JP2004143005A - 肥料、および肥料の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】シリカヒドロゲルを主成分としているにもかかわらず、時間経過に伴って脱離する水分が従来品以上に少ない肥料を提供すること。
【解決手段】アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、下記（１）〜（４）のいずれかの処理を加えることによって得られるシリカヒドロゲルを主成分として肥料を調製する。（１）ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングする。（２）ｐＨ６〜８、温度６０〜８５℃の条件下でエージングする。（３）ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングし、さらにその後ｐＨを２〜６にする。（４）鉄イオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、アルミニウムイオン、およびアンモニウムイオンの中から選ばれる一種または二種以上を含む溶液と接触させる。
【選択図】 なし
【解決手段】アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、下記（１）〜（４）のいずれかの処理を加えることによって得られるシリカヒドロゲルを主成分として肥料を調製する。（１）ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングする。（２）ｐＨ６〜８、温度６０〜８５℃の条件下でエージングする。（３）ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングし、さらにその後ｐＨを２〜６にする。（４）鉄イオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、アルミニウムイオン、およびアンモニウムイオンの中から選ばれる一種または二種以上を含む溶液と接触させる。
【選択図】 なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、肥料、および肥料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、シリカゲルを主成分とする肥料が知られている（例えば、特許文献１参照。）。下記特許文献１には、シリカヒドロゲルからシリカキセロゲルに至るすべての状態のシリカゲルが、肥料の主成分として利用できる旨の記載がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１１４５８８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、シリカヒドロゲルは、７０〜８０％程度の水分を含有しており、長時間が経過するとシリカヒドロゲルから多量の水分が脱離する。そのため、このようなシリカヒドロゲルが主成分とされた肥料を包装容器に詰めると、シリカヒドロゲルから脱離した多量の水分が包装容器の下部に溜まってしまうことが問題となった。
【０００５】
すなわち、シリカヒドロゲルから脱離した多量の水分が包装容器の下部に溜まってしまうと、開封方法によっては包装容器から多量の水が流れ出して周囲を濡らしてしまう恐れがある。また、包装容器から多量の水が流れ出さないように慎重に開封することも不可能ではないが、そのような慎重な開封作業を強いられるのでは、開封作業時の作業性が悪くなるという問題がある。さらに、流通・販売の段階で包装容器の下部に多量の水が溜まっていると、肥料の品質に何らかの変化があったのではないかとの誤解を招くなど、商品イメージが損なわれるという問題もある。したがって、これらの問題を解決するためには、シリカヒドロゲルから脱離する水分の量を、できる限り減少させるための対策を講ずることが重要であった。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、シリカヒドロゲルを主成分としているにもかかわらず、時間経過に伴って脱離する水分が従来品以上に少ない肥料と、その肥料の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段、および発明の効果】
上述の目的を達成するために、上記請求項１に記載の肥料は、アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングすることによって得られるシリカヒドロゲルを主成分とすることを特徴とする。
【０００８】
また、上記請求項２に記載の肥料は、アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ６〜８、温度６０〜８５℃の条件下でエージングすることによって得られるシリカヒドロゲルを主成分とすることを特徴とする。
