JP2018527419A

JP2018527419A - 水分保持の強化ための水性スルホン化芳香族ポリマーの適用

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Publication number: JP2018527419A
Application number: JP2017566136A
Authority: JP
Inventors: スン−ユ・ク; ワンリン・ユー; マイケル・ジェイ・ラドラー; スティーヴン・イー・フォスディック
Original assignee: ダウグローバルテクノロジーズエルエルシー
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2018-09-20
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Abstract

スルホン化芳香族ポリマー成分を含有する水性混合物を提供することと、微粒子凝集物の保水容量を増加させるのに十分な水性混合物を、微粒子凝集物に適用することとを含む、方法。【選択図】図１

Description

本発明は、スルホン化芳香族ポリマー成分を含有する水性混合物を用いて、土壌などの微粒子凝集物を処理するための方法に関する。

導入
乾燥及び半乾燥気候下では、土壌中に水を保持することが困難であるため、そこでの農業は困難である。地球規模の人口増加及び発展途上国で高まる農作物に対する需要は、乾燥及び半乾燥地域での干ばつの発生頻度の高まりとも相まって、農業生産における水の利用効率を高めることを必要としている。保水容量（ＷＨＣ）が増加し、かつ、植物の根域で土壌の利用可能な水が保持されることは、作物収量に有益である。さらに、ＷＨＣが増えると、環境への肥料の溶脱の削減と、肥料の効率の改善にも役立つ。

土壌添加剤としてハイドロゲルまたは超吸収性ポリマー（ＳＡＰ）の材料を利用することは、土壌でのＷＨＣを増加させるための１つの方法である。ＳＡＰ土壌添加剤は、園芸、ポットミックス、ガーデニング、及び一部の高付加価値作物の用途に使用されている。しかしながら、ハイドロゲル及びＳＡＰ材料の目的は、それらを圃場に提供することにある。圃場の根圏にこれらの材料を導入するためには、それらを、圃場に微粒子の形態で提供し、かつ、機械的に加工する必要があり、それらは、圃場の準備に対して追加レベルの複雑さを加える。あるいは、ハイドロゲルまたはＳＡＰ材料は、種子または農業強化剤（例えば、殺虫剤、及び、肥料など）に対して直接コーティングすることができる。ハイドロゲルまたはＳＡＰ材料を、種子及び農業強化剤にコーティングすることは、農業プロセスに対して、費用負担と複雑さをも加える。

現在の材料に対して相当の複雑さまたは追加の費用を加えることなく、容易に圃場に送達可能なように、土壌のＷＨＣを効率的に増加させる方法を特定することが好ましい。灌漑システムまたは現在の水性混合物の送達方法に対して容易に利用できるように、水性混合物として、圃場の土壌にＷＨＣ増加添加剤を送達できることが特に好ましい。肥料などの農業用強化剤と組み合わせて、水性混合物として圃場の土壌にＷＨＣ増強用添加剤を送達する方法を特定することが、なおもさらに好ましい。

本発明は、現在の農業用材料及び農業プロセスに対して相当の複雑さまたは追加の費用を加えることなく、容易に圃場に送達可能なように、土壌のような微粒子凝集物の保水容量（ＷＨＣ）を効率的に増加させることができる方法を提供する。本発明は、現在の灌漑システムまたは肥料システムなどの水性混合物の送達方法に対して容易に利用できるように、水性混合物の形態である、圃場の土壌などの微粒子凝集物にＷＨＣ増加添加剤を送達する方法を提供する。本発明の方法は、肥料などの農業用強化剤と組み合わせて、水性混合物として圃場の土壌などの微粒子凝集物にＷＨＣ増強用添加剤を送達する方法を含むことさえも可能である。

驚くべきことに、スルホン化芳香族ポリマー成分（ＳＡＰＣ）を含有する水性混合物で、土壌などの微粒子凝集物を処理することが、微粒子凝集物のＷＨＣの増加をもたらすことが発見された。

第１の態様において、本発明は、スルホン化芳香族ポリマー成分を含有する水性混合物を提供することと、水性混合物を微粒子凝集物に適用することとを含む。

本発明は、例えば、植物を育てるための農業用土壌の保水容量を増加させるための方法として有用である。

本発明の例示目的で、図面は、現在好ましい本発明の形態を示す。したがって、以下の図面は、本発明の非限定的な実施形態を示す。

本発明の土壌試料の代表的な水移動プロファイルを有する湿潤土壌試料を含む容器を示す、概略図である。予め注入されたＳＮＦＰで促進された土壌中の水の横方向移動の水湿潤面積の幅／高さの比の値のプロットを示すグラフ図である。より高い幅／高さの比の値は、縦方向よりも横方向においてより大きい水移動を示し、土壌中のより幅広い湿潤面積をもたらす。８０ｍＬの水の注入後の土壌（黒色で示される）円柱容器内の湿潤土壌プロファイル（白色で示される）のグラフィック描写である。８０ｍＬのＳＮＦＰ及び尿素の溶液混合物の注入後の土壌（黒色で示される）円柱容器内の湿潤土壌プロファイル（白色で示される）のグラフィック描写である。

