JP2017177032A - 木炭除湿剤及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発火を防止してコンテナ等に安全に適用することができる木炭除湿剤及びその製造方法を提供する。【解決手段】水銀圧入法により測定した細孔容積が０．９ｍｌ／ｇ以上；水銀圧入法により測定した細孔半径の小さい方からの累積細孔容積が全容積の５０％を示すときの細孔半径Ｄ５０が７００ｎｍ以上；かつＪＩＳ−Ｚ８８１５に従い、乾式で手動ふるい分けし、ふるい網を通過した試料の粒径分布を求めたとき、該ふるい網を通過した前記試料の質量が、該試料の全質量の５０％を示すときの平均粒径が５〜２０ｍｍである；木炭２を、通気性の袋４に収容してなる木炭除湿剤１０である。【選択図】図１

Description

本発明は、木炭除湿剤及びその製造方法に関する。

木質原料を蒸し焼きして炭化させた木炭は、燃料や消臭剤、除湿剤等に用いられている。特に、ウバメ樫などの広葉樹を炭化させた備長炭が知られている。
一方、コンテナ船で運ばれるコンテナは、高温多湿の赤道付近を通ることなどから、コンテナ内に塩化カルシウムやシリカゲル等の除湿剤を入れている。
ところで、木炭をコンテナに積載すると、コンテナ火災が発生することがある。これは、木炭をコンテナに隙間なく積むと、木炭同士が擦れて摩擦で発熱するためと考えられ、木炭をコンテナ積載することを禁止する船会社もある（非特許文献１）。
又、国連勧告及び危険物船舶運送及び貯蔵規則によれば、木炭はクラス４の可燃性物質類に該当し、船舶で運送する場合には、一般社団法人 日本海事検定協会の燃焼速度試験、自然発火性試験及び自己発熱性試験に合格する必要がある。

「記者の現場」、チャコールタイムス、第４４１号、９頁、発行元 チャコールタイムス、平成２７年９月２９日発行

ところで、コンテナの除湿剤である塩化カルシウムやシリカゲルは高価であると共に、吸湿後の除湿剤の処分や製品への混入が問題となっている。従って、安価な木炭をコンテナの除湿剤に使用したいが、上述のように木炭は発火の可能性があって法律上もコンテナへの投入が困難である。また、木炭を除湿剤の用途として用いる場合、単に燃料用の木炭をそのまま流用する程度では、木炭の除湿能力が十分とは言えない。
そこで、本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、発火を防止してコンテナ等に安全に適用することができるとともに除湿能力が向上した木炭除湿剤及びその製造方法の提供を目的とする。

本発明者は上記課題を解決すべく鋭意検討したところ、主に針葉樹を炭化させた木炭であって、特定の細孔を持つ木炭は硬度が低く、木炭同士が接触したときに潰れ易いので、木炭同士が接触して摩擦熱により発火することを防止してコンテナ等に安全に適用することができることを見出した。又、細孔を特定の範囲にすると、従来の燃料用の木炭に比べて除湿能力が向上することを見出した。
すなわち、本発明の木炭除湿剤は、水銀圧入法により測定した細孔容積が０．９ｍｌ／ｇ以上；水銀圧入法により測定した細孔半径の小さい方からの累積細孔容積が全容積の５０％を示すときの細孔半径Ｄ５０が７００ｎｍ以上；かつＪＩＳ−Ｚ８８１５に従い、乾式で手動ふるい分けし、ふるい網を通過した試料の粒径分布を求めたとき、該ふるい網を通過した前記試料の質量が、該試料の全質量の５０％を示すときの平均粒径が５〜２０ｍｍである；木炭を、通気性の袋に収容してなる。

本発明の木炭除湿剤の製造方法は、針葉樹からなる木質原料を７００〜８００℃で蒸し焼きして炭化して木炭を製造し、ＪＩＳ−Ｚ８８１５に従い、乾式で手動ふるい分けし、ふるい網を通過した試料の粒径分布を求めたとき、該ふるい網を通過した前記試料の質量が、該試料の全質量の５０％を示すときの平均粒径が５〜２０ｍｍとなるように前記木炭を選別し、該選別した木炭を通気性の袋に収容する。

前記針葉樹が廃パレット材であることが好ましい。

本発明によれば、発火を防止してコンテナ等に安全に適用することができるとともに除湿能力が向上した木炭除湿剤が得られる。

本発明の実施形態に係る木炭除湿剤の模式図である。 実施例に係る木炭除湿剤の一般社団法人 日本海事検定協会による燃焼速度試験の評価証明書の表紙を示す図である。 実施例に係る木炭除湿剤の一般社団法人 日本海事検定協会による自然発火性試験及び自己発熱性試験の評価証明書の表紙を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る木炭除湿剤について説明する。
図１は本発明の実施形態に係る木炭除湿剤１０の模式図である。
木炭除湿剤１０は、木炭２を、通気性の袋４に収容してなる。
木炭２は、水銀圧入法により測定した細孔容積が０．９ｍｌ／ｇ以上；水銀圧入法により測定した細孔半径（以下、「測定細孔半径」ともいう）の小さい方からの累積細孔容積が全容積の５０％を示すときの細孔半径Ｄ５０が７００ｎｍ以上；かつＪＩＳ−Ｚ８８１５に従い、乾式で手動ふるい分けし、ふるい網を通過した試料の粒径分布を求めたとき、該ふるい網を通過した前記試料の質量が、該試料の全質量の５０％を示すときの平均粒径が５〜２０ｍｍである。

