(57)【要約】  【課題】グルコマンナンのゲル化に必要十分な量の水を混合してゲル状体を生成し、次にゲル状体と繊維状体とを混合することで、繊維状体とグルコマンナンのゲル状体とを均一に混合することができるので、成形等された繊維成形体を均質にして機械的強度の低い繊維成形体が製造されるのを防止することができ製品得率が高く、また混合物を成形等する際、離型性が良いため金型等に張り付き難く作業性に優れ、さらに種々の形状に成形することができ自在性に優れ、さらに乾燥時間を短くすることができ生産性に優れる繊維成形体の製造方法を提供することを目的とする。  【解決手段】本発明は、グルコマンナンと、塩基性硬化剤と、水と、を混合してゲル状体を得るゲル状体生成工程と、前記ゲル状体と、繊維状体と、を混合し混合物を得る混合工程と、前記混合物を所定形状に成形し成形体を得る成形工程と、前記成形体を乾燥させる乾燥工程と、を備える。  【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
グルコマンナンと、塩基性硬化剤と、水と、を混合してゲル状体を得るゲル状体生成工程と、
前記ゲル状体と、繊維状体と、を混合し混合物を得る混合工程と、
前記混合物を所定形状に成形し成形体を得る成形工程と、
前記成形体を乾燥させる乾燥工程と、
を備えていることを特徴とする繊維成形体の製造方法。
【請求項２】
グルコマンナンと、塩基性硬化剤と、水と、を混合してゲル状体を得るゲル状体生成工程と、
前記ゲル状体と、繊維状体と、を混合し混合物を得る混合工程と、
前記混合物を乾燥して解砕し又は前記混合物を解砕して乾燥し解砕物を得る解砕工程と、
を備えていることを特徴とする繊維成形体の製造方法。
【請求項３】
前記解砕物と前記ゲル状体とを混合して得られるゲル状体混合物を所定形状に成形しゲル状体成形体を得るゲル状体成形工程と、前記ゲル状体成形体を乾燥する乾燥工程と、を備えていることを特徴とする請求項２に記載の繊維成形体の製造方法。
【請求項４】
前記乾燥工程で乾燥された前記成形体、又は前記解砕物若しくは前記ゲル状体成形体を加圧して所定形状に成形する加圧成形工程を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の内いずれか１に記載の繊維成形体の製造方法。
【請求項５】
前記ゲル状体生成工程において、糖質が混合されていることを特徴とする請求項１乃至４の内いずれか１に記載の繊維成形体の製造方法。
【請求項６】
前記繊維状体が、茶殻、コーヒー抽出残渣、おからの内のいずれか１種以上であることを特徴とする請求項１乃至５の内いずれか１に記載の繊維成形体の製造方法。
【請求項７】
前記混合物が、前記グルコマンナン１０重量部と、前記塩基性硬化剤０．０５〜５重量部と、前記水５００〜５０００重量部と、前記繊維状体５００〜２００００重量部を含有していることを特徴とする請求項１乃至６の内いずれか１に記載の繊維成形体の製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至７の内いずれか１の方法で製造された植物栽培材であって、塩基性硬化剤によって凝固したグルコマンナンと、前記グルコマンナンによって結合された茶殻，コーヒー抽出残渣，おからの内の１種以上と、を備えていることを特徴とする植物栽培材。
【請求項９】
前記茶殻及び／又は前記おからが前記グルコマンナンによって結合された食品残渣層と、前記コーヒー抽出残渣が前記グルコマンナンによって結合されたコーヒー抽出残渣層と、を備え、前記食品残渣層と前記コーヒー抽出残渣層とが積層されていることを特徴とする請求項８に記載の植物栽培材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維成形体の製造方法及び植物栽培材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、車両の内装材や防音材、家電製品のハウジングや防音材、断熱材等の建築資材等として好適なパーティクルボード等の繊維成形体が用いられている。パーティクルボードは、木片を主原料として接着剤を用いて熱間で加圧成形したボードであり断熱性や防音性等に優れているが、木片が接着剤で接着されているので、廃棄物として処分する際には焼却が必要になり省エネルギー性に欠け、また埋め立てた場合には生分解性に乏しいため、環境保全性に欠けるという問題がある。
そこで、パルプ繊維等の植物繊維を主体とし土中やコンポスト中で容易に分解する生分解性を有する繊維成形体が研究されている。
従来の技術としては、例えば（特許文献１）に「パルプ繊維等の植物繊維と、熱融着可能な熱可塑性樹脂と、茶殻やコーヒー抽出残渣等の農産廃棄物と、を乾式積繊法にて混合・熱処理を施し繊維同士を融着させてシート状に成形した繊維構造体」が開示されている。
（特許文献２）には、「グルコマンナンと繊維状体と塩基性硬化剤と糖質と水とを混合撹拌して混合液を得る混合撹拌工程と、前記混合撹拌工程で得られた混合液から溶液を分離して成形体を得る成形工程と、前記成形工程で得られた成形体を乾燥する乾燥工程と、を備えた繊維成形体の製造方法」が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１３７６３１号公報
【特許文献２】特開２００４−２２５２３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）（特許文献１）に開示の技術は、植物繊維と農産廃棄物とを熱可塑性樹脂を用いて結合させているので、生分解性樹脂を用いたとしても土中やコンポスト中での分解速度が遅く、また土中等の微生物に与える負荷が大きく環境保全性に乏しいという課題を有していた。よって、植物栽培マット等の植物栽培材として用いることができないという課題を有していた。
