JP2007175872A

JP2007175872A - 木炭ボードの製造方法

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Publication number: JP2007175872A
Application number: JP2005373503A
Authority: JP
Inventors: Kuniyoshi Nakahara; 国義中原
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-12-26
Filing date: 2005-12-26
Publication date: 2007-07-12

Abstract

【課題】木炭の本来持つ諸機能を損なわず、環境にも優しく、生産性の高い木炭ボードの製造方法を提供する。
【解決手段】木炭１を破砕して得られる木炭破砕片２の１００重量％に対して、２５〜４０重量％の木屑片３と１００〜１８０重量％の水４と１．５〜１０重量％のカルボキシルメチルセルロース粉末５とを混練し、該混練材料６を型枠１０に充填してホットプレスにより板状体に成型する。木炭破砕片の長さは１ｃｍ〜５ｃｍとし、型枠１０内には和紙８を敷き、その上に混練材料６を充填する。
【選択図】図１

Description

本発明は、木炭の本来持つ諸機能を損なわず、環境にも優しく、生産コストに優れる木炭ボードの製造方法に関する。

製材所等から出る間伐材や不要木材の有効利用を図る方法として、これら間伐材や不要木材を炭化して得た木炭粉や木炭片を接着剤と混ぜて板状化し、これを建築分野等のボードとして利用することが従来より知られている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

特許文献１の竹炭ボードは、平均粒径が２〜７ｍｍの竹炭粒または乾留竹のペレット、若しくは乾留竹の繊維が６０〜７０重量％、残部セメントからなる混合材料を板状またはブロック状に加圧成形したもので、床下調湿材として使用するとされている。また、特許文献２の建築用ボードは、木炭をサイコロ状に裁断して木炭片を構成し、多数の木炭片にしっくいやセメントを添加して混合し、板状にプレス成形したもので、建築物の壁その他の部位に使用するとされている。
特開平７−１５０６４５号特開平１０−１６９０７９号

しかしながら、上記特許文献１の木炭ボードや上記特許文献２の建築用ボードは、いずれもセメントを用いるため、軽量化が難しく、また、セメントで固めるためセメントペーストが竹炭粒の微細孔の大部分を塞ぎ、炭本来の性質を損なうおそれがある。さらに、成形後にセメントを養生させて乾燥固化させる必要があり、生産性に劣る問題がある。また、上記特許文献１の木炭ボードは、合成樹脂バインダーを用いているが、環境に対応するためには、バインダーとして天然系の材料を用いることが望ましい。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたもので、木炭単体の本来持つ諸機能をできるだけ損なわず、環境にも優しく、成型後の乾燥工程を省略して、生産性の高い木炭ボードの製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る木炭ボードの製造方法は、木炭を破砕して得られる木炭破砕片の１００重量％に対して、２５〜４０重量％の木屑片と１００〜１８０重量％の水と１．５〜１０重量％のカルボキシルメチルセルロース粉末とを混練し、該混練材料を型枠に充填してホットプレスにより板状体に成型してなることを特徴とする。

請求項１に係る木炭ボードの製造方法によると、結合材（バインダー）として、１．５〜１０重量％のカルボキシルメチルセルロース粉末を用いることにより、ホットプレスと同時並行して乾燥・固化を行うことができ、これにより、ホットプレス後の養生や乾燥・固化工程を省略することができる。また、結合材として天然系の材料であるカルボキシルメチルセルロース粉末を用いたので、環境にもやさしい。さらに、カルボキシルメチルセルロースを用いたことにより、木炭ボードにかびを発生させる心配がない。
また、つなぎの材料として２５〜４０重量％の木屑片を用いたので、木屑片がホットプレス時に木炭破砕片に加わる圧力のクッションの役目をし、木炭破砕片が加圧を受けて割れたり粉状に砕けるのを防ぐ。木屑片にはかんな屑片も含まれる。

本発明の請求項２に係る木炭ボードの製造方法は、木炭破砕片に木屑片と水を混ぜて予備練りし、これにカルボキシルメチルセルロース粉末を添加して本練りすることを特徴とする。

