(57)【要約】【課題】軽くて施工容易であるとともに、火災時に有毒ガスの発生のおそれのない建築資材を製造する方法を提供する。【解決手段】植物材料を原料として建築資材を製造する方法であって、原料を１ｍｍ〜１０ｍｍに粉砕するＡ工程と、原料を焼成するＤ工程とを含み、Ｄ工程において、原料の全てを８０°Ｃ〜１２０°Ｃで焼成する第１段階を実施し、次いで焼成された原料のうち５５容量％〜６５容量％の原料を１２０°Ｃ〜２４０°Ｃで焼成する第２段階を実施した後、第１段階でのみ焼成された原料と混合する作業を含み、Ｄ工程において焼成した原料に水溶性樹脂混合液と酵素液を噴射するＥ工程をさらに含むことを特徴とする方法が提供される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物材料を原料として建築資材を製造する方法であって、
原料を１ｍｍ〜１０ｍｍに粉砕するＡ工程と、
前記原料を焼成するＤ工程とを含み、前記Ｄ工程において、前記原料の全てを８０°Ｃ〜１２０°Ｃで焼成する第１段階を実施し、次いで前記焼成された原料のうち５５容量％〜６５容量％の原料を１２０°Ｃ〜２４０°Ｃで焼成する第２段階を実施した後、前記第１段階でのみ焼成された原料と混合する作業を含み、
前記Ｄ工程において焼成した原料に水溶性樹脂混合液と酵素液を噴射するＥ工程をさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記Ａ工程と前記Ｄ工程との間に、前記原料を１５μｍ〜２００μｍの粉末状にするＢ工程をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載された方法。
【請求項３】
前記Ａ工程と前記Ｄ工程との間、又は前記Ａ工程と前記Ｂ工程との間に、前記原料を１５重量％以下になるまで６０°Ｃ〜８０°Ｃで加温するＣ工程をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載された方法。
【請求項４】
前記Ｅ工程の後に、前記原料に防炎剤を含浸させるＦ工程をさらに含むことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物材料を原料とする建築資材製造方法に関する。本発明によって製造される建築資材には、一般の建築用資材の他、断熱材、家具用資材、吸音材、消臭材、防炎材等の各種の資材が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
従来の建築資材としては、木質材料や金属材料の他、石油化学系材料を原料とした種々の材料（例えば、登録商標「スタイロフォーム」等の断熱材）が用いられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、石油化学系材料を原料とした従来の建築資材は、重量が重く、施工時の取り扱いが不便であるとともに、火災時に有毒ガスを発生させるという弊害がある。
【０００４】
本発明は、このような状況に鑑みて開発されたものであって、軽くて施工容易であるとともに、火災時に有毒ガスの発生のおそれのない建築資材を製造する方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願請求項１に記載の植物材料を原料として建築資材を製造する方法は、原料を１ｍｍ〜１０ｍｍに粉砕するＡ工程と、前記原料を焼成するＤ工程とを含み、前記Ｄ工程において、前記原料の全てを８０°Ｃ〜１２０°Ｃで焼成する第１段階を実施し、次いで前記焼成された原料のうち５５容量％〜６５容量％の原料を１２０°Ｃ〜２４０°Ｃで焼成する第２段階を実施した後、前記第１段階でのみ焼成された原料と混合する作業を含み、前記Ｄ工程において焼成した原料に水溶性樹脂混合液と酵素液を噴射するＥ工程をさらに含むことを特徴とするものである。
【０００６】
本願請求項２に記載の建築資材製造方法は、前記請求項１の方法において、前記Ａ工程と前記Ｄ工程との間に、前記原料を１５μｍ〜２００μｍの粉末状にするＢ工程をさらに含むことを特徴とするものである。
【０００７】
本願請求項３に記載の建築資材製造方法は、前記請求項１又は２の方法において、前記Ａ工程と前記Ｄ工程との間、又は前記Ａ工程と前記Ｂ工程との間に、前記原料を１５重量％以下になるまで６０°Ｃ〜８０°Ｃで加温するＣ工程をさらに含むことを特徴とするものである。
【０００８】
