JP2009133041A - 吸水性軽量材 - Google Patents

Abstract

【課題】 産業廃棄物として処理されていた低質パルプと高分子吸収ポリマーと樹皮を組み合わせ、ガーデニング用品等として使用できるようにした吸水性軽量材を提供する。
【解決手段】 繊維状パルプと高分子吸収ポリマーは、使用済み紙おむつを水溶化し、塩化カルシウム等のモノマー化剤を用いて高分子吸収ポリマーが吸水した屎尿等を脱水させ、繊維状パルプと高分子吸収ポリマーとビニール類に分類して回収する。繊維状パルプは２〜４ｍｍの大きさに形成する。樹皮は、木材の製材又は乾燥時で剥がれたものを２０〜３０ｍｍの大きさに粉砕する。この繊維状パルプと高分子吸収ポリマーと粉砕した樹皮を水とともに容器に投入して攪拌機で攪拌し、繊維状パルプと高分子吸収ポリマーを樹皮に交絡させるように混合し、水分を多量に含んだ状態で型枠に入れてプレス機で圧縮成形する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、使用済み紙おむつから回収した素材と木材の製材及び乾燥時に剥がれた樹皮を用い、ガーデニング用品・バイオマス燃料・建築資材・梱包資材として使用できるようにした吸水性軽量材に関する。

従来、使用済み紙おむつは焼却処理するか、又は埋め立て処分されていた。近年ではこれらに代わる処理方法として、使用済み紙おむつを水溶化して使用材料を分離回収し、回収素材を再利用するリサイクルシステムが確立されている（特許文献１参照）。回収したパルプのうち純度の高い上質パルプは紙おむつや紙製品のパルプとして再利用されている。

ところで、前記回収素材のうち高分子吸収ポリマーや不純物を含む低質パルプはコンポスト（堆肥）等に利用されることもあるが、通常は処理費用を必要とする産業廃棄物として処理されるなど、単体での付加価値商品への転用が困難であった。また、林業の分野では木材の製材及び乾燥時に剥がれた樹皮を牛舎等の敷き藁の代用品やバイオマス燃料等に利用する研究が進められているが、現状では処理費用を必要とする産業廃棄物として取り扱われ、これも単体での付加価値商品への転用は困難であった。
特開２００６−２８９１５４号公報

本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、従来では産業廃棄物として処理されていた低質パルプと高分子吸収ポリマーと樹皮を組み合わせ、ガーデニング用品等として使用できるようにした吸水性軽量材を提供することにある。

かかる課題を解決した本発明の構成は、
１） 繊維状パルプを水に混合して攪拌し、攪拌により繊維同士を交絡させた状態にして型枠に入れ、所定の形状に圧縮成形した、吸水性軽量材
２） 粉砕した樹皮を繊維状パルプとともに水に混合して攪拌し、攪拌により樹皮を繊維状パルプで包皮するように交絡させた状態にして型枠に入れ、所定の形状に圧縮成形した、吸水性軽量材
３） 繊維状パルプと樹皮の混合割合が２０：８０〜８０：２０の範囲である、前記２）記載の吸水性軽量材
４） 繊維状パルプが、使用済み紙おむつから分離したものである、前記１）〜３）いずれか記載の吸水性軽量材
５） 圧縮成形後に炭化処理した、前記１）〜４）いずれか記載の吸水性軽量材
６） 前記１）〜５）いずれか記載の吸水性軽量材を主要素材とした、植物栽培器
７） 繊維状パルプに高分子吸収ポリマーを混合して強い保水性を付与した、前記６）記載の植物栽培器
８） 高分子吸収ポリマーが、使用済み紙おむつから分離して屎尿を脱水したものである、前記７）記載の植物栽培器
９） 木材を７５℃以下の温度の乾燥室内で加熱した後に乾燥室内を減圧除湿して採取した樹液、又は液肥、あるいはそれらの組み合わせを繊維状パルプに吸収させた、前記６）〜８）いずれか記載の植物栽培器
１０） 前記１）〜５）いずれか記載の吸水性軽量材を主要素材とした、固形燃料
１１） 複数の貫通孔を形成して内外が均等に燃焼しやすくした、前記１０）記載の固形燃料
１２） 前記１）〜５）いずれか記載の吸水性軽量材を主要素材とした、建築用断熱材。
１３） 前記１）〜５）いずれか記載の吸水性軽量材を主要素材とした、建築用吸湿材
１４） 前記１）〜５）いずれか記載の吸水性軽量材を主要素材とした、建築用調湿材
１５） 前記１）〜５）いずれか記載の吸水性軽量材を主要素材とした、建築用保温材
１６） 前記１）〜５）いずれか記載の吸水性軽量材を主要素材とした、梱包材
にある。

