(57)【要約】【課題】安価に多量生産できる消炭の特性を生かして、すぐれた断熱特性と吸湿性を実現しながら十分な強度とし、かつ、使用状態における脱落を防止する。【解決手段】吸湿断熱板の製造方法は、木材９を５ｍｍ以上であって２ｃｍ以下のチップ状に刃物で破砕する破砕工程と、破砕された木材チップ２を焼いて消炭３とする消炭工程と、焼かれた消炭３を成形型２０に入れて、接着剤４で消炭３の接点を接着して板状に成形する成形工程と、接着剤４が硬化した後、成形型２０から脱型する脱型工程とからなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
木材(9)を５ｍｍ以上であって２ｃｍ以下のチップ状に刃物で破砕する破砕工程と、破砕された木材チップ(2)を焼いて消炭(3)とする消炭工程と、焼かれた消炭(3)を成形型(20)に入れ接着剤(4)で消炭(3)の接点を接着して板状に成形する成形工程と、接着剤(4)が硬化した後、成形型(20)から脱型する脱型工程とからな吸湿断熱板の製造方法。
【請求項２】
前記消炭工程において、木材にバークを添加して消炭にする請求項１に記載される吸湿断熱板の製造方法。
【請求項３】
前記破砕工程において、木材に廃棄木材を使用する請求項１に記載される吸湿断熱板の製造方法。
【請求項４】
前記成形工程において、消炭(3)に補強繊維を埋設する請求項１に記載される吸湿断熱板の製造方法。
【請求項５】
前記成形工程において、片面に通気穴(6)のある板材(5)を接着する請求項１に記載される吸湿断熱板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消炭を使用した吸湿断熱板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
木材を焼いて製造される炭は、微細な空隙があって、吸湿性と断熱特性がある。炭は、天然の木を炭窯で乾留して製造される備長炭等の木炭と、木炭を赤熱して水蒸気で活性化して製造される活性炭と、木材を燃える状態として酸素の供給を停止して製造される消炭とがある。木炭と活性炭は製造コストは高いが、燃料や吸着剤に利用される。消炭は安価に、簡単な焼却炉で製造できることから、たとえば建物を壊して発生する多量の廃材の処理に最適である。とくに、消炭は、木材を燃やして炭にしたものであるから、廃材に含まれる種々の有機物や雑菌が完全に消失される。このため、消炭として利用できるなら、廃材を安全に有効利用できる。ただ、消炭は燃料に使用すると発生熱量が少ないことから、ほとんど利用されないのが実状である。しかしながら、消炭は、木炭に比較すると比重が極めて軽く、空隙率が高いので優れた断熱特性を示し、また、空隙に多量の水分を吸着する優れた作用がある。
【０００３】
消炭は、たとえば、図１に示す焼却炉１０で製造される。焼却炉１０に木材をチップ状に破砕した木片を充填する。空気穴１５の開閉蓋１６を開いた状態で上の木片に着火する。開閉蓋１６は、バネ（図示せず）で閉じる方向に引っ張られているが、割り箸などの木材ロッド１９を先端に固定している突張棒２３で突っ張って開口されている。割り箸の木材ロッド１９が消失すると空気穴１５はバネに引っ張られて閉塞される。木片の上に着火された火は、次第に下の木片を燃やし、底の木片が燃えるようになると、割り箸の木材ロッド１９が燃えて開閉蓋１６が閉じられる。開閉蓋１６が閉じられると空気の供給が停止される。この状態で冷却すると消炭ができる。
【０００４】
以上の方法で製造される消炭は、燃える状態で酸素の供給を停止することから、木炭や活性炭に比較して柔らかくて、多孔質な状態となって優れた吸湿性と断熱特性を実現する。消炭を十分な強度に成形できるなら、製造コストを低減して、優れた断熱性と吸湿性の板材が実現される。
【０００５】
特許文献１の公報は、消炭を粉砕して成形する製造方法を記載する。この公報に記載される方法は、消炭を破砕機で粉砕し、粉砕された消炭に接着剤を混練して、所定の形状に押し出して成形炭に成形する。この方法は、消炭を所定の形状に成形できる。しかしながら、この方法で消炭を板状に成形すると、消炭に特有の断熱特性と吸湿性とが失われる。それは、混合される接着剤が粉砕された消炭を被覆して、多孔質な表面を接着剤の表面層から外部に表出できなくなるからである。
