JP2002503947A - フラン樹脂を含有する親水性植物栽培用基体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、フラン樹脂をベースとするバインダーによって相互に連結されたミネラルウール繊維からなる、凝集性で親水性のマトリックスを含むことを特徴とする植物栽培用基体および、フラン樹脂をベースとするバインダーによって相互に連結されたミネラルウール繊維からなる凝集性で親水性のマトリックスの、植物栽培用基体としての使用。

Description

【発明の詳細な説明】 フラン樹脂を含有する親水性植物栽培用基体 本発明は、親水性植物栽培用基体、特に、特異的なの硬化樹脂の使用によって 親水性を示すミネラルウールの凝集性的マトリックスをベースとする植物栽培用 基体に関する。 植物栽培用基体は、トレイの穴に適合するようなプラグであって、立側面の周 囲に箔を有する立方体の形態や、プラスチックで包んだスラブの形態を有するこ とができる。 現在採用されている、ミネラルウールの凝集性マトリックスをベースとする植 物栽培用基体は、その硬化バインダーとして一般にフェノール-ホルムアルデヒ ド樹脂を使用する。この種のバインダーを用いているため、基体を親水性にさせ るために、ミネラルウールからなるマトリックスは、いわゆる湿潤剤を含む必要 がある。すなわち、マトリックスに対し、比較的短時間で飽和量までの水分を吸 着させることができる。 この種の既知の植物栽培用基体は、広範に使用されているが、植物栽培用基体 、特に、用いられる化学物質による植物毒素を改善する研究が、継続的になされ てる。この植物毒素は、例えば用いた湿潤剤やバインダーに起因しうる。 したがって本発明は、フラン樹脂をベースとするバインダーによって相互に連 結されたミネラルウール繊維からなる、凝集性で親水性のマトリックスを含むこ とを特徴とする植物栽培用基体、およびフラン樹脂を用いて製造される生成物の 植物栽培のための使用を提供する。 本発明の植物栽培用基体は、ミネラルウールからなる凝集性マトリックスを含 む。ミネラルウールとして、ストーン（stone）ウール（もしくは岩綿）、ガラ スウールおよび／またはスラグウールを使用することができる。このようなマト リックスは、常法で製造され、出発物質としてのミネラルウールのみに依存する 。 本発明の植物栽培用基体は、ミネラルウールからなる凝集性マトリックスを用 いて製造される。凝集は、適用したフラン樹脂を硬化させて繊維を相互に機械的 に連結させることによって得られ、この連結は著しい耐水性を示す。しかしなが ら、植物栽培用基体は、数本の繊維を含み寸法0.2〜５cmを有するミネラルウー ルのフレーク形態である、いわゆる粒状物からなることができることが、注目さ れる。 本発明の植物栽培用基体を硬化させて、凝集、親水性マトリックスを形成する 場合、（高密度）基体は、50kPaまでの圧縮強度、例えば10〜45kPaの圧縮強度を 示すことができる。 本明細書において用いられる「親水性」なる語は、いわゆる水中沈積テストに おいて、基体に対しいずれの界面活性剤をも添加せずかついずれの機械力をも適 用せずに測定しうるような著しい量の水分を吸収しうることを意味する。本発明 の植物栽培用基体は、湿潤剤を用いなくとも、良好な植物栽培（親水性）特性を 示すことが注目される。 本発明に使用されるフラン樹脂は、式： で示される少なくとも１つのフラン分子の重合物をベースとする。 上記式において、ＡおよびＢは、重合可能な基である。重合することによって 、フラン環構造が基Ａおよび／またはＢを介して少なくとも１つの他のフラン環 構造から分離している二量体、オリゴマーおよびポリマー分子が形成される。さ らに、フラン環は、不飽和度が低くてもよく、１つのみまたは全く炭素二重結合 を環状構造の２、３または４位に有していなくともよい。 