(57)【要約】【課題】木炭、竹炭は吸水性、吸湿性等に優れ、水中の汚濁物質や大気中に浮遊する化学物質などを吸着する。このような用途に使える木炭、竹炭は硬くて壊れ難いこと、取り扱いが容易なことが必要であり、粉炭は適さない。木炭、竹炭の有するポアー分布は一定領域にあるため、環境浄化材として利用範囲もある程度限定される。【解決手段】木炭・竹炭の粉末とゼオライト、クリンカーアッシュを混ぜた粉末に、モンモリロナイトを主成分とする粘土と水を添加する。それを撹拌装置等により均一に撹拌・混合した後、押し出し機、プレス機、撹拌装置などを用いて任意の形状、サイズに成形し、乾燥する。それを炭焼き窯内の底部に置き、炭焼の熱により、木炭、竹炭を酸化させないで固化、セラミックス化する方法。このセラミックスはポアサイズの分布が広いことを特徴とする。【選択図】図１
2004339042.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒径がほぼ  １ｍｍ以下の木炭又は竹炭、その混合物に適量なモンモリロナイトを主成分とする粘土、例えばベントナイトを配合し、よく混ぜた後、湿式成形が可能な程度の水を添加、混錬して任意の形状、サイズに成形する。成形品を炭焼き窯の中に入れ、炭焼き窯の内部が還元雰囲気であることを利用して、木炭、竹炭を酸化、灰化させないで焼結・固化する技術。
なお、粘土の配合量は重量比で木炭・竹炭１００に対して、ベントナイト１００〜３０とする。
【請求項２】
粒径がほぼ  １ｍｍ以下の木炭、竹炭にゼオライトやクリンカーアッシュなどの多孔質無機材料を配合し、これにモンモリロナイトを主成分とする粘土、例えばベントナイトを加え、よく混ぜた後、湿式成形が可能な程度の水を添加して任意のサイズ、大きさに成形する技術。
なお、粘土の配合量は、重量比で木炭・竹炭１００に対して、ベントナイト１００〜３０とする。また、木炭、竹炭とゼオライトやクリンカーアッシュの配合比は１：１，〜１：０．５内で用途又は細孔分布によって決める。
【請求項３】
「請求項１」、「請求項２」で請求した原料配合に、更に、焼成体の比重調整用材として比重の大きな珪砂などを配合し、「請求項１」、「請求項２」と同様な方式で成形、乾燥、加熱、固化させるセラミックス製造技術。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は炭焼き時、また炭化物を加工・出荷の際に発生する粉状の炭化物（木炭粉、竹炭粉）を炭団や練炭などの燃料として使用する以外に新しい用途、高付加価値化製品に供するものである。
【０００２】
木炭、竹炭などは、多孔質で吸水、吸湿などの特性を持ち、水質、大気汚染防止などの環境浄化材として用いられているが、木炭・竹炭以外にポァーサイズの異なるゼオライトやクリンカーアッシュを配合、成形・焼成してポアー分布領域の幅を広げて多用途に対応出来る環境浄化材の開発。
【０００３】
炭焼き窯の内部が還元雰囲気であることを利用して、粘土に混ぜた木炭、竹炭を酸化、灰化させない焼結、固化させるセラミックス製造方法。
【０００４】
【従来の技術】
木炭・竹炭は古くから燃料として利用されるのが一般的であったが、最近は木炭・竹炭の有するミクロ〜ナノスペスを活用する使い方、例えば調湿材、脱臭材、空気・水の浄化材とし利用される傾向が強い。
このような用途に適合する木炭・竹炭は、硬くて、壊れ難く、ある程度のサイズを有するものであり、生産工程で生ずる木炭・竹炭の粉末は燃料以外に有効な利用法はない。モンモリロナイトは粘結性、焼結性に優れており、セラミックスを製造する時に成形、焼結助剤として原料に添加されることがある。
この例としては、クリンカーアッシュ、粘土、木炭にベントナイト（主成分モンモリロナイト）を添加して多孔質構造の敷施材を製造する方法（特開２００１−３２８８８０）や石炭灰、頁岩粉、モンモリロナイトを主成分とする粘土を用いて、吸水、吸湿板材及びその製造方法（特開平１１−３２２４６６）などがある。
【０００５】
【発明が解決しょうとする課題】
粉炭を酸化、灰化させないで、モンモリロナイトを主成分とする粘土を用いて炭の特性を失わないで、任意の形状に成形する技術と焼成して固化する技術。
【０００６】
木炭・竹粉の持つポアー以外に、新たなサイズの異なるナノポアーを有するゼオライト、クリンカアッシュを付加し、更にセラミックス製造工程で発生するポアーによって、ポアー径分布領域の幅を広くし、より吸着機能（吸湿、吸水など）を高めること。
【０００７】
特殊な還元窯を用いないで、炭焼き窯で炭入り配合原料を焼結する。炭焼き窯の内部は酸素の極めて少ない雰囲気（還元雰囲気）のため、粘土原料に混ぜた炭粉は燃焼（酸化）しないので、炭が従来からもつポアーを維持・存続させること。
【０００８】
一般的に炭焼き窯で木炭・竹炭を製造する過程では、温度ムラや窯出しの際の衝撃により木炭・竹炭粉が生ずる、この粉炭は炭団や練炭の原料にする以外用途はほとんどない。この粉炭を固形化することにより、より付加価値の高い用途を可能にすること。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
