JP2018538392A - 有毒ガス低減型の環境にやさしい着火炭及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明による有毒ガス低減型の環境にやさしい着火炭の製造方法は、木材を産業用チッパーを利用してチッピングする工程と、チッピングする工程後に得られた木質材料を、炭素含有量が55 wt%以上80 wt%未満となるように150 ℃〜400 ℃の処理温度で熱加工処理する工程と、熱加工処理する工程を経た木質材料を粉砕機に投入して木粉に粉砕する工程と、粉砕する工程を経た熱処理木粉を、天然接着剤と共に攪拌後、型又はモールドプレス型に注入して圧縮成形して乾燥する工程とを備え、有毒ガス発生を減少させるようにしている。【選択図】図１

Description

本発明は、有毒ガス低減型の環境にやさしい着火炭及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、着火及び燃焼過程でも人体に有害な有毒ガス発生量が著しく減少される有毒ガス低減型の環境にやさしい着火炭及びその製造方法に関する。

一般に、着火炭と称される点火用成形炭は、ボンゲタン（韓国ブランド名）とも呼ばれ、火をつけるためのものであり、従来のおがくず成形炭、炭粉成形炭、及びおがくず炭等を含めて称する成形木炭（Agglomerated Wood Charcoal）の一種に区分される。ここで、成形木炭は、木材、竹や種実の削片、かんなくず、又は樹皮などを原料にして一定の形に成形した後に炭化したものや、炭化したおがくず炭に粘結剤（小麦粉、澱粉）と燃焼材（硝酸バリウム、硝酸ナトリウム）などのような補助添加剤とを添加した後に成形製造したものを意味する（木材製品の規格、品質基準告示第2015-2号附属14 成形木炭）。

全ての成形木炭の共通の特徴は原料を炭化（Carbonization）して利用することにあり、この成形木炭は、空気や酸素の流通を遮断した無酸素雰囲気（Low-Oxygen Atmosphere）で有機物を加熱及び熱分解する現象や過程によって製造される。

このような成形木炭の主な材料は、広葉樹材、針葉樹材、竹やこれらの種実、オガクズやかんなくず、又は樹皮を炭化したもの等であって規格化されており、このほかの建設廃木材、生活廃木材、殺虫の消毒処理木材、防腐処理木材やその他の有害物質汚染が懸念される材料は使用しないものと規定されている。

しかし、実際の現場では、通常の流通過程を経て運び込まれた廃木材とそうでない汚染された廃木材とを全く区別しておらず、関係機関も、また、これを全く取り締まらない実情であることが明らかにされている（国立山林科学院の朴ほか、２００７）。

実際、当時（２００６年）の全国（韓国）の炭の生産会社をランダムに指定し、これら会社が生産する様々なタイプの炭製品（堅炭、竹炭）について、重金属に該当する鉛及びカドミウムの含有量（ppm）を測定した。その測定結果によれば、国内炭の製造会社の製品１３種における４つの製品で、鉛及びカドミウムの含有量について、鉛がそれぞれ170、77、74、46 ppm、カドミウムがそれぞれ5、3、1、1 ppm含まれていることが明らかになった。食品の一般的規格に基づいた自主的な比較基準によると、海産の魚介類の鉛の検出は2.0 ppm以下を満足しなければならず、貝類やコメのカドミウムの検出はそれぞれ2.0 ppm、0.2 ppm以下を満足しなければならないので、上記の測定結果による４つの製品の重金属の検出量が極めて高いことが分かった。

また、上記の測定と同様に各会社で生産した着火炭やボンゲタンをランダムに選別して重金属（鉛やカドミウム）の含有量を測定した結果、鉛が21 ppm〜830 ppm、カドミウムが1 ppm〜13 ppm含まれていることが分かり、販売されている着火炭の場合は前述の一般炭に比べてさらに多くのメーカー条件と比較的高い重金属含有量を有することが分かった。このような結果を通じて、有害物質が含まれていない炭を利用した場合にも、これを粉末化して燃焼材の硝酸バリウムや硝酸ナトリウムなどを添加すると、有害物質が多量に検出されかねないこと、及び有害物質を含めた炭を利用し燃焼材まで添加した場合、重金属の発生量がより大きくなることを予測できる。