（２）（特許文献２）に開示の技術は本発明者らが開発した繊維成形体の発明であり、パルプ繊維等の繊維状体をグルコマンナンで結合するので、成形性に優れるとともに生産性に優れ、さらに得られた繊維成形体は生分解性に優れている。本発明の繊維成形体が成形性に優れるのは、混合撹拌工程において多量の水を混合して、成形に用いる混合液の流動性を高めることができるからである。しかしながら、グルコマンナンは水に対する溶解度が小さく、かつゲル化するので、混合撹拌工程において多量の水を加えると成形体が多くの遊離水を保持することになり、乾燥に多大な時間を要し生産性が低下するとともに、乾燥が不十分な状態で成形体を熱間で加圧成形した場合には、成形体内に保持された多量の遊離水が急激に気化・膨張して繊維成形体の表面に膨れが生じたり、成形体が破損したりすることがあった。
（３）これを防止するためには、混合撹拌工程における水の量を少なくして成形体に保持される遊離水の量を減らせばよいのだが、混合撹拌工程における水の量を少なくすると、混合液の流動性が低下し成形性が低下するとともに、グルコマンナンのゲル化と混合とが同時に行われるため、繊維状体とゲル化したグルコマンナンを均一に混合するのが困難になり繊維成形体の均質性が低下し、繊維状体同士の接触点にグルコマンナンが偏在し繊維成形体の機械的強度が低下することがあった。
【０００４】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、グルコマンナンのゲル化に必要十分な量の水を混合してゲル状体を生成し、次にゲル状体と繊維状体とを混合することで、繊維状体とグルコマンナンのゲル状体とを均一に混合することができるので、成形等された繊維成形体を均質にして機械的強度の低い繊維成形体が製造されるのを防止することができ製品得率が高く、また混合物を成形等する際、離型性が良いため金型等に張り付き難く作業性に優れ、さらに種々の形状に成形することができ自在性に優れ、さらに乾燥時間を短くすることができ生産性に優れる繊維成形体の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、食品工場等で大量に発生し大部分が廃棄されている食品残渣を有効に活用することができ省資源性に優れ、日光や風雨・土中等の微生物によって分解されるので生分解性を有し環境保全性に優れ、植物の健全な成育に有益であり、さらに軽量なので屋上緑化のための培地等としても好適な植物栽培材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記従来の課題を解決するために本発明の繊維成形体の製造方法及び植物栽培材は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載の繊維成形体の製造方法は、グルコマンナンと、塩基性硬化剤と、水と、を混合してゲル状体を得るゲル状体生成工程と、前記ゲル状体と、繊維状体と、を混合し混合物を得る混合工程と、前記混合物を所定形状に成形し成形体を得る成形工程と、前記成形体を乾燥させる乾燥工程と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）ゲル状体生成工程においてグルコマンナンと塩基性硬化剤と水とを混合してゲル状体を得、混合工程において繊維状体を混合し、得られた混合物を成形工程において所定形状に成形するので、ゲル状体生成工程ではグルコマンナンのゲル化に必要十分な量の水を混合してゲル状体を生成し、混合工程においてゲル状体と繊維状体とを混合することで、繊維状体とグルコマンナンのゲル状体とを均一に混合することができるので、成形された繊維成形体を均質にして機械的強度の低い繊維成形体が製造されるのを防止することができる。
（２）混合工程で得られる混合物はゲル状体と繊維状体とが混合されているため、可塑性を有しているが付着性が乏しいため、成形工程において混合物を成形する際、種々の形状にすることができ自在性に優れ、ゲル状の混合物が固化した後は、加熱や加圧若しくは加湿等によって繊維状体間の結合力を発揮するが、繊維状体以外には付着し難く、離型性が良く金型等に張り付き難く作業性に優れる。
（３）乾燥工程を備えているので、ゲル状体に保持された遊離水を蒸発させて成形体の形状を維持することができ、さらにゲル状体生成工程でグルコマンナンのゲル化に必要十分な量の水を混合してゲル状体を生成するので、ゲル状体に保持される遊離水を少なくすることができるため、乾燥工程における乾燥時間を短くすることができ生産性に優れる。
【０００６】
ここで、ゲル状体生成工程としては、所定量のグルコマンナンと塩基性硬化剤と水とを容器内で混合撹拌するものが用いられる。
【０００７】
グルコマンナンとしては、コンニャクイモの根茎、ゾウゲヤシの胚乳、ラン科植物の球根、ハリモミのヘミセルロース等から得られるものが用いられる。なかでも、コンニャクイモの根茎やユリの球根等に含まれるコンニャクマンナンが好適に用いられる。コンニャクマンナンとしては、コンニャクイモをすりおろしたもの、乾燥させた粉末、コンニャクイモを適当な厚さにスライスして天日乾燥したものを粉砕したもの等を用いることができる。
【０００８】
塩基性硬化剤としては、水酸化ナトリウム，水酸化カリウム，水酸化カルシウム，水酸化バリウム，水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、炭酸ナトリウム，炭酸カリウム，炭酸水素ナトリウム，炭酸水素カリウム，炭酸バリウム，炭酸水素アンモニウム等の金属炭酸塩若しくはアンモニウム炭酸塩、Ｌ−アルギニン，Ｌ−リジン等の塩基性アミノ酸、アミルアミン，ジエチルアミン，２−アミノエタノール等のアミン類、硼酸アンモニウム，硼酸カルシウム，メタ硼酸ナトリウム，四硼酸ナトリウム，四硼酸水素メチルアンモニウム等の硼酸塩の内いずれか１種以上が用いられる。
【０００９】