請求項２に係る木炭ボードの製造方法によると、最初に木炭破砕片と木屑片と水を混ぜて予備練りすることで、木炭破砕片と木屑片を予め均一に分散させることができるので、その後のカルボキシルメチルセルロース粉末を添加した後の本練りをスムーズに行わせることができる。木炭ボードの強度を安定化させることができる。

本発明の請求項３に係る木炭ボードの製造方法は、木炭破砕片の長さが１ｃｍ〜５ｃｍであることを特徴とする。

請求項３に係る木炭ボードの製造方法によると、木炭破砕片の長さを１ｃｍ〜５ｃｍとしたので、木炭単体が本来持つ多孔質の特性を損なうことがほどんどなく、木炭のもつ諸機能（調湿機能、吸臭機能、断熱性能）を十分に発揮させることができる。また、５ｃｍ以下とすることにより、木炭ボードの強度を低下させにくい。

本発明の請求項４に係る木炭ボードの製造方法は、型枠内に和紙を敷くと共にその上に混練材料を充填し、上から和紙を被せて、その状態でホットプレスすることを特徴とする。

請求項４に係る木炭ボードの製造方法によると、木炭ボード全体を和紙で包み、両者を一体成型することができる。木炭ボードが和紙で包まれるので、見栄えが良く、室内壁の装飾材、天井の装飾材を兼用することができる。また、和紙で包まれるので、木炭ボードが強い衝撃を受けて、木炭ボードから木炭破砕片のかけらや粉末が床に落ちたり飛散したりする不具合を防ぐことができる。

本発明の請求項５に係る木炭ボードの製造方法は、木炭の原材料が針葉樹木であることを特徴とする。

請求項５に係る木炭ボードの製造方法によると、木炭の原材料を針葉樹木としたから、木炭のもつ諸機能（調湿機能、吸臭機能、断熱性能）を十分に発揮させることができる木炭ボードを得ることができる。

以上説明したように、本発明に係る木炭ボードの製造方法によると、ホットプレス後の乾燥・固化工程を省略して木炭ボードの生産性を高めることができるという優れた効果を奏する。また、得られた木炭ボードは、天然材料のみを用いるので環境に優しく、調湿機能、吸臭機能その他の木炭単体のもつ諸機能を損なわず、また、強度も十分に確保することができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の木炭ボードの製造方法を示すフローチャートである。本発明の木炭ボードの製造方法は、木炭を破砕する破砕工程Ｓ１、混練り工程Ｓ２、ホットプレス工程Ｓ３の３つの工程から構成されている。以下、手順に従い説明する。

破砕工程Ｓ１では、木炭１を破砕機に投入し、長さ１ｃｍ〜５ｃｍ程度の木炭破砕片２を得る。木炭を粒子状とせず、１ｃｍ〜５ｃｍ程度の木炭破砕片２としたのは、木炭の特徴である多孔質性を最大限生かすとともに、木炭ボードの強度の低下を避けるためである。木炭は針葉樹木（杉や檜材など）が好ましく、間伐材や不要木材を炭窯で炭化して木炭を得る。炭窯における炭化温度は７００℃〜８００℃の高温とする。

混練り工程Ｓ２では、木炭破砕片２、かんな屑片３、水４、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）粉末（結合材）５を攪拌機に投入し、これらの材料を攪拌し、十分に混練りして、ペースト状の混練材料６を得る。木屑片３は木炭破砕片２どうしのつなぎに用いる。木屑片３はかんな屑片を含む概念である。まず、最初に木炭破砕片２、木屑片３、水４を投入して予備的に攪拌し、これらを混練りする。次にカルボキシルメチルセルロース粉末５を投入し、本格的に攪拌する。カルボキシルメチルセルロース粉末５が木炭破砕片２を包み込むように十分に混練りされ、全体がまんべんなく高粘度のペースト状になったら、攪拌を止める。

攪拌機に投入する材料の配合は、木炭破砕片１００重量％に対して、木屑２５〜４０重量％、好ましくは３０〜３５重量％、水１００〜１８０重量％、好ましくは１４０〜１６０重量％、カルボキシルメチルセルロース粉末１．５〜１０重量％、好ましくは４〜６.５重量％である。