また、上記請求項３に記載の肥料は、アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングし、さらにその後ｐＨを２〜６にすることによって得られるシリカヒドロゲルを主成分とすることを特徴とする。
【０００９】
また、上記請求項４に記載の肥料は、アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、鉄イオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、アルミニウムイオン、およびアンモニウムイオンの中から選ばれる一種または二種以上を含む溶液と接触させることによって得られるシリカヒドロゲルを主成分とすることを特徴とする。
【００１０】
さらに、上記請求項５に記載の肥料は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の肥料において、前記シリカヒドロゲルが湿式粉砕されてペースト状にされていることを特徴とする。
また、請求項６に記載の肥料の製造方法は、請求項１に記載した肥料の製造方法であり、アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングすることによってシリカヒドロゲルを得て、該シリカヒドロゲルを主成分として肥料を調製することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項７記載の肥料の製造方法は、請求項２に記載した肥料の製造方法であり、アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ６〜８、温度６０〜８５℃の条件下でエージングすることによってシリカヒドロゲルを得て、該シリカヒドロゲルを主成分として肥料を調製することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項８に記載の肥料の製造方法は、請求項３に記載した肥料の製造方法であり、アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングし、さらにその後ｐＨを２〜６にすることによってシリカヒドロゲルを得て、該シリカヒドロゲルを主成分として肥料を調製することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項９に記載の肥料の製造方法は、請求項４に記載した肥料の製造方法であり、アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、鉄イオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、アルミニウムイオン、およびアンモニウムイオンの中から選ばれる一種または二種以上を含む溶液と接触させることによってシリカヒドロゲルを得て、該シリカヒドロゲルを主成分として肥料を調製することを特徴とする。
【００１４】
これらの肥料、およびその製造方法において、アルカリケイ酸塩としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムなどすべてのケイ酸塩を用いることができるが、より安価なシリカヒドロゲルを製造するためには、ケイ酸ナトリウムを用いるのが望ましい。また、鉱酸としては、硫酸、塩酸、硝酸などあらゆる酸を用いることができるが、安価に製造するためには硫酸を用いるのが望ましい。
【００１５】
上記請求項１〜請求項５に記載した肥料によれば、主成分として採用されているシリカヒドロゲルが、各請求項に記載されたとおりの特徴的な処理を施されたものとなっているので、一般的なシリカヒドロゲルとは異なり、長時間が経過してもシリカヒドロゲルから多量の水分が脱離することはなく、水分がまったく脱離しないか、あるいは、水分が脱離してもその量が従来品よりも少なくなる。
【００１６】
具体的には、一般的なシリカゲルの製造工程で中間生成物として製造されるシリカヒドロゲルは、分液ロート、ふるい、またはその他のフィルター等で水切りした後に４８時間程度静置すると、静置前の自重に対する重量比で５％以上の液状成分（主に水分）が脱離するが、上記各請求項に記載したシリカヒドロゲルは、水切りした後に４８時間程度静置しても、静置前の自重に対する重量比で５％未満の液状成分しか脱離せず、あるいは、液状成分がまったく脱離しないこともある。
【００１７】
そのため、このようなシリカヒドロゲルが主成分とされた肥料は、包装容器に詰めた状態で長時間が経過しても、包装容器の下部に多量の水分が溜まることはない。したがって、そのような多量の水分が開封時に包装容器から流れ出すことはなく、それ故、過度に慎重な開封作業を強いられることもないので開封時の作業性は良好になり、さらに、余計な水分が包装容器内に溜まっていないので商品イメージが損なわれることもない。
【００１８】
