JP2005212490A - 抗菌性を有する木質ボード - Google Patents

Abstract

【課題】 茶殻を配合した抗菌性の木質ボードを提供し、茶殻の有効利用を促進する。
【解決手段】 木質材と茶殻と水とを含有するスラリーを調製し、スラリーから水を排出して木質材及び茶殻を有する木質マットを成形し、木質マットを乾燥して木質ボードを作製する。木質ボードは、木質材と茶殻とを含有し、茶殻の割合が、乾燥重量比で木質材及び茶殻の合計重量の５〜６０重量％であり、抗菌性を有する。
【選択図】 なし

Description

本発明は、食品廃棄物である茶殻の有効利用に関し、特に、茶殻を配合した抗菌性を有する木質ボードに関する。

経済成長によって様々な製品が社会に提供されると共に、廃棄物の処理が重大な問題として浮上し、市場に提供された製品の再利用、再使用や廃材の有効利用が不可欠となっている。

様々な廃材の中で、環境にやさしいリサイクル原料として用いられているものに、間伐材、製材工場のおがくず及び廃材、住宅解体廃材などとして得られる木質廃材がある。これらは、インシュレーションボード（ファイバーボード）、パーティクルボードやハードボードのような木質ボードの製造に用いられ、畳床や断熱材など各種の用途に適用されている。このような木質ボードは、木質廃材の木質繊維や木質粉末に成形、圧縮等の処理を施すことによって製造される。

一方、日本で年間８万トン以上生産される茶葉の一部は、茶系飲料の製造に供され、飲料製造工場から抽出残渣として大量の茶殻を発生する。有機性廃棄物である茶殻は、抽出しきれなかった有効成分を多く含有しており、リサイクル原料としてきわめて有望と考えられ、例えば、茶殻を利用したものとして、合成樹脂材料に茶殻を配合して形成した薄いシート材から加工される成型容器（下記特許文献１）や、茶殻を充填した枕（下記特許文献２）などが提案されている。
特開平６−１５９３９９号公報 特開平１０−２７６８８０号公報

ところが、飲料製造工場から大量に排出される茶殻は、かなりの部分が堆肥化或いは焼却等によって処理されており、十分に再利用されているとは言えないのが現状である。その理由の１つとして、茶殻の含水率が高く、再利用する際の乾燥コストが問題となることがある。つまり、茶殻のリサイクルを進めるためには、茶殻の乾燥が不要となるような再利用又は有効利用の技術を開発することが必要である。

本発明は、食品廃棄物である茶殻のより有効な用途を開発して優れたリサイクル製品及び製造方法を提供し、茶殻のリサイクルを活性化することを目的とする。 また、茶殻を利用した木質ボードの製造方法及び抗菌性を有する木質ボードを提供することを目的とする。

この目的のため、本発明の抗菌性を有する木質ボードは、木質材と茶殻とを含有し、茶殻の割合が、乾燥重量比で、木質材及び茶殻の合計重量の５〜６０重量％であることを要旨とする。

また、本発明の木質ボードの製造方法は、木質材と茶殻と水とを含有するスラリーを調製する工程と、前記スラリーから水を排出して木質材及び茶殻を有する木質マットを成形する工程と、前記木質マットを乾燥して木質ボードを作製する工程とを有することを要旨とする。

本発明の木質系ボードは、木質素材のみを主成分とする木質ボードに比べて格段に優れた抗菌性を有する。したがって、従来の木質系ボードの用途がさらに拡大し、各種廃棄物の有効利用ないしはリサイクルも図れ、木質性ボードの有用性のさらなる向上に大きく貢献するものである。また、本発明の木質系ボードの製造方法は、乾燥茶殻のみならず含水率が８０重量％以上の含水茶殻も用いることができるため、効率良く茶殻をリサイクルすることができる。