本発明によれば、従来では産業廃棄物として処理されていた低質パルプと高分子吸収ポリマーと樹皮を有効活用できる。また、繊維状パルプに水分を含んだ状態で圧縮するから、加熱を要することなく１ｔ程度の低い圧縮力で常温成形でき、しかも攪拌で繊維同士が複雑に交絡して分離し難くなっているから、強く圧縮しなくても強固な成形品が得られる。

本発明の繊維状パルプは使用済み紙おむつを水溶化してビニール類を除去したもの、又はこれらから更に上質パルプを除いた低質パルプを使用し、ケナフパルプや古綿等の繊維状の素材も代用できる。高分子吸収ポリマーはこれらに含まれていたものに塩化カルシウム等のモノマー化剤を混合して屎尿等を脱水処理したものを使用する。樹皮を混合するものは繊維状パルプと樹皮の混合割合が２０：８０〜８０：２０の範囲が実用的であり、強度を必要とする場合は繊維状パルプの割合を多くして高い圧縮力で成形する。

吸水性軽量材をガーデニングポット等の植物栽培器に用いる場合は、プレス材料に窒素・リン酸・カリウム等を含有する液肥を混合するか、その液肥を予め繊維状パルプと樹皮に含浸させた後に圧縮成形し、植栽や播種後に必要な養分を供給できるようにしてもよい。また、植物の樹液を混合するとその樹液に含まれる各種成分で抗菌・防虫・防カビ性能を付与でき、芳香成分が含まれるものは芳香を付与できる。抗菌・防虫・防カビ成分を有する樹液としては、杉・桧・赤松・ヒバ・ケヤキ・クス・米松・メイプル・ラジアータパインなどから抽出したものが使用でき、芳香成分を有する樹液としては、桧・モミなどから抽出したものが使用できる。樹液は、木材を７５℃以下（望ましくは６５℃以下）の温度の乾燥室内で加熱した後に乾燥室内を減圧除湿して採取したものを用いる。７５℃以上では樹液の成分が分解されて効果が低下する。この樹液の採取に用いる乾燥機は、特許第３８８１６４３号公報記載の技術や特許第３９０６３１３号公報記載の技術を利用する。既存の木材乾燥機では１００℃以上の高熱が加えられるため利用できない。以下、本発明の各実施例を図面に基づいて具体的に説明する。

図１〜８に示す実施例１は、本発明の吸水性軽量材を植物栽培器に使用した例である。図１は実施例の繊維状パルプと高分子吸収ポリマーの回収を示すフロー、図２，３は実施例１の植物栽培器の製造工程を示す説明図、図４は実施例１の植物栽培器の一部切欠き斜視図、図５〜８は実施例１の植物栽培器の使用状態を示す説明図である。

図中、１はプレス材料、２は繊維状パルプ、３は高分子吸収ポリマー、４は樹皮、５は水、６は攪拌機、６ａは容器、７は型枠、７ａは上型、７ｂは下型、７ｃは水抜き孔、７ｄは下受型、７ｅは台盤、８はプレス機、１０は植物栽培器、１１は凹部、１２は土壌、１３は受皿、１４はプラスチックカバー、１５は枠部材、Ｐは植物、Ｗは水である。