「及び／または」は、「及び、または代替として」を意味する。「複数」は、２つ以上を意味する。全ての範囲は、特に断りのない限り、端点を含む。特に断りのない限り、「分子量」は、サイズ排除クロマトグラフィーによって決定された重量平均分子量のことを指す。

試験方法は、日付がハイフンでつながれた２桁の数字として試験方法番号に示されていない限り、本願の優先日の時点で最新の試験方法のことを指す。試験方法の参照は、試験団体及び試験方法番号の両方を含む。試験方法の機関は、以下の略語のうちのいずれか１つによって参照される：ＡＳＴＭは、ＡＳＴＭＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（以前のＡｍｅｒｉｃａｎＳｏｃｉｅｔｙｆｏｒＴｅｓｔｉｎｇａｎｄＭａｔｅｒｉａｌｓとして知られている）のことを指し、ＥＮは、ＥｕｒｏｐｅａｎＮｏｒｍのことを指し、ＤＩＮは、ＤｅｕｔｓｃｈｅｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｕｒＮｏｒｍｕｎｇのことを指し、ＩＳＯは、ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｆｏｒＳｔａｎｄａｒｄｓのことを指す。

本発明は、微粒子凝集物を処理する上で有用な方法である。微粒子凝集物とは、複数の微粒子、または、粒子を含む物質のことである。例えば、砂は、複数の二酸化ケイ素微粒子を含む微粒子凝集物である。望ましくは、微粒子凝集物は、有機材料、特に、有機微粒子を含む。土壌は、複数の有機及び無機微粒子を含む微粒子凝集物であり、そこで生物及び／または植物の生命を育むことができる。土壌には、多くの種類がある。本発明は、あらゆるタイプの土壌の処理において特に有用である。

本発明の方法は、この方法で処理される微粒子凝集物の保水容量（ＷＨＣ）を増大させる上で有用である。ＷＨＣとは、凝集微粒子による水分保持の測定値である。保水容量（ＷＨＣ）測定法を用いる微粒子凝集物のためにＷＨＣを決定することは、以下の実施例の欄に記載している。

本発明の方法は、水性混合物で微粒子凝集物を処理することが必要である。「水性混合物」とは、構成要素の一方が水である組み合わせのことを指す。水性混合物での非水成分は、必ずしも必要ではないが、水溶性であることが好ましい。成分は、０．０１グラム（ｇ）以上の成分が摂氏２３度（℃）で１００ミリリットル（ｍＬ）の水に溶解して、水溶液を形成する場合に、「水溶性」である。水性溶液とは、水における１つまたは複数の成分の均一な分布である。混合物の成分を、３０分間（ｍｉｎ）、一緒に混合した後に、混合物の目視検査をして、沈降または相分離が存在しないことを基準にして、成分が均一に分布しているかどうかを決定する。水性混合物は、望ましくは、溶解していない成分で適用装置を詰まらせる危険性なく、水性混合物の適用を促進する水溶液である。

水性混合物は、スルホン化芳香族ポリマー成分を含有する水性混合物である。望ましくは、スルホン化芳香族ポリマー成分は、水溶性である。適切なスルホン化芳香族ポリマー成分の例は、スルホン化ナフタレンホルムアルデヒド重縮合物、スルホン化フェノールホルムアルデヒド重縮合物、ポリスチレンスルホネート、オルト及びパラトルエンスルホンアミドホルムアルデヒドポリマー、及びリグノスルホネートからなる群から選択される、１つ、または複数の任意の組み合わせを含む。スルホン化芳香族ポリマー成分の芳香環は、１〜１８個の炭素原子を有する１つまたは複数のアルキルまたはアルキレン基を含むことができる。

スルホン化芳香族ポリマー成分は、好ましくは、７００ｇ／モル（グラム／モル）、好ましくは、９００ｇ／モル以上、より好ましくは、１，０００ｇ／モル以上の分子量を有するポリマーであり、１，１００ｇ／モル以上、１，５００ｇ／モル以上、２，０００ｇ／モル以上、５，０００ｇ／モル以上、１０，０００ｇ／モル以上、２５，０００ｇ／モル以上、５０，０００ｇ／モル以上、及び、さらに１００，０００ｇ／モル以上とすることができる一方で、同時に、分子量に関する上限値は知られていないが、典型的に、五百万ｇ／モル以下、さらに典型的に、百万ｇ／モル以下の分子量を有し、７５０，０００ｇ／モル以下、５００，０００ｇ／モル以下、２５０，０００ｇ／モル以下、１００，０００ｇ／モル以下、さらに７０，０００ｇ／モル以下、５０，０００ｇ／モル以下、１０，０００ｇ／モル以下、５，０００ｇ／モル以下、または１，２５０ｇ／モル以下とすることができる。当業者であれば、スルホン化の程度を変更することによって、つまり、水への溶解性を大きくするスルホン化を増大することによって、スルホン化芳香族ポリマー成分の水への溶解度を調整することができる。典型的に、スルホン化の平均度は、望ましくは、芳香族基の総モルに基づいて、５０モルパーセント（モル％）以上、好ましくは、９０モル％以上であり、同時に、一般的には、１００モル％以下である。