また、（艦ほか、２００５）の研究発表によると、家具類のような廃木材を低温で焼却する場合、パーティクルボードやMDFなどに利用されるホルマリン系統の接着剤成分が完全に分解せず、ダイオキシン（dioxin）や前駆物質の形で変異して放出され得るとされており、（尹ほか、２００６）はCCAの防腐処理木の場合、これに含まれているクロム、銅やヒ素などの成分がダイオキシン再合成過程で触媒の役割をしている重金属を提供するので、燃焼過程でダイオキシンの増加の可能性が高いと指摘している。

成形木炭が開発される前は、焼き物用（炭火焼き用）としては、一般の木材を除いて炭を利用することが一般的であった。また、炭としては堅炭や竹炭を利用するケースが多いが、これは長期間の木炭の過程を経て得られた炭の原料は、密度が高い樹種であればあるほど炭の收率（体積基準%）が高いためである。

炭を肉類や魚などの焼き物用として利用した場合、プロパンガスや電熱器で加熱する場合よりも肉の表面を急速に昇温させるため、食べ物の組織が硬くなり同時に肉に生成される甘い成分であるグルタミン酸などを排出させないので食べ物の味を改善させる効果が得られる（朴ほか、２００７）。しかし、このような炭は、一般的な薪に比べて含水率は非常に低いが有機物が高温で熱分解されて得られた無定形の炭素物質であるため、着火時間が非常に長く、特定の焚きつけ材がないと着火させるのが非常に難しいという短所がある。

成形木炭の用途としては大きく分けて２つある。１つは他の炭素材料（炭など）の着火に一助のためのもの（着火炭、ボンゲタンなど）であり、他の１つは焼き物用燃料として利用するためのもの（おがくず炭など）である。このような用途に応じた、単なる着火用途の成形木炭の場合、着火時間と火力などを改善させるために硝酸バリウムや硝酸ナトリウムのような燃焼材を含めて製造され、炭火焼き用途の成形木炭の場合、このような燃焼材を含まずにおがくず炭や堅炭などを利用して製造される。

しかし、このような区分化を行い用途に適合させて使用することは広まっておらず、ほとんどの焼き物料理店では、有害物質を含む炭と燃焼材とから製造された焼き物用燃料を用いており、履歴が不明な着火炭やボンゲタンを利用する例が非常に多かった。このため、燃焼過程で重金属が排出されて市民の健康を大きく脅かしていた。

一方、このような着火炭を本来の用途とは違って自殺に利用する事例が最近、頻繁に発生している。 釜山大学校の全外（２０１４）の研究結果によると、従来の着火炭（ボンゲタン）を利用した自殺例について、２００７年では８７人（0.7 %）であるのに対し、２０１１年では１２５４人（7.9%）であり約１７倍ほどに急激に増加したことが明らかとなっている。

次の表１は、世宗大学大の気環境研究室で２００７年に実施した都市着火炭に関する有害ガス物質検出実験の結果を示している。

上表に示すように、一酸化炭素が放出される総量は、焼却場の排出許容基準や室内空気の質基準をかなり超過していることが分かった。

このような例を総合的に評価すると、履歴の不明な有害物質を含む木材を無分別に利用することを防止し、硝酸バリウム及び硝酸ナトリウムなどと同じ化学系の燃焼材を混合することを防止し、自殺用に悪用することを防止するためには、新規な技術と製造方法とを適用し、従来の着火炭のような成形木炭の性能を備えると共に有毒ガスを低減する特性を有する新規な概念の着火炭（成形木炭）製造技術を早急に確立しなければならない。

従って、本発明は上述のような従来技術の問題点を解決するために案出されたものであり、本発明の目的は上述した問題点を解消することにある。即ち、着火剤を使用せずに着火時間を短縮させることが可能なホルマリンベースの接着剤（メラミン樹脂系接着剤など）を使用しないで、有毒ガスの発生を低減化することができる新規な概念の有毒ガス低減型の環境にやさしい着火炭及びその製造方法を提供することにある。