木炭、竹炭の粉末、及び木炭、竹炭粉末にモンモリロナイトを主成分とする粘土と適量な水を添加して可塑性を発現させ、任意の形状に成形する。成形品を乾燥後、炭焼き窯の中で８００℃位の温度で焼成して、炭やその他の材料の特性を失うことなく、焼結固化させる。なお、モンモリロナイトは加熱されると６００〜７００℃で結晶水を放出して、焼成収縮が激しくなり７００℃以上に加熱されると固化が進み強度を増す。
その間、炭焼き窯内部の空気を断った著しい還元状態に置かるため、成形物に含まれている木炭、竹炭が分解、燃焼、灰化することは無い。
【００１０】
木炭・竹炭が元来持つミクロ〜ナノポアーの外に、添加されたゼオライトやクンカーアッシュの結晶内部に存在するミクロ〜ナノポアー、更に焼結工程でベントナイトの結晶水の放出で発生ミクロサイズのポアーによって、セラミックスの吸水率、表面積の増大、細孔径分布範囲の拡大させたセラミックス。
【００１１】
木炭、竹炭等を粘土等の原料に混合して焼結すると、木炭、竹炭は酸化・燃焼して灰になる、木炭、竹炭等の炭化物を酸化・燃焼させないで原料を焼成するためには、炉内に窒素、アルゴンなど不活性ガスを流入させるか、ガス燃料等を不完全燃焼させて炉内を還元雰囲気にする必要がある。これらの方法は特殊な装置、技術を必要とし、またコストも非常に高くつく、本発明は通常使用している炭焼窯を使い、普通の炭焼きの時と同じ燃焼方法、燃焼温度で目的を達成する。
なお、ゼオライトを添加した場合、ゼオライト結晶の構造破壊を防ぐために、焼結温度は極力８００℃以内に抑える。
【００１２】
炭焼き作業では炭焼き窯内の温度差、焼きむらにより、窯詰された原料を全て硬質炭にすることは一般的に困難であり、粉炭が良く発生する。
この粉炭を他の原料と混合、成形、焼成することにより硬くて、壊れ難い、また用途に合った大きさにすることによって、燃料以外の用途、粉炭の有効利用を可能とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を説明すると、粒径ほぼ１ｍｍ以下の木炭、竹炭の粉末（重量比３０〜７０％）にモンモリロナイトを主成分とする粘土（重量比７０〜３０％）を添加しよく混合する。それに混合原料が可塑性を呈する程度に水を加える、成形に支障がある場合は澱粉、ＰＶＡ等の粘着剤を添加する。
その配合原料を成形・造粒・乾燥した成形物は、既存の炭焼き窯に入れ、一緒に入れた木材、竹材を炭化させると同時にセラミックス化する。
【００１４】
【実施例】竹炭粉、ゼオライトが約２０％共存するベントナイト、粘結助剤を良くかき混ぜ、その中に適量の水を添加する、原料の配合重量は下記のとおりである。この混錬した粘土状の材料を金属製容器に入れて手で加圧成形した板、及び手で丸めた塊を炭焼き窯（間接式木炭製造装置、ｍａｘ８００℃）で焼成すると、黒色の板状、塊状セラミックスが出来た。この黒色板、塊状セラミックは非常に硬度はあるが、多孔質で水を良く吸収した。
配合原料      配合重量
竹炭粉        ５００ｇ
ベントナイト  ５００ｇ
水            ０．３Ｌ
糊                ５ｇ
木炭粉５０％、ゼオライト１０％、モンモリロナイト４０％を混合しものに粘結助剤として澱粉糊を添加して可塑性を発現させ、それを手で丸め（ほぼ直径５ｍｍ）、炭焼き窯（間接式木炭製造装置、ｍａｘ８００℃）で焼成すると、黒色のボール状セラミックが出来た。このボール状セラミックは非常に多孔質であるが、２００ｃｍの高さからコンクリート地面に落下させても壊れない程度の強度を有し、長時間水中においても勿論崩壊しない。試作品を冷蔵庫の中に入れておくと、２〜３日で冷蔵庫と同じ臭いを発することにより、吸臭機能を有することを確認した。
ボール状セラミックの物性
見掛気孔率（％）    ５３．３
吸水率（％）        ５５．２
見掛比重              ２．０７
かさ比重              ０．９７
かさ重量（ｇ／Ｌ）    ４７８
【００１５】
【図面の簡単な説明】
木炭・竹炭、ゼオライト、ベントナイトを炭焼き窯で焼成した造粒物及び平板の断面を図１、図２に示す。
造粒物を炭焼き窯で焼成する際の炭焼き内部の様子を図３に示す。
【符号の説明】
１．炭化物・無機物複合焼結体
２．木炭、竹炭、又はその他の炭化物
３．粘土の焼結体
４．空隙
５．ゼオライト等の多孔湿物質
６．竹材、木材
７．炭焼き窯
【図１】
2004339042.tif 000003
【図２】
2004339042.tif 000004
【図３】
2004339042.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月26日(2003.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】木炭、ゼオライト、ベントナイト混合物を炭焼き窯で焼成したペレット状焼結体
【図２】木炭、ゼオライト、ベントナイト混合物を炭焼き窯で焼成した板状焼結体
【図３】木炭、ゼオライト、ベントナイト混合物を炭焼き窯による焼成方法
【符号の説明】
１．炭化物・無機物複合焼結体
２．木炭、竹炭、又はその他の炭化物
３．粘土の焼結体
４．空隙
５．ゼオライト等の多孔湿物質
６．竹材、木材
７．炭焼き窯