JP2000513691A

JP2000513691A - 微細セル化フォーム組成物及び方法

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Publication number: JP2000513691A
Application number: JP54009997A
Authority: JP
Inventors: ダブリュウェーレン，クライド; ケイ．ステファンス，ダグラス; アール．ウェーレン，クレッグ
Original assignee: アグリテック，インク．
Priority date: 1996-05-06
Filing date: 1997-05-01
Publication date: 2000-10-17
Also published as: AU2752497A; CN1216971A; CA2253198A1; TW415927B; EP0897377A1; WO1997042131A1; IL126684A; IL126684A0; EP0897377A4; US5858911A; BR9709059A; US5714000A; AU716778B2

Abstract

(57)【要約】本発明は微細セル化フォーム組成物及びそれを製造する方法を提供する。該フォーム組成物は、非毒性で、環境に優しく、改良された液体の吸収／吸着及び保持特性を有し、従来のフォーム程硬くはなく、花卉及び植物に対して有害な重合副生物を含まず、並びにもみ殼の腐食消化性に由来する苛性ケイ酸塩溶液の、商用ケイ酸塩溶液より強い、もみ殻の熱分解により生成した分散された活性化炭素粒子のフォーム混合物であり、商用銘柄の価値ある副生物としての活性化炭素及びフッ化ナトリウムを含む。

Description

【発明の詳細な説明】発明の名称微細セル化フォーム組成物及び方法発明の分野本発明は、切り花、植物培養液及び成長キューブ、土壌改良剤、根おおい、農業、苗床及び園芸で使用するための微細セル化硬質フォームに関するものである。発明の背景現在の商業的花卉及び園芸用フォームはフェノール／ホルムアルデヒド・フォームで、これはフェノール及びホルムアルデヒドの両方とも1986年制定スーパーファンド補正及び再承認法（ＳＡＲＡ）の313条III項と必要基準について報告している40Ｃ．Ｆ．Ｒパート372に規定される毒性化学物質であるので健康に対する危害と環境的な問題を引き起こす可能性を有している。また、ホルムアルデヒドは全国毒性学プログラム（ＮＴＰ）、ガン研究国際機関（ＩＡＲＣ）、そしてアメリカ政府産業衛生学者会議（ＡＣＧＩＨ）によって発ガン性物質に挙げられている。Smithers-Oasis，Ｕ．Ｓ．Ａ社及びその他の会社がフェノール／ホルムアルデヒド・フォーム（『ＰＦフォーム』）を販売しており、カリフォルニア州はＰＦフォームにはつまり「警告！この製品はカリフォルニア州によって発ガン物質として認識されている化学物質を含んでいます」というラベルの貼付を求めている。非毒性で環境に優しい花卉、農業及び園芸用フォームを提供しようとするいくつかの試みも行われているが、出願人の知る限りでは、これらのフォームのいずれも未だ業界には受け入れられていない。そうした未成功の試みの１つは、酸化ナトリウム（Ｎａ₂Ｏ）と二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）をＳｉＯ₂：Ｎａ₂Ｏの比率が3.22となるように混合した水溶液と39. 3％の可溶性固体で構成された業界で標準的に使われているケイ酸ナトリウムを用いたシリカ・フォームを開発する試みである。このシリカ・フォームは表面張力抑制剤（トール油ミックス）とポリマー形成剤（フルオロケイ酸ナトリウム）をケイ酸ナトリウムに注入して連続高速ミキサーでつくられたものである。また、作成されるフォームの凝集力を強化するためにコットン・フロック（260ミクロン）などの木綿強化繊維もケイ酸ナトリウムと混合され、さらに望みの色を着けるために着色剤が添加された。このフォームの最終乾燥密度はミキサーへの圧搾空気又は窒素の注入によって調節された。このプロセスとこれらの原料は直径が40〜60ミクロンの微細セルを有するシリカ・フォームをつくりだしたが、達成可能な最良の液体保持はセル構造の毛管反発力のせいで39体積％であった。このフォームの別の望ましくない特性は実際の最低密度で１立方フィートあたり４ポンド程度と非常に硬いことである。切り花を挿し込むための花卉用フォームとして用いられた場合、その硬さの故に使用は大きな茎の花だけに限られ、そしてその場合でもそれらの花を挿入する時に茎が傷つけられる可能性がある。