JP2005008507A - コーヒー豆粕を用いた軽量タイル及び仕上塗材 - Google Patents

Abstract

【課題】膨大な産業廃棄物としてその大部分がゴミとして処分されていたコーヒー豆粕を、建造物の内壁、床材、天井材などの軽量タイル及び仕上塗材として使用するもので、産業廃棄物を利用し、軽量で易施工性にして、室内空間にコーヒーの自然な快いほのかな香気を発散させることのできるコーヒー豆粕を用いた軽量タイル及び仕上塗材を提供することである。
【解決手段】合成樹脂エマルジョンをバインダーとして、乾燥させたコーヒー豆粕と、耐水圧強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上、嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、で且つ融点１５００℃以上のセラミック微細中空粒子で構成される組成物を、タイル状に加圧成形するコーヒー豆粕を用いた軽量タイル、及び合成樹脂エマルジョンをバインダーとして、乾燥させたコーヒー豆粕と、耐水圧強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上、嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、で且つ融点１５００℃以上のセラミック微細中空粒子で構成されたる組成物に、増粘剤及び水を添加して仕上塗材とする。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建造物の内壁、床材、天井材などの化粧仕上材として使用するもので、産業廃棄物を利用し、軽量で易施工性にして、室内空間にコーヒーの自然な快い香りを発散させることのできるコーヒー豆粕を用いた軽量タイル及び仕上塗材である。
【０００２】
【従来の技術】
現在コーヒーの消費量は、増加しこれに伴い排出されるコーヒー抽出後のコーヒー豆粕は、年間４０〜４５万トンとも言われている。このためコーヒー豆粕は産業廃棄物として、大部分が焼却処分されたり埋立て地に廃棄されたりしているので、コーヒー豆粕の再利用は、環境汚染の面でも、又経済性の面に於ても重要な問題と言われている。
【０００３】
従来コーヒー豆粕を再利用した技術は多数発表されている。例えば農業用分野に於ては、コーヒー豆粕に何も混合させずに発酵させて、完熟度の高い発酵処理物を迅速に得ることのできる技術（特開平６−１００３９１）がある。しかしコーヒー豆粕にはタンニン、テルペノイド、アルカロイド等の生物生育阻害物質が含有しているため、肥料としてそのまま使用することが困難であるため、コーヒー豆粕に鶏糞やビール粕等と混ぜて発酵させ、有機肥料等にして使用している例（特開平５−３２４７５）もある。又コーヒー豆粕を土壌改良材として利用する技術には、コーヒー豆粕に有用微生物の培溶液を含浸させた後、発酵させる技術（特開２００２−２５４０５７）や、コーヒー豆粕に抗菌及び／又は消臭作用の有る金属イオンと有機酸との化合物による安定した錯塩の水溶液を含浸させて、加熱乾燥させて脱臭材及び／又は土壌改良材を製作する技術（特開２００１−８７３６３）等が発表されている。更にコーヒー豆粕を茸栽培用地等の原料に使用する技術（特開平６−１５３６９１）もある。
【０００４】
コーヒー豆粕を再利用したセラミック吸着材の技術としては、コーヒー豆粕をそのまま或いはバインダーによって成形し、これを非酸化性雰囲気下、６００〜１．１００℃で炭化し、更に水蒸気賦活して吸着性を有する活性炭を製造する技術（特開平６−９２０７）や、コーヒー豆粕を３０〜７０％これにカオリナイト、ハロサイト、モンモリナイト、バイデライトの１種もしくは２種を主要構成分とする無機粘結材を７０〜３０％加えて混練りし、その混合物を造粒して粒状或いはペレット状等にし、これを４００〜１．２００℃の範囲内で焼成して、炭素系セラミック吸着材、濾過材を製造する技術（特開平１１−２７６８８６）等が発表されている。
【０００５】
コーヒー豆粕を再利用したその他の技術としては、コーヒー豆粕に結合材となるセラミックス原料を配合して混練りし、その混練物を所望の形状に成形して乾燥させた後、高温で加熱してコーヒー豆粕を焼却すると共に、コーヒー豆粕の消失した部分が気孔となる多孔質セラミックスを焼結して、ゴルフ場のような砂質土壌に於ける保水材、焼却炉の炉材、断熱煉瓦、コンクリートの軽量骨材等に使用する技術（特開平６−２５６０７１）や、油抜き処理されたコーヒー豆粕に、防腐剤又は防黴材と芳香剤を加え、これをゴム等に混入し加熱溶融して均質としたものを消しゴムに使用する技術（特開平８−１４２５８９）等が発表されている。
【０００６】
