JP2007319093A - 紙製マルチ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】土壌に対する密着性に優れると共に、地際での破れを抑制できるようにした紙製マルチ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】澱粉粕を粉砕し、叩解された植物性繊維組成物の分散水溶液に前記澱粉粕を配合し、よく撹拌して分散スラリーを調製し、必要な添加剤を加えた後に湿式抄紙する。澱粉粕は、例えば芋類等の植物から澱粉を製造する工程において排出されるものを使用する。植物性繊維組成物は、木材パルプや非木材の植物性繊維組成物を使用できる。前記澱粉粕の配合率は１０〜６０重量％とし、澱粉粕の粉砕後の平均粒径は１０μｍ〜３００μｍとし、抄紙の坪量は３０〜２００ｇ／ｍ^２とすることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、例えば畑地における農作物を保護するために、播種した畝の上に敷設して土壌部分を被覆する紙製マルチに関する。

従来、野菜園芸を主とする農業においては、目的とする農作物を育成する際に雑草の発生抑制、保温、土壌水分の保持等のために、一定幅のシート状物（通常マルチと称する）を敷設して畝の土壌部分を被覆することが行われている。この種のマルチとしては、従来例えばポリオレフィン系のプラスチックフィルムが多用されている。しかしながら、このプラスチックフィルム製のマルチは、土壌中で生分解しないため農作物の収穫後に回収して廃棄処分しなければならなかった。

上記のような使用済みマルチの回収及び廃棄処分を避けるために、土壌中で生分解する特性を有するマルチが開発され、実用に供されている。例えば特許文献１には、クレープ紙の芯材とポリ塩化ビニリデンのラテックス分散液の乾燥残留分を備える被膜とで形成したマルチングシートが開示されている。又、特許文献２には、セルロース繊維を基材として抄紙したシート状の紙を水田に敷設し、その後約４０日間は原形を保持するが、５０〜７０日経過後に土壌中で溶解して生分解するようにした水田用マルチ紙が開示されている。

特開昭６０−２５０９４９号公報 特開平６−７８６５９号公報

従来の紙製マルチを畑地用として使用する場合には通常、種播した畝に沿って一定幅の紙製マルチを敷設して土壌部分を被覆するが、その際紙製マルチの長手方向に沿う両側端部を土壌中に埋め込み、又は両側端部に盛り土して保持するようにしている。しかしながら、特に紙製マルチと土壌表面との境目（地際）で破れが生じることが多く、又土壌に対する密着力が弱いため、風によって紙製マルチが捲くれ上がり、或は剥がれて飛散する等の問題があった。このような事態が生じると、農作物が発芽し、適度の大きさに生育する前に紙製マルチが破壊し、雑草の発生抑制、保温、土壌水分の保持等といったマルチ本来の機能を十分発揮させることができなくなってしまう。

このような事態を防止するため、従来例えば紙製マルチの長手方向に沿う両側端部に適当な間隔をあけて棒状物を差し込むことにより定着させ、或は紙製マルチの幅方向に沿って紐を掛け渡して保持する等の手段が採られている。しかしながら、このような手段によると、棒状物や紐等の取付作業が甚だ面倒である。又、使用済みの紙製マルチは土壌中で生分解するが、プラスチック製の棒状物や紐等は生分解しないため後で回収しなければならず、二重の手間となってしまう問題があった。

本発明は、上記のような従来の問題を解決するためになされ、土壌に対する密着性に優れると共に、地際での破れを抑制できるようにした紙製マルチ及びその製造方法を提供することを目的とする。これにより、棒状物や紐等を用いることなく、紙製マルチの敷設状態を安定良く保持できるようにする。

このような目的を達成するための手段として、本発明の請求項１は、澱粉粕と、植物性繊維組成物とを主原料としてこれらを絡み合わせて抄紙して成る紙製マルチを特徴とする。

本発明の請求項２は、請求項１の紙製マルチにおいて、前記澱粉粕の配合率が１０〜６０重量％であることを特徴とする。

本発明の請求項３は、請求項１又は請求項２に記載の紙製マルチにおいて、前記抄紙の坪量が３０〜２００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする。

本発明の請求項４は、請求項１ないし請求項３いずれかに記載の紙製マルチの製造方法であって、澱粉粕を粉砕し、叩解された植物性繊維組成物の分散水溶液に前記粉砕した澱粉粕を配合し、撹拌することにより分散スラリーを調製し、必要な添加剤を加えた後に湿式抄紙することを特徴とする。

