JP2018119292A - 竹繊維舗装材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ひび割れや欠けを生じることがない竹繊維舗装材の製造方法の提供。【解決手段】孟宗竹、和竹、笹竹等の竹材を所要の小片に破砕する破砕工程（ステップ１）と、破砕した小片の竹材を、加圧押出装置により少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ2以上で加圧混練する加圧混練工程（ステップ２）と、加圧混練した竹材を、カッターで裁断してミンチ状にして多孔なノズルより大気中に吐出する膨潤拡散工程（ステップ３）と、膨潤拡散工程（ステップ３）によって、硬組織と柔組織とを解体し、細胞壁を形成するセルロース及びヘミセルロースをリグニンより解離させた解繊状の竹繊維チョップドストランドから糖類を除去する糖類除去工程（ステップ４〜ステップ８）と、糖類を除去した竹繊維チョップドストランドを固化材に混合する混合工程（ステップ９）。【選択図】図１

Description

本発明は、竹繊維舗装材の製造方法に関する。

例えば、特許文献１や特許文献２は、竹繊維を舗装材として用いることを提案している。
ところで、非特許文献１によれば、モウソウチク材には、絶乾重量に対して２．８％〜７．２％程度の糖類が含まれている。
また、非特許文献２には、糖液がコンクリートの劣化に及ぼす影響が大きいことが記載されている。

特開２０１２−２６１４９号公報 特開２０１４−１５８２２号公報

善本知孝 森田慎一 １９８６年 モウソウチク材の熱水抽出物成分に関する研究：伐採季節による遊離糖分の変動について 東京大学農学部演習林報告．第七十四号，１９８６年，ｐｐ．９−１５ 吉田清司 ２０１４年 屋上防水コンクリートの劣化原因分析 第一工業大学研究報告 第２６号（２０１４），ｐｐ．５１−５６

竹繊維を混合した舗装材は、夏季の路面温度の上昇抑制が期待される保水性を有するとともに適度な衝撃吸収性を有し、軽量化も図れるといった長所がある。
しかし、竹繊維を固化材に混合した竹繊維舗装材は、時にひび割れや欠けを生じることがある。
非特許文献１によれば、竹材には糖類が含まれており、非特許文献２によれば、糖液がコンクリートの劣化に影響があることが分かる。

そこで本発明は、ひび割れや欠けを生じることがない竹繊維舗装材の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明の竹繊維舗装材の製造方法は、孟宗竹、和竹、笹竹等の竹材を所要の小片に破砕する破砕工程と、前記破砕工程で破砕した前記小片の前記竹材を、加圧押出装置により少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ²以上で加圧混練する加圧混練工程と、前記加圧混練工程で加圧混練した前記竹材を、カッターで裁断してミンチ状にして多孔なノズルより大気中に吐出する膨潤拡散工程と、前記膨潤拡散工程によって、硬組織と柔組織とを解体し、細胞壁を形成するセルロース及びヘミセルロースをリグニンより解離させた解繊状の竹繊維チョップドストランドから糖類を除去する糖類除去工程と、前記糖類除去工程によって糖類を除去した前記竹繊維チョップドストランドを固化材に混合する混合工程と、を有することを特徴とする。
請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の竹繊維舗装材の製造方法において、前記糖類除去工程として、前記竹繊維チョップドストランドを水に浸ける浸水工程と、前記浸水工程の後に、前記水中の前記竹繊維チョップドストランドを撹拌する撹拌工程と、前記撹拌工程の後に、前記竹繊維チョップドストランドを前記水中から引き揚げて脱水する脱水工程と、を有することを特徴とする。
請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の竹繊維舗装材の製造方法において、前記浸水工程では、熱水を用いることを特徴とする。
請求項４記載の本発明は、請求項２又は請求項３に記載の竹繊維舗装材の製造方法において、前記糖類除去工程として、前記膨潤拡散工程によって吐出された前記竹繊維チョップドストランドを、前記浸水工程の前に乾燥させる乾燥工程を更に有し、前記浸水工程では、前記乾燥工程で乾燥させた前記竹繊維チョップドストランドを用いることを特徴とする。
請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の竹繊維舗装材の製造方法において、前記糖類除去工程として、前記膨潤拡散工程によって吐出された前記竹繊維チョップドストランドを、所定期間乳酸発酵させる乳酸発酵工程を更に有し、前記乾燥工程では、前記乳酸発酵工程で乳酸発酵させた前記竹繊維チョップドストランドを用いることを特徴とする。

本発明によれば、解繊状の竹繊維チョップドストランドから糖類を除去することで、ひび割れや欠けを生じることがない竹繊維舗装材を提供できる。

本発明の一実施例による竹繊維舗装材の製造方法を示すフローチャート

本発明の第１の実施の形態による竹繊維舗装材の製造方法は、膨潤拡散工程によって、硬組織と柔組織とを解体し、細胞壁を形成するセルロース及びヘミセルロースをリグニンより解離させた解繊状の竹繊維チョップドストランドから糖類を除去する糖類除去工程を有するものである。本実施の形態によれば、解繊状の竹繊維チョップドストランドから糖類を除去する糖類除去工程を有することで、ひび割れや欠けを生じることがない竹繊維舗装材を提供できる。