茶は抗菌性を有することが知られており、特開平８−３８１３３号公報に、茶抽出物を有効成分とする抗菌剤が食中毒細菌、変敗菌、耐熱性有芽胞細菌、感染症起因菌である抗生物質耐性ブドウ球菌（ＭＲＳＡ）或いは植物病原性細菌などに対する抗菌作用があることが記載されている。また、特開２０００−３２８４４３号公報には、茶抽出成分である茶ポリフェノールを固着させた繊維が黄色ブドウ球菌、特にＭＲＳＡ、緑濃菌、大腸菌及び肺炎桿菌に対する抗菌作用を有することを記載している。また、茶葉そのものについても、特開平１０−１７９０２４号公報に、茶葉の含むカテキン（或いはテアフラビン）の作用によって腐敗菌の発生や増加が抑えられることが開示されている。

茶の抽出残渣である茶殻にも、上記のような茶の有効成分が残存し、これらの成分を分解することなくリサイクル製品に導入できれば、抗菌性を有したリサイクル製品を得ることができる。また、茶殻を乾燥せずに用いて製造できれば、リサイクル費用も低減される。

本発明では、これを実現するために、茶殻を配合した木質ボード及びその製造方法を提案する。

通常の木質ボードは、木質廃材から木質繊維の水性スラリーを調製して必要に応じて結合剤を添加し、スラリーの水を除いて成形し乾燥することによって得ることができるので、水性スラリーの調製時に茶殻を木質繊維に導入することによって茶殻を乾燥せずに使用することができ、製造される木質ボードには茶殻由来の成分による抗菌性が付与される。

このようにして茶殻を配合した木質ボードは、従来の木質ボードと同様に各種の用途に適用することができ、特に緑茶の茶殻を配合した木質ボードは、高い抗菌作用を備えることにより抗菌性用途に適用することができる。化学薬品や人工的な添加剤を用いずに製造することができ、茶殻の天然成分を利用するので、人体や環境に対する影響の面でも有利である。

以下、本発明の木質ボード及びその製造方法について詳細に説明する。

本発明において木質ボードの製造に用いる茶殻は、茶系飲料の抽出に供された茶葉抽出残渣であり、特に緑茶の茶殻を用いることにより抗菌性の木質ボードが得られるが、緑茶以外の茶殻であっても木質ボードの製造に用いることができる。その際、茶殻は含水茶殻であっても乾燥茶殻であってもよく、抽出直後に得られる水分が８０〜９５重量％の高含水茶殻をそのまま好適に使用できる。

また、本発明において用いる木質材は、一般的に建材や構造材料などとして使用される、いわゆる木材であり、スラリーに調製可能な繊維状又は粉末状の形態であればよい。木質材の樹種としては、例えば、杉、桧、ヒバ、カラマツ、松等の針葉樹や、クリ、カバ、カシ、シイ、ポプラ、柳等の広葉樹、ラワン等の南洋材などが挙げられるが、特に樹種は問わない。工業廃材や建築廃材などの木質廃材を利用することができ、例えば木質チップ等の木質廃材を解繊して得られる木質繊維や、木材の粉砕により得られる木質粉末あるいは製材において生じるおがくずのような木質粉末などがスラリーの調製に用いられる。木質繊維と木質粉末とを適宜混合して用いることもできる。混合割合は、木質ボードに求められる強度及び可撓性や製造時の成形性を考慮して適宜設定すればよく、木質材の約１０重量％（乾燥重量比）以上を木質繊維とするのが好ましい。木質チップを解繊して木質繊維を得る手段としては、例えば、ディファイブレーター、ハンマーミル、リングブレーカー等が挙げられる。スラリー調製及び得られる木質ボードの外観などの点から、木質繊維は、繊維長が１０mm程度以下であるのが好ましく、木質粉末は粒径が３mm程度以下であるのが好ましい。但し、過度に細かい繊維や粉末を用いると、木質ボードが脆くなり、形状保持性を高めるために多量の結合剤を用いる必要が生じる場合もある。

