JP5468131B2 - 活性炭の水性懸濁液および使用方法 - Google Patents

Description

本発明は、活性炭の水性濃縮懸濁液、および植物、特に芝生などの地被植物の処理におけるその使用に関する。

炭素の濃縮水性懸濁液は、希釈され、有機農薬もしくは他の有害な有機化合物を除去または遮るために草地または土壌に噴霧され得る。炭素の水性懸濁液はまた、芝生の草に適用されて、緑化効果を生じ得る。

文献、法令、材料、デバイス、物品等の記載は、本発明の状況を提供する目的のみで本明細書に含まれる。これらの事柄の一部または全部が、本願の各請求項の優先日以前に存在した先行技術の基礎の部分を形成したか、または本発明に関連のある一般常識であったということは、全く示唆も提示もしていない。

高い炭素負荷を有する活性炭の水性懸濁液を提供する必要がある。従来の調製戦略を使用して炭素負荷を増大させる試みでは、調製物中で（経時的に）極端に高い粘度および/または塊の発生が生じ、これらの特徴の両方は、該生成物の均一な噴霧適用を妨げる。

概要
一局面において、本発明は、少なくとも約25重量%、好ましくは少なくとも約30%、より好ましくは少なくとも40重量%の活性炭を含む、希釈および土壌または植物への噴霧適用のための農業使用のための水性濃縮液を提供し、ここで該濃縮液は、約1200センチポアズ以下の粘度を有する。

さらなる局面において、本発明は、該組成物の希釈および噴霧適用による植物または土壌の処理方法を提供する。

本発明はまた、
(a) 混合しながら、少なくとも一種の界面活性剤、水ならびに任意にグリコールおよび/または尿素を含む混合物を形成する工程；
(b) 活性炭粉末の第一の投入量を混合しながら該水性混合物に添加する工程；
(c) 該混合物を、例えばボールミルもしくはビーズミルもしくはディスクミルで粉砕し、約600センチポアズ以下の粘度を達成する工程；ならびに
(d) 活性炭粉末のさらなる投入量を、さらに混合しながら該粉砕混合物に添加する工程
を含む、高負荷量の活性炭（charcoal）の懸濁液の作製方法を提供する。

該方法はさらに、
(a) 任意に、さらなる投入量の添加後、該組成物を粉砕する工程；
(b) 任意に、前記さらなる投入後にさらなる活性炭粉末の投入量を混合しながら添加する工程；ならびに
(c) 任意に、前記活性炭のさらなる投入量の添加後、水、界面活性剤および抗沈殿剤または同様の薬剤からなる群より選択される少なくとも一種を混合しながら添加して、約1200センチポアズ以下の粘度を達成する工程
から選択される1つ以上のさらなる工程を含み得る。

本発明はまた、活性炭の水性懸濁液を希釈し、土壌または植物に噴霧する工程を含む、有害な有機成分を除去または遮る方法を提供する。

本発明はまた、濃縮液を希釈する工程（例えば水4部あたり1部の濃縮液を使用）、および希釈した活性炭の濃縮液を土壌または芝生などの植物に、好ましくは1ヘクタールあたり約200〜約3000リットル、より好ましくは約500〜約1000リットル/haの範囲の希釈液の散布量で噴霧する工程を含む、芝生の緑色を強化する方法を提供する。単回噴霧適用または季節を通じて複数回噴霧適用のいずれで使用されてもよい。ヘクタールあたりの基準で、ヘクタールあたり約50〜約600kg、好ましくは約150〜約300kg/haの活性炭が適用され得る。

本明細書の記載および特許請求の範囲を通じて、単語“comprise（〜を含む）”ならびに“comprising”および“comprises”などの該単語の語尾変化形は、他の追加物、成分、整数または工程を除外することを意図しない。

詳細説明
本発明は、活性炭を含む水性濃縮液ならびにその希釈および噴霧適用による植物または土壌の処理における使用に関する。該水性活性炭組成物は、芝生などの地被植物の処理に特に有用である。

