JP2000336356A - 団粒構造ゼオライトおよびそれを用いた育苗培土 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】嵩比重が軽く、保水性に優れ、また軽資材との
分散性に優れ、育苗培土に好適な団粒構造のゼオライト
を提供する。 【解決手段】粒径が平均粒径2mm以下の粉状のゼオライ
トと、部分ケン化ポリビニルアルコール等の結合材とを
水の存在下で混合し、熱乾燥後、解砕し団粒構造ゼオラ
イトとする。粉状のゼオライトと結合材との混合および
熱乾燥において、粉状のゼオライトに付着していた水分
や空気の気化による発泡と結合材の架橋反応が同時に進
行し、強度があり且つ多孔構造で嵩比重の軽い団粒構造
ゼオライトが得られる。この団粒構造ゼオライトは、ｐ
Ｆ1.4〜3.3の範囲の水分量が25容量％以上であり、単独
で或いはピートモス、パーライト、バーミキュライト等
の軽資材と配合することにより、保水性、通気性、保肥
力に優れた育苗培土が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、培土、土壌改良
材、脱臭材、水質浄化材等として使用することができる
団粒構造ゼオライトに関し、特に多孔性であって嵩比重
の小さいゼオライトに関する。またこの発明は、このよ
うな団粒構造ゼオライトを用いた育苗培土に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゼオライトは、微細な多孔質構造を有
し、陽イオン交換容量（CEC）が大きいため農業用の土
壌改良材や脱臭材、水質浄化材等として広く利用されて
いる。

【０００３】しかしゼオライトは単粒構造であるため、
通気性は優れているが保水力に乏しいため、植物栽培用
或いは生育用（育苗）培土として利用する場合には、他
の培土材料と配合して用いたり、保水力を高めるための
種々の改良が施されている。例えば特開平-176643号に
は、植物栽培用培土としてゼオライトと焼成ケイソウ土
とを混合することにより特定の孔径の多孔質とした培土
が提案されている。この培土は粒子の粒径と混合比率を
制御し、多孔質の孔径を特定の範囲とすることにより、
保水力と保肥力を向上させることが記載されている。

【０００４】また一般に育苗用の培土では、無機或いは
有機の粒状物や繊維からなる培土材料を結合材と混合
し、保水力と機械的強度を高めることが知られている
（特開昭63-301721号公報、特開平1-1999522号公報、特
開平1-1999523号公報など）。例えば特開平1-1999522号
公報には、無機或いは有機粒状物をポリビニルアルコー
ル等の自己架橋性高分子と混合後、加熱処理することに
よって耐水性と機械的強度を高めた育苗床が記載されて
いる。粒状ゼオライトは、このような技術の無機粒状物
として利用することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで育苗培土とし
ては種々の植物生育に適した物性を得るために、ピート
モス、パーライト、バーミキュライト等の嵩比重が0.1
〜0.2程度の軽資材が多用されている。ゼオライトは既
に述べたようにCECが大きく、肥料、特にアンモニア性
窒素や、カリウムの吸着能に優れているため、これら軽
資材の保肥力を高めるために用いられる。

【０００６】しかしゼオライトの嵩比重は0.8程度と重
く、上述した軽資材と混合するとき分散性が悪く、分離
してしまうという問題がある。その場合、育苗培土全体
として十分な保肥力を維持することができず、保水力等
の物性が不均一になるという問題がある。

【０００７】そこで本発明は、嵩比重が軽く、保水性に
優れた団粒構造のゼオライトを提供することを目的とす
る。また本発明は、軽資材との分散性に優れ、育苗培土
に好適な団粒構造ゼオライトを提供することを目的とす
る。さらに本発明は、保肥力が高く、植物の生育性を高
めた育苗培土を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決する手段】上記目的を達成するため本発明
者らが鋭意研究した結果、粒径の細かい粉状ゼオライト
を結合材と水の存在下で混合後、熱乾燥することによ
り、粉状ゼオライトが発泡し、これによって多孔質の団
粒が得られることを見出し、本発明に至ったものであ
る。