米国特許No.3,741,898及びNo.3,856,539は実質的な量の充填材や強化剤を含んでいないフォーム製品をつくりだした。「実質的な量」の充填材又は強化剤とは乾燥ベースで10％程度、そして湿ベースでアルカリ金属ケイ酸塩（市販のケイ酸ナトリウム）の重量で３％を越える量を意味している。これらのフォーム製品は構造的及び絶縁材料としての使用を目的としてつくられたものであるが、花卉、農業、種苗、及び園芸用としてはまったく受け入れられなかった。「シリカ」および「ケイ酸塩」という用語は同じ意味で使われている。上に述べた特許で、ケイ酸ナトリウム溶液からのシリカ・フォーム製品は実質的な量（ 10％以上）の充填材あるいは強化材料を含んでいないものと定義されている。本発明においては、活性炭素及びセルロース繊維などの10％をかなり越えた「充填材」及び「強化剤」が含まれており、もみ殻灰の腐食性消化によって誘導された腐食性ケイ酸塩溶液は１/２％程度の金属重量を有している。液体の吸収／吸着及び保持性能がより優れ、先行技術によるフォーム程硬質ではなく、従って切り花挿入用の花卉フォームとして用いられた場合に、硬さがその使用を大きな茎の花に限定せず、フォームに挿入する際に傷がつかず、切り花の寿命に悪影響を及ぼすフッ化ナトリウムなどのポリマー化副産物を有害な程度までには含んでおらず、高価な着色剤も含んでおらず、従って花卉用に使用するのに望ましく適した微細セル化硬質フォームを提供することは非常に望ましいことであろう。発明の要約本発明は硬質フォーム組成物と、切り花及び植物クリッピングをその挿入中にその茎やグリッピングに傷を与えずに確実容易にフォームに挿入できるような硬さを有し、活性化された分散炭素を含むもみ殼灰の熱分解によって得られる炭素を含むアモルファス・シリカの腐食性溶液を用い、活性化された炭素は腐食性消化中に不活性物質中を通過し、アモルファス・シリカ・セル状構造と相乗的に作用して先行技術によるフォームより多量の液体を吸収／吸着・保持し、そして水溶性のフッ化ナトリウム及びフォーム化プロセスの他の副産物や反応剤を含んでいない微細セル化硬質フォームをつくる方法に関するものである。予想外なことであるが、熱分解と腐食性消化は活性化炭素粒子のサイズをそのフォームのセル状構造を破壊しない程度に減少させ、それによって液体吸収／吸着を改善してくれる。本発明によるプロセスは熱分解中に形成される活性化炭素を含み腐食性消化中は不活性物質であるもみ殻灰の腐食性消化から得られるアモルファス・シリカ、表面張力抑制剤、そして木綿フロックなどの腐食性の強化繊維物質の混合物をフォーム化することによって硬質フォーム組成物を生産する。活性化炭素はつくられるフォーム化された組成物の微細セル状構造と相乗作用し、あるいは液体を吸収／吸着・保持する上でそれに干渉せず、そのサイズを熱分解及び腐食性消化で減少させるので、フォーム組成物のセル状構造を破壊しない。いずれの、そしてすべてのフォーミング副産物はフッ化ナトリウム、過剰反応物、及び表面張力抑制剤も含めて除去される。市販のもみ殻灰はもみ殻を炉内でガス化あるいは燃焼させることでつくられる。熱分解は熱の適用によって物質中に発生する化学的な変化である。燃焼は熱及び光の生産に伴う燃焼の作用やプロセス又は化学変化、特に酸化である。両方の過程で、全体に活性化炭素が分散されている主としてアモルファス状のもみ殼灰がつくりだされる。好適に、もみ殼の熱分解とその結果できるもみ殼灰の腐食性消化中に、活性化炭素粒子は市販の粒状活性炭素（ＧＡＣ）及び紛体化活性炭素（ＰＡＣ）より一貫して小さな、そしてフォーム化製品の通常のセル状構造を破壊しない程度のサイズに滅少される。都合上、「熱分解」という用語は燃焼、ガス化、及びもみ殼からもみ殼灰をつくりだすすべての形態の熱を含むこととする。もみ殼からもみ殼灰及び活性化炭素をつくりだすために熱分解が用いられるいずれのプロセスも本発明において用いることができる。現在の燃焼プロセスにおいては、生のもみ殻は炉の上部に連続的に加えられ、灰はその底部から連続的に取り出される。炉内部の温度は通常は800°Ｆから約1 400°Ｆの範囲で、炉内で灰になるまでに要する時間は約３分である。炉を出ると、灰は急速に冷却されて取扱い易くなる。この方法で取り扱った場合、シリカは石英、トリジマイト、あるいはクリストバライトとして知られている結晶状態ではなく比較的純粋なアモルファス状態にとどまる。アモルファス状態から結晶状態への転移は通常シリカが非常に高い温度、例えば2000°Ｆで長時間放置されると起きる。シリカをアモルファス状態にしておくことの意義は、シリカが結晶を形成するように変化するより多孔性骨格構造を維持することであり、アモルファス形態のシリカはケイ肺を起こさないので、取扱上の気づかいを減らしてくれる。