【特許文献１】特開２００６−２６５２７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、安価に多量生産できる消炭の特性を生かして、すぐれた断熱特性と吸湿性を実現しながら十分な強度とし、かつ、使用状態における脱落を防止できる吸湿断熱板の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の吸湿断熱板の製造方法は、前述の目的を達成するために以下の構成を備える。
吸湿断熱板の製造方法は、木材９を５ｍｍ以上であって２ｃｍ以下のチップ状に刃物で破砕する破砕工程と、破砕された木材チップ２を焼いて消炭３とする消炭工程と、焼かれた消炭３を成形型２０に入れて、接着剤４で消炭３の接点を接着して板状に成形する成形工程と、接着剤４が硬化した後、成形型２０から脱型する脱型工程とからなる。
【０００８】
本発明の請求項２の吸湿断熱板の製造方法は、消炭工程において、木材にバークを添加して消炭３にする。
【０００９】
本発明の請求項３の吸湿断熱板の製造方法は、破砕工程において、木材に廃棄木材を使用する。
【００１０】
本発明の請求項４の吸湿断熱板の製造方法は、成形工程において、消炭３に補強繊維を埋設する。
【００１１】
本発明の請求項５の吸湿断熱板の製造方法は、成形工程において、片面に通気穴６のある板材５を接着する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、安価に多量生産できる消炭の特性を生かして、すぐれた断熱特性と吸湿性を実現しながら、十分な強度と、使用状態における消炭の脱落を防止できる特徴がある。それは、本発明の製造方法が、５ｍｍ以上であって２ｃｍ以下に破砕された木材チップを焼いて柔らかい消炭とし、この消炭を成形型に入れ接着剤で板状に成形して製造するからである。この方法で製造される板状の吸湿断熱板は、チップ状の消炭を接着剤で結合して板状に成形するので、接着剤が消炭の表面をカバーすることなく、面接触する接点で結合できる。とくに、木材を特定の大きさのチップ状に破砕した木材チップを焼いて得られる消炭は、消炭になる工程で突出する角が少なくなり、また、表面が柔らかくなるので成形型に充填して成形するときには、隣の消炭との接触部分が押し潰されて面接触状態となる。
【００１３】
図７は、木材チップから得られる消炭が面接触して結合される状態を示している。この図に示すように、消炭は、面接触状態で接触する接触部分が接着剤で結合される。面接触状態で成形室に充填される消炭は、成形室に密に充填されて、密に集合される状態で結合される。この吸湿断熱板は、消炭の間にできる空隙が少なく、断熱特性と吸湿性に優れた消炭の使用量を多くして、吸湿断熱板自体の断熱特性と吸湿性を向上する。また、広い面積で接触して結合できることから、消炭の結合強度を向上して吸湿断熱板として成形された状態で十分な強度にできる。
【００１４】
これに対して、硬い木炭は、成形室に充填して接着剤で結合しても、断熱特性と吸湿性を向上できず、また、木炭を接着剤で強く結合できない。硬い木炭は、成形室に充填されても密に充填できない。それは、硬い木炭が、成形室の内部でブリッジ状態となるからである。このため、硬い木炭を接着剤で結合する吸湿断熱板は、木炭の間にできる隙間が大きくなって、木炭の使用量が少なくなり、断熱特性と吸湿性を向上できない。このことは、木炭自体の断熱特性と吸湿性が消炭に比較して劣ることと相まって、吸湿断熱板としての性能を低下させる。また、木炭の結合強度を十分にできないことから、木炭自体が硬くて強度があっても、吸湿断熱板としては十分な強度にできない。
【００１５】
