濃度の場合や硫酸基を含ま
ない配合によるものの場合には、高温においては着火す
る虞れもあるので、その配合には十分な注意が必要とな
る。)
The processing time required for this heating step depends on the concentration of the additive solution (1.5 to 15%) and the heating temperature (65 to 400 ° C.).
According to the correlation with C), it must be carried out continuously until the weight phenomenon rate reaches at least a little over 40%. If the heat source of the heat treatment is ammonium sulfate, a mixture of phosphorus and sulfuric acid, and carbonization occurs from 65 ° C,
In addition to electricity, gas, petroleum, etc., waste heat can be used,
In the heat treatment in the low temperature range, the reaction occurs slowly, so that the material can be used during the decomposition of cellulose,
Application to fertilizer and others is possible. In addition, even if it is directly heated by a flame, carbonization is performed while suppressing the flammable gas by the effect of the additive liquid, so that there is less fear of fire. (If the concentration of the additive solution is low or the mixture does not contain a sulfate group, there is a risk of ignition at high temperatures, so that sufficient care must be taken in the formulation.)

【0042】[0042]

【実施例3】古紙繊維とロックウール等無機繊維とを混
合、成形し、上記実施例3に使用した添加液を含浸処理
した後、熱風乾燥機180°Cにて加熱(高周波での加
熱も可)して炭化し、高い保形強度と柔軟性を持ったボ
ードを成形する。
Example 3 Waste paper fiber and inorganic fiber such as rock wool are mixed and molded, impregnated with the additive liquid used in Example 3, and then heated with a hot air dryer at 180 ° C. (heating at a high frequency is also possible). Yes) and carbonized to form a board with high shape retention strength and flexibility.

【0043】[0043]

【作用効果】以上のとおりの構成からなるこの発明の建
築用等炭化素材、およびその製造方法は、セルロースの
熱分解機構に注目し、薬剤によって可燃性ガスを発生を
抑制し、炭化させることができるとの知見に基づくもの
であって、セルロース系繊維体に燐酸を主成分とする添
加液を含浸処理した上、炭化が完了したことを確認する
目安となる重量減少率40%強に達するまでの加熱処理
を施し、加熱または火炎による可燃性ガス発生を抑制し
ながら脱水、炭化を促進するようにしたことから、高温
の空気中(不活性ガス雰囲気中や酸素遮断を行わない)
においても、レボグルコサン(タール成分)を生成しな
いため、可燃性ガスの生成がなく、脱水炭化に火炎を伴
わず(火災の危険が少なくなる。)、したがって、製造
過程において、大気汚染を来す虞れは全くなく、また火
災の発生を防止でき、作業の安全性が確保でき、効率よ
く炭素を生成することができるという大きな特徴を有し
ている。
The carbonizing material for construction and the like of the present invention and the method for producing the same according to the present invention, which are constituted as described above, pay attention to the thermal decomposition mechanism of cellulose, and can suppress the generation of combustible gas by chemicals and carbonize it. It is based on the knowledge that it is possible to impregnate the cellulosic fibrous body with an additive liquid containing phosphoric acid as a main component, and until the weight loss rate reaches a little over 40%, which is a measure for confirming the completion of carbonization. Heat treatment to promote dehydration and carbonization while suppressing the generation of flammable gas due to heating or flame, so that it is in high-temperature air (in an inert gas atmosphere and does not shut off oxygen)
Does not generate levoglucosan (tar component), so that no flammable gas is generated and dehydration carbonization does not involve a flame (reduces the risk of fire). Therefore, air pollution may occur during the manufacturing process. It has no major features, and it has the major features of preventing the occurrence of fire, ensuring the safety of work, and efficiently generating carbon.