重合可能な基ＡおよびＢは、以下の物質からなる群から選ぶことができる：水 素、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル基、ポリ置換ビニル基、ポリ置換芳香族基、ケトン、無 水物、ポリ置換フルフリル、ヒドロキシ、アルデヒド、カルボン酸、エステル、 アミン、イミン、アルキン、アルキルハリド、芳香族ハリド、オレフィンハリド 、エーテル、チオール、スルフィド、ニトリル、ニトロ基、スルホン、スルホン 酸 およびそれらの混合物。 従って、重合によって得られる生成物の反復基は、以下の物質を含む： フラン、フルフラル、フルフリルアルコール、 5-ヒドロキシメチル-2-フランカルボキシアルデヒド、 5-メチル-2-フランカルボキシアルデヒド、2-ビニルフロエート、 5-メチル-2-ビニルフロエート、5-t-ブチル-2-ビニルフロエート、 2-フルフリルメタクリレート、2-フルフリルメチルメタクリレート、 2-ビニルフラン、5-メチル-2-ビニルフラン、 2-(2-プロピレン)フラン(または2-メチルビニリデンフラン)、 5-メチル-2-メチルビニリデンフラン、 フルフリリデンアセトン、5-メチル-2-フルフリリデン、アセトン、 2-ビニルテトラヒドロフラン、2-フリルオキシラン、 5-メチル-2-フリルオキシラン、フルフリルビニルエーテル、 5-メチル-フルフリルビニルエーテル、 ビニル2-フリルケトン、 ビス-2，5-カルボキシアルデヒドフラン、 ビス-2，5-ヒドロメチルフラン、 5-ヒドロキシメチル-2-エチルフランアクリレート、 2,5-フランジカルボン酸、 2,5-フラン二酸ジクロリド、 2,5-フランジカルボン酸ジメチルエステル、 2,5-フランメチルアミン、 5-カルボキシ-2-フランアミン、 5-メチルエステル-2-フランアミン、 ビス-（2,5-メチレンイソシアネート）フラン、 ビス(2,5-イソシアネート)フラン、 2-イソシアネートフリルおよび 2-メチレンイソシアネートフリル。 フラン樹脂は、濃縮物の形態または水などの好適な溶媒に希釈した形態で使用 することができる。噴射される際のフラン樹脂組成物中の固形分は、１重量%か ら一般に40重量%未満の量、例えば２〜30重量%、好適には５〜20重量%であって よい。好適なフラン樹脂バインダーは、Farez Ｍ（商標）（QO-Chemicals）タイ プである。以上のようなフラン樹脂を用いると、植物栽培用基体は、きれいな褐 色の色彩を有する。基体の密度は、約10〜150Kg/m³、例えば40〜120Kg/m³である 。 フランは、重合、例えば付加重合および縮重合によって形成することができる 。これらの重合法は、この分野で知られている。 使用される重合生成物の粘度を低下させるには、共溶媒を使用することができ る。好適な共溶媒は、有機一塩基性、二塩基性および多塩基性酸、例えばレブリ ン酸およびマレイン酸である。共溶媒は、15重量%までの量、例えば２〜10重量% 、一般に４〜８重量%の量で使用することができる。 フラン樹脂を硬化するため、フラン樹脂組成物は、触媒を含むことができる。 その例は、無機酸および有機酸、例えば塩酸およびマレイン酸である。他の触媒 の例は、フリーデルクラフト触媒、例えば塩化アルミニウムである。他の例は、 無機酸および有機酸の塩、例えば硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウムおよびト ルエンスルホン酸の尿素塩である。触媒は、その種類に応じ、20重量%までの量 、一般に１〜15重量%、例えば好適には８〜10重量%の量で使用することができる 。 繊維表面または繊維物質に結合するための凝集力を改善するため、カップリン グ剤を含むことができる。カップリング剤の例は、シランまたはオルガノチタネ ートおよびオルガノジルコネートである。好適なシランカップリング剤の例は、 Ｎ-メチル-アミノプロピル-トリメトキシシランおよび3-アミノプロピルトリエ トキシシランである。 さらに、界面活性剤および増量剤もフラン樹脂組成物中に使用することができ る。 植物栽培用基体の製造時および無機繊維の取り扱い時において、ダスト形成を 防止するため、疎水性の油を添加してもよいが、形成した基体の親水特性は、維 持される。 