本発明の第２の実施の形態は、第１の実施の形態による竹繊維舗装材の製造方法において、糖類除去工程として、竹繊維チョップドストランドを水に浸ける浸水工程と、浸水工程の後に、水中の竹繊維チョップドストランドを撹拌する撹拌工程と、撹拌工程の後に、竹繊維チョップドストランドを水中から引き揚げて脱水する脱水工程と、を有するものである。本実施の形態によれば、解繊状の竹繊維チョップドストランドを水に浸け、撹拌することで糖類を除去することができる。

本発明の第３の実施の形態は、第２の実施の形態による竹繊維舗装材の製造方法において、浸水工程では、熱水を用いるものである。本実施の形態によれば、浸水工程で熱水を用いることで、更に糖類を効率よく除去することができる。

本発明の第４の実施の形態は、第２又は第３の実施の形態による竹繊維舗装材の製造方法において、糖類除去工程として、膨潤拡散工程によって吐出された竹繊維チョップドストランドを、浸水工程の前に乾燥させる乾燥工程を更に有し、浸水工程では、乾燥工程で乾燥させた竹繊維チョップドストランドを用いるものである。本実施の形態によれば、乾燥工程で乾燥させた竹繊維チョップドストランドを水に浸けることで、効率よく糖類を除去することができる。

本発明の第５の実施の形態は、第４の実施の形態による竹繊維舗装材の製造方法において、糖類除去工程として、膨潤拡散工程によって吐出された竹繊維チョップドストランドを、所定期間乳酸発酵させる乳酸発酵工程を更に有し、乾燥工程では、乳酸発酵工程で乳酸発酵させた竹繊維チョップドストランドを用いるものである。膨潤拡散工程によって吐出された竹繊維チョップドストランドには乳酸菌が生息しており、本実施の形態によれば、この乳酸菌の発酵によって糖類を分解することで、糖類の含有量を減少させることができる。

図１は本発明の一実施例による竹繊維舗装材の製造方法を示すフローチャートである。
まず、解繊状の竹繊維チョップドストランドの製造方法について説明する。
竹材には、例えば、孟宗竹、和竹、又は笹竹を用いる。本発明の竹繊維舗装材に用いる竹材は、含有糖類量が減少する４月〜１２月を伐採季節とするものが好ましい。
ステップ１として、伐採した、孟宗竹、和竹、笹竹等の竹材を、２０ｃｍ〜５０ｃｍ程度の所要の小片に破砕する。
ステップ１における破砕工程で破砕した小片の竹材は、加圧押出装置により、少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ²以上で加圧混練する（ステップ２）。混練にはスクリューを用いることができる。
竹材の種類によって、硬さが異なるため、竹種により内部圧力を調整することが好ましい。例えば、笹竹では、少なくとも１５Ｋｇ／ｃｍ²以上、孟宗竹では３０Ｋｇ／ｃｍ²〜５０Ｋｇ／ｃｍ²とする。
ステップ２における加圧混練工程で加圧混練した竹材は、カッターで２０ｍｍ〜２００ｍｍの長さに裁断してミンチ状にして多孔なノズルより大気中に吐出する（ステップ３）。
ステップ３における膨潤拡散工程によって、竹材は、硬組織と柔組織とに解体され、細胞壁を形成するセルロース及びヘミセルロースをリグニンより解離させた解繊状の竹繊維チョップドストランドを得ることができる。
膨潤拡散工程によって得られる竹繊維チョップドストランドは、３ｍｍ以下が７３％、３ｍｍ〜５ｍｍが１７％、５ｍｍ〜７ｍｍが５％、７ｍｍ以上が５％である。

次に、竹繊維チョップドストランドから糖類を除去する糖類除去工程について説明する。
ステップ３における膨潤拡散工程によって吐出された竹繊維チョップドストランドを、所定期間乳酸発酵させる。
膨潤拡散工程によって吐出される竹繊維チョップドストランドは水分率が７０％であり、竹繊維チョップドストランド自身に乳酸菌が生息するため、自然放置の状態で発酵が行われる（ステップ４）。
ステップ４における乳酸発酵工程では、水分率が７０％程度を維持するように、適宜１０％程度の水分を与えるとともに、混合切り返しを行う。冬季のように雰囲気温度の低い時期は、竹繊維チョップドストランドをビニールシートで覆うことで７０℃程度の発酵熱を維持することが好ましい。乳酸発酵工程は、２ヶ月〜３ヶ月が最も好ましいが、１日〜７日程度であってもよい。
膨潤拡散工程によって吐出された竹繊維チョップドストランドには乳酸菌が生息しており、この乳酸菌の発酵によって糖類を分解することで、糖類の含有量を減少させることができる。
ステップ４における乳酸発酵工程の後に、竹繊維チョップドストランドを乾燥する（ステップ５）。
ステップ５における乾燥工程では、竹繊維チョップドストランドの水分率を５％〜２０％とする。
ステップ５における乾燥工程の後に、竹繊維チョップドストランドを水に浸ける（ステップ６）。
ステップ６の浸水工程において、乾燥工程で乾燥させた竹繊維チョップドストランドを用いることで、効率よく糖類を除去することができる。
ステップ６における浸水工程では熱水を用いることが好ましい。熱水を用いることで、更に糖類を効率よく除去することができる。
ステップ６における浸水工程の後、又はステップ６における浸水工程において、水中の竹繊維チョップドストランドを撹拌する（ステップ７）。解繊状の竹繊維チョップドストランドを水に浸け、撹拌することで糖類を除去することができる。
ステップ７における撹拌工程の後に、竹繊維チョップドストランドを水中から引き揚げて脱水する（ステップ８）。脱水後の竹繊維チョップドストランドの含水比は３０％〜８０％が好ましい。

