JP2005500407A - 鉱物物質及びスポンジ構造の吸水性アニオン重合体を含有する組成物、並びにその製法及び用途 - Google Patents

Abstract

本発明は、粉砕された鉱物物質（好ましくは微細に粉砕された火成岩）が、スポンジ構造を有しヒドロゲルを形成する架橋重合体に結合してなる組成物、及び該組成物の製造方法及び用途に関する。吸水性でヒドロゲルを形成する重合体は、衛生分野の用途でスーパー吸収剤として広く知られている。しかしながら、農業の分野でのそれらの用途は今日まで、植物に対する養分の供給法が知られていなかったので、限られたものであった。それに加え、土壌が濡れたとき、それらは浮き上がってしまうという傾向があった。本発明の、ポケットの機能を備えた表層土様の吸水性固体組成物は、スポンジ構造を有し且つヒドロゲルを形成する架橋重合体に結合した、微細に粉砕された鉱物物質（好ましくは火成岩）、及びケイ酸アルカリを用いることにより、製造可能である。本発明において、酸性の上記組成物の製造方法、及び中性ないし弱アルカリ性の上記組成物の製造方法が提供される。本発明の新規組成物は、好ましくは土壌の改良に用いられる。さらに、本発明の組成物はポケットを有し、このポケットに鉱物物質、有機質の固形物質及び／又は合成の固形物質で充填することができる。ポケットは湿気を除去することにより閉ざされる。このような本発明の組成物の機能の多様性により、該組成物には更なる用途、例えば、動物の寝藁、超微細粒子の担持材料及び殺菌剤・防黴剤・農薬等の貯蔵材料としての用途が開けてくる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細に粉砕した鉱物物質（好ましくは火成岩）、水溶性ケイ酸アルカリ、及び場合によっては養分・有用物質・バラストなどの固形または液体の添加剤を包含し、該鉱物物質がスポンジ構造を有し且つ水又は水性液体と接触するとヒドロゲルを形成する架橋重合体に結合してなる、細粒状で吸水性の土壌様組成物に関する。該組成物中の鉱物物質の含有量は、該組成物の乾燥重量に対して少なくとも３０重量％である。本発明において、酸性の上記組成物の製造方法及び中性ないし弱アルカリ性の上記組成物の製造方法が提供される。
【０００２】
本発明の新規組成物は、その製造方法及び組成において、従来の材料とは異なっている。本発明の組成物の外観は、表層土様であり、未乾燥又は再湿潤した腐植土と同様である。重合体の吸水作用により、重合体が形成するヒドロゲルが膨潤するだけではなく、ヒドロゲルの膨潤の間に拡大する細孔の容量の一部になる。
【背景技術】
【０００３】
ヒドロゲルを形成する水又は水性液体吸収性の重合体は、従来より数多く知られている。該重合体は、水溶性酸基を含有する不飽和単量体（アクリル酸、その誘導体など）を、大抵の場合、該酸基をアルカリで部分的に中和した後、一分子中に少なくとも２個のオレフィン性不飽和基を有する１種または数種の架橋剤を用いて重合することによって製造される。重合は、水性液体中で行ってもよいし、また、US 4,286,082、DE-PS 27 06 135、US 4,340,706 及び DE-PS 28 40 010 などに記載されているような、逆相懸濁重合法又は逆相乳化重合法を用いて行ってもよい。
【０００４】
上記重合体の製造方法の更なる例として、改質デンプン及びセルロース（DE-OS 26 12 846）、又はポリビニルアルコール（DE-PS 40 20 780）を用いたグラフト重合体の製造方法を用いる方法、及びそれに引き続く重合体ゲル粒子又は粉末樹脂をその表面で架橋する処理方法（DE-PS 40 20 780 C1に記載）を用いる方法を挙げることができる。
【０００５】
水溶性酸基を含有する上記の不飽和単量体と共重合可能な単量体としては、水溶性でエチレン基を１個有する不飽和単量体が用いられる。その例として、酸アミド、ビニルピロリドン、ヒドロキシエチルアクリレートなどのヒドロキシアルキレン（メタ）アクリレート、ポリエチレングリコールモノアリルエーテルの（メタ）アクリル酸エステル、及びポリエチレングリコールアリルエーテルの（メタ）アクリル酸エステルを挙げることができる。酸アミドの好ましい例として、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−アルキレン（メタ）アクリルアミド、Ｎ−ジアルキレンアミノアルキレン（メタ）アクリルアミド、及びＮ−メチロール（メタ）アクリルアミド、並びに、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニル−Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ−ビニル−Ｎ−メチルホルムアミドなどのＮ−ビニルアミドを挙げることができる。
