JP2787013B2 - 帯電処理炭素材、土壌改良材、建築施工用埋設材および吸湿装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯電処理炭素材に
関し、詳しくは、木炭等の炭素質材料を帯電処理して、
炭素質材料が有する種々の特性を改善した帯電処理炭素
材に関する。

【０００２】

【従来の技術】木炭が野菜や果樹等の農作物の栽培を行
う土壌の改良材として有用であることが知られており、
例えば、木炭を数mm以下の粉粒にしてなる粉粒炭からな
る土壌改良材が提供されている。また、木炭や粉粒炭を
建築物の施工地盤に埋設しておくと、地盤の湿気を除去
する作用や地盤の磁場環境を改善して建築物内の人体に
健康上の好ましい影響を与える作用があることが知られ
ている。

【０００３】さらに木炭は、水質改良材や脱臭材、吸湿
材などとしても利用できることが知られている。このよ
うな木炭からなる炭素材の機能をさらに向上させる手段
として、炭素材に帯電処理を行うことが提案されてい
る。炭素材に帯電処理を行うと、脱臭や吸湿などの特性
が向上し、特に、電磁気的特性が大幅に向上することが
知られている。

【０００４】本願発明者は、特願平６−３０３７４５号
において、備長炭などからなる木炭質の炭素材に、コー
ルタールや石油を蒸留して得られるピッチを原料にして
製造されたピッチコーク粒を添加しておくことによっ
て、建築施工用の埋設材として利用したときに載荷力が
高められることを示している。炭素材およびピッチコー
ク粒を帯電させておくことで、炭素材の電磁気的機能を
さらに向上できることも示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】炭素材に帯電処理を行
って各種の機能を発揮させる場合、帯電処理の効果が長
期間にわたって良好に発揮されることが要求される。し
かし、従来の帯電処理炭素材では、製造時に充分な強さ
の帯電処理を行っていても、経時とともに徐々に帯電が
失われてしまい、前記した各種の帯電に伴う機能が充分
に発揮できなくなる。帯電処理炭素材を製造し販売流通
に供しても、実際に使用するまでの保管中に帯電量が低
下するのでは、帯電処理炭素材としての目的とする機能
が充分に発揮できない。また、使用している間にも帯電
量が減って目的とする機能が低下してしまう。前記した
土壌改良材や建築施工用の埋設材では、一旦施工された
帯電処理炭素材を頻繁に追加供給したり取り替えたりす
ることは困難であるから、施工された帯電処理炭素材の
帯電が低下してしまっては、その使用目的が十分に果た
せない。

【０００６】本発明の目的は、帯電性が良いとともに帯
電が長期間にわたって保持される帯電処理炭素材を提供
することにある。また、帯電による機能が長期間にわた
って良好に発揮できる土壌改良材および建築施工用埋設
材を提供することにある。さらに、湿気除去などの環境
改善効果が長期間にわたって良好に発揮できる吸湿装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る帯電処理炭
素材は、帯電処理された炭素材であって、３０〜７０重
量％の木炭粉粒と、７０〜３０重量％のピッチコーク粉
粒と、０．１〜２．０重量％の酸化鉄粉粒とを含む。木
炭粉粒は、備長炭、白炭、竹炭その他、木質原料を炭化
させて得られた木炭を細かく粉砕して粉粒にしたもので
あり、その製造方法は通常の木炭と同様でよい。木炭粉
粒の原料としては、帯電性や帯電保持性が高く吸湿性な
どの特性にも優れた材料が好ましく、具体的には備長
炭、竹炭が実用的に好ましい材料となる。木炭の具体的
製造方法として、木炭原料を乾溜窯等を用いて約１００
０℃程度の温度で炭化させる方法が採用できる。木炭粉
粒の粒径は、使用目的によっても異なるが、通常は平均
粒径が１〜１．５mm程度のものが好ましい。原料が異な
ったり製造工程が異なったり平均粒径が異なったりする
木炭を複数種類組み合わせて木炭粉粒を構成することも
できる。

【０００８】ピッチコーク粉粒は、コールタールや石油
を蒸留して得られるピッチを原料にして製造されたコー
クスすなわちピッチコークスを細かく粉砕して粉粒にし
たものである。ピッチコークスの製造方法は、通常の各
種ピッチコークスと同様の方法が適用される。ピッチコ
ーク粉粒の粒径は、使用目的によっても異なるが、通常
は平均粒径が０．５〜１．５mm程度のものが好ましい。

