JP4151117B2 - 土壌混合用粒状保水材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物栽培用の培養土を構成する土壌資材に配合することにより、優れた保水性や空気保持性を付与する新規な粒状土壌改質材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
園芸分野においては、一般的に成長の速度が遅く、外界の影響を受けやすい幼少期の植物をポットによって集約的に管理する「育苗」が行われており、次いで育てられた苗や苗木を、所定の土壌資材を人工的に配合した培養土に植え付けて栽培することが行われている。
【０００３】
この植え付けに際しては、苗や苗木の生育に好適な環境、特に通気性や給排水が重要な要素である。また、施設内で栽培されたり、鉢物容器内で栽培される植物では、降雨による天然の水分供給が得られないので、必要に応じて水分を補給しなければならないが、苗や苗木を植え付けた培養土の保水力が小さすぎたり、透水力が大きすぎたりすると、補給の回数が増え、労力やコストがかかり効率的に植物栽培を行うことができない事により、培養土の通気性、保水性や排水性は特に重要である。
【０００４】
このため、苗や苗木を育てるための培養土は、保水性に優れたピートモスや透水性に優れた腐葉土を土壌に適度に配合することにより、保水性及び透水性を調整することが一般的に行われており、かなり改善されてきたが、それでもまだ手間がかかり更に省力化された農法が求められている。特に、保水性と通気性との両立は困難で、保水性を高めようとすると通気性が低下し、通気性を高めると保水性が低下する事が一般的であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、鋭意研究の結果本発明を完成するに至った。つまり、本発明の目的は、生分解性に優れた繊維を用いて、品質にばらつきがなく、土壌への混合の作業性や混合性に優れ、又、本発明品、特に高吸水性繊維を配合することにより適正な通気性を持たせ且つ、保水性及び透水性に優れた培養土を作ることのできる新規な土壌混合用粒状保水材を工業的安価に且つ安定して提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも３０重量％の生分解性合成繊維、５〜４０％の高吸水性繊維及び高々６５％の天然繊維及び／又は再生繊維の混合物からなる繊維構造物であり、前記生分解性合成繊維が、ポリ乳酸繊維、ポリ（ヒドロキシブチレート）繊維、ポリ（ヒドキシブチレート・バレート）繊維、ポリカプロラクトン繊維、ポリエチレンサクシネート繊維、およびポリエチレンブチレート繊維のうちの少なくとも１種であり、前記高吸水性繊維が、ポリアクリル酸及びその誘導体からなる繊維、カルボキシメチルセルローズ繊維、アルギン酸Ｎａ繊維、ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコール繊維、およびポリビニルアルコール繊維のうちの少なくとも１種であり、前記繊維構造物の最大辺が高々１５ｍｍで、嵩比重が少なくとも０．００５ｇ／ｃｃで、保水率が少なくとも１０ｇ／ｇである土壌混合用粒状保水材。
【０００７】
本発明に使用する生分解性合成繊維としては、現在開発されている生分解性合成繊維が使用可能である。例えばＬ―乳酸を主体としたポリ乳酸繊維（商品名：カネボウ合繊（株）ラクトロン）、バクテリア或いは化学的な方法により生産されるポリ（ヒドロキシブチレート）、ポリ（ヒドキシブチレート・バレート）（商品名：モンサント社バイオポール）、ポリカプロラクトン（商品名：ＵＣＣ社トーン）或いはポリエチレンサクシネート、ポリエチレンブチレート（商品名：昭和高分子（株）ビオノーレ）等が代表的なものである。これらの繊維は、耐熱性や強力、生分解性等が異なるので用途や目的に応じて単独でも或いは複数配合して用いる事が出来る。
【０００８】
一般的にポリ乳酸繊維やポリカプロラクトン繊維は分解速度が遅く、他のものは比較的分解速度が速く、この組み合わせにおいて適当に組み合わせればよい。しかし、通常は半年以上に亘って安定して使用されなければならない場合が多くポリ乳酸繊維が好ましく使用される。又、ポリ乳酸繊維では理由は不明であるが植物の生育に対してより好ましい結果が見られている。
【０００９】