なお、上記各肥料において、液状成分が分離しにくくなるのは、次のような理由からではないかと考えられる。すなわち、ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングすると、シリカヒドロゲルの構造上、水として脱離しやすい不安定な状態になっていた部分が水として脱離し、その結果、水として脱離しにくい安定な部分だけが固形分中に残るため、そのような安定な固形分が大部分を占めるシリカヒドロゲルが得られることになり、その結果、多量の水が脱離するような現象が抑制されるのではないかと考えられる。この傾向は、ｐＨ６〜８、温度６０〜８５℃の条件下でエージングすると、さらに高くなるので望ましい。また、ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングした上で、さらにその後ｐＨを２〜６にしても、水が脱離しなくなる傾向を高めることができるので望ましい。また、鉄イオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、アルミニウムイオン、およびアンモニウムイオンの中から選ばれる一種または二種以上を含む溶液と接触させた場合は、これらのイオンとシラノール基とのイオン交換により、シリカゾル表面に水不溶性の複合物が生成し、これが水の脱離を阻害するため、多量の水が脱離しなくなるのではないかと考えられる。
【００１９】
以上説明した肥料は、シリカヒドロゲルを主成分としているので、公知のケイカル肥料よりも格段にケイ酸供給能力が高く、さらに、シリカキセロゲルを主成分とする肥料と比較しても、ケイ酸供給能力が高い。具体的には、ケイ酸は、通常、中性域の水中において５０ｐｐｍ程度で飽和し平衡状態となるが、シリカヒドロゲルは、他のケイ酸化合物よりも速やかに上述の平衡状態に達する。そのため、ケイ酸の吸収速度がきわめて速い植物を施肥対象にする場合でも、安定的に十分なケイ酸を供給することができる。
【００２０】
シリカヒドロゲルのケイ酸供給能力が、他のケイ酸化合物よりも高い理由は、明確に特定されている訳ではないが、例えば、シリカヒドロゲルはシリカキセロゲルよりもシリカからなる骨格が安定しておらず、水中においてケイ酸が溶脱しやすいのが一因となっているのではないかと考えられる。また、シリカヒドロゲルの場合、シリカキセロゲルとは異なり、シリカからなる骨格が形成する細孔内に閉じ込められた水分中に多くのケイ酸モノマーが存在するため、そのモノマーが容易に水中に放出されることも、ケイ酸供給能力が高くなる理由の一つであると考えられる。いずれにしても、上記各請求項に記載した肥料であれば、シリカヒドロゲルが優れたケイ酸供給源となるのは確かなので、農地に施用することにより、農作物に効率よくケイ酸を吸収させることができる。
【００２１】
施用方法としては、農作物に潅水する際に、あらかじめ水源となるタンク中に上記肥料を投入しておくか、水源からの経路の途中で上記肥料中を通水させることにより、ケイ酸濃度を高めてから農作物に潅水するようにすればよい。あるいは、水田に施用する場合には、上記肥料を水口に留置してもよく、例えば、籠状の容器に上記肥料を投入して水口に沈めるとか、網目状の袋に上記肥料を投入して水口に沈めるといった方法をとってもよい。また、水耕栽培においては、上記と同様の方法でケイ酸濃度を高めた水を液肥として供給してもよいし、水耕栽培ベッドの底部に上記肥料を設置するのも有効である。さらに、シリカヒドロゲルが湿式粉砕されてペースト状にされている場合には、ペースト状物を射出可能な装置を使って肥料を地面に注入することができるので、例えば田植機を使って苗の植え付けを行う際に、苗と同時に肥料を地面に注入するようなことも可能である。
【００２２】
なお、以上説明した肥料は、シリカヒドロゲルを主成分とするものであるが、この主成分以外に、公知の肥料用組成物を何種類か含んでいてもよいことはもちろんである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について、いくつかの実施例を挙げて説明する。
［実施例１］
ケイ酸ナトリウムと硫酸とを反応させ生成したシリカヒドロゲルを、ｐＨ７、温度６５℃の水洗水を用い、水量約１５０リットル／ｍｉｎで１２時間水洗した。水洗終了時の排水のｐＨは７であった。
【００２４】
この条件により製造したシリカヒドロゲル１ｋｇを分液ロートに入れて４８時間静置した。静置後、分液ロートの下部コックを開けたが、脱離した水分は認められなかった。
一方、比較のため、上記と同様にケイ酸ナトリウムと硫酸を反応させ生成したシリカヒドロゲル１ｋｇを、そのまま分液ロートに入れて４８時間静置した。静置後、分液ロートの下部コックを開けて固液分離し、脱離した水分の量を測定した。その結果、１ｋｇのシリカヒドロゲルより、５０ｇの水分（すなわち、静置前の自重に対する重量比で５％の水分）が分離されていた。
【００２５】
以上の結果から、ケイ酸ナトリウムと硫酸を反応させた後、上記のような特定の処理を加えると、シリカヒドロゲルからの水分の脱離を抑制できることがわかる。したがって、このようなシリカヒドロゲルを主成分とする肥料を調製すれば、シリカヒドロゲルから脱離する多量の水分が包装容器内に溜まってしまうという問題を招かない。
【００２６】
［実施例２］
実施例１で製造したシリカヒドロゲルを、網目状の袋に入れ水田の水口に１０ｋｇ投入し、慣行に従い水稲を栽培した（シリカヒドロゲル区）。