混合工程としては、ゲル状体生成工程で得られたゲル状体に所定量の繊維状体を混合するものが用いられる。
【００１０】
繊維状体としては、木材パルプ，リンターパルプ，ぼろパルプ，竹パルプ，バガスパルプ，ケナフパルプ，麻パルプ，わらパルプ，コウゾやミツマタ等の靭皮繊維パルプ等を構成する植物体繊維、おが屑，かんな屑等の木材屑等の植物性繊維、ココナッツ繊維等の果実繊維、綿，カポック等の種子毛繊維、レーヨン等のセルロース繊維やポリエステル，ナイロン，アクリル等を材料として断面形状がＣ字形状やＬ字形状等の異型状や微細な孔を多数形成して比表面積を増大させて親水性を高めた親水性繊維、食品工場等で茶，コーヒー，豆乳等の有用物を採取した後の茶殻，コーヒー抽出残渣，おから等の食品残渣、コーヒー豆，大豆，小豆等の豆類の外皮等の内いずれか１種以上が、用途に応じて選択して用いられる。なかでも、パルプを構成する植物体繊維や木材屑等の植物性繊維、綿，カポック等の種子毛繊維、レーヨン等のセルロース繊維、茶殻，コーヒー抽出残渣，おから等の食品残渣、豆類の外皮等が好適に用いられる。これらは天然繊維やセルロース繊維であるとともに廃材等を利用しており大量に生産できるので、廃棄した際に地中の微生物等によって分解され易く環境保全性に著しく優れるとともに容易に安定供給できるからである。
【００１１】
成形工程としては、混合工程で得られた混合物を、混合物の可塑性を利用して塑性成形によって所定形状に成形し、用途に応じた成形体を得るものが用いられる。例えば、押出機を用いて混合物をダイから押し出してペレット状等の形状に成形するもの、混合物を練り土のようにしてマット状等の形状に成形するもの、金型内に充填し必要に応じて加圧してマット状やシート状等に成形するもの等が用いられる。
【００１２】
乾燥工程としては、成形工程で得られた成形体を所定温度で加熱乾燥若しくは減圧乾燥して、成形体の遊離水を蒸発させて固化させるものが用いられる。エクストルーダー等を用いて、成形すると同時に成形体を乾燥させることもできる。
【００１３】
乾燥されて得られた繊維成形体は、繊維状体の種類、成形体の形状や大きさによって、種々の用途に用いることができる。例えば、繊維状体として、木材パルプ等を構成する植物体繊維、木材屑等の植物性繊維、ココナッツ繊維等の果実繊維、茶殻，コーヒー抽出残渣，おから等の食品残渣、コーヒー豆，大豆，小豆等の豆類の外皮等を用い、マット状やシート状等に成形することによって、屋上等で植物を栽培する培地となる植物栽培材等に最適である。
また、ペレット状等の粒状に成形することによって、ペット等の排泄物を吸収する排泄物吸収材として最適な繊維成形体を製造することができる。この場合は、繊維状体として茶殻やおからを用いるのが好ましい。カテキン等を含有する茶殻が消臭効果を有し、またフラボノイド効果をもつおからも消臭効果を有するからである。なお、消臭効果を高めるために、ヒノキオイル，竹酢液，木酢液等の植物抽出液を含浸させることもできる。なお、茶殻を含有するペレット状等の粒状の繊維成形体は、土壌菌によって腐敗され易いため肥料としても好適である。
また、繊維状体としておからを用い、ペレット状等の粒状に成形することによって、ペット等の餌として最適な繊維成形体を製造することができる。おからは、植物性タンパク質，粗繊維や他の有効成分が多く残留して栄養豊富であり、またペット等の腸の活動を活性化させるからである。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の繊維成形体の製造方法は、グルコマンナンと、塩基性硬化剤と、水と、を混合してゲル状体を得るゲル状体生成工程と、前記ゲル状体と、繊維状体と、を混合し混合物を得る混合工程と、前記混合物を乾燥して解砕し又は前記混合物を解砕して乾燥し解砕物を得る解砕工程と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）ゲル状体生成工程においてグルコマンナンと塩基性硬化剤と水とを混合してゲル状体を得、混合工程において繊維状体を混合するので、ゲル状体生成工程ではグルコマンナンのゲル化に必要十分な量の水を混合してゲル状体を生成し、混合工程においてゲル状体と繊維状体とを混合することで、繊維状体とグルコマンナンのゲル状体とを均一に混合することができる。
（２）混合工程で得られる混合物はゲル状体と繊維状体とが混合されているので、混合物は可塑性を有しているが付着性が乏しいため、解砕工程において張り付き難く作業性に優れる。
（３）解砕工程において乾燥されるので、ゲル状体に保持された遊離水を蒸発させて解砕物の形状を維持することができ、さらにゲル状体生成工程でグルコマンナンのゲル化に必要十分な量の水を混合してゲル状体を生成するので、ゲル状体に保持される遊離水を少なくすることができるため、乾燥時間を短くすることができ生産性に優れる。
【００１５】
ここで、ゲル状体生成工程、混合工程、グルコマンナン、塩基性硬化剤、繊維状体としては、請求項１で説明したものと同様なので、説明を省略する。
【００１６】
解砕工程としては、混合工程で得られた混合物を乾燥して解砕し又は混合物を解砕して乾燥し、解砕物を得るものが用いられる。
解砕物は、カッタ等を回転させ切断，剪断等により混合物を解砕する手段、乳鉢や石臼等のように摩擦，剪断等により混合物を解砕する手段等を用いて得ることができる。
解砕工程における乾燥は、混合物又は解砕物を所定温度で加熱乾燥して、混合物又は解砕物の遊離水を蒸発させて固化させるものが用いられる。特に、混合工程で得られた混合物を、乾燥した後に解砕して解砕物を得るのが好ましい。混合物を乾燥しているため、ゲルが固化しており付着性が乏しいため、解砕に用いるカッタや臼等に張り付き難く作業性に優れるからである。なお、混合物を乾燥する際には、混合物を適当な大きさに分割してから乾燥するのが好ましい。ゲル状体が保持する遊離水を蒸発し易くして、乾燥時間を短縮するためである。
