平成8年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

県内木簡資源の炭化処理及び水蒸気蒸留に開する研究
中原 意

材料開発部
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要旨
県内に豊富に遷するスギ材やマダケ材等の木竹資源を炭化処理や成分利用により水質浄化等の環境浄化資材として活用するための可能性を探り，県内の異分野試験研究機関と共同でぅ いろいろな分野き業種で必要とされる環境浄化性能に応じた製造技術の確立と高機能化をはかる。今回は，前年度に引き続いて木骨炭材の吸放湿性能を調べるとともに，木竹炭材の製造における処理温度と重量変化及び精錬度の関係を調べた．またタスギ材やその樹皮，マダケ程材，竹葉について水蒸気蒸留を行い，その成分についての基礎資料を得た．
1．はじめに処理に供する材料として，スギ材とその樹皮，マダケ竹

木炭はタ従来の燃料として以外に，調湿材や空気清浄碍と竹葉を用意した￠材，水質浄化材，電磁波遮蔽材など，多くの性能が高く

2．2 炭化処理装置と処理方法

評価されはじめ，安眠枕や布団〜 家屋床下の調湿，汚水製炭装置として，アドバンテック東洋（株）製の高温乾処理などに使われている．学術的にも，新たな機能を生留装置（弘榊1220S）を用いた．操作は，材料を処理槽内にかすべく炭材の研針）2）3）も数多く見られるようになっ

挿入して密閉後，処理槽内を所用温度まで昇温し，炭化てきた．

処理後は処理槽保護のための水冷だけによるほぼ自然放

一方，最近ではアロマテラピーなどのようにハーブ等冷によって常温まで温度を下げた。また，処理槽内に発の植物抽出成分を人の健康や環境に生かすことも盛んで，生する燃焼ガスや揮発成分き熱分解成分は，炭化槽後部

本県においても大分香りの森博物館も開館し＞盛況を博中央に開けられた排気孔から排出して冷却管で冷却夕捕している．4）また，生態系においてもアレロパシー（他集し，さらに水トラップと活性炭を通して排気した。処感作用）という新たな視点から植物が生産する化学物質

理槽内温度の変化はレコ叩ダで記録し，高温乾留装置のが他の生物に与える作用が注目されつつある5）。

処理槽および蓋部は冷却水循環装置を用いて冷却した．

そこでき今回は炭化温度と材料重量，精錬度の関係に処理槽内寸法は150×150×180（弧）である．

ついて調べるとともにラ 水蒸気蒸留で得た抽出物につい

炭化処理は，所要温度までの昇温を600◇C以下の処理のても分析を行った今場合には1時間タ それ以上の8000Cタ10000Cでは2時間となお，本研究は，県内異分野研究機関の共同研究事業として水産試験場と衛生環境研究センターでも研究を分担して進めている。水産試験場においては簡易水槽におけるマダイ稚魚を用いた水質浄化試験に木炭を用いて養由膵

殖場の水質浄化に向けた研究を行いタ衛生環境研究セン
ターでその水質を分析して木炭の水質浄化性能について

ゝヽ評価を行っている．

2．研究方法三．1供試材料

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炭化処理に供する材料として，スギ材とマダケ材を用意した．また5 比較試験用に県内で製造されたウバメガ
Fうg．1Carbonうzうn9aPPara七us

シの備長炭も用意した．さらに，木竹資源の水蒸気蒸留

ー18一

平成8年廣 研究報告 大分県産羊科学技術センター
し，所要温度に達した後クi時間を保持した9る書 また，精錬度と比較してみると，木竹材の主成分の2。3 水蒸気蒸留による成分抽出

熱分解によって電気抵抗が急激に低下し，8000C付近からスギ樹皮は疎水性で腐敗しにくいために，瓦葦に利用横ばいに近くなってきているようすがうかがえる．

されてきた．またぅ竹材の表皮は抗菌性があるといわれ，3．2 炭化処理温度と吸放湿性能

最近では表皮からアルコール抽出した成分を混入した抗相対湿度と炭材の含水率の関係をFig．4に示す．相対湿度の増減に応じて炭材の含水率も増減している8 なかで菌性プラスチックも製造されている．資源を有効に活用するために，水蒸気蒸留による抽出成分を分析し，抗菌も，10000Cの炭材では高い相対湿度においてすそれた吸剤や忌避剤き 芳香剤としての可能性を探ることとしたむ