また、従来の成形木炭に利用され、製品の射出及び成形特性の改善を目的として主な炭素材料に混合される硝酸バリウムやベース成分として適用される硝酸ナトリウムを全く利用しない有毒ガス低減型の環境にやさしい着火炭及びその製造方法を提供することを目的とする。工程条件と、乾性油などの天然ソフト材料や、無害の天然植物性油、アマニ油などの射出及び成形工程後に適用可能である優秀な燃料条件（発熱量など）とにより、従来の着火炭の特性と同等であり、これに関連した品質規格を全て満足できると共に従来の成形木炭を燃焼した際に発生する有害性重金属が全く検出されず、一酸化炭素発生量（ppm）が著しく低い環境にやさしい着火炭の製造工程を提供することを目的とする。

さらに、不明な履歴を有し有害物質が付いている炭材料を利用しないようにするため、街路樹木、害虫の被害木、小枝、根、森整備事業副産物など流通過程を明確に把握でき、有害成分が全く含まれていない原料を利用できる技術を提案することを目的とする。これによって、従来の成形木炭の基本的な問題点を解決すると共に低付加価値性の木質材料を簡単に製品化できる技術を通して山林資源環境に貢献することができる。また、本発明は、従来の炭の一酸化炭素排出特性によって自殺事例が生じることを予防することを目的とする。

本発明によれば、有毒ガス低減型の環境にやさしい着火炭の製造方法は、木材を、産業用チッパーを利用して一定サイズ以下にチッピングする工程と、このチッピング工程後に得られる木質材料を、炭素含有量が50 wt%以上90 wt%未満となるように150 ℃〜400 ℃の処理温度で一定時間熱加工処理する工程と、この熱加工処理する工程を経た木質材料を粉砕機に投入して木粉に粉砕する工程と、この粉砕する工程を経た熱処理木粉を天然接着剤と共に攪拌した後、型又はモールドプレス型に注入して圧縮成形して乾燥する工程とを備えている。

上述した接着剤は、澱粉接着剤、米粉接着剤、ゼラチン接着剤、にかわ接着剤、血漿接着剤、寒天接着剤、及びタンニン接着剤を含む天然接着剤グループのうちの１つの接着剤である。

上述した木粉に粉砕する工程は、8メッシュ〜40メッシュの大きさに粉砕する工程である。

上述したチッピングする工程における木材の含水状態は、生木が含水率50 %〜80 %であり、大気乾燥木が含水率11 %〜15 %であり、全乾木が含水率0 %〜3 %である。

上述した熱加工処理する工程において、炭化機器の大気温度を150 ℃〜400 ℃まで昇温し、この炭化機器の火炉の内部を空気遮断状態で72時間以下の時間、熱処理する。炭化機器内において、水平軸を中心に回転する回転ドラム内に木材チップを供給し、この回転ドラムをモーターによって回転させつつ加熱手段によって加熱することにより急速熱処理する。

上述した圧縮成形して乾燥する工程において、成形後に1日〜2日の間、常温で冷却した後、乾性油10 g〜30 gを片面に塗布し、40 ℃〜105 ℃の乾燥機内で熱空気乾燥を行う。

本発明による有毒ガス低減型の環境にやさしい着火炭は、木材を産業用チッパーを利用して一定サイズ以下にチッピングした後、炭素含有量が55 wt%以上80 wt%未満となるように150 ℃〜400 ℃の処理温度で熱処理した後、粉砕機に投入して木粉の形で粉砕して得られる熱処理木粉を天然接着剤と共に攪拌し、型又はモールドプレス型に注入して圧縮成形して乾燥することにより、有毒ガス発生を減少させるようにしている。

本発明によれば、炭粉である従来の着火炭（ボンゲタン）の場合、着火時間が長く、これを補償するために着火剤を使用するのに対して、本発明による着火炭は、着火剤や化学接着剤を使用することなく着火が容易であり、有毒ガスの発生が少ない。即ち、有毒ガスの発生が著しく減少される有毒ガス低減型の環境にやさしい着火炭が提供される。

