JPH0890522A - 植物繊維系廃棄物から成る成形品及び同成形品を製造する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 古紙、間伐材等の植物繊維系廃棄物を有効利
用して所定形状に成形し、かつ当該成形品は廃棄時に環
境に悪影響を与えないようにする。 【構成】 原料１たる古紙等の植物繊維系廃棄物は解繊
手段２により個々の繊維に解繊され、解繊された繊維に
対して腐食酸含有材料（泥炭等）４が供給され、かつ前
記繊維と腐食酸含有材料（泥炭等）４との混合物の含有
水分が適当な値となるよう脱水手段１０による脱水、或
いは水分供給手段５による給水が行われ、かつ混練手段
３より混練される。混練により腐食酸含有材料（泥炭
等）４中の腐食酸の作用により混練物全体は高い粘性を
生じ、この段階で成形手段７に混練物を供給することに
より当該混練物を所望の形状に成形する。成形後乾燥さ
せることにより当該成形品は固化し、所期の目的に従っ
て利用される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は古紙等の製品或いは間伐
材や製材工程で生じる端材等の木材廃棄物等の植物繊維
性の廃棄物を原料とし、当該原料が所望の形状となるよ
う成形した成形品及び同成形品を製造する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】例えば新聞紙、雑誌、電話帳、各種梱包
材等が各種産業活動或いは日常生活の廃棄物として日々
大量に生じていることは我々の良く知るところである。
このように紙等として加工されたものの外、例えば森林
の間伐材等の如く加工されていない植物も廃棄物として
大量に生じている。さらに木材を製材する際には板材や
柱材等の最終製品とは成り得ない所謂端材が場合によっ
ては製材前の木材体積の３０％程度も出てしまう。現在
これら端材の一部は箸等に成形され利用されているが、
大量に排出される端材の極く一部が利用されいてるに過
ぎず、大半は熱の有効利用もはかられないまま焼却処理
等不合理な方法で処分されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した廃棄物は焼
却、埋め立て等の方法で処理されるのが一般的である
が、最近では廃棄場所の確保が困難になっているという
消極的な理由に加えて、これら廃棄物を再利用すること
によって積極的に省資源化をはかる気運が生じており、
廃棄物利用の製品も何種か登場している。例えば古紙や
木材系の建築廃材を用いて各種ボードを形成し、これを
断熱材、緩衝材、各種型枠等として利用する方法が提案
されている。また例えば卵の容器等の如く使い捨て型の
容器としても成形利用されている。

【０００４】このように主として植物繊維を主原料とす
る材料の再利用はある程度の成果を得ている反面次のよ
うな問題もある。先ずこれら古紙や木材系建築廃材等、
植物繊維を有する廃棄物（以下これらの廃棄物を「植物
繊維系廃棄物」と称する）は製品としての成形を行い易
くするため、例えば薄紙或いはダンボール等として特定
の形状に成形されていたものを、その形状を破壊して繊
維に分解（以下「解繊」と称する）する必要がある。こ
の際水を使用することにより解繊を行うと使用した水が
廃棄物として排出され二次汚染が生じる可能性がある。

【０００５】また解繊した繊維を製品として所定の形状
に成形するためにフェノール樹脂、ユリア樹脂等の化学
樹脂が添加され、これを加圧、加熱して所定の形状に成
形する。このため、加熱・加圧手段等各種の装置を必要
とし、かつ同装置用のエネルギーも必要となる。このた
め廃棄物を利用した再生品の製造単価は必ずしも安いも
のではなく、この点がこの種成形品の利用がいま一つ伸
びない理由となっている。