カルボキシルメチルセルロース（carboxymethyl cellulose：ＣＭＣ）は、植物の細胞壁の主要な成分で天然に存在するセルロースを原料として得られるセルロース系の水溶性高分子化合物の一種である。親水性、増粘性、分散安定性、乳化安定性、接着性などの性質をもつ。通常、ナトリウム塩の形で粉末状に作られる。

ホットプレス工程Ｓ３では、混練り工程Ｓ２で得られた混練材料６を図２に示す型枠１０に充填し、ホットプレスにより板状体に成型し、木炭ボード７を得る。まず、鉄板製の下板１１の上に四方を囲む長方形状の木製の側枠１２をセットし、その上に和紙を敷く。和紙は、混練材料６の下面および側周面を包むように配置する。次に、側枠１２内の和紙の上にペースト状の混練材料６を流し込む。混練材料６は、へら等を用い、側枠１２の内側の四隅まで十分に充填し、かつ表面を平坦にならす。次に、混練材料６の上面を和紙で包むように被せ、その上に多数の蒸気孔付きの鉄板１３を載せる。鉄板は側枠１２の内側に位置する大きさをもつ。鉄板の上に熱プレス機の加圧を受け止める木製の上蓋１４を被せる。

上記型枠１０を熱プレス機の熱板上にセットし、ホットプレスの第１段階を行う。このときは下側の加圧熱板からの加熱が中心となる。当該熱が鉄板製の下板を通じて型枠１０内の混練材料６に効率よく伝わり、混練材料６内の水分を上側の鉄板１３の蒸気孔から外部へ速やかに蒸発させる。所定時間経過後、上記型枠１０をいったん熱プレス機から取り出し、木製の上蓋１４、蒸気孔付きの鉄板１３および側枠１２を一次成型品から外し、再び、熱プレス機の熱板上にセットし、熱プレス機を作動させ、残るホットプレスの第２段階を行う。第１段階で一次成型品内部の水分は大部分が蒸発し、乾燥・固化が十分進んでいる。第２段階のホットプレスでは、上側からの加圧熱板からの加熱が中心となる。

ホットプレスが完了したら、熱プレス機から、板状の成型品を型枠１０ごと取り出し、型枠１０を取り外して、木炭ボード７を得る。

図３は、上記製造方法により得られた木炭ボード７を示している。この木炭ボード７によると、１〜５ｃｍ程度の長さの木炭破砕片２を用いることで、木炭単体が本来持つ多孔質の特性を損なうことがほどんどなく、木炭のもつ諸機能（調湿機能、吸臭機能、断熱性能）を十分に発揮させることができる。また、つなぎとなる木屑片を混ぜることで、木炭破砕片２を主材料とする木炭ボード７の曲げ強度を向上させることができる。

さらに、結合材としてカルボキシルメチルセルロースを用いることで、ホットプレス工程中に、成型品を十分に乾燥・固化させることができ、ホットプレス後の乾燥・固化工程を省略することができる。乾燥・固化工程に必要な乾燥設備（乾燥室、乾燥機、ボイラー等）や灯油、電気代などの維持費用を省略することができ、生産コストを下げて、安価な木炭ボードを提供することができる。

木炭ボード全体が和紙８で包まれるので、見栄えが良く、室内壁の装飾材、天井の装飾材を兼用することができる。また、和紙で包まれるので、木炭破砕片２から生じ得るかけらや粉末が木炭ボードから床に落ちたり飛散したりすることもない。

図４は、本発明に係る木炭ボード７を木炭断熱パネルとして住宅建築物２０のフローリング等の床板２１の下の根太２５と根太２５の間に敷き込んだ例を示したものである。同図に示すように、地面３０の基礎２２の上の土台２３に掛け渡した大引き２４の上に根太２５と根太２５の間に位置して桟２６、２６を架け渡し、この桟２６、２６の上に木炭ボード７が設置されている。なお、木炭ボード７は床板２１から吊下げるようにしてもよい。用いた木炭ボード７のサイズは長さ×幅×厚さ＝１ｍ×２６０ｍｍ×２５ｍｍである。

