JP3699476B2 - スプレー可能な組成物および屋外用発泡保護被覆層形成方法 - Google Patents

Description

関連出願に対する相互参照
本出願は、１９９２年１月２１日出願の米国特許出願第０７／８２３，１８６号の一部継続出願で、該第０７／８２３，１８６号出願は、１９９１年１月１０日出願の米国特許出願第０７／６３９，２８５号の継続出願で、該第０７／６３９，２８５号は、現在米国特許第５，０８２，５００号となっており、１９８９年５月１０日出願の米国特許出願第０７／３５０，５９９号の一部継続出願で、該第０７／３５０，５９９号は現在放棄されている。
発明の背景
本発明はスプレー可能な発泡組成物および、土壌などの保存すべき物質、廃棄処理場において廃棄物またはストックパイルに保持するその他物質を、保護用耐水性皮膜層で覆うための組成物をスプレーする方法に関するものである。
日中に行うゴミや廃棄物および／またはその他埋没物を埋め立てまたは廃棄作業では、その作業を終了後、約６インチの押し固めた被覆用の土壌の層で覆うのが一般に行われている。この土壌層は悪臭の発散、紙類のおよび他の廃物の隣接地域への放散、ハエ、齧歯類動物および鳥類などの厄介者の増殖更には廃棄物から有害または不快な組成物の浸出を防止する。この被覆用物質の使用は、しばしば“毎日の被覆処理”と呼ばれ、当該埋め立てまたは廃棄作業を規制する市、州および／または連邦政府の規則により頻繁に要求されているものである。
“毎日の被覆処理”用の土壌の敷設および突き固め作業は、多大な労働力および重機械を使用する必要があるため、埋め立て作業費用コストの非常に大きい部分を占めている。かかる突き固め土壌被覆は僅か一日程度しか機能していない、というのも、毎日のゴミや廃物の層はその日の作業終了後土で覆われ、その後追加されるゴミや廃棄物の層は毎日の“毎日の被覆処理”の上に直接積み上げられるからである。
突き固め土壌被覆の実施コストに加えて、この方法で使用される複数の土壌埋め立て層は、廃棄用に利用することがで出来る莫大な量に上る貴重な埋め立て用スペースを費やしてしまううこともまた衆知の事実である。多くの地域では埋め立てに役立つ土地面積が急速に減少しており、従って、利用可能な埋め立て地の消費速度の低減が望まれる。
かかる突き固め土壌被覆の実施に対する解決策の一つが、米国特許４，４２１，７８８号および４，５１９，３３８号に提案され、記述されている、そこには事実上“毎日の被覆処理”を用い、非生分解性プラスチック発泡スプレーにより埋め立て地の表面を被覆する方法が開示されている。この問題に対する代替解決策が米国特許４，９０９，６６７号および４，９２７，３１７号に開示されており、その中では、廃棄現場の作業表面を防御するために、キャンバスまたはプラスチック・シートを毎日収納したりまたは伸張させる方法を記述している。
スプレー可能な組成物も農業および浸食防止用として既に提案されている。米国特許２，８０２，３０３号は水溶性のセルロース誘導体と微細に粉砕された拡張性の格子形状を持つ粘土との混合物を表面土壌が風や水により浸食されるのを防止するために活用している土壌表面処理法を開示している。本混合物は処理中の土壌表面に乾燥したまま、または、表面にスプレーされるスラリーを形成する様に、流れる水に注入されて用いられている。
米国特許３，７６３，０７２号は浸食を抑えるために土壌上に比較的厚い半透過性の殻を成形する方法、または種、肥料、殺虫剤および繊維状の根囲いに利用する水力利用の実用法を開示している。本方法は水溶液組成物の土壌表面へのスプレー散布および処理済土壌表面上における組成物の硬化を図る手順にも言及している。水溶液組成物は水溶の１００％ラテックス乳濁液（土壌粒子を結合させるため）およびケイ酸ナトリウム（単なる表面層の形成を防止しこの組成物が土壌に浸透するのを補助するため）を含有している。
米国特許２，９６１，７９９号は土壌粒子に緊密に結合し表面皮膜を形成する土壌処理用のスプレー可能なラテックス組成物を開示している。本組成物は（ゴムの土壌への浸透を妨げ、土壌により優先的に吸収される）非水溶性の透過防止剤を含んでいる。
浸食を防止し種を土壌表面に播く他の方式が米国特許３，６００，８５２号に開示されており、そこでは（結合材として）主として石膏と少量の種から成る水性スラリーが土壌表面に散布する形を取っている。このスラリーには、また、若干量の肥料、発芽を促進するためのセルロースを含む繊維類などの嵩張り性の大きい吸湿性濾過材料、および凝固時間を引き延ばすための凝固遅延剤を加えることも可能である。
他のスプレー可能で噴出可能な農業用根囲いは米国特許３，８１２，６１５号および４，２９７，８１０号に開示されている。