本願請求項４に記載の建築資材製造方法は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項の方法において、前記Ｅ工程の後に、前記原料に防炎剤を含浸させるＦ工程をさらに含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の建築資材製造方法によれば、軽量な建築資材を製造することができる。また、本発明の方法では、植物材料を原料とするので、火災時に有毒ガスが発生するおそれがない。また、本発明の方法によって製造される建築資材は、発泡材であるため、断熱効果も期待できる。さらに、防炎剤を含浸させることにより、防炎仕様の建築資材を製造することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に係る建築資材製造方法のフロー図である。
【図２】夲発明の方法の焼成工程において使用される無酸素炭化装置を示した正面図である。
【図３】図３（ａ）は、図２の無酸素炭化装置の平面図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の線３ｂ‐３ｂに沿って見た横断面図である。
【図４】夲発明の方法の樹脂／酵素液混合工程において使用される噴射装置の一部の断面図である。
【図５】図５（ａ）は、図４の部分Ａの拡大図、図５（ｂ）は、図４の部分Ａの変形形態の拡大図、図５（ｃ）は、図４の部分Ａの別の変形形態の拡大図、図５（ｄ）は、図４の線Ｂ‐Ｂから見た拡大平面図である。
【図６】図４の噴射装置の全体を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係る建築資材製造方法について詳細に説明する。図１は、本発明の好ましい実施の形態に係る建築資材製造方法の各工程を示したフロー図である。本発明の建築資材製造方法では、まず最初に原料を粉砕する（Ａ工程）。原料としては、植物材料が用いられる。植物材料には、木本の他、草本や廃パルプなども含まれる。Ａ工程では、原料を約１ｍｍ〜約１０ｍｍに粉砕する。粉砕機としては、通常のシュレッダー等を使用してよい。
【００１２】
次いで、粉砕した原料をさらに細かく粉砕して粉末状（約１５μｍ〜約２００μｍ）にする（Ｂ工程）。Ｂ工程は、粉末状にして原料の全表面積を大きくすることにより、後述するＥ工程（水溶性樹脂／酵素液混合工程）において、原料に対する水溶性樹脂／酵素液の付着をより良好にすることを目的としている。粉末状にする機械としては、通常のミル微粉砕機等を使用してよい。
【００１３】
次いで、粉砕され又は粉砕され粉末状にされた原料を乾燥させる（Ｃ工程）。乾燥させるのは、後述する焼成工程を効率的に行う（原料の含水比が高いと、焼成に長時間を要する）ためである。Ｃ工程は、原料の含水比が１５重量％程度以上の場合に実施され、含水比が１５重量％以下の場合には省略してもよい。Ｃ工程は典型的には、粉砕され又は粉砕され粉末状にされた原料を含水比が１５重量％以下になるまで低温（約６０°Ｃ〜約８０°Ｃ）で加温することによって行われる。
【００１４】
次いで、原料を焼成する（Ｄ工程）。原料を焼成する装置として、夲発明者の開発した無酸素炭化装置１０を使用する。
【００１５】
図２および図３を参照して、無酸素炭化装置１０について説明する。無酸素炭化装置１０は、水平方向に延びた円筒形の外部本体１２を備えており、外部本体１２は、支柱１４によって床面から所定高さのところに支持されている。外部本体１２の内面には、石綿１６が配置されている。無酸素炭化装置１０はまた、外部本体１２の外面に配置された複数のマイクロ波発生器１８を備えている。
【００１６】
無酸素炭化装置１０はまた、外部本体１２の内部に、外部本体１２と共軸に回転可能に配置された円筒形の内部本体２０を備えている。図３（ｂ）において、参照符号２２は、内部本体２０を回転させるためのギア機構を模式的に示したものであり、参照符号２４は、ギア機構２２を駆動させるためのモータを模式的に示したものである。内部本体２０の内面には、セラミック層（厚さ２０ｍｍ）２６が設けられており、セラミック層２６の内側には、チタン層（厚さ１０ｍｍ）２８が設けられている。
【００１７】
Ｄ工程（焼成工程）は、第１段階と第２段階の２つの段階に分けて行われる。すなわち、第１段階では、原料の全てを無酸素炭化装置１０内で第１温度（８０°Ｃ〜１２０°Ｃ）で焼成し、次いで第２段階では、第１段階で焼成された原料のうち５５容量％〜６５容量％の原料を無酸素炭化装置１０内で第２温度（１２０°Ｃ〜２４０°Ｃ）で焼成し、その後、第１段階でのみ焼成された原料と混合する。
【００１８】
２段階に分けて焼成を行うのは、原料中の水分を完全に除去するためである。これにより、原料自体の軽量化が図られ、完成品である建築資材の軽量化が達成される。なお、第２段階で処理される原料の割合を５５容量％〜６５容量％したのは、本発明者が実施した実験から導き出された割合である。すなわち、この割合で第２段階を実施することにより、より短時間で水分を除去することが可能になる。
【００１９】
