平成9年度 研究報告 大分県産業科学技締センタ山

木炭材の各種性能に関する研究
中原 意
材料開発部

Study on Some Properties of Wood−Charcoal
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れ雷aterialDevelopment Di＼′1sion

要旨
気密性が高まっている最近の住環境において，カビやダニ等による皮膚疾患等のシックハウス症候群が発生し、大きな問題になっている．ニれは，温湿度等の適切な室内環境の欠損が原因と考えられる．そこで亨 炭材の形状と調湿他の関係を調べて住環境の改善に資するとともに，県内に豊富に産するスギ材を高級炭材化するた軌こ庄密前処理することによって高密度スギ炭材を製造する技術について可能性を検討した。
報告を受けた．そこで，割れや破損を生じやすい寅材の1． はじめに環境の悪化に伴う環境浄化技術の開発が進んでいるが，我々の身近にある木材や木材加工密材等から製造で形状固定のために，木竹粉をでんぷんで固形化することきるとした．また，密度の向上を考え，表面にセラミックス

木炭乱 その多孔性を生かして調湿材や脱臭剤，水質浄を被覆することとし，ジルコンとゼオライトを用意した．

化材などの簡易な吸着材としての利鞘が注目され，最近溶媒としてはコロイダルシリカを用いた．

ではいろいろな県内企業から技術相談が舞込んでいる．

2．2 炭化処理装置

従来の活性炭に比して吸着量は劣るものの，常温におけ製炭装置としては9 アドバンテック東洋（株）製の高温る脱着が容易で，吸湿と放湿の両機能が求められる調湿乾留装置（KA−1220S）を用いた，作用が優れていると考えられる．

2．3 吸放湿試験
備長炭の原炭（半害り），拉炭，粉炭を恒温器中で105こc。

そこで，今回は瑞相形状と吸放湿性能の関係について環境の湿度変化と温度変化に対する調湿性能を検討した．

72時間乾燥させた後，同一重量（全乾重量）をそれぞれまた，最近，炭材の中でも備長炭のような密蜜の高いバットに入れ，40〇c，購％柚で24時間調整した後，⊥皇がC．

高級炭材の需要が大きいが，スギ炭材は軽量で脆いため，90％RHの恒温恒湿器平に設置して緩時的な重量変化を測

高密度のスギ炭材の製造技術についても検討を行った1、。

定した，さらに40⊂c，40％の恒温恒湿器中に24時間設置

一方，海洋水産研究センターでは海水魚の循環ろ過飼して，経時的な重量変化も測定したヴ

育時に水槽内に蓄積される魚類に有害なアンモニアや亜2．4 高密度スギ炭材の製造試験

硝酸の除去を目的とした試験を実施しており，その浄化厚さ13mmのスギ板目材をホットプレスの熟圧盤問に挿資材としての炭材を試作して提供した．

入し，160〇cで厚さ5mmに熱圧し，30分後にヒーターを切って3時間圧縮したまま自然冷却による養生を行った．
ニの庄密したスギ板材を105＝cで24時間乾燥させた後，2．研究方法
2．1供試材料

7000cと1000⊂Cで炭化処理を行った．その際の昇温速度は炭化処理に供する材料とLて，市販の備長炭を原寅i」妄0〇c／hrとした．炭材は105⊂cで24時間乾燥後戸 処理前（半割）。粒炭5 粉炭に分けて用音した．と処理後C7）重量変化と寸法変化を測私 比較した．

また．高密度スギ炭材の製造実験用として，牽さ‖m

2．5 水質浄化資材の試作

まずヲ 木竹粉を湯に溶いたデンプンと混合して球状にで200mmニく150mのスギ板材を牒意した．
さらに†水質浄化試験プつためしア〕炭材試作Cr）ために．原成形して乾燥させ〜 700〇cで炭化処理を行ってコア材とし因′としてスギ樹皮粉と竹松を羽音した．前年度，市販ヅつた．次に，その表面にコロイダルシリカを溶媒としてセ備長炭を伺いた水質浄化試験を行った結果から，循環ろラミックス（ジルコン，ゼオライト）を被覆して乾燥し，過用には炭材形状や重量，硬度の傾討が必要であるとこ′り