水の保持する部分を造りだすため表面土壌と混合する組成物を必要とする他の土壌密閉法が米国特許３，７７２，８９３号および３，９８６，３６５号に開示されている。
発明の概要
本発明は、たとえば（１）土壌、（２）ゴミ捨場での廃棄物、医療・衛生品の廃棄埋め立て場、または、危険な物質の埋め立て場、（３）穀物、アッシュ・ピット、塩または石炭などの材料の貯蔵場、（４）復旧現場の一時的な被覆、もしくは、（５）積み上げたタイヤ（組成物のスプレーに先立ち網掛け材料を被せることを任意にすることができる）などの保護を要する物質の上に野外で被覆層を形成するためのスプレー可能な組成物を提供するものである。土壌表面に使用する場合、本発明の組成物は浸食のコントロールを図る手段および／または種および肥料を土壌表面に散布する手段として活用できる。こうして形成された被覆層は６ヶ月までから１２ヶ月までそのまま残留し、その後生分解（バイオ分解）する。
本発明の組成物は下記の成分；
（ａ）主要量の例えば、石膏またはフライ・アッシュなどのバルク材料／セッティング材料、（ｂ）紙繊維や木材繊維などの繊維質物質、（ｃ）発泡剤（発泡形成剤、組成物の被覆範囲を拡げ、組成物が傾斜面や垂直な表面に密着する能力を高める）、（ｄ）水性担体、及び（ｅ）ベントナイトなどのクレー（ｃｌａｙ）を含んでいる。
本発明の組成物はセルロース系ポリマーまたは超吸収性ポリマーなどの水可溶性ポリマーを含むことがゲル形成および／または粘着性をもつ組成物をつくるために望ましい。
一度に大量のバッチ規模で準備・調製が出来るようにバルク化材料／セッティング材料の硬化を遅らせる遅延剤を上記組成物に添加することも可能である。
次に挙げる一つ乃至はそれ以上の添加物：防麈剤、染色剤、臭気コントロール剤などのその他成分も都合良く本発明の組成物に加えることが出来る、植物用としては、種子および肥料を添加することが可能である。
これら成分は水性スラリーを形成するよう水キャリアーと一緒にされ、スラリー水溶液を形成し、その水性スラリーは処理しようとする表面にスプレーされるか若しくは他の手段で散布される。
本発明はまた好ましくは、上記したスプレー可能な組成物を用いて、物質の上に被覆層を形成せしめる方法であって、
（ａ）発泡化されたスプレー可能なスラリーを形成せしめるに有効な割合の上記成分を混合し、
（ｂ）上記物質の上に常温で該発泡化されたスラリーをスプレーし、所要の期間該物質の上を覆い、そして保護するに十分な厚さの層を形成せしめ、
（ｃ）その層を固化せしめ、耐水性で丈夫でフレキシブルな被覆層を形成せしめることにより、該物質を保護することを特徴とする方法を提供するものである。
本発明の組成物は、それをスプレーした時、物質の上に保護作用を持ち、耐水性の被覆層を形成し、６ヶ月までから１年までそれを取り巻く気候条件に応じて保持されていることが見いだされた。結果として得られる被覆層は、次なる利点：
１）常温で容易にスプレーされ、
２）スプレーされた時に空気中で霧を生ぜしめない、
３）欠点である風で吹き飛ばされるというようなダストやペーパー類を付着して留めておける、
４）スプレー後硬くなり凝結した場合には耐水性となる、
５）暑い気温、例えば、１００°Ｆを超える温度においてもひび割れが起こりにくい、
６）凝結した後、スプレーされた層は降水による表面からの浸透性を低下せしめる、
７）揮発による発散を逓減せしめ、匂いをコントロールする
を有している。
加えて、本発明は上記組成物を発泡化しそしてスプレーするための装置にも関する。本発明の装置はスプレー処理の前に該組成物が完全に泡形成剤と混ざることを保証する手段を含むものである。
本発明のその他の優れた利点は、以下の発明の好ましい具体的態様についての記載から当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に従っての発泡化された被覆材の調製および使用のための装置を図示したものである。
第２図は第１図に示した装置の第一のそれとは異なった具体的な態様の例を図示したものである。
第３図は図１に示した装置の第二のそれとは異なった具体的な態様の例を図示したものである。
発明をさらに詳細に説明する。
下記実施例１に関連して、本発明に従った被覆（材）の形成のためのスプレー可能な組成物に含まれる成分のリストを挙げた。該成分量は水１００ガロンに対しポンドで示した。以下に説明するように、本発明の組成物の成分はスプレーして使用するための水性スラリーを形成するよう水と混合される。
実施例１

