植物を主成分とする不燃材の製造方法
【課題】 燃焼時に有毒ガス等の発生するおそれのない、環境保護に配慮した不燃材の製造方法を提供することである。
【解決手段】 植物を主成分とする原材料を、硫酸アンモニウム（ＮＨ4 ）2 ＳＯ4、リン酸アンモニウム（ＮＨ4 ）3 ＰＯ4 および水Ｈ2 Ｏを成分とする不燃液剤に含浸させ、又は原材料に不燃液剤を噴霧する工程を含むことを特徴とする不燃材の製造方法が提供される。好ましくは、不燃液剤の濃度は、３容量％〜６０容量％である。不燃液剤を含浸・噴霧する前に、原材料を１００°Ｃ〜６００°Ｃで焼成する工程を含んでもよい。
【解決手段】 植物を主成分とする原材料を、硫酸アンモニウム（ＮＨ4 ）2 ＳＯ4、リン酸アンモニウム（ＮＨ4 ）3 ＰＯ4 および水Ｈ2 Ｏを成分とする不燃液剤に含浸させ、又は原材料に不燃液剤を噴霧する工程を含むことを特徴とする不燃材の製造方法が提供される。好ましくは、不燃液剤の濃度は、３容量％〜６０容量％である。不燃液剤を含浸・噴霧する前に、原材料を１００°Ｃ〜６００°Ｃで焼成する工程を含んでもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物を主成分とする不燃材の製造方法に関する。本発明の方法によって製造される不燃材には、不燃断熱材も含まれる。本発明の方法によって製造される不燃材は、建築資材の他、船舶、鉄道車両、航空機、食品等移送用コンテナに用いられる断熱材、車両の内装用断熱材、自動販売機用の断熱材、非難用防炎具、耐火被覆材、電気器具のシールド材や吸音材として利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来、不燃材としては、ロックウール、グラスウール、ウレタン、発泡ウレタン等が用いられている。また、炭化した籾殻を建物に吹き付けて、不燃材として用いている例もある。さらに、防炎被覆材として、アスベストが使用されている場合もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の不燃材のうち樹脂系接着剤を使用しているものは、火災燃焼時に有毒ガスや悪臭等が発生するという課題がある。また、解体時に廃棄処理する場合に、手間がかかるという弊害がある。また、樹脂系接着剤を使用している不燃材は、自然循環型再利用ができないという課題がある。また、炭化した籾殻を用いている場合には、建築物内で生ずるすきま風等の対流により、防ぎようのない汚れが発生するという課題がある。さらに、アスベストについては、有害物質として問題視されているにもかかわらず、未だ有効な対処法が見い出されていないのが現状である。
【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、燃焼時に有毒ガス等の発生するおそれのない、環境保護に配慮した不燃材の製造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】
本発明の請求項１に記載された不燃材の製造方法は、植物を主成分とする原材料を、硫酸アンモニウム（ＮＨ4 ）2 ＳＯ4 、リン酸アンモニウム（ＮＨ4 ）3 ＰＯ4 および水Ｈ2 Ｏを成分とする不燃液剤に含浸させ、又は前記原材料に前記不燃液剤を噴霧する工程を含むことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の請求項２に記載された不燃材の製造方法は、前記請求項１の方法において、前記不燃液剤の濃度が、３容量％〜６０容量％であることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の請求項３に記載された不燃材の製造方法は、前記請求項１又は２の方法において、前記含浸・噴霧工程の前に、前記原材料を１００°Ｃ〜６００°Ｃで焼成する工程を更に含むことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項４に記載された不燃材の製造方法は、前記請求項１から請求項３までのいずれか１項の方法において、前記原材料が、木材、木質ファイバー、籾殻又は紙スラッジであることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項５に記載された不燃材の製造方法は、前記請求項１から請求項４までのいずれか１項の方法において、前記含浸・噴霧工程の後に、前記原材料を圧縮成型する工程を更に含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、原材料として植物性材料（籾殻、紙スラッジ等）を使用しているため、最終的に廃棄処理をする際に土に戻すことが容易であり、環境保護の観点から望ましい効果が得られるとともに、火災発生時に有毒ガス等の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不燃材は、植物性材料を原材料としているため、基本的に人体に無害である。