CN110494038A - 包含日本纸纱线的针织品或纺织品的农园艺用材料 - Google Patents

Abstract

本发明的课题是提供一种农业用材料，其伸缩性优于纸，同时发挥以往的农业用材料所未见的日本纸纱线特有効果。本发明的解决手段是一种包含日本纸纱线的针织品或纺织品的农园艺用材料。

Description

包含日本纸纱线的针织品或纺织品的农园艺用材料

技术领域

本发明涉及一种农园艺用材料，详细而言，涉及一种包含日本纸纱线的针织品或纺织品，且除了为生物可降解性材料以外还发挥日本纸纱线特有効果的农园艺用材料。

背景技术

农园艺用材料是可使用于农业或家庭菜园的各种材料，例如有用于覆盖土壤而防止土的干燥并抑制杂草生长的多层片材，以及为了保护水果或蔬菜不受虫害而覆盖的网材等。近年来，由于在收成农作物后可以锄进土壤进行处理，能够减少以往必要的回收作业所耗费的劳力及经费，因此开始使用生物可降解性的材料作为该农园艺用材料。例如，作为多层片材，牛皮纸、日本纸等的纸制多层片材已为人所知。然而，纸没有以往常用的聚乙烯片材般的伸缩性，而难以利用机械进行伸展。于是，有人提出在纸上涂布包含干性油、半干性油及蜡的油脂组成物来使其可伸展(专利文献1)。然而，涂布油脂组成物不仅费工，而且无法活用吸湿性或保湿性这些纸的优点。

另外，本案发明人等已发明了一种由日本纸纱线的针织品或纺织品所构成的浄化材料(专利文献2)。相较于原料日本纸，日本纸纱线的针织品或纺织品不仅伸缩性及耐久性优异，而且具有高于原料日本纸的凈化能力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008－067673号公报

专利文献2：日本特許第5748250号公报

发明内容

发明所欲解决的课题

本案发明人等对日本纸纱线的针织品或纺织品进一步深入研究，发现日本纸纱线的针织品或纺织品不仅伸展性比纸制农园艺用材料优异，而且发挥以往的农园艺用材料所未见的日本纸纱线特有効果，进而完成本发明。

解决课题的技术方案

亦即，本发明为包含日本纸纱线的针织品或纺织品的农园艺用材料。该农园艺用材料还可以进一步包含保持于日本纸纱线的针织品或纺织品上或其中的选自着色剂及吸附剂的至少一种。该选自着色剂及吸附剂的至少一种优选为绀青颜料。该农园艺用材料作为多层片材、网材、水耕用基材、播种带、包装材料、捆包材料或去污用片材十分有用。该农园艺用材料优选为包含日本纸纱线的针织品，且该针织品是以珠地针织而成。

发明效果

本发明的农园艺用材料以针织或纺织的形态包含将日本纸加捻成线而成的日本纸纱线，因此其伸展性及耐久性优于纸。另外，能够通过日本纸纱线的浄化能力来去除水中的氯等的化学物质或放射性物质等。该农园艺用材料为生物可降解性，因此只要在收成后锄进土中即可，而可以减少回收作业所耗费的劳力及经费。以该农园艺用材料覆盖土壤而栽培农作物时，除了浓缩农作物营养成分的效果以外，还被认可有通过提升土壤微生物的多样性及活性值而成抗土壤病害、不易发生连种障碍的肥沃土壤的改良効果。另外，用作水耕栽培中的播种或栽培垫时，也被认可有使栽培的植物所包含的一般细菌数(活菌数)减少以及使维生素含量增加的効果。

附图说明

图1a～e是显示在农场使用本发明的日本纸纱线的针织品制多层片材来栽培农作物的试验样态的代替图式的照片。图1a是于2015年10月～12月在山口县的农场栽培蓝雏菊的试验照片。

图1b是于相同时期在山口县的农场栽培天蓝牛舌草的试验照片。

图1c是于2015年5月～8月在新舄县的农场栽培毛豆的试验照片。

图1d是于2015年5月～8月在新舄县的农场分别栽培小青椒的试验照片。

图1e是于2016年8月～12月在茨城县的农场栽培小松菜的试验照片。

图1f是于2016年10月～12月在新舄县的塑料大棚中，以本发明的日本纸纱线针织品制多层片材覆盖花盆内的土壤，并确认放置了预定期间时的该土壤中的微生物的多样性及活性的试验照片。