焼成工程では、焼成しようとする原料を内部本体２０に入れ、内部本体２０を回転させながら（図３（ｂ）の矢印参照）、マイクロ波発生器１８を作動させて原料を実質的に無酸素の状態で加熱する。外部本体１２の内面に配置された温度センサ（図示せず）によって温度管理をし、温度センサが１２０°Ｃ、２４０°Ｃを検知したら、それぞれ第１段階、第２段階を終了する。
【００２０】
Ｄ工程（焼成工程）に引き続き、焼成した原料に水溶性樹脂と酵素液を混合する（Ｅ工程）。水溶性樹脂は、１０重量％の水溶性樹脂（例えば、ポリプロピレン）を水に混合して作られる水溶性樹脂混合液として用いられる。酵素液は、１０重量％の糖質酵素（例えば、コーンスターチ）を水に混合して作られる液体として用いられる。樹脂と酵素液を混合する装置として、夲発明者の開発した噴射装置３０を使用する。
【００２１】
図４〜図６を参照して、噴射装置３０について説明する。噴射装置３０は、円錐形の端部を有する内管部分３２を備えている。内管部分３２の円錐形の端部の先端３２ａは、開口している。内管部分３２の内部には、糖質酵素液を通すための第１管路３４が配置されており、第１管路３４の一端が内管部分３２の円錐形の端部の先端３２ａに位置し、第１管路３４の他端が糖質酵素液貯蔵タンク３６（図６参照）まで延びている。噴射装置３０はまた、内管部分３２と相似形に形作られ、内管部分３２を被覆する外管部分３８を備えている。内管部分３２と外管部分３８の間隔ｗは好ましくは、約２０ｍｍ〜約４０ｍｍであり、最も好ましくは約３０ｍｍである。外管部分３８の円錐形の端部の先端３８ａは、開口している。
【００２２】
内管部分３２と外管部分３８との間の隙間には、水溶性樹脂混合液を通すための第２管路４０が配置されている。第２管路４０の先端４０ａは、図５（ａ）に最も良く示されるように、外管部分３８に向かって湾曲している。或いは、第２管路４０の先端４０ａを、図５（ｂ）に示されるように、内管部分３２に向かって湾曲させてもよい。或いは、第２管路４０の先端４０ａを真っ直ぐに形成し、先端４０ａが外管部分３８の方へ向かうように配置してもよく（図５（ｃ）参照）、先端４０ａが内管部分３２の方へ向かうように配置してもよい（図示せず）。或いは、図５（ｄ）に示されるように、第２管路４０の先端４０ａが、噴射装置３０の長さ方向軸線（一点鎖線で図示）に対して角度αをなして配置されるように構成してもよい。
【００２３】
第２管路４０を上述のように形成し或いは配置することにより、第２管路４０の先端４０ａから噴射した水溶性樹脂混合液が、内管部分３２と外管部分３８との間の隙間を乱反射し或いは旋回しながら外管部分３８の端部の先端３８ａに到達するので、水溶性樹脂混合液と糖質酵素液との混合が良好に行われる。第２管路４０の他端は、図６に示されるように、水溶性樹脂混合液貯蔵タンク４２までの延びており、第２管路４０には、コンプレッサが介在されている。
【００２４】
Ｄ工程において、噴射装置３０を用いて、焼成した原料に水溶性樹脂混合液と酵素液を噴射すると、化学反応を起こして原料が発泡する。原料を発泡させることにより、原料自体の一層の軽量化が図られ、完成品である建築資材の更なる軽量化が達成されるとともに、断熱性の向上という副次的な効果も得られる。
【００２５】
最後に、発泡した原料に防炎剤を含浸させる（Ｆ工程）。防炎剤を含浸させるのは、建築資材を防炎仕様にするためである。
【００２６】
なお、上述の各工程のうち、Ｂ工程（粉末化工程）、Ｃ工程（乾燥工程）、およびＦ工程（防炎剤含浸工程）は、必要に応じて（例えば、原料を粉末状にしたい場合、原料の含水比が高い場合、防炎用資材として使用したい場合など）実施される任意工程である。
【００２７】
本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００２８】
例えば、Ｄ工程（焼成工程）において無酸素炭化装置１０を使用して原料が焼成され、Ｅ工程（混合工程）において噴射装置３０を使用して原料に水溶性樹脂混合液と酵素液が噴射されるが、同等の効果を得ることができるのであれば、異なる装置を使用してもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１０  無酸素炭化装置
１２  外部本体
１４  支柱
１６  石綿
１８  マイクロ波発生器
２０  内部本体
２２  ギア機構
２４  モータ
２６  セラミック層
２８  チタン層
３０  噴射装置
３２  内管部分
３４  第１管路
３６  糖質酵素液貯蔵タンク
３８  外管部分
４０  第２管路
４２  水溶性樹脂混合液貯蔵タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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