【０００６】またこの種の廃棄物利用成形品を廃棄する
際に、これらの廃棄物利用成形品を再利用、即ち元の製
品からすると再々利用することは事実上困難である。即
ち廃棄物利用成形品を解繊する際に繊維の剪断や劣化が
生じ、これを用いた再々成形品を製造してもその強度が
低下する等品質が大幅に低下してしまう。これをカバー
するためには化学樹脂の添加量を大幅に増加したり或い
は製造工程を複雑にする等の必要が生じ経済的に引き合
わない。このため上記廃棄物利用成形品を廃棄する場合
には、埋め立てや焼却等の処分方法が用いられる。この
場合上記従来型の廃棄物成形品では次のような問題があ
る。

【０００７】即ち、成形品中に成形材として化学系樹脂
が添加されているため焼却の際に有害なガスが発生した
り、或いは燃焼時に高温を発して焼却炉を傷めたりする
可能性がある。また埋め立て処理した際には、植物繊維
分部は腐敗分解しても添加されている化学系樹脂が長期
間地中に残存したり、或いはこの化学樹脂の分解過程で
土壌や地下水を汚染する可能性もある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の問題点を
解決するために構成したものであって、古紙、間伐材等
の植物繊維系廃棄物を再利用した成形品及び同成形品の
製造する方法に関するものであって、解繊された植物繊
維系廃棄物に対して泥炭等の腐植酸を含有する材料を粘
着材として添加しかつこれを所望の圧力（非加圧を含
む）で成形することにより形成された成形品及び同成形
品を製造する方法である。

【０００９】

【作用】解繊された植物繊維系廃棄物に対して腐植酸を
含有する材料として例えば泥炭を添加し、これを混練す
る。混練することにより泥炭が添加された解繊廃棄物は
粘性を増し、最後に射出成形等の方法により所定の形状
に成形される。成形時に圧力を調節することにより成形
品の弾性は変化する。また成形には加熱工程はない。

【００１０】

【本発明の技術的前提】以下本発明の実施例を後述の試
験例及び添付の図面を参考に具体的に説明するわけであ
るが、本発明においては、実施例を具体的に説明するの
に先立って次の点を明瞭にし、本発明に誤解が生じない
ようにする必要があると考える。

【００１１】先ず本発明の主要な構成物の一つであり、
かつ原材料でもある植物繊維系廃棄物における「廃棄
物」の語はその本来の字義の如く「不要のものとして遺
棄処分されるもの」の意味の外、有効利用の可能性が考
えられるものの現在有効利用が図られていないものも含
む意味で用いるものとする。

【００１２】次に本発明の他の主要な構成要素である腐
植酸及びこの腐植酸を含有する物質について考察する。

【００１３】腐植酸（フミン酸）は石炭化の低い泥炭、
亜炭、褐炭等に相当量含まれ、種々の酸の混合物であっ
て特定の酸を指すものではない。この酸については今日
においてもなおその組成は十分には明らかとなってはい
ないが、石炭化途中の植物の繊維素やリグニン等が変質
することにより生成されるものと考えられる。腐植酸は
還元性が強くかつ高分子で相当酸性度の強いオキシカル
ボン酸の混合物とみられ、現在では化学構造は明瞭では
ないが、主要な構成元素はＣ、Ｈ、Ｏであることは抽出
された腐植酸試料の試験結果から明らかである。

【００１４】上述の如く腐植酸は石炭化が進行するに従
って減少し、例えば泥炭では１０〜４５重量％、亜炭・
褐炭では０．５〜３５重量％である。一方石炭化が進行
すると腐植酸中の炭酸ガスや水分が失われて安定したフ
ミンとなり、さらに石炭化が進みフムス炭となる。フム
ス炭は非常に安定しており濃アルカリの熱溶液にも溶解
しない。因にフミン含有量は泥炭において０〜１０重量
％、亜炭・褐炭において２〜１０重量％、またフムス炭
は泥炭には全く含まれず、亜炭・褐炭において２１〜３
０重量％程度含まれている。