しかしこれ等は何れも再利用できる量が少量であり、コーヒー豆粕でなければならないと言う必然性に欠けている。このためコーヒー豆粕の膨大な量の産業廃棄物を有効な方法で再利用する技術は存在せず、大部分が焼却処分か廃棄処分にされているのである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる事情に鑑みなされたもので、膨大な産業廃棄物としてその大部分がゴミとして処分されていたコーヒー豆粕を、建造物の内壁、床材、天井材などの軽量タイル及び仕上塗材として使用するもので、産業廃棄物を利用し、軽量で易施工性にして、室内空間にコーヒーの自然な快い香りを発散させることのできるコーヒー豆粕を用いた軽量タイル及び仕上塗材を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、合成樹脂エマルジョンをバインダーとして、乾燥させたコーヒー豆粕と、耐水圧強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上、嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、で且つ融点１５００℃以上のセラミック微細中空粒子で構成される組成物を、タイル状に加圧成形するコーヒー豆粕を用いた軽量タイル、及び軽量タイルと同じ組成物である、合成樹脂エマルジョンをバインダーとして、乾燥させたコーヒー豆粕と、耐水圧強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上、嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、で且つ融点１５００℃以上のセラミック微細中空粒子で構成されたる組成物に、増粘剤及び水を添加して仕上塗材とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
合成樹脂エマルジョンをバインダーとして、乾燥させたコーヒー豆粕と耐水圧強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２、嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、で且つ融点１５００℃以上のセラミック微細中空粒子からなる組成物をタイル状に加圧成形することにより、そのタイル表面から快いほのかなコーヒーの香りを発散すると共に、セラミック微細中空粒子により大幅な軽量化を図ることができ、セラミック微細中空粒子が光を反射しコーヒー豆粕の表面に優れた光沢と光輝度を表出することができるのである。
【００１０】
合成樹脂エマルジョンをバインダーとして、乾燥させたコーヒー豆粕と耐水圧強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２、嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、で且つ融点１５００℃以上のセラミック微細中空粒子からなる組成物に、増粘剤及び水を添加して仕上塗材として使用することにより、仕上塗材面から快いほのかなコーヒーの香りを発散すると共に、セラミック微細中空粒子により大幅な軽量化を図ることができ、セラミック微細中空粒子が光を反射しコーヒー豆粕の表面に優れた光沢と光輝度を表出することができるのである。その上コーヒー豆粕を使用した軽量タイル及び仕上げ塗材共に、コーヒー豆粕には多数の気孔が有り、多孔質であるため、空気中の水蒸気を吸収すると同時に、乾燥時には水蒸気を放散する調湿機能を有しているのである。
【００１１】
本発明に使用する合成樹脂エマルジョンとしてはアクリル系樹脂エマルジョン、酢酸ビニル系樹脂エマルジョン、塩化ビニル系樹脂エマルジョン、塩化ビニリデン系樹脂エマルジョン、スチレン・ブタジエン系樹脂エマルジョン、エポキシ系樹脂エマルジョンおよびアクリル酸エステル、スチレン、エチレン、ビニルエステル、酢酸ビニル、合成ゴム等との共重合したものなどが使用できる。
【００１２】
例えばこれらの共重合したものとしてアクリル／酢酸ビニル共重合体、塩化ビニリデン／ブチルアクリレート共重合体、エチレン／酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。合成樹脂エマルジョン組成物の使用量は固形換算で５〜８重量％の範囲が好適である。５重量％以下ではタイル及び仕上塗材の物性が上がらず８重量％以上ではタイル及び仕上塗材の不燃性が低下する。
【００１３】
本発明には以上の他必要に応じてタイル及び仕上塗材の性状を向上させるため、分散剤として各種の界面活性剤、エマルジョンを安定化させる乳化剤、エマルジョンのあわ立て防止剤、たるみ防止剤、沈降防止剤、凍結防止剤などを添加しても良い。さらにタイル及び仕上塗材の性能を向上させる目的で可塑剤、熱、光による劣化防止を図る安定剤、黴の発生を防止する黴止め剤等を添加する。仕上塗材に使用する増粘剤は、メチルセルローズ、カルボキシルメチルセルローズ等が好適である。