图2a是显示从开始使用本发明的日本纸纱线的针织品制多层片材栽培毛豆后第53天的该多层片材的生物降解状态的代替图式的照片。

图2b是图2a的局部放大照片。

图3a～d是将本发明的日本纸纱线的针织品用作水耕栽培用基材时的各种农作物刚发芽后的代替图式的照片。图3a是在相同基材上播种红芥菜(左)、萝蔓莴苣(右)的种子时的照片。

图3b(左：红芥菜、右：萝蔓莴苣)是图3a所示的种子发芽时的照片。图3c是播种25天后收成时的红芥菜的照片。图3d是播种25天后收成时的萝蔓莴苣的照片。

具体实施方式

日本纸是由植物原料而得的纤维所构成。将日本纸切割成细条，并加捻成线即为日本纸纱线。本发明的农园艺用材料主要由该日本纸纱线的针织品或纺织品所构成。虽然可为针织品或纺织品的任一种，但从成本方面来看优选为纺织品，要求伸缩性、耐久性的用途则优选为针织品。

作为植物原料，可以使用由楮树、黄瑞香、马尼拉麻蕉、桑、雁皮或竹等而得的纸浆。这些当中优选为马尼拉麻蕉。马尼拉麻蕉生长于菲律宾、印度尼西亚、厄瓜多尔等，将由其叶脉部分而得的纤维蒸解而制作纸浆。

将所获得的纸浆进行打浆，根据所需添加各种加工剂调整后，以机械或手工抄造形成湿纸。将所获得的湿纸按压脱水后，使其干燥而制作日本纸。日本纸每1平方米的重量优选为10～18g，更优选为10～14g。

接着，将所获得的日本纸切割成1～5mm宽度，并将所获得的日本纸细片卷起。切割宽度可以对应日本纸纱线的支数而变更。例如，用于制作180～220dtex的日本纸纱线是以约1.3～1.7mm宽度进行切割、230～350dtex是以约1.8～2.2mm宽度进行切割、360dtex以上的粗纱线是以3.0mm以上的宽度进行切割。优选以1.5～2.0mm宽度进行切割。

接着，将日本纸细片以干式加捻成线。加捻方向可以为右捻、左捻或这些的组合的任一种。优选往右或左方向(设为+方向)加捻300～700T/m后，往－方向捻回500～800T/m，并再次往+方向加捻700～1000T/m。

以上述方式所获得的日本纸纱线，例如由1.5～2.0mm宽度的切片所制作时为100～300dtex，优选为180～240dtex、拉伸强度180～300gf及伸长率6.0～8.0％。

纺织品有根据使用的线数分为平纹织物、斜纹织物、缎纹织物等的分类法，有根据材料的分类法，例如绵的代表性织法的细棉布、巴里纱、纱布等，羊毛的织法的天竺织、锦缎等，其他提花织物、毛巾等，根据各种分类法而有许多种类。作为日本纸纱线的织法，可为这些各种织法的任一种织法。

纺织品优选为每英寸的经线根数(A)与纬线根数(B)的总计(A+B)为19.7根/厘米(50(根/英寸))～39.4根/厘米(100(根/英寸))。

作为针织品，有蕾丝经编、拉舍尔经编、特里科经编、经缎组织等在纵向上编织的经编织物，以及横编、平针编织、罗纹针织、筒状针织、天竺针织、珠地针织、圆机罗纹针织、提花针织等在横向上编织的纬编织物，根据用途可以为任一种织法。另外，作为针织机，可以使用经编机、纬编机、圆型纬编针织机、拉舍尔经编机等各种针织机。对于多层片材等要求伸缩性的用途则优选为珠地针织。

针织品的针数，即每10cm的网眼数，优选为根据栽培对象等而进行各种调整。农园艺用材料优选为5～14，更优选为8～12，最优选为10～12。

所获得的日本纸纱线的针织品或纺织品会有附着机械油等脏污的情况，因此将其水洗后进行干燥。

也可以将日本纸纱线的针织品或纺织品进行着色。例如应用于多层片材时，通过着色成黒色而能够提升多层片材的土壤保温効果。着色能够通过使包含染料或颜料的液体含浸于日本纸纱线的针织品或纺织品或是将该液体印刷至日本纸纱线的针织品或纺织品上来进行。例如为了形成黒色，只要将使炭黑等的碳系、氧化铁系或氧化钴系的黒色颜料分散于介质中而成的颜料印墨含浸或印刷至日本纸纱线的针织品或纺织品即可。此外，也可以将形成日本纸纱线的针织品或纺织品之前的原料日本纸或日本纸纱线进行着色。