【００１５】

【試験例】先ず古紙（新聞紙、電話帳、雑誌等）をター
ボミルを用いて微粉砕した。ターボミルは高速回転する
翼が破砕対象物に衝突する衝撃と、この翼の背後に多数
生じる超高速渦流及びこの渦流によって発生する高周波
の圧力振動により対象物を乾燥状態のまま粉砕するわけ
であるが、このターボミルを用いることにより前記古紙
は乾燥状態のまま繊維の状態となり、全体があたかも綿
ぼこりの様な状態になった。

【００１６】次に上述の如く繊維状態となった古紙に泥
炭を当該古紙の約１０重量％添加した。この泥炭は全重
量のほぼ５０％の水分を含むものであり、この状態の泥
炭と前記古紙を攪拌すると古紙と泥炭の混合物は短時間
でかなり高い粘性を生じ、全体が紙粘土のような状態と
なった。この点に関し発明者等は泥炭から腐植酸をほぼ
完全に抽出除去したものを用いて前記の場合と同様の条
件で混練を行ったが、混練物は所謂ぱさついた状態とな
って殆ど粘性は生ぜず、この混練物を用いて所望の形状
に成形することは不可能であった。

【００１７】以上の如く、混練物に粘性が生じるのは腐
植酸の存在下のみであることにより腐植酸が粘性発生の
中心を成す必須物質であることは明らかであるが、如何
なる理由によりこのようなかなり高い粘性を発生するの
かを突き止めることはできなかった。然し、腐植酸がか
なり酸性度の高い高分子であると推察されること、及び
泥炭中には未分解のリグニンや繊維質が相当量含まれて
いること、及び混練過程において強力な物理的攪拌作用
とその攪拌作用により相当量の空気が混練物中に取り込
まれること等により、この攪拌過程において腐植酸を中
心物質として一種の天然樹脂が形成され、この樹脂によ
り混練物全体が粘性を発揮するのではないかとの推測は
可能であると考える。

【００１８】次に、前記粘性を生じた混練物の一部をそ
のまま型成形してほぼ直方体で弁当箱程度の大きさの容
器を形成し、これを常温下で乾燥させた。また残りの混
練物は射出成形し、かつ成形時に射出圧力を相違させる
ようにして同様な形状の容器を形成し、かつこれを上記
と同様常温下で乾燥させた。この結果物理的強度として
は射出成形を用いない容器が最も低く、かつ射出成形し
たものは成形時の圧力が高いものの方が物理的強度が高
かった。但し最も強度が低いものでも、例えば容器中に
卵を入れて持ち運ぶ卵用の容器として利用しても強度上
全く問題は無かった。但し、何れの容器も水をつける
等、容器に水分が付着すると強度は大幅に低下する。ま
た各容器を水中に漬けると数日〜１週間程度で溶解して
しまう。この場合も前記物理的強度が低いもの程早く溶
解することが判った。

【００１９】

【実施例】次に上記技術的前提及び試験例に基づき構成
され実施例を具体的に説明する。

【００２０】図１は植物繊維系廃棄物を原料とする成形
品製造装置を示すブロック図である。同図において、古
紙や木材の端材等の植物繊維系廃棄物（以下「原料」と
する）１が投入される。投入された原料１は解繊手段２
に供給される。解繊手段２は乾式解繊手段２ａ及び湿式
解繊手段２ｂがあるが、原料の種類及び状態に応じて何
れかの手段が選択される。例えば木材の端材等であって
は前記ターボミル等の乾式解繊手段を用いることにな
る。なお、製紙工程と同じくこれらの端材を薬品を用い
てパルプ化することは可能であるが、複雑な製造工程が
必要となることおよび化学薬品や端材らか溶出したリグ
ニン等を含む廃液が大量に生じるため妥当な方法ではな
い。

【００２１】先ず乾式解繊手段２ａを用いた工程につい
て説明すると、乾式解繊手段２ａにより繊維に分解され
た原料１は混練手段３に供給され、かつ同混練手段３に
は腐植酸含有材料（泥炭）４が供給される。この場合腐
植酸含有材料４の水分保有量にもよるが混練時に水分が
不足する場合には水分供給手段５により適宜水分を補給
する。また解繊した原料１をＯ₃ 供給手段６から供給さ
れるＯ₃ によって化学修飾して後述の成形時の成形性を
より向上させるようにしてもよい。