さらに、本発明の方法によって製造される不燃材は、結露対策にも有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の好ましい実施の形態に係る、植物を主成分とする不燃材の製造方法について説明する。本発明の製造方法に使用する原材料としては、木材、木質ファイバー、籾殻、紙スラッジ等の植物を主成分とする廃棄物が用いられる。
【００１２】
本発明の製造方法は、植物を主成分とする廃棄物を１００°Ｃ〜６００°Ｃの温度で焼成する工程を含む。
【００１３】
次いで、焼成した原材料に所定の不燃液剤を噴霧する工程を含む。ここで、「所定の不燃液剤」とは、硫酸アンモニウム（ＮＨ4 ）2 ＳＯ4 およびリン酸アンモニウム（ＮＨ4）3 ＰＯ4 に所定量の水Ｈ2 Ｏを加えたものである。不燃液剤における硫酸アンモニウムとリン酸アンモニウムの容積比率は、２対１程度であるのが好ましい。不燃液剤の濃度は、３容量％〜６０容量％であるのが好ましい。
【００１４】
なお、上述の工程において、不燃液剤を噴霧する代わりに、原材料を不燃液剤に含浸させてもよい。
【００１５】
不燃液剤を噴霧・含浸させた原材料を、所定の型に入れて圧縮成型することによって、建材に加工してもよい。
【００１６】
本発明の製造方法に使用する原材料は、籾殻焼成体１００容量％のものが好ましく、また、紙スラッジを混入する場合には、籾殻焼成体５０容量％、紙スラッジ５０容量％のものが好ましいが、これらの比率に限定されるものではない。
【００１７】
次に、本発明の好ましい実施の形態に係る方法によって製造された不燃材の効果を検証するために実施した試験の結果について説明する。図１は、本発明の方法によって製造された不燃材の防炎性能を確認するための試験の結果である。この試験においては、原材料としてパルプ７０容量％を含んだ試験片を用いた。試験の結果、試験片を１分間加熱した場合、着炎後３秒加熱した場合のいずれにおいても、残炎時間、残じん時間の両方とも「０」であり、消防法施行規則第４条の３の合格基準に適合し、良好な防炎性能を有することが確認された。
【００１８】
図２は、上述の試験片を、総務省令防炎性試験方法に従って試験した場合の結果を示した表である。この試験の場合においても、残炎時間、残じん時間のいずれも「０」であり、良好な防炎性能を有することが確認された。
【００１９】
原材料として木質ファイバーを用いた場合の不燃材の効果についても検証した。図３は、この試験で準備した粒度の異なる３種類の木質ファイバー（ファイバーＡ、ファイバーＢ、ファイバーＣ）の粒度分布を示したグラフである。このうち繊維長が比較的短いファイバーＣに関して所定の難燃処理を施したものについて燃焼試験を行った。燃焼試験は、ＪＩＳ Ａ９５２３（吹込み用繊維質断熱材）の附属書２およびＪＩＳ Ａ１３２１（建築物の内装材料及び工法の難燃性試験方法）の表面試験に従って行われた。この表面試験における評価基準は、図４に示すとおりである。図４において、ＴC は排気温度曲線が標準温度曲線を超える時間、ｔｄθは排気温度曲線が標準温度曲線を超えている部分の、排
気温度曲線と標準温度曲線によって囲まれた部分の面積（°Ｃ・ｍｉｎ）を示している。
【００２０】
図５は、無処理木質ファイバーの燃焼試験結果を示したグラフである。試験箱へのファイバー充填量を多くし、比重を大きくする程、発熱性の指標であるｔｄθが大きくなり、残炎時間が長くなった。また、ＴC が早くなるのは、初期発熱が大きくなることを意味する。これに対し、発煙性の指標であるＣA は全て難燃２級の規格値内であった。
【００２１】
図６は、リン酸アンモニウム処理した木質ファイバーの燃焼試験結果を示したグラフである。リン酸アンモニウム処理した木質ファイバーは、ファイバーへの不燃液剤添加量２０％程度で、いずれの比重においても難燃２級の規格値を満足し、不燃液剤添加量３０％でｔｄθがほぼ０となったが、不燃液剤添加量が多くなるほどＣA が大きくなる傾向にあった。一方、硫酸アンモニウム処理した木質ファイバーは、ファイバーへの不燃液剤添加量２０％程度では、ｔｄθおよび残炎時間が難燃２級の規格値を超えたが、リン酸アンモニウムほどＣA を増加させなかった（図示せず）。これらの結果から、木質ファイバーの不燃処理には、発熱抑制効果に優れるリン酸アンモニウム並びに発煙抑制効果を示す硫酸アンモニウムを配合した不燃剤を用いるのが適当であることが検証された。