本発明による着火炭と従来の着火炭（ボンゲタン）の一酸化炭素発生量の測定結果を示したグラフである。 本発明による着火炭と従来の着火炭の総熱放出量の測定結果を示すグラフである。 本発明による着火炭と従来の着火炭の着火時間の測定結果を示すグラフである。 発熱量の測定結果を示すグラフである。 チャンバー実験を通じた一酸化炭素排出量の検出実験結果を示すグラフである。 燃焼時間による重量減少率を表したグラフである。 重量減少値を利用した換算熱量グラフである。 処理時間及び処理温度と重量減少率との関係を示すグラフである。

以下、本発明による環境にやさしい着火炭の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。

本発明による有毒ガス低減型の環境にやさしい着火炭の製造方法は、木材を産業用チッパーを利用して一定サイズ以下にチッピングする工程と、このチッピングする工程で得られる木質材料を150℃~400℃の処理温度で一定時間熱加工処理し、木質材料の炭素含有量が50wt%以上90wt%未満となるように熱加工処理する工程と、この熱加工処理する工程を経た木質材料を粉砕機に投入して8メッシュ〜40メッシュの大きさの木粉に粉砕する工程と、この粉砕する工程を経た熱処理木粉を天然接着剤（澱粉接着剤、米粉接着剤、ゼラチン接着剤、にかわ接着剤、血漿接着剤、寒天接着剤、又はタンニン接着剤）と共に攪拌後、型又はモールドプレス型に注入して圧縮成形して乾燥した後、乾性油（アマニ油、ごま油、ケシ油、くるみ油、紅花油、ひまわり油、及び混合油など）を片方の外部表面に一定量塗布して乾燥する工程を備えている。

以下では、本発明による環境にやさしい着火炭の製造方法をより詳細に説明する。

１）木材の伐採及びチップピングする工程
本発明に使用される木質材料として、従来の成形木炭製造の際に問題視された有害成分が含まれた炭材料の無分別な使用を禁止するため、山林や日常生活環境における無害な木質材料を利用する。その際に主材料として使用される木質材料は、松クイ虫被害、クヌギが枯れ落ちる病気、害虫の被害木、街路樹木、小枝、小径の間伐材、森整備事業副産物などをはじめとする低付加価値の原料をはじめとし、一般的な竹、松（pine）、ピッチパイン、カラマツ、チョウセンマツ、グラディエーターパイン、ユーカリトップス、メランティ、シラカバ、栗、ヒノキ、杉、ブナ、赤オーク（oak）、ブラウンオーク、ホワイトオーク、ナラガシワ、アベマキ、クヌギ、野桜、ソメイヨシノ、アカシアの木、加増木、ポプラ、ベトナム産アカシア、クルイン（keruing）を含めた発生履歴が明らかな種々の混合種を含む。

このような木材を先に伐採して1 m前後に切断した後、これを再び、産業用チッパーなどを通じて5 cm〜15 cmの大きさ、望ましくは10 cmの大きさで樹皮を含めた状態でチッピング及び破砕する工程を行う。この時の木材の機能的状態は、生木が含水率50 %〜80 %であり、大気乾燥木が含水率11 %〜15 %であり、全乾木が含水率0 %〜3 %である。

２）熱加工処理する工程
上述したようにチッピング及び破砕された木材チップを乾燥及び炭化室に移送した後、一括式木材高温乾燥及び炭化機器又は連続式木材乾燥及び炭化機器の火炉の温度が本発明の処理工程温度である150 ℃〜400 ℃まで昇温される。火炉の内部は、空気遮断状態（無酸素状態）に72時間以内の時間保たれ、急速高温乾燥及び熱加工処理が行われる。

なお、本発明では、原料が150 ℃〜400 ℃の温度に到達した状態に急速に熱処理されるため、木質原料が黒く炭化されることを防ぐために、ウッドロースティングによって木材チップが熱処理される。即ち、本発明では、従来の炭化火炉に代えて、水平軸を中心に回転する回転ドラム内に木材チップを供給し、この回転ドラムをモーターによって回転させてガスバーナーを含む加熱手段によって加熱して木材チップを連続的に速やかに熱加工処理している。従って、従来の炭化火炉では時間がかかるうえに連続的な生産が不可能であったが、本発明では、前述したように木材チップを連続的に熱処理することで、木材チップを低コストで連続的に熱加工処理することができる。