もみ殻の燃焼は時間・温度と関係しており、これらの条件下でこれらのもみ殼を燃焼すると炭素を活性化する殼の燃焼からの炭素粒子を有するもみ殻灰がつくりだされる。もみ殻の通常の燃焼は重量で約３％から約13％の活性化炭素をつくりだす。もみ殼灰内に存在する活性化炭素の量は燃焼の量に依存する。フォーミング・プロセスで用いられるもみ殻灰とフォーム化組成物内に存在する活性化炭素の量が花卉栽培、農業、種苗育成、及び園芸用フォームをつくる上で好適に用いることができない場合、そうした過剰な活性化炭素は腐食性消化されたもみ殻灰から分離することができ、非常に貴重な、そして非常に純粋な活性化炭素製品である。アモルファス状もみ殻灰が好ましいが、ある程度の結晶性もみ殼灰が存在していても良い。現在のもみ殼灰のガス化においては、通常の石炭ガス化装置が用いられる。もみ殼が炉内で800°Ｆ程度の温度で加熱され、ガスが収集され、燃焼されてエネルギーをつくりだし、そして活性化炭素を含むもみ殼が回収される。活性化炭素の量は40重量％程度に達する。すべての過剰な活性化炭素は通常のろ過プロセスと装置によって取り除くことができ、貴重な素材である。通常、エネルギー源としてのもみ殼の商業的な燃焼においては、燃焼の結果できる灰はマグネシウム、カリウム、鉄、アルミニウム、カルシウム、チタン、及びマンガンなどの微量金属を１/２％程度含んでいる。アモルファス状もみ殻灰からの腐食性ケイ酸溶液の生成は腐食性消化プロセスである。もみ殼灰は固体シリカ（ＳｉＯ₂）と反応してケイ酸ナトリウム溶液をつくりだす水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）などの腐食性溶液によって加熱される。主な化学反応は以下のように特徴づけられる：２ＮａＯＨ＋ｎＳｉＯ₂＋Ｈ₂Ｏ →Ｎａ₂Ｏ：ｎ(ＳｉＯ₂)＋Ｈ₂Ｏ。ここでｎはシリカ／アルカリの重量比を示している。現在の業界標準溶液では、化学式は以下の通りとなる：２ＮａＯＨ＋3.22 ＳｉＯ₂＋Ｈ₂Ｏ→Ｎａ₂Ｏ：3.22（ＳｉＯ₂）＋Ｈ₂Ｏ水酸化ナトリウムに加えて、この腐食性消化プロセスでは炭酸ナトリウム／酸化カルシウム反応生成物、水酸化ナトリウム副産物溶液、及び低級ソーダ灰／石膏供給源その他を腐食性消化プロセスで用いることができる。現在市販されているレベルの酵素活性から得られたものではないケイ酸ナトリウムはシリカ／アルカリ重量比が約1.6 から約3.8の範囲である。こうした比率は本発明の液体ケイ酸ナトリウムから得られる酵素活性は十分満足できる。上に述べたように、もみ殻の熱分解とケイ酸ナトリウム溶液をつくるためのアモルファス状もみ殻灰の腐食性消化中は、活性化炭素粒子は市販される粒状活性化炭素（ＧＡＣ）及び粉体化活性化炭素（ＰＡＣ）より一貫して小さなサイズに減少される。木綿を破砕した粒状活性化炭素のサイズは12×40及び８×30米国標準メッシュであり、直径はそれぞれ1,680〜425ミクロン及び2,380〜590ミクロンの範囲である。市販のＰＡＣは米国標準325メッシュ（45ミクロン）ふるいを65 〜90％通過する粒子サイズを有している。もみ殼灰の腐食性消化で得られる未精製ケイ酸ナトリウム溶液内の活性化炭素は米国標準500（25ミクロン）ふるいを1 00％通過する粒子サイズを持っており、平均サイズは直径が約12ミクロンである。腐食性ケイ酸ナトリウム原料中での活性化炭素などの懸濁された固体の粒子サイズは、大きな粒子はポリマー化二酸化ケイ素・フォーム製品の通常のセル状構造を破壊してしまうので非常に重要である。この破壊は液体の吸収／吸着及び保持の減少をもたらす。また、大型の炭素粒子は硬度を増大させる傾向を有し、それはフォームに挿入する際に花の茎に損傷をもたらす可能性がある。より小型の炭素粒子は大型の粒子より急速に吸収するという意味でも重要である。本発明の組成物はもみ殼の熱分解から得られるアモルファス状の沈降シリカ、もみ殼の熱分解で得られ、腐食性消化プロセスを通じて不活性物質を通過し、フォーム組成物の微細セル状構造を破壊しない程度の粒子サイズを有している活性化炭素、セルロース性繊維、及び水和水で構成された硬質、微細セル化フォーム製品又は組成物で構成されている。好ましくは、このフォームは重量で50〜63％のほぼアモルファス状の沈降シリカ、約４〜６％の繊維、約13〜27％の活性化炭素、約16〜19％水和水で構成されており、過半数のセル・サイズは直径が約40〜60ミクロンで、乾燥密度が１立方フィートあたり約5.0ポンド〜6.0ポンド、そして微量金属が0.5〜1.0である。