【0044】また、セルロース系繊維体に含浸する燐酸
濃度は、1%以下では炭化が殆ど進まず、また20%を
超えた濃度では、可撓性のある炭化素材を得る上で、温
度コントロールが極めて微妙になって実用的ではなく、
したがって、濃度1〜20%、望ましくは1.5〜15
%以上にすると共に、加熱温度も、実用的な65〜40
0°C、望ましくは80〜300°C前後の温度帯で加
熱処理するようにしたことから、炭化素材内に炭素チェ
ーンを残すことが可能となり、柔軟性のある炭化素材を
実現可能にするものであり、断熱材や吸音材、床下吸湿
材、耐火被覆材といった建材等への製造に際しても、炭
化素材からの粉末飛散が殆ど無くなり、極めて作業性が
よくなり、効率的な製造を可能にする上、添加液として
安価な薬剤(硫安や燐安等は肥料として販売されてい
る)の使用であって、しかも簡単な加熱装置による製造
を可能にするものであって、高機能の建材等をかなり安
価に提供することが可能になるという秀れた効果が期待
できることになる。
When the concentration of phosphoric acid impregnated in the cellulosic fibrous body is less than 1%, carbonization hardly proceeds, and when the concentration exceeds 20%, a flexible carbonized material is obtained. Very subtle and impractical,
Therefore, the concentration is 1 to 20%, desirably 1.5 to 15
% Or more, and the heating temperature is practically 65 to 40.
Since the heat treatment is performed at a temperature range of 0 ° C., preferably around 80 to 300 ° C., a carbon chain can be left in the carbonized material, and a flexible carbonized material can be realized. In the case of manufacturing materials such as heat insulating materials, sound absorbing materials, underfloor moisture absorbing materials, and fire-resistant coating materials, powder scattering from carbonized materials is almost eliminated, workability is extremely improved, and efficient manufacturing is enabled. In addition, the use of inexpensive chemicals (ammonium sulfate and phosphorus ammonium are sold as fertilizers) as additive liquids, and also enables production with a simple heating device, and the use of high-performance building materials An excellent effect that it can be provided at a considerably low price can be expected.

【0045】また、この発明では、これまでのところ、
廃棄物として埋め立てられたり、焼却されるしか有効な
処理方法のなかつた膨大な量のたりされるセルロース系
繊維体、即ち、新聞紙や雑誌類等の古紙や使い古しの段
ボール紙、あるいは、建築現場や製材所、木工加工所、
木材陸揚げ埠頭等から大量に発生する廃材や木屑、ある
いは稲作農家等からの籾殻や藁等々といった、様々なセ
ルロース系繊維体全般を対象とすることができることか
ら、有効な廃棄物処理手段としても活用できるという利
点を有している。特に、この発明を代表する実施例とし
て示した建材等用炭化素材、およびその製造方法の事例
によるものでは、これら特徴を確実に達成可能とするも
のであって極めて実用的なものとすることができる。
Also, in the present invention,
Cellulosic fibrous materials that are buried as waste or incinerated or otherwise treated in an enormous amount, such as waste paper such as newspapers and magazines and used corrugated paper, or construction sites and Sawmill, woodworking shop,
It can be used as an effective waste disposal means because it can cover various cellulosic fibrous materials in general, such as waste materials and wood chips generated in large quantities from timber landing wharves and rice husks and straw from rice farmers. It has the advantage of being able to. In particular, in the case of the carbonized material for building material and the like and the method of manufacturing the material shown as a representative example of the present invention, it is necessary to ensure that these characteristics can be achieved and make it extremely practical. it can.

【0046】叙述の如く、この発明の新規な構成からな
る建材等用炭化素材、およびその製造方法は、所期の目
的を普く達成可能にするものであり、日夜大量に発生す
る古紙をはじめとする廃棄物としてセルロース系繊維体
の有効な活用手段として高く評価されると共に、それら
廃棄物を全くダイオキシン等の有害副産物の生成なしに
簡便且つ確実に処理できる手段としても、関連部署から
十分な信頼を得ることになって、広範に渡って採用、普
及していくものになると予想される。
As described above, the carbonized material for building materials and the like having the novel structure of the present invention and the method for producing the same are intended to be able to achieve the intended purpose in general. In addition to being highly evaluated as an effective utilization means of cellulosic fibrous materials as wastes, as a means that can easily and reliably treat those wastes without generating harmful by-products such as dioxins, sufficient It is expected that it will gain trust and will be adopted and spread widely.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】原料であるセルロース(バージンパルプ)と燐
酸処理し炭化した炭および通常の不活性雰囲気中で加熱
処理した炭の3種類をX線回折により組成分析を行った
対比グラフである。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a comparison graph showing composition analysis of three types of raw material, cellulose (virgin pulp), charcoal treated by phosphoric acid, and charcoal heated in a normal inert atmosphere by X-ray diffraction.