【００１７】
解砕されて得られた繊維成形体は、木材パルプ等を構成する植物体繊維、木材屑等の植物性繊維、ココナッツ繊維等の果実繊維、茶殻，コーヒー抽出残渣，おから等の食品残渣、コーヒー豆，大豆，小豆等の豆類の外皮等を繊維状体として用いることによって、植物を栽培する人工土壌や肥料として最適である。特に、茶殻やコーヒー抽出残渣を用いることによって、土に混ぜて、肥料を撒いた後の臭いを軽減させたり肥料として用いることができる。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の繊維成形体の製造方法であって、前記解砕物と前記ゲル状体とを混合して得られるゲル状体混合物を所定形状に成形しゲル状体成形体を得るゲル状体成形工程と、前記ゲル状体成形体を乾燥する乾燥工程と、を備えた構成を有している。
この構成によって、請求項２で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）解砕物は乾燥されているので保存性に優れるが可塑性は有していないため、ゲル状体を混合することによってゲル状体混合物に可塑性をもたせ、種々の形状に成形することができ成形性に優れる。
【００１９】
ここで、ゲル状体成形体、ゲル状体成形工程、乾燥工程としては、請求項１で説明した成形体、成形工程、乾燥工程と同様なので、説明を省略する。
【００２０】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の内いずれか１に記載の繊維成形体の製造方法であって、前記乾燥工程で乾燥された前記成形体、又は前記解砕物若しくは前記ゲル状体成形体を加圧して所定形状に成形する加圧成形工程を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１乃至３の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）加圧されることで成形体、解砕物、ゲル状体成形体の固化したゲルが結合して成形されるが、成形体等は乾燥されており内部に保持された水分の量が少ないので、成形体等に保持された水分が、加圧成形工程において急激に気化・膨張して繊維成形体の表面に膨れが生じたり破損したりするのを防止して、製品得率を高めることができる。
（２）加圧成形工程において成形体等を加圧するので、硬度及び機械的強度の高い繊維成形体を得ることができる。特に、細かく解砕された解砕物を用いる場合は、解砕物を金型等に充填して加圧することで、金型等の形状に応じた繊維成形体を容易に得ることができ、生産性と自在性に優れる。
【００２１】
ここで、加圧成形工程としては、金型等の成形型内に成形体，ゲル状体成形体の１種又は複数種を入れて、又は金型等の成形型内に１種若しくは複数種の解砕物を充填して、常温で又は熱間で、若しくは成形型内を減圧しながら加圧するものが用いられる。加湿して成形体，ゲル状成形体，解砕物の界面を湿った状態にした後、加圧することもできる。
なかでも、熱間で成形する熱圧成形が好ましい。高い機械的強度が得られるからである。
なお、熱圧成形の加熱温度としては９０〜２００℃、成形圧力としては１〜１０ＭＰａが好適に用いられる。加熱温度が９０℃より低くなるか成形圧力が１ＭＰａより低くなるにつれ、熱圧成形された繊維成形体の硬度が低く機械的強度が低くなる傾向がみられ、加熱温度が２００℃より高くなるにつれ成形体等が焦げたりして脆くなり繊維成形体の機械的強度が低下する傾向がみられるため、いずれも好ましくない。また、成形圧力が１０ＭＰａより高くなるにつれ硬度は増すが柔軟性が失われ、脆くなる傾向がみられるため、好ましくない。
【００２２】
加圧成形された繊維成形体は、車両の内装材や防音材、家電製品のハウジングや防音材、断熱材等の建築資材等として最適である。
【００２３】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の内いずれか１に記載の繊維成形体の製造方法であって、前記ゲル状体生成工程において、糖質が混合された構成を有している。
この構成により、請求項１乃至４の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）ゲル状体生成工程において、グルコマンナン，塩基性硬化剤，水に加えて糖質が混合されているので、糖質が水和するためにグルコマンナンへの水の取り込み速度を遅くすることができ、ゲル状体の単位量当たりのゲル化したグルコマンナン量を増加させるとともに均質化し、ゲル状体を強靭にするとともに表面の平滑性を高めることができる。
（２）水に溶解した糖質が乾燥後の繊維成形体の繊維状体を被覆するので、火炎が近づいたときには糖質が溶融し消炎するため、繊維成形体が火炎を上げて燃え広がらず自己消火性を高めることができる。また、塩基性硬化剤として炭酸ナトリウム等の金属炭酸塩やアンモニウム炭酸塩等を用いることで、難燃性を高めることができる。
【００２４】
ここで、糖質としては、ブドウ糖，蔗糖，砂糖，果糖，転化糖等の単糖類や多糖類等の糖類、小麦澱粉，米澱粉，バレイショ澱粉，コーンスターチ等の澱粉、カルボキシメチル澱粉等の化工澱粉、カルボキシメチルセルロース等の内いずれか１種以上が用いられる。なかでも、ブドウ糖，蔗糖，砂糖，果糖，転化糖等の糖類、カルボキシメチル澱粉等の化工澱粉、カルボキシメチルセルロース等が好適に用いられる。冷水に可溶であり作業性に優れるからである。
【００２５】
糖質の他、ｐＨ調整剤を加えて水溶液のｐＨを６〜１２好ましくは７〜１２に調整するのが好ましい。水溶液のｐＨが高くなりすぎず安全性に優れるとともに、酸性が強くなると分解してしまうカルボキシメチルセルロースを糖質として用いた場合でも、分解させることなく安定性に優れるからである。