「活性炭（activated carbon）（“activated charcoal”または“activated coal”とも称される）」は、処理されて極めて多孔質となり、そのために吸着または化学反応に利用可能な非常に大きな表面積を有する炭素の形態である。1グラムの活性炭は、一般的に少なくとも500m²を超える表面積を有し得る。活性炭は、ヨウ素を非常によく吸着し、実際に全表面積の指数としてヨウ素価mg/g (ASTM D28標準法試験)が使用されている。

植物としては限定されないが、種、苗木またはより成長した植物が挙げられる。

芝生(turf)は、茂った根が土壌の上層を占める草または他の細い(fine)植物のことをいい、刈り込んだ芝生(lawn)を含む。一般的に芝生に使用される草の非限定的な例としては、イチゴツナギ、ベントグラス、ライグラス、ウシノケグサ、ノシバ、ギョウギシバ、アメリカシバ、バヒアグラス、ムカデシバ、カーペットグラス、バッファローグラス、グラーマグラス、シバムギ(ヒメカモジグサ)が挙げられる。

活性炭は、少なくとも300mg/g、より好ましくは少なくとも500mg/g、典型的には500〜1500mg/g、より好ましくは500〜1200mg/gの範囲のヨウ素価を有することが好ましい。

用語「芝生」は、草などの地被植物で覆われた地層および土壌から切り取られ、刈り込んだ芝生を造るために使用されるかかる層の一部のことをいう。

該組成物には、水性濃縮液中に少なくとも約25%、好ましくは少なくとも約30重量%の活性炭を含む濃縮液が利用される。好ましくは、水性濃縮組成物は、少なくとも約40%の活性炭、より好ましくは少なくとも約50重量%の活性炭を含む。

水性活性炭濃縮液の粘度は、約1200センチポアズ以下である。好ましくは、該濃縮液の粘度は、約800センチポアズ以下である。一態様において、該濃縮液の粘度は、少なくとも約400センチポアズであり、より好ましくは約500センチポアズより高い。特に好ましい粘度は、500〜800センチポアズの範囲である。

この特許出願を通じて、用語「粘度」は、5.0rpmで#2スピンドルを使用して16℃で測定されたブルックフィールド粘度のことをいうと理解されたい。

好ましい一態様において、濃縮液の密度は、約1.2g/mlより高く、好ましくは約1.25g/mlより高く、さらにより好ましくは約1.3g/mlより高い。

好ましくは、該組成物中の活性炭は、少なくとも約300mg/g、より好ましくは少なくとも約500、さらにより好ましくは少なくとも約700、なおより好ましくは少なくとも約900のヨウ素指数(iodine index)を有する。炭素が活性化されるほど、活性炭にはより大きな比表面積が生じ、活性炭の吸収能力およびヨウ素指数が大きくなる。

好ましくは、該水性活性炭組成物は、1つ以上の、水相に溶解される尿素のようなコンディショニング剤および/または抗凍結剤として作用する可溶性物質を含む。尿素は、最終組成物中1〜7重量%、より好ましくは2〜5重量%で存在し得る。抗凍結剤として作用する可溶性物質は、プロピレングリコールなどのグリコールまたは他の当該技術分野に公知の抗凍結添加剤を含み得る。好ましい一態様において、抗凍結剤は、最終組成物中1〜8重量%、より好ましくは2%〜5%で存在し得る。

該水性活性炭組成物は、好ましくは、湿潤剤、分散剤および/または安定化剤の群から選択されるものなどの少なくとも1つの界面活性剤を含む。本発明の組成物はまた、消泡剤も含み得る。かかる薬剤は、粉砕速度の増加、粒子負荷量の増加、粘度の低下、ゲル形成の低下、および遊離水含有量の低下などの利点をもたらす。かかる薬剤によりもたらされる他の利点としては、内部および外部の疎水性表面の空気を水で置き換えることが可能になること、および凝集した部分の分解が容易になることが挙げられ得る。界面活性剤は、非イオン性界面活性剤およびイオン性界面活性の群から選択され得る。

