JP2004261045A - 水耕栽培用保水剤 - Google Patents

Abstract

【課題】家庭等で植物育成が難しい水耕栽培について、汚れが発生しにくく、芳香剤の長期維持や着色のし易い水耕栽培用保水性樹脂を提供する。
【解決手段】１分子中に２個以上のエポキシ基を有する親水性のエポキシ樹脂（ａ）と１分子中に２個以上の１級又は２級アミノ基を有するアミン化合物（ｂ）を必須成分として含有する組成物を硬化する、あるいは、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する親水性のエポキシ樹脂（ａ）と１分子中に２個以上の１級又は２級アミノ基を有するアミン化合物（ｂ）を必須成分として含有する組成物に水又は水溶液を配合し、含水状態で硬化する。
【選択図】 なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定の樹脂組成物を用いた園芸用の水耕栽培用保水材、さらには本樹脂に着色剤、芳香剤を配合した芳香性と鑑賞性を長期に維持できる水耕栽培用保水材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、居住空間やオフィス・公共設備、病院等の医療機関・デパートなどの店舗空間またさらにホテルなどの宿泊施設などでは、植物の鑑賞や臭いの改善などで人間に心地良い空間を提供することが、社会的にも個人的にもかなりの需要を持って要求されている。そして、その目的のために植物の育成システムが検討されている。
例えば、水耕栽培などでは、ハイドロボールなどのセラミック粒子を利用した人工無機質体が、幅広く使用する提案（特開平１１−１０３７０２など）が行われている。
【特許文献】
特開平１１−１０３７０２
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
これらセラミック粒子を水耕栽培に適用した場合、同粒子は水耕栽培特有の根の汚れや水の汚れによる根腐れ等により長期の使用ができず、植物の生長に寄与しないケースなどが認められ、更なる改善が必要であった。また、この技術では、芳香性を持たせたり、着色する目的で、芳香剤や着色剤、芳香剤を含ませる場合、セラミックスに含ませることが難しい問題があり、さらに、植物の容器での水耕栽培では水遣りの必要があり、根腐れなどの問題もあった。
本発明は、これらの従来技術の問題点に鑑み、家庭等で植物育成が難しいこれら水耕栽培について、汚れが発生しにくく、芳香剤の長期維持や着色のし易い水耕栽培用保水性樹脂を提供することを目的とする。また、容器での水耕栽培における保水の維持や根腐れ防止を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】、
本発明者らは、特定のエポキシ樹脂とアミン化合物を硬化してなる保水材を水耕栽培の植物に対して、最適な保水性と水放出性を保持し、透明着色性と芳香剤を含浸させて長期に水耕栽培をする園芸用保水材などに最適であり、該保水材の高分子構造が特殊の為、水の安定化作用があり容器などに充填し水耕栽培に適用すると藻の発生抑制や水腐り抑制ができること、透明着色性と芳香剤の含浸性に優れること見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する親水性のエポキシ樹脂（ａ）と１分子中に２個以上の１級又は２級アミノ基を有するアミン化合物（ｂ）を必須成分として含有する組成物を硬化してなる水耕栽培用保水材である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本件の第１の形態は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する親水性のエポキシ樹脂（ａ）と１分子中に２個以上の１級又は２級アミノ基を有するアミン化合物（ｂ）を必須成分として含有する組成物を硬化してなる水耕栽培用保水材である。本発明の第２の形態は、１分子中に２個以上のエポキシ基を有する親水性のエポキシ樹脂（ａ）と１分子中に２個以上の１級又は２級アミノ基を有するアミン化合物（ｂ）を必須成分として含有する組成物に水（ｃ）又は雰囲気改良剤（ｅ）を含む水溶液（ｄ）を配合し、含水状態で硬化してなる水耕栽培用保水材である。