テストを行って効果的のあった、そしてそれに対し具体的な例が下記に示してある、特殊なバルク化材料／セッティング化材料の例は、石膏（ｇｙｐｓｕｍ；硫酸カルシウム）およびフライ・アッシ（ｆｌｙ ａｓｈ）が挙げられる。石膏を用いる場合、使用量は１５０から３５０ポンド（１００ガロン当たり）の範囲が典型的なもので、２５０から３５０ポンドの間が望ましい。反応性のフライ・アッシュ（非反応性タイプより望ましい）を使用する場合、典型的には２００から１２００ポンドの間が用いられ、好ましくは５００から９００ポンドの間が用いられる。非反応性タイプのフライアッシュを用いる場合、より多量を使用可能であり、例えば典型的には６００から１，４００ポンドの範囲であり、好ましくは８００から１，２００ポンドが用いられる。上記と同様に、他のバルク化材料／セッティング化材料も多量に使用することが可能である。例えば、石灰（酸化カルシウム）、セメント、カリ（ポット・アッシュ）、水ガラスなどの珪酸塩（シリケート類）、セメントキルン灰（セメント・キルン・ダスト）、ポルトランド・ストーン、ドロマイト、大理石、チョークおよびその他の類似物質を効果的に利用する事が可能である。
バルク化材料／セッティング化材料は、結果的に得られる被覆の主要な成分である。他の成分および水と混合された後、本物質（材料）は周辺の状態とは独立して、硬化または“凝固（ｓｅｔｓ）”し、他タイプの被覆材料より優れて、結果的に得られる被覆面に自然な乾燥性という利点を与える。硬化した物質は耐水性を有し、被覆を保つようにに働く。バルク化材料／セッティング化材料の硬化は厳しい天候の下に生起することになる。被覆作業は弱いか適度な降雨中にも成功裏に実施された。バルク化材料／セッティング化材料はまた常温の温度からの影響は受けず独立して生起する。
成功裏に使用された石膏は、半水化硫酸カルシウム、一般には＃１Ｍｏｕｌｄｉｎｇ・Ｐｌａｓｔｅｒ（鋳型用漆喰）として知らており、米国イリノイ州シカゴ市に所在のＵ．Ｓ．Ｇｙｐｓｕｍ社から入手できる。好ましいフライアッシュは、煙道ガス処理工程で得られる低硫黄石炭由来のフライアッシュが挙げられる。
本発明の組成物には一つ若しくはそれ以上の水溶性ポリマーを使用する。粉麈発生を防止し、泡の高さを完全に保ち、耐水性を高め、粘着性を高め、構造的な強度を与え、“湿った状態で”の凝固（セッティング）を可能にし、ひび割れに対する耐性を高め、スプレーされた組成物の空隙を架橋することを助ける様に働くポリマーが選択される。
好ましいポリマー一つとしては、セルロース系ポリマーが挙げられる。セルロース系ポリマーは水溶性で、湿った場合に長いポリマー・チェーンを被覆全体にわたり延ばして被覆を結合させる。本発明の組成物において成功裏に使用した水溶性のセルロース系ポリマーの一つは、ヒドロキシエチル・セルロース（ＨＥＣ）ポリマーである。ＨＥＣポリマーは、天然由来のものか、若しくは合成されたもので、ポリマーの混和性により、ポリサッカライド鎖に加えられた親水性の置換基を持つ長い鎖の中にグルコースの繰り返し単位を持ち、該ポリマーを混和可能にしているものが挙げられる。水和されていない形では、該ポリマー鎖はひだのある構造に折り重ねられ、非常に圧縮された分子を形成している。水が存在下では、該ポリマー分子は水の分子を結合し、ポリマー鎖はほどかれて拡げられて、マクロモレキュールを形成し、そのマクロモレキュールは元の分子サイズを大きく上回るものとなる。好ましくは、ＨＥＣは、分子の水和の速度をゆっくりとするような表面被覆性を持ったＲ処理タイプで、ポリマー鎖を完全にほどかれ拡げられることを許容するタイプのものである。マトリックスが乾燥している場合、ポリマー鎖は被覆に強さと粘着性を与える。ＨＥＣポリマーは、また、被覆の耐水性を増強し、それにより、（少なくとも石膏の場合には）バルク化材料／セッティング化材料の必要量を減少させる。伸長されたポリマー鎖は、被覆が乾燥するに従い、自然に折り重なろうとするが、しかし本発明の組成物の他の成分とのその鎖との絡み合いによりその動きが抑止される。
望ましいＨＥＣポリマーは、Ｎａｔｏｒｏｓｏｌ ＨＨＲ−２５０で、他のＮａｔｒｏｓｏｌ ２５０ポリマー類並びにＮａｔｒｏｓｏｌ １５０および３００ポリマー類と同様に、米国デラウェア州ウィルミントン市所在のハーキュレス社（Ｈｅｒｃｕｌｅｓ Ｉｎｃ．）から入手可能である。Ｎａｔｒｏｓｏｌは４種レベルのヒドロキシエチル・モル置換体；１．５、１，８、２，５および３．０が生産されており、それぞれ１５０、１８０、２５０および３００と名付けられているポリマーである。