湿潤剤として使用される界面活性剤としては、限定されないが、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルスルホン酸、アルキル硫酸、モノおよびジアルキルスルホコハク酸、アルキルナフタレンスルホン酸、リグニンスルホン酸、エーテルカルボン酸、アルキルエーテルスルホン酸、アルキルエーテルリン酸の塩、非イオン性界面活性剤、例えばアルキル多糖類、アルコールエトキシレートおよびアルキルフェノールエトキシレートが挙げられ得る。種々の市販の湿潤剤の例は、WO2006071887 (Reduced Foam Dispersions and Formulations Therefor)に示され、その内容は参照により援用される。分散剤としては、限定されないが、アルキルナフタレンスルホン酸の縮合物の塩、アルキルフェノールの縮合物の塩、スルホン酸リグニンの塩、ポリ酸樹脂コポリマーの塩、ポリフェノールホルムアルデヒド樹脂の塩、トリスチリルフェノールエトキシレート硫酸塩などのポリアリールエーテルスルホン酸の塩、アルコキシル化アルキルフェノールおよびアルコールならびにエチレンオキシドおよびプロピレンオキシドのブロックコポリマーが挙げられる。WO2006071887にはさらなる例が示される。

一態様において、該組成物は、分散剤として作用する界面活性剤を含む。かかる薬剤は、製剤中に2〜20重量%で存在し得、ポリマー系アニオン界面活性剤であり得るかまたは他の薬剤であり得る。かかる薬剤の例としては、アルキルナフタレンスルホン酸-ホルムアルデヒド縮合物、より好ましくはBrisbane, AustraliaのRhodiaにより提供されるSupragil MNS/25などのアルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム-ホルムアルデヒド縮合物が挙げられる。好ましくは、該アルキルナフタレンスルホン酸塩-ホルムアルデヒド縮合物は、本発明の濃縮液中20〜200g/kg、より好ましくは50〜150g/kgで存在する。別の種類の界面活性剤は、消泡剤である。消泡剤としては、シリコーン系消泡剤、過フッ素アルキル消泡剤およびアセチレンジオール消泡剤が挙げられる。消泡剤の他の例は、WO2006071887に示される。

好ましい態様において、少なくとも1種類の界面活性剤は、比較的に水不溶性である。一態様において、界面活性剤の少なくとも1種類は、水不溶性であり、約9未満のHLBを有する。さらにより好ましくは、界面活性剤の少なくとも1種類は、Teric N4 (1モル当たり平均4エトキシ基を有するノニルフェノールエトキシレート、Melbourne, AustraliaのHuntsman chemicalsにより販売)などのノニルフェノールエトキシレートを含む。

一態様において、該組成物は、抗沈殿剤、抗再沈殿剤、老化防止剤(anti-greying agent)、解膠剤を含む群より選択される薬剤を含む。かかる薬剤の多くは、固体および液体洗濯粉末の製造に使用され、粒状物質が基板に付着することを防ぐように作用する。好ましい一態様において、前記薬剤は、ポリリン酸塩、ピロリン酸塩、カルボキシル化タンパク質、カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸塩およびポリメタクリル酸塩を含む群より選択される。より好ましくは、前記薬剤は、ポリリン酸塩またはピロリン酸塩であり、さらにより好ましくはカリウム塩またはカリウムを含む混合塩である。特に好ましい薬剤は、ピロリン酸四ナトリウムであり、最終濃縮液中2〜25重量%の範囲、好ましくは5%〜15%の範囲で存在し得る。

希釈濃縮液を芝生に適用後、組成物に含まれる活性炭粒子は、雨または散水の影響を受けて除去可能である必要がある。希釈濃縮液を芝生に適用することで生じる緑化効果は、元の芝生と、(a)希釈濃縮液で処理した芝生；(b)処理の約5分後に水を撒いて緑色植物から炭素を除去した芝生；および(c)炭素除去後に一定期間、例えば3日間放置した芝生と比較することで確立され得る。

本発明はまた、活性炭の水性懸濁液を土壌または植物または苗床に噴霧する工程を含む、有害な有機成分を除去または遮る方法を提供する。活性炭の水性懸濁液は、活性炭の濃縮懸濁液を用いて、前記懸濁液を噴霧水で希釈することで作製され得る。