【０００９】帯電処理炭素材にピッチコーク粉粒を含む
と、荷重が加わったときの耐久力が増大する。特に、比
較的耐久性に乏しい木炭粉粒と組み合わせることによっ
て、荷重負荷に伴う木炭粉粒の破壊を防ぐことができ
る。酸化鉄は、いわゆるベンガラとも称される材料であ
る。酸化鉄の粒径は、使用目的によっても異なるが、通
常は２００メッシュ通過以下の粒径を有するものが大部
分（望ましくは９６％以上）を占めるものが好ましい。
酸化鉄は、帯電され易いとともに帯電の保持性が高いこ
とにより、帯電処理炭素材全体の帯電性および帯電保持
性を向上できる。なお、炭素材としての基本的な機能は
前記木炭粉粒およびピッチコークが果たするので、酸化
鉄は帯電性および帯電保持性の向上のために比較的少量
用いれば充分である。

【００１０】上記のような木炭粉粒、ピッチコーク粉粒
および酸化鉄粉粒が、前記重量割合で配合される。特
に、木炭粉粒３０〜４０重量％、ピッチコーク粉粒７０
〜６０重量％、酸化鉄粉粒０．１〜２．０重量％の配合
割合が好ましい。なお、炭素材には、使用する用途や目
的に合わせて、前記木炭粉粒、ピッチコーク粉粒および
酸化鉄以外の添加材料を加えておくこともできる。

【００１１】木炭粉粒、ピッチコーク粉粒および酸化鉄
粉粒を含む炭素材は、帯電処理されている。上記各材料
が配合された炭素材に対して帯電処理を行ってもよい
し、木炭粉粒等の個々の材料毎に帯電処理を行った後、
帯電処理された各材料を配合して帯電炭素材を調製して
もよい。帯電処理の方法や使用装置は、通常の木炭など
に対する帯電処理の場合と同様でよい。帯電処理による
帯電量は、使用する材料や使用目的によっても異なる
が、通常は、５〜１５ガウスの帯電量であることが好ま
しい。帯電量が少なすぎると、帯電に伴う機能向上が充
分に発現せず、帯電量が大きくするには、処理時間が長
くかかったり処理に必要な電気エネルギーが増大したり
して製造コストが高くつく。

【００１２】本発明の帯電処理炭素材は、土壌改良材と
して使用できる。土壌改良材は、農作物の栽培土壌、競
技場や公園の芝生が育成される土壌などに散布あるいは
混合して、植物の成育を図るものである。土壌改良材と
して好ましい帯電処理炭素材の配合は、木炭粉粒３０〜
４０重量％、ピッチコーク粉粒７０〜６０重量％、酸化
鉄粉粒０．１〜２．０重量％である。土壌改良材には、
本発明の帯電処理炭素材以外の添加材料を加えておくこ
ともできる。

【００１３】本発明の帯電処理炭素材は、建築施工用埋
設材として使用できる。建築施工用埋設材は、住宅や工
場などの建築物を施工するための地盤に埋設しておくも
のである。建築施工用埋設材として好ましい帯電処理炭
素材の配合は、木炭粉粒７０〜３０重量％、ピッチコー
ク粉粒３０〜７０重量％、酸化鉄粉粒０．１〜２．０重
量％である。建築施工用埋設材には、本発明の帯電処理
炭素材以外の添加材料を加えておくこともできる。建築
施工用埋設材は建築物の基礎コンクリート層の下層に埋
設しておくのが好ましい。栗石層や砂層とともに地盤に
順次埋設しておくことができる。帯電処理炭素材の埋設
層の厚さは、その上に構築する建築物によっても異なる
が、通常は、５〜１５cm程度の厚みで施工される。

【００１４】本発明の帯電処理炭素材を用いて吸湿装置
を構成することができる。吸湿装置は、環境中の余分な
湿気を吸収保持したり、環境の湿度が一定に維持される
ように湿気を吸収および放出したりする装置である。吸
湿装置は、帯電処理炭素材と、帯電処理炭素材を収容す
る高通気性袋と、高通気性袋を収容し内外を貫通する通
気孔を有する箱体とを備える。

【００１５】高通気性袋は、織布あるいは不織布あるい
は多孔質シートを材料にして縫製、接着などの手段で袋
状に作製したものであり、収容する帯電処理炭素材が漏
れない程度の密封性あるいは強度を有する袋である。高
通気性袋の寸法形状は、持ち運びや製造時の取扱い易さ
や、収容する帯電処理炭素材の量、箱体の寸法形状など
の条件に合わせて適宜に設定される。