カルボキシメチル・セルロース（ＣＭＣ）ポリマーなどのようなその他の水溶性ポリマーも、ＨＥＣポリマーと混合することが可能である。ＣＭＣはＨＥＣポリマーと類似しているが、その分子に水和性を与え、そして結果的に生ずる分子およびポリマー鎖をねばねばさせ若しくは粘着性を持たせる異種類の親水性の置換基を含んでいる。かくして、ＣＭＣポリマーはスラリーを、被覆させようとしている表面に粘着させる結果をもたらす。これにより傾斜面および一般的には垂直な表面にも被覆が可能となる。ＣＭＣの結合鎖の連結は比較的短いが、ＨＥＣに比較して特定箇所においてはその数が多い。ＣＭＣポリマーは、また、好ましくは分子の水和の速度をゆっくりとするような表面被覆性を持ったＲ処理タイプで、マクロモレキュールが形成されるにしたがい、ポリマー鎖が完全に拡がるのを許容するタイプのものである。該鎖がほどけ拡げられるにしたがい、本発明の組成物の中の他の成分と絡み合うようになる。ＨＥＣポリマー同様、この鎖は、被覆が乾燥するにつれ、自然に折り重なろうとするが、組成物の他の成分と絡み合うことによりそれが抑止される。
使用が望ましいＣＭＣポリマーとしては、米国デラウェア州ウイルミントン市所在のＡｑｕａｒｏｎ社が供給しているＣｕｌｍｉｎａｌ ＭＣ ２５およびＭＣ ６０である。ＣＭＣポリマーの代替え品（若しくはそれに加えるもの）としては、グアー・ガム（ｇｕａｒ ｇｕｍ）を粘着性を増強するために若干量添加することが可能である。
ＨＥＣおよびＣＭＣポリマーを併用する場合、ＨＥＣポリマーは主として被覆の結合剤として機能し、他方、ＣＭＣポリマーは主として組成物に粘着性を付与する様に働く。石膏と共に使用する場合、ＨＥＣポリマーの量は典型的にはＣＭＣポリマーの量と等量若しくはＣＭＣポリマーの量より若干多量を用いる。
使用して効果のある（特にフライアッシュと併用する場合）その他ポリマーとしては、スターチ・グラフト化ナトリウム・ポリアクリレート（ｓｔａｒｃｈ ｇｒａｆｔｅｄ ｓｏｄｉｕｍ ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）のような吸収力絶大の（ｓｕｐｅｒａｂｓｏｒｂｅｎｔ）ポリマーがある。この種ポリマーは水と水和して、他の成分を均一の濃度（コンシステンシー）に懸濁させるに必要な程度までにスラリーの濃度（濃厚性）を高める。
水は水性スラリーの大部分を占め、重量比でスラリーの約６５％から８５％を占める。水は成分の担体（キャリアー）として働き、成分を結び付けるための混和媒体として役立つ。上述したように、水はポリマー類と結合し、結合鎖を伸長する。一旦スラリーが使われると、水の大部分は蒸発若しくは滲出作用により被覆から離れていく。水の僅かな一部分が被覆中に残留する。本明細書では水を担体として使うことが望ましいとしているが、参照として本明細書に含められる米国特許第５，０８２，５００号明細書に開示されているように、或る場合には水以外の物を担体として使用することが望ましいことがある。例えば、被覆が有機物を含有する廃棄場に使用される場合、そこで採取される滲出溶液（ｌｅａｃｈａｔｅ）を該成分の担体として用いることが可能である。滲出液を廃棄場にリサイクルすることは、有機物の量の低減に働く自然界のバクテリア活動を高める一方、滲出液を処理工場に運搬する手間も省けるものと考えられている。
本発明の組成物に添加して有益な他の成分としては、例えば、クレイ（粘土；ｃｌａｙ）、繊維質の材料、発泡剤（泡形成剤）、遅延剤、防塵剤、染料（染色剤）若しくは脱臭剤（臭気コントロール剤）などがある。
被覆に不活性の充填材を付与するバルク化材料の補助として、１つ又はそれ以上の種類のクレイを含めることが可能である。加えて、クレイはポリマーの水分吸収を助け、バルク化材料／セッティング化材料の“有湿凝固”を可能にする。クレイは発泡の完全性を更に高め、本組成物に色付けをする。当該分野で周知のように、クレイは、普通に少量の構成物として酸化鉄およびマグネシアを伴った、アルミナおよびシリカの水和物と一般的に考えられる結晶性で微細な土質の物質群を含有している。
本組成物のクレイ成分として望ましい物は、ベントナイト・クレイで、典型として（水１００ガロン当たり）１０から７５ポンドの範囲で使用され、好ましくは約１０から５０ポンドの範囲で使用される。しかしながら、カオリン、アッタプルガイド（Ａｔｔａｐｕｌｇｉｔｅ）およびモンモリロナイト・クレイも使用可能でる。他の適当なクレイとしては、ＭＶＩＴＯＮＥ ＴＭ 有機粘土（オーガノクレイ）およびクレイ製品と題したＩＭＶ・ビュレタンに記載されているベントナイト−ヘクトライト−サポナイト−セプコライトである。適当なクレイは６０から３２５メッシュ・サイズの範囲内の比較的に小さい粒子サイズを有している。ベントナイト粒子のサイズはクレイの粉砕作業中に決定される。該粒子は溶液との混合時にそれ以上細かい粒子には砕かれない。適当なベントナイト・クレイのサイズは、２００メッシュで、ＮＬ Ｂａｒｉｏｄ Ｓｕｐｐｌｉｅｓ社から入手可能である。