水溶液のｐＨが７より小さくなるにつれグルコマンナンのゲル化を阻害し所望する機械的強度が得られなくなる傾向がみられ、１２より大きくなるにつれ作業時の安全性が低下する傾向がみられる。特に、ｐＨが６より小さくなると、この傾向が著しいため好ましくない。
なお、ｐＨ調整剤としては、酢酸，乳酸，クエン酸，酒石酸，グリシン等の有機酸及びその塩、硼酸，燐酸，アルミン酸等の無機酸の内いずれか１種以上が用いられる。
【００２６】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の内いずれか１に記載の繊維成形体の製造方法であって、前記繊維状体が、茶殻、コーヒー抽出残渣、おからの内のいずれか１種以上である構成を有している。
この構成により、請求項１乃至５の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）繊維状体が、茶殻、コーヒー抽出残渣、おからの内のいずれか１種以上なので、食品工場等で大量に発生し大部分が廃棄されている食品残渣を有効に活用することができ、省資源性に優れる。
（２）茶殻、コーヒー抽出残渣、おからの食品残渣を繊維状体として用いることにより、土中等の微生物によって容易に分解され生分解性に優れ、環境保全性に優れる。
（３）茶殻、コーヒー抽出残渣は抗菌性、消臭性、吸湿性を有するため、これらの機能を繊維成形体に付与することができる。
（４）繊維状体としておからを用いることで、ペットフード等の飼料としても用いることができる繊維成形体を製造できる。
【００２７】
ここで、茶殻としては、紅茶等の発酵茶用の茶葉、ウーロン茶や包種茶等の半発酵茶用の茶葉、プアール茶等の後発酵茶用の茶葉、緑茶等の不発酵茶用の茶葉等から、茶を煎じた後の茶葉が用いられる。
茶殻、コーヒー抽出残渣、おからは、茶やコーヒーの抽出液や豆乳等を含んでおり湿っているもの、乾燥させたもののいずれも用いることができる。なお、乾燥させたものの方が保存性に優れるとともに水分量の調整が容易であるため、好適に用いられる。
【００２８】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の内いずれか１に記載の繊維成形体の製造方法であって、前記混合物が、前記グルコマンナン１０重量部と、前記塩基性硬化剤０．０５〜５重量部好ましくは０．１〜２重量部と、前記水５００〜５０００重量部好ましくは７００〜４０００重量部と、前記繊維状体５００〜２００００重量部好ましくは８００〜１００００重量部と、を含有した構成を有している。
この構成により、請求項１乃至６の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）単位量当たりの繊維状体の含有量の多少によって、繊維成形体の空隙の大きさや空隙率を調節することができ、繊維成形体の嵩密度や機械的強度、防音効果等を調整することができ自在性に優れる。
【００２９】
ここで、塩基性硬化剤は、その種類にもよるが、グルコマンナン１０重量部に対して０．０５〜５重量部好ましくは０．１〜２重量部とすることにより、機械的強度が高く、さらに強度等の経時変化が少なく長期安定性に優れる繊維成形体が得られる。塩基性硬化剤が０．１重量部より少なくなるにつれグルコマンナンの硬化が不十分で硬化後の繊維成形体の機械的強度が低下する傾向がみられ、２重量部より多くなるにつれ、使用環境等にもよるが、繊維成形体に残留する塩基性硬化剤の反応により大気中の二酸化炭素等を吸収して変質し易くなる傾向がみられる。特に、塩基性硬化剤が０．０５重量部より少なくなるか５重量部より多くなると、これらの傾向が著しくなるのでいずれも好ましくない。
【００３０】
水は、グルコマンナン１０重量部に対し５００〜５０００重量部好ましくは７００〜４０００重量部とすることにより、機械的強度が高く、さらに繊維状体が均一に分散された繊維成形体が得られる。水が７００重量部より少なくなるにつれグルコマンナンの水溶液の粘度が高く繊維状体を均一に混合することが困難になる傾向がみられ、４０００重量部より多くなるにつれゲル状体が水分を多量に含み繊維成形体の機械的強度が低下する傾向、後工程の乾燥時間が長くなり生産性が低下する傾向、後工程の熱圧成形工程においてゲル状体に保持された水分が膨張することによって膨れが発生したり破損したりするものが発生し易くなる傾向がみられる。特に、水の量が５００重量部より少なくなるか５０００重量部より多くなると、これらの傾向が著しくなるので好ましくない。
【００３１】
繊維状体は、その種類にもよるが、グルコマンナン１０重量部に対し５００〜２００００重量部好ましくは８００〜１００００重量部とすることにより、機械的強度の高い繊維成形体が得られる。繊維状体が８００重量部より少なくなるにつれ、得られた繊維成形体の基体として存在する繊維状体の量が少なく繊維成形体の機械的強度が低下する傾向がみられ、１００００重量部より多くなるにつれ繊維状体同士の接触点に存在するグルコマンナンの量が少なく繊維成形体の機械的強度が低下する傾向がみられる。特に、繊維状体が５００重量部より少なくなるか２００００重量部より多くなると、これらの傾向が著しくなるのでいずれも好ましくない。
【００３２】
グルコマンナンの水溶液に糖質を混合する場合、混合物における糖質の含有量は、その種類にもよるが、グルコマンナン１０重量部に対して９〜７０００重量部好ましくは１５〜２００重量部とすることにより、機械的強度が高く、さらに表面平滑性の高い繊維成形体が得られる。糖質が１５重量部より少なくなるにつれグルコマンナンのゲル化（水和）が不十分になるため水分量を多くしなければならなくなり硬化後の機械的強度が低下するとともに、繊維成形体の表面の平滑性が低下する傾向がみられ、２００重量部より多くなるにつれ繊維成形体の機械的強度や潤滑性等を低下させる傾向がみられる。特に、糖質が９重量部より少なくなるか７０００重量部より多くなると、これらの傾向が著しくなるのでいずれも好ましくない。
【００３３】
