(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップ化した後に発酵させた樹木材料であって、その表面部分は発酵菌が付着して分解されており、その芯部分は生樹木のまま残っている状態に発酵させた樹木材料を樹脂結合剤を介して所定形状に成形したことを特徴とする樹木材料成形物。
【請求項２】
請求項１に記載の樹木材料成形物からなる歩道用舗装平板。
【請求項３】
請求項１に記載の樹木材料成形物からなる植木鉢。
【請求項４】
請求項１に記載の樹木材料成形物からなる植栽ベッド。
【請求項５】
請求項１に記載の樹木材料成形物からなる植栽桝改良資材。
【請求項６】
伐採樹木をチップ化する工程と、該チップ化した樹木を発酵させて、その表面部分は発酵菌が付着して分解されており、その芯部分は生樹木のまま残っている状態に発酵させた樹木材料を得る発酵工程と、該発酵させた樹木材料を結合剤を用いて成形する工程とを含むことを特徴とする樹木材料成形物の製造方法。
【請求項７】
前記発酵工程の後、該発酵させた樹木材料から完全発酵して粉末化した柔軟部分を除く工程を行い、次いで前記成形を行う請求項６に記載の樹木材料成形物の製造方法。
【請求項８】
伐採樹木をチョッパー型粉砕機で粉砕してチップ化する請求項６又は７に記載の樹木材料成形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伐採樹木を利用して得られる樹木材料成形物及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、都市の環境が注目され、都市の環境整備手法として緑化が盛んに行われている。街路樹などにより緑化される場所の多くは公園や道路であり、これらを管理する自治体等は、害虫防除や景観の維持、又は枝が電線に掛かるなど安全上の観点から、年に数回維持管理を行っている。
【０００３】
通常の維持管理方法としては、樹木の剪定を行い、伐採された樹木はゴミとして焼却されるか埋め立てられる方法が用いられていた。しかし、埋め立て場所の不足や有機物をゴミとして燃やすことによる弊害を防ぐことから、伐採樹木をチップ化し、公園などに散布するか、完全発酵させて堆肥化して公園の土壌改良に利用する方法が採用され始めた。
【０００４】
伐採樹木をチップ化し、そのまま公園等の地面に散布した場合、気象条件や伐採樹木に付着した菌の条件などによっては、キノコ類や土壌中の病原菌が繁殖したり根切りが発生するなど、樹木や草花にとって好ましくない環境ができるおそれがあった。また散布した樹木チップが飛散し公園周辺でゴミ公害が出る問題があった。
【０００５】
また、伐採時期は多くの場合、夏冬の年２回に集中しているが、伐採樹木はリグニンを多く含み完全発酵しにくいことから、枝葉の含まれた樹木チップのすべてを完全発酵させるには、堆肥舎で促進発酵させた場合でも通常３カ月を要し、促進発酵させない場合は６カ月以上を要することもあり、伐採樹木の処理や管理に多くの費用と日数を要していた。
【０００６】
また樹木チップを樹脂等で固めて公園内の歩道などの舗装に使用している事例もあるが、これらは、樹木チップの質感を利用した樹脂舗装の一種で、樹木チップ舗装が通常の使用では破損しないことが条件で作られている。そのため、これらの製品は、樹脂により高強度に舗装されており、自然に分解していくプロセスは考慮されていない。したがって、樹木チップが剥離した場合、チップが樹脂に包まれており腐食分解せず、ゴミとして公園などを汚すことになっていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、以上の問題を解決することにあり、環境問題が注目されている今日、環境汚染の原因にもなり社会的に容認されにくい焼却による処分方法以外の方法による伐採樹木の利用法として、伐採樹木を利用した樹木材料成形物及びその製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による樹木材料成形物は、チップ化した後に発酵させた樹木材料であって、その表面部分は発酵菌が付着して分解されており、その芯部分は生樹木のまま残っている状態に発酵させた樹木材料を樹脂結合剤を介して所定形状に成形したことを特徴とする。