また、比較のため、シリカヒドロゲルを投入しない点を除き、他の条件は同条件にして、慣行に従い水稲を栽培した（無施用区）。
【００２７】
収穫期のわら中のケイ酸濃度を測定したところ、シリカヒドロゲル区のわらケイ酸濃度は、無施用区のわらケイ酸濃度に比べ、１％増加した。試験環境および試験結果を下記表１にまとめて示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
［実施例３］
シリカヒドロゲルを投入したときの水耕苗の生育について試験した。
水稲育苗法の中で、水耕溶液中で育苗するロールマット苗の生育にシリカヒドロゲルを施用した。試験環境を下記表２に示す。
【００３０】
【表２】
【００３１】
施肥は、播種５日後に市販の肥料３種の混合物（大塚ハウス１号：大塚ハウス２号：健太郎＝４：４：２、いずれも大塚化学株式会社製）を用い、ＥＣ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ；電気伝導度）で、水に対する増加分が２．５ｍＳ／ｍだけ高くなるように１回施肥した。苗の調査は、葉令や草丈等について各区２０個体を調査し、乾物重は１区２０または１００個体を調査した。ケイ酸の分析は、苗は重量法（硫酸、過酸化水素分析法）で、培養液はモリブデン青法で行った。
【００３２】
以上の試験の結果、シリカヒドロゲルを施用した場合、育苗初期から後期まで培養液中のシリカ濃度は５０〜６５ｐｐｍと高い濃度が維持された（図１参照）。また水耕苗中のケイ酸含有量は、シリカ資材を添加した区では生育後期になるほど高くなり、１４日後にはケイ酸含量が１０％を超えた（図２参照）。
【００３３】
出来た苗を見ると、葉令や草丈、根長には大きな差異はなかったが、シリカ資材を施用した区では、やや苗が硬い傾向が認められた（下記表３参照）。
以上シリカヒドロゲルの投入によって、培養液中のシリカ濃度は高く維持され、慣行と同等な葉令や草丈、シリカ含量の高い苗が育苗できた。
【００３４】
【表３】
【００３５】
［実施例４］
従来法に従ってケイ酸ナトリウムと硫酸を反応させて製造したシリカヒドロゲル５００ｇをビーカーに取り、下記表４の条件で試料１〜６を調製した。
【００３６】
【表４】
【００３７】
これらの試料１〜６を常温で３０分程度放置した後、０．３ｍｍのふるいを用いて固液分離し、シリカヒドロゲルを密閉容器内で静置した。４８時間後、再度固液分離を行い、脱離した水分を比較した。結果を表５に示す。
【００３８】
【表５】
【００３９】
以上の結果から、ケイ酸ナトリウムと硫酸を反応させた後、上記のような特定の陽イオンを含む水溶液と接触させてシリカヒドロゲルを得ると、シリカヒドロゲルからの水分の脱離を抑制できることがわかる。したがって、このようなシリカヒドロゲルを主成分とする肥料を調製すれば、シリカヒドロゲルから脱離する多量の水分が包装容器内に溜まってしまうという問題を招かない。
【００４０】
［実施例５］
実施例１で製造したシリカヒドロゲルを、ペースト状もしくはスラリー状に加工することを試みた。
まず、シリカヒドロゲル２ｋｇと水１．８ｋｇまたは３．６ｋｇとを秤量し、それらを顔料分散機（特殊機化工業株式会社製、Ｔ．Ｋ．ＣＯＬＬＯＩＤ ＭＩＬＬ）に、供給口における粉砕状況を確認しながら、適量ずつ投入し続ける操作を行った。顔料分散機の回転数は、６ｒｐｍまたは６０ｒｐｍに設定した。
【００４１】
粉砕が終了した後、得られたシリカヒドロゲルと水との混合物を、再び顔料分散機の供給口に投入して２回目の粉砕を行った。その後、さらに、得られたシリカヒドロゲルと水との混合物を、再び顔料分散機の供給口に投入して３回目の粉砕を行った。
【００４２】
上記の加工工程において、シリカヒドロゲルと水との混合物の粘度を、水１．８ｋｇの場合と水３．６ｋｇの場合について、粉砕回数毎に測定した。測定結果を下記表６に示す。
【００４３】
【表６】
【００４４】
上記表６に示したとおり、実施例１で製造したシリカヒドロゲルは、任意の粘度に調整することができるので、ペースト肥料、液状肥料に容易に加工することができる。
したがって、ペースト状肥料に加工して作物の根元に直接注入したり（局所施肥）、液状肥料に加工してスプレーガンで葉面に直接散布したり、あるいは、水耕栽培溶液中に分散もしくは溶解させるなど、多様な形態に加工して利用することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の具体的な一実施形態に限定されず、この他にも種々の形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】培養液中のケイ酸濃度の推移を表すグラフである。