【００２２】
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。
【００２３】
例えば、前記実施の形態において、原材料を焼成する工程が含まれているが、この焼成工程を省略してもよい。また、木質ファイバーについては、厚みに関係なく、成型板にプレス加工したものも含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に係る製造方法によって製造された不燃材の効果を検証するために行われた試験の結果を示した表である。
【図２】本発明の好ましい実施の形態に係る製造方法によって製造された不燃材の効果を検証するために行われた別の試験の結果を示した表である。
【図３】原材料として木質ファイバーを用いた場合における不燃材の効果についての検証試験に使用した原材料の粒度分布を示したグラフである。
【図４】表面試験における評価基準を示したグラフである。
【図５】無処理木質ファイバーの燃焼試験結果を示したグラフである。
【図６】リン酸アンモニウム処理した木質ファイバーの燃焼試験結果を示したグラフである。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物を主成分とする不燃材の製造方法に関する。本発明の方法によって製造される不燃材には、不燃断熱材も含まれる。本発明の方法によって製造される不燃材は、建築資材の他、船舶、鉄道車両、航空機、食品等移送用コンテナに用いられる断熱材、車両の内装用断熱材、自動販売機用の断熱材、非難用防炎具、耐火被覆材、電気器具のシールド材や吸音材として利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
従来、不燃材としては、ロックウール、グラスウール、ウレタン、発泡ウレタン等が用いられている。また、炭化した籾殻を建物に吹き付けて、不燃材として用いている例もある。さらに、防炎被覆材として、アスベストが使用されている場合もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の不燃材のうち樹脂系接着剤を使用しているものは、火災燃焼時に有毒ガスや悪臭等が発生するという課題がある。また、解体時に廃棄処理する場合に、手間がかかるという弊害がある。また、樹脂系接着剤を使用している不燃材は、自然循環型再利用ができないという課題がある。また、炭化した籾殻を用いている場合には、建築物内で生ずるすきま風等の対流により、防ぎようのない汚れが発生するという課題がある。さらに、アスベストについては、有害物質として問題視されているにもかかわらず、未だ有効な対処法が見い出されていないのが現状である。
【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、燃焼時に有毒ガス等の発生するおそれのない、環境保護に配慮した不燃材の製造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】
本発明の請求項１に記載された不燃材の製造方法は、植物を主成分とする原材料を、硫酸アンモニウム（ＮＨ4 ）2 ＳＯ4 、リン酸アンモニウム（ＮＨ4 ）3 ＰＯ4 および水Ｈ2 Ｏを成分とする不燃液剤に含浸させ、又は前記原材料に前記不燃液剤を噴霧する工程を含むことを特徴とするものである。
【０００６】
本発明の請求項２に記載された不燃材の製造方法は、前記請求項１の方法において、前記不燃液剤の濃度が、３容量％〜６０容量％であることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の請求項３に記載された不燃材の製造方法は、前記請求項１又は２の方法において、前記含浸・噴霧工程の前に、前記原材料を１００°Ｃ〜６００°Ｃで焼成する工程を更に含むことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の請求項４に記載された不燃材の製造方法は、前記請求項１から請求項３までのいずれか１項の方法において、前記原材料が、木材、木質ファイバー、籾殻又は紙スラッジであることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の請求項５に記載された不燃材の製造方法は、前記請求項１から請求項４までのいずれか１項の方法において、前記含浸・噴霧工程の後に、前記原材料を圧縮成型する工程を更に含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、原材料として植物性材料（籾殻、紙スラッジ等）を使用しているため、最終的に廃棄処理をする際に土に戻すことが容易であり、環境保護の観点から望ましい効果が得られるとともに、火災発生時に有毒ガス等の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不燃材は、植物性材料を原材料としているため、基本的に人体に無害である。