生分解性合成繊維の該繊維構造物中での使用量は少なくとも３０重量％、好ましくは少なくとも重量４０％である。
生分解性合成繊維としては高融点のポリ乳酸繊維と比較的低融点のポリカプロラクトン繊維やポリエチレンサクシネート繊維、ポリブチレンサクシネート繊維等を混合して使用する事も好ましい。
【００１０】
高吸水繊維は、該土壌混合用粒状保水材の中に５〜４０％、好ましくは１０〜３０％混合して使用する。高吸水繊維の例としては、ポリアクリル酸及びその誘導体からなる繊維（例えばカネボウ合繊（株）のベルオアシス、日本エクスラン（株）のランシール）、カルボキシメチルセルローズ繊維、アルギン酸Ｎａ繊維、ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコール繊維、ポリビニルアルコール繊維（例えば、（株）クラレのクラロンＫII）等が上げられる。
【００１１】
繊維強度及びカード特性等を考慮するとポリアクリル酸、その誘導体からなる繊維やアクリル繊維を芯成分として上記ポリアクリル酸、その誘導体を鞘成分とした複合繊維等が好ましいがコストとのバランスで適当な方を用いる。
【００１２】
高吸水繊維のデニールは通常３〜１５デニール、好ましくは５〜１０デニールである。３デニールよりも小さい場合は、繊維の強力が小さく繊維の混合やカーディングの際に糸切れしたり、細分化して粉になり歩留まりや作業環境の低下につながる。
【００１３】
カット長は、繊維強力が低い事を考慮して短い方が好ましく、通常７６ｍｍ以下、更に好ましくは５１ｍｍ以下である。高吸水性繊維の純水の吸水性能としては、少なくとも自重の５倍、好ましくは少なくとも自重の１０倍、更に好ましくは自重の３０〜３００倍である。
【００１４】
本発明に使用する天然繊維及び／または再生繊維は、繊維構造物中の高々６５％、好ましくは高々６０％である。天然繊維としては、綿、麻、ウール、或いは芭蕉繊維、ケナフ、バガス、パルプ等が使用できる。これらは、生分解性繊維との混合・カーディングに悪影響を及ぼさない限り、回収繊維品や製造工程で屑なった物（反毛等）等を使用できる。又、使用に関しては生分解性合成繊維との混合・カーディングにおいて問題がないような繊維構成（デニール、繊維長）を考慮すべき事は言うまでもない。
【００１５】
又、再生繊維も量がまとまっており、分解性や取り扱い性、均一性、コストに優れており、該土壌混合用粒状保水材の中に使用できる。例えば、レーヨン、キュプラ或いはアセテート等があり、デニールは少なくとも１デニール、好ましくは１．５〜１０デニールである。繊維長はデニールによって、異なり、通常は、１．５デニールでは２８〜３８ｍｍ、３デニールでは３８〜５１ｍｍ、それ以上では７６ｍｍ以上となるが、目的用途によってはこれ以外でもよい。
【００１６】
該土壌混合用粒状保水材を構成する繊維は、その繊維径が小さいほど保水性が向上するが、逆に圧力により形状が押し潰れやすく性能の経時変化が生じ易い。通常、少なくも１デニール、好ましくは２〜１５デニール、更に好ましくは３〜１０デニールである。１デニールに満たない繊維は製造も難しくコストも高くなる。一方、１５デニールよりも大きい場合は繊維構造物を作る場合に他の繊維に対して本数が少なくなり、融着による形状保持が不十分な場合があり、又保水性も不十分な場合がある。従って、好ましくは３デニール以下の繊維を５０％以上、１０デニール以上の繊維を５０％以下、更に好ましくは３デニール以下の繊維を６０％以上、１０デニール以上の繊維を４０％以下と混合して使用した方がよい。
【００１７】
生分解性繊維の形状としては、通常の丸断面は勿論、扁平、三角、中空、Ｈ型、Ｌ型、等様々な形のものが単独で或いは混合して使用する事が出来る。コスト的には、丸断面が有利であるが保水性、空気含有率、肥料保持率等の観点から考慮するとＨ型、Ｌ型、中空型繊維も有利である。
【００１８】
本発明に使用する生分解性合成繊維の繊維長は、デニールによりほぼ規定され、通常２デニール以下では３８ｍｍ以下、３〜７デニールでは５１〜７６ｍｍ程度、１０デニール以上では７６ｍｍ程度でも良いがそれ以上のカット長でも良い。カット長は上述したものが一般的であるが必ずしもこれに限定されるものではない。又、サイドバイサイド型複合繊維による潜在捲縮糸の使用も好ましい。
【００１９】
繊維構造物の大きさは、混合する壌土等の粒径を考慮すると、最大の辺の長さは高々１５ｍｍ、好ましく２〜１０ｍｍ、更に好ましくは３〜８ｍｍである。１５ｍｍより大きいと、土壌との混合性や保水性が低くなる。
