JP2008061597A - 畜舎等の敷き藁資材及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カラマツ樹皮に適切な加工を施すことで、未利用資源の有効利用を図りつつ、高い消臭性と優れた吸水性並びにクッション性を備えた畜舎等の敷き藁資材およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】畜舎等の敷き藁資材は、微粉砕されたカラマツ樹皮の樹皮粉１とオガクズとを少なくとも含み、それらが混合されていることを特徴としている。カラマツ樹皮の樹皮粉としては、長さ２ｍｍ以下に微粉砕されている。この微粉砕されたカラマツ樹皮の樹皮粉とオガクズとの混合比は、カラマツ樹皮の容積割合がオガクズの容積割合よりも小さくても、その消臭能を充分に発揮させることが可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、畜舎等における飼育動物用の敷き藁資材として好適なもので、特に、消臭能に優れ、ゴミ量の低減化等にも有効な畜舎等の敷き藁資材及びその製造方法に関する。

畜舎の敷き藁（ワラ）として用いられているのは、稲藁、モミガラ、製材オガクズなどである。これらは、糞便が床に付着したり家畜に触れたりするのを防ぎ、また尿を吸収または排水して畜舎内を清潔に保つことに有効だと考えられている。畜舎では、家畜をその糞尿から守ることを含め、家畜がストレスを受けず、農家が快適に作業できる環境を整えることが望まれており、そのための課題として糞尿から発生する悪臭の軽減が挙げられる。

現在敷き藁として利用されている資材のほとんどは、農業や製材業など他の産業より出る廃棄物をそのまま利用し、有機物資源の循環利用の一環として扱われているもので、各々有効な資材ではあるが、畜舎に望まれる全ての要件を満たしているわけではない。特に、悪臭対策については、これらの資材は高い消臭能をもつものとして選択されているわけではない。したがって、別途薬剤等による消臭対策が必要になる場合がある。

一方、消臭能を含めて優れた物性を有し、しかも多量に産出されながら利用されていない資源がある。カラマツの樹皮はその代表的なものである。カラマツ樹皮がこれまで未利用であった理由の一つは、カラマツ樹皮にはスクレレイドと呼ばれるトゲがあって、敷き藁に利用した場合、家畜の皮膚を刺激するなどしてストレスを与えることが懸念されているからである。

なお、特許文献１には、ヒバ材、米松材、アメリカヒノキ材を主とする針葉樹の樹体を粉砕して得た細粉状のオガクズを小径円柱状に凝固化することで、吸水性や脱臭性、雑菌等の繁殖防止等に配慮した、猫のトイレ砂及び小動物ペット類の敷き材に関する技術が記載されている。
特開平９−３０８４０３号公報

畜舎では、家畜をその糞尿から守ることを含め、家畜がストレスを受けず、農家が快適に作業できる環境を整えることが求められている。従来敷き藁に使用されている資材は、糞便が床に付着したり家畜に触れたりするのを防ぎ、また尿を吸収または排水して畜舎内を清潔に保つことには有効とされるが、特に高い消臭能をもっていないので、消臭対策が必要である。そのために、別途消臭効果のある薬剤等が必要になる場合もある。

消臭剤を用いる場合、消臭剤自体のコスト、撒布の手間、副作用の危険性などが課題となる。もし敷き藁自体が十分な消臭能を備えていれば、この問題を回避することができる。すなわち、農家にとって望ましい敷き藁資材は、安全の確認できる自然素材で、安定供給ができ、かつ消臭効果が高いものということができる。

林地から大量に発生するカラマツ樹皮は、吸水性やクッション性など、敷き藁に適した物理的性質をもち、これに加えて高い消臭能をもっており、上記のニーズを満たすものである。しかしながら、表面に微細なトゲ状の器官があって、家畜の皮膚を刺激する恐れがあり、敷き藁には不適と考えられていた。

このトゲ状の器官は厚壁細胞（スクレレイドまたはファイバースクレレイド）と呼ばれる硬い細胞でできている。カラマツ樹皮を畜舎の敷き藁として活用するには、スクレレイドが家畜の皮膚を刺激したり、刺さったりしないように、適切な加工を施すことが課題となる。

なお、特許文献１に記載の敷き材は、原料に樹体そのものを粉砕して使用するために、資源を有効利用できない問題があるだけでなく、消臭能も充分でないため、大量に使用する畜舎等の敷き材としては不向きであるといった問題がある。

