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エコ・自然環境

高千穂の独自技術

奇跡の天然資源・シラスの未知なる可能性を探求

誰もが安心して暮らせる住まいのことを考えて、少しの妥協も許さず、100%自然素材の壁材を開発しました。それが高千穂における南九州の特殊な土「シラス」の活用のはじまりでした。
その後も、「シラス」を扱う中核的な企業を目指し、様々な研究を積み重ねていく中で、未知なる可能性をもった地下資源であることが判明し、建材を始めとする、光学材料、環境工学、農業分野、芸術分野での活用技術を研究しています。

得意分野・得意技術

1.建材

消臭性、調湿性、断熱性を兼ね備えた合成樹脂不使用の内装材の開発。
断熱性、防水性、透湿性のある耐久性外壁材の開発
滑りにくく、蓄熱しにくい、透水型舗装材の開発。

2.光学材料

可視光領域での透過率90%以上、反射率10%以下の低屈折率材料(屈折率1.4~1.5)の開発。

3.環境工学

白金・レアアースの回収に応用可能な吸着材料の開発。

4.農業

土壌改良剤の開発。

シラスについて

1.シラスとは

(1)シラスが形成された経緯

九州地方に堆積している火砕流噴出物のうち、主に約2.7万年前の姶良(あいら)カルデラ(現在の錦江湾奥部)の噴火によって発生した入戸火砕流を起源とする、白色~灰白色で砂状のものを総じてシラスと呼びます。語源は白砂または白州を意味する方言といわれます。鹿児島湾周辺では堆積層の厚さが数10~200 mにも及び、埋蔵量は750億㎥と見積もられています。

(2)性状

シラスは産地による多少の差はありますが、火山ガラスを主成分(70%程度)として、長石、石英を含みます。また、磁鉄鉱や紫蘇輝石なども含んでいます。また、天然ガラス岩はガラス中の水の含有率によって黒曜岩、真珠岩、松脂岩に分類されますが、シラス中の火山ガラスは3wt%の水分を含み、その量は真珠岩に相当します。また、化学組成においても、真珠岩に近い値を示します。ガラス分については、非晶質特有の網目構造を形成していると考えられています。

(3)化学組成

化学組成は平均するとケイ酸、アルミナをそれぞれ、約70%、約14%含み、その他、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類酸化物、鉄酸化物を含みます。

(4)形状

多孔(間隙)を有し、比表面積はシラス1グラムあたり9㎡にもなり、同じくケイ酸の多孔質である珪藻土のおよそ2倍に相当します。

(5)高千穂シラスの特徴及び所有量

シラスは堆積している場所によって、濃い灰色のものや赤みかかったもの、アルカリ性が強いものなど様々な種類があります。その中でも宮崎県都城市山田町で採取される良質なシラスを「高千穂シラス」としています。

「高千穂シラス」は、他の地域に堆積しているシラスと比べて色が白く、幅広い粒度分布とほぼ中性に近い性質などの特徴があり、住宅用建材など人間が生活する環境での使用に適した素材ということができます。

2015年5月末、高千穂グループのシラス所有量は、およそ9,300,000㎥となります。

(6)産学共同研究実施履歴

  • シラス&健康:
    千葉大学予防医学センター(ケミレスタウン®・プロジェクト)
  • シラス&材料工学:
    横浜国立大学大学院
    東海大学
    都城工業高等専門学校
    鹿児島県工業技術センター
  • シラス&光触媒:
    東京理科大学
  • シラス&心理学:
    東北大学
  • シラス&芸術:
    東京藝術大学
    横浜美術大学
  • シラス&農業:
    東京農業大学

最新情報

1.シラス薄膜

都城工業高等専門学校物質工学科、野口大輔准教授との共同研究により、シラスを原料とする新規の固体電解質(注1)の開発に成功しました。電解質(イオン伝導体)はディスプレイや電池などにおいて重要な材料のひとつで、高いイオン伝導性を持つことから、現在は液体のものが広く普及しています。しかし、液漏れや温度上昇による変形、膨張などの問題があり、安全性や安定性の観点から固体電解質の開発が望まれていました。本研究では、南九州に分布する火山噴出物「シラス」を薄膜作製技術のひとつであるスパッタリング法(注2)を用いて薄膜化することで、イオン伝導性をもたせることに成功しました。薄膜化したシラス(以下、シラス薄膜)は、従来のタンタル(注3)を原料とする薄膜と同等の優れたイオン伝導度(1×10-7S/cm程度)を示すとともに、可視光領域での透過率90%以上、反射率10%以下、低屈折率(屈折率1.4~1.5)という光学的特長も兼ね備えていることが明らかになりました。さらに、シラス薄膜を用いた全固体型エレクトロクロミック素子(注4)を作成したところ、電圧をかけることですみやかに着色・消色することが実証されました。