第３の形態は、上記第１の形態又は第２の形態の水耕栽培用保水材に、水（ｃｃ）、又は雰囲気改良剤（ｅ）を含んだ水溶液（ｄｄ）を含水させることを特徴とする水耕栽培用保水材である。
本発明に使用されるエポキシ樹脂（ａ）とは、一分子中に少なくとも２個以上のエポキシ基を有する親水性の化合物であれば、特に限定されるものではない。
具体例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンポリプロピレングリコールなどとエピクロルヒドリンとの反応から得られるポリエーテル型エポキシ樹脂；グリセリン、ポリグリセロール、トリメチロールプロパン、ソルビトールなどとエピクロルヒドリンとの反応から得られる多価アルコール型エポキシ樹脂などが挙げられ、１種もしくは２種以上を適宜混合して使用することも可能である。
好適なものとしては、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル及びそれらの混合物が挙げられる。
【０００６】
本発明に使用されるアミン化合物（ｂ）とは、一分子中に少なくとも２個以上の１級又は２級アミノ基を有する化合物であれば、特に限定されるものではない。
具体例としては、エチレンジアミン、ポリエチレンジアミン、ポリエーテルジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、キシリレンジアミンなどの脂肪族第一級アミン類；ビスアミノメチルシクロヘキサン、イソホロンジアミンなどの脂環族第一級アミン類；メタフェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタンなどの芳香族第一級アミン類；エチレンジアミン、ポリエチレンジアミン、ポリエーテルジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、キシリレンジアミンなどのエチレンオキサイド附加物などの脂肪族第ニ級アミン類；ビスアミノメチルシクロヘキサン、イソホロンジアミンなどのエチレンオキサイド附加物などの脂環族第ニ級アミン類；ピぺラジン、ジシアンジアミドなどが挙げられ、１種もしくは２種以上を適宜混合して使用することも可能である。
好適なものとしては、ポリエチレンジアミン、ポリエーテルジアミン、キシリレンジアミン、ビスアミノメチルシクロヘキサン、イソホロンジアミンが挙げられる。
本発明において使用されるエポキシ樹脂（ａ）のエポキシ基：アミン化合物（ｂ）の割合は、エポキシ樹脂（ａ）のエポキシ基：アミン化合物（ｂ）の窒素原子に直結した水素原子との当量比（エポキシ当量：活性水素当量）が、１：０．３〜３．０の範囲が好ましく、特に１：０．６〜１．２の範囲がより好適である。
【０００７】
本発明において、エポキシ樹脂（ａ）とアミン化合物（ｂ）を必須成分として含有する組成物の硬化速度を調節するため、硬化促進剤を添加することも可能である。
これらは周知であり、一般に使用されているものであれば、特に限定されるものではなく、具体的には、３級アミン類、イミダゾール類及びその誘導体などが例示される。
添加される場合の硬化促進剤の量はエポキシ樹脂１００重量部に対して０．０１〜１．０重量部、好ましくは０．１〜０．５重量部である。
本発明のエポキシ樹脂（ａ）とアミン化合物（ｂ）を必須成分として含有する組成物を０〜１５０℃で、１〜４８時間、好ましくは、４０〜１２０℃で、２〜１０時間処理することにより硬化させて、樹脂硬化物からなる保水材が得られる。
【０００８】