【０００６】
EP 205 674 A1に記載の有利な製造方法は、やはり未中和の水性単量体溶液の重合を０℃から１００℃の温度範囲、好ましくは５℃から４０℃の温度範囲で行い、重合後ヒドロゲルが形成され寸断された後で、アルカリ溶液による中和が押出し機の中で強制的に行われるものである。
【０００７】
上記の様々な方法で得られたこれらの重合体はすべて、「スーパー吸収剤（Superabsorber）」として広く知られているものである。
【０００８】
上記の重合体は、衛生関係の分野に有利に用いられる。この分野での要求を満たすために、これらスーパー吸収剤は、皮膚に影響を与えずに、分泌物を迅速かつ完全に吸収するという性質を有していなければならない。したがって、これらのヒドロゲルは重合体中の酸基に対して５０〜８０モル％中和されている。乾燥し寸断した重合体粒子を後架橋剤の存在下で熱処理することにより、吸収速度を増大させることができる(DE-PS 40 20 780 C1)。
【０００９】
ヒドロゲルを形成する重合体を植物栽培の分野で貯水用に用いることも、容易に類推できた。けれども、この分野への転用は、別の性質が要求されていたのでうまくいかなかった。
【００１０】
植物の良好な成長を得るためには、スーパー吸収剤との併用において土壌の構造全体を考慮しなければならなかった。土壌環境や土壌の毛管作用といった性質が土壌の保水性と同じくらい重要である。
【００１１】
ミネラル分や養分の需要と供給との関係もまた、考慮し計算に組み込まなければならなかった。更にその上、重合体は塩基性土壌と紫外線に対して著しく敏感であることが判った。DE特許出願第101 14 169,6号に記載されているように、最後に挙げたスーパー吸収剤の欠点は、組成物製造の際にケイ酸アルカリを添加することにより克服できた。それゆえ、課題は今や上記全ての認識を統合し、空気透過性で吸水性の、そしてそれにもかかわらず最適の養分供給源となるような、新規の、丈夫で多孔性の、重合体及び固体を含有する組成物を開発することであった。
【００１２】
ここでもう１つ強調しなければならないのは、土壌が水分を含みすぎても、固体及び重合体を含有するその組成物は、その重みにより、流れてしまってはいけないことである。
【発明の開示】
【００１３】
本発明の新規組成物の諸性質は、重合体に結合する鉱物物質の種類と量により広い範囲で変化させることが可能である。しかしながら、組成物中にミネラル養分としての粉砕された火成岩が含まれることが好ましい。この火成岩は、シリカの含有量により２つのグループに分けられる。ここで第１グループは、「グループＡ」または「塩基性火成岩」と名づけられ、シリカの含有量が５０重量％未満であり、第２グループは、「グループＢ」または「酸性火成岩」と名づけられ、シリカの含有量が少なくとも５０重量％である。本発明の組成物は通常、中性でなければならないので、グループＡの粉砕岩石が好ましく用いられる。それは、特にアルカリを節約するために用いられる。本発明の組成物を、塩基性水性液体やアンモニアを吸収するために用いる場合や、水肥のような有機物がバクテリアにより分解したときに発生する物質を処理するために用いる場合は、第２グループの岩石が好都合である。
【００１４】
火成岩の無機質成分、とりわけ微量元素は、粒子サイズにより重合工程に、引いては組成物中の重合体のスポンジ構造に影響を及ぼす。それゆえ、使用する粉砕火成岩の影響を調べることが必要である。
【００１５】
重合体に結合する粉砕岩石は、植物にとってミネラル養分の供給源であるので、その粒子の大きさは直径で２００μｍ未満、好ましくは１００μｍ未満である。
【００１６】
重要性において火成岩に次ぎ、絶対に必要ではないが、製造工程に影響を及ぼし、様々な使われ方をする鉱物物質を用いることもできる。適切な鉱物物質は、その機能により、下記に示す３種類に分類される。
【００１７】
（ａ）酸に敏感に反応し、単量体溶液を不活性化する二酸化炭素の供給源として補助的な鉱物物質；白亜、火山土、苦灰石、菱苦土石など。