本発明の請求項５は、請求項４に記載の紙製マルチの製造方法において、前記澱粉粕の粉砕後の平均粒径が１０μｍ〜３００μｍであることを特徴とする。

上記請求項１の発明によれば、澱粉粕と、植物性繊維組成物とを主原料としてこれらを絡み合わせて抄紙して成る紙製マルチであり、澱粉粕は植物繊維を多く含み、多孔質で蜘蛛の巣構造を有するため土壌に密着しやすい特徴がある。このため、一定幅の紙製マルチを畑地の畝に沿って敷設し、その長さ方向に沿う両側端部を土中に埋め込み又は両側端部に盛り土して土壌部分を被覆すると、紙製マルチが土壌に密着する。これにより、棒状物や紐等を用いなくても、紙製マルチの敷設状態を安定良く保持できると共に、地際での破れを抑制することができる。よって、雑草の発生抑制、土壌の保温、水分の保持等といったマルチ本来の機能を十分発揮させることができる。

請求項２の発明によれば、前記澱粉粕の配合率が１０〜６０重量％であり、より好ましくは２０〜４０重量％とすることで、土壌に対する密着性を充分付与すると共に、湿式抄紙時に脱水を調整し、目詰まりを抑制して抄紙工程を円滑に行うことができる。

請求項３の発明によれば、前記抄紙の坪量が３０〜２００ｇ／ｍ^２となるようにしたので、紙製マルチの敷設後の所定期間中に充分な強度を維持することができる。又、一定幅の紙製マルチを一定の長さ分ロール状に巻き取った場合に総重量が過大にならず、且つ紙製マルチの厚さが厚くなり過ぎないために特定の機械を用いた敷設作業を容易に行うことができる。

請求項４の発明によれば、澱粉粕を粉砕し、叩解された植物性繊維組成物の分散水溶液に前記澱粉粕を配合し、撹拌することにより分散スラリーを調製し、必要な添加剤を加えた後に湿式抄紙することにより紙製マルチを容易に且つ低コストで大量生産することができる。

請求項５の発明によれば、請求項４の紙製マルチの製造方法において、前記澱粉粕の粉砕後の平均粒径が１０μｍ〜３００μｍとなるようにしたので、湿式抄紙時に澱粉粕粒子がワイヤから多く脱落して歩留まりが低下することはない。又、抄紙面に澱粉粕粒子をほぼ均一に分散させることができ、品質の優れた紙製マルチを製造することができる。

次に、本発明に係る紙製マルチ及びその製造方法の実施形態に付いて説明する。
本発明で用いる澱粉粕は、例えば芋類などの植物から澱粉を製造する工程において副産物として産出され、場合によっては大量に廃棄処分されるものである。澱粉粕は、澱粉を分離した残留物であって植物繊維を多く含んでおり、多孔質で蜘蛛の巣構造を有し物質を吸着しやすい特徴がある。

上記澱粉粕は、適度の大きさの粒状に粉砕して使用する。この澱粉粕の粉砕方法については特に限定されないが、例えばミル、クラッシャ等の各種粉砕機であって具体的には、ボールミル、ハンマーミル、石臼式磨砕機等を使用するのが一般的である。粉砕処理後の澱粉粕の平均粒径は１０μｍ〜３００μｍ、より好ましくは１００μｍ〜２５０μｍとする。澱粉粕の平均粒径が１０μｍ未満であると、湿式抄紙工程においてワイヤ下に多く脱落して歩留まりが低下し、３００μｍを超えると澱粉粕が抄紙面に均一に分散しなくなるからである。

原料としての植物性繊維組成物は、例えば製紙用として普通に用いられるＮＢＫＰ、ＬＢＫＰ等の木材パルプ等を用いることができ、故紙、脱墨パルプ（ＤＩＰ）、リンターパルプのほか、麻、バガス、ケナフ、エスパルト草、藁等の非木材繊維組成物であっても良い。その他、最終的に土壌中で生分解が可能な植物性繊維組成物を使用することができる。

本発明に係る紙製マルチは、上記植物性繊維組成物のいずれか１種（又は２種以上の組み合わせ）を叩解した分散水溶液に上記粉砕処理後の澱粉粕を配合し、撹拌してよく絡み合わせた後に、手漉き又は機械漉きで湿式抄紙することにより製造する。機械漉きの場合には、例えば円網、短網、長網、サクションホーマ等の抄紙機を用いて湿式抄紙することができる。湿式抄紙の条件は通常の抄紙の場合と概ね同じで良い。

澱粉粕の配合率は１０〜６０重量％であることが好ましいが、湿式抄紙時での脱水調整、目詰まり抑制を考慮すると２０〜４０重量％であることがより好ましい。これにより、湿式抄紙工程を円滑に行うことができる。澱粉粕の配合率が１０重量％未満であると、紙製マルチの密着力が不足して土壌に対する密着性が悪くなり、６０重量％を超えると均一分散が阻害されて高品質の紙製マルチを抄紙できなくなり、又湿式抄紙工程に支障が生じる虞もある。