本発明の木質ボードの製造方法では、まず、上記の木質材及び茶殻が水に分散したスラリーを調製する。茶殻の割合が木質材及び茶殻の合計重量の約５〜６０重量％（乾燥重量比）となるように、木質材及び茶殻の配合割合を調節することが好ましい。茶殻の割合が５重量％以下になると、得られる木質ボードにおいて茶殻の有効成分による効果が実質的に得られず、６０重量％を越えると、木質ボードの外観や強度の点で満足なものが得難くなる。尚、製造する木質ボードに求められる特性に応じて、炭素繊維、セラミック繊維等の強化材や各種添加剤を配合することも可能であり、これらの配合割合は、木質材及び茶殻の合計１００重量部に対して３重量部以下（乾燥重量比）が望ましい。

上記のように配合した木質材及び茶殻は、必要に応じて適量の水を添加し、攪拌することによりスラリーが調製される。この際、スラリーの取り扱い容易性やコストの点から、木質材、茶殻（乾燥重量）及び水の合計を１００重量部として水が約９５〜９８重量部となるように水量を調整するのが好ましい。

なお、木質材及び茶殻の保形性を向上させるために、上記スラリーに結合剤を添加してもよい。結合剤としては、コーンスターチやデキストリンなどのデンプン及びその誘導体、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体、ポリビニルアルコールなどの水溶性合成樹脂、アラビアゴムなどの水溶性多糖類を用いることができる。これらの結合剤の使用量は、用いる木質材に応じて適宜調整すればよいが、概して、木質材に対して２〜２０重量％、好ましくは５〜１５重量％の割合で添加するとよい。

次に、上記スラリーから水を排出することにより木質材及び茶殻が成形されて木質マットが得られる。スラリーからの水の排出は、抄造、即ち、網などのろ過部材上にスラリーを供給して水をろ過することによって可能であり、ろ過面積と供給するスラリー量との比率によって得られる木質マットの厚さを調節することができる。また、木質マットの抄造において、加圧ローラー等で１〜１０ＭＰａ、好ましくは２〜７ＭＰａの圧力を加えて強制脱水すると、この後に行う乾燥が容易になる。また、加圧によって木質マット表面の整形や密度調節を行うことができる。従って、例えば、所定の幅及び長さの長網を底面に有するろ過枠にスラリーを流し込んで排水し、ろ過枠の底面に対応したプレス板を押圧して加圧脱水することにより木質マットが適切に形成される。木質マットの脱水は、遠心力等を用いて行ってもよい。

上記で得られた木質マットを乾燥することによって、木質ボードが製造される。必要に応じて、木質マットを加熱したり減圧雰囲気中に配置して乾燥を促進してもよい。この際、得られる木質ボードに歪みなどが生じないように、木質マットの乾燥が全体に均一に進行するように配慮する。このためには、例えば、加熱温度又は真空度を徐々に高くするといった方法が有効である。木質マットを加熱する場合の加熱温度は、２００℃以下、好ましくは１８０℃以下とする。

前述の木質マットの抄造において、ろ過により抄造した複数の木質マットを重ねて、加圧により脱水すると共に一体化して多層構造の木質マットに成形してもよい。この場合、抄造した木質マットを表面に結合剤を供給した後に重ねて加圧脱水すると、乾燥後の多層構造の木質ボードの層間剥離を防止するのに有効である。互いに組成が異なる複数の木質マットを重ねて脱水・成形すると、部分的に機能の異なる木質ボードを形成することができる。例えば、抗菌性を強化した表面層と材料物性を重要視した内層とを有する木質ボードを構成することができる。

このようにして製造された本発明の木質ボードは、従来の木質材のみを用いた木質ボードに比べて格段に優れた抗菌性を有する。更に、消臭機能も有しており、特にアンモニア脱臭率については９０％以上の値を示し、他の悪臭物質に対する消臭効果も木材１００％のボードと比較して遜色がないことから、抗菌・脱臭ボードとして極めて優れている。したがって、抗菌断熱材などの住宅建材、医療用建材及びマット、ペット用抗菌・消臭マットなどに特に適している。故に、従来の木質ボードの用途をさらに拡大することができ、各種廃棄物の有効利用ないしはリサイクルとあいまって、木質ボードの有用性のさらなる向上に大きく貢献する。