（ｂ）溶液増粘剤、スポンジ安定剤、カチオン捕獲剤、重合禁止剤及び膨潤促進剤である鉱物物質。
（ｃ）地殻内の天然成分から得られるバラストや充填剤：長石、石英砂など。
【００１８】
通常、重合が始まる前に単量体溶液から酸素を除去する。大抵の場合、長時間窒素が導入される。炭酸塩を含有する鉱物物質（上記種類（ａ)）は、本発明における条件下で、重合反応を行い、丈夫で均質なスポンジ構造を有する重合体を得るのに十分な量の二酸化炭素を生成するものであることが判明した。窒素を導入する代わりに、二酸化炭素ガスまたは炭酸水を導入してもよい。
【００１９】
ベントナイトのような上記種類（ｂ）の鉱物物質は、それ自身が少量の水性液体を吸収する性質があり、カチオン捕獲剤として働く。それゆえ、それらはスポンジの強度と膨潤度とに貢献する。しかしながら、注意しなければならないことは、それらが重合反応を抑制する効果も有していることである。それらの粒子のサイズは、直径で０．１ｍｍと８．０ｍｍとの間、好ましくは０．３ｍｍと５．０ｍｍとの間である。
【００２０】
上記種類（ｃ）の鉱物物質は、本発明の組成物の製造に関して特に機能はないけれども、リストに挙げる。それらは、組成物の鉱物物質成分と見なされ、組成物の重量に影響するものである。それゆえ、それらもリストに挙げておかなければならない。これらのバラスト物質には、粒子サイズが上記種類（ｂ）のものと同様であること以外、特に限定はない。
【００２１】
本発明の組成物における鉱物物質の含有量は、組成物の乾燥重量に対し、少なくとも３０重量％である。鉱物物質としては、上記グループＡ及びＢの火成岩と上記種類（ａ)、（ｂ）及び（ｃ）の鉱物物質が含まれる。
【００２２】
組成物の製造には、さらに中和剤とケイ酸アルカリとが必要である。また、場合により、カリウム含有肥料、窒素含有肥料、りん含有肥料又はケイ素含有肥料を用いることもできる。
【００２３】
重合反応を実施することにより、単量体溶液中に均質に混合された鉱物物質は重合中に凝集して羊毛状の塊となり、極めて破壊的に作用することのあることが、分かった。このことが、実施が容易で、組成物の製造を妨害するような反応の起こらない重合方法を見出すことが必要となった理由である。この課題は、中和反応の程度を考慮した次の２つの方法により解決された。
【００２４】
製造方法Ｉ:
鉱物物質及び重合不能で水溶性の成分をケイ酸アルカリ、炭酸アルカリ及び／又は二酸化炭素を含有する水に添加する。この水は鉱物物質の凝集を避けるための酸化触媒をさらに含んでいてもよい。その後、水溶性でオレフィン性不飽和酸基を有する単量体を、架橋剤及び場合によっては該単量体と共重合可能な単量体とともに添加する。発泡（二酸化炭素の生成）の終了後、重合反応が行われる。その後、得られた組成物を切断し寸断する。
【００２５】
組成物がアルカリ液やアンモニアの吸収用に製造される場合、または、鉱物物質としてグループＡの塩基性火成岩を、組成物のｐＨが植物に支障のない値になるのに十分な量だけ添加する場合、さらなる処理は不要である。そうでない場合、アルカリ土類金属及び／又は水酸化アルカリを切断・寸断前の組成物に添加することにより、または切断され寸断された後の組成物を白亜や苦灰石と混合することにより、残っている酸を中和する。
【００２６】
製造方法II:
鉱物物質及び重合不能で水溶性の成分を、ケイ酸アルカリ、水酸化アルカリ、炭酸アルカリ及び／又は二酸化炭素を含有する水（ただし、アルカリの量は、下記の酸基含有単量体の総量に対して最大４０モル％）に添加する。この水は鉱物物質の凝集を避けるための酸化触媒をさらに含んでいてもよい。酸基含有単量体を中和するのに必要な、さらなるアルカリは、親水性又は多孔性の固体物質の中に満たされる。アルカリが酸基と余りに速く反応するのを回避するために、さらなるアルカリはワックスなどの中に内蔵する。その後、水溶性でオレフィン性不飽和酸基を有する単量体を、架橋剤及び場合によっては該単量体と共重合可能な単量体とともに添加する。発泡（二酸化炭素の生成）の終了後、重合反応が行われる。後は、上記製造方法Ｉの場合と同様である。
【００２７】
このようにして、丈夫なスポンジ構造を有する、酸性から中性ないし弱アルカリ性までの任意のｐＨ値を有する組成物が製造される。この組成物は、そのｐＨ値によっては、上記のスーパー吸収剤とほぼ同程度の吸水能力を有する。水分量は、細孔容量とゲル容量とに配分される。組成物を土壌中に混合しておくと、雨や渇水によって組成物の重量は増減し、これによって土壌は呼吸する。組成物中の鉱物物質によって、土壌の質と環境が改善される。