本発明では、エポキシ樹脂（ａ）とアミン化合物（ｂ）を必須成分として含有する組成物に、水（ｃ）又は雰囲気改良剤（ｅ）を含む水溶液（ｄ）を配合させ、含水状態で硬化させることが好適であり、
前記組成物に配合させた水（ｃ）又は雰囲気改良剤（ｅ）を含む水溶液（ｄ）は、硬化反応が進行し、ゲル化に至る時点で、ゲル化物に取り込まれ、含水状態で硬化に至るため、容易に含水樹脂硬化物を得ることが可能となり、作業性が向上する。
本発明の好適な態様である水（ｃ）とは、一般に使用されているものであれば、特に限定されるものではない。具体的には、工業用水、水道水、井戸水、イオン交換水、純水などが例示される。
本発明の好適な態様である雰囲気改良剤（ｅ）を含む水溶液（ｄ）とは、前記の水（ｃ）に、機能附与剤として使用されている周知の物質又は添加剤を、溶解、乳化又は懸濁等をさせたものであれば、特に限定されるものではない。機能附与剤とは、着色剤、酸化防止剤、芳香剤、紫外線防止剤、忌避剤、植物用鮮度保持剤、植物活性剤、尿素などの水溶性窒素化合物、リン酸水素カリウムなどの水溶性リン化合物、塩化カリウムなどの水溶性カリウム化合物などの肥料成分や、ミネラル分、防腐剤、カビ防止剤、殺虫剤などを含有させた水溶液や乳化液又は懸濁液などが例示される。
配合される水（ｃ）又は雰囲気改良剤（ｅ）を含む水溶液（ｄ）の量はエポキシ樹脂１００重量部に対して１〜５００重量部、好ましくは２０〜３００重量部である。
【０００９】
前記組成物に、水（ｃ）又は雰囲気改良剤（ｅ）を含む水溶液（ｄ）を配合させ、含水状態で硬化させる場合の硬化条件は、５〜９５℃で、２〜４８時間、好ましくは、４０〜８０℃で、３〜２４時間であり、これにより含水樹脂硬化物からなる保水材が得られる。
本発明において、保水材を水耕栽培に適用する場合、水（ｃｃ）又は雰囲気改良剤（ｅ）を含む水溶液（ｄｄ）を含ませることが好適である。
保水材に、水（ｃｃ）又は雰囲気改良剤（ｅ）を含む水溶液（ｄｄ）を含ませる手法としては、特に制限はないが、前記樹脂硬化物や含水樹脂硬化物を、必要に応じて、所望のサイズに粉砕並びに洗浄処理後、適量の水（ｃｃ）又は雰囲気改良剤（ｅ）を含む水溶液（ｄｄ）と混合し、２０〜１５０℃で、常圧または加圧状態で、１〜９６時間処理する方法などが例示され、これらにより目的用途に適用する保水材が得られる。
【００１０】
保水材の含水量は、前記樹脂硬化物や含水樹脂硬化物を構成するエポキシ樹脂（ａ）やアミン化合物（ｂ）の種類、保水材の使用目的などにより異なるが、前記樹脂硬化物や含水樹脂硬化物の自重（含水樹脂硬化物の場合は含水分を除く）の２〜５０倍の範囲が好ましく、特に４〜３０倍の範囲がより好適である。
本発明の水耕栽培用保水性材には雰囲気改良剤（ｅ）を加えることができる。
本発明の水耕栽培用保水材は雰囲気改良剤の吸収能力に優れており、雰囲気改良剤として着色剤、酸化防止剤、芳香剤、紫外線防止剤、忌避剤、植物用鮮度保持剤、植物活性剤などを含ませることができる。雰囲気改良剤を水耕栽培用樹脂に加えて使用することにより、鑑賞性・芳香性・水質安定性などに優れたものとすることができる。本発明の保水材は両極性を持つ高分子構造によりこの様な特性を持つ。
本発明に使用される着色剤としては、食用天然色素・食用合成色素、一般色素、顔料などが例示される。例えば食用天然色素ではコチニール色素レッド、クチナシ黄色素、クチナシ青色素などがあり、食用合成色素は赤色１０２号、黄色４号、緑色３号、青色１号などがある。
また、芳香剤としては、例えばローズ系、ヒノキ系、ジャスミン系、ハッカ系、ラベンダー系などがある。芳香剤は油性の物が多く界面活性剤等と使用すると好適である。着色剤に酸化防止剤や紫外線防止剤を併用すれば色落ちが少なく長期に色素が維持できる。忌避剤は猫や犬などの動物が嫌う匂いが例示される。植物用鮮度保持剤は尿素、塩化カルシウム塩、糖類及びα―アミノイソ酪酸などが例示される。