【００２０】
本発明の繊維構造物の保水性は、少なくとも１０ｇ／ｇ、好ましくは少なくとも１５ｇ／ｇ、更に好ましくは少なくとも２０ｇ／ｇである。１０ｇ／ｇに至らなければ、土壌改良材として保水性が十分でない。尚、保水性は、繊維構造物Ｗ０（ｇ）を水道水に浸漬後、繊維構造物より目の細かいメッシュ上に乗せて３０分放置し、余計な水を切った後、その重量Ｗ１（ｇ）を測定し、下記式にて保水性を求める。
保水性（ｇ／ｇ）＝（Ｗ１−Ｗ０）／Ｗ０
【００２１】
繊維構造物の形状は、少なくとも１組の向かい合う２辺において切断面があり、その切断面において生分解性合成繊維の一部が他の繊維を融着しておればより好ましいが、箱型、平面状、棒状或いは半球形等どんな形状でも良い。
【００２２】
繊維構造物を形成する繊維は構造物の向かい合う少なくとも１組の融（圧）着辺の方向に、少なくとも４０％、好ましくは少なくとも６０％の配向度を有する事が好ましい。配向度が４０％以上の場合は、繊維が構造物の表面に毛羽状に出ることも少なく、適度な嵩高性を有し、土壌と混合した場合にもヘタリが小さいので好ましい。又、構造物間の絡みが適度に保たれるために、土壌との混合の際に、均一な混合が可能になる。
【００２３】
ここで言う配向度とは、繊維構造物を構成する繊維の何％が上述の向かい合う２辺を貫通しているかで表示する。例えば、繊維構造物を形成する全繊維をＮ１本とし、その内Ｎ２本が２辺を貫通しているときは、配向度はＮ２／Ｎ１×１００（％）となる。又、切断面を有する向かい合う２辺が２組以上ある場合は、それぞれの方向に対しての配向度を出して最大の配向度を採用する。
【００２４】
本発明の土壌混合用粒状保水材の嵩比重は、少なくとも０．００５ｇ／ｃｃ、好ましくは少なくとも０．０１ｇ／ｃｃ、更に好ましくは０．０２〜０．２ｇ／ｃｃである。嵩比重が０．００５ｇ／ｃｃより低い場合は、土壌との比重差があり過ぎ、均一に混合されにくい。又、土壌と混合した後も、土壌の圧力により変形されやすく保水性や排水性、空気保持性等の性能が変化する。尚、ここで言う嵩比重は、粒状繊維構造物に３ｇ／ｃｍ²の加重をかけて測定した時の値である。
【００２５】
本発明の土壌混合用粒状保水材の製造方法は、上述した形状に成型できる方法であれば特に限定されないが、工業的安価に且つ大量に製造する方法としては、生分解性繊維と他の繊維を通常のカード機にかけて混合し、得られたウェブを次の工程にかけやすいように、軽いニードルパンチをかけたり、ジェット水流にて繊維同士を軽く交絡したり、或いは厚みを制御した熱ローラー、エンボスローラーや熱板、オーブン中や遠赤外線ヒーター下を通し熱により一部の繊維を圧（融）着する事により、ウェブの厚さを高々１５ｍｍとした後、長さ方向及び／又は巾方向カットする事により、目的とする土壌混合用粒状保水材が得られる。
【００２６】
或いは、一工程長くなるがカードをかけてウェブにしたものを更に練条機にかけてスライバー状にし、その両端或いは必要であれば巾方法に下記の方法にてカットする。この時は、スライバーに大きな引っ張りの力はかからないので、上述したようにニードルパンチやジェット水流等により繊維同士を交絡させる必要はないが、熱ローラーや熱板或いはオーブン中を通してスライバーの収束性を高める事は好ましい。
【００２７】
カットの方法としては、回転する刃物や加圧式のカッター或いは特定のパターンを有するエンボスローラー等により押し切る方法やニクロム線を加熱したものに当ててカットする方法或いはレーザー、高周波等によりカットする事ができるが、回転歯のカッターや押し切り方式により切断する事がより安価に大量に可能である。
【００２８】
カットした後の切断面では好ましくは少なくとも生分解性繊維の一部が他の天然繊維と圧（融）着している方が、粒状にした後の取り扱い性や土壌との混合性を改善する事になる。圧（融）着とは、大部分の繊維同士が外からの圧力と熱により強固に融着・密着している状態や繊維の少なくとも一部が融着し密着している事、或いは融着まで至らなくても繊維同士が接着している状態の事を言う。いずれにしても、目的である繊維のバラケを抑制する様な状態に有ればよい。
【００２９】