【００２８】
組成物を製造し寸断した後は、組成物中の数多くのポケットにより、貯蔵中や輸送中に組成物から抜け落ちる心配もなく、様々な粒子径や重量を有する固形物を組成物内に挿入することができる。この固形物は、本発明の組成物の成分として用いる鉱物物質であってもよいし、天然又は合成の有機物質であってもよい（このような有機物質を「グループＮ（鉱物でないグループ）」と称する）。このグループに属するものの例として、藻類、靭皮、褐炭、大麻、木材、唐胡麻の全粒粉、無煙炭、麦藁、泥炭、水不溶性又は水膨潤性の重合体が挙げられる。これらの固形物を組成物に挿入することにより、組成物は農業分野とは無関係の分野にも用いることができるが、これについては後述する。ポケットは、組成物の含水量を変えることによって開いたり閉じたりする。
【００２９】
上記のように、スーパー吸収剤は、吸水性の重合体であって、オレフィン性不飽和カルボン酸の単独重合体又は共重合体である。オレフィン性不飽和カルボン酸の例として、アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸及びビニルスルホン酸、更に、アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メチルアクリロイルオキシエタンスルホン酸、４−ビニルベンゼンスルホン酸、アリルスルホン酸、ビニルトルエンスルホン酸、ビニルホスホン酸及びビニルベンゼンホスホン酸などのアクリルアミドアルキルスルホン酸及びメタクリルアミドアルキルスルホン酸が挙げられる。これらのうち、アクリル酸、メタクリル酸及びマレイン酸が好ましい。
【００３０】
上記の酸基含有単量体と共重合可能な、水溶性でオレフィン性不飽和基を有する単量体（コモノマー）として適切な物質は既に列挙したので、ここで繰り返す必要はない。このようなコモノマーの量は、単量体混合物の重合可能成分の量に対して５０重量％まであってもよい。組成物の一成分となり得る水溶性重合体として使用できるのは、上で名前を挙げた単量体の単独重合体や共重合体、部分鹸化されたポリビニルアセテート、ポリビニルアルコール、デンプン、デンプン誘導体、グラフト変性デンプン、セルロース、カルボキシメチルセルロースなどのセルロース誘導体、及びガラクトマンノースやそのオキソアルキル化誘導体などである。
【００３１】
水性の単量体溶液は、少なくとも１種の架橋剤を、重合可能な単量体の総量に対し０．０１〜５．０重量％、好ましくは０．１〜２．０重量％含んでいる。酸基に対し反応性を有する少なくとも２個のオレフィン性不飽和基又は少なくとも１個のオレフィン性不飽和基を含むすべての物質は、架橋剤として適切である。このような物質の代表例としては、メチレンビスアクリルアミド；アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸又はマレイン酸と、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ポリエチレングリコール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスライト、グリセリン、ポリグリセリンなどの、２個以上の水酸基を有するアルコールとのモノエステル、ジエステル及びポリエステルが挙げられる。さらに、これらのオキソアルキル化物が挙げられる。さらに、ジアリルアクリルアミド、ジアリルフタレート、トリアリルシトレート、トリ−モノアリル−ポリエチレン−グリコエーテル−シトレート；ジオール又はポリオールのアリルエーテル、及びこれらのオキソエチル化物が挙げられる。最後のグループの代表例としては、グリセリン、トリメチロールプロパン又はペンタエリスライトのポリアリルエーテル、及びこれらのオキソエチル化物が挙げられる。さらに、テトラアリルオキシエタン、ポリグリシジルアリルエーテル、エチレングリコールグリシドエーテル及びグリセリングリシジルエーテルが挙げられる。最後に、アミン、及び少なくとも２つの不飽和オレフィン置換基を有するアミン塩が挙げられる。その例として、ジアリルアミン、トリアリルアミン及びテトラアリルアンモニウム塩化物が挙げられる。
【００３２】