加える雰囲気改良剤（ｅ）の量は、加える雰囲気改良剤の種類により異なるが、水耕栽培用保水剤１００重量部に対して、着色剤の場合、０．０００１〜０．１重量部、好ましくは０．００１〜０．０５重量部、酸化防止剤の場合、０．００１〜５重量部、好ましくは０．００５〜３重量部、芳香剤の場合、０．０１〜７０重量部、好ましくは０．０５〜６０重量部、紫外線防止剤の場合、０．００１〜２０重量部、好ましくは０．０１〜１０重量部、忌避剤の場合、０．０１〜７０重量部、好ましくは０．０５〜６０重量部、植物用鮮度保持剤の場合、０．００１〜１０重量部、好ましくは０．０１〜５重量部、植物活性剤の場合、０．００１〜１０重量部、好ましくは０．０１〜５重量部である。
本発明の水耕栽培用保水材を充填した容器等で植物を水耕栽培した場合、水を容器の下部に溜めて育成するが、保水性樹脂の働きで水腐りによる植物の根腐れの発生を防ぎ、養分、水分、空気が根に供給されて、植物の根の育成促進さらに植物の育成に好適である。又本保水材は着色剤、芳香剤植物用鮮度保持剤などを含ませられ、芳香性と鑑賞性を長期間維持し、植物育成がより良好にできる。
【００１１】
本発明の水耕栽培用保水材を容器に充填し水耕栽培をした場合、使用される容器は特に限定されるものではない。容器の水分は保水材が適度な保水をして空気が根に供給され植物の根腐れなどが起こりにくい。また水腐れを抑制して保水と空気等の気体の吸収特性や一般土壌に比較して植物の育成を阻害する微生物を含む病害虫類の発生が少ない。高分子の特性による物性などにより、水分中の不純物の吸収により長期に水耕栽培をすることが可能となる。
【００１２】
以下に、実施例、比較例を示し、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。調製例中、特に断らない限り、部は重量部を示す。
また、調製例における含水倍率は、下記の算定式により算出した。
含水倍率＝（Ｗ１−Ｗ０）／Ｗ０
｛Ｗ０：粉砕品の重量−含水量（理論値）、Ｗ１：粉砕品の吸水処理後の重量｝
調製例１
ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル（デナコールＥＸ−８４１、エポキシ当量：３７０ｇ／ｅｑ、ナガセ化成（株）製）９２重量部、ヘキサメチレンジアミン（活性水素当量：２９ｇ／ｅｑ、試薬）８重量部、ベンジルジメチルアミン（ＢＤＭＡ、試薬）０．２重量部を混合後、６０℃に加熱し、アルミニウム製の成形型に流し込み、乾燥機中で８０℃、１時間、更に１２０℃、１時間加熱して、樹脂硬化物を得た。
得られた樹脂硬化物を乳鉢で粉砕し、この粉砕品５ｇを、水洗した後、２５℃のイオン交換水１００ｇに、７２時間漬浸処理し、保水材を得た。この保水材の含水倍率を表１に示した。
調製例２
ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル（デナコールＥＸ−８６１）９５重量部とメタキシリレンジアミン（ＭＸＤＡ、活性水素当量：３４ｇ／ｅｑ、三菱ガス化学（株）製）５重量部を、イオン交換水 １００重量部に溶解混合させた後、この水溶液をアルミニウム製の成形型に移し、乾燥機中で８０℃、２時間加熱して、含水樹脂硬化物（理論含水量：１００重量％）を得た。
得られた含水樹脂硬化物を、実施例１と同様に表１の着色剤、酸化防止剤を含むイオン交換水で処理し、保水材を得た。この保水材の含水倍率を表１に示した。
調製例３〜５
調製例２と同様な操作により、表１に示す配合割合で、親水性エポキシ樹脂とアミン化
合物をイオン交換水又は水溶液に溶解混合させた後、所定温度で、所定時間加熱し、含水樹脂硬化物を得た。得られた含水樹脂硬化物を、実施例１と同様な操作により、表１の着色剤、酸化防止剤、芳香剤を含むイオン交換水又は０．５重量％尿素水溶液で吸水処理し、黄色の透明な芳香臭のある保水材を得た。これらの保水材の含水倍率を表１に示した。
調製例６〜７
調製例２と同様な操作により、表１に示す配合割合で、親水性エポキシ樹脂、アミン化合物、必要に応じてＢＤＭＡを使用し、１．０重量％リン酸水素２カリウム水溶液に溶解混合させた後、所定温度で、所定時間加熱し、含水樹脂硬化物を得た。得られた含水樹脂硬化物を、調製例１と同様な操作により、表１の着色剤、酸化防止剤、芳香剤を含む０．５重量％尿素水溶液で吸水処理し、保水材を得た。これらの保水材の含水倍率を表１に示した。