【図２】各試験区の苗のケイ酸含有量の推移を表すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、肥料、および肥料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、シリカゲルを主成分とする肥料が知られている（例えば、特許文献１参照。）。下記特許文献１には、シリカヒドロゲルからシリカキセロゲルに至るすべての状態のシリカゲルが、肥料の主成分として利用できる旨の記載がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１１４５８８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、シリカヒドロゲルは、７０〜８０％程度の水分を含有しており、長時間が経過するとシリカヒドロゲルから多量の水分が脱離する。そのため、このようなシリカヒドロゲルが主成分とされた肥料を包装容器に詰めると、シリカヒドロゲルから脱離した多量の水分が包装容器の下部に溜まってしまうことが問題となった。
【０００５】
すなわち、シリカヒドロゲルから脱離した多量の水分が包装容器の下部に溜まってしまうと、開封方法によっては包装容器から多量の水が流れ出して周囲を濡らしてしまう恐れがある。また、包装容器から多量の水が流れ出さないように慎重に開封することも不可能ではないが、そのような慎重な開封作業を強いられるのでは、開封作業時の作業性が悪くなるという問題がある。さらに、流通・販売の段階で包装容器の下部に多量の水が溜まっていると、肥料の品質に何らかの変化があったのではないかとの誤解を招くなど、商品イメージが損なわれるという問題もある。したがって、これらの問題を解決するためには、シリカヒドロゲルから脱離する水分の量を、できる限り減少させるための対策を講ずることが重要であった。
【０００６】
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的は、シリカヒドロゲルを主成分としているにもかかわらず、時間経過に伴って脱離する水分が従来品以上に少ない肥料と、その肥料の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段、および発明の効果】
上述の目的を達成するために、上記請求項１に記載の肥料は、アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングすることによって得られるシリカヒドロゲルを主成分とすることを特徴とする。
【０００８】
また、上記請求項２に記載の肥料は、アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ６〜８、温度６０〜８５℃の条件下でエージングすることによって得られるシリカヒドロゲルを主成分とすることを特徴とする。
また、上記請求項３に記載の肥料は、アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングし、さらにその後ｐＨを２〜６にすることによって得られるシリカヒドロゲルを主成分とすることを特徴とする。
【０００９】
また、上記請求項４に記載の肥料は、アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、鉄イオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、アルミニウムイオン、およびアンモニウムイオンの中から選ばれる一種または二種以上を含む溶液と接触させることによって得られるシリカヒドロゲルを主成分とすることを特徴とする。
【００１０】
さらに、上記請求項５に記載の肥料は、上記請求項１〜請求項４のいずれかに記載の肥料において、前記シリカヒドロゲルが湿式粉砕されてペースト状にされていることを特徴とする。
また、請求項６に記載の肥料の製造方法は、請求項１に記載した肥料の製造方法であり、アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングすることによってシリカヒドロゲルを得て、該シリカヒドロゲルを主成分として肥料を調製することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項７記載の肥料の製造方法は、請求項２に記載した肥料の製造方法であり、アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ６〜８、温度６０〜８５℃の条件下でエージングすることによってシリカヒドロゲルを得て、該シリカヒドロゲルを主成分として肥料を調製することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項８に記載の肥料の製造方法は、請求項３に記載した肥料の製造方法であり、アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングし、さらにその後ｐＨを２〜６にすることによってシリカヒドロゲルを得て、該シリカヒドロゲルを主成分として肥料を調製することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項９に記載の肥料の製造方法は、請求項４に記載した肥料の製造方法であり、アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、鉄イオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、アルミニウムイオン、およびアンモニウムイオンの中から選ばれる一種または二種以上を含む溶液と接触させることによってシリカヒドロゲルを得て、該シリカヒドロゲルを主成分として肥料を調製することを特徴とする。