スルホン化芳香族ポリマー成分を含有する水性混合物は、微粒子凝集物に適用する前に希釈される濃縮物であってもよく、または、それは、微粒子凝集物に適用するための準備のための水性混合物とすることができる。濃縮物の場合、水性混合物は、スルホン化芳香族ポリマー成分を含有する水性混合物の総重量に基づいて、０．１重量パーセント（重量％）以上、好ましくは０．５重量％以上、より好ましくは１重量％以上、さらにより好ましくは５重量％以上で含有することができ、１０重量％以上、２０重量％以上、３０重量％以上、及び、さらには４０重量％以上を含有することができ、または、同時に５０重量％以下のスルホン化芳香族ポリマー成分を含む。スルホン化芳香族ポリマー成分を含有する水性混合物を微粒子凝集物に適用する場合、スルホン化芳香族ポリマー成分の濃縮物は、望ましくは、スルホン化芳香族ポリマー成分を含む水性混合物の総重量に基づいて、百万分の１重量部（ｐｐｍ）以上、好ましくは、１０ｐｐｍ以上、より好ましくは、５０ｐｐｍ以上であり、１００ｐｐｍ以上、５００ｐｐｍ以上、１，０００ｐｐｍ以上、さらには５，０００ｐｐｍ以上とすることができる一方で、同時に、典型的に、１０，０００ｐｐｍ以下である。

スルホン化芳香族ポリマー成分を含有する水性混合物は、水及びスルホン化芳香族ポリマー成分以外に他の成分をさらに含有することができる。望ましくは、他の成分は、水溶性である。例えば、スルホン化芳香族ポリマー成分を含有する水性混合物は、アニオン性界面活性剤（アルキルベンゼンスルホネート、アルキルサルフェート、アルキルエーテルサルフェート、アルキルジフェニルエーテルスルホネートなど）、非イオン性界面活性剤（アルキルフェノールエトキシレート、直鎖及び分枝アルコールエトキシレートまたはアルコキシレート、アルキルアミンエトキシレートまたはアルコキシレート、アルキルポリグルコシドなど）、エチレンオキシド及びプロピレンオキシドコポリマー、土壌浸食阻害剤（水溶性直鎖ポリアクリルアミドなど）、湿潤剤、ならびに肥料（リン、カリウム、硫黄、亜鉛、鉄、銅、ホウ素、マンガン、塩素、及びモリブデンから選択される１つまたは複数の元素を含有する尿素含有肥料、ならびに硝酸アンモニウム肥料を含む尿素含有肥料など）からなる群から選択される成分のうちのいずれか１つまたは２つ以上の組み合わせを含有することができるか、または含まなくてもよい。

本発明で有用な肥料は、０パーセント（％）〜４０％の窒素（Ｎとして）、０〜５０％のリン（Ｐ_２Ｏ_５として）、０〜５０％のカリウム（Ｋ_２Ｏとして）、０〜２０％のカルシウム（Ｃａとして）、及び０〜２０％の硫黄（Ｓとして）を含有する、単一の肥料または複数の肥料の混合物であってもよい。好適な肥料としては、アンモニア、尿素、硝酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、チオ硫酸アンモニウム、リン酸一アンモニウム、リン酸二アンモニウム、ポリリン酸アンモニウム、塩化アンモニウム、重炭酸アンモニウム、硝酸カルシウム、リン酸カリウム、硝酸カリウム、塩化カリウム、リン酸、及び硫酸が挙げられる。本発明に好適であるいくつかの一般的に使用される市販の肥料の例としては、２０−０−０（Ｎ−Ｐ−Ｋ）、２３−０−０、２８−０−０、３２−０−０、４−１０−１０（Ｎ−Ｐ−Ｋ）、１０−３４−０、１１−３７−０、１７−０−０−８（Ｃａ）、０−０−２１−１３（Ｓ）、１５−０−０−１６（Ｓ）、２８−０−０−９（Ｓ）、及び７．５−２６−０−８（Ｓ）が挙げられる。