上記細孔容積が０．９ｍｌ／ｇ以上、細孔半径Ｄ５０が７００ｎｍ以上の木炭は、主に針葉樹を炭化させたときに得られる（安部郁夫、「炭の吸着のひみつ」、林産試だより 1995年12月号、地方独立行政法人 北海道立総合研究機構、森林研究本部、林産試験場発行）。
針葉樹からなる木炭は硬度が低く、木炭同士が接触したときに潰れ易いので、木炭同士が接触して摩擦熱により発火することを防止することができることがわかった。なお、上記細孔容積、及び細孔半径Ｄ５０の木炭は、針葉樹のほか、ミツマタ（三椏）を炭化させたときに得られる。
木炭の上記細孔容積、及び細孔半径Ｄ５０は、市販の水銀ポロシメーターを用いて測定できる。又、細孔半径Ｄ５０は、細孔分布を水銀圧入法により測定した時の測定細孔半径に対する累積細孔容積を示す曲線から求める。水銀ポロシメータで測定する測定細孔半径の範囲は、５ｎｍ〜１０μｍとし、この範囲で測定した測定細孔半径の細孔分布から、上記細孔容積細孔半径Ｄ５０を求める。ただし、測定細孔半径の下限については５ｎｍ未満であっても良く、下限が５ｎｍ未満であっても本発明において必要な測定精度に影響しない。
水銀ポロシメーターとしては、例えば島津製作所製のオートポアIV 9500 シリーズを用いることができ、上記曲線もこの測定機に付属のソフトウェアで得られる。

木炭の上記平均粒径が５〜２０ｍｍであると、発火を防止すると共に、除湿能を高くすることができる。木炭の上記平均粒径が５ｍｍ未満であると、木炭が粉塵となって発火し易いと共に、袋４からこぼれ落ちたり、製品へ混入する不具合がある。木炭の上記平均粒径が２０ｍｍを超えると、木炭の表面積が小さくなって除湿能が低下する。

袋４としては、平均粒径が５ｍｍの木炭が出てこない程度の目（例えば１００メッシュ）のものを用いることができる。

本発明の実施形態に係る木炭除湿剤は、酸化変色し易い銅合金の輸出コイル、鉄鋼製品、風味が落ちやすいコーヒーなどの食品を、コンテナ船で輸送する際に好適に使用できる。例えば、コンテナ１個につき、本発明の実施形態に係る木炭除湿剤を、たとえばコンテナを密閉する期間が１〜２週間の場合は１０〜２０ｋｇ（木炭の質量）投入すればよい。
本発明の実施形態に係る木炭除湿剤を使用した後は、袋４を開封し、木炭を住宅の床下除湿剤や土壌改良剤等に再利用できる。又、この木炭をそのまま廃棄しても環境負荷とならず、処理が容易となる。

次に、本発明の実施形態に係る木炭除湿剤の製造方法について説明する。
本発明の実施形態に係る木炭除湿剤の製造方法は、まず、針葉樹からなる木質原料を７００〜８００℃で蒸し焼きして炭化して木炭を製造する。次に、ＪＩＳ−Ｚ８８１５に従い、乾式で手動ふるい分けし、ふるい網を通過した試料の粒径分布を求めたとき、該ふるい網を通過した前記試料の質量が、該試料の全質量の５０％を示すときの平均粒径が５〜２０ｍｍとなるように前記木炭を選別する。そして、選別した木炭を通気性の袋に収容し、適宜袋を閉じて木炭除湿剤を製造することができる。

木質原料となる針葉樹が廃パレット材であると、コンテナ積み込みで不要となった廃パレット材の処分が軽減されるので好ましい。パレット材は、松、杉等の針葉樹の木材から製造される。

各実施例及び各比較例の試料を、以下のように作製した。
実施例：針葉樹であるスギから製造された廃パレット材を木質原料とし、７００〜８００℃で蒸し焼きして炭化して木炭を製造した。この木炭を粉砕し、上記ＪＩＳ−Ｚ８８１５に従った平均粒径が１０〜１３ｍｍとなるものを選別し、１００メッシュの綿袋に１ｋｇの木炭を収容して密閉し、木炭除湿剤を製造した。この木炭の上記細孔容積は１．５ｍｌ／ｇ、細孔半径Ｄ５０は１３００ｎｍであった。測定は水銀ポロシメーターを用いて行った。２０袋の木炭除湿剤（２０ｋｇ）をコンテナの天井から吊るしコンテナの扉を閉じた。