颜料之一的绀青(普鲁士蓝)为亚铁(II)氰酸盐([Fe(CN)₆]^4-)，已知其作为铯的放射性同位素之一的铯137(137Cs)的吸附剂而发挥作用。虽然日本纸纱线的针织品或纺织品本身也能够吸附137Cs，但如下述实施例所示，通过使绀青的分散液含浸于其中并进行着色，而能够更迅速且强力地吸附137Cs。目前，虽然以去污为目的而被去除的土堆积于中间贮藏设施，但只要在使以绀青着色的日本纸纱线所构成的片材吸附137Cs后，将其和土壤一起回收，则会因为该片材可以被土壤进行生物降解，因此不会增加污染土的量。或锄进土壤中使其吸附预定期间的137Cs，在该片材生物降解之前从土壤中取出，由此可以减少要去除的土壤量。

并不限于放射性铯，也能够以去除重金属、细颗粒物(PM2.5)等为目的而使吸附剂于日本纸纱线的针织品或纺织品上或其中保持其吸附状态。作为吸附剂，可列举沸石及活性炭。上述绀青为颜料的同时也为吸附剂。作为沸石，可为氢型沸石、钠型沸石、钾型沸石等的任一种沸石。作为活性炭，可为以椰壳炭、煤炭、木炭为原料的粉末炭、碎炭、颗粒炭的任一种。保持吸附状态可以通过使日本纸纱线的针织品或纺织品浸渍于沸石等的分散液后，将其干燥而进行。

作为农园艺用材料，可列举农业用或家庭菜园用的多层片材、网材、水耕用基材、播种带、包装材料、捆包材料及去污用片材等。多层片材是为了提升土壤的生物性、保湿、保温及抑制杂草生长等而铺设于土壤表面使用。日本纸纱线的针织品或纺织品即使不如聚乙烯，但还是有伸缩性，因此只要在目前用于伸展聚乙烯制多层片材的机械中搭配专用配件即可用机械进行伸展。再者，使用该多层片材时也可以获得土壤改良効果。网材是覆盖农作物而用于遮光、防虫，日本纸纱线的针织品或纺织品不仅遮光、防虫，而且通气性、抗菌性也很优异。水耕用基材是用以在水耕栽培中播种、使植物成长的基材。将本发明的农园艺用材料用于水耕栽培的基材时，也可以获得荣养素增加及明显抑制一般细菌数(活菌数)的効果。播种带是以固定间隔装入种子的绳状带，因为日本纸纱线的针织品或纺织品为生物可降解性材料，所以可以直接播种至土壤。包装材料及捆包材料是为了包覆农作物以进行输送或保存而使用。日本纸纱线的吸湿性高也有抗菌性，因此适于将在湿润状态下保存及易损伤的农作物，例如生姜、香菇、莴苣等的叶菜进行包覆而保存以避免腐坏。去污用片材是用以将土壤、储水池等进行去污的片材，例如可以通过该片材覆盖耕地，或将该片材锄进耕地，而吸附去除土地中的水分所包含的放射性铯。

实施例

以下虽然通过实施例说明本发明，但本发明并不限定于此。

[实施例1、比较例1：农园艺用多层片材]

(试验1)

在农场中使用日本纸纱线的针织品制农业用多层片材(实施例1)或聚乙烯制农业用多层片材(比较例1)栽培各种农作物，并比较农作物的生长状态、农作物中的叶绿素含量、生物可降解性。

<日本纸纱线针织品的配制>

将以马尼拉麻蕉为原料的日本纸切割成2.0mm宽度，并以干式进行加捻3次(+600、－800、+1000T/m)，制作240dtex的日本纸纱线。将其进行珠地针织后，于水洗后干燥，制作针数10的针织品。

<比较例1>

试验1中，用于比较的是使用聚乙烯制农业用多层片材(黒色、厚度0.02mm)。

<试验法>

如图1a～c所示，于农场中，在无施肥及无农药下使用实施例1的多层片材及比较例1的聚乙烯制多层片材栽培农作物。图1a是于2015年10月～12月在山口县的农场中栽培蓝菊的试验照片，图1b是于相同时期在相同农场中栽培天蓝牛舌草的试验照片，图1c是于2015年5月～8月在新舄县的农场中栽培毛豆的试验照片，图1d是于相同时期在相同农场中栽培小青椒的试验照片。此外，使用实施例1或比较例1的多层片材将表1所示的各农作物种类在各农场中进行栽培。