本工程では、熱加工処理は、図８に示すように、木の炭化の処理過程において処理温度及び処理時間が増大するに従って、水分、一酸化炭素と二酸化炭素、酢酸、及びメタノールを含めた他の揮発性物質を、製造される前の状態のように除去することによって行われる。即ち、本発明の木材処理の範囲を炭素含有量で区分して述べると、一般的な炭の炭素含有量の範囲である90 wt%〜100 wt%以下と、生木材状態の炭素含有量の範囲である40 wt%〜50 wt%との中間の範囲である50 wt%〜90 wt%の炭素含有量を持つように、望ましくは55 wt%〜80 wt%の炭素含有量を持つように熱加工処理する。これにより、着火時の燃焼過程において、一般木材に比べて不燃性ガスの発生する確率が非常に小さく、一般の無処理木材に比べて炭素含有量が高いために高い熱量を有している。

本発明において用いられる原料は、大きさ、密度、形状、重量、及び部位などの材料的条件と50 %〜80 %の生木、11 %〜15 %の大気乾燥木、0 %〜3 %の全乾木などの含水条件とに応じて種々のタイプに分類される。これらは、72時間以下の処理時間で熱処理される。この場合、72時間以下という処理時間は、熱処理される当初の原料の大きさ（丸太、角材、板材、木材チップ、木材粉末など）と、半炭化処理機器の火炉の内径と、半炭化処理しようとする原料の量とによって異なる。また、上述の熱処理を経た木材は、処理後直ちに取出され常温まで冷却される。

３）粉砕工程
上述の熱加工処理工程を経て取出又は回収された熱加工処理済みの木材チップは、産業用チッパー又は木材チップ専用の粉砕機などを用いて、一般的なパーティクルボード用削片の大きさである8メッシュ〜40メッシュの粒子サイズの木材チップ又は木粉状態に粉砕される。

４）成形及びプレス工程
上述の粉砕工程を経て回収された熱加工処理済み木粉に、天然系の粘結剤が付加される。この粘結剤の添加率は完全乾燥燃料の固形分が12 %〜15 %となるように混合され、混合された後に攪拌され、成形・射出が行われる。成形時に付加される粘結剤は、熱加工処理済み木粉を製品に成形するためのバインダーの役割を果たしている。本発明で使用される粘結剤（接着剤）は、澱粉接着剤、米粉接着剤、大豆接着剤、ゼラチン接着剤、血漿接着剤、にかわ接着剤、タンニン接着剤、又は寒天接着剤などのエコ接着剤である。

これらのうち、血漿接着剤は、牛や豚などの家畜の屠殺時に発生する屠畜血液を利用し、この屠畜血液を遠心分離機で遠心分離し、上澄み液の血漿を分離して濃縮して製造される接着剤である。

タンニン接着剤は木の皮に含まれているタンニン成分を抽出して作製された接着剤であり、寒天接着剤は天草などの海藻類を熱水抽出して得られる寒天で作製された接着剤である。これら接着剤は、粘度を調節するために、水又は蒸留水を種々の混合比で混合して使用される。

上述したように、本発明においては、前述のような天然系の接着剤を着火炭の粘結剤として使用することによって、従来の成形木炭製造時のように、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂など化学接着剤の使用による有害ガスの発生を防止することが可能である。

一方、木粉と接着剤との混合比率は、木粉原料の樹種、密度、粒度、含水率、接着剤の粘度、堆積時間、熱可塑性、熱硬化性特性などによって調整される。一例として説明すると、一般的な方法は、原料を全て完全に乾燥した後、木粉の重量の12 %〜15 %に該当する接着剤の固形分を計量する。さらに、計量された接着剤による液状接着剤を製造するために添加する水又は蒸留水の重量を接着剤固形分の重量の1.5倍〜2倍とし、40 ℃〜60 ℃の恒温水槽内部で一定粘度がなるまで攪拌して製造する。この攪拌の後、液状接着剤は完全に乾いた原料と混合された後、一定時間攪拌される。その後、専用のモールドプレス型に射出成形される前に、常温で5分〜7分間の堆積時間がとられる。その後、この混合原料は、モールドプレスの成型機に垂直に射出されるか、又は混合配列工程を経て射出成形される。プレス時間は5分〜10分間であり、内部に多数の空気穴を有する円形成形炭形の製品が回収される。