【００２２】混練手段３において成形可能な粘性が生じ
た原料１と腐植酸含有材料４との混練物は成形手段７に
至り所定の形状に成形される。例えば射出成形機の如く
成形が加圧成形手段７ａにより行われる場合には成形時
の圧力を高くすれば成形品の強度を高くすることができ
るので、成形品の用途により成形時の圧力を適宜設定す
る。また型に流し込む等の方法で非加圧成形手段７ｂを
用いて成形する場合には成形品にあまり高い強度は期待
できないが、反面比較的単純な成形装置や或いは全くの
手作業で成形品９を得ることができる。この成形品９は
乾燥されて水分が除去されることにより固化し完成品と
なる。

【００２３】なお、完成品は前記試験例で示したとおり
水分が付着すると強度が低下するので水分の付着しない
環境下で使用するか、或いは当該成形品の表面に水分を
通過させない被膜を形成することにより水に対する強度
を高めるようにしておく。水分を通過させない被膜とし
ては合成樹脂等も考えられるが、当該成形品の廃棄時に
合成樹脂が環境に悪影響を与える虞もあるため必ずしも
妥当な方法ではない。このため例えば漆等の如く植物性
樹脂を用いる。また上記とは逆に、後述の如く成形品が
水分で分解する点を逆に積極的に利用した成形物を得る
ことが本発明の大きな特徴である。

【００２４】次に原料１を湿式解繊手段２ｂを用いて解
繊する場合を説明する。湿式解繊が特に効果的なのは古
紙等、原材料が一度解繊されかつこれが紙として成形さ
れているものの場合である。湿式解繊手段においては添
加される水の量は解繊に必要かつ最低限度の量であるこ
とが望ましい。また湿式解繊手段２ｂにより解繊された
原料１は相当量の水分が含まれるため混練手段３におい
て添加混練される腐植酸含有材料４の水分は少ない方が
望ましく、できれば両者の含有する水分の合計量が混練
に必要かつ十分な水分の量であることが望ましい。この
ような量であれば湿式解繊手段２ｂにおいて使用した水
は混練段階で全て利用されるため脱水手段１０を介して
不要な水を系外に排出する必要がなくなる。またこの湿
式解繊手段２ｂを用いて解繊された原料１に対しても適
宜Ｏ₃ による化学修飾が行われる。また後述する如く成
形品９の用途によっては植物の種子１１が混練段階で添
加される。

【００２５】図２は図１に示す装置を用いて整形品を製
造する際の作業の一例を示すフロー図である。先ず原料
が投入され（Ｓ１）、前記装置により湿式或いは乾式に
よって解繊（Ｓ２）される。解繊された原料（特に湿式
解繊によるもの）の水分が測定（Ｓ３）され、一方添加
される腐植酸含有材料の水分も測定（Ｓ４）される。

【００２６】次に前記解繊された原料と腐植酸含有材料
との混合物の合計の水分含有量が測定され、その合計量
が混練に適当な量であるか否かを判断し（Ｓ５）、不適
当である場合には水分の添加或いは脱水（Ｓ６）が行わ
れる。適当な水分を含有する状態下で混合物は所期の粘
度が生じるまで混練（Ｓ７）され、続いて所定の形状に
成形（Ｓ8 ）される。成形品は乾燥（Ｓ９）され、かつ
成形品に防水処理が必要か否か（Ｓ１０）により成形品
表面に防水被膜を形成（Ｓ１１）し、或いは防水の必要
が無い場合にはそのままの状態で完成品を得る（Ｓ１
２）。