【０００９】即ち、本発明の団粒構造ゼオライトは、粉
状のゼオライトと、結合材とを水の存在下で混合し、熱
乾燥後、解砕してなり、嵩比重が0.65以下の団粒構造ゼ
オライトである。この団粒は、大小様々な孔隙を有する
多孔構造で、嵩比重が小さく、保水性、通気性、排水性
に優れている。また通常の粒状ゼオライトの嵩比重は0.
8程度であるが本発明の団粒構造ゼオライトは0.65以下
であるため、ピートモス等の軽資材との混合分散性に優
れ、種々の生育条件に対応した育苗培土を提供すること
ができる。

【００１０】結合材としては、発泡性の結合材や加熱に
より耐水性が得られる結合材が好適である。そのような
結合材としてポリビニルアルコールが好適であり、特に
部分ケン化ポリビニルアルコールが好適である。

【００１１】また一般のゼオライトの保水力は、粒径1
〜3mmのものでｐＦ1.4〜3.3の水分量が20容量％以下で
あるが、本発明の団粒構造ゼオライトの保水力は同様の
粒径のものでｐＦ1.4〜3.3の水分量が25容量％以上であ
る。尚、ｐＦとは水分が土壌に吸引されている強さをそ
の吸引圧に相当する水柱の高さ（単位cm）の対数で表し
たものであり、ｐＦ1.4〜3.3の水分とは、通常正常生育
有効水分である。

【００１２】本発明の育苗培土は、このような団粒構造
のゼオライトを含有するものである。特に好適にはピー
トモス、パーライト、バーミキュライト等の嵩比重0.3
以下の軽資材と団粒構造ゼオライトとを混合したもので
ある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の団粒構造ゼオライ
トおよび育苗育苗培土について詳述する。

【００１４】本発明の団粒構造ゼオライトの原料として
用いる粉状ゼオライトは、粒径が平均粒径2mm以下、好
適には1mm以下の天然ゼオライトであり、天然ゼオライ
トを粉砕して粒状ゼオライトを製造するときに副次的に
生成される粉状のものを利用することができる。天然ゼ
オライトに不可避的に含まれる粘土分を含んでいてもよ
い。粉状ゼオライトは、その多孔結晶や微結晶等の表面
に水分や空気が存在するため、結合材と混合後、加熱す
るときに、大小様々な孔隙を生じ、団粒に多孔構造を形
成する。これにより嵩比重を小さくすることができる。
また粉状ゼオライトは若干の陰イオン吸着能も有するの
で、硝酸窒素などの陰イオンの流失を抑制する効果も有
する。

【００１５】結合材としては、植物の生育を妨げない結
合材料であって自己架橋性の水溶性高分子を用いる。こ
のような結合材としては、ポリビニルアルコール、カル
ボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキ
シエチルセルロース、ポリアクリルアミドおよびアクリ
ル酸等の公知の結合材の１種又は２種以上を組合せて用
いることができる。これらのうちポリビニルアルコール
はそれ自体発泡性があるので好ましい。特に部分ケン化
ポリビニルアルコールが好適である。ポリビニルアルコ
ールを用いる場合、好適には重合度500以上、より好適
には重合度1500以上のものを用いる。

【００１６】上記結合材の量は、粉状ゼオライト100重
量部に対し、通常0.5〜10重量部、好適には1〜5重量部
とする。このような範囲で結合材を用いることにより、
ゼオライトのもつ優れた保肥力を損うことなく、耐水性
があり、機械的強度のある団粒構造ゼオライトを得るこ
とができる。