湿性を示している筍

今回は，企業に依頼してスギ樹皮とスギ葉，マダケ竹

また，F皇g島5に炭化温度と含水率の関係を示しているがき繹夕竹葉について水蒸気蒸留装置による成分抽出を行っ炭化温度の上昇にともなう吸湿性の向上が認められる。

た．そして，その抽出液について，ガスクロマトグラフ

3，3 水蒸気蒸留による成分抽出

質量分析計で成分分析を行った。

スギ樹皮やスギ葉，マダケ竹材き竹其の主要抽出成分をでablelに示す．

2．4 炭化処理における重量変化と精錬度の測定

0O

竹材とスギ材を2000C，4000C，6000Cタ8000Cき1，000◇Cの5条件で炭化処理を行い，重量変化割合を調べた。

09

またタ その際の炭材の精錬度を簡易な木炭精錬計で測05

2．5 炭材の吸放湿試験

6

電気抵抗が少ないものほど0に近い値を示すことになる．

07−

備長炭などのように不純物が少なく炭素割合が大きくて0凸0︵誓ヱ○芯空︸鳥芯達定した，なお，この精錬度とは電気抵抗の指数を表す数値で，0〜9の10段階で示されるものである．したがって，

00．バて
3

炭化処理温度3500C，6000C，8000C，1）0000Cの竹粉末
炭材料を恒温恒湿器に入れき 相対湿度を30◇Cで30％，50％，70％，90％と3時間ごとに段階的に上昇させ，さ︹U2らに同様に下降させて，炭材の吸殻湿性能や吸放湿性能に及ぼす炭化温度の影響を調べたじ

0200

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3。結果と考察3．1炭化処理における重量変化と精錬度前年度行った炭化処理においては，材料の酸化，燃焼を引き起こさないために，前処理として材料を挿入した
悪法虐こど壱芯聖二碩軍誌蓋処理槽内を真空ポンプで減圧しタ さらに処理過程においてもアスビレータで吸引していたが，この減圧及び吸引を行わずに処理できることが判明した．これは｝ 加熱による槽内空気の膨張と熱分解によるガスの発生により外部から排気管に空気が流入することはなくき酸素供給が断たれるためである。ただし，処理後の放冷の将に生じる槽内の圧力低下に伴う排気管からの逆流を防そことが必要である。
炭化処理はき 処理温度によって材料の熱分解の進展が異なるp これをタ 材料の重量変化と精錬度によって調べ0てみたので，その結果をFまg．2とぎig．3に示す。炭化処理

200 400 600 800 1080
Carbonうzln9乞empera七ure（OC）

温度の上昇に伴い，低温域では材料重量は急激に減少す
Fうg．3Relatう0nShlp〇f carbonl＝1ng
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る，これはタ 主成分の熱分解によるもので，ヘミセル
ロースが2500C付近き セルロ血スが3000C付近，そしてリdegree

グニンが4000C付近で熱分解されたためであると考えられ

岬19−

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カビや害虫，悪臭など，生活環境を脅かす元凶は後をができなかったためき水産試験場で実施した水質浄化試断たず，0−157も大きな問題になっている．元来，植物に験に市販の備長炭原型を使用したが，アンモニアやリンは殺菌や殺虫き抗菌などの作用をもつ成分も多くタ最近酸などの吸着や硝化作用は認められなかった．ろ過材とでは臨界抽出等による成分抽出も盛んになってきた．今しての炭材の形状や製造条件等で検討課題を残した。

回は簡易な水蒸気蒸留による抽出成分の分析を行いタ次

また，水蒸気蒸留による成分抽出で，特徴的な成分をの結果を得た。竹材と竹其の抽出液にはク セスキテルペ見いだしたが，今後これをもとにその成分利用と効果にンに属するセドロールが共通して含まれき またスギ樹皮

ついて，実証試験を行っていく書とスギ葉にはモノテルペンに属するサビネンとテルピネ

最後にき研究にあたり水蒸気蒸留による成分抽出にごオールが含まれていることがわかる．一方，竹葉とスギ協力いただいた㈱アルプスソーラーの武井晴雄氏に謝意

実の抽出液には，共通してへキセンが含まれているのがを表すt特徴であるが，これらがどのような性質をもつかについ参考文献ては今後検討していく．

1）桑原正章：木材と環境，海青社，（1994）
射 ぁわりに

2）副枝裕美子，有馬孝：第45回日本木材学会大会要旨集

木竹材の炭化処理では仁処理温度と重量変化仁及び精（1995）き480

煉度についての基礎データを得た。

3）舌塚毅士，石原茂久：第46垣旧本木材学会大会要旨集（1996），477

本年度は共同研究として，炭材の量的な製造，確保

4）日本木材学会研究分科会編：木材の科学と利用技術ⅠⅠ（1991）︵空室む宅OU巴コ霊brO∑

5）小島康夫：第46回日本木材学会大会要旨集（1996），478
Tablel巨xtractうves by the steam dうstう11atうonMa七erlals
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Terpineol，Sabinene，Eugenol，Fenchoneタ

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