上記成形物は、好ましくは、歩道用舗装平板、植木鉢、植栽ベッド又は植栽桝改良資材に用いられる。
【０００９】
さらに、本発明による樹木材料成形物の製造方法は、伐採樹木をチップ化する工程と、該チップ化した樹木を発酵させて、その表面部分は発酵菌が付着して分解されており、その芯部分は生樹木のまま残っている状態に発酵させた樹木材料を得る発酵工程と、該発酵させた樹木材料を結合剤を用いて成形する工程とを含むことを特徴とする。
この場合、前記発酵工程の後、該発酵させた樹木材料から完全発酵して粉末化した柔軟部分を除く工程を行い、次いで前記成形を行うことが好ましい。
また、伐採樹木をチョッパー型粉砕機で粉砕してチップ化することが好ましい。
【００１０】
本発明によれば、チップ化した後に発酵させた樹木材料であって、その表面部分は発酵菌が付着して分解されており、その芯部分は生樹木のまま残っている状態に発酵させた樹木材料を用いることにより、その成形物を土の上に施工した場合には、土壌中の微生物が樹木材料を分解して徐々に土に戻る利点があり、ゴミとなって公園などを汚す問題が生じない。
【００１１】
また、樹木材料を樹脂結合剤を介して成形した成形物は、弾力性及び透水性があるため、土の上に施工すると、歩行感がよく、雨水等が溜まるのを防止できる。さらに、排水性、通気性がよいため、植木鉢や植栽ベットなどにも適する。
【００１２】
さらに、樹木材料は、伐採樹木を比較的短期間発酵するだけで得られるので、膨大な伐採樹木のすべてを完全発酵させるための膨大な施設の建設を必要とすることなく、伐採樹木を有効に利用できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明で使用される伐採樹木は、樹木を伐採して得られる。公的な機関が管理する公園や街路樹、その他企業や家庭一般から出る伐採樹木を使用できる。
生の樹木をそのまま使うと植物に悪影響が出るおそれがあるので、本発明では該伐採樹木を発酵させることを必須要件とする。そして、発酵させる前にチップ化する。チップ化して表面積を増やすことにより、後の発酵工程で発酵しやすくなる。
【００１４】
伐採樹木のチップ化は、切断、粉砕などの方法により行いうる。具体的には適当の大きさに切断した伐採樹木を、チョッパー型粉砕機で粉砕後、さらにミル型粉砕機で粉砕する方法、適当の大きさに切断した伐採樹木をチョッパー型粉砕機で粉砕する方法がある。また、樹木チップの大きさは、発酵工程における発酵条件や設備などに応じて決めうる。５０ｍｍ以下、特には３０ｍｍ以下、さらには２０ｍｍ以下が好ましい。
【００１５】
次に、上記方法で得た樹木チップを一定の温度下放置し、発酵させる。本発明ではこの工程を発酵工程という。
発酵条件は、樹木の種類に応じて決めうる。一般的には樹木チップに発酵菌を混ぜ込み、一定期間放置することにより発酵させることが好ましい。この際、温度は一定温度に保持することが好ましい。
【００１６】
発酵菌は、通常１種類に特定されるわけでなく、複数の細菌、酵母、カビ菌が複雑に作用して堆肥化を進めるとされている。本発明で使用される堆肥化に作用する細菌、酵母、カビ菌の例としては、バチルス、シュードモナス、セロビブリオ、ミクロコセウス、エシェリキア、アエロバクター、ストレプトミセス、モニリア、ロドトルラ、ツアロプシス、トリコデルマ、ムコリゾプス、クラドスポリウム、ペニシリウム、アスペルギルス、カエトミウム等が挙げられる。
【００１７】
本発明においては発酵に際して、発酵菌を加えずに雰囲気下にある、又はもともと樹木材料に付着している発酵菌を利用することもできる。この場合、人為的に発酵菌を加えた場合よりも発酵速度が遅くなることが多いため、米糠や糖質材料等を加えて発酵を促進することもできる。糖質材料としては、ブドウ糖やショ糖、廃糖蜜等を使用できる。
また、人為的に発酵菌を加える場合には、別途作成した堆肥や、さらには別途培養した発酵菌の集合物又は高密度培養物を無機粉等に吸着又は吸収させたもの等を用いる。
【００１８】