【００１４】
これらの肥料、およびその製造方法において、アルカリケイ酸塩としては、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸カリウムなどすべてのケイ酸塩を用いることができるが、より安価なシリカヒドロゲルを製造するためには、ケイ酸ナトリウムを用いるのが望ましい。また、鉱酸としては、硫酸、塩酸、硝酸などあらゆる酸を用いることができるが、安価に製造するためには硫酸を用いるのが望ましい。
【００１５】
上記請求項１〜請求項５に記載した肥料によれば、主成分として採用されているシリカヒドロゲルが、各請求項に記載されたとおりの特徴的な処理を施されたものとなっているので、一般的なシリカヒドロゲルとは異なり、長時間が経過してもシリカヒドロゲルから多量の水分が脱離することはなく、水分がまったく脱離しないか、あるいは、水分が脱離してもその量が従来品よりも少なくなる。
【００１６】
具体的には、一般的なシリカゲルの製造工程で中間生成物として製造されるシリカヒドロゲルは、分液ロート、ふるい、またはその他のフィルター等で水切りした後に４８時間程度静置すると、静置前の自重に対する重量比で５％以上の液状成分（主に水分）が脱離するが、上記各請求項に記載したシリカヒドロゲルは、水切りした後に４８時間程度静置しても、静置前の自重に対する重量比で５％未満の液状成分しか脱離せず、あるいは、液状成分がまったく脱離しないこともある。
【００１７】
そのため、このようなシリカヒドロゲルが主成分とされた肥料は、包装容器に詰めた状態で長時間が経過しても、包装容器の下部に多量の水分が溜まることはない。したがって、そのような多量の水分が開封時に包装容器から流れ出すことはなく、それ故、過度に慎重な開封作業を強いられることもないので開封時の作業性は良好になり、さらに、余計な水分が包装容器内に溜まっていないので商品イメージが損なわれることもない。
【００１８】
なお、上記各肥料において、液状成分が分離しにくくなるのは、次のような理由からではないかと考えられる。すなわち、ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングすると、シリカヒドロゲルの構造上、水として脱離しやすい不安定な状態になっていた部分が水として脱離し、その結果、水として脱離しにくい安定な部分だけが固形分中に残るため、そのような安定な固形分が大部分を占めるシリカヒドロゲルが得られることになり、その結果、多量の水が脱離するような現象が抑制されるのではないかと考えられる。この傾向は、ｐＨ６〜８、温度６０〜８５℃の条件下でエージングすると、さらに高くなるので望ましい。また、ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングした上で、さらにその後ｐＨを２〜６にしても、水が脱離しなくなる傾向を高めることができるので望ましい。また、鉄イオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、アルミニウムイオン、およびアンモニウムイオンの中から選ばれる一種または二種以上を含む溶液と接触させた場合は、これらのイオンとシラノール基とのイオン交換により、シリカゾル表面に水不溶性の複合物が生成し、これが水の脱離を阻害するため、多量の水が脱離しなくなるのではないかと考えられる。
【００１９】
以上説明した肥料は、シリカヒドロゲルを主成分としているので、公知のケイカル肥料よりも格段にケイ酸供給能力が高く、さらに、シリカキセロゲルを主成分とする肥料と比較しても、ケイ酸供給能力が高い。具体的には、ケイ酸は、通常、中性域の水中において５０ｐｐｍ程度で飽和し平衡状態となるが、シリカヒドロゲルは、他のケイ酸化合物よりも速やかに上述の平衡状態に達する。そのため、ケイ酸の吸収速度がきわめて速い植物を施肥対象にする場合でも、安定的に十分なケイ酸を供給することができる。
【００２０】
シリカヒドロゲルのケイ酸供給能力が、他のケイ酸化合物よりも高い理由は、明確に特定されている訳ではないが、例えば、シリカヒドロゲルはシリカキセロゲルよりもシリカからなる骨格が安定しておらず、水中においてケイ酸が溶脱しやすいのが一因となっているのではないかと考えられる。また、シリカヒドロゲルの場合、シリカキセロゲルとは異なり、シリカからなる骨格が形成する細孔内に閉じ込められた水分中に多くのケイ酸モノマーが存在するため、そのモノマーが容易に水中に放出されることも、ケイ酸供給能力が高くなる理由の一つであると考えられる。いずれにしても、上記各請求項に記載した肥料であれば、シリカヒドロゲルが優れたケイ酸供給源となるのは確かなので、農地に施用することにより、農作物に効率よくケイ酸を吸収させることができる。