調製例８
実施例２と同様な操作により、表１に示す配合割合で、親水性エポキシ樹脂とアミン化合物を１．０重量％リン酸水素２カリウム水溶液に溶解混合させた後、所定温度で、所定時間加熱し、含水樹脂硬化物を得た。得られた含水樹脂硬化物を、実施例１と同様な操作により、着色剤、酸化防止剤、芳香剤を含む０．５重量％尿素水溶液で吸水処理し、黄色の透明な芳香臭のある保水材を得た。この保水材の含水倍率を表１に示した。
【００１３】
【実施例】
実施例１
調製例１で得られた保水材 １００ｇを２００ｍｌのビーカに充填して水耕栽培用の長さ１５ｃｍのアイビーの苗を植栽して水 ４０ｇを加えた。同様に４本アイビーの苗を植栽した。温度２５℃、湿度５０％の室内雰囲気中で、１週間に１回４０ｇの水をビーカに加え、植栽状態を６０日間観察した。結果を表２に示す。
【００１４】
実施例２〜５
調製例２〜５で得られた保水材 １００ｇを２００ｍｌのビーカに充填して水耕栽培用の長さ１５ｃｍのアイビーの苗を植栽して水 ４０ｇを加えた。同様に４本アイビーの苗を植栽した。温度２５℃、湿度５０％の室内雰囲気中で、１週間に１回８０ｇの水をビーカに加え、植栽状態を６０日間観察した。いずれの苗も根腐れを起こさず葉も萎れなかった。酸化剤の添加した保水剤の変色及び外観の汚れはいずれも発生しなかった。結果を表２に示す。結果を表２に示す。
【００１５】
実施例６〜８
調製例６〜８で得られた保水材 １００ｇを２００ｍｌのビーカに充填して水耕栽培用の長さ１５ｃｍのアイビーの苗を植栽して水 ４０ｇを加えた。温度２５℃、湿度５０％の室内雰囲気中で、１週間に１回８０ｇの水をビーカに加え、植栽状態を６０日間観察した。いずれの苗も根腐れを起こさず葉も萎れず茎も３ｃｍほど成長した。保水剤の色の変色と外観の汚れはいずれも発生しなかった。結果を表２に示す。
【００１６】
比較例１
市販のハイドロボール１００ｇを２００ｍｌのビーカに充填して水耕栽培用の長さ１５ｃｍのアイビーの苗を植栽して水 ４０ｇを加えた。同様に４本アイビーの苗を植栽した。温度２５℃、湿度５０％の室内雰囲気中で、１週間に１回８０ｇの水をビーカに加え、植栽状態を６０日間観察した。苗の５本中３本が根腐れを起こし葉もしなびた。いずれの容器のハイドロボールも水腐れによる臭気の発生と植物の根の汚れが発生した。結果を表２に示す。
【００１７】
【表１】

【００１８】
【表２】

【００１９】
【発明の効果】
本発明の特定のエポキシ樹脂とアミン化合物を硬化してなる水耕栽培用保水材は、植物に対して、最適な保水性と水放出性と水質安定性を保持し、農・園芸用などの水耕栽培に最適であり、該容器に水耕栽培用保水材を充填した水耕栽培方法は、根腐れ防止などに優れ、かつ幅広い植物に適用可能である。

Claims (5)

1. １分子中に２個以上のエポキシ基を有する親水性のエポキシ樹脂（ａ）と１分子中に２個以上の１級又は２級アミノ基を有するアミン化合物（ｂ）を必須成分として含有する組成物を硬化してなる水耕栽培用保水材。
2. １分子中に２個以上のエポキシ基を有する親水性のエポキシ樹脂（ａ）と１分子中に２個以上の１級又は２級アミノ基を有するアミン化合物（ｂ）を必須成分として含有する組成物に水（ｃ）又は雰囲気改良剤（ｅ）を含む水溶液（ｄ）を配合し、含水状態で硬化してなる水耕栽培用保水材。
3. 請求項１〜２記載の水耕栽培用保水材に、水（ｃｃ）、又は雰囲気改良剤（ｅ）を含んだ水溶液（ｄｄ）を含水させることを特徴とする水耕栽培用保水材。
4. 雰囲気改良剤が、着色剤、酸化防止剤、芳香剤、紫外線防止剤、忌避剤、植物用鮮度保持剤及び植物活性剤から選ばれる少なくとも一種である請求項４に記載の水耕栽培用保水材。
5. 請求項１〜４に記載の水耕栽培用保水材を容器に入れ、植物を植栽することを特徴とする水耕栽培方法。