【００１６】高通気性袋として絹袋が好ましい。絹袋
は、通気性や吸放湿性に優れ、内部に収容した帯電処理
炭素材への湿気を含んだ空気の流通を良好に果たす。箱
体は、木材、合成樹脂、金属その他の構造材料で作製さ
れ、吸湿装置を設置する場所や目的に合わせて、その形
状あるいは寸法が決められる。通気孔は、内外の通気が
果たせれば、孔の形状や寸法、箱体の各面への配置構造
などは必要に応じて設定できる。箱体には、帯電処理炭
素材を収めた高通気性袋を単独で収容しておいてもよい
し、複数個の高通気性袋を収容しておくこともできる。
複数個の高通気性袋を用いるほうが、箱体の内部空間で
帯電処理炭素材が一個所に偏り難いことや、吸湿環境に
効率的に接触できること、収容作業などの取扱いが容易
であることなどの点で優れている。なお、１個の高通気
性袋の内部空間を複数に仕切っておくこともできる。

【００１７】吸湿装置は、家具や室内設備に組み込まれ
て使用される。例えば、タンスや押入れなどに設置され
て、衣類などの収容物の湿度調整を果たす。本発明の帯
電処理炭素材は、上記した各用途の他にも、従来、木炭
等の炭素材料が用いられていた各種用途に使用すること
ができる。具体的には、脱臭材や水質改善材などが挙げ
られる。

【００１８】

【発明の実施の形態】

−帯電処理炭素材の性能評価− 材料およびその配合が異なる帯電処理炭素材を複数種類
製造して、その帯電特性を測定した。測定は、各試料を
エレクトロンチャージャーを用いて帯電させた。帯電処
理時間は６時間であった。その後、磁束計（ガウスメー
ター、ホール素子形、島津理化機器社製）を用いて帯電
量を測定した。磁束計は標準磁石で補正して測定した。
測定値は、３回測定して平均値を出した。帯電保持量
は、帯電後に一定期間放置しておいてから磁束計で帯電
量を測定した。測定結果を表１に示す。

【００１９】

【表１】 帯電処理炭素材 帯電量 Gaus 帯電保持量 Gaus （）内は配合比 ２０hr後 ２０日後 ──────────────────────────────── 粉末備長炭※ １２ １５ ７．５ 破砕備長炭※ １２ １０ ８．５ 粉末竹炭 １２ １５ ８．０ ピッチコーク粉末 ８ ８ ７．５ ＋ (7:3) ６．８ ６．８ ６．２ ＋＋酸化鉄粉 (7:3:0.2) １０．２ ９．５ ９．５ ＋＋酸化鉄粉 (7:3:0.2) １０．８ １０．０ ９．５ ──────────────────────────────── ※ 粉末備長炭は粒径２mm以下、破砕備長炭は粒径５mm以下である。 上記試験結果をみれば、本発明の実施例である試料、
については、帯電処理後に長期間放置しておいても帯
電量があまり低下せず、強い帯電状態を維持できている
ことが判る。比較例である試料〜の木炭からなる炭
素材は、帯電性は良いが経時的な帯電量の低下が大き
い。ピッチコーク粉末を含む試料、は帯電処理その
ものが充分に行われない。

【００２０】−土壌改良材− 〔種籾発芽試験〕種籾の発芽性能について土壌改良材の
性能を調べた。試験方法は、以下の手順で行った。ま
ず、プラスチック平皿容器に、水あるいは土壌改良材を
混ぜた水を入れ、底に不織布を敷いた。不織布が充分に
水に濡れた状態で、種籾を約３０粒程度蒔いて、その発
芽数を測定した。測定結果を表２に示す。

【００２１】

【表２】 試 験 区 発 芽 率（％） （）内は配合比 播種後１７日後 １カ月後 ────────────────────────────── 水 ８７．５ ８７．５ 帯電処理粉末備長炭 ８１．１ ８４．４ 帯電処理ピッチコーク粉末 ７７．４ ７７．４ ＋ (3:7) ７８．８ ８４．８ ＋＋酸化鉄 (3:7:0.12) ８７．５ ９０．６ ────────────────────────────── 上記測定結果をみれば、本発明の実施例となる試料
は、木炭とピッチコークを組み合わせた比較例である試
料に比べて、酸化鉄が配合されていることにより、発
芽率が格段に向上している。また、試料すなわち水の
みを用いる水耕栽培と比べても同等かそれ以上の発芽率
が発揮できる。さらに、発芽後の生育状態を観察したと
ころ、試料が最も良好な生育を示した。