水性スラリーの濃厚化用として少量のアッティプガイド（Ａｔｔｉｐｕｇｉｔｅ）・クレイをベントナイトと混合することも可能である。典型例としては１００ガロンの水あたり、アッティプガイドを１から１５ポンド（好ましくは約２から１０ポンド）を加える。以下に説明するように、水性のスラリーが発泡せしめられると、アッティプガイドは発泡化されたスラリーに安定性を与えるゲル化補助剤として働き、該スラリーに架橋を生ぜしめ、泡其自身が崩壊せぬようにする。成功裏に使用されたアッティプガイド・クレイの代表的なものは、ヘクトライト、サポナイトおよびセプコライトが挙げられ、その全てはＮＬ Ｂａｒｉｏｄ Ｓｕｐｐｌｉｅｓ社から入手可能である。
繊維質の物質は、追加としての非収縮充填物となり、そして結果として得られる被覆に質量および堅牢性を与えるポリマー・マトリックスのための結合剤を提供し、被覆における空隙の架橋を助ける。典型的には、約２５から１２５ポンドの繊維質物質を加えるが、好ましくは６０から９０ポンドが加えられる。
繊維質物質は好ましくはリサイクル新聞紙から得られる裁断された紙などのセルロース繊維を含むものである。しかしながら、板紙袋の製造工場から出される材料を含む小さな粒子の紙の如何なるものも使用することが可能である。混合過程の機械的攪拌の下で（以下に説明する）、紙の繊維はほぐれてばらばらなサイズのより小さな繊維となる。従って、との様に小さくともリサイクルされた新聞紙であれば十分に用いることが出来る。
紙繊維に加え、裁断された廃材木片およびリサイクルされた木材製品から形成される木材繊維も代替品として使用可能である。個々の木材繊維はその直径に較べ長さが大きい。木材繊維の端には裁断過程で形成される微細なカギ型突起が存在する。この突起は他の繊維およびポリマー連鎖と絡み合う様に働く。
繊維質の物質を得る他の供給源としては、ライスペーパー、ストローおよび綿リネンなどの織物繊維等が挙げられる。様々な繊維物質の組み合わせが本発明の組成物において使用することに成功した。紙以外の繊維質の物質については、その繊維が最高の長さで約１／２インチを持ち、平均直径で約１／２インチよりも少ないといった、長さが短く、直径の薄いものが望ましい。
上記に説明したように、発泡化スラリーを生成するため本発明の組成物中に発泡剤（泡形成剤）を含有せしめてあることが好ましい。発泡剤は空気の受け入れによりスラリーを大きくする様に働く。形成される発泡スラリーは粘着力を高め、そして塗布コストの低下を助けるところの低密度を有している。発泡化されたスラリーはまた、より均等で均質な塗布を形成する様に諸成分は高度に分散されている。発泡剤は典型的には液状で、そして、以下に説明するように、発泡スラリー形成には水１００ガロン当たり１クォート（ｑｕａｒｔ）から２ガロンの発泡剤の使用により成功を得た。
望ましい発泡剤としては、Ｍｅｒｌｅ ３００５が挙げられ、これは米国ニュージャージー州ロセル・パーク所在のＭｅａｒｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手でき、さらにはまたＦｏａｍ Ｘが挙げられ、これは米国オハイオ州所在のＣｈｅｍＴｅｃｈ ｏｆ Ｃａｎｔｏｎから発泡剤として入手可能である。
大量のスラリーを利用する為には、スラリーが硬化する前に大量のスラリーを混合しまた散布するのに十分な時間を確保するよう、バルク化材料／セッティング化材料の硬化を遅延させる為に遅延剤を加えることも可能である。石膏またはフライアッシュを用いる場合、水１００ガロン当たり０．１から１．０ポンドの遅延剤（クエン酸ナトリウムなど）の使用で、スラリーの一回分のバッチで広範囲の表面区域を処理出来るようバルク化材料／セッティング化材料の硬化を遅延させるのに十分なことが判明した。
乾燥した成分が担体である水に加えられる場合、粉麈制御には粉麈防止剤を使用することが可能である。上記の表に示した諸成分に、１から５ポンドの粉麈防止剤を加えることでそれが実行可能であることが判明している。水１００ガロン当たり０．１から５ポンドの粉麈某防止剤、好ましくは約０．５ポンドの粉麈某防止剤を使用することが好ましい。好ましい粉麈防止剤はプロピレン・グリコールとＮ−６０の界面活性剤を９対１の割合で混合したものである。プロピレン・グリコールは一般的な工業用溶剤である。グリコールおよび界面活性剤は米国オハイオ州レイクウッド所在のＴＡＧ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手可能である。
染色剤などの色剤は美的な色をスラリーに加えるのに使用することが出来る。適切な色の選択並びに使用は被覆が自然なセッティングに混ざり合えるようになり、処理してあることを目立たないものにする。褐色および緑色のアルカリ／酸をベースにした染色剤の使用が成功裏に行われている。
加えて、被覆が廃棄物処理場に使用される場合、防臭剤（臭気コントロール剤）もスラリーに添加することが可能である。