<农作物中的叶绿素含量的分析>

依照“Official Methods of Analysis”,942.04(2005)记载的方法，测量农作物中的总叶绿素。在刚收成的各农作物试样中加入丙酮而萃取出叶绿素后，转溶至醚中形成检测液。使用波长660nm及642.5nm的吸光度，以下述Comar&Zschelie算式求出该检测液的叶绿素a与b的合计。结果显示于表1。

总叶绿素(mg/100g)＝C×(1/10)×稀释率×100/S

C(总叶绿素mg/L)＝7.12×A2+16.8×A1

A1：波长642.5nm中的吸光度

A2：波长660nm中的吸光度

S：试样采集量(g)

1/10：用于mg/kg至mg/100g的单位转换的系数

[表1]

如表1所示，使用实施例1的多层片材所栽培的农作物相较于使用比较例1的多层片材所栽培的农作物，其每单位重量的叶绿素量约多40％。由此可以说实施例1的多层片材有浓缩营养成分的作用。虽然这些原因尚不明确，但认为是由于日本纸纱线所具有的土壤改良性、保湿性、保温性等的综合功能的缘故。

<生物可降解性>

以目视确认多层片材的生物可降解性。图2a是用于栽培毛豆的实施例1的多层片材从栽培开始53天后的照片，图2b是图2a的局部放大照片。在53天后，实施例1的多层片材仅残留初期面积的约10％左右。另一方面，比较例1的多层片材则维持初期面积。

(试验2)

将使用多层片材栽培农作物时的土壤与不使用多层片材栽培农作物时的土壤的两者进行微生物多样性及活性值的比较，该多层片材以与实施例1相同的方法所制作而成。

<试验法>

如图1e所示，于2016年8月～12月在茨城县的农场中，使用与在实施例1所用相同的日本纸纱线针织品制多层片材来栽培小松菜，或作为比较而不使用多层片材来栽培小松菜。栽培是在无施肥及无农药下实施。将栽培刚开始(表中为“初期”)时距离土壤表面5～10cm深度的土壤及栽培开始100天后距离表层5～10cm深度(称为表土层，吸取植物生长所需营养成分的土壤层)的土壤进行取样。

另外，如图1f所示，于2016年10月～12月在新舄县的塑料大棚中，在花盆内铺上培养土(市售的自然干燥赤玉土10.6公升)，在施肥(Kanto-kun、关东农产股份有限公司制)及无农药下，以与实施例1所用相同的日本纸纱线针织品制多层片材覆盖培养土，或作为比较而不覆盖多层片材，进行实验验证培养土内的土壤微生物多样性/活性值的变化。将实验刚开始时距离土壤表面5～10cm深度的土壤及试验开始64天后距离表层5～10cm深度的土壤进行取样。

再者，除了无施肥以外与上述相同地，将试验开始前距离土壤表面5～10cm深度的土壤及栽培开始36天后距离表层5～10cm深度的土壤进行取样。

<土壤微生物多样性/活性值的测量>

使用Micro station ID系统(CENTRAL SCIENTIFIC COMMERCE,INC.)进行微生物检索确认。该系统是在放入95种不同碳源的微量培养板上接种土壤样品的悬浮液，通过使分解碳源者显色来测量。保持在预定温度，测量48小时后的显色状态。数值越大，表示土壤微生物多样性/活性越高。结果显示于表2。

[表2]

如表2所示，观察到土壤表层5～10cm的数值存在显着差异。土壤表层5～10cm称为表土层，是农作物从根部吸收养分最重要的土壤，此土壤层的土壤微生物多样性/活性值比试验前增加，表示通过日本纸纱线针织品片材的土壤覆盖，可获得使用优质有机肥料施肥般的効果，而大幅提升土壤的生物性。土壤生物性的提升有助于利用多样的微生物来分解多样的有机物、聚集构造的生成、保肥能力的提升以及土壤病害的减少。

[实施例2、比较例2：水耕用基材]

将以与实施例1相同的方法所配制的日本纸纱线针织品铺在水耕栽培用塑料容器的底部，形成垫子状并加水润湿，如图3a所示，于其上播种红芥菜(左)、萝蔓莴苣(右)的种子并在室温下保存。6天后，如图3b(左：红芥菜、右：萝蔓莴苣)所示，确认到良好的发芽。图3c是播种25天后，收成时的红芥菜的照片，图3d是萝蔓莴苣的照片。作为比较例2，使用惯用的氨基甲酸酯垫进行同样的栽培。