（実施例）
［木質ボード（インシュレーションボード）の作製］
緑茶葉から熱水で緑茶飲料となる抽出液を抽出して、残渣である含水率９５％の茶殻を得た。また、製材工場から集めた廃材である木質チップをディファイブレーターにより温度１８０℃の蒸気を吹き込みながら繊維化して、木質繊維を作製した。これらを乾燥ベースで茶殻が１０重量％となるように混合し、水を添加して濃度が３．５重量％の木質スラリーを調製した。この木質スラリーに上記木質繊維に対して乾燥ベースで１０重量％に相当する酸化デンプンを添加・混合した。次に、これをそのまま幅１ｍの長さの長網上に流して水をろ過した後、加圧ローラーで６ＭＰａの圧力を加えて脱水した。さらに、この脱水物を４ｍの長さに切断した後、１５０℃の乾燥炉内で４時間乾燥して、本発明のインシュレーションボードを作製した。

上記で得られたインシュレーションボードから切り出した試験片に対して、以下の抗菌性試験を実施した。

［抗菌性試験］
試験片を１／５００普通ブイヨンに２４時間浸漬した後、抗菌製品技術協議会の「フィルム密着法」に従って、１／５００普通ブイヨンで調製した黄色ブドウ球菌、耐メチシリン性黄色ブドウ球菌（ＭＲＳＡ）、大腸菌、緑濃菌、肺炎桿菌又は白癬菌（水虫原因菌）の菌液を試験片の表面に滴下し、プラスチックフィルムで密着被覆して３５℃で２４時間保持し、試験片上の菌液について生菌数の変化を測定した。

抗菌試験の結果を表１に示す。尚、コントロールは、ＪＩＳ Ｌ１９０２に規定された標準白布を使用して上記の試験片と同様の操作を行った場合に得られた標準値である。

（比較例）
比較のために、茶殻を添加しなかった以外は上記実施例と同様の方法で木質ボードを作製し、同様に抗菌性試験を行った。結果を表１に示す。表１中、「＜１０」は「不検出」を意味する。

（表１）
抗菌性試験結果
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
細菌 細菌数（ＣＦＵ／枚）
０時間 ２４時間後
−−−−−−−−−−−−−−−−
コントロール 実施例 比較例
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
黄色ブドウ
球菌 4.8 ×10^５ 2.8 ×10^５ ＜10 1.3 ×10^４
ＭＲＳＡ 1.4 ×10^５ 5.3 ×10^４ ＜10 1.0 ×10^４
大腸菌 1.5 ×10^５ 2.7 ×10^７ ＜10 7.9 ×10^５
緑濃菌 1.2 ×10^５ 2.8 ×10^７ ＜10 4.0 ×10^５
肺炎桿菌 1.1 ×10^５ 1.8 ×10^７ ＜10 6.4 ×10^５
白癬菌 2.0 ×10^５ 2.0 ×10^５ ＜10 3.3 ×10^３
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
実施例及び比較例の結果より、木質ボードに茶殻を配合することによって各種の細菌に対する顕著な抗菌性が付与されることが分かる。

また、実施例及び比較例の木質ボードの曲げ強さをＪＩＳ Ａ ５９０５の規定に従って測定したところ、１７．０×１０^５Ｐａ及び１８．５×１０^５Ｐａであった。このことから、茶殻を配合した木質ボードは良好な強度を有していることが分かる。

Claims (4)

1. 木質材及び茶殻を含有する成形体からなる木質ボードであって、前記茶殻は、乾燥重量比で、前記木質材及び茶殻の合計重量の５〜６０重量％の割合で成形体に含有されることを特徴とする抗菌性を有する木質ボード。
2. 前記木質材は、木質チップを解繊して得られる木質繊維である請求項１記載の抗菌性を有する木質ボード。
3. 前記木質繊維は、繊維長が１０mm以下である請求項２記載の抗菌性を有する木質ボード。
4. インシュレーションボード又はハードボードである請求項１〜３の何れかに記載の抗菌性を有する木質ボード。