本発明の土壌混合用粒状保水材は、天然のピートモス、土壌、腐葉土、肥料、堆肥等と混合して保水性に優れた農園芸用土を製造する事が出来る。使用量は、目的、用途に応じて適宜決めるが、通常の園芸用、家庭農園用では、農園芸用土中に高々３０％、好ましくは５〜２０％程度でよい。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態について本発明を更に詳細説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。実施例中の部、％は特に断らない限り重量基準である。
【００３１】
【実施例】
（実施例１）
Ｌ−乳酸を９８．９％含む分子量８．３万のポリ乳酸から通常のステープル紡糸法にて、３デニール、繊維長５１ｍｍ、捲縮数１１ヶ／インチのステープル（Ａ）を得た。ステープル（Ａ）と高吸水性繊維（カネボウ合繊（株）のベルオアシス（６デニール、繊維長３８ｍｍ））とを８５／１５％混合し、通常の１山カード機にかけて幅約２５ｃｍのウェブを形成した。
【００３２】
次いで、このウェブを長さ方向に平行に重ねて次いでニードルパンチ処理を施して、厚さを４ｍｍ程度に調整した。次いで、該ウェブを回転する刃を有するカッターを通して縦方向の長さ５ｍｍ及び横方向に巾４ｍｍになるよう、圧力をかけながら切断した。繊維の配向度は９１％であり、殆ど表面への毛羽立ちは見られなかった。又、簡単にはほつれない程度に収束していた。嵩比重は０．０１ｇ／ｃｃ、保水率は３５ｇ／ｇであった。
【００３３】
（実施例２）
実施例１のステープル（Ａ）／高吸水性繊維（同上品）／２デニール、カット長３８ｍｍのレーヨン糸を５０／１０／４０（％）の比率で混合し、ややニードルパンチの回数を増やして実施例１と同様に加工した。配向度は９２％であり、殆ど表面への毛羽立ちは殆ど見られなかった。嵩比重は０．０１５ｇ／ｃｃ、保水率は２５ｇ／ｇであった。
【００３４】
（実施例３）
実施例１のポリ乳酸を用いて繊維中に凹部のへこみを有するＵ断面の形状を有する１２デニール×７６ｍｍのステープル（Ｃ）を得た。
ステープル（Ｃ）／高吸水性繊維（同上品） ／１．５デニールの綿糸を３０／３０／４０（％）の比率で混合し、実施例１と同様に加工した。
配向度は９３％であり、表面への毛羽立ちは見られなかった。嵩比重は０．０２５ｇ／ｃｃ、保水率は３８ｇ／ｇであった。
【００３５】
（実施例４）
実施例１の（Ａ）／高吸水性繊維（同上品）／羊毛の紡績工程で発生する反毛を５０／２０／３０（％）の比率で混合し、実施例２と同様に加工した。配向度は７５％であり、表面への毛羽立ちはわずかに見られたが実質的お互いの絡み合いは非常に小さいものであった。嵩比重は０．０２ｇ／ｃｃ、保水率は５５ｇ／ｇである。該繊維構造物／土／ピートモス／パーライトを１０／５０／３５／５（％）混合した。混合に際して、特に問題はなく良好な混合状態となった。
【００３６】
【発明の効果】
本発明による土壌混合用粒状保水材を使用する事によって、農園芸用の土壌の通気性や保水性、耕作性等を改善する事が出来る。又、従来のピートモス等を使用して土壌の保水性、透水性、通気性や空気保持性等を改善できるが、本発明の土壌混合用粒状保水材もピートモスと同等の効果を有し、ピートモスの使用率も少なくてすむ。特に、保水時においても、良好な通気性を有する。又、生分解性合成繊維と綿、ウール、麻等の天然繊維、レーヨン、アセテート、キュプラ等の再生繊維等の組み合わせが自由であり、目的、用途に合った最適のものが出来る。更に、綿やウール、レーヨン等の反毛も使用する事が出来、リサイクルやコストダウンに非常に有効である。

Claims (1)

1. 少なくとも３０重量％の生分解性合成繊維、５〜４０％の高吸水性繊維及び高々６５％の天然繊維及び／又は再生繊維の混合物からなる繊維構造物であり、前記生分解性合成繊維が、ポリ乳酸繊維、ポリ（ヒドロキシブチレート）繊維、ポリ（ヒドキシブチレート・バレート）繊維、ポリカプロラクトン繊維、ポリエチレンサクシネート繊維、およびポリエチレンブチレート繊維のうちの少なくとも１種であり、前記高吸水性繊維が、ポリアクリル酸及びその誘導体からなる繊維、カルボキシメチルセルローズ繊維、アルギン酸Ｎａ繊維、ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコール繊維、およびポリビニルアルコール繊維のうちの少なくとも１種であり、前記繊維構造物の最大辺が高々１５ｍｍで、嵩比重が少なくとも０．００５ｇ／ｃｃで、保水率が少なくとも１０ｇ／ｇである土壌混合用粒状保水材。