望ましくは、スルホン化芳香族成分と水とを一緒に混合することによって、スルホン化芳香族ポリマー成分の水性混合物を提供する。典型的に、水と混合した際に、スルホン化芳香族ポリマー成分は、農業用強化剤などのあらゆる他の成分と会合しない。他の成分と「会合しない」とは、未結合、結合しない、及び、水性混合物を形成するために水に混合し得るあらゆる他の成分とは異なることを意味する。例えば、水性混合物が、スルホン化芳香族ポリマー成分と肥料との双方を含有しているのであれば、スルホン化芳香族ポリマー成分は、肥料と会合しておらず、例えば、スルホン化芳香族ポリマー成分でコーティングした肥料に水を加えるなど、これらの２つを別々に水に対して加えるのとは対照的である。同様に、スルホン化芳香族ポリマー成分を含有する水性混合物において、スルホン化芳香族ポリマー成分の大部分（５０重量％を超える部分）は、水性混合物とし得る他の成分に対して未結合かつ結合しない。

水性混合物は、アラクロール、及び、アラクロールの反応生成物を含まないことが望ましい。アラクロール及びその反応生成物は、除草剤として有用であり、及び、本発明の望ましい１つの用途は、農業など、農業用途の土壌のＷＨＣを増加させることにある。特に、そのような用途において、アラクロール及びその反応生成物は、望ましくない。

本発明の方法は、微粒子凝集物が圃場の土壌である農業用途に、特に適している。農業プロセス（例えば、施肥及び灌漑）は、圃場に対して水性溶液の適用を必要とする方法をすでに採用しており、そのようなプロセスは、本発明の方法に容易に組み込むことができる。例えば、スルホン化芳香族ポリマー成分を、容易に、灌注ラインに導入して、灌漑の間に土壌のＷＨＣを高めることができる。別の例として、肥料の水溶液を適用するための既存の方法は、水溶液がスルホン化芳香族ポリマー成分をさらに含むように修正され得る。そのように変更されたプロセスは、双方の肥料に対して作用し、肥料だけを追加するプロセスと実質的に同じである単一プロセスを使用して土壌のＷＨＣを大きくする。

予想外に、かつ驚くべきことに、土壌を最初にスルホン化芳香族ポリマー成分の水溶液で処理し、次いで土壌を別個の肥料の水溶液で順次に処理することによって、施肥時のＷＨＣの特に有効な増加が達成される。土壌の得られるＷＨＣは、逆の順序で２つの水溶液で処理することによって、またはスルホン化芳香族ポリマー成分及び肥料の両方を含有する単一の水溶液で処理することによって達成されるよりも大きく、水のみまたは肥料の水溶液のみで処理される土壌のＷＨＣよりも大きい。

以下の実施例は、本発明の最も広範な範囲を規定するものではなく、本発明の実施形態を例示するためのものである。

保水容量（ＷＨＣ）測定法
土壌などの微粒子凝集物（「試料」）のＷＨＣを測定するための手順は、以下の通りである。
（１）内径が６．３５センチメートル（ｃｍ）内径で、高さが５．７４ｃｍのポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）ドレイン廃棄口（ＤＷＶ）継ぎ手を用意した。１枚の濾紙（Ｓｃｈｌｅｉｃｈｅｒ＆Ｓｃｈｕｅｌｌ番号０９８０）を計量し、「濾紙重量」として記録した。継ぎ手の一端を、１枚の濾紙で覆い（そして、ゴムバンドを用いて、継ぎ手に濾紙を取り付けて、平滑濾紙表面が、継ぎ手の一端（底部）上に達成されるようにする。

（２）ゴムバンドと濾紙とを有する継ぎ手を計量し、重量（Ｗ１）を記録する。

（３）１００×５０ミリメートル（ｍｍ）の結晶皿に継ぎ手を置き、濾紙で覆われた側を皿に向き合うようにする。継ぎ手に、５０．００グラム（ｇ）の試料を入れる。試料の表面を、スパチュラで滑らかにする。

（４）１００ミリリットル（ｍＬ）の水性流体（例えば、水または１つまたは複数の水性混合物）を、スポイトを用いて、均一に試料に対して、ゆっくりと撒く。水性流体の添加速度を制御して、試料表面がいびつになるのを避け、また、継ぎ手の頂部に蓄積された水性流体が溢れないようにする。

（５）水性流体は、土壌を介して流れるようになる。結晶皿内の水位は、継ぎ手内部の試料の高さのおおよそ半分の高さに達する。プラスチックで結晶皿の開口部を覆って、皿から水が蒸発することを防ぐ。試料を入れた継ぎ手は、２２−２６時間（ｈｒ）、皿に留めて、手順を進める前に、水性流体で試料を飽和させるようにする。

（６）電子天秤（０．００１ｇ単位で、１，０００グラムを上限とする）の頂部に、１２×１２センチメートル（ｃｍ）のガラス板を置く。ガラス板に、６枚のグレード２２９４濾紙（ＧＥＨｅａｌｔｈｃａｒｅＬｉｆｅｓｃｉｅｎｃｅの１１０ミリメートル直径）を並べ、同時に、いずれの濾紙も平坦で、互いの間に隙間がないことを確認する。

