JP2014132867A - 農作物等栽培用隔離床容器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】容器本体1が、発泡性骨材2をセメント3で結合して内部に網目状の3次元連通気孔4が形成された多孔質体からなり、容器本体1および3次元連通気孔4の表面が有機シラン化合物を含有する無機バインダーでコーティングされているものとした。前記無機バインダーは、メチルトリエトキシシラン、硝酸、水を混合したものであり、またポリビニルブチラールとエタノール溶媒を添加することもできる。
【選択図】図1
Description
前記の素焼鉢は、適度な通気性や透水性があるため植物に優しいという利点があるが、重量があり割れやすいという問題や、コストが高くなるという問題があった。一方、プラスチック鉢は安価であり、軽くて割れにくいため取扱性に優れているが、通気性や透水性がないため用土が過湿になりやすいという問題や、耐久性がなく長期間使用すると著しく劣化するという問題があった。
図面は、農作物等栽培用隔離床容器の一例として植木鉢を示すものであり、図において1は容器本体である。この容器本体1は、図1に示すように、発泡性骨材2をセメント3で結合して内部に網目状の3次元連通気孔4が形成された多孔質体からなるものである。
即ち、前記発泡性骨材2をセメント3で結合することにより、隣り合う発泡性骨材同士の接触部が接着結合され、かつ多数の発泡性骨材2の間に微細な網目状の3次元連通気孔4が形成された構造となっている。
これにより、軽量で、かつ適度な通気性および透水性を有して植木鉢に適した性能を有する多孔質体となっている。
また、図3に示すように、容器本体1は適度な通気性および透水性を有しているので、そのための孔を設ける必要がない。なお、10は用土である。
また、セメント3としては、通常使用されるセメントであればいずれも使用することができ、例えばポルトランドセメント・高炉セメントが挙げられる。
前記メチルトリエトキシシラン(CH3Si(OC2H5)3)(MTESと記される)は、無色で低粘度の液体であり、緩やかに水と加水分解反応を生じる。このメチルトリエトキシシランを、硝酸、水と混合溶解し、粘性が出るまで70℃程度で加熱濃縮して、無色透明の無機バインダーを得ることができる。この無機バインダーは、常温乾燥によって容易に硬化させることができる。
このセメント並に安価なメチルトリエトキシシランを用いた無機バインダーで多孔質体をコーティングすることにより、多孔質体の強化、セメントからのアルカリ溶出の防止、通気性や透水性などの植物の育成を可能とする植物親和性の付与を達成することができる。
チタニア光触媒を含有させた無機バインダーを用いて、多孔質体表面へ光触媒を塗布することにより、空気浄化性能や脱臭性能や抗菌・防汚性能等も付与することができる。
透明無機バインダーは、メチルトリエトキシシラン(以下、MTESと書く)、硝酸、水を様々な組成で混合溶解し、粘性が出るまで70℃程度で加熱濃縮して調製した。また、ポリビニルブチラール(以下、PVBと書く)含有無機バインダーは、上記組成に加え、PVBを固形分率で7.5〜15mass%添加して、常温下で透明溶液になるまで12時間以上撹拌して調製した。
調製した無機バインダーに所定量のチタニア光触媒(JRC-TIO-4(2)、触媒学会チタニア参照触媒またはA-100、石原産業(株))を撹拌混合してチタニアコート剤を調製した。バインダーの粘性が高いので、チタニアコート剤として用いる場合には、塗布する際にエタノール溶媒で1.4倍程度に希釈した。JRC-TIO-4(2)とA-100の純度及び平均粒径は以下のとおりである。
・JRC-TIO-4(2):純度:99.5%以上、平均粒径:21 nm
・A-100:純度:98%、平均粒径:0.15μm
火山礫をセメントで結合した多孔質体(大有コンクリート工業(株))、コンクリートブロック(普通セメント(W/C: 41)、大有コンクリート工業(株))、合成ゼオライトA-4(東ソー(株)、ゼオラム)を被コーティング材として用いた。
無機バインダーを常温乾燥させて固形体とし、蛍光X線分析により行った。
無機バインダーの接着性の強度については、下記の吸着率の式に示したように、10gの合成ゼオライトA-4に対して、1gの無機バインダーを用いて成形体を作製したとき、80℃で1時間の加熱処理後に全体の何パーセントを接着することができたかによる接着率で評価した。
接着率 =(接着した部分の重量/成形体全重量)X100(%)
セメント結合多孔質体やコンクリートブロック(普通セメント(W/C: 41))を500mLの純水(pH6)中に常温下で24時間浸漬させた後、水のpHをユニバーサル試験紙により調べた。
吸水率を下記の式により算出した。
吸水率(Q)= (m1− m2)/ m2 X100 (%)
水中(21.3℃)24h浸漬後のコート試料の質量:m1 (g)
105℃X24h 乾燥後の質量:m2 (g)
密度を下記の式より算出した。
密度= 質量/体積 (g/cm3)
光触媒活性を評価するため、A-100 よりも光触媒活性の高いJRC-TIO-4(2)を用いて、セメント結合多孔質体及びコンクリートブロックには20 mass%含有チタニアコート剤で、合成ゼオライトA-4には、30 mass%含有チタニアコート剤を用いてチタニアコートを行った。それぞれ以下に示した前処理を行った後に、光触媒活性をアセトアルデヒドの分解により調べた。