発酵に際しては、通常は生木を粉砕、場合によってはさらに膨潤化した樹木材料をそのまま用いるが、樹木材料中の水分が少ない場合には、必要に応じて水を添加することもある。堆肥化中は、堆肥化のための発酵菌が好気性のものが多いため、通常は樹木材料堆積物の内部を極端な嫌気性の条件にしないように、１週間に１回以上の頻度で切り返しを行うか、又は連続的もしくは間欠的に堆肥化槽の内部への送気を行うことが好ましい。発酵中の樹木材料堆積物の内部の温度は、通常４０〜７５℃、好ましくは５０〜６５℃で推移する。
【００１９】
発酵の進捗により、チップ材料は茶色く変色し、いわゆる堆肥臭を持つようになる。通常、葉や小枝は１カ月程度で土状になり、枝や幹の部分は完全に堆肥化されるまでに半年程度を必要とする。なお、堆肥化中に樹木材料堆積物内部が長期間にわたり嫌気性におかれてしまった場合には、堆肥化はほとんど進行せず、悪玉菌といわれる嫌気性菌が繁殖し、樹木材料は腐敗臭を放つようになり、場合によっては黄色く汚物状に変質する。
【００２０】
上述したように生樹木を完全発酵させるまでには相当の日数が必要になるが、本発明では、その前に発酵工程を終了して次の工程に進む。すなわち、完全発酵していない樹木材料を含む状態で発酵工程を終了させて次の工程に進む。例えば、葉や小枝などの発酵しやすい部分が完全発酵して分解して粉末化し、なおかつ枝や幹等の硬質部分が残っている状態で発酵工程を終了する。これにより、本発明では、膨大な伐採樹木のすべてを完全発酵させるための膨大な施設の建設は必要としない利点がある。
【００２１】
本発明における発酵期間は、例えば、約３カ月で完全発酵するような条件の場合、５日〜１．５カ月発酵させることが好ましい。発酵処理の時間が長いと、樹木の幹や枝の芯まで分解され、枝をそのまま利用できないため、樹木チップの表面が、発酵により茶色に変色した段階で発酵工程を終了して次の工程に進むことが好ましい。
【００２２】
本発明では、該発酵させた樹木材料は、そのまま成形物の材料として使用でき、また該発酵させた樹木材料から、粉末化した柔軟部分を除いた残りの材料を用いて成形物を製造することもできる。
柔軟部分を除く場合には、篩いにかける方法等によって行うことが好ましい。除去した柔軟部分はそのまま、又は別途さらに発酵を完了させて堆肥として利用できる。
【００２３】
該柔軟部分は、完全発酵して得られる分解物やその他葉、小枝部分等からなる粉末状のものである。以下、発酵させた樹木材料、及び発酵させた樹木材料から柔軟部分を除いた残りの材料を発酵樹木材料という。
【００２４】
本発明におけ発酵樹木材料は、表面部分は発酵菌が付着して一部分解されているが、芯部分は生樹木のまま残っているものを含有する。これをそのまま結合剤で固めて成形物として使用した場合には、成形物中でも発酵が徐々に進行し、特に、地面と接している部分では適度な水分もあり分解が促進され、最終的には土に戻りうる。また成形物が破壊されて、該発酵樹木材料が、剥離飛散しても土中で完全発酵しうる。
【００２５】
本発明で使用される樹脂結合剤としては、土中の微生物が分解できる樹脂が好ましい。このような樹脂としてウレタン系、酢酸ビニル系、エポキシ系、アクリル系等の樹脂等が挙げられる。また、アスファルト乳化剤等も結合剤として使用できる。結合剤の混合量は、通常発酵樹木材料の重量の５〜５０％程度を添加することが好ましい。
【００２６】
結合剤と発酵樹木材料とを混合した後、成形型に入れて加圧成形したり、施工現場に撒き広げコテで押さえる等の加工プロセスを経て製品に仕上げうる。
本発明では、公園内で発生した伐採樹木を公園の土に戻すリサイクルを考え、伐採樹木を土に戻りやすいような形に成形加工したので、製品が破壊して材料の伐採樹木が飛散しても堆肥化されていて土に戻りやすい利点がある。
【００２７】
本発明における成形物は、（ａ）歩道用舗装平板、（ｂ）植木鉢、（ｃ）植栽ベッド、（ｄ）植栽桝改良資材などの用途に利用できる。
【００２８】
（ａ）歩道用舗装平板は、任意の寸法や厚さの板状に成形することにより製造できる。材料自体が軽量なので、通常歩道に用いられている３０ｃｍ×３０ｃｍのコンクリート平板より大きな寸法にも製造でき、公園の園地といった車が走らない場所など歩行者のための快適な舗装材が求められる分野にも利用できる。