【００１７】本発明の団粒構造ゼオライトは、上述した
粉状ゼオライトと結合材の他に、必要に応じて、発泡性
結合材の架橋性を促進する物質、例えばモノアルデヒ
ド、ジアルデヒド等のアルデヒド系架橋剤や錯塩等、或
いはアゾビスイソブチロニトリル、NN'-ジメチル-NN'ジ
ニトロソペンタメチレンテトラミン、4,4'オキシビス
（ベンゼンスルホニルヒドラジド）等の化学発泡剤やヘ
キサン、ペンタン、塩化メチレン、塩化エチレン、フレ
オンガス等の揮発性発泡剤を含有していてもよい。この
ような発泡剤を含有せしめることにより、本発明の団粒
構造ゼオライトの嵩比重をさらに小さくすることができ
る。

【００１８】本発明の団粒構造ゼオライトは、上述した
粉状ゼオライトと結合材と必要に応じて添加される添加
剤とを適量の水を混合するか、結合材を水に溶解或いは
分散した溶液又は分散液を粉状ゼオライトと混合した
後、加熱して乾燥することにより製造する。

【００１９】水の存在下で混合することにより、粉状ゼ
オライトと結合材が均一に混合され、均一に孔が分散さ
れた団粒が得られる。水の添加量は特に限定されない
が、20〜50重量％、好適には25〜40重量％とする。この
ような範囲とすることにより、材料の均一な混合が可能
になると共に効率良く乾燥することができる。

【００２０】乾燥は70〜150℃、好適には100〜120℃の
範囲で行なう。このような範囲で行なうことにより、粉
状ゼオライト表面に付着していた水分や空気が気化する
ことにより発泡が促進されるとともに結合材の架橋反応
が進行し、強度および耐水性が増す。また結合剤が発泡
性の場合には発泡性結合材による気泡の形成も進行し、
気泡の形成と乾燥を同時に行なうことができる。

【００２１】乾燥して固化したものを解砕することによ
り、団粒を得る。この団粒の粒径は、好適には数mm以
内、好適には平均で１〜３mm程度である。また嵩比重は
0.65以下、好適には0.5以下である。

【００２２】このようにして得られた本発明の団粒構造
ゼオライトは、孔径が約１オングストロームから２mm程
度の大小様々な孔隙を持つため、保水性、通気性、排水
性に優れている。例えばpF0〜1.4の水分量が15〜50容量
％、pF1.4〜3.3の水分量が25容量％以上であり、通常の
ゼオライト（pF1.4〜3.3の水分量が20容量％以下）に比
べ大幅に保水性が向上している。

【００２３】本発明の団粒構造ゼオライトは、ゼオライ
ト本来の高いCECを有し、しかも上述したような優れた
物性を有しているので、以下述べるような育苗培土や土
壌改良材などの農業用途に利用できる。また表面積が大
きく吸着能が高いので、その吸着性を利用して吸着材や
水質浄化材として、また農薬のキャリアとして利用する
ことができる。特に発泡性結合材としてポリビニルアル
コールを用いた場合、ポリビニルアルコールは非イオン
性であって酸やアルカリに強いので、薬剤の吸着等に好
適である。

【００２４】次に本発明の育苗培土について説明する。
本発明の育苗培土は、上述した団粒構造ゼオライトを含
有するものである。培土中のゼオライトの含有量は特に
限定されず、100％であってもよい。即ち、団粒構造ゼ
オライトを単独で培土として用いてもよい。本発明の団
粒構造ゼオライトは、上述したようにそれ自体優れた保
水性と保肥力、通気性を有しているので、単独で培土と
しても良好な物性を得ることができ、生育性を高めるこ
とができる。