なお、上述した例は、原料の樹種、密度、粒度、原料の含水率、接着剤固形物添加量、堆積時間、プレス時間、プレス温度などによって異なる仕様に設定されることがあり、大きく超えない範囲で実施される。また、押し付け加工における製品の仕様は限定されず、製品の径及び高さ並びに穴の数は重さ175g以上で適切に調整して成形することができる。

５）冷却及び乾燥工程
上述の成形及びプレス工程を経て得た木炭成形加工物は、常温で1日〜2日養生された後、40 ℃〜105 ℃の乾燥機内で送風乾燥又は乾燥される。

６）乾性油塗布工程
上述の乾燥工程を経た木炭成形製品の片面に乾性油（アマニ油、ごま油、ケシ油、くるみ油、紅花油、ひまわり油、混合油など）が塗布される。この時の塗布量は10 g〜30 gであり、塗布した後、40 ℃〜105 ℃の熱空気乾燥を経て最終製品が製造される。

前述した本発明による着火炭の製造方法においては、木材チップは熱処理された後、木粉に加工される。本発明の他の実施形態においては、木材チップとされる前に、約1 m又はそれ以上の大きさの木片とした状態で熱処理した後、木粉に加工される。

本発明による環境にやさしいエコ着火炭と従来の着火炭（ボンゲタン）との一酸化炭素濃度を比較するため、燃焼実験が実施された。

１）実験に使用された本発明のエコ着火炭は、ウッドロースティング処理によって得られたオークの樹種の熱処理木粉（メッシュ# 12〜# 20、炭素含有量58 wt%〜63 wt%）を選択して用意しており、全乾比300 gの原料を利用した。また、天然系接着剤として豚の皮から抽出したゼラチン固形分を利用した。熱処理木材チップの重量300 gの15 %に当たる約50 gのゼラチン固形粉末に100 gの蒸留水を混合し攪拌した後、これを熱処理木粉と再び攪拌する工程を行った。この後、モールドプレス成型機に投入した後、10分間の圧縮工程が行われた。

モールドプレスの成型機を用いて製造された円形製品は、13.5 cmの直径と、上下に貫通された13個の空気穴とを有していた。全体積は、約440 cm³であり、1日〜2日間、常温で養生した後、乾性油のアマニ油20 gを一面に塗った後、50 ℃のオーブンドライヤーで2日間乾燥して、最終的に製作された。

２）一般に、従来の着火炭の場合、不明な履歴を有する廃木材の乱用と燃焼材として硝酸バリウムや硝酸ナトリウムの使用のために重金属が検出されている。上述した実施例のサンプルの場合、これらを全く利用していないために検出される心配が全くないが、燃焼過程の酸素欠乏によって発生する不燃性物質である一酸化炭素の含有量を調べるため、国内の代表的樹種である松、オーク及び竹の３種に区分して製造した本発明の製品と従来の着火炭などの計４種類について、Ａ機関（韓国、ソウル）によりコーンカロリメーターを用いた実験を実施した。

この場合、従来の着火炭は、炭粉末280 gと小麦粉固形分26 gとの攪拌混合物を射出成形し、その外部表面に25 gの硝酸バリウムと7 gの硝酸ナトリウムなどのベース成分とをそれぞれ塗布して製造した。

その際、コーンカロリメーターは、50 kWの電力で使用した場合に、コーン型火炉の内部温度が約600 ℃となり、5分間行われた実験において、一酸化炭素発生量、総熱放出量、着火時間などを測定した。その結果は以下の通りであった。

図１は一酸化炭素発生量の測定結果を示すグラフであり、本発明による３つの着火炭の一酸化炭素の排出量が従来の着火炭（ボンゲタン）に比べて確実に低いことが分かった。これは、本発明による着火炭は、従来の着火炭（ボンゲタン）より着火性能が優れ、一酸化炭素の発生の主な原因である不燃焼物質が比較的少なく発生したためであると判断される。