（７）飽和試料の入った継ぎ手を皿から除去し、グレード２２９４濾紙本体と接する継ぎ手アセンブリの濾紙を用いて、グレード２２９４濾紙本体の表面の中央に置く。グレード２２９４濾紙本体は、継ぎ手アセンブリの濾紙と試料から水性流体を緩慢に逃がす。３０分間静置し、その後、濾紙と試料を有する継ぎ手を慎重に除去し、次いで、秤の計量値（Ｒ１）を記録する。グレード２２９４濾紙本体上の試料を有する継ぎ手を交換し、１０分間静置する。改めて、濾紙、ゴムバンド、及び試料を有する継ぎ手を慎重に除去し、再度、秤の計量値（読み取り値２）を記録する。Ｒ２が、Ｒ１と（０．０５ｇの範囲内で）同一であるか、またはそれよりも小さい場合、平衡が達成され、ステップ（８）に進むことができるが、そうでなければ、さらに１０分間かけて、グレード２２９４濾紙本体上の継ぎ手を交換し、除去し、計量をする。連続する２度の計量値が互いの０．０５ｇの範囲内になるまで、または、２度目の値が１度目の値よりも小さくなるまで、必要に応じて反復する。

（８）ステップ（７）を終え次第に直ちに、継ぎ手、ゴムバンド、濾紙、及び、試料の重量を０．００１ｇ単位で測定し、Ｗ２として重量を記録する。

（９）グレード２２９４濾紙本体を観察する。グレード２２９４濾紙本体の底面（すなわち、ガラス板と接している面）がひどく湿っている場合、次いで、この方法を止める。この方法は、予備のさらに多くの枚数のグレード２２９４濾紙を用いて、繰り返さなくてはならない。

（１０）継ぎ手からゴムバンドを外し、そして、風袋計量したガラスビーカーに試料を移す。継ぎ手に残った試料残留物を除去し、そして、試料残留物をガラスビーカーに移すために濾紙を使用する。ガラスビーカーに、濾紙を加える。既存のオーブン内に、摂氏１０５度（℃）で、少なくとも１０時間（一晩）、濾紙と試料が入ったビーカーを置く。

（１１）濾紙と試料が入ったビーカーを、２１℃及び相対湿度（ＲＨ）５０パーセント（％）で、２時間静置させる。ビーカー、試料、及び、濾紙の合計重量を測定し、濾紙とビーカーの重量を控除して、乾燥試料（Ｗ３）の重量を得る。

（１２）以下の式に従って、乾燥試料に対する水の重量パーセントとしてＷＨＣを算出する。

実施例で使用した材料
表１に、実施例（Ｅｘ）及び比較例（ＣｏｍｐＥｘ）のための成分を列挙している。

２つの異なる土壌バッチを使用して、２組の評価を実施した。第１の組の実験の実施例／比較例の各々は、１つの土壌バッチを使用した。第２の組の実験の実施例／比較例の各々は、第１の組の実験とは異なる１つの土壌バッチを使用した。２つの土壌バッチのＷＨＣは、比較例Ａ及び比較例Ｂに対するＷＨＣ値を比較することによって明らかであるように、同一ではない。しかしながら、単一の組の実験内で（すなわち、単一の土壌バッチを用いて行われた評価内で）、ＷＨＣ値は、互いに匹敵する。

第１の組の実験−第１の土壌バッチ
比較例Ａ−水を用いるＷＨＣ
この方法における「水性流体」として１００ｍＬの脱イオン水を用いるＷＨＣ測定法を使用して、土壌のＷＨＣを決定する。新たな土壌試料を用いて、この手順を、２回反復する。２つの評価に対するＷＨＣ値は、２７．５５％及び２７．６９％であり、平均ＷＨＣ値は、２７．６２％である。

実施例１−５００ｐｐｍスルホン化芳香族ポリマー成分
この方法における「水性流体」として、脱イオン水に溶解された５００ｐｐｍ（水性混合物重量に基づく）のＳＮＦＰの１００ｍＬの水性混合物を用いるＷＨＣ測定法を使用して、土壌のＷＨＣを決定する。新たな土壌試料を用いて、この手順を、２回反復する。２つの評価に対するＷＨＣ値は、２８．００％及び２８．３０％であり、平均ＷＨＣ値は、２８．１５％である。

比較例Ａと比較したＷＨＣの増加は、スルホン化芳香族成分が土壌のＷＨＣを増加させたことを示す。

実施例２−２０００ｐｐｍスルホン化芳香族ポリマー成分
この方法における「水性流体」として、脱イオン水に溶解された２，０００ｐｐｍ（水性混合物重量に基づく）のＳＮＦＰの１００ｍＬの水性混合物を用いるＷＨＣ測定法を使用して、土壌のＷＨＣを決定する。新たな土壌試料を用いて、この手順を、２回反復する。２つの評価に対するＷＨＣ値は、２９．７７％及び２９．５８％であり、平均ＷＨＣ値は、２９．６８％である。