【００２５】団粒構造ゼオライトを他の培土材料と混合
して用いる場合、他の材料としては、粘土鉱物、ピート
モス、ココナッツ繊維、炭、パーライト、バーミキュラ
イト等の公知の培土材料が挙げられ、さらにペーパース
ラッジ等を混合してもよい。特にピートモス、パーライ
ト、バーミキュライト等の嵩比重0.3以下の軽資材が好
適に用いられる。これら軽資材の種類および配合量は特
に限定されず、生育する植物によって異なる。例えばピ
ートモスは保水性に優れているので、特に高い保水性が
要求される培土にはピートモスの比率を高める。またパ
ーライト、バーミキュライト、植物繊維は通気性に優れ
ているので、通気性をよくするためにはこれらの含有比
率を高める。典型的には、団粒構造ゼオライト50〜90重
量％に対し、ピートモス5〜30重量％、パーライトおよ
び／又はバーミキュライト1〜20重量％が配合される。

【００２６】本発明の育苗培土は、これら培土材料の他
に、硫安、尿素、燐安、塩化カリウム、過燐酸石灰等の
無機質肥料成分を配合することができる。これら無機質
肥料成分は培土の0.05〜2.0重量％、好適には0.1〜1.0
重量％添加する。

【００２７】本発明の育苗培土を製造するには、１）上
述した培土材料および肥料成分を、本発明の団粒構造ゼ
オライトに混合してもよいし、２）粉状ゼオライトおよ
び結合材を混合して団粒構造ゼオライトを製造する際
に、他の培土材料および肥料成分を加えてもよい。後者
の場合、混合後熱乾燥する工程が必要となるので、肥料
成分としては熱による揮発する成分がないものを用いる
ことが好ましい。熱により揮発する成分を含有する肥料
を添加する場合は、熱乾燥後に添加することが好まし
い。

【００２８】このように必要な材料を配合した後、保水
量を調整後、育苗培土とする。水分量は、育苗培土の例
えば20〜50重量％となるように調整する。

【００２９】本発明の育苗培土は、ゼオライトとして嵩
比重の小さい（0.65以下）の団粒構造ゼオライトを用い
ているので、培土材料が分離することなく均一に混合す
る。また耐水性および強度に優れた団粒構造ゼオライト
を用いているので、水中崩壊性がなく、栽培中の灌水に
よってもくずれたりすることがなく、植え替えの際に着
根土壌塊がくずれにくいので移植作業を容易にすること
ができる。さらに団粒構造ゼオライトの多孔構造により
根張りがよく、植物の生育性を高めることができる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 実施例１ 平均粒径0.3mmの粉状のゼオライト100重量部に対し、重
合度2000の部分ケン化ポリビニルアルコール5重量％、
水40重量％および架橋剤0.3重量％を添加し、約1分〜30
分、混合した。次いで混合物を110℃で約1時間、加熱
し、ポリビニルアルコールを架橋させるとともに乾燥し
て、水分含有率20重量％以下の塊状ゼオライトを得た。
これを解砕し、平均粒径約2mmの団粒構造ゼオライトを
得た。

【００３１】この団粒構造ゼオライトについて、下記の
方法により水中崩壊率、強度、孔の含有率、比表面積、
保水力および発芽率を測定した。結果を表１に示す。 １）水中崩壊率 粒径2〜3mmの粒を５０粒浸水させ24時間放置後、残留し
た2mm以上の粒の数（ｎ）をカウントし、（５０−ｎ）
／５０を崩壊率（％）として求めた。 ２）強度 一般に土壌物性を測定する際に使用する直径約5cmの100
ml円筒で型抜きしたものについて、一軸圧縮強度（kg/c
m²）を測定した。 ３）孔の含有率 通常、植物の根の太さは約10μm以上であるので、団粒
中に存在する直径10μm以上の孔の体積（単位重量当り
の体積cc/g）を測定した。 ４）比表面積 マイクロメリテックスポアサイザ9320（島津製作所製）
を用いて測定した。 ５）保水力 pF0〜2.7の水分量（容量％）については加圧法で、pF2.
7〜3.3の水分量については遠心法でそれぞれ測定した。
尚、pF0〜1.4の水分量が15容量％未満では、通気性が悪
く、発芽障害や発芽不良を起こす。一方、50容量％以上
では、十分な保水が得られず植物が萎ちょうする。pF2.
2〜3.3の水分量が15容量％未満では、干ばつ時の保水を
得られず、培土が常に湿っていなければ植物がすぐ萎ち
ょうしてしまう。 ６）発芽率 キュウリ（シャープ301）を各区に20粒ずつ播種し、発
芽率（％）を測定した。