重合反応において、フラン系分子のみを用いることに代えて、共重合反応も同 様に用いることができ、他のモノマー、例えばホルムアルデヒドやフェノールも 使用することができる。これらのコモノマーを用いると、樹脂の親水特性を所望 の程度に適合させることができる。ホルムアルデヒドおよびフェノールは、多量 、例えば50%までの量、一般に１〜45%、例えば２〜30%および５〜10%の量で使用 することができる。したがって、これらのモノマーを用いると、親水性は、所望 の程度に調節することができる。しかしながら、バインダー組成物中に他のモノ マーを含める場合、ホルムアルデヒドが好適なモノマーである。 ホルムアルデヒドをコモノマーとして用いる場合、フラン樹脂組成物中にホル ムアルデヒドスカベンジャー、例えばアンモニアまたは尿素を含めることが好適 である。ホルムアルデヒドの使用量に応じて、アンモニアおよび／または尿素は 、約５重量%までの量、例えば0.1〜３重量%、特に0.5〜２重量%の量で存在する ことができる。 フルフリルアルコールをベースとし、かつ、少量のホルムアルデヒド、触媒、 ホルムアルデヒドスカベンジャーおよびカップリング剤を含むフラン樹脂が好適 である。 このフラン樹脂組成物の配合の後、これを用い、換気しながらストーンウール 繊維に適用する。フラン樹脂は、植物栽培用基体中のこの樹脂含量が約１〜10重 量%、例えば1.5〜５重量%、特に２〜3.5重量%となるように、適用する。 本発明の植物栽培用基体の製造時に、0.2〜0.5%の含浸油を用いた場合でも、 水分吸収率は、変化せずに、ほぼ100%までの数値のままであることが、注目され る。以下の表１に、フラン樹脂、特にフルフリルアルコール樹脂をベースとする 本発明の植物栽培用基体の特性を示す。 表１ 密度 100kg/m³ 45kg/m³ 樹脂含量 3.1重量% 2.9重量% 圧縮強度 43kPa 老化圧縮強度 36kPa 剥層強度 11.5kPa 膨張率 2.5% 水分吸収率 100容量% 100容量% 引張強度 15.5kPa 以下の実施例は、フラン樹脂バインダーを含む本発明の親水性植物栽培用基体 の性能について説明する。本発明のフラン樹脂バインダーベース基体は、湿潤剤 を含んでいないことが強調される。これとは対照的に、実施例において比較のた めに用いた従来からのフェノール樹脂ベース基体は、通常の湿潤剤を含んでいる 。以下の実施例は、本発明の説明のために記載したもので、これらの実施例によ って、本発明の技術的範囲を制限する意図はない。 実施例１ 植物栽培用基体を、常法によって、密度45および100Kg/m³で製造し、植物の栽 培のために用いた（フラン樹脂含量約３重量%）。キュウリ作物を、この基体上 で栽培すると、キュウリ作物は、成長し、フェノール-ホルムアルデヒド樹脂お よび湿潤剤をベースとする植物栽培用基体による作物成長と同様な収量でキュウ リが得られた。 実施例２ 実施例１に用いた基体と同様な本発明の植物栽培用基体（0.5%の含浸油をさら に含む）を、コショウソウの栽培に用いた（共通（common）栄養素液、ＥＣ＝１ 、pH＝6.7）。標準的な栽培用基体または粒状物の成長と比較すると、８日経過 後まで全く差異はなかった。８日経過後、毒物テストにおいても、成長の差異は 全くなかった。 実施例３ バインダーとしてフラン樹脂を含む本発明の標準寸法の栽培用ブロックを、温 室において設定した栽培実験によってテストした。栽培用ブロックは、２重量% のフラン樹脂を含み、その成長の間において、全く鉱油を添加しなかった。栽培 用ブロックの親水性は、必須であるので、ブロックの沈積時間を製造の間に測定 すると、わずか８〜12秒の優れた沈積時間が得られた。トマトおよびキュウ リについてテストし、その結果を、本発明と同じミネラルウールを用いる一方バ インダーとしてフェノール樹脂を用いる栽培用ブロックと、比較した。 トマトについては、播種後13日経過後に、トマト作物を栽培用ブロックに移植 し、播種後23日経過後に、その結果を集めた。 