石膏を利用した保護用被覆の好ましい調合物は下記成分を含むもので、下記実施例２に示した：
実施例２

特に効果的な調合物は以下の成分を含むもので、下記実施例３に示した：
実施例３

反応性のフライアッシュを活用する保護用被覆の望ましい調合物は以下の成分を含むもので、下記実施例４に示した：
実施例４

反応性のフライアッシュ成分の非常に効果的な調合物は以下の成分を含むもので、下記実施例５に示した：
実施例５

上記諸実施例において、高度な粘着性を必要とする場合には、セルロース系ポリマー（例えばＣＭＣなど）を使用した。また、多量のフライアッシュ（例えば１，２００ポンドなど）を使用する場合、繊維質物質の使用は殆どまたは全く必要としなかった。
もし非反応性のフライアッシュ（ｆｌｙａｓｈ）を用いるなら、上記実施例４および５に関して、典型的には１００ガロンの水あたり更に約２００〜３００ポンドが必要になる。この場合、ＨＥＣセルロース骨格を持つポリマーおよびＣＭＣセルロース骨格を持つポリマーの双方を用いることが望ましい。
上記リストに挙げた成分は、代表的には図１の１０で図示されているようにポータブルな装置の中で、施用場所で該水と混合せしめられる。その装置１０は、スラリーの混合および保存用タンク１１を保有している。マルチプルで、ミディアムなピッチを持つ混合用パドル１５を備えた可変スピードのミキサー１４は、タンクの内容物を混合するためにタンク１１に装着せしめられている。
ポンプ入口ライン１６は、タンク１１を液圧式ポンプ１８の入口１７に結び付けている。１００〜１５０ｐｓｉの吐出圧力を持つ容積式スラッジポンプが、その液圧式ポンプ１８として成功裏に使用される。
該ポンプ１８は、三方式二位置再循環バルブ２２の入口部２１にポンプ吐出（ディスチャージ）ライン２０を介して結び付けられている出口１９を有している。該再循環バルブ２２は、吐出（ディスチャージ）ライン２４を介してスプレーカノン２５に結ばれている第一の出口部（ポート）２３を有し、さらに中間ライン２７を介して第一の注入具（インジェクション・フィッティング）２８に結ばれている第二の出口部（ポート）２６を有している。該第一の注入具（インジェクション・フィッティング）２８は、再循環ライン２９を介して混合用パドル１５に極く近接しているタンク１１の中に排出する（ディスチャージする）ようになっている。
該第一の注入具（インジェクション・フィッティング）２８は、泡排出（ディスチャージ）ライン３１によって泡用ノズル３３の出口部３２に結び付けられている注入口（ポート）３０を有している。該泡用ノズル３３は、泡用中間ライン３６によって第二の注入具（インジェクション・フィッティング）３７の排出（ディスチャージ）部に結ばれている入口３５を有している。該第二の注入具（インジェクション・フィッティング）３７は、第一のエアー用ライン３８を介してエアーコンプレッサー３９から圧縮空気を受容する。該第二の注入具（インジェクション・フィッティング）３７は、供給ライン４１を介して圧力タンク４２に結ばれている注入口４０を有している。該圧力タンク４２は、液体の泡形成剤を含有しており、第一のエアー用ライン３８から分岐している第二のエアー用ライン４３を通って供給された圧縮空気で加圧されている。
その装置全体１０は、典型的には施用場所まで引っ張っていくためのトレーラー（図示されていない）に載荷されている。１７００ガロンの容積を持つ混合および保存用タンク１１は、より小さなタンクもまた使用できるけれども、こうした方法で使用される。該スプレーカノン２５は、該タンク１１の頂部に取付けられたプラットホーム（図示されていない）上に付けられていて、スプレーされる面積の範囲が最大となるようにされることができる。該装置１０によって、７５〜２００フィートのスプレーする距離をうまく達成できる。小さな面積を対象とした該装置１０では、リールに付けられたホースや小さなノズル（図示されていない）もそこに含まれていてよい。
該装置１０を使用するためには、所要の量の水をまず該タンク１１に加える。該タンク１１は、そのスラリーが発泡した時に増加した容積が受け入れられるように空いたスペースを残すように完全には一杯にはされない。高速で作動しているミキサー１４でもって、上記に挙げた適当な量の組成物の成分を該タンク１１に供給する。本発明の組成物の成分は、化学的には結合しないが、ポリマー鎖によって結合したマトリックスの中に一緒になって保持されるので、高速で混合することが必要である。高速で回転する場合のパドル１５で与えられるような高い剪断力を持った混合処理が、固有のマトリックス形成をなすのに必要である。本発明の組成物の成分は、パドル１５により均一なスラリーが形成されるまで数分間水と混合せしめられる。