【００１４】
本発明に使用するコーヒー豆粕は、粉末状の乾燥させたコーヒー豆粕であり、その乾燥度は概ね１２％以下であることが望ましい。コーヒー豆粕の水分が１２％以上になるとバインダーとなる合成樹脂エマルジョンとの配合割合が困難になるからである。コーヒー豆粕は、コーヒー豆粕の成分を壊さず、色と香りが残るように乾燥させねばならない。あまり高温で乾燥させるとコーヒー豆粕の成分を破壊し、香りは消失する。しかし低温で長時間乾燥させるのもコーヒー豆粕の成分を破壊し、香りも消失する。
【００１５】
粉末状のコーヒー豆粕を乾燥させその成分を壊さず更にその香りを残す為には、遠赤外線を利用して乾燥させる方法が好適である。粉末状のコーヒー豆粕を４０〜４５℃に設定し、熱源に遠赤外線を使用したロータリー乾燥機に入れて乾燥させる。この様な乾燥方法により、コーヒー豆粕の含水率を１２％以下に乾燥させる事によって、コーヒー豆粕を用いた軽量タイル及び仕上塗材に最適なコーヒー豆粕を得ることができたのである。
【００１６】
本発明に於てはコーヒー豆粕のみの使用であるが、コーヒー豆粕と同様な香気成分を含有する素材に、紅茶、抹茶、日本茶、ウーロン茶、プーアール茶、鉄観音茶、中国茶、麦茶等が有り、これ等の抽出後の粕をコーヒー豆粕と同様の方法で乾燥させ、軽量タイル及び仕上塗材を作製しその効果を確認した結果、コーヒー豆粕を使用した場合と同様それぞれの快い香りを発散する物であることが判明した。
【００１７】
コーヒー豆粕を用いた軽量タイル及び仕上塗材は、耐水圧強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上のセラミック微細中空粒子を使用する。耐水圧強度とは、セラミック微細中空粒子の圧縮強度と同意語である。セラミック微細中空粒子の圧縮強度を測定する場合、粒子を水に入れこの水に圧力を加え、水に加えられた圧力がセラミック微細中空粒子に伝わり圧縮強度を測定する。セラミック微細中空粒子の耐水圧強度が低いと原料の混練及びタイルの成形時に大半が破壊し、軽量化が図れず又光輝度を有する面を表出することができない。
【００１８】
使用するセラミック微細中空粒子は耐水圧強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上、嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、融点１５００℃以上のもので、このためタイル製造工程におけるいかなる混練条件においても破壊されることがなく、加圧成形においても破壊されることはない。しかもタイル面及び仕上塗材面の硬度および衝撃強度を高めることができ、タイル表面及び仕上塗材表面にセラミック微細中空粒子が均一に分散し、すぐれた光沢と光輝度を示す。即ちセラミック微細中空粒子は粒子径が小さく外観は透明又は半透明であり光が照射されると反射し、きわめて高い光沢及び輝度面を呈する風合い色彩を表出することができるのである。
【００１９】
セラミック微細中空粒子は、２０〜３５０μｍの範囲のものを使用し、細目２０〜７５μｍ、中目７５〜１５０μｍ、荒目１５０〜３５０μｍとして粒度調整により混合使用する。嵩比重は粒度の細かいものは重く、荒いものは軽くなるため嵩比重の範囲は０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３が好適となる。セラミック微細中空粒子の使用量は３〜２５重量％の範囲とする。３重量％以下ではタイル面及び仕上塗材面の光択と光輝度が充分とは言えず、２５重量％以上ではタイルの物性及び仕上塗材の物性が低下する。
【００２０】
従来の無機系微細中空発泡体にはシラスバルーン、ガラスバルーン、シリカバルーン等があるが耐水圧強度はシラスバルーンが僅か８０ｋｇｆ／ｃｍ^２しかなく、ガラスバルーン、シリカバルーンも１５０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ^２程度であるため本発明の目的を達成させることはできなかった。
【００２１】
本発明は６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上の耐水圧強度を有するセラミック微細中空粒子を使用するため、タイル原料及び仕上塗材原料の混練工程、タイル成形時及び仕上塗材の施工時においても微細中空粒子は破壊されることがないので、破壊による容積の減少、破壊された粒子による配合組成の変化はない。完成したタイル及び仕上塗材は、設計通り所期の目的を完全に達成することができるのである。
【００２２】