S50こcしり高温還元処理を行った．−：T正目e こ工ー 46平成9年度 研究報告 大分県産業科学技補センぜ⊥

Tablel水質浄化資材の試作条件
被コア1ニ700こ、c）

覆（850∴c）
骨 材

積習回数

竹 松

ゼオライト

スギ敦′麦粉 シ∴／ニンジルコン 2

ハリ2掛者壷

巴ハリ

竹 松にJ
2

︵≠︶

㌧1十 コ［1乍レン ジル＝ン 2LhJ

溶 媒

3ロ 竹 松 こ／ルコン

溶 質

3千、∴ノフン成形

5︐︑l3．結果と考察
3．1吸放湿試験

住環境においては，1日の温湿度変化にいかに吸放湿O機能が追随できるかという点が調湿の評価になる．そこ

2i35／23時間（をirs）

で，高湿蜜環境中における炭材の含水率の時間的変化を「】g．1湿度上昇に伴う炭柑の含水率変化腑旧椚朝∩。）

Fig．1に示す．40？鍾H環境中で養生した炭材の初期含水率にも形状による差がみられ，また，高湿度中に置かれると形状が小さいほど含水率変化が大きくなる，また，

50

この傾向は低湿度環境中においても同様の傾向を示し45（Flg．2），24時間後も初期含水率と同じ結果となった。

40

つ去り，形状の小さい炭材が吸放湿にすぐれているとい35︵辞︶うことが明らかであり、今後、表面積やポーラスのサイ

3020掛者如また，400′緑Hと90？もRHの環境中に24時間炭材を置いたと52ズとの比較検討が必要である，

きの炭材含水率を比較したのがFlg．3である．形状が小51051

さくなるほど含水率が大きくなり，湿度差による含水率差も大きくなることがわかる．
したがって，調湿機能を発揮させるためには，炭材の形状を小さくすることが肝要である．
3．2 高密度スギ炭材の製造

12348時間川rs）

スギ板材を2倍強の密度まで庄密したスギ板材を炭化すると，木材成分の熱分解によって重量減少が生じる。

王ニig．2湿度F降に伴う鍔材の含水率変すと（剛！90％ケう00り

一方、炭化による圧密の復元は少ないものの，寸法にも変化がみられ，重量変化との相対的な割合から密蜜は′トさくなって5 スギ板材の高密度化は達成できなかった．
3．3 水質浄化資材の評価について

海洋水産研究センターの実証試験によると、竹粉炭掃をコアにしてセラミックスを2恒二ー被覆した水質浄化素材は，一定期間アンモニアや亜硝酸の濃度が抑制された．
しかし。実用化には多くの課題を残しており．さらに検討を要する。
Tab］e 2 弓壬付こ7〕賓鷲変化
炭化温隻 スキ軽密r萎＝C

ドし㌻丁：Jg し、nりよごn1335C

0．3日

095

〔ト．ご5原緩i3．5

粒炭炭柑形状グ）種類

1〔00

∴・iし

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ミ1（、4 てC〉∴拍：トー2；）：1、「ig．3 相対脚空に対する瑛材鳶水雷47 山一Ⅷ

粉炭25平成9年度 研究報告 大分県産業科学技術センタ∬
ヰ． おわりに
最近、環境問題で木炭材が見直され，全国各地で需要，供給ともに増加の傾向にあり，炭材の性能評価やそれを生かした開発研究も盛んになりつつある。
本年度は，気密性の高まった住環境の調湿を考慮にいれた試験として，炭材形状と吸放湿性能について検討し，形状を小さくするほど調湿しやすくなることを確認した。
これは，一般的に表面積に依存するためと考えられるが，活性炭のように表面積が大きくても吸放湿性能の向上にはつながらないため，多孔質材のポーラスの大きさにも依存していると考えられる。
また，スギ材を高汲炭材に仕上げるために，前処理として庄密したスギ材の炭化処理を試みたが，圧密形状の復元は少なかったものの，所用の密度を得ることができなかった，

海洋水産研究センターと取り組んだ水質浄化試験については，前年度の研究の反省を生かしてセラミックスで被覆した球状炭材を試作し9 アンモニアと亜硝酸の濃度抑制に一応の成果を得た．実用化には多くの課題が残るものの，炭材性能を生かした環境浄化資材としての可能性を確証した．

今後，木竹炭材の調湿や水質浄化等機能の活用を検討している県内企業に対して情報提供や技術指導，試験により協力を行っていく。
最後に，本研究で水質浄化の実証試験を担当した海洋水産研究センターの岩野英樹研究員に謝意を表す。
参考文献
り公開特許公報（特開平8−283733）‥木炭の製造方法

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