注1)
電圧をかけることによって、電荷担体であるイオンが移動し電気伝導性を示す固体です。イオンの移動によって電流が流れるという点で、電子の移動によって電流が流れる金属や半導体と異なります。
注2)
スパッタリング法とは、真空チャンバー内で放電によりプラズマとして発生したアルゴンイオンなどをターゲット材料に衝突させ、ターゲットからはじき出された原子などを基板表面に堆積させる成膜法です。微細構造が制御された高品質の薄膜を密着性良く大面積に均一に成膜するのに有効な技術です。
注3)
希少金属(レアメタル)のひとつで、我が国では産出できないため、需要の全てを輸入に頼っています。コンデンサとして各種電子機器に用いられるため、産業において重要な物質です。
注4)
エレクトロクロミック素子(EC素子)とは、電気化学的な酸化還元反応により色調が可逆的に変化する素子のことで、調光ガラス、防眩ミラー、電子ペーパーの表示素子として実用化されています。中でも調光ガラスは、冷暖房負荷を大幅に低減させる次世代の窓として、世界中で研究開発・実用化が活発化しているスマートウィンドウに応用でき、今後の普及が期待されます。

2.シラスバルーン

“普通シラス”によるシラスバルーン製造を2015年3月より本格的に開始し、業界で初めて戦略的基盤技術高度化支援事業(以後、サポイン事業)に採択され、“普通シラス”バルーンを活用した新たな用途開発を進めています。

シラスバルーンは、「シラス」を1,000℃の高温で焼成・発泡させた粒径20 μm~1.4 mm 程度の微細な風船状のもので、無色・無害、低かさ比重、不燃性、高融点、低熱伝導率、高い耐薬品性・吸湿性・吸音性という様々な特長を持っています。

従来のシラスバルーンの原料は、長い年月をかけて自然水の作用で淘汰されて粒子の大きさが一定でガラス成分を90%以上含み、強熱減量が約4%以上であるなどの条件を満たすものに限られていました。南九州に広く分布するシラスの中でもこれらの条件を満たす淘汰されたシラスは、全体の1%ほどしか存在量がなく、鹿児島市吉田と宮崎県えびの市加久藤などで採取されるシラスに限定されています。一方、ガラス成分を70%前後しか含まない“普通シラス” の分布は、南九州全域におよんでおり、その埋蔵量は750億㎥(琵琶湖の貯水量の約2.7倍)と推定されています。数年前に従来のシラスバルーン製造装置は改良され、“普通シラス”によるシラスバルーンの製造が可能になりました。

“普通シラス”によるシラスバルーン製造技術を活用した新たな用途開発は資源価値の向上と、南九州の経済活性化が期待されています。

特許取得一覧

  国名 発明の名称 登録番号
1 日本 左官仕上用壁材原料と左官仕上用壁材、また、これらの製造方法 3283799
2 日本 住宅の販売システム 3410072
3 日本 建築仕上用壁ジョイント処理工法 3415790
4 日本 水系生息環境の管理方法および水系生息環境の管理システム 3435394
5 日本 建物の雨水利用システム 3574400
6 日本 建築外壁材及び外壁の製造方法 3734785
7 日本 床下遮湿・除湿工法 3734795
8 日本 シラス含有紙およびこれを用いた印刷物 3762390
9 日本 初期降雨水排除装置およびこれを用いた雨水利用システム 3799005
10 日本 既存木造住宅の基礎改修方法 3786940
11 日本 断熱パネルの製造方法、断熱パネル、および断熱パネルの施工方法 3819837
12 日本 石膏ボード用塗材を用いた内装仕上げ方法 4163216
13 日本 抗菌性電磁波シールド積層体 4382713
14 日本 建物の外壁構造およびこれを備える建物 4562744
15 日本 石膏ボード用塗材およびこれを用いた建築物の内装壁 4926110
16 米国 水系生息環境の管理方法および水系生息環境の管理システム 6387265
17 米国 建物の雨水利用方法および建物の雨水利用システム 6663769
18 米国 建物の雨水利用方法および建物の雨水利用システム 6905607
19 米国 天然の火山灰土を利用したマイナスイオン発生システムおよびマイナスイオン発生方法 6964808
20 米国 建築仕上用壁材原料および建築仕上用壁材の製造方法 6406535
21 米国 建築仕上用壁材原料および建築仕上用壁材の製造方法 6171655
22 米国 雨水利用型涼感空調システム 6227000
23 台湾 建築仕上用塗材及び建築仕上用パネルと、これらの製造方法 165673
24 ミヤンマー 建築仕上用塗材及び建築仕上用パネルと、これらの製造方法 133607-A
25 シンガポール 建築仕上用塗材及び建築仕上用パネルと、これらの製造方法 104933
26 タイ 建築仕上用塗材及び建築仕上用パネルと、これらの製造方法 35208
27 中国 建築仕上用塗材及び建築仕上用パネルと、これらの製造方法 ZL00135828.6
28 韓国 建築仕上用塗材及び建築仕上用パネルと、これらの製造方法 10-0779863
29 EU 建築仕上用塗材及び建築仕上用パネルと、これらの製造方法 1113050
30 米国 多糖類を主成分として含む天然原料から形成された水質浄化用固形材およびこれを用いた水質浄化方法 7604745
31 韓国 多糖類を主成分として含む天然原料から形成された水質浄化用固形材およびこれを用いた水質浄化方法 10-0783688