【００２１】
施用方法としては、農作物に潅水する際に、あらかじめ水源となるタンク中に上記肥料を投入しておくか、水源からの経路の途中で上記肥料中を通水させることにより、ケイ酸濃度を高めてから農作物に潅水するようにすればよい。あるいは、水田に施用する場合には、上記肥料を水口に留置してもよく、例えば、籠状の容器に上記肥料を投入して水口に沈めるとか、網目状の袋に上記肥料を投入して水口に沈めるといった方法をとってもよい。また、水耕栽培においては、上記と同様の方法でケイ酸濃度を高めた水を液肥として供給してもよいし、水耕栽培ベッドの底部に上記肥料を設置するのも有効である。さらに、シリカヒドロゲルが湿式粉砕されてペースト状にされている場合には、ペースト状物を射出可能な装置を使って肥料を地面に注入することができるので、例えば田植機を使って苗の植え付けを行う際に、苗と同時に肥料を地面に注入するようなことも可能である。
【００２２】
なお、以上説明した肥料は、シリカヒドロゲルを主成分とするものであるが、この主成分以外に、公知の肥料用組成物を何種類か含んでいてもよいことはもちろんである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について、いくつかの実施例を挙げて説明する。
［実施例１］
ケイ酸ナトリウムと硫酸とを反応させ生成したシリカヒドロゲルを、ｐＨ７、温度６５℃の水洗水を用い、水量約１５０リットル／ｍｉｎで１２時間水洗した。水洗終了時の排水のｐＨは７であった。
【００２４】
この条件により製造したシリカヒドロゲル１ｋｇを分液ロートに入れて４８時間静置した。静置後、分液ロートの下部コックを開けたが、脱離した水分は認められなかった。
一方、比較のため、上記と同様にケイ酸ナトリウムと硫酸を反応させ生成したシリカヒドロゲル１ｋｇを、そのまま分液ロートに入れて４８時間静置した。静置後、分液ロートの下部コックを開けて固液分離し、脱離した水分の量を測定した。その結果、１ｋｇのシリカヒドロゲルより、５０ｇの水分（すなわち、静置前の自重に対する重量比で５％の水分）が分離されていた。
【００２５】
以上の結果から、ケイ酸ナトリウムと硫酸を反応させた後、上記のような特定の処理を加えると、シリカヒドロゲルからの水分の脱離を抑制できることがわかる。したがって、このようなシリカヒドロゲルを主成分とする肥料を調製すれば、シリカヒドロゲルから脱離する多量の水分が包装容器内に溜まってしまうという問題を招かない。
【００２６】
［実施例２］
実施例１で製造したシリカヒドロゲルを、網目状の袋に入れ水田の水口に１０ｋｇ投入し、慣行に従い水稲を栽培した（シリカヒドロゲル区）。
また、比較のため、シリカヒドロゲルを投入しない点を除き、他の条件は同条件にして、慣行に従い水稲を栽培した（無施用区）。
【００２７】
収穫期のわら中のケイ酸濃度を測定したところ、シリカヒドロゲル区のわらケイ酸濃度は、無施用区のわらケイ酸濃度に比べ、１％増加した。試験環境および試験結果を下記表１にまとめて示す。
【００２８】
【表１】
［実施例３］
シリカヒドロゲルを投入したときの水耕苗の生育について試験した。
水稲育苗法の中で、水耕溶液中で育苗するロールマット苗の生育にシリカヒドロゲルを施用した。試験環境を下記表２に示す。
【００３０】
【表２】
施肥は、播種５日後に市販の肥料３種の混合物（大塚ハウス１号：大塚ハウス２号：健太郎＝４：４：２、いずれも大塚化学株式会社製）を用い、ＥＣ（ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ；電気伝導度）で、水に対する増加分が２．５ｍＳ／ｍだけ高くなるように１回施肥した。苗の調査は、葉令や草丈等について各区２０個体を調査し、乾物重は１区２０または１００個体を調査した。ケイ酸の分析は、苗は重量法（硫酸、過酸化水素分析法）で、培養液はモリブデン青法で行った。
【００３２】
以上の試験の結果、シリカヒドロゲルを施用した場合、育苗初期から後期まで培養液中のシリカ濃度は５０〜６５ｐｐｍと高い濃度が維持された（図１参照）。また水耕苗中のケイ酸含有量は、シリカ資材を添加した区では生育後期になるほど高くなり、１４日後にはケイ酸含量が１０％を超えた（図２参照）。
【００３３】
出来た苗を見ると、葉令や草丈、根長には大きな差異はなかったが、シリカ資材を施用した区では、やや苗が硬い傾向が認められた（下記表３参照）。
以上シリカヒドロゲルの投入によって、培養液中のシリカ濃度は高く維持され、慣行と同等な葉令や草丈、シリカ含量の高い苗が育苗できた。
【００３４】
【表３】
［実施例４］
従来法に従ってケイ酸ナトリウムと硫酸を反応させて製造したシリカヒドロゲル５００ｇをビーカーに取り、下記表４の条件で試料１〜６を調製した。
【００３６】
【表４】
これらの試料１〜６を常温で３０分程度放置した後、０．３ｍｍのふるいを用いて固液分離し、シリカヒドロゲルを密閉容器内で静置した。４８時間後、再度固液分離を行い、脱離した水分を比較した。結果を表５に示す。
【００３８】
【表５】