合成樹脂エマルジョンをバインダーとして、これに乾燥させた粉末状コーヒー豆粕と耐水圧強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上のセラミック微細中空粒子から構成された組成物を、タイル状に加圧成形することによって軽量で且つ易施工性、快いほのかなコーヒーの香気を発散させることができ、外観的にも優れた光沢と光輝度を表出する軽量タイルを作製する事ができる。又合成樹脂エマルジョンをバインダーとして、これに乾燥させたコーヒー豆粕と耐水圧強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上のセラミック微細中空粒子から構成された組成物に増粘剤及び水を加えて成る仕上塗材も、軽量で且つ易施工性、快いほのかなコーヒーの香気を発散させることのでき、外観的にも優れた光沢と光輝度を表出する壁材、天井材等を形成することができるのである。
【００２３】
コーヒー豆粕を用いた軽量タイルの形状及び寸法は任意に設計することができ、その寸法は自由で多様性があり、正方形、矩形形状、三角形、丸形状、その他特殊形状のものが可能である。その寸法は、任意の大きさ及び形状のものを形成することができる。形態は平板及び端部を相欠き継ぎ仕口としたもの等が含まれる。
【００２４】
【実施例】
本発明の実施例を具体的に説明する。
【００２５】
実施例１ 合成樹脂エマルジョンとして合成ゴム変性アクリル共重合エマルジョン１２重量％（固形分換算６重量％）、セラミック微細中空粒子８．０重量％、含水率８％の粉末状コーヒー豆粕６６．５重量％、有機質添加剤（分散剤他）４．０重量％、無機体質顔料４．０重量％、防黴材２重量％、その他３．５重量％以上の配合になる組成物を真空脱気混練装置で充分混合攪拌した。
【００２５】
セラミック微細中空粒子はアルミナ４３．０〜４４．０％、シリカ５４．５〜５５．５％、その他１．５〜２．５％からなる組成のものを使用し、その物性値は圧縮強度７００ｋｇｆ／ｃｍ^２、嵩比重０．４ｇ／ｃｍ^３、融点１６００℃で、完全な中空粒子のみで構成されている。セラミック微細中空粒子の粒度調整は細目２０重量部、中目２０重量部、荒目３０重量部とした。
【００２６】
前記の組成物を厚さ１０ｍｍ、縦３００ｍｍ、横３００ｍｍのタイル状に加圧成形し２４時間常温で養生した後表面のバフ掛けを行なった。加圧成形の圧力は５０ｋｇｆ／ｃｍ^２であり、このタイルは、比重が１．０以下の軽量で、快いほのかなコーヒーの香気を発散し、天然石材タイルに匹敵する物理的強度、耐候性、耐摩耗性を有することが立証された。
【００２７】
実施例２ 実施例１に使用したコーヒー豆粕を用いた組成物１００重量部に対して、増粘剤としてメチルセルローズを３％溶解した水溶液を８重量部加えて混練りし仕上塗材として、９００ｍｍ×１．８００ｍｍの壁面に３ｍｍ厚にこて塗りした。乾燥後塗面から快いほのかなコーヒーの香気を発散していることを確認した。
【００２８】
【発明の効果】
乾燥させたコーヒー豆粕と耐水圧強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上で嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、且つ融点１５００℃以上のセラミック微細中空粒子を合成樹脂エマルジョンでタイル状に加圧成形すること、及びこれに増粘剤及び水を加えて仕上塗材にすることによって、本発明に成るコーヒー豆粕を用いた軽量タイル及び仕上塗材は、従来技術で成し得なかった次のような効果を達成することができた。
【００２９】
バインダーに合成樹脂エマルジョンを使用することによって不焼成であるにもかかわらず、天然石材より成るタイルに匹敵する性能のタイルを製作することができ、不良品などの屑も粉砕して再利用できることが確認された。
【００３０】
コーヒー豆粕を用いた軽量タイル及び仕上塗材は、共に快いほのかなコーヒーの香気を室内空間に発散させ、ストレスの多い現代社会に於て、心身共にリラックスさせ、生理的及び心理的な効果を得ようとするアロマテラピーの効果が認められた。
【００３１】
コーヒー豆粕を用いた軽量タイル及び仕上塗材の表面は、セラミック微細中空粒子が均一に配設され、このセラミック微細中空粒子は透明又は半透明の微細中空であり光の照射により反射しきわめて高い光沢と光輝度を呈することができ、さらにバフ掛けをすることによって一段と優れた風合いを発現することができた。
【００３２】
軽量なセラミック微細中空粒子を使用することによって比重１．０以下の軽量なタイルが形成され施工が容易となり、断熱性も高く、さらにコーヒー豆粕を用いた軽量タイル及び仕上塗材の表面は、硬度が高く傷がつき難く、天然石同様のなめらかさを表現することができた。

Claims (2)

1. 合成樹脂エマルジョンをバインダーとして、乾燥させたコーヒー豆粕と耐水圧強度６００ｋｇｆ／ｃｍ^２以上、嵩比重０．３〜０．５ｇ／ｃｍ^３、で且つ融点１５００℃以上のセラミック微細中空粒子で構成される組成物をタイル状に加圧成形することを特徴とするコーヒー豆粕を用いた軽量タイル。
2. 請求項１記載の組成物に、増粘剤及び水を添加した事を特徴とする仕上塗材。