したがって、本発明の目的は先行技術に基づくフォームより低い硬度を有し、より改良された液体吸収／吸着及び保持性能を有しフッ化物や過剰な反応物などの汚染物質を含んでおらず、着色剤の添加を必要とせず、その内部に先行技術に基づくフォームより48〜56％程度も低い力で切り花の茎、植物のクリッピングなどを挿入することができ、そして植物や他の農業用切材、種子、苗木、あるいは土壌改良材や根おおいなどの培養媒体又はブロックなど花卉栽培及び園芸用の利用に適しており、貴重な副産物を有するフォーム組成物とそれをつくる方法を提供することである。本発明のさらに別の目的は安価で、その主要な成分が廃棄物でできており、業界に受け入れられる貴重な副産物を有するフォーム組成物を提供することである。本発明のその他の、そしてさらなる目的、特徴及び利点は明細書全体と請求項に具体的に述べられており、本発明に本質的に付随するものである。現段階での好ましい実施の形態の説明本発明はもみ殼の熱分解によって得られるもみ殼灰の腐食性消化によってつくりだされる腐食性ケイ酸塩溶液を用いたプロセス及びフォーム製品に関するものである。活性化炭素は不活性物質としての腐食性消化を通過するプロセス中に発生され、フォーム製品のセル状構造を破壊しない程度の粒子サイズを有している。このフォーム製品内の活性化炭素はそのセル状構造と相乗作用して先行技術に基づくフォームよりはかなり多く液体を吸収／吸着及び保持する。本発明による方法はもみ殻の熱分解で形成される全体に作成されるフォーム化製品のセル状構造を破壊しない程度にサイズが縮小された活性化炭素が分散されたもみ殻灰の腐食性消化によって誘導された腐食性ケイ酸溶液、表面張力抑制剤、ポリマー形成剤、そして不活性強化繊維の混合物をフォーム化するステップと、副産物、過剰な反応物及び表面張力抑制剤を取り除くステップと、そして作成されたフォーム組成物を花卉栽培、農業、種苗及び園芸用の形状及び媒体に適した三次元固体形状などの望ましい構造形態に形成するステップを含んでいる。好ましくは花卉栽培用の形状として、作成される固体形状は埃をできるだけ少なくするためのポリマー溶液とその固体形状に茎が挿入されている切り花の寿命を長くするための保存剤でスプレーされる。その結果つくられるフォームはもみ殼の熱分解から得られたアモルファス状沈降シリカ、もみ殻の熱分解から得られ、腐食性消化プロセスを通過し、フォーム組成物の微細セル状構造を破壊しない程度のサイズを有する活性化炭素、セルロース性繊維、そして水和水で構成された硬質で微細セル化されたフォーム又は組成物である。好ましくは、このフォームは約50〜63重量％の基本的にアモルファス状の沈殿シリカ、約４〜６％の繊維、約13〜27％の活性化炭素、約16〜19％の水和水で構成され、大多数のセル・サイズは直径が約40〜60ミグロンで、１立方フィートあたり約5.0ポンドから6.0ポンドの乾燥密度を有しており、さらに0.5 〜1.0の微量金属を含んでいる。以下の実施例１は本発明によるフォーム組成物を形成するための現段階での好ましい方法である。実施例１ＳｉＯ₂/Ｎａ₂Ｏ比、可溶性固体（Ｓｉ：Ｎａ固体）、懸濁された固体（炭素＋未反応ＲＨＡ）、総固体、及び未精製ＲＨＡケイ酸ナトリウム中の水分の重量パーセントを調べるためにもみ殻灰（ＲＨＡ）からのアモルファス状ケイ酸ナトリウム溶液を分析した。これらの性質はポリマー形成剤が使えるかどうかの性質に関する全体的な化学反応バランスにとって極めて重要である。ＲＨＡからのアモルファス状ケイ酸ナトリウムを2.6重量％の木綿フロック強化繊維（長さは260ミクロン）と機械的攪拌機を用いて予備混合した。フッ素ケイ酸ナトリウム（ＳＦＳ，好ましいポリマー形成剤）を分析してその水溶液中での固体の割合を判定した。好ましいＳＦＳ固体範囲は重量でその水溶液の50〜60％である。表面張力抑制剤、好ましくはトール油ミックスは80％蒸留トール油に20％オレイン酸を混合して調製した。パイプ系を介してポジティブ置換ポンプに接続された適当なサイズのタンク又は容器内に３つの原料フィード・ストリームを設けた。好ましいポンプは摩擦性固体で粘性スラリー３つのストリームを無水ベース（反応固体ベース）：Ｎａ₂Ｏ：ＳｉＯ₂−100 重量部／Ｎａ₂ＳｉＦ₆−36.83重量部／トール油混合物−２重量（液体）部の流量にポンプを設定した。これは100％を達成するためのその反応の正確な理論的化学量論比である。実際には、供給量比は低くはＮａ₂Ｏを100部としてＳｉＯ₂ が41.7から、高くはＮａ₂Ｏ 100部に対してＳｉＯ₂33.8部のＳＦＳと変動している。さらなる処理でフォーム製品から取り除かれるべき未反応成分を減らすために、好ましい比率はできる限り化学当量論的比率に近づけた方がいい。