ラジカル重合は、過酸化物質及びアゾ物質（ペルオキソ一硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸カリウム、ｔ−ブチルヒドロペルオキシド、２，２’−アゾ−ビス（２−メチレンプロピオンアミジン）ジヒドロクロライド、過酸化水素など）と１種以上の還元剤（亜硫酸カリウム、ホルムアミジンスルフィネートカリウム、アスコルビン酸など）とを含む、通常の酸化−還元系を用いて開始される。通常は酸化剤を最初に添加する。通常の操作においては、重合の開始は好ましくは光触媒および増感剤を用いて行う。
【００３３】
本発明の組成物は塊状で得られる。従って、例えば寸断による粉砕が必要になる。しばしば、粉砕の最初の工程はマットを切り出す工程になる。これにより、応用に適した様々な形のものが得られる。たとえば、植物が成長の後期において更にミネラル分や養分が必要とするときには、組成物の形状は四角い棒状のものが望ましい。寸断によって、表層土様で砕けやすく、外観が腐植土に似ている組成物が得られる。製造されたばかりの組成物は、少し粘着性を有する。この性質が、細粒をまとめて圧搾することによって様々な形状のものを製造するのに利用される。
【００３４】
本発明の組成物は、植物の発芽、成長及び栽培に好ましく用いられる。組成物が土壌と混合された場合、それが好ましくない土壌であったり悪天候にさらされたりしたとしても、最も良い結果が期待できる。なお、本発明の組成物は灌水を節約させることのできるものであり、それ故、雨のない耕作地帯において特に役に立つものである。本発明の組成物を、単に植物の栽培だけに使用することも可能である。応用の特殊な形としては、貯水槽と毛細管によって繋がった植木鉢中での使用法を挙げることができる。この場合、細粒状の組成物スポンジが貯水槽から水や肥料を捉え、これらが根から植物に吸収されるのである。
【００３５】
細孔やポケットを持った細粒は、多種類の固体の担体となり得る。数多くの組み合わせの可能性の中から特に挙げられるのは、細粒状組成物の細孔やポケットを唐胡麻の全粒粉で充填することである。唐胡麻の全粒粉は胡麻油を得るときに生成するものであり、固形肥料の１種に数えられる。
【００３６】
更なる可能性としては、肥料の含まれていない組成物と、木粉又はおがくずとの組み合わせがある。これは後で乾燥され、犬や猫などの動物用の寝藁として使われる。
【００３７】
興味深いのは、後で細粒を、そのままの形で用いると通常は非常に問題があるような最も細かくしばしば微粉末状である合成重合体粒子で充填する場合である。製造したての細粒は粘着力が少しあるので、細粒を濡らすことなく織物や羊毛に付着させることができる。ミネラル分や養分の蓄えがあるところに吸水性の組成物を固定する必要があるところでは、この組成物は有用である。それは斜面栽培の場合である。その他の応用としては、商品や棺のための詰め物としての用途がある。
【００３８】
これらの細粒を含有した織物および羊毛に、軽量で水に浮くような天然又は合成の材料を添加すると、これらの組成物は、湿地帯で米などの植物を栽培するのに用いることができ、同時に昆虫の量を抑制するための殺虫剤と共に用いることもできる。
【００３９】
以下の実施例により、本発明の組成物はすばらしい性質を有し且つポケット構造を備えており、様々な固体や液体の物質に対し、その有する性質を高めるとともに別の性質をも付与するものであることが分かる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
以下の鉱物物質を使用した。
（ａ）アイフェル溶岩：アイフェルゴルト−原石粉末；ＦＡ．ラバ−ウニオン ＧｍｂＨ（Ｄ−５３４８９ ジンツィッヒ）製
（ｂ）火山土：Ｆａ．メルケル−ツェセメントベルケ ＧｍｂＨ（Ｄ−８６６６５ ハールブルク）製
（ｃ）ベントナイト：スメクトニト アグラーベントニト ０／８、Ｆａ．マルクス ベルクバウ ＧｍｂＨ＆Ｃｏ．（Ｄ−５４３１ ルパッハ−ゴルトハウゼン）製
【００４１】
さらに、以下の物質を使用した。
Ｆａ．メルク オイロラブ ＧｍｂＨ（Ｄ−４４８６６ ボーフム）製の薬品。
Ｆａ．ワコー ケミカルズ ＧｍｂＨ（ノイス）製、ワコーＶ−５０。
Ｆａ．ベエルレ＆Ｃｏ（Ｄ−７６５９３ ゲルンスバッハ／ライン）製、ケイ酸カリウム（カリ水ガラス、２８−３０°Ｂｅ型）。
Ｆａ．ヘンケル ＫＧａＡ（Ｄ−４０１９１ ジュッセルドルフ）製、ケイ酸カリウム（２８−３０°Ｂｅ型）。
【実施例１】
【００４２】