比較例Ａと比較したＷＨＣの増加は、スルホン化芳香族ポリマー成分が土壌のＷＨＣを増加させたことを示す。

第２の組の実験−第２の土壌バッチ
比較例Ｂ−水を使用したＷＨＣ、第２の組の評価
この方法における「水性液体」として１００ミリリットルの脱イオン水を用いる保水容量（ＷＨＣ）測定法を使用して、土壌のＷＨＣを決定する。新たな土壌試料を用いて、この手順を、２回反復する。２つの評価に対するＷＨＣ値は、２９．２６％及び２９．６９％であり、平均ＷＨＣ値は、２９．４８％である。

この値は、それが表１のすぐ下で説明される異なる土壌バッチを使用したため、比較例Ａとは異なる。

比較例Ｃ−肥料を含有する水溶液を用いるＷＨＣ
水溶液の重量に対するｐｐｍで、その中に溶解された５，０００ｐｐｍの尿素（表１に記載される）を含有する１００ｍＬの水溶液を用いるＷＨＣ測定法を使用して、土壌のＷＨＣを決定する。

新たな土壌試料を用いて、この手順を、２回反復する。２つの評価に対するＷＨＣ値は、２５．１２％及び２５．０８％であり、平均ＷＨＣ値は、２５．１０％である。比較例Ｂは、肥料で土壌を処理することが、実際に土壌のＷＨＣを低減することを明らかにする。

実施例３−肥料及びＳＮＦＰの水性混合物を用いるＷＨＣ
水溶液の重量に対するｐｐｍで、その中に溶解された１，０００ｐｐｍのＳＮＦＰ及び５，０００ｐｐｍの尿素を含有する１００ｍＬの水溶液を用いるＷＨＣ測定法を使用して、土壌のＷＨＣを決定する。

新たな土壌試料を用いて、この手順を、２回反復する。２つの評価に対するＷＨＣ値は、３０．０１％及び２９．８５％であり、平均ＷＨＣ値は、２９．９３％である。実施例３は、肥料及びＳＮＦＰの水性混合物で土壌を処理することが、土壌のＷＨＣを増加させることを明らかにする。

実施例４−肥料の水性混合物、続いて、ＳＮＦＰの水性混合物の連続適用を用いるＷＨＣ
関連水溶液の重量に対するｐｐｍで、１０，０００ｐｐｍの尿素を含有する５０ｍＬの水溶液、続いて、２，０００ｐｐｍのＳＮＦＰを含有する５０ｍＬの水溶液を用いるＷＨＣ測定法を使用して、土壌のＷＨＣを決定する。

新たな土壌試料を用いて、この手順を、２回反復する。２つの評価に対するＷＨＣ値は、２８．５３％及び２８．２７％であり、平均ＷＨＣ値は、２８．４０％である。実施例４は、最初に肥料の水性混合物で、次いでＳＮＦＰの水性混合物土壌を処理することが、肥料単独でのみ土壌を処理することと比較して、土壌のＷＨＣを増加させることを明らかにする。したがって、ＳＮＦＰの水性混合物の後続の処理は、肥料の水性混合物が土壌のＷＨＣを低減した後に土壌のＷＨＣを増加させた。

実施例５−ＳＮＦＰの水性混合物、続いて、肥料の水性混合物の連続適用を用いるＷＨＣ
関連水溶液の重量に対するｐｐｍで、２，０００ｐｐｍのＳＮＦＰを含有する５０ミリリットルの水溶液、続いて、１０，０００ｐｐｍの尿素を含有する５０ミリリットルの水溶液を用いる保水容量（ＷＨＣ）測定法を使用して、土壌のＷＨＣを決定する。

新たな土壌試料を用いて、この手順を、４回反復する。４つの評価に対するＷＨＣ値は、３０．８０％、３１．１６％、３２．０９％、及び３２．９３％であり、平均ＷＨＣ値は、３１．７５％である。この実施例５の土壌のＷＨＣ値は、水のみで処理される土壌（比較例Ｂ）、またはＳＮＦＰ及び肥料の両方を含有する水性混合物で処理される土壌（実施例３）のＷＨＣ値よりも高い。

したがって、土壌が最初にスルホン化芳香族ポリマー（ＳＮＦＰ）成分の水性混合物で処理され、次いで、肥料の水性混合物で処理された場合、土壌に対するＷＨＣの驚くほど大きい増加がある。

第３の組の実験−第３の土壌バッチ
実施例６−肥料及びＳＮＦＰの水性混合物を用いるＷＨＣ
水溶液の重量に対するｐｐｍで、その中に溶解された２，０００ｐｐｍのＳＮＦＰ及び５，０００ｐｐｍの液体肥料（ＵＡＮ３または４−１０−１０肥料）を含有する１００ｍＬの水溶液を用いるＷＨＣ測定法を使用して、土壌のＷＨＣを決定する。２，０００ｐｐｍの濃度でＳＮＦＰを調製し、５，０００ｐｐｍでＵＡＮ３２及び４−１０−１０肥料を調製した。