【００２９】
該歩道用舗装平板を利用した場合には、弾力性があり、透水性で歩行感がよく、さらに該平板を土の上に施工すると土壌中の微生物が平板を分解して該平板が徐々に土に戻る利点がある。また、雑草が繁茂する場所では、この平板を敷くことにより雑草の生育を抑制する利点がある。
【００３０】
場合によっては現場の形状にあわせて現場打ちの施工方法も採用できる。すなわち、成形および施工を同時に行う方法であり、成形材料を敷きならした後に軽く押圧することで継ぎ目のない発酵樹木材料による舗装ができる。この場合も上述したように、弾力性があり、透水性で歩行感がよく、土の上に施工すると土壌中の微生物が該成形材料を分解して該成形材料が徐々に土に戻る利点がある。
【００３１】
（ｂ）植木鉢に利用する場合、例えば、小さな苗木などの後に大きめの植木鉢等に植え替えることが必要な樹木に適した植木鉢が得られる。本発明による成形物を用いることにより、植木鉢から樹木を取り出さずに、植木鉢ごと移植できるので、根茎を切断しない利点がある。
【００３２】
（ｃ）植栽ベッドに利用する場合、ブロック状に成形した成形物を製造し、その後、ドリル等で穴を開け、該穴の中に種子と培養土を入れることにより、植栽ベッドが得られる。該植栽ベッドはバラバラにして植えるときは、鋸などで簡単に切断でき、劣化により分解が始まるまで使用できる。また、そのまま土に植えることもできる。該植栽ベッドは、排水性、通気性が良好なことから接ぎ木などの苗床に特に適する。
【００３３】
（ｄ）歩道の植栽桝改良資材として使用する場合、歩道の街路樹を植えるための植栽桝の中に本発明の板状の成形物を設置することにより、街路樹の枯損する原因の１つである排水不良による植栽桝の中の過湿を防止できる。
また、あわせて棒状又は板状の成形物を垂直方向に入れて施工することにより、舗装道に凹凸を生じさせる原因となる根上がりの現象も防止できる。
【００３４】
【実施例】
［例１］
伐採した桜の木をチョッパー型粉砕機、続いてミル型粉砕機で処理して、３〜１５ｍｍの寸法のチップを製造した。このチップ７００ｋｇに発酵菌１４ｋｇを加え、均一に撹拌した後、堆肥プラントに入れ、３０日をかけて、硬質部分と柔軟部分を含む発酵チップを製造した。この発酵チップ２．６４ｋｇに、チップ固化用バインダ（ポリエーテルポリオールと４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートを反応させて得たＮＣＯ含量９．０％のウレタンプレポリマー）０．５３ｋｇと適当量の溶剤を加え、撹拌機により均一に撹拌した。これを縦横各３００ｍｍ、厚さ５０ｍｍの型に入れ、一夜放置した後脱型して、板状の成形物を得た。これを突き固めた土の地盤の上に敷き並べたところ、弾力性のあるよい歩行感の歩道が得られた。
【００３５】
［例２］
例１で得た発酵チップを篩いにかけ、粒子の細かい成分を除いたもの２．６６ｋｇに、例１と同様のチップ固化用バインダ０．３５ｋｇと適当量の溶剤を加え、撹拌機により均一に撹拌した。これを縦横各３００ｍｍ、厚さ５０ｍｍの型に入れ、一夜放置した後脱型して、成形板を得た。これを突き固めた土の地盤の上に敷き並べたところ、弾力性のあるよい歩行感の歩道が得られた。
【００３６】
［例３］
例１で得た発酵チップを篩いにかけ、粒子の細かい成分を除いたもの３０ｋｇに例１と同様のチップ固化用バインダ６．０ｋｇと適当量の溶剤を加え、撹拌機により均一に撹拌した。これをあらかじめ突き固めた平坦な土面に、幅２ｍに広げ、厚さ２ｃｍになるようレーキ、コテで施工した。これを繰り返した後、一日放置し固化させて歩経路を得た。この歩経路もまた弾力性のあるよい歩行感をもっていた。
【００３７】
［例４］
例１で得た発酵チップを篩にかけ、粒子の細かい成分を除いたもの２．６６ｋｇに、エチレン酢酸ビニル共重合体１．３ｋｇと水１．３ｋｇを混合したものを加え、撹拌機により均一に撹拌した。これを縦横各３００ｍｍ、厚さ５０ｍｍの型に入れ、６０℃のオーブンに一昼夜入れた後取り出し、脱型して成形板を得た。これを突き固めた土の地盤の上に敷き並べたところ、弾力性のあるよい歩行感の歩道が得られた。
【００３８】
［例５］