【００２７】以上の方法により製造される成形品として
は種々のものが考えられるが、例えば室内で使用するも
のとしては小物入れ用のトレー等が好適である。またご
み箱として形成し、かつ一定期間使用したならば中のご
みと一緒に当該ごみ箱を廃棄してもよい。因みに本発明
に係るごみ箱は構成材料が全て植物性の自然の材料であ
るため焼却及び埋め立て処分において全く問題が生じな
い。

【００２８】次に図３よび図４において、本製品が水に
より分解する性質を逆に利用した製品を実施例として示
す。

【００２９】先ず図３は植物成育用の容器、即ち通常ポ
ットと称される容器として形成したものを示す。通常幼
苗を成育させるためにビニル等の合成樹脂により形成さ
れたポット或いはビニルポットと称する容器が用いられ
るが、この育苗用ポットは幼苗が成育する途中の一期間
のみ使用され、ある程度以上の大きさに成育した場合に
は地植えされたり、鉢に植え代えられたりするため使用
済みのものは廃棄されてしまう。

【００３０】ポットの再利用も全く不可能ではないが、
菌の付着等の可能があるため再利用に当たっては洗浄殺
菌処理等が必要となること、またポットが比較的安価に
入手できること等のため通常は一回限りの使用となる。
このため特に園芸業者等においては大量のポットが継続
的に廃棄されることになる。これらのポットは上記の如
く合成樹脂であるため焼却処分を行うと有毒ガスの発
生、高温燃焼等の弊害が生じることになり、また埋め立
て処分では半永久的に地中に残存してしまう。また当該
育苗ポットを始めとし、通常の鉢においても合成樹脂の
成形品では通気性、通水性が殆ど無いため根腐れ等が生
じ易く植物にとっては必ずしも好適なものではない。

【００３１】図３は本発明の成形品の一つである育苗用
のポットを示し、上記従来型の育苗ポットの問題点を全
て解決出来るのみでなく苗の成育にとって効果的な育苗
ポットである。

【００３２】符号１２は図１及び図２に示される方法で
成形された育苗ポットである。この育苗ポット１２は図
１の加圧成形手段７ａを用いて成形され、かつ成形時の
圧力も比較的高い値が設定されている。このように比較
的高い圧力下で成形されると、成形品中の繊維が相互に
密着して前述の如く物理的強度が高くなり、かつ耐水性
も高くなる。原材料の種類にもよるが図示の育苗ポット
の場合、土１３を充填しかつ散水しても比較的長期間
（例えば３〜５週間程度）原型を保持するので育苗ポッ
トとして十分に機能する。またこの育苗ポット１２は基
本的には繊維の集合であるため従来の合成樹脂によるポ
ットに比較して通気性、通水性が極めて良好で苗の成育
には非常に効果的である。

【００３３】次に苗１４が所期の大きさまで成長したな
らば当該ポット１２に植え込まれたた状態のままで露地
植え（図示の構成）、或いは所定の鉢に植え込む〔図３
（Ｂ）参照〕。地中に埋められた育苗ポットは水やり、
降雨等によって地中で徐々に分解する。この分解は初期
には主に物理的分解であり、ポットを形成していた植物
繊維および粘着材としての泥炭が徐々にその形状を崩壊
してゆく。この場合植物１４の根の成長もこの崩壊を助
長することになる〔図４（Ｃ）参照〕。また前記粘着材
としての泥炭は本来土壌改良材及び肥料として利用され
て来たものであり植物の成育に非常に効果的であり、ま
た解繊された原料の繊維分も地中で分解して植物の肥料
となる。このようにしてポット１２は植物の成育に関し
て理想的な影響を与えながら最終的にはほぼ完全に分解
して土に帰ることになる。