よって、本発明の課題は、カラマツ樹皮に適切な加工を施すことで、未利用資源の有効利用を図りつつ、高い消臭性と優れた吸水性並びにクッション性を備えた畜舎等の敷き藁資材およびその製造方法を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明では以下の手段を採用した。
本発明に係る畜舎等の敷き藁資材は、微粉砕されたカラマツ樹皮の樹皮粉とオガクズとを少なくとも含み、それらが混合されていることを特徴としている。カラマツ樹皮の樹皮粉としては、長さ２ｍｍ以下に微粉砕されていることが望ましい。この微粉砕されたカラマツ樹皮の樹皮粉とオガクズとの混合比は、カラマツ樹皮の容積割合がオガクズの容積割合よりも小さくても、その消臭能を充分に発揮させることが可能である。本発明に係る敷き藁資材としては、微粉砕されたカラマツ樹皮の樹皮粉により形成されたペレットとオガクズとを少なくとも含み、それらが混合されている構成とすることもできる。樹皮粉との混合材料としては、オガクズの他に、モミガラ、数ミリから数センチ程度に細断した稲藁等を使用することもできる。

本発明によれば、カラマツ樹皮を微粉砕することによって、カラマツ樹皮の微細なトゲ（スクレレイド）を除くことができる。カラマツ樹皮の樹皮粉あるいはそのペレットは吸水性に優れ、これと通気性に富むオガクズを混合することにより、物理的性質としても改善することができる。即ち、微粉砕されたカラマツ樹皮の樹皮粉やペレットはオガクズに比べて顕著に高い消臭能を発揮する。これにより、未利用資源の有効利用を図りつつ、高い消臭性と優れた吸水性並びにクッション性を備えた畜舎等の敷き藁資材を得ることができる。

本発明において、敷き藁資材としては、微粉砕されたカラマツ樹皮とオガクズとを少なくとも含み、それらが混合された状態でシート状に形成されている構成とすることもできる。シート状に形成する場合には、結合材を加えた敷き藁資材を加熱圧縮して形成する方法、シート状の網袋や紙袋等に敷き藁資材を収容する方法等を採用することができる。

本発明に係る畜舎等の敷き藁資材の製造方法は、カラマツ樹皮を粗粉砕する粗粉砕工程と、粗粉砕したカラマツ樹皮を長さ２ｍｍ以下に微粉砕する微粉砕工程と、微粉砕したカラマツ樹皮とオガクズとを混合する混合工程とを含むことを特徴としている。粗粉砕工程では、例えば長さ３０ｍｍ程度にチップ化し、次いで、微粉砕工程で長さ２ｍｍ以下に微粉砕することで、カラマツ樹皮のトゲを除き易くすることができるからである。

本発明に係る畜舎等の敷き藁資材の製造方法は、カラマツ樹皮を粗粉砕する粗粉砕工程と、粗粉砕したカラマツ樹皮を長さ２ｍｍ以下に微粉砕する微粉砕工程と、微粉砕したカラマツ樹皮の樹皮粉をペレット状に成形する成形工程と、成形工程後のペレットとオガクズとを混合する混合工程とを含むことを特徴としている。カラマツ樹皮の樹皮粉をペレット状に成形する成形工程では、押し出し機を用いて加熱圧縮又は加圧成形し、さらに成形
性や成形後の形状保持性等に配慮して結合材を用いることもできる。

本発明によれば、カラマツ樹皮に適切な加工を施すことで、未利用資源の有効利用を図りつつ、高い消臭性と優れた吸水性並びにクッション性を備えた畜舎等の敷き藁資材およびその製造方法を提供することができる。

以下、本発明の好適な実施例について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施例では、本発明の敷き藁資材を牛舎の敷き藁資材として用いる場合に好適な例について説明する。

図１は、実施例に係る敷き藁資材の製造方法例を示すフローチャートである。この図１に示すように、敷き藁資材の製造工程は、カラマツの樹皮剥ぎ工程（一次粉砕工程）Ｓ１と、その一次粉砕工程で得た樹皮を、微粉砕機により粉砕する微粉砕工程（二次粉砕工程）Ｓ２と、微粉砕した樹皮粉をオガクズ等と混合する混合工程（Ｓ３）とを有している。微粉砕工程Ｓ２では、カラマツ樹皮のトゲ（スクレレイド）が無害化されるまで粉砕する。次いで、これらの詳細について説明する。