・火山礫多孔質体:表面積:50 cm2、水に浸漬させた後、110℃で2時間加熱処理、168時間UV照射(ブラックライト、1.0 mW / cm2)。
・ゼオライト:水に浸漬させた後、105℃で24時間加熱処理、直径90 mmシャーレ(63.6cm2)に敷き詰め、168時間UV照射(ブラックライト、1.0 mW / cm2)。
MTES:水:硝酸の組成を、モル比で1:4:2.5X10-5〜2.5X10-4、及び1:4.5:2.5X10-4と組成を最適化して加熱濃縮することにより、接着性を有した透明な無機バインダーを合成できることがわかった。しかしながら、MTES、硝酸、水のみから調製した無機バインダーを用いて作製したゼオライト成形体では、組成を最適化しても、手による加圧により容易に破壊するような低い接着性と硬度しか示さなかった。
・メチルシルセスキオキサン(CH3SiO3/2):85 mass%
・PVB(-[(C7O2H12)-CH2]n-): 15 mass%
これより、PVB含有無機バインダー固形体では、加水分解重合反応が十分に進んでいないことによる残留炭素の存在が示唆された。そこで、このPVB含有無機バインダー固形体を24時間水中に浸漬後、105℃で24時間加熱処理を行った後に組成分析を行ったところ、C の原子比は1.0に低下した。この値はPVB非含有無機バインダー固形体でのCの原子比0.8にPVBの添加によるC の増加分0.2を加えた値と一致しているので、残留炭素を除去できたと考えられる。
以上の結果より、常温乾燥による硬化後に水中浸漬し、105℃程度で加熱処理することが残留炭素の除去に効果的であることがわかった。
その結果、MTESに水、硝酸、PVBを添加した場合のみに、均一で安定な透明バインダーが調製でき、しかも、強度な接着性を有していることがわかった。これは、MTESが加水分解することにより生じるエタノールにPVBが溶解するためである。MTESはコスト的にも安価であるため、最適な有機シランといえる。トリメトキシビニルシシランを用いた場合、水と硝酸を添加して透明な溶液を調製することはできたが、接着率は71%と低い結果であった。
トリメトキシビニルシシラン溶液にPVBを添加した場合、均一に溶解させることはできず不均一なバインダーではあったが、接着率は98%と向上した。この溶液に均一にPVBを溶解させるためには、エタノール溶媒の添加が必須である。
セメント結合多孔質体のビニルシランとメチルシランコートでは、両者とも密着性の高い皮膜が作製できた。これは多孔質体表面にコート剤が浸透することで、作製皮膜へのアンカー効果が得られることによると考えられる。コンクリートブロックのコートにおいても同様の効果が得られる。また、通常、ガラス等のコートでは、皮膜の硬化に数時間以上を要するのに対して、コンクリートブロックやセメント結合多孔質体をコートした場合、1時間程度で皮膜の硬化が見られた。
セメント結合多孔質体の20mass%チタニア(A-100)含有メチルシランコートの前後において、コート剤を常温乾燥して得た固形体の組成分析を行ったところ、コート後ではセメント成分より溶出したと考えられるカルシウムが約0.2 mass%検出された。このことより、コンクリートブロックやセメント結合多孔質体のコートでは、溶出カルシウムの共存により、皮膜の硬化が促進されたと考えられる。
コンクリートブロックの溶出pHが11で、未コートのセメント結合多孔質体の溶出pHは9でアルカリ性を示した。それに対して、メチルシランコート試料の溶出pHは7の中性を示し、アルカリ溶出を抑制した。また、ビニルシランコート及び20 mass%チタニアコート試料の溶出pHは6と使用した純水のpHと全く変わらず、アルカリ溶出を完全に防止した。
吸水率では、コンクリートブロックが7.0 %であるのに対して、未コートのセメント結合多孔質体で25%と高い吸水率を示した。この吸水率の値はメチルシランコートした場合には23%、チタニアコートした場合には20 %と5ポイント以内の低下であったのに対し、ビニルシランコートでは12%と半分以下に低下した。
密度については、未コートのセメント結合体で1.4 g/ml、ビニルシランコートした場合に1.2 g/ml、メチルシランコートした場合で1.3 g/ml、20mass%チタニア(A-100)含有メチルシランコートした場合で1.4 g/mlと3つの試料間で顕著な差は見られなかった。
これらの結果より、20mass%チタニア(A-100)含有メチルシランコートはセメント結合多孔質体の有する吸水性を保持しながら、アルカリ溶出の防止に非常に効果的に働くことが明らかとなった。
2 発泡性骨材
3 セメント
4 3次元連通気孔
10 用土
Claims (4)
- 容器本体が、発泡性骨材をセメントで結合して内部に網目状の3次元連通気孔が形成された多孔質体からなり、容器本体および3次元連通気孔の表面が有機シラン化合物を含有する無機バインダーでコーティングされていることを特徴とする農作物等栽培用隔離床容器。
- 無機バインダーは、メチルトリエトキシシラン、硝酸、水を混合したものである請求項1に記載の農作物等栽培用隔離床容器。
- 無機バインダーに、ポリビニルブチラールとエタノール溶媒が添加してある請求項2に記載の農作物等栽培用隔離床容器。
- 無機バインダーに、チタニア光触媒が添加してある請求項2または3に記載の農作物等栽培用隔離床容器。
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