もし繊維質の物質が用いられるなら、そのスラリーでもってその繊維質の物質を完全に覆うためには典型的にはさらに１０分間の混合処理が必要である。もしペーパー繊維（ファイバー）が用いられるなら、混合処理はさらにその繊維の大きさを減少せしめるものである。
該再循環バルブ２２は、該第二の出口部（ポート）２６を介して排出（ディスチャージ）するように配置され、該ポンプ１８から始まり、注入具（インジェクション・フィッティング）２８を通ってスラリーを再循環せしめ、該タンク１１に戻す。その再循環処理は、混合によりスラリーが連続して激しく攪拌されることを保証し、その硬化を遅延させる。
第一の注入具（インジェクション・フィッティング）２８を通ってスラリー流中に泡を注入して、該スラリーは発泡化せしめられる。エアーコンプレッサー３９は、始動されて、ライン３８および４３を介して圧縮空気を圧力タンクに供給する。該圧縮空気は、圧力タンク４２を加圧し、液体泡形成剤を供給ライン４１を通って、そして第二の注入具（インジェクション・フィッティング）３７の中に強制的に送る。第二の注入具（インジェクション・フィッティング）３７は、第一のエアーライン３８を通って流れている圧縮空気の中に液体泡形成剤を注入する。一緒になった泡形成剤と圧縮空気は、泡用中間ライン３６を通り、泡用ノズル３３に中に入り、泡を形成する。その泡は、泡排出（ディスチャージ）ライン３１を介して第一の注入具２８に流れ、該注入具２８は、スラリー流中に泡を注入して発泡化されたスラリーを形成せしめる。該発泡化されたスラリーは、再循環ライン２９を通り、タンク１１に戻る。混合用パドル１５は、発泡スラリーを発泡していないスラリーに混ぜ、その体積を増加せしめるが、混合物の密度（デンシティ）を減少せしめる。ブレンド処理は、混合用パドル１５の近くに配置されている再循環ライン２９からの排出（ディスチャージ）により保証されている。
泡は、発泡化スラリーが所望の密度になるまで、該スラリーに添加され続ける。代表的には、発泡化スラリーの３部に対して発泡化されてないスラリーの１部の割合で被覆物を形成するのに用いられる。すなわち、３０ガロンの発泡化されてないスラリーは泡と一緒にされ、９００ガロンの発泡化スラリーを形成して、該発泡化スラリーは用いられる。また発泡化スラリー対発泡化されてないスラリーが１対１、１対２、そして１対５の比率をもちいて良好な被覆物が形成される。
一旦発泡化されたスラリーが所望の密度に達したら、再循環バルブ２２は、第一の出口部２３を通って排出するように配置され、発泡化スラリーを排出（ディスチャージ）ライン２４を通ってスプレーカノン２５にポンプ送出せしめる。該スプレーカノン２５は発泡化スラリーを被覆されるべき表面にスプレーすることを行なう。
該装置の第２の具体例が、図２の５０に示されている。第２の具体例５０は、図１に示された装置１０とは泡の排出ライン３１Ａが混合用パドル１５に極く近接したタンク１１にその泡を直接供給している点で異なっている。従って、図１に示された第一の注入具２８は、第２の具体例５０からは取り払われた形態となっている。第２の具体例５０の中の他の要素で図１に示された要素と類似のものは、同じ番号で示してある。
該装置の第３の具体例が、図３の６０に示されている。第３の具体例６０は、前記記載の装置１０や装置５０とは泡の排出ライン３１Ｂが循環バルブ２２とスプレーカノン２５との間に該排出ライン２４のうちに挿入された制御バルブ５１にその泡を供給している点で異なっている。制御バルブ５１は排出ライン２４を通って流れるスラリーの流れに泡を注入する。従って、図１に示された第一の注入具２８は、第３の具体例６０からは取り払われた形態となっている。制御バルブ５１は調節され、十分な量の泡を注入し、発泡化スラリーに所望の密度を生成せしめる。複数の混合用ブレード６４を持つブレンド用チャンバー６２を、制御バルブ５１とスプレーカノン２５との間で結び、泡とスラリーを完全にスプレー前に混合することを確実にせしめる。加えて、コントロール６６を提供し、制御バルブ５１および／またはポンプ１８のスピードを自動的に調節し、所望のスラリーの泡形成を成し遂げる。第３の具体例６０の中の他の要素で図１に示された要素と類似のものは、同じ番号で示してある。
上記表中で示されているように、泡の層の密度は、そのスラリーの発泡化の程度に依存して決まる。１クオートから２ガロンの発泡剤（泡形成剤）が１００ガロンの水毎に本発明の組成物に添加せしめられる。該混合物中に添加せしめられる発泡剤の量は、発泡化スラリーの密度を決めている。
泡の層の被覆の厚さは、被覆される表面にスプレーされる発泡化スラリーの量に応じて決まる。１／８から１／４インチの厚さの泡の層が、乾いた後１／１６から１／８インチの厚さを有する良好な被覆を形成しているのが見いだされた。その被覆は７０°Ｆの常温で乾くのに約１時間かかった。乾くのは、より温かい温度では速くなり、より低い温度では遅くなる。しかしながら、スプレーされた泡は、乾いていない時でさえ該ポリマーマトリックスがその成分と一緒になり結合し被覆として働く。