さらに、本発明の方法によって製造される不燃材は、結露対策にも有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の好ましい実施の形態に係る、植物を主成分とする不燃材の製造方法について説明する。本発明の製造方法に使用する原材料としては、木材、木質ファイバー、籾殻、紙スラッジ等の植物を主成分とする廃棄物が用いられる。
【００１２】
本発明の製造方法は、植物を主成分とする廃棄物を１００°Ｃ〜６００°Ｃの温度で焼成する工程を含む。
【００１３】
次いで、焼成した原材料に所定の不燃液剤を噴霧する工程を含む。ここで、「所定の不燃液剤」とは、硫酸アンモニウム（ＮＨ4 ）2 ＳＯ4 およびリン酸アンモニウム（ＮＨ4）3 ＰＯ4 に所定量の水Ｈ2 Ｏを加えたものである。不燃液剤における硫酸アンモニウムとリン酸アンモニウムの容積比率は、２対１程度であるのが好ましい。不燃液剤の濃度は、３容量％〜６０容量％であるのが好ましい。
【００１４】
なお、上述の工程において、不燃液剤を噴霧する代わりに、原材料を不燃液剤に含浸させてもよい。
【００１５】
不燃液剤を噴霧・含浸させた原材料を、所定の型に入れて圧縮成型することによって、建材に加工してもよい。
【００１６】
本発明の製造方法に使用する原材料は、籾殻焼成体１００容量％のものが好ましく、また、紙スラッジを混入する場合には、籾殻焼成体５０容量％、紙スラッジ５０容量％のものが好ましいが、これらの比率に限定されるものではない。
【００１７】
次に、本発明の好ましい実施の形態に係る方法によって製造された不燃材の効果を検証するために実施した試験の結果について説明する。図１は、本発明の方法によって製造された不燃材の防炎性能を確認するための試験の結果である。この試験においては、原材料としてパルプ７０容量％を含んだ試験片を用いた。試験の結果、試験片を１分間加熱した場合、着炎後３秒加熱した場合のいずれにおいても、残炎時間、残じん時間の両方とも「０」であり、消防法施行規則第４条の３の合格基準に適合し、良好な防炎性能を有することが確認された。
【００１８】
図２は、上述の試験片を、総務省令防炎性試験方法に従って試験した場合の結果を示した表である。この試験の場合においても、残炎時間、残じん時間のいずれも「０」であり、良好な防炎性能を有することが確認された。
【００１９】
原材料として木質ファイバーを用いた場合の不燃材の効果についても検証した。図３は、この試験で準備した粒度の異なる３種類の木質ファイバー（ファイバーＡ、ファイバーＢ、ファイバーＣ）の粒度分布を示したグラフである。このうち繊維長が比較的短いファイバーＣに関して所定の難燃処理を施したものについて燃焼試験を行った。燃焼試験は、ＪＩＳ Ａ９５２３（吹込み用繊維質断熱材）の附属書２およびＪＩＳ Ａ１３２１（建築物の内装材料及び工法の難燃性試験方法）の表面試験に従って行われた。この表面試験における評価基準は、図４に示すとおりである。図４において、ＴC は排気温度曲線が標準温度曲線を超える時間、ｔｄθは排気温度曲線が標準温度曲線を超えている部分の、排
気温度曲線と標準温度曲線によって囲まれた部分の面積（°Ｃ・ｍｉｎ）を示している。
【００２０】
図５は、無処理木質ファイバーの燃焼試験結果を示したグラフである。試験箱へのファイバー充填量を多くし、比重を大きくする程、発熱性の指標であるｔｄθが大きくなり、残炎時間が長くなった。また、ＴC が早くなるのは、初期発熱が大きくなることを意味する。これに対し、発煙性の指標であるＣA は全て難燃２級の規格値内であった。
【００２１】
図６は、リン酸アンモニウム処理した木質ファイバーの燃焼試験結果を示したグラフである。リン酸アンモニウム処理した木質ファイバーは、ファイバーへの不燃液剤添加量２０％程度で、いずれの比重においても難燃２級の規格値を満足し、不燃液剤添加量３０％でｔｄθがほぼ０となったが、不燃液剤添加量が多くなるほどＣA が大きくなる傾向にあった。一方、硫酸アンモニウム処理した木質ファイバーは、ファイバーへの不燃液剤添加量２０％程度では、ｔｄθおよび残炎時間が難燃２級の規格値を超えたが、リン酸アンモニウムほどＣA を増加させなかった（図示せず）。これらの結果から、木質ファイバーの不燃処理には、発熱抑制効果に優れるリン酸アンモニウム並びに発煙抑制効果を示す硫酸アンモニウムを配合した不燃剤を用いるのが適当であることが検証された。