例１で得た発酵チップを篩にかけ、粒子の細かい成分を除いたもの２．６６ｋｇに、ビスフェノールＡタイプ液状エポキシ樹脂と変性脂肪族ポリアミンをベースとするエポキシ樹脂系水性エマルジョン（固形分５４％）２．０ｋｇを加え、撹拌機により均一に撹拌した。これを縦横各３００ｍｍ、厚さ５０ｍｍの型に入れ、５０℃のオーブンに一夜入れた後取り出し、脱型して成形板を得た。これを突き固めた土の地盤の上に敷き並べたところ、固めの弾力性のある歩道が得られた。
【００３９】
［例６］
例１で得た発酵チップを篩にかけ、粒子の細かい成分を除いたもの２．６６ｋｇに、ビスフェノールＡタイプ液状エポキシ樹脂と変性脂肪族ポリアミンとからなる無溶剤型エポキシ系樹脂（固形分１００％）１．８ｋｇを加え、撹拌機により均一に撹拌した。これを縦横各３００ｍｍ、厚さ５０ｍｍの型に入れ、５０℃のオーブンに一夜入れた後取り出し、脱型して成形板を得た。これを突き固めた土の地盤の上に敷き並べたところ、固めの弾力性のある歩道が得られた。
【００４０】
［例７］
例１で得た発酵チップを篩にかけ、粒子の細かい成分を除いたもの２．６６ｋｇに、アクリル酸・メタクリル酸アルキルエステル・アクリル酸アルキルエステル共重合体水性エマルジョン（固形分４５％）２．２ｋｇを加え、撹拌機により均一に撹拌した。これを縦横各３００ｍｍ、厚さ５０ｍｍの型に入れ、６０℃のオーブンに一昼夜入れた後取り出し、脱型して成形板を得た。これを突き固めた土の地盤の上に敷き並べたところ、固めの弾力性のある歩道が得られた。
【００４１】
［例８］
例１で得た発酵チップを篩いにかけ、粒子の細かい成分を除いたもの１０ｋｇに例１と同様のチップ固化用バインダ２．０ｋｇと適当量の溶剤を加え、撹拌機により均一に撹拌した。この撹拌物の一部を内面に離型剤を塗った植木鉢型の内面に拡げ、約２ｃｍの厚さにコテでならし、３０分後に脱型し、上部直径２５ｃｍ、下部直径２０ｃｍ、高さ３０ｃｍの植木鉢を得た。１週間放置後、この植木鉢に桃の苗木を植え、その１カ月後、植木鉢ごと地面に定植した。桃の苗木は順調に生育し、１年半後に根、枝ともに幹から１〜１．５ｍ程度に広がった。幹の根元を掘って観察したところ、植木鉢は腐食が進んでおり、残っている部分も藁状になっていた。
【００４２】
［例９］
例８の撹拌物の残りの一部を、縦１６ｃｍ、横３２ｃｍ、高さ５ｃｍの型に入れ、１時間後に脱型して植栽ベッド用成形ブロックを得た。このブロックに縦方向に２個、横方向に４個、すなわち合計８個の直径２ｃｍ、深さ２．５ｃｍの孔を等間隔に開け、それぞれに培養土とアサガオの種を入れた。本葉が１乃至２枚出たところで、鋸で、アサガオ１本ごとの植栽ベッドとなるような小ブロックに、鋸で切断、分割した。得られた小ブロックをそのまま土に植えた。
【００４３】
その後、アサガオはいずれも順調に生育した。翌年の春、植栽ベッドの小ブロックを掘り返したところ、撒水が充分になされていた土の部分では、植栽ベッドの腐食が進み、元の小ブロックの形状を保っていなかった。一方、撒水が充分にはなされていなかった土の部分では、植栽ベッドの腐食の進行が遅く、小ブロックはまだ元の形状をほとんど保っていた。
【００４４】
［例１０］
伐採した桜の木をチョッパー型粉砕機、続いてミル型粉砕機で処理して、３〜１５ｍｍの寸法のチップを製造した。このチップ７００ｋｇに廃糖蜜５０ｋｇを加え、均一に撹拌した後、堆肥プラントに入れ、３０日かけて硬質部分と軟質部分を含む発酵チップを製造した。この発酵チップ２．６４ｋｇに例１のチップ固化用バインダ０．５５ｋｇと適当量の溶剤を加え、撹拌機により均一に撹拌した。これを縦横各３００ｍｍ、厚さ５０ｍｍの型に入れ、２６℃で１時間放置後、脱型して成形板を得た。これを突き固めた土の地盤の上に敷き並べたところ、固めの弾力性のある歩道が得られた。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、膨大な伐採樹木のすべてを完全発酵させるための膨大な施設の建設を必要とすることなく、伐採樹木を有効に利用できる。また、本発明で得られる成形物は、発酵した樹木材料を用いているため、製品が破壊して材料の伐採樹木が飛散しても、土に戻りやすい。