アイフェルゴルト４０．０ｇ、火山土１５．０ｇ及びベントナイト１５．０ｇを、きめ細かく攪拌しながら、軟水炭酸水４０．０ｇの中に添加した。この中に、アクリルアミド１５．０ｇ、アクリル酸３５．０ｇ、１，４−ブタンジオールジアクリレート１６０ｍｇ及び軟水３０．０ｇを含む溶液を攪拌しながら少量ずつ添加し、発泡を調整できるようにした。発泡終了後、次に示す触媒を次に示す順序で加えて重合を開始した：和光−Ｖ５０水溶液（１．０重量％)１ｍｌ、ペルオキシ二硫酸ナトリウム水溶液（１．０重量％）２ｍｌ、アスコルビン酸水溶液（０．２重量％）１ｍｌ、及び二亜硫酸カリウム水溶液（１．２５重量％）１ｍｌ。スポンジ状の外観をした、内部に数多くの細孔を有する丈夫な塊状の組成物が製造された。数分後、この塊は薄切りする事ができた。この組成物の水分吸収量は極めて低かった。というのは、組成物中の重合体の酸基がまだ中和されていないからである。一方、薄切りした組成物を水酸化カリウム１５．０ｇとケイ酸カリウム（５０重量％）３．０ｇとを含む水道水（ドイツ硬度２０°）に漬けておくと、２４時間後にはその重量が３０倍に増大した。
【実施例２】
【００４３】
アイフェルゴルト４０．０ｇ、火山土１５．０ｇ及びベントナイト１５．０ｇを、きめ細かく攪拌しながら、軟水炭酸水７０．０ｇの中に添加した。この中に、ケイ酸カリウム（５０重量％）５．０ｇ、及びアクリル酸５０．０ｇと１，４−ブタンジオールジアクリレート１６０ｍｇとの混合物を攪拌しながら少量ずつ添加し、発泡を調整できるようにした。発泡終了後、実施例１と同様の方法で、重合を開始した。薄切りした組成物を水酸化カリウム２１．５ｇを含む水道水（ドイツ硬度２０°）に漬けておくと、２４時間後にはその重量が約４０倍に増大した。
【実施例３】
【００４４】
アイフェルゴルト２０．０ｇ及びベントナイト５．０ｇを、きめ細かく攪拌しながら、軟水炭酸水７０．０ｇの中に添加した。この中に、ケイ酸カリウム（５０重量％）５．０ｇ、及びアクリル酸５０．０ｇと１，４−ブタンジオールジアクリレート１６０ｍｇとの混合物を攪拌しながら少量ずつ添加し、発泡を調整できるようにした。発泡終了後、実施例１と同様の方法で、重合を開始した。薄切りした組成物を水酸化カリウム２１．５ｇを含む水道水（ドイツ硬度２０°）に漬けておくと、２４時間後にはその重量が約６０倍に増大した。
【実施例４】
【００４５】
アイフェルゴルト１１５．０ｇ、火山土１５．０ｇ及びベントナイト２０．０ｇを、きめ細かく攪拌しながら、ケイ酸カリウム（５０重量％）１２．０ｇ、水酸化カリウム１４．０ｇ、尿素２．０ｇ及びりん酸（５０重量％）１．５ｇを含む軟水炭酸水６４．０ｇの中に添加した。この中にペルオキソ二硫酸ナトリウム水溶液（１．０重量％）２ｍｌを添加した。その後、アクリル酸５０．０ｇ及び１，４−ブタンジオールジアクリレート２００ｍｇの混合物を攪拌しながら少量ずつ添加し、発泡を調整できるようにした。発泡終了後、実施例１と同様の方法で、重合を開始した。薄切りした組成物を水道水（ドイツ硬度２０°）に漬けておくと、２４時間後にはその重量が約２０倍に増大した。
【実施例５】
【００４６】
アイフェルゴルト１００．０ｇ、火山土１５.０ｇ、及びベントナイトと増量粘土とを含む混合物(ベントナイトと増量粘土の混合比は１：１、更に５０％水酸化カリウム溶液１０．０ｇとケイ酸カリウム１２．０ｇとをロウの中に内蔵したものを含む)４０.０ｇを、きめ細かく攪拌しながら、尿素２．０ｇ、りん酸（４０重量％）１．５ｇ及び水酸化カリウム１４．０ｇを含む軟水炭酸水６４．０ｇの中に添加した。この中にペルオキソ二硫酸ナトリウム水溶液（１．０重量％）２ｍｌを添加した。その後、アクリル酸５０．０ｇ及び１，４−ブタンジオールジアクリレート２００ｍｇの混合物を攪拌しながら少量ずつ添加し、発泡を調整できるようにした。発泡終了後、実施例１と同様の方法で、重合を開始した。薄切りした組成物を水道水（ドイツ硬度２０°）に漬けておくと、２４時間後にはその重量が約２８倍に増大した。
【実施例６】
【００４７】
実施例４と同様の方法で製造した組成物の中から取り出し、その後寸断して得られた１００ｇの細粒を、１５．０ｇの炭酸カルシウムとよく混合し、部分乾燥し、大麦栽培用の培地に用い、良い結果を得た。
【実施例７】
【００４８】
実施例４と同様の方法で製造した組成物の中から取り出し、その後寸断して得られた１００ｇの細粒を、１００ｇのおが屑とよく混合し、部分乾燥し、猫のトイレ用に用いた。
【実施例８】
【００４９】
実施例４と同様の方法で製造した組成物の中から取り出し、その後寸断して得られた１００ｇの細粒を、１００ｇの唐胡麻の全粒粉とよく混合し、部分乾燥し、窓台に置く植木箱用に用いた。