図２はコーンカロリメーターを用いた実験によって得られた総熱放出量を比較分析した結果である。本発明による着火炭が従来の着火炭（ボンゲタン）より高い熱放出量を有することが分かった。従って、本発明による着火炭が焚き付けの用途に使われる従来の着火炭（ボンゲタン）よりも高い熱効率を持つことが確認できた。

一方、図３はコーンカロリメーター実験によって得られた着火時間を比較分析した結果を示すグラフである。従来の着火炭（ボンゲタン）の場合、着火時間が本発明による着火炭に比べてより長い時間が要求されることが分かった。これは、従来の着火炭（ボンゲタン）のベース成分（硝酸ナトリウム）を含む不燃焼物質が、粉砕工程でランダムに攪拌されたためと考えられる。また、本発明による３つの着火炭のうち竹の着火性能が、針葉樹や広葉樹の樹種より優秀であることが確認できた。

３）本発明による製品の原料の成形燃料としての燃料性能を評価するため、重要因子である発熱量を測定し、その結果が図４に示されている。この測定結果より、15 wt%のゼラチン粘結剤を添加した場合に、熱量が共通して減少することが分かった。従って、市販されている従来の着火炭（ボンゲタン）のカロリーは、相対的に低い方に属していることが分かる。また、本発明の製品は、ベース成分などの成分を含まないので、主な材料の熱量の特性に大きな差がないことを類推することができる。

４）以下は、上述した実験の縮小実験として、コーンカロリメーター実験を行わず、アマニ油15 gを外部表面に塗布した後に、着火させた際の一酸化炭素発生量を実際に測定した結果である。この実験に使用したチャンバーの大きさは100 cm×100 cm×200 cmであり、測定時間は30分のうち最初15分間は酸素を遮断し、その後15分間は酸素を供給することにより、自殺用途（電子的）で使用された時（電子）及び焼き物に使用された時（後者）の状況をシミュレーション化した。その結果が、図５に示されている。

図５に示されているように、本発明の製品の一酸化炭素濃度は、従来の着火炭（ボンゲタン）に比べて著しく低いことを把握することができた。本実験に使用された従来の着火炭の場合、最大の一酸化炭素濃度が4096 ppmであり、本発明による着火炭の場合、これが87 %〜92 %減少されていることが分かった。従って、本発明の製品は、成形木炭の最も有害な有毒ガスであり、自殺用途に使われる一酸化炭素の含有量が著しく低いことが把握できた。

図６は燃焼時間による重量減少率（weight loss）を表したグラフである。図６に示したように、本発明の製品は、従来の着火炭（ボンゲタン）より同一時間内でより大きな減少量を示している。その理由は、従来の着火炭の原料である炭の固定された炭素率が本発明製品の原料である半炭化木材より高いためである。しかし、図７（重量減少値を用いたカロリー値（calorific value）の換算値）に示すように、時間当たりに減少する重量（g）を高位発熱量値に換算した後、これを全て合計した。その結果、同一の時間内に発生した熱量は、従来の着火炭より57 %〜6 0%高い熱量を発散させることが分かった。従って、従来の着火炭の用途が焚き付けなどの用途に活用されることを考慮すると、熱効率の点で本発明による着火炭はより優秀なことが分かった。

さらに、本発明の大きな効果の１つとして、従来の着火炭の取扱いの際に手に炭煤が付いていたが、本発明では、これが手に付くことがほとんどない。その理由は、従来の着火炭の場合は、炭を利用しているので、高炭素材料である黒鉛のような作用をし、取扱いの際に、手や服などに汚染を招くことが多く、強度も本発明のものに比べて弱いため、簡単に砕けるためであると思料される。

以上述べたとおり、本発明によるエコ着火炭は、従来の着火炭に比べて着火が迅速でありながらも有害ガスの発生量を著しく減少させることができる環境にやさしい着火炭である。また、このような本発明のエコ着火炭は、近年、市場規模が増大しているキャンプ等に関連しても、従来の着火炭に代えて使用することができる製品として期待されている。