実施例１では、図１に示すように使用済み紙おむつを破砕してビニール類を分断し、貯水した分離槽に塩化カルシウム等のモノマー化剤とともに投入して高分子吸収ポリマー３が吸水した屎尿等を脱水させ、繊維状パルプ２と高分子吸収ポリマー３を回収する。繊維状パルプ２は更に上質パルプと低質パルプに分離し、低質パルプを使用する。繊維状パルプ２は２〜４ｍｍの大きさに形成する。樹皮４は、木材の製材又は乾燥時で剥がれたものを２０〜３０ｍｍの大きさに粉砕する。型枠７は、プレス機８で押下される上型７ａと、外周に多数の水抜き孔７ｃを備えた下型７ｂと、上下動できる下受型７ｄと、台盤７ｅとで構成されている。

図２（ａ）に示すように、繊維状パルプ２を１５％と高分子吸収ポリマー３を５％と粉砕した樹皮４を８０％とを水５とともに容器６ａに投入して攪拌機６で混合攪拌し、樹皮４を繊維状パルプ２と高分子吸収ポリマー３で包皮するように交絡させる。この状態で樹皮４同士は連接され、容易に分離できない状態となっている。

この液状のプレス材料１を図２（ｂ）に示すように水分を多量に含んだ状態で型枠７に流し込み、図３（ａ）に示すようにプレス機８で上型７ａを押下して圧縮成形する。水抜き孔７ｃからは含んでいた水５が脱水する。成形後は図３（ｂ）に示すように下受型７ｄを台盤７ｅより降下させて解圧し、成形品を脱型する。プレス機８の圧縮力は１ｔで、外径１８ｃｍ、高さ９ｃｍの円筒状に成形した。

得られた植物栽培器１０には図４に示すように圧縮により成形された凹部１１を有している。図５に示すように、この凹部１１に土壌１２を充填して植物Ｐ（観葉植物）を植え付け、これを受皿１３に載せて水Ｗを与えると、水Ｗが植物栽培器１０に吸水されて土壌１２に行き渡る。水Ｗは高分子吸収ポリマー３で常に保水されて土壌１２に適量給水され、頻繁に水やりすることなく植物Ｐを容易に管理できる。受皿１３の水Ｗには液肥を混合してもよい。また、液肥は前記攪拌時の水５に混合し、成形前に繊維状パルプ２と樹皮４に浸透させておいてもよい。

図６に示すのは植物Ｐとして稲を植え付けた例であり、生長は良好であった。図７に示すのは植物栽培器１０の側面をプラスチックカバー１４で被覆した例で、植物栽培器１０の形状保持と保水性を高めている。図８に示すのは植物栽培器１０を２５ｃｍ角、厚さ７ｃｍ程の板状に圧縮成形して表面全面に芝を植生し、建物の屋上やバルコニーなどに複数枚敷き詰めて緑化するための緑化シートとして使用できるようにしている。また、ブロック状に成形して緑化ブロックとしてもよい。

図９に示す実施例２は、本発明の吸水性軽量材を固形燃料に使用した例である。図９は実施例２の固形燃料の一部切欠き斜視図である。図中、２０は固形燃料、２１は孔である。実施例２の固形燃料２０は、図９に示すように外径１９ｃｍ、高さ１０ｃｍの円筒状に成形し、１０ｍｍ程の孔２１を複数箇所貫通している。燃焼時は孔２１を通じて内部まで空気が行き渡り、均等に燃焼しやすくなる。孔２１は圧縮成形後に加工するか、複数の凸部を備えた型枠を使用して圧縮と同時に成形してもよい。また、固形燃料２０は成形後に炭化処理して利用してもよい。

図１０に示す実施例３は、本発明の吸水性軽量材を建築用断熱材に使用した例である。図１０は実施例３の建築用断熱材の斜視図である。図中、３０は建築用断熱材である。実施例２の建築用断熱材３０は、図１０に示すように１０ｔ以上の圧縮力で板状に成形しており、これを建物の床・壁・天井を構成する構造材に取り付ける。その他、実施例３の建築用断熱材３０は建築用吸湿材・建築用調湿材・建築用保温材・梱包材（緩衝材）としても好適に利用できる。また、建築用吸湿材・建築用調湿材・建築用保温材として用いる場合は、さらに炭化処理することで商品の付加価値を高めることでき、特に建築用調湿材は炭化処理により調湿作用がより向上する。