Claims (20)

1. 水溶性ケイ酸アルカリ、微細に粉砕した鉱物物質、好ましくは火成岩、及び場合によっては固体又は液体の添加剤を包含し、該鉱物物質がスポンジ構造を有し且つ水又は水性液体とヒドロゲルを形成する架橋重合体に結合してなる、細粒状で吸水性の土壌様組成物であって、該鉱物物質の含有量は該組成物の乾燥重量に対して少なくとも３０重量％であることを特徴とする組成物。
2. 該鉱物物質が下記のクラス１（ａ）、１（ｂ）、２（ａ）、２（ｂ）、３（ａ）及び３（ｂ）に記載された物質からなる群より選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする、請求項１に記載の組成物。
   クラス１：
   （ａ）ＳｉＯ₂含有率が５０重量％未満の塩基性火成岩、
   （ｂ）ＳｉＯ₂含有率が５０重量％以上の酸性火成岩、
   クラス２：
   （ａ）酸単量体と白亜、苦灰石、火山土、菱苦土石などの炭酸塩との反応により得られる物質、ただし、該反応により、反応混合物から酸素を除去するための二酸化炭素を得る、
   （ｂ）増粘剤、スポンジ安定剤、カチオン捕獲剤、重合禁止剤、膨潤促進剤、及び多官能性物質としての、ベントナイトなどの吸水性粘土、
   クラス３：
   （ａ）長石、石英砂などの鉱物類、
   （ｂ）藻類、靭皮、褐炭、大麻、木材、唐胡麻の全粒粉、無煙炭、麦藁、泥炭及び水溶性重合体などの、固体の天然又は合成物質。
3. 該架橋重合体が次の成分：
   （ａ）５５〜９９重量％の、水溶性で不飽和で重合可能な、酸基を含有する少なくとも１種の単量体、
   （ｂ）０〜４０重量％の、上記単量体（ａ）と共重合可能な、水溶性で不飽和な複数の単量体、
   （ｃ）０.０１〜５.０重量％の、少なくとも１種の架橋剤、及び
   （ｄ）０〜３０重量％の水溶性重合体
   を包含することを特徴とする、請求項１又は２に記載の組成物。
4. 該水溶性ケイ酸アルカリが、石英砂のアルカリ溶融により生成するケイ酸ナトリウム又はケイ酸カリウムであることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の組成物。
5. 該固体又は液体の添加剤として、カリウム含有肥料、窒素含有肥料、りん含有肥料及びケイ素含有肥料からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の組成物。
6. 水溶性で不飽和で重合可能な、酸基を含有する該単量体が、アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸及びビニルスルホン酸、並びに、アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メチルアクリロイル−オキシエタンスルホン酸、４−ビニルベンゼンスルホン酸、アリルスルホン酸、ビニルトルエンスルホン酸、ビニルホスホン酸及びビニルベンゼンホスホン酸などのアクリルアミドアルキルスルホン酸又はメタクリルアミドアルキルスルホン酸からなる群より選ばれ、好ましくはアクリル酸、メタクリル酸及びマレイン酸からなる群より選ばれることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の組成物。
7. 共重合可能な、水溶性で不飽和な該単量体が、酸アミド、ビニルピロリドン、ヒドロキシエチルアクリレートなどのヒドロキシアルキレン(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール−モノアリルエーテルの(メタ)アクリル酸エステル、及びポリエチレングリコールのアリルエーテルからなる群より選ばれ、該酸アミドが好ましくはアクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−アルキレン(メタ)アクリルアミド、Ｎ−ジアルキレンアミノ−アルキレン(メタ)アクリルアミド、及びＮ−メチロール(メタ)アクリルアミド、並びに、Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニル−Ｎ−メチルアセトアミド、Ｎ−ビニル−Ｎ−メチルホルムアミドなどのＮ−ビニルアミドであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の組成物。