２，０００ｐｐｍのＳＮＦＰ及び５，０００ｐｐｍの肥料で、ＳＮＦＰ及びＵＡＮ３２（または４−１０−１０肥料）の組み合わせを調製した。第３の組のための各試料を、２連で実施した。

２３．９３％のＳＮＦＰ＋ＵＡＮ３２（試料４）に対するＷＨＣ値の平均は、２２．９１％のＵＡＮ３２（試料３）のＷＨＣ値の平均よりも高かった。

２５．１０％のＳＮＦＰ＋４−１０−１０（試料６）に対するＷＨＣ値の平均は、２３．９６％の４−１０−１０（試料５）のＷＨＣ値の平均よりも高かった。

実施例６は、肥料及びＳＮＦＰの水性混合物で土壌を処理することが、土壌のＷＨＣ値を増加させることを明らかにする。

実施例７−液体肥料とのＳＮＦＰの適合性
この実施例７において、表１に記載される様々な液体肥料とのＳＮＦＰの適合性を以下の通り測定した。
２５０ｍＬのガラスビーカーに含まれる２０ｇのＵＡＮ３２肥料に、１．１ｇのＳＮＦＰを室温（ＲＴ、約２５℃）で添加した。ビーカーを手でやさしく撹拌しながら、ＳＮＦＰを５分で完全に溶解して、懸濁または沈殿のない透明溶液を形成した。

同様に、２０ｇの４−１０−１０肥料に、１．１ｇのＳＮＦＰを室温で添加した。ビーカーを手でやさしく撹拌しながら、ＳＮＦＰを５分で完全に溶解して、懸濁または沈殿のない透明溶液を形成した。

１１−３７−０肥料に、２ｇの水及び１．１ｇのＳＮＦＰを室温で添加した。ビーカーを手でやさしく撹拌しながら、ＳＮＦＰを５分で完全に溶解して、懸濁または沈殿のない透明溶液を形成した。

本実施例のための上記の一連の実験において、十分な量の水を添加することによって、液体肥料が溶液を形成する任意の比でＳＮＦＰと混合され得ることがわかった。

実施例７は、ＳＮＦＰが液体肥料と良好な適合性を有することを示す。液体肥料とのＳＮＦＰの良好な適合性は、実際に農業用途のためにＳＮＦＰ及び液体肥料を一緒に適用することを可能にする。本発明は、作物収量の利益になるために、保水容量を増加させ、例えば、植物の根域で土壌の利用可能な水分容量を保持する水性混合物で、土壌などの微粒子凝集物を処理するためのプロセスを提供する。

実施例８−ＳＮＦＰで土壌中の水移動プロファイルを変化させる
土壌の試料を保持するための乾燥した半円容器（１．２リットルのサイズ）を準備し、９５０ｇの土壌で容器を充填する。容器の底部を３回軽くたたくことによって、容器内の土壌の詰め込みを補助する。土壌の表面のすぐ下（〜２０ｍｍ）で注射器ポンプを用いて、１０ｍＬの溶液（水またはＳＮＦＰ）を最初に土壌に注入して、地下灌漑のプロセスを模倣した。次いで、水を連続的に注入した。水注入が生じているときに水移動プロファイルを記録した。水の注入速度は、１０ミリリットル／時間（ｍＬ／ｈｒ）で一定のままであった。本発明の代表的な水移動プロファイルは、図１に示される。

図１を参照すると、水湿潤パターンの次元対称性を測定するための器具１０の概略図が示される。器具１０は、土壌試料１２を含む容器１１を含む。土壌試料１２は、土壌試料に水を注入することによって引き起こされる水移動プロファイルまたは湿潤土壌パターン１３を有する。水移動プロファイル１３の高さ（Ｈ）は、図１の平行かつ水平な点線１４によって示され、水移動プロファイル１３の幅（Ｗ）は、図１の平行かつ垂直な点線１５によって示される。湿潤土壌パターン１３の高さ及び幅が測定され、幅／高さの比は、水湿潤パターン１３の次元対称性の基準として使用される。

図２を参照すると、（１）予め注入されたＳＮＦＰ及び（２）予め注入された水の水湿潤面積に関する、注入された水の体積に対する幅／高さの比のグラフが示される。より高い幅／高さの比の値は、縦方向よりも横方向においてより大きい水移動を示し、土壌中のより幅広い湿潤面積をもたらす。予め注入されたＳＮＦＰは、より高い幅／高さの比の値を示し、したがって、縦方向よりも横方向により大量の水の横方向移動を促進し、土壌中のより幅広い湿潤面積をもたらす。