【００３４】図４は他の成形品の構成例である。この例
では成形品は顆粒状に成形され、かつこの顆粒状の成形
品中に植物の種子が分散充填された構成となっている。
この種子充填顆粒１５は図１に示す混練手段３に対して
種子１１が添加され、かつ当該混練物は成形手段７とし
て非加圧成形手段７ｂたる造粒装置により顆粒に成形さ
れる。この顆粒は例えば直径が数ミリメートルから１セ
ンチメートル程度の大きさに造粒形成される。使用に当
たってはこの種子顆粒１５をある程度耕した地面に直接
散布したり、或いは苗床に播きかつ散水する。これによ
り各種子顆粒１５は水分を吸収しかつ、適当な温度があ
れば種子は発芽する。またこの種子顆粒１５は前記実施
例の育苗ポットに比較すると非加圧で物理的強度も低く
形成されているので、吸水することにより比較的簡単に
崩壊し、かつ崩壊した繊維分及び泥炭は前記育苗ポット
の場合と同様苗に良好な影響を与えながら分解し土に帰
る。

【００３５】以上各実施例で具体的に説明した如く本発
明は、古紙、間伐材等の植物繊維系廃棄物を再利用した
成形品及び同成形品の製造方法であるため従来は単に廃
棄処分されていたものを有効利用することが可能とな
る。

【００３６】また、本願の成形品には合成樹脂等の人工
の材料を一切使用していないため本成形品を廃棄する場
合、埋め立て処分すれば最終的には完全に土に帰ると同
時に土壌改良も可能となり、また焼却処理にあっても有
毒なガスが発生したり、高温燃焼をしないため焼却装置
を傷めることもない。

【００３７】更に、粘着材として用いる泥炭はわが国に
おいても殆ど未利用のまま大量に存在しているため極め
て安価に入手でき、かつ人工の材料を一切添加しないた
め成形品の材料費は極めて安価でありしかも成形も簡素
化できるため従来の廃棄物利用品に比較して製造コスト
を大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る植物繊維系廃棄物から成る成形品
を製造する装置のブロック図である。

【図２】本発明係る植物繊維系廃棄物から成る成形品を
製造する方法の一例を示すフロー図である。

【図３】（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明の成形品の一つであ
る育苗ポットの使用例を示す図である。

【図４】本発明の他の成形品の具体例たる種子顆粒を示
す図である。

【符号の説明】

１ 原料（植物繊維系廃棄物） ２ 解繊手段 ３ 混練手段 ４ 腐植酸含有材料 ５ 水分供給手段 ７ 成形手段 ９ 成形品 １０ 脱水手段 １１ 植物の種子 １２ 育苗ポット １４ 植物の苗 １５ 種子顆粒

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 植物繊維系廃棄物の繊維を用いて所望の
   形状に成形される成形品であって、解繊された植物繊維
   系廃棄物と同廃棄物に粘着剤として添加される腐植酸含
   有材料とから成り、腐植酸含有材料により粘性を生じた
   植物繊維系廃棄物と当該腐植酸含有材料の混合物が所定
   の形状に成形固化されることにより形成されたことを特
   徴とする植物繊維系廃棄物から成る成形品。
2. 【請求項２】 前記成形物は育苗ポットであることを特
   徴とする請求項１記載の植物繊維系廃棄物から成る成形
   品。
3. 【請求項３】 前記成形物は植物の種子が分散充填され
   た種子顆粒であることを特徴とする請求項１記載の植物
   繊維系廃棄物から成る成形品。
4. 【請求項４】 原料たる植物繊維系廃棄物は解繊され、
   解繊された植物繊維系廃棄物には腐植酸含有材料が粘着
   剤として添加混合され、当該植物繊維系廃棄物と腐植酸
   含有材料との混合物に対しては水分が適量となるよう水
   分の供給或いは脱水が行われ、かつ適量の水分を有する
   混合物は混練され、混練により粘性が生じた混練物は成
   形手段により所定の形状に成形されることを特徴とする
   植物繊維系廃棄物から成る成形品を製造する方法。
5. 【請求項５】 前記粘着剤たる腐植酸含有材料は泥炭で
   あることを特徴とする請求項４記載の植物繊維系廃棄物
   から成る成形品を製造する方法。