反応物は型に分散された湿ったフォームをつくりだす連続高速（500〜600ＲＰＭ）高剪断力ミキサーで汲み上げられる。利用できる市販のミキサーとしては、Ｅ．Ｔ．Oakes Corporation製（好ましいもの）、Perpetual Machine Company製、Charles Ross & Sons製などがある。従って詳細な説明は不必要であると思われる。圧搾空気又は窒素は１立方フィートあたり12〜15ポンドの範囲の望ましい湿フォーム密度をつくりだすような速度でミキサーに注入される。密度が低くなるとセルの孔が大きくなるので水分の保持を低下させる。密度が高くなるとフォームが花卉栽培や農業用には硬くなりすぎる。湿ったフォームはミキサーの取出口に取りつけられたホースを通じて型内部に送り出され、型は容量いっぱいに満たされると水分遮断用の蓋でふさがれる。型内部の湿ったフォームは過剰な水分が排出され硬化反応が行われるように24 〜48時間その場所に入れたままにしておく。その後、型からダンプ・フォームを取り出して、望ましくない副産物、フッ化ナトリウム（ＮａＦ）、すべての過剰反応物、そしてすべてのトール油混合物残滓を取り除くために滲出装置内に入れる。滲出プロセスはフォーム製品中を２〜３時間熱湯（200〜210°Ｆ）を流すことによって達成される。これによって、水溶性ＮａＦが取り除かれ、さらに、セル状構造から他の汚染物質を洗い流してくれる。この滲出プロセスは温度に依存しており、冷水ではより長い時間がかかる。熱湯での滲出の後にフォーム内のセルを冷却し、開くために同じ時間をかけて冷水滲出が行われる。好適に、ＮａＦは通常の手順で沈殿させ、滲出物を蒸留して回収することができる。回収されたＮａＦは97％の純度で、従って市販できる程度の商品品質を有している。両方の滲出プロセスの進行は、滲出水のpH、総溶融固体（ＴＤＳ）、及びフッ素イオンをしばしば測定するためにモニターされる。このプロセスは、フォーム製品からの滲出液が生の「タップ」水と同じpH，ＴＤＳ及びフッ素イオン濃度になった場合に完了する。このフォーム製品はその後強制対流及び赤外線ヒーターで乾燥される。乾燥後、フォーム製品はレンガ・サイズなど望ましい三次元形状及びサイズに切断するか、あるいは根おおい、土壌改良材などに細かく砕いたり、つぶしたりすることができる。花卉栽培用の製品としては、約９インチ×４インチ×３インチの長方形レンガ状に形成される。その後ほこりや粒子が出荷中に堆積するのをできるだけ少なくするためにその塊の外面にポリマー溶液をスプレイする。花卉栽培用フォームにはポリマー液と共に市販の保存剤をスプレイする。液体吸収、吸着及び保持、そして「柔らかさ」に関して適切な性能を有する花卉栽培、園芸、種苗、及び農業用フォーム組成物は上に述べたようにもみ殻灰ケイ酸ナトリウム組成物を用いてつくりだされた。実施例１のプロセスでつくられたフォーム組成物の性質及び組成物は以下の表１に示されているような範囲内である。表１乾燥密度 5.0〜6.0ポンド/立方フィート二酸化シリコン(ＳｉＯ₂) 52.34〜62.83重量％活性化炭素 13.10〜26.81重量％木綿 4.70〜5.49重量％水和水 15.74〜18.93重量％フッ化ナトリウム(ＮａＦ) ＜３ppm 微量金属 0.5〜1.0重量％いかなる量の水溶性ポリマーが花卉栽培用フォーム製品に加えられてもそのフォームに挿し込まれる花に対して悪影響を有する。従って、「汚さ」をできるだけ減らすために用いられる好ましい化合物は低分子量ポリマーであるポリビニルピロリドン、ＰＶＰＫ−15又はＰＶＰＫ−30である。利用可能な他のポリマーとしては、ポリエチレン・グリコール（ＰＥＧ）、アクリル又はアクリレート・ポリマー、側鎖アクリレートを有する澱粉、ある種のビニル・アセテート・ポリマーなどである。これらは市販されており、その詳細な説明は不必要であろう。ＰＶＰポリマーはＩＳＰ Technologieｓ社が製造しており、ヘア・スプレイにおける活性成分のひとつである。好ましくは、原料内での重量で、もみ殻灰腐食性ケイ酸溶液は78〜81％程度、もみ殻灰ケイ酸溶液内の活性化炭素は６〜15％で、粒子サイズは直径が最大25ミクロン、好ましくは約12ミクロン程度で、表面張力抑制剤は1.00％〜2.00％、ポリマー形成剤は17.00％〜22.00％、そして強化繊維は2.00％〜3.00％である。木綿フロックは好ましい強化繊維であるが、セルロース性繊維などの他の強化繊維を用いてもよい。強化繊維はフォームの硬さを増大させるので、あまり硬過ぎてはいけない。強化繊維の長さはフォームのセル構造を破壊したり水保持を少なくする程の長くてはならず、フォームの凝集力特性を減らす程の短さであってもならない。