本発明に係る紙製マルチは、上記澱粉粕と植物性繊維組成物を主原料とするが、その製造工程において通常の湿式抄紙工程で使用する各種添加剤や処理剤を配合することができる。例えば湿潤紙力増強剤としては、ポリアミドアミンエピクロルヒドリン系樹脂、ホルムアルデヒド縮合物やポリエチレンイミン等カチオン系ポリマーがあり、これらにアニオン系ポリマーを併用して配合するのが一般的である。当該アニオン系ポリマーとしては、例えばアニオン系ポリアリルアミドを挙げることができる。

又、乾燥紙力増強剤としては、例えば澱粉、酸化澱粉、カチオン化澱粉、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリアクリルアミド等を配合することができる。抄紙に柔軟性や平滑性を付与するためには、例えばクレー、タルク等の充填剤を使用することができる。内部サイジングとしては、例えばロジン系酸性サイズ剤、或はアルキルケテンダイマー、アルケニル無水コハク酸等の中性サイズ剤を配合することができる。その他、必要に応じてポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）等の粘剤や、各種界面活性剤等の分散剤を添加しても良い。

紙製マルチの坪量は、３０〜２００ｇ／ｍ^２の範囲内で適宜選択される。坪量が３０ｇ／ｍ^２未満だと紙製マルチの敷設後に所定期間十分な強度を維持することができず、２００ｇ／ｍ^２を超えると、一定幅の紙製マルチを一定の長さ分ロール状に巻き取った場合に総重量が過大となり、且つ紙製マルチの厚さが厚くなり過ぎて特定の機械を用いた敷設作業がし難くなる。

本発明に係る紙製マルチを実験室で試作し、その評価試験を行った。
（１）澱粉粕として甘藷澱粉粕を用い、ボールミルにより４時間粉砕した。
（２）叩解機によりカナディアン標準濾水度５５０ｍｌに叩解したＮＢＫＰと、上記粉砕後の甘藷澱粉粕を下記の配合率でそれぞれ混合し、離解機でよく撹拌して均一な分散スラリーを調製した。
（３）上記スラリーに乾燥紙力増強剤ＥＨ−６００（ハリマ化成株式会社製）を見かけ２重量％、湿潤紙力増強剤ＷＳ４０２４（星光ＰＭＣ株式会社製）を見かけ３．６重量％、及び硫酸バンドＡＬ１２００（星光ＰＭＣ株式会社製）を３重量％添加した。
（４）この後、上記分散スラリーを角型シートマシン（２５ｃｍ×２５ｃｍ）で坪量８０ｇ／ｍ^２を目標に湿式抄紙を行い、４１０ｋＰａの圧力でプレスし、回転ドライヤーにより約１００℃で乾燥して実施例１ないし実施例３の紙製マルチをそれぞれ作成した。
尚、比較例として、甘藷澱粉粕を配合しない紙製マルチを上記と同じ方法で作成した。
記
実施例１ 甘藷澱粉粕の配合率２０重量％
実施例２ 甘藷澱粉粕の配合率４０重量％
実施例３ 甘藷澱粉粕の配合率６０重量％
比較例 甘藷澱粉粕を配合せず（配合率０重量％）

実施例１ないし実施例３の紙製マルチ及び比較例の紙製マルチをそれぞれ試料紙として、下記の評価試験を行った。
１．坪量はＪＩＳ−Ｐ８１２４（紙及び板紙−坪量測定方法）に準拠した。
２．紙厚はＪＩＳ−Ｐ８１１８（紙及び板紙−厚さ及び密度の試験方法）に準拠した。
３．引張強度はＪＩＳ−Ｐ８１１３（紙及び板紙−引張特性の試験方法）に準拠した。
４．分解試験は次のような方法で行った。

［分解試験方法］６３ｃｍ×２０ｃｍ×１８ｃｍ（深さ）のプランタに内底面から８ｃｍの高さまで市販の培養土（真肥土・堆肥・ゼオライト）を平らに敷き詰め、その上面にプランタの長手方向に沿って高さ４ｃｍに盛り土して模擬の畝を作成した。このプランタを複数個準備し、上記各試料紙を半裁（２５ｃｍ×１２．５ｃｍ）し、その半裁紙をそれぞれプランタの畝の上に敷設し、長手方向に沿う両側端部にそれぞれ一定量盛り土を施して保持した。この保持用の盛り土は、半裁紙の両端からそれぞれ６．５ｃｍの長さ分とし、中央領域（１２ｃｍ）の部分は盛り土せずにそのまま土壌表面に露出状態とした。この後、模擬の降雨として各プランタの上方からそれぞれ同量の水を掛けて表面部の全体を湿潤状態にし、そのまま４０日間室内に放置した後、各試料紙の土壌に対する密着性及び地際の破れを目視により観察した。上記評価試験１〜４の試験結果を表１に示す。