【００３２】実施例２、３ 実施例１における部分ケン化ポリビニルアルコールの代
りに、重合度1800の完全ケン化ポリビニルアルコール
（実施例２）或いは重合度500の部分ケン化ポリビニル
アルコール（実施例３）をそれぞれ用い、それ以外は実
施例１と同様にして団粒構造ゼオライトを得た。

【００３３】これら団粒構造ゼオライトについても、実
施例１と同様に水中崩壊率、強度、孔の含有率、比表面
積、保水力および発芽率を測定した。結果を併せて表１
に示す。

【００３４】比較例１ 結合材を用いることなく、それ以外は実施例１と同様に
して団粒構造ゼオライトを得た。この団粒構造ゼオライ
トについても、実施例１と同様に水中崩壊率、強度、孔
の含有率、比表面積、保水力および発芽率を測定した。
結果を併せて表１に示す。

【００３５】比較例２ 従来の単粒ゼオライト（粒径約1〜3mm）についても、実
施例１と同様に水中崩壊率、強度、孔の含有率、比表面
積、保水力および発芽率を測定した。結果を併せて表１
に示す。

【００３６】

【表１】 水中崩壊率および強度の結果から明らかなように、結合
材を用いることにより水中崩壊が殆どなく強度のある団
粒ゼオライトが得られた。但し、ポリビニルアルコール
の重合度が低すぎる場合（実施例３）には、十分な耐水
性および強度が得られなかった。

【００３７】結合材として発泡性の高い部分ケン化ポリ
ビニルアルコールを用いた場合には（実施例１）、孔の
含有率および比表面積が大幅に増加し、それぞれ従来品
の５倍、１．５倍であった。

【００３８】また保水力および発芽率の結果から明らか
なように、結合材を用いない比較例１或いは重合度の低
いポリビニルアルコールを用いた実施例３では、水中で
団粒が崩壊したため、pF0〜1.4値の容量が低く、種子が
窒息状態で発芽できないことに起因する発芽不良を起こ
した。また均一粒径の粒状ゼオライトを用いた比較例２
ではpF2.2〜3.3の容量が低く、このため発芽に必要な水
分を保持することができず、乾燥による発芽不良が生じ
た。これに対し実施例１および２の団粒ゼオライトは、
pF0〜1.4値およびpF2.2〜3.3値のいずれにおいても優れ
た値を示し、発芽率も良好な結果を示した。

【００３９】実施例４〜６および比較例３、４ 実施例１で得られた団粒ゼオライトとそれ以外の培土材
料および肥料成分を表２に示す割合で混合し、トマト用
の育苗培土を得た。これら育苗培土の保水力（pF0〜1.
4、pF1.4〜2.2、pF2.2〜3.3）を測定した。またこれら
育苗培土にトマト（品種：桃太郎、タキイ種苗（株））
を播種し、約４０日生育後の草丈、茎の太さ、地上部重
および根重を測定した。結果を表３に示す。比較例４と
して市販の園芸培土（粒径1〜3mmの粘土造粒タイプ培
土）の保水力および育苗試験結果を併せて表３に示し
た。尚、表３の育苗試験結果は６本の苗についての平均
値を示している。

【００４０】

【表２】

【００４１】

【表３】 表３に示すように団粒ゼオライトを用いた育苗培土は、
物性、特にpF2.2〜3.3の保水力が改善されているため、
従来の粒状ゼオライトを用いた育苗培土に比べ根の生育
が向上し、太さおよび地上部重にも有意な差が見られ
た。