本発明はまた、活性炭の水性懸濁液を（好ましくは上述のように濃縮液を希釈して）50kg〜600kg炭素/ha、好ましくは100kg〜400kg炭素/haの範囲の散布量で芝生に噴霧する工程を含む、芝生の緑色を増強する方法を提供する。好ましい一態様において、活性炭の水性懸濁液は、活性炭の濃縮懸濁液を用いて、前記懸濁液を噴霧水に希釈することにより作製され得る。

次に、以下の実施例を参照して本発明を説明する。実施例は本発明の例示の目的で提供されるのであって、本発明の限定を目的としないことが理解されよう。

実施例には、以下の材料および設備が使用された：

99%で300ミクロン以下(sub 300 micron)、800mg/gより高いヨウ素指数の活性炭粉末は、Melbourne AustraliaのRedoxにより提供された。
Teric N4、ノニルフェノールエトキシレート4EOは、Melbourne AustraliaのHuntsmanにより提供された。
消泡剤は、オーストラリア、ブリスベンのRhodiaによってGensil 2030として販売されているシリコーン型物質であった。
プロピレングリコールは、オーストラリア、メルボルンのRedoxによって提供された。
尿素は、オーストラリア、メルボルンのIncitec/Pivotによって提供された。
Supragil MNS/25、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム-ホルムアルデヒド縮合物、Rhodiaによって製造。
ピロリン酸四カリウム(TKPP)、オーストラリア、メルボルンのAlbright and Wilsonによって提供。
Dispersant混合機(西ドイツ、ReichshofのVMA - Getzmann GMBH製のDispermat N1、シリアル番号12459092)。
Dynoミル(WAB Dynomil、スイス、バーゼルのWilly A Bachofen製、Multi-lab、89kg、No 020420、2002年製造)。

実施例1: 500g/lの活性炭懸濁液

調製方法:
1. 100.0gのSupragil MNS/25、28.0gのプロピレングリコール、4.0gの消泡剤および23.9gの尿素を415.2gの水道水に添加し、Dispermat混合機で攪拌し、褐色溶液を形成した。
2. 300gの活性炭粉末をこの褐色溶液に徐々に添加すると、630cP(スピンドル数2、5.0RPM、16℃)の粘度を有する黒色懸濁液がもたらされた。
3. この懸濁液を、以下の条件下で小型Dynoミルに通した。
ガラスチャンバ、0.8〜1.0mmビーズ、粉砕速度1.0、ポンプ速度1.2、粉砕温度≦35℃
得られた粉砕懸濁液は有意に低い粘度(粘度 = 60cP)を示した。
4. 41.9gの活性炭を粉砕懸濁液に添加すると、粘度が600cPに増大した。
5. この懸濁液を同じ粉砕条件下で再度粉砕すると、その粘度は210cPになった。
6. 残りの40gの活性炭を懸濁液(粘度 = 948cP)に添加した。
7. 47.0gのteric N4を懸濁液に添加し、次いで、この懸濁液を均一になるまでDispermat混合機で攪拌した。最終懸濁液の粘度は612cPであった。
8. 最終懸濁濃縮液の比重は1.3092g/mlであり、そのpHは、水道水中1%w/vまで希釈した場合、16.8℃でpH = 8.90であった。

実施例2:

調製方法:
1. 100.0gのSupragil MNS/25、プロピレングリコール、4.0gの消泡剤および尿素を水道水に添加し、Dispermat混合機で攪拌し、褐色溶液を形成した。
2. 300gの活性炭粉末をこの褐色溶液に徐々に添加すると、黒色懸濁液がもたらされた。
3. この懸濁液を、以下の条件下で小型Dynoミルに通した。
ガラスチャンバ、0.8〜1.0mmビーズ、粉砕速度1.0、ポンプ速度1.2、粉砕温度≦35℃
得られた粉砕懸濁液は有意に低い粘度(粘度 = 60cP)を示した。
4. 41.9gの活性炭を粉砕懸濁液に添加した。
5. この懸濁液を同じ粉砕条件下で再度粉砕した。
6. 残りの40gの活性炭を懸濁液に添加した。
7. 次いで、ピロリン酸四カリウム(洗濯用洗剤ビルダー)および懸濁液を均一になるまでDispermat混合機で攪拌した。