8. 酸基を含有する該単量体から得られる重合体が、好ましくはカリウム塩であることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の組成物。
9. 請求項１又は２に記載の鉱物類が、粒子サイズが２００μｍ未満、好ましくは１００μｍ未満の溶岩であることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載の組成物。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の組成物の製造方法であって、
    （１）粉砕された鉱物物質を重合不能の成分、及び、アルカリ土類金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸塩及び二酸化炭素からなる群より選ばれる少なくとも１種とともに水の中に添加してスラリーとする工程、ただし、アルカリ土類金属炭酸塩、アルカリ金属炭酸塩及び二酸化炭素からなる群においてアルカリ金属炭酸塩及び二酸化炭素が好ましく、該水は鉱物物質の凝集を避けるための酸化触媒をさらに含んでいても良い、及び
    （２）酸（酸基含有の単量体）を架橋剤及び場合によっては該酸と共重合可能な単量体とともに撹拌しながら上記工程（１）で得られたスラリーに加える工程
    を包含し、反応は二酸化炭素が放出して発泡が生ずることにより起こり、発泡がほぼ収まったときに重合が開始し、組成物を硬化した後に切断し寸断することを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の組成物の製造方法。
11. 該スラリーが、アルカリ土類金属物質及びアルカリ金属物質からなる群より選ばれる少なくとも１種の酸中和用物質を、好ましくは水酸化アルカリ、炭酸アルカリ及びケイ酸アルカリからなる群より選ばれる少なくとも１種の酸中和用物質を、上記酸（酸基含有の単量体）の４０モル％を超えない量で含み、場合によってはさらに親水性又は多孔性の固形物質に内蔵された形で含むことを特徴とする、請求項１０に記載の組成物の製造方法。
12. 中和度が０〜４０モル％であって、塩基性の水性液体又はアンモニアを吸収するため、又は、水肥などの有機物のバクテリアによる分解により生ずる物質を処理するために用いることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の組成物の用途。
13. 農業において、増土の存在下又は不存在下における植物の発芽及び栽培のための水分貯蔵物質又は養分供給物質に用いることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の組成物の用途。
14. 固体又は液体肥料の担体として用いることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の組成物の用途。
15. 斜面栽培のために、マット、羊毛などの、天然又は合成の平坦な繊維製構造物の中に埋め込んで用いることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の組成物の用途。
16. 植物の屋根上栽培のために用いることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の組成物の用途。
17. 洪水により完全に又は部分的に冠水する地域のような湿地帯において、米などの植物栽培のために、マット、羊毛などの天然又は合成の平坦な繊維製構造物の中に、軽量の天然又は合成の材料とともに用いることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の組成物の用途。
18. 殺虫剤、農薬、殺菌剤又は防黴剤の担体として用いることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の組成物の用途。
19. 粉末状、微粒子状で鉱物質の、生物学的に天然の又は合成の固形物の担体として用いることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の組成物の用途。
20. 除塵フィルターの製造に用いることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の組成物の用途。