本発明の吸湿断熱板は、木材チップを焼いて製造した表面の柔らかい消炭を成形室に入れて接着剤で板状に成形して結合することから、接着剤の使用量を少なくしながら十分な強度にできる。さらに、消炭の結合強度を強くできることから、使用状態で消炭が脱落するのを有効に防止できる。また、木材チップを焼いて製造される断熱特性と吸湿性に優れた消炭は、全体が柔らかいことから、成形室で簡単に面接触状態にできる。このことは、消炭を安価に多量生産できることと相乗して、吸湿断熱板の製造コストを著しく低減できる。しかも、断熱特性と吸湿性を向上しながら、製造コストを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための吸湿断熱板の製造方法を例示するものであって、本発明は製造方法を以下の方法に特定しない。
【００１７】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００１８】
本発明の製造方法で製造される吸湿断熱板１を図２に示す。この吸湿断熱板１は、図３に示すように、木材９をチップ状に加工する破砕工程と、破砕された木材チップ２を焼いて消炭３とする消炭工程と、焼かれた消炭３を回転容器に入れて回転して、消炭３の突出部を円滑化する円滑工程と、円滑化された円滑消炭３’を成形型２０に入れて、接着剤４で円滑消炭３’の接点を接着して板状に成形する成形工程と、接着剤４が硬化した後、成形型２０から脱型する脱型工程とで製造される。
【００１９】
破砕工程は、針葉樹、落葉樹、竹などの木材９を刃物で破砕してチップ状に加工する。この工程は、木材に加えて、バークを添加することもできる。また、木材９には、建物を壊して得られる廃棄木材を使用して、廃棄木材を有効利用することができる。破砕工程は、木材９を、５ｍｍ以上であって２ｃｍ以下の木材チップ２に破砕する。木材チップを５ｍｍ以下に破砕すると、消炭を板状に成形するために多量に接着剤を使用する必要があり、接着剤が消炭の表面を被覆して吸湿性と断熱特性が低下する。反対に木材チップを２ｃｍよりも大きくすると、板状に成形して十分な強度にできない。したがって、破砕工程において、好ましくは、木材９を約１ｃｍの木材チップ２に破砕する。
【００２０】
消炭工程は、木材を、備長炭のように硬い木炭に加工するのではない。木材チップ２は、図１と図４に示す焼却炉１０で消炭とする。この焼却炉１０は、上を開口して底を閉塞する金属筒１１で、上の開口部１２を供給蓋１３で閉塞している。金属筒１１は、１００リットル〜１０００リットルの木材チップ２を充填できる大きさで、高さを１ｍ〜３ｍとしている。この焼却炉１０は、金属筒１１の上端に煙突１４を設けて、供給蓋１３を閉じる状態で煙突１４から排気する。供給蓋１３を開いて木材チップ２が金属筒１１に充填される。
【００２１】
図の焼却炉１０は、内部に空気を供給できるように、金属筒１１の底部の側面に吸気口２７を開口している。この吸気口２７には、金属筒１１の内部に空気を供給するガイド具１７を挿入している。図のガイド具１７は、金属筒１１の内部に挿入される挿入部１７Ａと、金属筒１１の外側に配置される筒部１７Ｂとからなる。挿入部１７Ａは、上面を開口してなる溝型で、両側面と底面には、５〜１０ｍｍ程度の孔を無数に開口している。この挿入部１７Ａは、吸気口２７から金属筒１１の内部に挿入された状態で、図４に示すように、金属筒１１に充満される木材チップ２が上方から供給される。筒部１７Ｂは、挿入部１７Ａよりも大きな外形の筒体で、挿入部１７Ａの後端に連結している。筒部１７Ｂは、後端面に空気穴１５を開口しており、この空気穴１５を開閉蓋１６で開閉できるようにしている。開閉蓋１６は、バネ（図示せず）に引っ張られて弾性的に閉塞されるように、上縁を蝶番１８で筒部１７Ｂに連結している。この開閉蓋１６は、先端に木材ロッド１９を連結している突張棒２３で突っ張って開かれる。突張棒２３は金属ロッドで、割り箸のように燃える木材ロッド１９を、先端に挿入して連結している。この突張棒２３は、木材ロッド１９を挿入部１７Ａの内部に挿入する状態で、その両端で挿入部１７Ａの先端面と開閉蓋１６とを突っ張って、開閉蓋１６が空気穴１５を開いた状態とする。この状態で、図４に示すように、木材チップ２を充填して木材チップ２の底部にガイド具１７の挿入部１７Ａを埋設する。
【００２２】