キュウリについては、湿潤後に播種を行い、播種後22日経過後に、その結果を 集めた。 作物成長の結果（作物１つ当たりの取りたての重量ｇ）は次の通りである。ト マト作物については、フラン樹脂およびフェノール樹脂は、各々、136.2ｇ／作 物および116.2ｇ／作物である。 キュウリについては、フラン樹脂を含む栽培用ブロックは、82.3ｇ／作物で、 フェノール樹脂の栽培用ブロックは、81.5ｇである。 実施例４ キュウリ、トマトおよびアマトウガラシについて、グローワー（grower）のス ラブにおいて全規模栽培実験を行い、表２に示すような栽培テストの結果を得た 。スラブは、2〜3.3重量%のバインダーを含み、結果は、フェノール樹脂を含む 栽培用基体に対するフラン樹脂を含む栽培用基体についての割合（%）として示 す。 表２ キュウリ トマト アマトウガラシ 作物の高さ 15日:99% 14日:110% 20日:99% 22日:100% 20日:113% 28日:104% 作物の重量 15日:105% 14日:105% 20日:102% （取りたて）22日:101% 20日:109% 28日:97% 実施例５ キュウリ、トマトおよびアマトウガラシについて、全規模栽培実験を行い、移 植後４〜６月経過後に、次の結果を得た。針入抵抗性、pH、水分含量および導電 性について、フラン樹脂結合スラブと、フェノール樹脂結合スラブとを比較する と、実質的な差異はなかった。フラン樹脂結合材料は、開始時から良好な根付け が見られ、収穫物の形成がわずかに早く、またスラブの強度がより良好であっ た。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｈ Ｕ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，Ｐ Ｔ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．フラン樹脂をベースとするバインダーによって相互に連結されたミネラル ウール繊維からなる、凝集性で親水性のマトリックスを含むことを特徴とする植 物栽培用基体。 ２．フラン樹脂は、式： 〔式中、ＡおよびＢは、各々重合可能な基である。〕 で示されるフラン分子および／またはその低不飽和度同族体の少なくとも１つを 重合させることによって得られる請求項１記載の基体。 ３．前記ＡおよびＢは、各々独立して、水素、Ｃ₁〜Ｃ₁₀アルキル基、ポリ置 換ビニル基、ポリ置換芳香族基、ケトン、無水物、ポリ置換フルフリル、ヒドロ キシ、アルデヒド、カルボン酸、エステル、アミン、イミン、アルキン、アルキ ルハリド、芳香族ハリド、オレフィンハリド、エーテル、チオール、スルフィド 、ニトリル、ニトロ基、スルホン、スルホン酸およびそれらの混合物からなる群 から選ばれる請求項１または２記載の基体。 ４．フラン分子は、フルフリルアルコールである請求項２〜４のいずれかに記 載の基体。 ５．フラン樹脂は、共溶媒を含む請求項１〜４のいずれかに記載の基体。 ６．フラン樹脂は、重合触媒を含む請求項１〜５のいずれかに記載の基体。 ７．フラン樹脂は、カップリング剤を含む請求項１〜６のいずれかに記載の基 体。 ８．フラン樹脂は、界面活性剤、着色剤および／または増量剤を含む請求項１ 〜７のいずれかに記載の基体。 ９．フラン樹脂は、共重合によって得られる請求項１〜８のいずれかに記載の 基体。 １０．前記重合には、さらにホルムアルデヒドおよび／またはフェノールを使 用する請求項１〜９のいずれかに記載の基体。 １１．フラン樹脂は、ホルムアルデヒドスカベンジャーを含む請求項１０記載 の基体。 １２．密度15〜150Kg/m³を有する請求項１〜１０のいずれかに記載の基体。 １３．バインダーは、硬化されている請求項１〜１２のいずれかに記載の基体 。 １４．フラン樹脂をベースとするバインダーによって相互に連結されたミネラ ルウール繊維からなる凝集性で親水性のマトリックスの、植物栽培用基体として の使用。 １５．バインダーは、硬化されている請求項１４記載の使用。