該発泡化スラリーの中に含まれているバルク化剤（ｂｕｌｋｉｎｇ ａｇｅｎｔ：充填剤又は嵩賦与剤）／セッティング化剤（ｓｅｔｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ：凝結剤）の量は、６か月までから１年もの被覆物の寿命を与え、その後該被覆は壊れたり、バイオ分解される。該被覆は１００°Ｆを超える温度でさえ、亀裂に抵抗性である。その被覆の寿命は環境に応じて異なる。厳しい気候に晒されると、ほぼ６か月程度の比較的短い寿命となるが、穏やかな気候に晒されたなら、代表的には１年もの上限の値の被覆寿命に延びる。
上述したように、発泡化スラリーはその使用の前にミキサー１４で連続的に激しく攪拌される。その上、発泡化スラリーは準備されと、ポンプ操作不可能となる前に使用できる時間が限られていることから直ぐさま使用されるべきである。水を有する２００ガロンのフラッシュタンク（図示されていない）が代表的にはその被覆を行った後装置器具を洗浄（フラッシュ）するためにその装置１０と共に含められる。使用後更なる水によってはその被覆は影響されないので、洗浄（フラッシュ）処理はスプレーされた所にフラッシュ化された材料をスプレーすることにより行うことが出来る。
上述したスプレーカノン２５に代わるものとして、スプレージェットを備えたスプレッダーバーを用いて発泡化スラリーを適用することが出来る。
上記記載では発泡剤（泡形成剤）が記載してあるが、著しく固く丈夫な表面被覆のためには、準備時間を何ら変えること無く、発泡性が最小あるいは無い剤が添加される。発泡性の無い剤が用いられた場合には、均一性を保つため界面活性剤が含められる。有用な界面活性剤としては、水溶解可能であり、油溶解可能であるエトキシル化ノニルフェノール（６モル付加体）のようなバイオ分解性の非イオン界面活性剤が挙げられる。適した非イオン界面活性剤としては、先に述べたように、Ｔａｇ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手できるＮ−６０が挙げられる。
ハイドロシード法に用いるためには、該スラリーに種子および肥料を加え、被覆がバイオ分解した後土壌に留まるよう植物用被覆を提供する。
特許法の規定に従い、本発明の原理および実施の形態が説明され、好ましい具体的な態様として記載されている。しかしながら、本発明はその精神あるいはその範囲から逸脱することなく具体的に説明され、記載されているのとはまた異なったように実施しうることは理解されるべきである。

Claims (13)

1. （ａ）主要量のバルク化材料／セッティング材料、（ｂ）繊維質物質、（ｃ）発泡剤、（ｄ）水性担体、及びクレーからなることを特徴とする選択された物質の上に被覆層を形成するためのスプレー可能な組成物。
2. 該バルク化材料／セッティング材料が石膏を含有するものであることを特徴とする請求項１記載の組成物。
3. 該バルク化材料／セッティング材料がフライアッシュを含有するものであることを特徴とする請求項１記載の組成物。
4. 該バルク化材料／セッティング材料がポルトランドセメントを含有するものであることを特徴とする請求項１記載の組成物。
5. バルク化材料／セッティング材料がセメントキルン灰を含有するものであることを特徴とする請求項１記載の組成物。
6. 該繊維質物質がセルロース系繊維を含有するものであることを特徴とする請求項１記載の組成物。
7. さらにセルロース系ポリマーを含有することを特徴とする請求項１記載の組成物。
8. さらに遅延剤を含有することを特徴とする請求項１記載の組成物。
9. 選択された物質の上に主要量のバルク化材料／セッティング材料、繊維質物質、発泡剤、水性担体及びクレーからなる組成物をスプレーして発泡した組成物の層をつくり、該組成物を凝固させて、選択された物質を覆う被覆層を形成せしめることを特徴とする被覆層の付与方法。
10. 該バルク化材料／セッティング材料が石膏を含有するものであることを特徴とする請求項９記載の方法。
11. 該バルク化材料／セッティング材料が石膏とクレーを含有するものであることを特徴とする請求項９記載の方法。
12. 該繊維質物質がセルロース系繊維を含有するものであることを特徴とする請求項９記載の方法。
13. 該組成物がさらにセルロース系ポリマーを含有することを特徴とする請求項９記載の方法。

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