【００２２】〔かいわれ大根発芽初期生育試験〕かいわ
れ大根の発芽および初期生育に対する土壌改良材の性能
を評価した。試験は、肥料登録時に要求される試験方法
に準じた。まず、土壌成分が既知の土５００ｇに種々の
土壌改良材を混入して試験土壌〜を調製した。各試
験土壌をノウバーウェルポットに入れて３日間放置して
おいた。厳選したかいわれ大根の種子を、前記ポットの
土壌面に播種し覆土した後、発芽および生育の状態を観
察した。測定結果を表３に示す。 試 験 区 混入量 発芽率 平均草丈 平均根長 （）内は配合比 ｇ ％ cm cm ──────────────────────────────── 備長炭粉末 ５０ ７６．７ ９．８ ８．６ ピッチコーク粉末 ５０ ８３．３ １０．８ ９．０ ＋ (7:3) ５０ ９０．０ １１．８ ９．６ ＋＋酸化鉄 ５０ ９６．７ １２．０ １２．１ (7:3:0.15) １００ ９６．７ １２．８ １１．９ ──────────────────────────────── 上記試験結果をみれば、本発明の実施例となる試験区
は、比較例となる試験区〜に比べて格段に優れた発
芽率を有し、平均草丈および平均根長で示された生育性
能の点でも優れていることが判る。

【００２３】−建築施工用埋設材− 図１に示す建築施工用下地構造は、工場５０を施工する
下地面として、土壌１０の上に帯電処理炭素材層２０、
栗石層３０およびコンクリート層４０が順次施工されて
いる。帯電処理炭素材層２０は、ピッチコーク粉粒、粉
末備長炭および酸化鉄の混合物を帯電処理したものであ
る。ピッチコーク粉粒は、炭素率９８％以上、硬度５．
１kg以上、粒径０．５〜１０mmのものを用いる。備長炭
は１０００℃以上の高温で炭化された白炭を適度な大き
さに加工したものである。帯電処理炭素材層２０を構成
する各材料の配合割合は、炭素埋設材層２０を構成する
各材料は、帯電処理が施されている。帯電処理は、処理
材料に電極を介して直流電気を一定時間流すことで行わ
れる。具体的な処理方法は、従来、木炭からなる炭素埋
設材に対して行われていたのと同様の方法が適用され
る。

【００２４】炭素埋設材層２０の厚みは、建築物５０の
利用目的や重量あるいは施工面の広さなどの条件によっ
て異なるが、通常、施工面が１００m²以下では１２cm以
上、１００〜６００m²では１０cm以上、６００〜１５０
０m²では７cm以上、１５００m²を超えれば５cm以上の厚
みで施工しておくのが好ましい。何れの場合も、転圧状
態で最低５cm以上の厚みが確保できるようにしておくの
が好ましい。

【００２５】栗石層３０は、通常の建築下地構造に用い
られている栗石と砂との混合層である。栗石層３０の厚
みは５〜７cmである。コンクリート層４０は、通常の建
築下地構造と同様の材料および施工方法で施工されてい
る。コンクリート層４０には鉄筋メッシュが埋め込まれ
ている。コンクリート層４０の厚みは５〜２０cmであ
る。

【００２６】この実施例では、コンクリート層４０と炭
素埋設材層２０の間に栗石層３０が存在するので、コン
クリート層４０の打設時に、コンクリート層４０に含ま
れる水分が炭素埋設材層２０に急激に吸収されてコンク
リート層４０に悪影響が出ることを防げる。 〔別の実施例〕図３に示すように、土壌１０の上に、栗
石層３０、炭素埋設材層２０およびコンクリート層４０
の順番で下地面を構成し、その上に建築物５０を施工し
ている。

【００２７】この実施例では、炭素埋設材層２０が建築
物５０に近い位置に存在するので、炭素埋設材層２０が
有する各種の機能が建築物５０の利用者に効率的に作用
する。但し、炭素埋設材層２０がコンクリート層４０と
直接に触れているので、コンクリート層４０を打設する
前に、炭素埋設材層２０に十分な量の水分を含ませてお
いて、コンクリート層４０の水分が急激に奪われないよ
うにしておく。