【図2】セルロースの構造式である。FIG. 2 is a structural formula of cellulose.

【図3】セルロースが通常の熱分解で生成するレボグル
コサン(タール分)のの熱分解で生成される可燃性ガス
の構造式である。
FIG. 3 is a structural formula of a flammable gas generated by pyrolysis of levoglucosan (tar component), which is generated by ordinary pyrolysis of cellulose.

【図4】セルロースの燐酸脱水反応の構造式 である。FIG. 4 is a structural formula of a phosphoric acid dehydration reaction of cellulose.

【図4−1】セルロースの脱水による変化を示す構造式
である。
FIG. 4-1 is a structural formula showing a change due to dehydration of cellulose.

【図4−2】燐酸によるエステル化からの脱水作用を説
明する構造式 である。
FIG. 4-2 is a structural formula illustrating a dehydrating action from esterification by phosphoric acid.

【図5】燐酸で処理したセルロースの加熱時の示差熱分
析(吸熱、発熱の測定)データで濃度の違いによる吸発
熱の変化を対比したグラフである。
FIG. 5 is a graph comparing the change in heat absorption and heat generation due to the difference in concentration with the data of differential thermal analysis (measurement of heat absorption and heat generation) during heating of cellulose treated with phosphoric acid.

【図6】燐酸化合物で処理したセルロース(木綿)の燃
焼時の発熱速度の変化を表すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a change in heat generation rate when burning cellulose (cotton) treated with a phosphate compound.

【図7】セルロースの燐酸処理濃度の違いによる加熱温
度100°Cの重量変化を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a change in weight at a heating temperature of 100 ° C. due to a difference in the concentration of a phosphoric acid treatment of cellulose.

【図8】セルロースの燐酸処理濃度の違いによる加熱温
度150°Cの重量変化を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing a change in weight at a heating temperature of 150 ° C. depending on a difference in the phosphoric acid treatment concentration of cellulose.

【図9】セルロースの燐酸処理濃度の違いによる加熱温
度200°Cの重量変化を示すグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a change in weight at a heating temperature of 200 ° C. due to a difference in the concentration of phosphoric acid treatment of cellulose.

【図10】セルロースの燐酸処理濃度の違いによる加熱
温度100°Cの重量変化率を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing a weight change rate at a heating temperature of 100 ° C. depending on a difference in a phosphoric acid treatment concentration of cellulose.

【図11】セルロースの燐酸処理濃度の違いによる加熱
温度150°Cの重量変化率を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a weight change rate at a heating temperature of 150 ° C. depending on a difference in a phosphoric acid treatment concentration of cellulose.

【図12】セルロースの燐酸処理濃度の違いによる加熱
温度200°Cの重量変化率を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing a weight change rate at a heating temperature of 200 ° C. depending on a difference in a phosphoric acid treatment concentration of cellulose.