なお、グルコマンナンや繊維状体の重量としては乾燥後の重量をいう。
【００３４】
本発明の請求項８に記載の植物栽培材は、請求項１乃至７の内いずれか１の方法で製造された植物栽培材であって、塩基性硬化剤によって凝固したグルコマンナンと、前記グルコマンナンによって結合された茶殻，コーヒー抽出残渣，おからの内の１種以上と、を備えた構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）茶殻、コーヒー抽出残渣、おからが、グルコマンナンによって結合されているので、食品工場等で大量に発生し大部分が廃棄されている食品残渣を有効に活用することができ、省資源性に優れる。
（２）茶殻、コーヒー抽出残渣、おからを結合したグルコマンナンは、澱粉等を結合剤として用いて成形された植物栽培材と比較して保形性が高く、さらに長期間日光や風雨に曝されることで軟化されるとともに、茶殻等が土中等の微生物によって分解されるので、生分解性に優れ環境保全性に優れる。
（３）茶殻やおからは植物の肥料として有益であり、コーヒー抽出残渣はナメクジ等の害虫の忌避作用があるので、植物の健全な成育に有益であるとともに、保水性を有し軽量なので屋上緑化のための培地等としても好適に用いられる。
（４）シート状やマット状等に形成したものを圃場等の表面に敷設することにより、圃場等に日光が照射されるのを防止できるので、雑草が生えるのを防止しつつ圃場等を養生させることができ、植物を栽培する際には、土壌に鋤きこむことで肥料として用いることができる。
【００３５】
ここで、グルコマンナン、塩基性硬化剤は請求項１で説明したものと同様なので、説明を省略する。茶殻、コーヒー抽出残渣、おからは、請求項６で説明したものと同様なので、説明を省略する。
【００３６】
本発明の請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の植物栽培材であって、前記茶殻及び／又は前記おからが前記グルコマンナンによって結合された食品残渣層と、前記コーヒー抽出残渣が前記グルコマンナンによって結合されたコーヒー抽出残渣層と、を備え、前記食品残渣層と前記コーヒー抽出残渣層とが積層された構成を有している。
この構成により、請求項８で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）ナメクジ等の忌避作用を有するコーヒー抽出残渣層と肥料等として有益な食品残渣層とが積層されているので、シート状やマット状等に形成したものを、コーヒー抽出残渣層を下面側にして圃場や屋上等の表面に敷設し、植物の種や苗を茶殻層に蒔いたり植えたりすることによって、ナメクジ等に植物の苗等が荒らされるのを防止しながら植物を育成することができる。
【００３７】
ここで、植物栽培材は、請求項１乃至７の内いずれか１に記載した繊維成形体の製造方法を用いて製造することができる。例えば、茶殻やおからがグルコマンナンで結合された成形体とコーヒー抽出残渣がグルコマンナンで結合された成形体とを熱圧成形する方法、茶殻やおからがグルコマンナンで結合された成形体とコーヒー抽出残渣がグルコマンナンで結合された成形体とを接着したり圧着して積層する方法、茶殻やおからがグルコマンナンで結合された解砕物とコーヒー抽出残渣がグルコマンナンで結合された解砕物を製造し、金型等の成形型に各々の解砕物を層状に充填して熱圧成形する方法等によって製造することができる。
【発明の効果】
【００３８】
以上のように、本発明の繊維成形体の製造方法及び植物栽培材によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、
（１）ゲル状体生成工程ではグルコマンナンのゲル化に必要十分な量の水を混合してゲル状体を生成し、混合工程においてゲル状体と繊維状体とを混合することで、繊維状体とグルコマンナンのゲル状体とを均一に混合することができるので、成形等された繊維成形体を均質にして機械的強度の低い繊維成形体が製造されるのを防止することができ製品得率の高い繊維成形体の製造方法を提供することができる。
（２）成形工程において混合物を成形等する際、離型性が良いため金型等に張り付き難く作業性に優れ、さらに種々の形状に成形することができ自在性に優れた繊維成形体の製造方法を提供することができる。
（３）乾燥工程における乾燥時間を短くすることができ生産性に優れた繊維成形体の製造方法を提供することができる。
【００３９】
請求項２に記載の発明によれば、
（１）ゲル状体生成工程ではグルコマンナンのゲル化に必要十分な量の水を混合してゲル状体を生成し、混合工程においてゲル状体と繊維状体とを混合することで、繊維状体とグルコマンナンのゲル状体とを均一に混合することができる繊維成形体の製造方法を提供することができる。
（２）解砕工程において張り付き難く作業性に優れた繊維成形体の製造方法を提供することができる。
（３）ゲル状体に保持される遊離水を少なくすることができるため、乾燥時間を短くすることができ生産性に優れた繊維成形体の製造方法を提供することができる。
【００４０】
請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加え、
（１）ゲル状体を混合することによってゲル状体混合物に可塑性をもたせ、種々の形状に成形することができ成形性に優れた繊維成形体の製造方法を提供することができる。
【００４１】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の内いずれか１の効果に加え、
（１）成形体等に保持された水分が、加圧成形工程において急激に気化・膨張して繊維成形体の表面に膨れが生じたり破損したりするのを防止して、製品得率を高めることができる繊維成形体の製造方法を提供することができる。