さらに、図の焼却炉１０は、金属筒１１の底から多少上方に離れた位置に多孔板２４を配設して、金属筒１１の底部に空気室２５を設けている。多孔板２４は、金属板に、木材チップが落下しない程度の小さな孔を無数に開口したものである。ただ、多孔板は、金網とすることもできる。多孔板２４は、金属筒１１の底に配設した受け具２６の上面に水平な姿勢で配設して、その下側に空気室２５を設けている。さらに、この多孔板２４の上面に、ガイド具１７の挿入部１７Ａを配置している。この構造は、空気穴１５から供給される空気を、ガイド具１７を介して空気室２５に供給して、空気室２５から、金属筒１１に充満される木材チップ２の全体に供給できる特徴がある。
【００２３】
以上の焼却炉１０は、内部に木材チップ２を充填した後、木材チップ２の上に着火して、供給蓋１３を閉じる。木材チップ２は、空気穴１５から流入する空気が空気室２５から供給されるので、上から下に着火して全体に着火する。木材チップ２の全体に着火すると、挿入部１７Ａの内側の木材ロッド１９が消失して、突張棒２３が開閉蓋１６を突っ張ることができなくなり、開閉蓋１６はバネで閉塞される。この状態になると、金属筒１１に空気が供給されなくなり、着火された木材チップ２の火が消えて消炭となる。図１と図４の焼却炉は、木材チップ２に空気を供給しながら完全に着火した後、空気の供給を遮断して消火するので、木材チップ２は燃えがらである消炭３となる。
【００２４】
円滑工程は、図５に示すように、消炭工程で製造された消炭３を回転容器２２に入れて回転して、消炭３の突出部を円滑化する。図に示す回転容器２２は、円筒状の金属筒体２２Ａである。金属筒体２２Ａである回転容器２２は、たとえば、傾斜する姿勢で配設されて、内側に消炭３が供給される状態で回転される。回転容器２２に供給される消炭３は、金属筒体２２Ａの内部を転がりながら、供給側から排出側へと移送されて表面が円滑化される。金属筒体２２Ａは、図示しないが、多孔質な金属板で製作することができる。この金属筒体は、消炭から削り取られる微細な屑や小片を表面の孔から排出しながら移送できる。金属筒体２２Ａの内部を転動する消炭３は、金属筒体２２Ａの内面に接触して、あるいは、多数の消炭３が互いに接触し合って表面の突出部が削られて円滑になる。木材チップから得られる消炭は、焼けて消炭になる工程で突出する角が少なくなるが、破砕工程で生じた表面の突出部が、消炭となった後も残存することがある。また、消炭は、その表面がもろくなって崩れやすい状態となることもある。この円滑工程では、消炭３の表面に残存する突出部や、表面のもろくなった部分を取り除いて消炭３の表面を円滑にする。このように、表面を円滑にしてなる円滑消炭３’は、後述する成型工程において、隣合う円滑消炭３’同士が面接触状態で接触するので、密に集合する状態で結合できると共に、成形後における強度を強くできる。ただ、この円滑工程は、必ずしも必要ではなく、この工程を省略することもできる。
【００２５】
消炭工程で製造された消炭３は、円滑工程で円滑化された後、あるいは、円滑化することなく、成型工程において板状に成形される。消炭３は、図６の成形型２０で板状に成形される。この成形型２０は、上方を開口して底を閉塞する成形室２１を有する。成形室２１の内形は、吸湿断熱板１の厚さと大きさを特定する。吸湿断熱板１は、たとえば、外形を９０ｃｍ×１８０ｃｍとし、結合する消炭３の厚さを３ｃｍとする。図２に示すように、片面に多数の通気穴６のある板材５を接着する吸湿断熱板１は、この板材５の厚さと消炭３の厚さを深さとする。たとえば、５ｍｍの板材５を接着して消炭３の厚さを３ｃｍとする吸湿断熱板１を成形する成型室２１は、深さを３５ｍｍとする。この成型型２０は、水平に置かれて、底に板材５を入れ、板材５の上に接着剤４を混合している消炭３を充填する。接着剤４には、好ましくは酢酸ビニル樹脂を使用する。酢酸ビニル樹脂からなる接着剤４は、たとえば、水で２倍に希釈して消炭３に混合する。接着剤４の使用量は、たとえば、外形を９０ｃｍ×１８０ｃｍ、厚さを３ｃｍに吸湿断熱板１を成形する状態で、約２ｋｇ使用する。すなわち、２ｋｇの酢酸ビニル樹脂を２リットルの水で２倍に希釈し、これを消炭３に混合して撹拌して、成形室２１に充填する。接着剤４が未硬化な状態で、成型型２０の上面と同一面になるように水平に均して接着剤４を硬化させる。