本発明の吸水性軽量材は、ガーデニングポット・緑化シート・緑化ブロック・バイオマス燃料・建築用断熱材・建築用吸湿材・建築用調湿材・建築用保温材・梱包材として利用される。

実施例１の繊維状パルプと高分子吸収ポリマーの回収を示すフローである。 実施例１の植物栽培器の製造工程を示す説明図である。 実施例１の植物栽培器の製造工程を示す説明図である。 実施例１の植物栽培器の一部切欠き斜視図である。 実施例１の植物栽培器の使用状態を示す説明図である。 実施例１の植物栽培器の使用状態を示す説明図である。 実施例１の植物栽培器の使用状態を示す説明図である。 実施例１の植物栽培器の使用状態を示す説明図である。 実施例２の固形燃料の一部切欠き斜視図である。 実施例３の建築用断熱材の斜視図である。

符号の説明

１ プレス材料
２ 繊維状パルプ
３ 高分子吸収ポリマー
４ 樹皮
５ 水
６ 攪拌機
６ａ 容器
７ 型枠
７ａ 上型
７ｂ 下型
７ｃ 水抜き孔
７ｄ 下受型
７ｅ 台盤
８ プレス機
１０ 植物栽培器
１１ 凹部
１２ 土壌
１３ 受皿
１４ プラスチックカバー
１５ 枠部材
２０ 固形燃料
２１ 孔
３０ 建築用断熱材
Ｐ 植物
Ｗ 水

Claims (16)

1. 繊維状パルプを水に混合して攪拌し、攪拌により繊維同士を交絡させた状態にして型枠に入れ、所定の形状に圧縮成形した、吸水性軽量材。
2. 粉砕した樹皮を繊維状パルプとともに水に混合して攪拌し、攪拌により樹皮を繊維状パルプで包皮するように交絡させた状態にして型枠に入れ、所定の形状に圧縮成形した、吸水性軽量材。
3. 繊維状パルプと樹皮の混合割合が２０：８０〜８０：２０の範囲である、請求項２記載の吸水性軽量材。
4. 繊維状パルプが、使用済み紙おむつから分離したものである、請求項１〜３いずれか記載の吸水性軽量材。
5. 圧縮成形後に炭化処理した、請求項１〜４いずれか記載の吸水性軽量材。
6. 請求項１〜５いずれか記載の吸水性軽量材を主要素材とした、植物栽培器。
7. 繊維状パルプに高分子吸収ポリマーを混合して強い保水性を付与した、請求項６記載の植物栽培器。
8. 高分子吸収ポリマーが、使用済み紙おむつから分離して屎尿を脱水したものである、請求項７記載の植物栽培器。
9. 木材を７５℃以下の温度の乾燥室内で加熱した後に乾燥室内を減圧除湿して採取した樹液、又は液肥、あるいはそれらの組み合わせを繊維状パルプに吸収させた、請求項６〜８いずれか記載の植物栽培器。
10. 請求項１〜５いずれか記載の吸水性軽量材を主要素材とした、固形燃料。
11. 複数の貫通孔を形成して内外が均等に燃焼しやすくした、請求項１０記載の固形燃料。
12. 請求項１〜５いずれか記載の吸水性軽量材を主要素材とした、建築用断熱材。
13. 請求項１〜５いずれか記載の吸水性軽量材を主要素材とした、建築用吸湿材。
14. 請求項１〜５いずれか記載の吸水性軽量材を主要素材とした、建築用調湿材。
15. 請求項１〜５いずれか記載の吸水性軽量材を主要素材とした、建築用保温材。
16. 請求項１〜５いずれか記載の吸水性軽量材を主要素材とした、梱包材。

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