満足すべき繊維の長さは250〜300ミクロンで、260ミクロンが現在の段階では好ましく、市場で使われる標準的な長さである。どのような表面張力抑制剤でも用いることができるが、脂肪酸、ロジン酸、ココナッツ脂肪酸、トール油脂肪酸（ＦＡ−３）などの化学的系統のものが好ましい。好ましい保存剤はFloralife社から市販されている。その他の保存剤としては、ソルビン酸、ソルビン酸カリウム、安息香酸などである。これらはすべて市販されており、詳細な説明は不必要であろう。腐食性ケイ酸溶液内の活性化炭素の量がここで述べられている好ましい上限を上回っている場合、通常のろ過手順やＥＩＭＣＯ Process Equipment，Kason Corporation，Frontier Technology，Inc．など市場で簡単に入手可能な装置によって取り除くことができる。望ましければ、腐食性珪酸溶液内のすべての活性化炭素を取り出してそれぞれ個別に商品として売り出すこともできる。実施例２以下は花卉栽培用フォーム製品をつくりだすための先行技術に基づくプロセスの一例である。用いられたプロセスは３つの原料ストリームをポジティブ置換ポンプでOakes 高速、高剪断力ミキサーに送り込む方式であった。市販の（非もみ殻灰）を重量で2.6％の濃度で木綿フロック（長さ260ミクロン）と予備混合した。従って、総固形物（可溶性＋懸濁）は水溶液内で41〜42％から58〜59％の範囲である。ポリマー形成剤ストリームは45.5％水溶液内に53％ふっ素珪酸ナトリウム粉末（粒子サイズ、５ミクロン）＋1.5％顔料固形物を溶かしたものであった。表面張力抑制剤は80％蒸留トール油と20％オレイン酸で構成されていた。珪酸ナトリウム／木綿フロック・スラリーはミキサーに注入する前に105°Ｆから110°Ｆに加熱された。これによって粘性が低下し、フッ素ケイ酸ナトリウムとの反応速度が増大した。原料比率は：湿ベース−300部ケイ酸ナトリウムスラリー対77部フッ素ケイ酸スラリー対６部トール油混合液、あるいは乾燥ベースで−100部Ｎａ₂Ｏ：3. 22 ＳｉＯ₂固形物対36.4部Ｎａ₂ＳｉＦ₆固形物対２部トール油混合液であった。空気又は窒素はミキサーに入る直前に80〜100psigの圧力でケイ酸ナトリウムストリーム内に注入された。ミキサーは40〜80psigのミキサー・ヘッドの背圧で 500〜600ＲＰＭで作動された。フォーム製品はホースを通じてミキサー取出口から型内部に送り込まれた。型に容量一杯満たされた後、湿度を100％程度に維持するために水分遮断用の蓋をかぶせた。フォーム製品はポリマー化が進行し、過剰な水分が排出されるように24時間以上の期間型に入れられたままの状態で保持された。型内部でのこのフォーム製は湿密度が１立方あたり10〜11ポンドであった。先行技術に基づく花卉栽培用フォームのポリマー化反応は乾燥フォーム内で重量濃度で約25％の望ましくない副産物フッ化ナトリウム（ＮａＦ）をつくりだした。花卉用フォームを型から取り出した後、ＮａＦ、過剰な反応物、そして残留トール油液を取り除くためにさらに処理することが必要であった。この除去はソーダ灰（Ｎａ₂ＣＯ₃）及び塩化カリウム（ＫＣｌ）の熱い（＞200°Ｆ）水溶液と冷たい（70〜75°Ｆ）水溶液を使った浸出を繰り返し行うことで達成された。こうした浸出処理は７〜８時間かけて行われ、水溶液温度は70〜205°Ｆの範囲であった。これらの処理によってフォーム製品の硬化プロセスも完了した。浸出処理後に、花卉用フォームは対流と赤外線ヒーターの組み合わせで48〜72時間乾燥された。先行技術に基づく花卉用フォーム製品の乾燥密度は１立方フィートあたり4.0 〜4.5ポンドで、組成は重量ベースで、ＳｉＯ₂＝71％、着色顔料＝２％、木綿＝５〜６％、そして水和水＝21〜22％、さらに実施例１のフォーム組成物と比較して切り花の茎を押し込むために50％以上大きな力を必要とした。実施例３これはＳｉＯ₂/Ｎａ₂Ｏ比が3.22：１の市販のケイ酸ナトリウム溶液と39.0重量％のＳｉ：Ｎａ可溶固形物を、20×50米国標準メッシュ粒子サイズ（直径850 〜300ミクロン）の市販の粒状活性化炭素（ＧＡＣ）を8.03％加えた60.8％水溶液内に溶かしたものを用いて受け入れ可能な花卉用フォーム製品をつくりだす試みの一例である。木綿フロック（260ミクロン・サイズ）を3.0パーセントで混合して、さらに水を加えてＳｉ：Ｎａ可溶性固形物の濃度を34.0重量％程度に低下させた。この最終組成物は実施例１のもみ殼灰からのケイ酸ナトリウム溶液の組成と非常に近似していた。