<栽培农作物所包含的营养成分、活菌数的测量>

用下述所示方法分别分析所获得的萝蔓莴苣所包含的维生素A及一般细菌数(活菌数)。结果显示于表3。

(1)维生素A：高效液相色谱法

针对在试样中加入预定量的氯化钠溶液、邻苯三酚、乙醇及氢氧化钾而皂化的液体，加入氯化钠溶液、己烷、2-丙醇及乙酸乙酯并摇晃萃取后，进行离心分离并分开取出上层，且在馏去溶媒并添加预定量的乙醇之后，将紫外可视分光光度计用作检测器，并通过高效液相色谱仪进行定量。

(2)一般细菌数(活菌数)

在试样中加入SCDLP培养基后，加入稀释液以配制试液(10倍阶段稀释试液)、从试液与SCDLP琼脂培养基配制稀释倒平板并进行培养(30±1℃、3天)，量测出现菌落并推算活菌数。

[表3]

因为若将日本纸纱线针织品用作水耕用基材，则农作物中的荣养素(维生素A)增加16％以上，所以由表3也证明了在水耕栽培中的荣养素浓缩的效果。另外，因为确认了一般细菌数大幅减少约84％，所以亦确认日本纸纱线是具有显着的吸附能力、抗菌能力。

<水中的氯浓度的测量>

为了确认使用日本纸纱线针织品对水耕栽培用的水所带来的影响，而测量水中的游离氯的浓度。采集1L的用于水耕栽培的自来水(流水)并测量氯浓度。使该自来水穿过日本纸纱线针织品(15cm×15cm)并采集10ml，通过比色法(二乙基-对苯二胺法)测量各片数30天中毎日的氯浓度并求出其平均值。结果显示于表4。

[表4]

由表4明确可知，若将日本纸纱线针织品用作水耕用基材，则可去除自来水中50％以上的游离氯，而证明了显着的凈水能力对自来水中所包含的游离氯中也十分有效。通常，进行水耕栽培时，虽然是通过吹入气体等预先进行自来水中的氯的去除处理，但通过使用日本纸纱线针织品可减少乃至省略该处理。

[实施例3、4、比较例3：去污用片材]

将以与实施例1相同的方法所制作的日本纸纱线针织品浸渍于使5％(w/v)的绀青分散于100L的80～90℃温水中而成的液体中60分钟后，进行水洗，在屋外自然干燥，并进行着色(实施例4)。将10cm×14cm的未着色日本纸纱线针织品(实施例3)与以上述方法着色的日本纸纱线针织品(实施例4)及以相同方法着色的棉(比较例3)浸渍于含有137Cs的水溶液1000mL中预定时间后，采集水并使用锗半导体检测器(ORTE公司制、GEM－35)测量放射能。结果显示于表5。在表5中，“空白样本”为包含137Cs的水溶液。

[表5]

如表5所示，虽然日本纸纱线针织品(实施例3)本身可去除约25％的137Cs，但通过以绀青进行着色(实施例4)，则可迅速去除几乎全部的137Cs。此去除効果相较于着色的木绵(比较例3)也很显着。

产业上的可利用性

本发明的包含日本纸纱线的针织品或纺织品的农园艺用材料是发挥日本纸纱线特有効果的优异农园艺用材料，其除了土壤微生物多样性及活性的提升所带来的土壤改良、生物可降解性、保湿、保温性等效果以外，也有助于栽培农作物的营养成分的浓缩及一般细菌数(活菌数)的显着减少。

Claims (5)

1.一种农园艺用材料，其特征在于，包含日本纸纱线的针织品或纺织品。

2.根据权利要求1所述的农园艺用材料，其特征在于，进一步包含保持于该日本纸纱线的针织品或纺织品上或其中的选自着色剂及吸附剂的至少一种。

3.根据权利要求2所述的农园艺用材料，其特征在于，该选自着色剂及吸附剂的至少一种为绀青颜料。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的农园艺用材料，其特征在于，该农园艺用材料为多层片材、网材、水耕用基材、播种带、包装材料、捆包材料或去污用片材。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的农园艺用材料，其特征在于，该农园艺用材料包含日本纸纱线的针织品，且该日本纸纱线的针织品是以珠地针织而成。