【図13】一旦解繊したセルロース系繊維体によるボー
ドを炭化する代表的な実施例の製造工程図である。
FIG. 13 is a manufacturing process diagram of a typical example of carbonizing a board made of a cellulosic fibrous body once defibrated.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燐酸等の燐化合物か、燐化合物と硫酸、
硫酸アンモニウム、硼酸、またはそれらの誘導体の何れ
か一つあるいは二つ以上との混合物かの何れかから成る
添加液を含浸状としたセルロース系繊維体を、活性雰囲
気下、略65°Cないし400°C程度、望ましくは略
80°Cないし300°C程度の温度範囲内であって、
添加液濃度に応じた所要時間だけ加熱処理し、加熱また
は火炎による可燃性ガス発生を抑制しながら脱水、炭化
を促進して炭化残渣を増加させ、少なくとも重量減少率
40%強に達しさせた炭化素材としてなるものとしたこ
とを特徴とする建材等用炭化素材。
1. A phosphorus compound such as phosphoric acid, or a phosphorus compound and sulfuric acid,
A cellulosic fibrous body impregnated with an additive liquid consisting of either one of ammonium sulfate, boric acid, or a derivative thereof, or a mixture of two or more thereof, is subjected to approximately 65 ° C. to 400 ° C. in an active atmosphere. C, preferably within a temperature range of about 80 ° C. to 300 ° C.,
Heat treatment for the required time according to the concentration of the additive liquid, and promote dehydration and carbonization while suppressing generation of flammable gas due to heating or flame, increase carbonization residue, and increase carbonization residue to at least a weight reduction rate of more than 40%. A carbonized material for building materials, etc., characterized in that it is used as a material.
【請求項2】 燐酸等の燐化合物か、燐化合物と硫酸、
硫酸アンモニウム、硼酸、またはそれらの誘導体の何れ
か一つあるいは二つ以上との混合物かの何れかから成る
添加液を含浸状としたセルロース系繊維シート体を、活
性雰囲気下、略65°Cないし400°C程度、望まし
くは略80°Cないし300°C程度の温度範囲内であ
って、添加液濃度に応じた所要時間だけ加熱処理し、加
熱または火炎による可燃性ガス発生を抑制しながら脱
水、炭化を促進して炭化残渣を増加させ、少なくとも重
量減少率40%強に達しさせ、セルロースの脱水炭化途
中の炭素チェーンを残し、シート体形状および可撓性を
維持したままの炭化素材とすることにより、単独でかま
たは他の素材と組み合わせるかして、単層または積層構
造の保形素材として取り扱い可能となるようにしたこと
を特徴とするシート状の建材等用炭化素材。
2. A phosphorus compound such as phosphoric acid, or a phosphorus compound and sulfuric acid,
A cellulosic fiber sheet impregnated with an additive liquid consisting of any one of ammonium sulfate, boric acid or a derivative thereof, or a mixture of two or more thereof, is subjected to an active atmosphere at about 65 ° C. to 400 ° C. ° C, desirably within a temperature range of about 80 ° C to 300 ° C, and heat-treats for a required time according to the concentration of the additive liquid, and dehydrates while suppressing generation of flammable gas due to heating or flame. Promote carbonization to increase carbonization residue, at least a weight reduction rate of just over 40%, leave carbon chains in the middle of dehydration carbonization of cellulose, and maintain a carbonized material while maintaining the shape and flexibility of the sheet. A sheet-like material characterized in that it can be handled as a single-layer or laminated shape-retaining material by itself or in combination with other materials. For building materials such as carbide material.
【請求項3】 燐酸等の燐化合物か、燐化合物と硫酸、
硫酸アンモニウム、硼酸、またはそれらの誘導体の何れ
か一つあるいは二つ以上との混合物かの何れかから成る
添加液を含浸状としたセルロース系繊維シート体を、活
性雰囲気下、略65°Cないし400°C程度、望まし
くは略80°Cないし300°C程度の温度範囲内であ
って、添加液濃度に応じた所要時間だけ加熱処理し、加
熱または火炎による可燃性ガス発生を抑制しながら脱
水、炭化を促進して炭化残渣を増加させ、少なくとも重
量減少率40%強に達しさせ、セルロースの脱水炭化途
中の炭素チェーンを残し、シート体形状および可撓性を
維持したままの炭化素材とすることにより、単独でかま
たは他の素材と組み合わせるかして、単層または積層構
造の保形素材として取り扱い可能となし、不燃断熱材お
よび吸湿材、吸音材、脱臭材となるようにしたことを特
徴とするシート状の建材等用炭化素材。
3. A phosphorus compound such as phosphoric acid or a phosphorus compound and sulfuric acid;