市販のケイ酸ナトリウム溶液、ポリマー形成剤ストリーム（60％フッ素ケイ酸ナトリウムを40％水溶液に加えたもの）、表面張力抑制剤（トール油混合物）、及び圧搾窒素を実施例１と同様の速度で高速（500〜600ＲＰＭ）、高剪断カミキサーに送り込んだ。その結果できたフォーム製品を実施例１と同様の方法でさらに加工した。市販のケイ酸ナトリウムを用いたフォーム製品の組成は表１に示した範囲内であった。しかしながら、物理的特性は劣化し、液体吸収／吸着及び保持は実施例１のフォーム製品と比較して２９体積％減少した。又、フォームに花の茎を挿し込むのに必要な力は121％増大し、花の茎を先行技術に基づくフォーム内部に押し込む時に茎に損傷が生じた。この実施例で用いられた市販のケイ酸ナトリウムと粒状活性化炭素（ＧＡＣ）の追加コストは実施例１のＲＨＡからのケイ酸ナトリウム溶液を用いる場合と比較して原料コストの115％の上昇につながった。実施例４この実施例は約72％が米国標準325メッシュ（45ミクロン）ふるいを通過する粒子サイズを有する粉体化活性化炭素（ＰＡＣ）を粒状化活性化炭素（ＧＡＣ）の代わりに市販のケイ酸ナトリウム溶液内で用いたことを除けば実施例３と同じであった。処理条件とフォーム製品組成は基本的に実施例１及び実施例３と同様であった。液体吸収／吸着及び保持は実施例１の受け入れ可能なフォーム製品と比較して17体積％低かった。花の茎を挿入する力で判定した硬度は実施例１より 32％大きかった。粉体化活性化炭素はより高価であるから、原料のコストは実施例１と比較して143％増大した。農業用及び園芸用に、本発明によるフォーム組成物又は製品は、例えば種子、苗木、種苗ストック、ポインセチア、らん、バラを切ったもの、樹木を切ったものなどなどの植物切片の増殖媒体、あるいは砕いた時には土壌改良材や根おおいとして水分保持をレベルを調節して植物の切片がより早く反応するように用いた。本発明のフォーム組成物又は製品に市場で容易に入手できる栄養剤などの追加成分を加えることができ、それらについての説明は不要であろう。本発明によるフォームのその他の、そしてさらなる利用法としては短波及び音響の減衰、ろ過及び液体浄化、工業廃水の閉じ込めと吸収、生物治療用媒体、そして中空壁容器における防火材などとしての利用が考えられる。従って、本発明は上に述べたような利点と特徴を有しており、課題を達成することができる。現段階での本発明の好ましい実施例について開示の目的で上に述べたが、以下に述べるような請求項の範囲内で変更は可能である。

【手続補正書】特許法第１８４条の４第４項【提出日】平成９年９月８日（１９９７．９．８）【補正内容】特許請求の範囲 1. 大多数のセルが約40〜約60ミクロンのサイズを有する硬質セル化フォーム組成物をつくる方法において、（ａ）もみ殼の熱分解からのもみ殻灰の腐食性消化から得られ、熱分解中に形成される分散活性化炭素を含む腐食性珪酸溶液と、（ｂ）表面張力抑制剤、（ｃ）ポリマー形成剤、及び（ｄ）不活性強化繊維で構成された成分の混合物をフォーム化するステップと、上記硬質フォームからフッ化ナトリウムと未反応成分を含む副産物を除去するステップを含む方法。 2. 上記硬質セル化フォームを三次元形状にフォーム化するステップを含む請求項１の方法。 3. 上記三次元形状にほこりを減少させるのに効果的な量のポリマー溶液をスプレイするステップを含む請求項２の方法。 4. 上記三次元形状に茎を上記形状に挿入した場合に切り花の寿命を保持するのに効果的な量の保存剤をスプレイするステップを含む請求項２の方法。 5. もみ殻灰腐食性珪酸塩溶液がその混合物の78〜81重量％を占め、上記もみ殻灰珪酸塩溶液内の活性化炭素が6.00〜 15.00重量％で、直径が25ミクロン以下であり、上記表面張力抑制剤が上記混合物の1.00〜2.00重量％を構成しており、上記ポリマー形成剤が上記混合物の17.00〜22.00重量％を構成しており、そしてもみ殼灰腐食性珪酸塩溶液内の不活性強化繊維が上記混合物の2.00〜3.00重量％を構成している請求項１の方法。 6. 上記表面張力抑制剤が80％の蒸留トール油に20％のオレイン酸を混合したものを含み、上記ポリマー形成剤がフッ素珪酸ナトリウムを含み、そして上記不活性強化繊維が木綿フロックを含む請求項５の方法。 7. 上記腐食性珪酸塩溶液がケイ酸ナトリウム溶液である請求項１の方法。 8. 上記フッ化ナトリウムをつくられたフォーム組成物から回収するステップを含む請求項１の方法。 9. ろ過によって活性化炭素を活性炭素を含むもみ殼灰の腐食性消化と熱分解とから得られた腐食性ケイ酸塩溶液から活性炭素を分離するステップを含む方法。 