比較例１：広葉樹であるカシを木質原料とし、７００〜８００℃で蒸し焼きして炭化して木炭を製造した。この木炭を粉砕し、上記ＪＩＳ−Ｚ８８１５に従った平均粒径が約１０ｍｍとなるものを選別し、１００メッシュの綿袋に１ｋｇの木炭を収容して密閉し、木炭除湿剤を製造した。この木炭の上記細孔容積は０．３ｍｌ／ｇ、細孔半径Ｄ５０は１００ｎｍであった。２０袋の木炭除湿剤（２０ｋｇ）をコンテナの天井から吊るしコンテナの扉を閉じた。
比較例２：１００メッシュの綿袋に何も収容しないで密閉し空袋を得た。２０袋の空袋をコンテナの天井から吊るしコンテナの扉を閉めた。

参考例１：不織布製包装袋入りのシリカゲル乾燥剤（ＪＩＳ規格Ｚ０７０１）の市販品を入手した。シリカゲル乾燥剤のタイプは、湿度調整型のＢ型乾燥剤ではなく、空気中の水分を限界まで吸い続けるＡ型乾燥剤とした。このシリカゲル乾燥剤からシリカゲルを取り出し、１００メッシュの綿袋に１ｋｇのシリカゲルを収容して密閉し、シリカゲル除湿剤を製造した。２０袋のシリカゲル除湿剤（２０ｋｇ）をコンテナの天井から吊るしコンテナの扉を閉じた。
参考例２：形状が箱型の容器である塩化カルシウム除湿剤の市販品を入手した。この塩化カルシウム除湿剤から塩化カルシウムを取り出し、１００メッシュの綿袋に１ｋｇの塩化カルシウムを収容して密閉し、塩化カルシウム除湿剤を製造した。２０袋の塩化カルシウム除湿剤（２０ｋｇ）をコンテナの天井から吊るしコンテナの扉を閉じた。

上記の各コンテナを日本国からマレーシアへ船便にて移送した。移送には通関を含め１４日間を要した。
又、コンテナ内に吊るした各除湿剤の個数を１０袋に変更し、同様に日本国から台湾へ船便にて移送した。移送には通関を含め７日間を要した。

マレーシア及び台湾にて、移送したコンテナの扉を開き、除湿能力及び発火の有無を以下の基準で評価した。
除湿能力の評価：評価が○であれば除湿能力に優れている。
○：コンテナの内部の壁面、床面及び天井面を目視で観察し、水で濡れていない（結露していない）
△：コンテナの内部の壁面、床面及び天井面を目視で観察し、わずかに水で濡れているか、水滴の痕跡が見られる
×：コンテナの内部の壁面、床面及び天井面を目視で観察し、水で濡れている（結露している）
発火の有無：
有り：袋の外観を目視で観察し、どれか１つの袋でも焦げて茶色となった部分や、燃えて穴があいた部分のいずれかが認められる
無し：袋の外観を目視で観察し、どの袋にも何も変化が認められない
コスト：
○：重量当たりのコストが、実施例と同等
×：重量当たりのコストが、実施例に比べて２倍以上
得られた結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例１は、発火が無く、除湿能力が参考例１，２と同等に優れると共に、コストも低い。
一方、細孔容積及び細孔半径Ｄ５０が本発明の範囲を外れた比較例１の場合、実施例１より除湿能力が劣った。
コンテナに除湿剤を入れなかった比較例２の場合、除湿能力が劣った。
なお、自然発火の事故は極めて稀な頻度で生じ、上述の発火の評価では、実施例と比較例１に有意差は見られなかったが、可能性としては実施例の方が自然発火し難いと考えられる。そして、以下のように実施例の木炭除湿剤は、公的に自然発火性物質に該当しないことが証明された。

次に、実施例の木炭除湿剤につき、一般社団法人 日本海事検定協会の燃焼速度試験、自然発火性試験及び自己発熱性試験を行ったところ、図２、図３に示すように合格した。
これより、実施例の木炭除湿剤は、コンテナ等に積載して船舶に安全に使用できることがわかった。

２ 木炭
４ 袋
１０ 木炭除湿剤

Claims (3)

1. 水銀圧入法により測定した細孔容積が０．９ｍｌ／ｇ以上；水銀圧入法により測定した細孔半径の小さい方からの累積細孔容積が全容積の５０％を示すときの細孔半径Ｄ５０が７００ｎｍ以上；かつＪＩＳ−Ｚ８８１５に従い、乾式で手動ふるい分けし、ふるい網を通過した試料の粒径分布を求めたとき、該ふるい網を通過した前記試料の質量が、該試料の全質量の５０％を示すときの平均粒径が５〜２０ｍｍである；木炭を、通気性の袋に収容してなる木炭除湿剤。
2. 針葉樹からなる木質原料を７００〜８００℃で蒸し焼きして炭化して木炭を製造し、
   ＪＩＳ−Ｚ８８１５に従い、乾式で手動ふるい分けし、ふるい網を通過した試料の粒径分布を求めたとき、該ふるい網を通過した前記試料の質量が、該試料の全質量の５０％を示すときの平均粒径が５〜２０ｍｍとなるように前記木炭を選別し、
   該選別した木炭を通気性の袋に収容する木炭除湿剤の製造方法。
3. 前記針葉樹が廃パレット材である請求項２記載の木炭除湿剤の製造方法。