以上の結果から、ケイ酸ナトリウムと硫酸を反応させた後、上記のような特定の陽イオンを含む水溶液と接触させてシリカヒドロゲルを得ると、シリカヒドロゲルからの水分の脱離を抑制できることがわかる。したがって、このようなシリカヒドロゲルを主成分とする肥料を調製すれば、シリカヒドロゲルから脱離する多量の水分が包装容器内に溜まってしまうという問題を招かない。
【００４０】
［実施例５］
実施例１で製造したシリカヒドロゲルを、ペースト状もしくはスラリー状に加工することを試みた。
まず、シリカヒドロゲル２ｋｇと水１．８ｋｇまたは３．６ｋｇとを秤量し、それらを顔料分散機（特殊機化工業株式会社製、Ｔ．Ｋ．ＣＯＬＬＯＩＤ ＭＩＬＬ）に、供給口における粉砕状況を確認しながら、適量ずつ投入し続ける操作を行った。顔料分散機の回転数は、６ｒｐｍまたは６０ｒｐｍに設定した。
【００４１】
粉砕が終了した後、得られたシリカヒドロゲルと水との混合物を、再び顔料分散機の供給口に投入して２回目の粉砕を行った。その後、さらに、得られたシリカヒドロゲルと水との混合物を、再び顔料分散機の供給口に投入して３回目の粉砕を行った。
【００４２】
上記の加工工程において、シリカヒドロゲルと水との混合物の粘度を、水１．８ｋｇの場合と水３．６ｋｇの場合について、粉砕回数毎に測定した。測定結果を下記表６に示す。
【００４３】
【表６】
上記表６に示したとおり、実施例１で製造したシリカヒドロゲルは、任意の粘度に調整することができるので、ペースト肥料、液状肥料に容易に加工することができる。
したがって、ペースト状肥料に加工して作物の根元に直接注入したり（局所施肥）、液状肥料に加工してスプレーガンで葉面に直接散布したり、あるいは、水耕栽培溶液中に分散もしくは溶解させるなど、多様な形態に加工して利用することができる。
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の具体的な一実施形態に限定されず、この他にも種々の形態で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】培養液中のケイ酸濃度の推移を表すグラフである。
【図２】各試験区の苗のケイ酸含有量の推移を表すグラフである。
Claims (9)
- アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングすることによって得られるシリカヒドロゲルを主成分とすることを特徴とする肥料。
- アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ６〜８、温度６０〜８５℃の条件下でエージングすることによって得られるシリカヒドロゲルを主成分とすることを特徴とする肥料。
- アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングし、さらにその後ｐＨを２〜６にすることによって得られるシリカヒドロゲルを主成分とすることを特徴とする肥料。
- アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、鉄イオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、アルミニウムイオン、およびアンモニウムイオンの中から選ばれる一種または二種以上を含む溶液と接触させることによって得られるシリカヒドロゲルを主成分とすることを特徴とする肥料。
- 前記シリカヒドロゲルが湿式粉砕されてペースト状にされていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の肥料。
- アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングすることによってシリカヒドロゲルを得て、該シリカヒドロゲルを主成分として肥料を調製することを特徴とする肥料の製造方法。
- アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ６〜８、温度６０〜８５℃の条件下でエージングすることによってシリカヒドロゲルを得て、該シリカヒドロゲルを主成分として肥料を調製することを特徴とする肥料の製造方法。
- アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、ｐＨ４〜８、温度４０〜１００℃の条件下でエージングし、さらにその後ｐＨを２〜６にすることによってシリカヒドロゲルを得て、該シリカヒドロゲルを主成分として肥料を調製することを特徴とする肥料の製造方法。
- アルカリケイ酸塩水溶液と鉱酸とを反応させた後、鉄イオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、アルミニウムイオン、およびアンモニウムイオンの中から選ばれる一種または二種以上を含む溶液と接触させることによってシリカヒドロゲルを得て、該シリカヒドロゲルを主成分として肥料を調製することを特徴とする肥料の製造方法。
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