【００２６】
吸湿断熱板１に成形される板材５には、多数の通気穴６を貫通している合板を使用する。合板は薄くて十分な強度にできる。ただし、板材には、石膏ボードや珪酸カルシウム板なども使用できる。吸湿断熱板１は、板材５を接着して強度を向上できるが、必ずしも板材を接着する必要はない。板材を接着しない吸湿断熱板は、消炭に繊維を混合して補強することができる。繊維には、合成繊維や天然繊維、さらに無機繊維などが使用できる。また、消炭に網材を埋設して補強することもできる。網材には、ガラス繊維や金網などを使用することができる。また、吸湿断熱板は、板状に結合される消炭層の表面に網材を接着して補強することもできる。消炭層の表面に接着される網材は、成形室の底に敷設されて、消炭を充填して接着される。
【００２７】
接着剤４が硬化すると、脱型工程で成型型２０から脱型されて、図２に示す吸湿断熱板１が製造される。
【実施例１】
【００２８】
廃棄木材を１ｃｍのチップ状に破砕し、この木材チップ２を、図１と図４に示す焼却炉１０で消炭３に加工し、得られた消炭３を、図６に示す成形型２０で厚さ３ｃｍ、外形寸法を９０ｃｍ×１８０ｃｍの板状に成形して吸湿断熱板１とする。この吸湿断熱板１は、常温で湿度７５％の室内に２日置いて、４５０ｇの水分を吸着した。
【００２９】
さらに、この吸湿断熱板１を、長さを５０ｃｍ、断面寸法を３ｃｍ×３ｃｍの角柱状として中心に温度センサを挿入して、９５℃の恒温槽に入れて２時間後の中心温度を測定すると、５９℃となった。比較に発泡スチロールとロックウールを同じ形状として同じ恒温槽に入れて中心温度を測定すると、発泡スチロールの中心温度が７３℃、ロックウールの中心温度が７２℃となった。このことから、本発明の製造方法で製造される吸湿断熱板１は、発泡スチロールやロックウールに比較して中心の温度上昇が１４℃〜１３℃も低く、発泡スチロールやロックウールよりも極めて優れた断熱特性を示した。また、恒温槽の温度を９５℃から６５℃として同じ測定をすると、本発明の製造方法で製造される吸湿断熱板１の中心温度が４０℃、発泡スチロールの中心温度が５０℃、ロックウールの中心温度が４４℃となり、本発明の製造方法で製造される吸湿断熱板１の方が極めて優れた断熱特性を示した。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】消炭を製造する焼却炉の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる製造方法で製造される吸湿断熱板の一例を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施例にかかる吸湿断熱板の製造方法を示す概略工程図である。
【図４】消炭工程を示す図であって、図１に示す焼却炉の断面図である。
【図５】円滑工程を示す概略斜視図である。
【図６】成形工程を示す断面図である。
【図７】消炭が面接触して結合する状態を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…吸湿断熱板
２…木材チップ
３…消炭                ３’…円滑消炭
４…接着剤
５…板材
６…通気穴
９…木材
１０…焼却炉
１１…金属筒
１２…開口部
１３…供給蓋
１４…煙突
１５…空気穴
１６…開閉蓋
１７…ガイド具          １７Ａ…挿入部
１７Ｂ…筒部
１８…蝶番
１９…木材ロッド
２０…成形型
２１…成型室
２２…回転容器          ２２Ａ…金属筒体
２３…突張棒
２４…多孔板
２５…空気室
２６…受け具
２７…吸気口
【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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【図７】
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