図５は、本発明に係る木炭ボード７を木炭断熱パネルとして住宅建築物２０の屋根２７の野地板２８の下側の垂木２９と垂木２９の間に設置した例を示している。同図に示すように、母屋３１の上に取り付けられた垂木２９と垂木２９の間に位置して桟２６、２６を架け渡し、この桟２６、２６の上に木炭ボード７が設置されている。用いた木炭ボード７のサイズは長さ×幅×厚さ＝１ｍ×３３０ｍｍ×２５ｍｍである。

図６は、本発明に係る木炭ボード７を木炭断熱パネルとして住宅建築物２０の内壁部材３２と外壁部材３３の間の内壁部材３２側であって、柱３４と間柱３５との間に設置した例を示している。同図に示すように、相対する柱３４と間柱３５の間の側面に木炭ボード７を支える支持部材３６、３６が取付けられ、この支持部材３６、３６と内壁部材３２との間に木炭ボード７が支持されている。用いた木炭ボード７のサイズは長さ×幅×厚さ＝１ｍ×２６０ｍｍ×２５ｍｍである。

木炭破砕片約２ｋｇ、かんな屑片６００ｇ、水３．４リットルを攪拌機に投入し、予備的に攪拌した後、カルボキシルメチルセルロース粉末１００ｇを加えて３０分間攪拌し、各材料を十分に練り混ぜた。そして、十分に練り混ぜペースト状になった混練材料を和紙を敷き詰めた型枠内に流し込み、型枠の四隅まで十分に充填した後、上蓋を閉じて、ホットプレス機にセットし、加熱温度１２０℃、圧力１２０ｋｇ／ｃｍ^２に設定し、合計１時間（第１段階を３０分間、残りの第２段階を３０分間）かけて、ホットプレスした。ホットプレス機から型枠ごと取り出し、型枠を外して完成品の木炭ボードを得た。得られた木炭ボードは、長さ×幅×厚さ＝１ｍ×２６０ｍｍ×２５ｍｍ、１ｍ×３３０ｍｍ×２５ｍｍの２種類の大きさの比較的薄い長方形状の板材である。

本発明に係る木炭ボードは、建築物の各部位（例えば、床下、壁、天井など）に設置して用いる建築用ボードとして広く利用可能である。

本発明に係る木炭ボードの製造方法を示すフローチャート図である。本発明に係る木炭ボードの製造方法に用いられる型枠を示す斜視図である。本発明に係る木炭ボードの斜視図である。本発明に係る木炭ボードを住宅建築物の床板の下の根太と根太の間に敷き込んだ状態を示すもので、一部を断面視した側面図である。本発明に係る木炭ボードを住宅建築物の母屋と屋根の間に配置した状態を示すもので、一部を断面視した側面図である。本発明に係る木炭ボードを住宅建築物の外壁と内壁の間の柱間に挿入配置した状態を示すもので、一部を断面視した平面図である。

符号の説明

１木炭
２木炭破砕片
３かんな屑片（木屑片）
４水
５カルボキシルメチルセルロース粉末
６混練材料
７木炭ボード
８和紙
１０型枠
１１下板
１２側枠
１３蒸気孔付きの鉄板
１４上蓋
２０住宅建築物
２１床板
２２基礎
２３土台
２４大引
２５根太
２６桟
２７屋根
２８野地板
２９垂木
３０地面
３１母屋
３２内壁
３３外壁
３４柱
３５間柱
３６支持部材

Claims

木炭を破砕して得られる木炭破砕片の１００重量％に対して、２５〜４０重量％の木屑片と１００〜１８０重量％の水と１．５〜１０重量％のカルボキシルメチルセルロース粉末とを混練し、該混練材料を型枠に充填してホットプレスにより板状体に成型してなることを特徴とする木炭ボードの製造方法。
木炭破砕片に木屑片と水を混ぜて予備練りし、これにカルボキシルメチルセルロース粉末を添加して本練りすることを特徴とする請求項１記載の木炭ボードの製造方法。
木炭破砕片の長さが１ｃｍ〜５ｃｍであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の木炭ボードの製造方法。
型枠内に和紙を敷くと共にその上に混練材料を充填し、上から和紙を被せて、その状態でホットプレスすることを特徴とする請求項１ないし請求項３記載の木炭ボードの製造方法。
木炭の原材料が針葉樹木であることを特徴とする請求項１ないし請求項４記載の木炭ボードの製造方法。