A cellulosic fiber sheet impregnated with an additive liquid consisting of any one of ammonium sulfate, boric acid or a derivative thereof, or a mixture of two or more thereof, is subjected to an active atmosphere at about 65 ° C. to 400 ° C. ° C, desirably within a temperature range of about 80 ° C to 300 ° C, and heat-treats for a required time according to the concentration of the additive liquid, and dehydrates while suppressing generation of flammable gas due to heating or flame. Promote carbonization to increase carbonization residue, at least a weight reduction rate of just over 40%, leave carbon chains in the middle of dehydration carbonization of cellulose, and maintain a carbonized material while maintaining the shape and flexibility of the sheet. By itself or combined with other materials, it can be handled as a single-layer or laminated shape-retaining material, non-combustible insulation and moisture absorbing material, sound absorbing material, Sheet building materials for carbide material, characterized in that as a Nioizai.
【請求項4】 燐酸等の燐化合物か、燐化合物と硫酸、
硫酸アンモニウム、硼酸、またはそれらの誘導体の何れ
か一つあるいは二つ以上との混合物かの何れかから成る
添加液を含浸状としたセルロース系繊維シート体を、活
性雰囲気下、略65°Cないし400°C程度、望まし
くは略80°Cないし300°C程度の温度範囲内であ
って、添加液濃度に応じた所要時間だけ加熱処理し、加
熱または火炎による可燃性ガス発生を抑制しながら脱
水、炭化を促進して炭化残渣を増加させ、少なくとも重
量減少率40%強に達しさせ、セルロースの脱水炭化途
中の炭素チェーンを残し、シート体形状および可撓性を
維持したままの炭化素材とした上、硼酸処理を施したも
のすることにより、木材被覆用としてシロアリ等の害虫
防止機能も付与されてなるものとした、請求項1ないし
3何れか記載の建材等用炭化素材。
4. A phosphorus compound such as phosphoric acid, or a phosphorus compound and sulfuric acid,
A cellulosic fiber sheet impregnated with an additive liquid consisting of any one of ammonium sulfate, boric acid or a derivative thereof, or a mixture of two or more thereof, is subjected to an active atmosphere at about 65 ° C. to 400 ° C. ° C, desirably within a temperature range of about 80 ° C to 300 ° C, and heat-treats for a required time according to the concentration of the additive liquid, and dehydrates while suppressing generation of flammable gas due to heating or flame. Carbonization is promoted to increase the carbonization residue, at least a weight reduction rate of more than 40% is reached, and the carbon chain in the middle of the dehydration carbonization of cellulose is left as a carbonized material while maintaining the sheet shape and flexibility. The building material according to any one of claims 1 to 3, wherein the material is subjected to boric acid treatment so as to have a function of preventing insects such as termites for covering wood. Carbide material.
【請求項5】 セルロース系繊維体が、板紙やペーパー
タオル、段ボール等といった特殊構造のセルロース系繊
維シート状体であって、処理前の特殊構造のままで炭化
素材にしてなるものとした、請求項1または4何れか記
載の建材等用炭化素材。
5. The cellulosic fibrous body is a cellulosic fibrous sheet having a special structure such as paperboard, paper towel, corrugated cardboard, etc., and is made into a carbonized material with the special structure before treatment. 5. The carbonized material for building materials or the like according to any one of 1 to 4 above.
【請求項6】 セルロース系繊維体が、籾殻や藁、樹皮
等といった植物系廃棄物であって、処理前の形態のまま
で炭化素材にしてなるものとした、請求項1または4何
れか記載の建材等用炭化素材。
6. The method according to claim 1, wherein the cellulosic fibrous body is a plant waste such as rice husk, straw, bark, etc., and is made into a carbonized material in the form before treatment. Carbonized materials for building materials.
【請求項7】 セルロース系繊維体に、燐酸等の燐化合
物か、燐化合物と硫酸、硫酸アンモニウム、硼酸、また
はそれらの誘導体の何れか一つあるいは二つ以上との混
合物かの何れかから成る添加液を含浸状とする工程、添
加液を含浸させたセルロース系繊維体を、活性雰囲気
下、略65°Cないし400°C程度、望ましくは略8
0°Cないし300°C程度の温度範囲内であって、添
加液濃度に応じた所要時間だけ加熱処理し、加熱または
火炎による可燃性ガス発生を抑制しながら脱水、炭化を
促進して炭化残渣を増加させる工程、炭化残渣が増加し
ていき、少なくとも重量減少率が40%強に達したとこ
ろで加熱処理を停止する工程、以上の工程により、セル
ロースの脱水炭化途中の炭素チェーンを残したままの炭
化素材を得るようにしたことを特徴とする、請求項1な
いし6何れか記載の建材等用炭化素材の製造方法。
7. An addition of a phosphorus compound such as phosphoric acid, or a mixture of a phosphorus compound and one or more of sulfuric acid, ammonium sulfate, boric acid, and derivatives thereof to a cellulosic fibrous body. Step of impregnating the liquid, and adding the cellulosic fibrous body impregnated with the additive liquid in an active atmosphere at about 65 ° C. to 400 ° C., preferably about 8 ° C.