【００２２】
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。
【００２３】
例えば、前記実施の形態において、原材料を焼成する工程が含まれているが、この焼成工程を省略してもよい。また、木質ファイバーについては、厚みに関係なく、成型板にプレス加工したものも含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に係る製造方法によって製造された不燃材の効果を検証するために行われた試験の結果を示した表である。
【図２】本発明の好ましい実施の形態に係る製造方法によって製造された不燃材の効果を検証するために行われた別の試験の結果を示した表である。
【図３】原材料として木質ファイバーを用いた場合における不燃材の効果についての検証試験に使用した原材料の粒度分布を示したグラフである。
【図４】表面試験における評価基準を示したグラフである。
【図５】無処理木質ファイバーの燃焼試験結果を示したグラフである。
【図６】リン酸アンモニウム処理した木質ファイバーの燃焼試験結果を示したグラフである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不燃材の製造方法であって、
植物を主成分とする原材料を、硫酸アンモニウム（ＮＨ4 ）2 ＳＯ4 、リン酸アンモニウム（ＮＨ4 ）3 ＰＯ4 および水Ｈ2 Ｏを成分とする不燃液剤に含浸させ、又は前記原材料に前記不燃液剤を噴霧する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記不燃液剤の濃度が、３容量％〜６０容量％であることを特徴とする請求項１に記載された方法。
【請求項３】
前記含浸・噴霧工程の前に、前記原材料を１００°Ｃ〜６００°Ｃで焼成する工程を更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】
前記原材料が、木材、木質ファイバー、籾殻又は紙スラッジである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。
【請求項５】
前記含浸・噴霧工程の後に、前記原材料を圧縮成型する工程を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された方法。
【請求項１】
不燃材の製造方法であって、
植物を主成分とする原材料を、硫酸アンモニウム（ＮＨ4 ）2 ＳＯ4 、リン酸アンモニウム（ＮＨ4 ）3 ＰＯ4 および水Ｈ2 Ｏを成分とする不燃液剤に含浸させ、又は前記原材料に前記不燃液剤を噴霧する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記不燃液剤の濃度が、３容量％〜６０容量％であることを特徴とする請求項１に記載された方法。
【請求項３】
前記含浸・噴霧工程の前に、前記原材料を１００°Ｃ〜６００°Ｃで焼成する工程を更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】
前記原材料が、木材、木質ファイバー、籾殻又は紙スラッジである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。
【請求項５】
前記含浸・噴霧工程の後に、前記原材料を圧縮成型する工程を更に含むことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載された方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−３２８１０（Ｐ２０１１−３２８１０Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８２２７７（Ｐ２００９−１８２２７７）
【出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【出願人】（５９７１３３２９３）
【出願人】（５９９０２５０３１）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月５日（２００９．８．５）
【出願人】（５９７１３３２９３）
【出願人】（５９９０２５０３１）
【Ｆターム（参考）】
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