実施例９−ＳＮＦＰ及び尿素肥料の混合物を用いる土壌中の水移動プロファイル
１，０００グラムの土壌を乾燥した半円容器内に充填したこと以外、実施例８に記載されるものと同様の手順をこの実施例９において実施した。容器底部を卓上で３回軽くたたいて、土壌の詰め込みを沈ませることを補助した。実施例９に記載される注射器ポンプを用いて、土壌表面上の同じ場所に、８０ｍＬの添加剤溶液または水を最初に注入した。次いで、追加の水を一定の注入速度で連続的に注入した。注入速度は、２４０ｍＬ／ｈｒであった。水を注入したときに湿潤土壌パターンを記録した。

ＳＮＦＰ及び尿素に対する濃度がそれぞれ４，０００ｐｐｍ及び８，０００ｐｐｍである、ＳＮＦＰ及び尿素溶液（８０ｍＬ）の混合物を容器に予め注入したとき、水は、水のみ（８０ｍＬ）を予め注入した場合よりも横方向に移動した。２つの実験の湿潤土壌パターンは、図３及び４に示される。図３に示される比較例において、水のみ（例えば、脱イオン水）が所定の体積（８０ｍＬ）で予め注入されたときの、容器内に含まれる土壌（黒色で示される）３２中の湿潤土壌プロファイルまたはパターン３１（白色で示される）のグラフィック描写３０が示される。

図４を参照すると、ＳＮＦＰ及び尿素の混合物の溶液が８０ｍＬの体積で予め注入されたときの、土壌（黒色で示される）中の湿潤土壌パターン４１（白色で示される）のグラフィック描写４０が示される。図４に示される本発明の実施例において、８０ｍＬのＳＮＦＰ及び尿素の溶液混合物の注入後、一緒に混合されたＳＮＦＰ及び尿素の溶液は、図３に示されるＳＮＦＰ及び尿素なしの溶液（比較例）よりも横方向に土壌中で移動した。この実施例９は、ＳＮＦＰが肥料と一緒に使用されたときに、ＳＮＦＰが土壌中の水の横方向移動を促進することができることを実証する。

Claims

スルホン化芳香族ポリマー成分を含有する水性混合物を提供することと、前記水性混合物を微粒子凝集物に適用することとを含む、方法。
前記スルホン化芳香族ポリマー成分が、スルホン化ナフタレンホルムアルデヒド重縮合物、スルホン化フェノールホルムアルデヒド重縮合物、ポリスチレンスルホネート、オルト及びパラトルエンスルホンアミドホルムアルデヒドポリマー、及び、リグノスルホネートからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
前記スルホン化芳香族ポリマー成分が、スルホン化ナフタレンホルムアルデヒド重縮合物である、請求項２に記載の方法。
前記スルホン化芳香族ポリマー成分の重量平均分子量が、サイズ排除クロマトグラフィーによって決定されたときに、１モル当たり７００グラムを超え、かつ１モル当たり５００万グラム未満である、請求項２または請求項３に記載の方法。
前記スルホン化芳香族ポリマー成分の水性混合物中の前記スルホン化芳香族ポリマー成分の濃度が、１００万重量部の水性混合物当たり０．１重量部以上、かつ水性混合物の総重量に基づき５０重量パーセント以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
前記水性混合物が、１００万重量部の水性混合物当たり５００重量部以上、かつ１０，０００重量部以下のナフタレンホルムアルデヒド縮合ポリマーを含有する、請求項５に記載の方法。
前記スルホン化芳香族ポリマー成分が水溶性である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
前記水性混合物が、肥料をさらに含む、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
前記スルホン化芳香族ポリマー成分が、ナフタレンホルムアルデヒド縮合ポリマーであり、前記肥料が、尿素含有肥料であり、ナフタレンホルムアルデヒド縮合ポリマー対尿素含有肥料の重量比が、０．００１以上かつ１以下である、請求項８に記載の方法。
前記方法が、前記スルホン化芳香族ポリマー成分の水性混合物で前記微粒子凝集物を処理した後に、肥料の水溶液で前記微粒子凝集物を処理することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
（ｉ）スルホン化芳香族ポリマー成分を含む水性混合物、または（ｉｉ）スルホン化芳香族ポリマー成分及び肥料を含む水性混合物で、前記微粒子凝集物を処理した後に、前記微粒子凝集物の水の横方向移動パターンの増加を提供するのに十分な水を、前記微粒子凝集物に適用するステップをさらに含み、前記微粒子凝集物の前記水の横方向移動パターンの前記増加が、前記微粒子凝集物の前記水の横方向移動パターンの最大横寸法対最大縦寸法の比によって測定されたときに、かつ上記の処理（ｉ）または（ｉｉ）で前記微粒子凝集物を処理していない微粒子凝集物と比較して、少なくとも約５パーセント〜約５０パーセントである、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
前記微粒子凝集物の前記水の横方向移動パターンの前記増加が、少なくとも約５パーセント〜約１０パーセントである、請求項１１に記載の方法。