（２）硬度及び機械的強度の高い繊維成形体を得ることができるとともに、金型等の形状に応じた繊維成形体を容易に得ることができ、生産性と自在性に優れた繊維成形体の製造方法を提供することができる。
【００４２】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の内いずれか１の効果に加え、
（１）ゲル状体の単位量当たりのゲル化したグルコマンナン量を増加させるとともに均質化し、ゲル状体を強靭にするとともに表面の平滑性を高めることができる繊維成形体の製造方法を提供することができる。
（２）繊維成形体が火炎を上げて燃え広がらず自己消火性を高めることができる繊維成形体の製造方法を提供することができる。
【００４３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の内いずれか１の効果に加え、
（１）食品工場等で大量に発生し大部分が廃棄されている食品残渣を有効に活用することができ省資源性に優れた繊維成形体の製造方法を提供することができる。
（２）土中等の微生物によって容易に分解され生分解性に優れ環境保全性に優れた繊維成形体の製造方法を提供することができる。
（３）茶殻、コーヒー抽出残渣は抗菌性、消臭性、吸湿性を有するため、これらの機能を繊維成形体に付与することができる繊維成形体の製造方法を提供することができる。
（４）繊維状体としておからを用いることで、ペットフード等の飼料としても用いることができる繊維成形体が得られる繊維成形体の製造方法を提供することができる。
【００４４】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至６の内いずれか１の効果に加え、
（１）単位量当たりの繊維状体の含有量の多少によって、繊維成形体の空隙の大きさや空隙率を調節することができ、繊維成形体の嵩密度や機械的強度、防音効果等を調整することができ自在性に優れた繊維成形体の製造方法を提供することができる。
【００４５】
請求項８に記載の発明によれば、
（１）茶殻やコーヒー抽出残渣等が、グルコマンナンによって結合されているので、食品工場等で大量に発生し大部分が廃棄されている食品残渣を有効に活用することができ、省資源性に優れた植物栽培材を提供することができる。
（２）茶殻やコーヒー抽出残渣等を結合したグルコマンナンは保形性が高く、さらに長期間日光や風雨に曝されることで軟化されるとともに、茶殻やコーヒー抽出残渣が土中等の微生物によって分解されるので、生分解性に優れ環境保全性に優れた植物栽培材を提供することができる。
（３）茶殻やおからは植物の肥料として有益であり、コーヒー抽出残渣はナメクジ等の害虫の忌避作用があるので、植物の健全な成育に有益であり、保水性を有し軽量なので屋上緑化のための培地等としても好適な植物栽培材を提供することができる。
（４）シート状やマット状等に形成したものを圃場等の表面に敷設することにより、圃場等に日光が照射されるのを防止できるので、雑草が生えるのを防止しつつ圃場等を養生させることができ、植物を栽培する際には、土壌に鋤きこむことで肥料として用いることができる植物栽培材を提供することができる。
【００４６】
請求項９に記載の発明によれば、請求項８の効果に加え、
（１）シート状やマット状等に形成したものを、コーヒー抽出残渣層を下面側にして圃場や屋上等の表面に敷設し、植物の種や苗を茶殻層に蒔いたり植えたりすることによって、ナメクジ等に植物の苗等が荒らされるのを防止しながら植物を育成することができる植物栽培材を提供することができる。
【実施例】
【００４７】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
糖質として砂糖３０重量部と、塩基性硬化剤として水酸化カルシウム０．３重量部と、ｐＨ調整剤として硼酸０．７重量部と、を２０００重量部の水に入れて混合撹拌した後、グルコマンナン１０重量部を入れて混合し、グルコマンナンのゲル状体２０４１重量部を得た（ゲル状体生成工程）。
次いで、このゲル状体２０４１重量部に、湿った茶殻（遠心力を用いて脱水したもの）５５４０重量部（乾燥後は１１００重量部）を混合して混合物を得た（混合工程）。
得られた練り土状の混合物を厚さ約１００ｍｍの略直方体のマット状に成形して成形体を作成し（成形工程）、この成形体を１００℃の熱風乾燥機で２〜３時間乾燥し、実施例１の繊維成形体を得た。
実施例１の繊維成形体は、成形体を乾燥しているだけなので、軟らかく吸水性や保水性があり、植物栽培材として好適であった。
【００４８】
（実施例２）
糖質として砂糖２０重量部と、塩基性硬化剤として水酸化カルシウム０．５重量部と、ｐＨ調整剤として硼酸０．５重量部と、を２２００重量部の水に入れて混合撹拌した後、グルコマンナン１０重量部を入れて混合し、グルコマンナンのゲル状体２２３１重量部を得た（ゲル状体生成工程）。
次いで、このゲル状体２２３１重量部に、湿った茶殻（遠心力を用いて脱水したもの）１２０００重量部（乾燥後は２３８０重量部）を混合して混合物を得た（混合工程）。
得られた混合物を、押出機を用いて押出成形して長さ５ｍｍ、直径４ｍｍのペレット状の成形体を得た（成形工程）。
この成形体を１００℃の熱風乾燥機で２〜３時間乾燥し、実施例２の繊維成形体を得た。
実施例２の繊維成形体は消臭性を有しているとともに吸水性があるため、ペット等の排泄物を吸収する排泄物吸収材として好適であった。
【００４９】
（実施例３）
糖質として砂糖５０重量部と、塩基性硬化剤として水酸化カルシウム０．８重量部と、ｐＨ調整剤としてクエン酸１．２重量部と、を２５００重量部の水に入れて混合撹拌した後、グルコマンナン１０重量部を入れて混合し、グルコマンナンのゲル状体２５６２重量部を得た（ゲル状体生成工程）。
次いで、このゲル状体２５６２重量部に、乾燥したおから１０２５重量部を混合して混合物を得た（混合工程）。