【００２８】−吸湿装置− 図３〜図５に示すように、平たい直方体状のパネルから
なる吸湿装置６０は、木質材で構成された箱体６２と、
箱体６２に収容された複数個の絹袋６４と、絹袋６４に
充填された帯電処理炭素材６５とを有する。箱体６２の
表面には多数の貫通孔６３が設けられており、箱体６２
の内外を自由に通気する。図４では、箱体６２の上面の
みに通気孔を設けているが、下面や側面にも通気孔６３
を設けておくことができる。箱体６２は、上面などの一
部が開閉可能に構成されていて、内部に収容された絹袋
６４の出し入れが可能になっている。絹袋６４は、素材
自体が通気性を有する。また、絹は他の繊維材料に比べ
て、湿気を吸収したり放出したりする機能に優れてお
り、絹袋６４を通して湿気を含む空気がスムーズに流通
することになる。

【００２９】したがって、吸湿装置６０に収容された帯
電処理炭素材６５には、外部環境の湿気を含む空気が容
易に接触することができ、帯電処理炭素材６５による吸
湿機能あるいは吸放湿機能を良好に発揮することができ
る。吸湿装置６０は、タンス等の家具の内部に配置して
おけば、家具に収容される衣類などの物品に対する調湿
機能が発揮できる。建築物の壁や天井あるいは床等の構
造部材の一部に吸湿装置６０を配置しておき、建築物の
室内空間の調湿機能を果たすこともできる。

【００３０】なお、箱体６２を用いず、帯電処理炭素材
６５が収容された絹袋６４のままで各種用途に利用する
こともできる。

【００３１】

【発明の効果】本発明に係る帯電処理炭素材は、木炭粉
粒およびピッチコークに加えて酸化鉄が含まれているこ
とにより、帯電処理を行ったときに帯電性が向上し、し
かも、帯電が長期間にわたって良好に保持される。した
がって、炭素材に帯電処理を施すことによって達成され
る種々の機能を長期間にわたって良好に発揮させること
ができる。

【００３２】その結果、土壌改良材、建築施工用埋設
材、吸湿材等として高い性能を長期間にわたって発揮す
ることができ、それぞれの用途において優れた実用的価
値を有するものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を表す建築施工下地構造の概
略断面図

【図２】別の実施形態を表す建築施工下地構造の概略断
面図

【図３】別の実施形態を表す吸湿装置の斜視図

【図４】吸湿装置の断面図

【図５】吸湿装置に収容される絹袋の斜視図

【符号の説明】

２０ 帯電処理炭素材層 ３０ 栗石層 ４０ コンクリート層 ５０ 建築物 ６０ 吸湿装置 ６２ 箱体 ６３ 通気孔 ６４ 絹袋 ６５ 帯電処理炭素材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｃ０９Ｋ 17/42 Ｃ０９Ｋ 17/42 Ｈ Ｐ 17/50 17/50 Ｈ Ｐ Ｅ０２Ｄ 31/02 Ｅ０２Ｄ 31/02 // Ｃ０９Ｋ 101:00 103:00 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C01B 31/02 101 B01J 20/20 C01B 31/08 C09K 17/34 C09K 17/42 C09K 17/50 E02D 31/02

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】帯電処理された炭素材であって、 ３０〜７０重量％の木炭粉粒と、 ７０〜３０重量％のピッチコーク粉粒と、 ０．１〜２．０重量％の酸化鉄粉粒とを含む帯電処理炭
   素材。
2. 【請求項２】前記木炭粉粒が、備長炭、竹炭のうちの何
   れか１種を含む請求項１に記載の帯電処理炭素材。
3. 【請求項３】前記炭素材が５〜１５ガウスの帯電量に帯
   電処理されている請求項１または２に記載の帯電処理炭
   素材。
4. 【請求項４】３０〜４０重量％の木炭粉粒と、 ７０〜６０重量％のピッチコーク粉粒と、 ０．１〜２．０重量％の酸化鉄粉粒とを含む請求項１〜
   ３の何れかの帯電処理炭素材からなる土壌改良材。
5. 【請求項５】３０〜７０重量％の木炭粉粒と、 ７０〜３０重量％のピッチコーク粉粒と、 ０．１〜２．０重量％の酸化鉄粉粒とを含む請求項１〜
   ３の何れかの帯電処理炭素材からなる建築施工用埋設
   材。
6. 【請求項６】請求項１〜３の何れかの帯電処理炭素材
   と、 前記帯電処理炭素材を収容する高通気性袋と、 前記高通気性袋を収容し、内外を貫通する通気孔を有す
   る箱体とを備える吸湿装置。
7. 【請求項７】前記高通気性袋が絹袋である請求項６に記
   載の吸湿装置。