カラマツ樹皮の持つトゲ状の組織（スクレレイド）は最大で長さ２ｍｍ程度である。これが家畜の皮膚を刺激するのは、大きな樹皮片から剣山のように突き出ているためと考えられる。したがって、樹皮を微粉砕し、それによってトゲがバラバラに断片化されれば、無害化することができる。微粉砕の方法は以下のとおりである。

まずカラマツ樹皮を通常市販の剪定枝等を粉砕する粉砕機で１次粉砕（３０ｍｍ程度のチップに粗粉砕）し、これをさらに二次粉砕（微粉砕）する。刃でカットする方式の粉砕機では、樹皮細胞核に混じって無数にあるトゲをバラバラになるまで微粉砕することは難しい。そこで二次粉砕では、樹皮同士をたたきながらすり合わせる方式の粉砕機を採用した。

この方式で粉砕することにより、トゲはバラバラに分離・断片化されることが確認された。微粉砕後の樹皮の形状は２ｍｍ以下の木片と粉状の成分からなっていた。カラマツ樹皮を利用する際に障害となるチップ表面のトゲ状の構造は、この機械を用いることによって解消することができることがわかった。

二次粉砕機の構造は、ホッパー内の２軸の回転軸に刃の代わりに鎖を取り付け、その先に分銅（いわゆるヌンチャク状のもの）をお互いに干渉しない間隔で取り付けて回転を加え、各軸を逆方向回転させ、分銅でたたき砕きその後樹皮同士をすり合わせる工程を繰り返す。なお、処理する樹皮の含水量に対応して回転速度は可変させることができる制御装置を付帯している。水分が高い場合、回転数を上げることで摩擦熱の発生を高め、樹皮水分を調整することができる。この回転数を可変することで発生する摩擦熱をコントロールし樹皮を乾燥させることで細胞が壊れやすくなりトゲ（スクレレイド）を簡単に切り離すことができる。

トゲ（スクレレイド）とそれを固定する樹皮細胞の密度差により硬さ及び収縮率も違う。摩擦熱により樹皮細胞の中の水分が蒸散することでトゲを支える周辺の細胞壁が収縮変形する。水分の蒸散によりトゲの周りの細胞壁が変形し、細胞壁も弾力を失い破砕機の分銅による衝撃も受けやすくなる。細胞壁の変形及び収縮により樹皮細胞にくい込んだトゲ（スクレレイド）の周囲に空隙でき、さらに破砕機の分銅の衝撃によりトゲとそれを支え
る細胞壁が分離される。この工程を繰り返すことで分離されたトゲと樹皮は容易に微粉砕しやすくなる。

しかし、ただ高速で分銅回転させるだけではトゲを簡単に切り離すことはできない。樹皮の水分を調整することにより分解の速度は短縮できる。回転速度を可変することでいろいろな含水比の資材に適応できる装置である。この装置に使われる回転軸の方向は各軸逆方向に回転させるだけでなく、左右の回転数を変えることができる。左右の回転数を調整することで粉砕効率を上げることもできる。

図２（ａ）、（ｂ）は、微粉砕した樹皮粉１の拡大鏡による写真である。この図２において、符号２で示すのが微粉砕され無害化されたトゲである。

今回は、この回転制御装置を持つ微粉砕機により細胞核が微粉砕されトゲが無害化されることが確認できた。またこの粉砕機の回転を制御し粉砕をかけたものは処理時間３０分〜９０分の範囲での違いは認められなかった。ただし、比較的大きな木片の比率は、粉砕時間が長くなることで小さくなっていた。

カラマツの樹皮は、ポリフェノールなどを多量に含み、それ自体消臭効果をもっているが、微粉砕することによって、さらに消臭効果も向上することが確認できた。

図３に５時間後の気相アンモニア濃度の比較を示す。ここでは、１０％アンモニア水０．５ｍＬ添加５時間後の気相アンモニア濃度について示している。この場合、対照区に対して、オガクズ５ｇ／６００ｍＬで約１／４、樹皮粉は約１／４であった。

上記のように微粉砕したカラマツ樹皮を、敷き藁資材として一般的に製材事業者より出るオガクズ（針葉樹・広葉樹を選ばない幹材）等と混合すると、カラマツ樹皮の消臭能、吸湿性と、オガクズの排水性とを併せ持つ敷き藁資材となる。