【００４２】実施例７〜９および比較例５、６ 実施例１で得られた団粒ゼオライトとそれ以外の培土材
料および肥料成分を表４に示す割合で混合し、キュウリ
用の育苗培土を得た。これら育苗培土にキュウリ（品
種：シャープ301）を播種し、約１ヵ月生育後の草丈、
茎の太さ、地上部重および根重を測定した。結果を表５
に示す。比較例６として市販の園芸培土（比較例４と同
じ粒径1〜3mmの粘土造粒タイプ培土）の保水力および育
苗試験結果を併せて表５に示した。尚、表５の育苗試験
結果は６本の苗についての平均値を示している。

【００４３】

【表４】

【００４４】

【表５】 キュウリ用育苗培土の場合にも団粒ゼオライトを用いた
場合、従来の粒状ゼオライトを用いた育苗培土に比べ、
太さ、地上部重および根重に有意な差が見られた。

【００４５】実施例１０、１１および比較例７、８ 実施例１で得られた団粒ゼオライトとそれ以外の培土材
料および肥料成分を表６に示す割合で混合し、ナガネギ
用の育苗培土を得た。これら育苗培土にナガネギ（品
種：東京夏黒２号葱、トキタ種苗（株））を播種し、約
２ヵ月生育後の草丈、茎の太さ、地上部重および根重を
測定した。結果を表７に示す。比較例８として市販の培
土（ゼオライト、赤玉土およびピートモス混合培土）の
保水力および育苗試験結果を併せて表７に示した。尚、
表７の育苗試験結果は２０本の苗についての平均値を示
している。

【００４６】

【表６】

【００４７】

【表７】 ナガネギ用育苗培土の場合にも団粒ゼオライトを用いた
場合、従来の粒状ゼオライトを用いた育苗培土に比べ、
地上部重および根重に有意な差が見られた。

【００４８】

【発明の効果】以上の実施例からも明らかなように本発
明の団粒構造ゼオライトは、孔径の分布の広い多孔性の
構造を有し、優れた保水性、通気性を備えているので、
農業用途、吸着材、水質浄化材等に広く利用することが
できる。また本発明の団粒構造ゼオライトは、嵩比重が
小さいので培土の軽量化を図ることができ、また他の軽
資材と混合したときにも分離することなく均一に混合し
た培土を得ることができる。さらに本発明の団粒構造ゼ
オライトは、粒状ゼオライト製造において副生される粉
状ゼオライトを有効利用することができる。

【００４９】また本発明の育苗培土は、上述した優れた
物性をもつ団粒構造ゼオライトを用いているので、保水
性、通気性、保肥力が優れ、植物の根張りが良好とな
る。また耐水性があり機械的強度のある団粒構造ゼオラ
イトを用いているので、灌水時や移植時に土壌が崩れる
ことを防止できる。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2B022 AA05 BA03 BA25 BB01 DA19 4G073 BB24 BB26 BB71 BD20 CZ01 CZ63 FD01 FD24 FD25 FD28 GA11 GA16 UB45 4H026 AA02 AA12 AB03

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粉状のゼオライトと、結合材とを水の存在
   下で混合し、熱乾燥後、解砕してなり、嵩比重が0.65以
   下である団粒構造ゼオライト。
2. 【請求項２】前記粉状ゼオライトの粒径が平均粒径2mm
   以下である請求項１記載の団粒構造ゼオライト。
3. 【請求項３】前記結合材が、ポリビニルアルコールであ
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の団粒構造ゼオ
   ライト。
4. 【請求項４】ｐＦ1.4〜3.3の範囲の水分量が25容量％以
   上である請求項１ないし３いずれか１項記載の団粒構造
   ゼオライト。
5. 【請求項５】請求項１ないし４いすれか１項記載の団粒
   構造ゼオライトを含有する育苗培土。
6. 【請求項６】前記団粒構造ゼオライトと嵩比重が0.3以
   下の軽資材とを含む請求項５記載の育苗培土。