表１に示す結果によると、分解試験において実施例１ないし実施例３の試料紙は、いずれも土壌に対する密着性に優れているのに対し、比較例では著しく劣っていた。実施例１ないし実施例３の場合は、いずれも中央領域（保持用の盛り土が施されていない）が乾燥していたが、土壌に対して良好に密着しており、比較例では中央領域が土壌から完全に分離した状態になっていた。これにより、甘藷澱粉粕を配合することで、紙製マルチの土壌に対する密着性を向上させ得ることが分った。

又、保持用の盛り土が施されている両側端部の地際での破れに関しては、実施例１ないし実施例３の試料紙はいずれも破れが生じていなかった。これに対し、比較例では複数箇所で破れが生じており、その一部は明らかに大きな裂け目が見受けられた。これにより、甘藷澱粉粕を配合した紙製マルチは、地際での破れを抑制できることが分った。よって、農作物の初期生育期間中において、地際での破れは概ね生じないことが予想できる。

紙厚に関しては、甘藷澱粉粕の配合によって非配合のもの（比較例）より増大するが、実施例２は実施例１よりも紙厚値が大きく、実施例３は実施例２よりも紙厚値が大きい。
即ち、甘藷澱粉粕の配合率が多くなるに従って紙厚値が増大しており、これにより甘藷澱粉粕を配合した紙製マルチは、その表面に配合率に対応して甘藷澱粉粕の粒子が確実に付着していることが充分窺える。

引張強度に関しては、ＤＲＹ／ＷＥＴ共に甘藷澱粉粕の配合によって非配合のもの（比較例）より減少するが、実施例２は実施例１よりも引張強度値が小さく、実施例３は実施例２よりも引張強度値が小さい。即ち、甘藷澱粉粕の配合率が多くなるに従って紙厚値が減少しており、これにより甘藷澱粉粕を配合した紙製マルチは、その配合率の少ない方が引張強度の強いものを製造できることが分る。

坪量に関しては、甘藷澱粉粕の配合によって非配合のもの（比較例）より減少するが、実施例２は実施例１よりも坪量値が小さく、実施例３は実施例２よりも坪量値が小さい。即ち、甘藷澱粉粕の配合率が多くなるに従って坪量値が減少しており、これにより甘藷澱粉粕を配合した紙製マルチは、その配合率の少ない方が坪量値の大きいものを製造できることが分る。

以上のことから、植物性繊維組成物に澱粉粕を１０〜６０重量％、より好ましくは２０〜４０重量％配合して抄紙することにより、土壌に対する密着性を著しく向上させると共に、地際での破れを抑制できることが判明した。本発明によれば、紙製マルチの敷設後に風によって捲くれ上がり或は剥がれて飛散するようなことはなく、農作物の初期生育期間中に地際での破れが殆ど生じることはなく、安定性に優れた高品質の紙製マルチを製造することができる。この紙製マルチは最終的には土壌中で生分解するため、使用後に回収する手間が省けると共に、無公害であって環境を汚染することはない。従来、澱粉工場から大量に廃棄処分されていた澱粉粕の有効利用と、資源の省力化とを同時に図ることができる。

上記紙製マルチの抄紙及び評価試験は、いずれも実験室レベルで行ったものであるが、製紙工場の既存設備を用いて容易に且つ低コストで紙製マルチを大量生産することが可能である。又、この紙製マルチは畑地又は水田において、従来のマルチに代えて実際に使用することが可能である。尚、上記紙製マルチでは甘藷澱粉粕を用いたが、これに限定されるものではない。

本発明は、特に畑地で使用する紙製マルチに好適に利用することができ、土壌に対する密着性を向上させると共に、使用期間中に地際での破れを抑制できる紙製マルチを製造することができる。本発明に係る紙製マルチは、敷設後の安定性に優れていることからマルチ本来の機能を十分発揮させることができる。

Claims (5)

1. 澱粉粕と、植物性繊維組成物とを主原料としてこれらを絡み合わせて抄紙して成ることを特徴とする紙製マルチ。
2. 前記澱粉粕の配合率が１０〜６０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の紙製マルチ。
3. 前記抄紙の坪量が３０〜２００ｇ／ｍ^２であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の紙製マルチ。
4. 澱粉粕を粉砕し、叩解された植物性繊維組成物の分散水溶液に前記粉砕した澱粉粕を配合し、撹拌することにより分散スラリーを調製し、必要な添加剤を加えた後に湿式抄紙することを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれかに記載の紙製マルチの製造方法。
5. 前記澱粉粕の粉砕後の平均粒径が１０μｍ〜３００μｍであることを特徴とする請求項４に記載の紙製マルチの製造方法。