実施例3: 緑化試験
実施例1に記載のようにして作製した50gの濃縮液を200gの水道水に添加し、混合後、この希釈物質を、黄色の斑点を示すストレス負荷ヒメカモジグサに噴霧した。散布量は100リットル/haおよび200リットル/haであり、炭素の適用後、処理した芝生は、全体に暗い色が均一に分布した。5分後、ホースから噴霧した水により、炭素を葉から洗浄した。これにより、葉から根の部分への炭素の移動がもたらされた。3日後、処理したヒメカモジグサ区画を未処理対照と比較した。処理したヒメカモジグサ区画はどちらも、均一に緑色であるが、未処理対照は黄色の斑点を示したままであることがわかった。

実施例4
実施例2の場合のようにして作製した濃縮液を、混合しながら1部〜4部の水の添加によって希釈し、この希釈物質を運動場に噴霧した。5分後、ホースから噴霧した水により炭素を草地から洗浄した。炭素に関連する暗色の除去は、実施例3よりも容易に達成された。3日後、処理した草地区画と未処理の草地区画を比較した。処理した草地区画は、より緑色であり、未処理の草地区画よりも均一な色であった。

Claims (15)

1. 少なくとも約25重量%の活性炭、分散剤を含み、約1500センチポアズ以下の粘度を有する、希釈および噴霧適用のための農業使用のための水性濃縮液を提供する工程;
   該濃縮液を希釈する工程;
   該希釈された活性炭濃縮液を植物に噴霧する工程；ならびに
   水を用いて該植物から活性炭を除去する工程
   を含む、植物の緑色を増強するための方法。
2. 該分散剤が、ポリマー系アニオン分散剤である、請求項１記載の方法。
3. 該分散剤が、アルキルナフタレンスルホン酸塩-ホルムアルデヒド縮合物である、請求項１または２記載の方法。
4. 該分散剤が、該水性濃縮液の2重量%〜20重量%の量で存在する、請求項１〜３いずれか記載の方法。
5. 希釈された濃縮液が、1ヘクタールあたり約50〜約600kgの活性炭の範囲の割合で適用される、請求項１記載の方法。
6. 該濃縮液が、ピロリン酸塩再付着防止剤を含む、請求項１〜５いずれか記載の方法。
7. 該再付着防止剤が、該濃縮液の2重量%〜25重量%の範囲の量のピロリン酸四カリウムである、請求項６記載の方法。
8. 植物が地被植物である、請求項１〜７いずれか記載の方法。
9. 該濃縮液が、9未満のHLBの非イオン性界面活性剤をさらに含む、請求項１記載の方法。
10. 少なくとも25重量%の炭素、および
    ポリマー系アニオン分散剤
    を含む、希釈して植物に適用し、植物の緑化を向上するための濃縮液組成物であって、約1500センチポアズ以下の粘度を有する、濃縮液組成物。
11. ポリリン酸塩、ピロリン酸塩、カルボキシル化タンパク質、カルボキシメチルセルロース、ポリアクル酸塩およびポリメタクリル酸塩からなる群より選択される薬剤をさらに含む、請求項１０記載の濃縮液組成物。
12. 該ポリマー系アニオン分散剤が、アルキルナフタレンスルホン酸塩-ホルムアルデヒド縮合物である、請求項１０記載の濃縮液組成物。
13. 該組成物の2重量%〜20重量%の範囲のアルキルナフタレンスルホン酸塩-ホルムアルデヒド分散剤を含む、請求項１２記載の濃縮液組成物。
14. ピロリン酸塩再付着防止剤を含む、請求項１０〜１３いずれか記載の濃縮液組成物。
15. 該組成物の2重量%〜25重量%の量のピロリン酸四カリウムを含む、請求項１０〜１３いずれか記載の濃縮液組成物。