Within a temperature range of about 0 ° C. to 300 ° C., heat treatment is performed for a required time according to the concentration of the additive liquid, and dehydration and carbonization are promoted while suppressing generation of flammable gas due to heating or flame, and carbonization residue is generated. The step of increasing the amount of carbonization, the step of increasing the amount of carbonized residue, and stopping the heat treatment when the weight loss rate reaches at least over 40%; The method for producing a carbonized material for building materials according to any one of claims 1 to 6, wherein a carbonized material is obtained.
【請求項8】 セルロース系繊維体に、燐酸等の燐化合
物か、燐化合物と硫酸、硫酸アンモニウム、硼酸、また
はそれらの誘導体の何れか一つあるいは二つ以上との混
合物かの何れかから成る添加液を含浸状とする工程、添
加液を含浸させたセルロース系繊維体を、活性雰囲気
下、略65°Cないし400°C程度、望ましくは略8
0°Cないし300°C程度の温度範囲内であって、添
加液濃度に応じた所要時間だけ加熱処理し、加熱または
火炎による可燃性ガス発生を抑制しながら脱水、炭化を
促進して炭化残渣を増加させる工程、炭化残渣が増加し
ていき、少なくとも重量減少率が40%強に達したとこ
ろで加熱処理を停止する工程、炭化素材を水洗して残留
添加液成分を除去またはできるだけ除去する工程、残留
添加液成分の除去された炭化素材を乾燥する工程、以上
の工程により、セルロースの脱水炭化途中の炭素チェー
ンを残したままの炭化素材を得るようにしたことを特徴
とする、請求項1ないし6何れか記載の建材等用炭化素
材の製造方法。
8. Addition to a cellulosic fibrous body comprising a phosphorus compound such as phosphoric acid, or a mixture of a phosphorus compound with one or more of sulfuric acid, ammonium sulfate, boric acid, or a derivative thereof. Step of impregnating the liquid, and adding the cellulosic fibrous body impregnated with the additive liquid to about 65 ° C. to 400 ° C., preferably about 8
Within a temperature range of about 0 ° C. to 300 ° C., heat treatment is performed for a required time according to the concentration of the additive liquid, and dehydration and carbonization are promoted while suppressing generation of flammable gas due to heating or flame, and carbonization residue is generated. A step of increasing the amount of carbonized residue, a step of stopping the heat treatment when the weight reduction rate reaches at least 40% or more, a step of washing the carbonized material with water to remove residual additive liquid components or remove as much as possible, A step of drying the carbonized material from which the residual additive liquid component has been removed, by the above steps, a carbonized material having a carbon chain remaining during the dehydration and carbonization of cellulose is obtained. 6. The method for producing a carbonized material for building materials or the like according to any one of 6.
【請求項9】 古新聞や古雑誌のような古紙その他の紙
材を最大約2cm程度の厚さを限度に積層状としてなる
セルロース系繊維シート体の平面全体に、できるだけ平
均化した配置で厚さ方向に貫通する無数の浸透孔を穿設
する工程が、セルロース系繊維シート体に添加液を含浸
状とする工程の前に組み込まれ、積層紙から厚板状で可
撓性を維持したままの炭化シート積層体を得るようにし
たことを特徴とする、請求項7または8何れか記載のシ
ート状の建材等用炭化素材の製造方法。
9. Thickness of waste paper and other paper materials such as old newspapers and old magazines is arranged as evenly as possible over the entire plane of a cellulosic fibrous sheet body laminated up to a thickness of about 2 cm. The step of forming an infinite number of perforation holes penetrating in the vertical direction is incorporated before the step of impregnating the cellulosic fibrous sheet body with the additive liquid, and while maintaining the flexibility in the form of a thick plate from the laminated paper. The method for producing a sheet-like carbonized material for a building material or the like according to claim 7, wherein the carbonized sheet laminate of (1) is obtained.
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