敷き藁の施用量は、家畜の大きさや糞尿の量などによって決められるが、施用量の範囲内で十分な消臭効果があれば、敷き藁以外の消臭対策が不要になる。実験結果に基づいて、畜舎から発生する悪臭を消臭するために必要な樹皮量を算出し、通常の施用量の範囲内で十分な効果が期待できることが確認された。したがって、特に消臭剤を用いることなしに、また樹皮成分の抽出や化学的処理を行うことなしに、敷き藁に求められる消臭能は満足される。

なお、上記の方法でカラマツ樹皮を粉砕し、これを通常のオガクズに４０％混合して敷き藁を作成した。畜産農家に依頼して乳牛畜舎での施用試験を繰り返したが、乳牛が障害を受けたり、ストレスを感じたりしたという兆候は見られなかった。

微粉砕されたカラマツ樹皮を実体顕微鏡で観察したところ、スクレレイドはバラバラに断片化されていた。その表面はスムーズで、刺さったり、引っかかったりする可能性は少ないと推察された。

通常のオガクズにカラマツ樹皮微粉砕品である樹皮粉を２０％、４０％（体積割合）混合した敷き藁は、オガクズよりも顕著に高い消臭効果があることも実験的に確認された。

実験結果を基に算出したところ、牛１頭、１日分の牛糞から発生するアンモニアを消臭するために必要なカラマツ樹皮粉砕品の量は、生重にして１．５ｋｇ、体積７．５Ｌ、１頭分のスペースに敷き均した場合、厚さ３ｍｍと推定された。これは、通常敷き藁として施用される量よりも少ない量であり、消臭のために特に資材を追加したり、消臭剤を加え
たりする必要性は少ない。

また、この敷き藁資材は、これまで未利用のまま廃棄されてきたカラマツ樹皮を利用することにより、ゴミ量の低減化に寄与することができる。

アンモニア以外にアンモニアだけでなく悪臭として登録規制されている上位５種の臭気である「メチルメルカプタン」、「硫化水素」、「プロピオン酸」に関してもそれぞれ同様の測定を行なったが、図４、図５及び図６に示すように、それぞれの臭気で消臭効果に差はあるが高い消臭効果があることも実験で確認できた。ほぼ１時間〜２時間以内できわめて低い濃度に低下した。

本発明の実施例に係る製造方法を示すフローチャート。 本発明の実施例に係る敷き藁資材の拡大鏡による写真を示す図。 本発明の実施例に係る敷き藁資材の作用をグラフで示した説明図。 本発明の実施例に係る敷き藁資材のメチルメルカブタン（臭気）に対する作用説明図。 本発明の実施例に係る敷き藁資材の硫化水素（臭気）に対する作用説明図。 本発明の実施例に係る敷き藁資材のプロビオン酸（臭気）に対する作用説明図。

符号の説明

１ 樹皮粉
２ 微粉砕されたトゲ

Claims (7)

1. 微粉砕されたカラマツ樹皮の樹皮粉とオガクズとを少なくとも含み、それらが混合されていることを特徴とする畜舎等の敷き藁資材。
2. 前記カラマツ樹皮の樹皮粉は、長さ２ｍｍ以下に微粉砕されていることを特徴とする請求項１に記載の畜舎等の敷き藁資材。
3. 前記カラマツ樹皮の樹皮粉とオガクズとの混合比は、樹皮粉の容積割合がオガクズの容積割合よりも小さいことを特徴とする請求項１または２に記載の畜舎等の敷き藁資材。
4. 微粉砕されたカラマツ樹皮の樹皮粉により形成されたペレットとオガクズとを少なくとも含み、それらが混合されていることを特徴とする畜舎等の敷き藁資材。
5. 微粉砕されたカラマツ樹皮の樹皮粉とオガクズとを少なくとも含み、それらが混合された状態でシート状に形成されていることを特徴とする畜舎等の敷き藁資材。
6. カラマツ樹皮を粗粉砕する粗粉砕工程と、粗粉砕したカラマツ樹皮を長さ２ｍｍ以下に微粉砕する微粉砕工程と、微粉砕したカラマツ樹皮の樹皮粉とオガクズとを混合する混合工程とを含む、畜舎等の敷き藁資材の製造方法。
7. カラマツ樹皮を粗粉砕する粗粉砕工程と、粗粉砕したカラマツ樹皮を長さ２ｍｍ以下に微粉砕する微粉砕工程と、微粉砕したカラマツ樹皮をペレット状に成形する成形工程と、成形工程後のペレットとオガクズとを混合する混合工程とを含む、畜舎等の敷き藁資材の製造方法。

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