10. （ａ）もみ殼灰から得ら、もみ殼の熱分解から得られた分散活性化炭素を含み、その活性化炭素が上記フォーム組成物のセルを破壊しない程度のサイズである二酸化ケイ素と、（ｂ）強化セルロース性繊維、（ｃ）水和物、及び（ｄ）3.00ppmのフッ化ナトリウム副産物を含んでおり、乾燥密度が１立方フィートあたり5.0ポンドから6.0ポンドで、その茎に傷を耐えないで切り花を挿入するのに効果的な硬さを有している、大部分のセルが40〜60ミクロンのサイズのセル構造を有する硬質フォーム組成物。 11．上記二酸化ケイ素が上記組成物の約50〜63重量％を占め、上記水和物が上記組成物の約15〜約19重量％を占め、上記強化セルロース性繊維が上記組成物の約4.50〜5.50重量％を占め、上記活性化炭素粒子が上記組成物の約13〜約27重量％を占め、そして直径が25ミグロン以下で、0.500〜1.00％の微量金属を含んでいる請求項10の硬質フォーム組成物。 12．上記強化セルロース性繊維が木綿フロックを含んでいる請求項10の硬質フォーム組成物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０４Ｂ 24:08 22:12） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者ウェーレン，クレッグアール. アメリカ合衆国 77043 テキサス，ヒューストン，ブリットモーアロード 1645

Claims

【特許請求の範囲】 1. 大多数のセルが約40〜約60ミクロンのサイズを有する硬質セル化フォーム組成物をつくる方法において、もみ殼の熱分解からのもみ殼灰の腐食性消化から得られ、熱分解中に形成される分散活性化炭素を含む腐食性ケイ酸溶液と、表面張力抑制剤、ポリマー形成剤、及び不活性強化繊維で構成された成分の混合物をフォーム化するステップと、上記硬質フォームから未反応フッ化ナトリウムを含む副産物を除去するステップを含み、上記活性化炭素が上記硬質セル化フォーム組成物のセルと相乗的に作用し、またそれらセルを破壊しない程度の大きさで液体を吸収、吸着、保持する方法。 2. 上記硬質セル化フォームを三次元形状にフォーム化するステップを含む請求項１の方法。 3. 上記三次元形状にほこりを減少させるのに効果的なポリマー溶液をスプレイするステップを含む請求項２の方法。 4. 上記三次元形状に茎を上記形状に挿入した場合に切り花の寿命を保持するのに効果的な保存剤をスプレイするステップを含む請求項２の方法。 5. もみ殼灰腐食性ケイ酸塩溶液が78〜81重量％を占め、上記もみ殼灰ケイ酸塩溶液内の活性化炭素が6.00〜15.00重量％で、直径が25 ミクロン以下であり、上記表面張力抑制剤が1.00〜2.00重量％を構成しており、上記ポリマー形成剤が17.00〜22.00重量％を構成しており、そしてもみ殼灰腐食性ケイ酸塩溶液内の不活性強化繊維が2.00〜3.00重量％を構成している請求項１の方法。 6. 上記表面張力抑制剤が80％の蒸留トール油と20％のオレイン酸を混合したもので構成されており、上記ポリマー形成剤がフッ素ケイ酸ナトリウムで構成されており、そして上記不活性強化繊維が木綿フロックで構成されている請求項５の方法。 7. 上記腐食性ケイ酸塩溶液がケイ酸ナトリウム溶液である請求項１の方法。 8. 上記フッ化ナトリウムをつくられたフォーム組成物から回収するステップを含む請求項１の方法。 9. ろ過によって活性化炭素を活性炭素を含むもみ殼灰の腐食性消化と熱分解とから得られた腐食性ケイ酸塩溶液から活性炭素を分離するステップを含む方法。 10. もみ殻灰から得られた二酸化ケイ素を含み、もみ殻の熱分解からの分散活性化炭素粒子を有し、そのセル構造のセルの大部分が40〜60ミクロンのサイズを有し、その活性化炭素粒子が上記硬質フォーム組成物のセルを破壊しない程度のサイズであり、さらに強化セルロース性繊維、水和性で3.00ppmのフッ化ナトリウム副産物を含んでおり、乾燥密度が１立方フィートあたり5.0ポンドから6.0ポンドで、上記セル構造のセルが40〜60ミクロンのサイズを有しており、上記組成物が硬質フォーム組成物内に挿入する際にその茎に傷を耐えないで切り花を挿入するのに効果的な硬さを有しているセル構造を有する硬質フォーム組成物。 11. 上記二酸化ケイ素が約50〜63重量％を占め、上記水和物が約15〜約19重量％を占め、上記強化セルロース性繊維が約4.50〜5.50重量％を占め、上記活性化炭素粒子が約13〜約27重量％を占め、そして直径が25ミクロン以下で、0.500〜1.00％の微量金属を含んでいる請求項10の硬質フォーム組成物。 12. 上記強化セルロース性繊維が木綿フロックを含んでいる請求項10の硬質フォーム組成物。