このように、上記ステップ４からステップ８によって竹繊維チョップドストランドから糖類が除去される。
そして、ステップ９とする混合工程によって、ステップ８における脱水工程によって得られた竹繊維チョップドストランドを固化材に混合することで竹繊維舗装材が製造される。
ここで、固化材としては、セメント、加圧流動床石炭灰（ＰＦＢＣ灰）、フライアッシュ（Ｆｌｙ ａｓｈ）を用いることができる。特に、残存する未燃カーボンの影響を無くしたフライアッシュが適している。
竹繊維舗装材は、固化材に竹繊維チョップドストランドを混合して製造する場合には、固化材に対して質量比で１０％〜３０％の竹繊維チョップドストランドを用いる。
また、竹繊維舗装材は、更に細骨材を混合したモルタルや、骨材として細骨材と粗骨材とを用いたコンクリートであってもよい。
また、竹繊維舗装材には、粒度が５．０ｍｍ以下の真珠岩を原料とするパーライトを混合することが好ましく、このようなパーライトを混合することで、竹繊維舗装材の保水量を大きくすることができる。

以上のように本実施例によれば、解繊状の竹繊維チョップドストランドから糖類を除去することで、ひび割れや欠けを生じることがない竹繊維舗装材を提供できる。
なお、本実施例では、糖類除去工程の一つとしてステップ４における乳酸発酵工程を説明したが、ステップ４における乳酸発酵工程を行うことなく、ステップ５における乾燥工程からステップ８における脱水工程を行っても、ひび割れや欠けを生じることは無かった。

本発明で製造される竹繊維舗装材は、クッション性や保水性に特に優れ、持続的な表面温度冷却効果を有することから、歩行空間としての通路に敷設して用いることができる。

ステップ４ 乳酸発酵工程
ステップ５ 乾燥工程
ステップ６ 浸水工程
ステップ７ 撹拌工程
ステップ８ 脱水工程

Claims (5)

1. 孟宗竹、和竹、笹竹等の竹材を所要の小片に破砕する破砕工程と、
   前記破砕工程で破砕した前記小片の前記竹材を、加圧押出装置により少なくともその内部圧力が１５Ｋｇ／ｃｍ²以上で加圧混練する加圧混練工程と、
   前記加圧混練工程で加圧混練した前記竹材を、カッターで裁断してミンチ状にして多孔なノズルより大気中に吐出する膨潤拡散工程と、
   前記膨潤拡散工程によって、硬組織と柔組織とを解体し、細胞壁を形成するセルロース及びヘミセルロースをリグニンより解離させた解繊状の竹繊維チョップドストランドから糖類を除去する糖類除去工程と、
   前記糖類除去工程によって糖類を除去した前記竹繊維チョップドストランドを固化材に混合する混合工程と、
   を有する
   ことを特徴とする竹繊維舗装材の製造方法。
2. 前記糖類除去工程として、
   前記竹繊維チョップドストランドを水に浸ける浸水工程と、
   前記浸水工程の後に、前記水中の前記竹繊維チョップドストランドを撹拌する撹拌工程と、
   前記撹拌工程の後に、前記竹繊維チョップドストランドを前記水中から引き揚げて脱水する脱水工程と、
   を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の竹繊維舗装材の製造方法。
3. 前記浸水工程では、熱水を用いる
   ことを特徴とする請求項２に記載の竹繊維舗装材の製造方法。
4. 前記糖類除去工程として、
   前記膨潤拡散工程によって吐出された前記竹繊維チョップドストランドを、前記浸水工程の前に乾燥させる乾燥工程を更に有し、
   前記浸水工程では、前記乾燥工程で乾燥させた前記竹繊維チョップドストランドを用いる
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の竹繊維舗装材の製造方法。
5. 前記糖類除去工程として、
   前記膨潤拡散工程によって吐出された前記竹繊維チョップドストランドを、所定期間乳酸発酵させる乳酸発酵工程を更に有し、
   前記乾燥工程では、前記乳酸発酵工程で乳酸発酵させた前記竹繊維チョップドストランドを用いる
   ことを特徴とする請求項４に記載の竹繊維舗装材の製造方法。