一方、山林庁の発表資料（林業統計年報、２０１４年）によると、毎年、病虫害の被害木が増加する傾向にある。一般に、このような病虫害の被害木は、枯死や媒介虫の幼虫が生息して発生した侵入穴などによってもたらされる木材の收率に関する問題点や強度的欠陥に対する問題点などがあり、これによって、角材や板材類の木質材料として加工することが非常に難しかったが、これらの害虫の被害木を本発明の着火炭の木質材料として活用できる。その結果、本発明によれば、害虫の被害木の二次的な再発感染などの被害を確実に予防できると共に、環境にやさしいエコ着火炭を生産する最適の条件を満足させることができる。

以上、本発明を望ましい実施形態及び実施例を参照にして説明したが、本発明は上述した特定の望ましい実施形態及び実施例に限定されるものではなく、請求範囲で規定する本発明の要旨を逸脱することなくこの発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば誰でも、多様な変形が可能であることが明らかである。

本発明は、点火が容易であり他の着火剤又は化学的接着剤を使用することがなく有毒ガス発生を著しく減少させることのできる環境にやさしい着火炭に利用することができる。

Claims (5)

1. 木材を産業用チッパーを利用してチッピングした後、炭素含有量が55 wt%以上80 wt%未満となるように150 ℃〜400 ℃の処理温度で熱処理した後、粉砕機に投入して木粉に粉砕して得られる熱処理木粉を、澱粉接着剤、米粉接着剤、ゼラチン接着剤、にかわ接着剤、血漿接着剤、寒天接着剤、及びタンニン接着剤を含む天然接着剤グループのうちの１つの接着剤と共に攪拌し、型又はモールドプレス型に注入して圧縮成形し、成形後に乾性油10 g〜30 gを片面に塗布して乾燥することにより、着火を容易にしかつ有毒ガス発生を減少させるようにしたことを特徴とする有毒ガス低減型の環境にやさしい着火炭。
2. 着火炭の製造方法において、
   木材を産業用チッパーを利用してチッピングする工程と、
   前記チッピングする工程後に得られた木質材料を、炭素含有量が55 wt%以上80 wt%未満となるように150 ℃〜400 ℃の処理温度で熱加工処理する工程と、
   前記熱加工処理する工程を経た木質材料を粉砕機に投入して木粉に粉砕する工程と、
   前記粉砕する工程を経た熱処理木粉を、澱粉接着剤、米粉接着剤、ゼラチン接着剤、にかわ接着剤、血漿接着剤、寒天接着剤、及びタンニン接着剤を含む天然接着剤グループのうちの１つの接着剤と共に攪拌後、型又はモールドプレス型に注入して圧縮成形して乾燥する工程とを備えており、
   前記圧縮成形して乾燥する工程による成形後に、１日〜２日間の常温で冷却した後、乾性油10 g〜30 gを片面に塗布して40 ℃〜105 ℃の乾燥機内で熱空気乾燥する工程をさらに備えており、着火を容易にしかつ有毒ガス発生を減少させるようにしたことを特徴とする有毒ガス低減型の環境にやさしい着火炭の製造方法。
3. 前記木粉に粉砕する工程は、8メッシュ〜40メッシュの大きさに粉砕する工程であることを特徴とする請求項２記載の有毒ガス低減型の環境にやさしい着火炭の製造方法。
4. 前記チッピングする工程における木材の含水状態は、生木が含水率50 %〜80 %であり、大気乾燥木が含水率11 %〜15 %であり、全乾木が含水率0 %〜3 %であることを特徴とする請求項２記載の有毒ガス低減型の環境にやさしい着火炭の製造方法。
5. 前記熱加工処理する工程において、炭化機器の大気温度を150 ℃〜400 ℃まで昇温し、該炭化機器の火炉の内部を空気遮断状態で72時間以下の時間、熱処理し、前記炭化機器内において、水平軸を中心に回転する回転ドラム内に木材チップを供給し、該回転ドラムをモーターによって回転させつつ加熱手段によって加熱することにより急速熱処理することを特徴とする請求項２記載の有毒ガス低減型の環境にやさしい着火炭の製造方法。

Images