得られた混合物を、押出機を用いて押出成形するとともに成形機内で加熱して乾燥して長さ５ｍｍ、直径４ｍｍのペレット状の成形体を得た（成形工程及び乾燥工程）。以上のようにして、実施例３の繊維成形体を得た。
実施例３の繊維成形体は、食用のおからを含有しているため、ペット等の飼料として好適であった。
【００５０】
（実施例４）
糖質として砂糖２０重量部と、塩基性硬化剤として水酸化カルシウム０．３重量部と、ｐＨ調整剤として硼酸０．７重量部と、を２０００重量部の水に入れて混合撹拌した後、グルコマンナン１０重量部を入れて混合し、グルコマンナンのゲル状体２０３１重量部を得た（ゲル状体生成工程）。
次いで、このゲル状体２０３１重量部に、湿った茶殻（遠心力を用いて脱水したもの）５０００重量部（乾燥後は９９０重量部）を混合して混合物を得た（混合工程）。
得られた混合物を、１００℃の熱風乾燥機で２〜３時間乾燥した後、石臼を用いて解砕し５〜２０ｍｍの長さの解砕物を得た（解砕工程）。これにより、実施例４の繊維成形体を得た。
実施例４の繊維成形体は、茶殻を含有しているので、土に混ぜて、肥料を撒いた後の臭いを軽減させたり肥料として最適であった。
【００５１】
（実施例５）
実施例４で得られた解砕物に、実施例１のゲル状体生成工程と同様にして作成したゲル状体を混合して、ゲル状体混合物を作成した。なお、解砕物とゲル状体の重量比は、１：１とした。得られたゲル状体混合物を、押出機を用いて押出成形して長さ５ｍｍ、直径４ｍｍのペレット状のゲル状体成形体を得た（ゲル状体成形工程）。
このゲル状体成形体を１００℃の熱風乾燥機で２〜３時間乾燥し、実施例５の繊維成形体を得た。
実施例５の繊維成形体は消臭性を有しているとともに吸水性があるため、ペット等の排泄物を吸収する排泄物吸収材として好適であった。また、解砕物にゲル状体を混合することによって可塑性を付与し成形できるので自在性に優れていた。
【００５２】
（実施例６）
糖質として砂糖３５重量部と、塩基性硬化剤として水酸化カルシウム０．３重量部と、ｐＨ調整剤として硼酸０．７重量部と、を１５００重量部の水に入れて混合撹拌した後、グルコマンナン１０重量部を入れて混合し、グルコマンナンのゲル状体１５４６重量部を得た（ゲル状体生成工程）。
次いで、このゲル状体１５４６重量部に、湿ったコーヒー抽出残渣（遠心力を用いて脱水したもの）５０００重量部（乾燥後は１４００重量部）を混合して混合物を得た（混合工程）。
得られた混合物を、１００℃の熱風乾燥機で２〜３時間乾燥した後、カッタが回転するミキサを用いて解砕し２〜１５ｍｍの大きさの解砕物を得た（解砕工程）。
この解砕物を２０×２０ｃｍの大きさの方形状の金型に充填し、金型を１００℃に加熱するとともに３ＭＰａの圧力で５〜１０分間加圧して（加圧成形工程）、実施例６の平板状の繊維成形体を得た。
実施例６の繊維成形体は、圃場等に敷設することによって、コーヒー抽出残渣を結合したグルコマンナンが日光や風雨によって軟化されるとともに、コーヒー抽出残渣が土中等の微生物によって分解されるので生分解性に優れ環境保全性に優れており、またコーヒー抽出残渣がナメクジ等の害虫を忌避するので、植物栽培材として好適であった。また、解砕物が乾燥されているので、ゲル状体が保持する水分が膨張して熱圧成形の際に膨れたり破損したりすることがなく、製品得率が非常に高いことがわかった。
【００５３】
（実施例７）
２０×２０ｃｍの大きさの方形状の金型に、実施例６で得られたコーヒー抽出残渣を含んだ解砕物を先に充填し、その上に実施例４で得られた茶殻を含んだ解砕物を充填した後、金型を１００℃に加熱するとともに３ＭＰａの圧力で５〜１０分間加圧して（加圧成形工程）、実施例７の平板状の繊維成形体を得た。実施例７の繊維成形体は、茶殻がグルコマンナンによって結合された食品残渣層と、コーヒー抽出残渣がグルコマンナンによって結合されたコーヒー抽出残渣層とが積層されている。
実施例７の繊維成形体は、ナメクジ等の忌避作用を有するコーヒー抽出残渣層と肥料等として有益な食品残渣層とが積層されているので、シート状やマット状等に形成したものを、コーヒー抽出残渣層を下面側にして圃場や屋上等の表面に敷設し、植物の種や苗を茶殻層に蒔いたり植えたりすることによって、ナメクジ等に植物の苗等が荒らされるのを防止しながら植物を育成することができ、植物栽培材として好適であった。
なお、茶殻の代わりに、おからを用いて食品残渣層を形成し、同様の繊維成形体を作成したところ、植物栽培材として好適であることがわかった。
【００５４】
なお、実施例１〜７に記載したのと同様の製造方法を用い、グルコマンナン１０重量部に対して、水酸化カルシウム等の塩基性硬化剤０．０５〜５重量部、水５００〜５０００重量部、茶殻やコーヒー抽出残渣等の繊維状体５００〜２００００重量部の範囲内で、種々の繊維成形体を製造したが、いずれも成形性に優れ、また乾燥時間を短くすることができ生産性に優れていることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、繊維成形体の製造方法及び植物栽培材に関し、グルコマンナンのゲル化に必要十分な量の水を混合してゲル状体を生成し、次にゲル状体と繊維状体とを混合することで、繊維状体とグルコマンナンのゲル状体とを均一に混合することができるので、成形等された繊維成形体を均質にして機械的強度の低い繊維成形体が製造されるのを防止することができ製品得率が高く、また混合物を成形等する際、離型性が良いため金型等に張り付き難く作業性に優れ、さらに種々の形状に成形することができ自在性に優れ、さらに乾燥時間を短くすることができ生産性に優れた繊維成形体の製造方法を提供することができ、食品工場等で大量に発生し大部分が廃棄されている食品残渣を有効に活用することができ省資源性に優れ、日光や風雨・土中等の微生物によって分解されるので生分解性を有し環境保全性に優れ、植物の健全な成育に有益であり、さらに軽量なので屋上緑化のための培地等としても好適な植物栽培材を提供することができる。