JP5739258B2

JP5739258B2 - 生分解性プランタ

Info

Publication number: JP5739258B2
Application number: JP2011161029A
Authority: JP
Inventors: 育男今井
Original assignee: 株式会社飯田マツブツ
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2015-06-24
Anticipated expiration: 2031-07-22
Also published as: JP2013021986A

Description

本発明は、生分解性を有する古紙素材をモールドして成る農作物栽培用の生分解性プランタに関する。

近年、生分解性シートを利用した植栽システムが普及しつつある。このシートは、構成分子量が大きく、そのままでは微生物による分解が起こらないが、加水分解等で分子量が小さくなると、微生物により水と二酸化炭素への分解が始まるという機能を有している。

このような生分解性シートは、遮光率と物理的強度により雑草を抑止する機能を持つ。すなわち、遮光率に関しては、シート下方への光透過性を抑えて、植物の光合成量を呼吸量よりも小さくすることでシート下の植物の生育を抑えている。このことから、近年においては、雑草の繁殖しやすい路地栽培等において、植栽用のプランタと共に、この生分解性シートが使用されてきている。

特になし

しかしながら、従来の植栽用のプランタとしては、非分解性のプラスチックや発泡スチロール、陶器材等が使用されているため、土壌に対して純粋な有機肥料となって還元させることができず、そのまま埋設物として土壌の中に永久に残存してしまうものである。

また、植栽用のプランタが発泡スチロールや陶器材によるものでは、地表面に敷設した際に、紫外線の照射や風雨に曝されることにより、強度が次第に低下して行く。しかも、このように強度低下が進行すると、プランタ上を人の足で踏まれたときや強風に煽られたときには、これまたプランタが破損してしまう虞もある。

そこで、本発明は、叙上のような従来存した諸事情に鑑み案出されたもので、紫外線照射や風雨による強度低下の進行を抑えると同時に雑草の生育を抑止できるものとしつつ、土壌に対して純粋な有機肥料となって還元でき、エコにつながると共に、路地栽培においても栽培効率と収量の向上につながるものとした生分解性プランタを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明に係る生分解性プランタにあっては、古紙を第１原料とし、これに木材の木屑、セルロース繊維、豆腐カスのオカラ、小豆餡類の皮のうち、少なくともいずれか１つまたはそれらを混合したものを第２原料として含んだ生分解性の原料繊維によって構成されたプランタ本体であって、該プランタ本体は、断面Ｕ字型のトレー表面に凹凸形状部を並設して成る蛇腹構造の容器となって構成され、トレー端部に位置する凹部同士もしくは凸部同士によって複数のトレーがジョイント可能にして成る
ことを特徴とする。

本発明によれば、紫外線照射や風雨による強度低下の進行を抑えると同時に雑草の生育を抑止できるものとしつつ、土壌に対して純粋な有機肥料となるように容易に還元できてエコにつながると共に、路地栽培においても栽培効率と収量の向上につながるという効果が得られる。

すなわち、本発明に係る生分解性プランタにあっては、古紙を第１原料とし、これに木材の木屑、セルロース繊維、豆腐カスのオカラ、小豆餡類の皮のうち、少なくともいずれか１つまたはそれらを混合したものを第２原料として含んだ生分解性の原料繊維によって構成されたプランタ本体として成るので、高強度で且つエコにつながるプランタ本体を容易且つ廉価に提供することができ、地球環境負荷の低減に貢献することができる。

プランタ本体は、断面Ｕ字型のトレー表面に凹凸形状部を並設して成る蛇腹構造の容器となって構成され、トレー端部に位置する凹部同士もしくは凸部同士によって複数のトレーがジョイント可能にして成るので、路地栽培のいかなる設置条件でも対応可能となる。

本実施形態におけるプランタ本体の一例を示す斜視図である。同じくプランタ本体の一例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。プランタ本体の使用例を示すのもで、（ａ）は葉菜類、根菜類等の農作物の栽培例を示す断面図、（ｂ）は同農作物の生長状態を示す断面図である。プランタ本体の成型フローの一例を示す説明図である。原料繊維の希釈濃度の調整手順を示す説明図である。プランタ本体の圧縮強度試験の結果をグラフで示したもので、（ａ）は新聞古紙を原料とするプランタ本体のテーパ角・高さの変化による圧縮強度の比較を示す図であり、（ｂ）は原料の種類による圧縮強度の比較を示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係る生分解性プランタの実施形態を詳細に説明する。

本発明に係る生分解性プランタを構成するプランタ本体１は、図１に示すように、断面Ｕ字型のトレー表面に凹凸形状部を並設して成る蛇腹構造の容器となって構成されている。

すなわち、プランタ本体１は、図２（ａ）乃至図２（ｃ）に示すように、Ｕ字状に折曲成形された長尺なトレー２の外面長手方向に沿って互いに等間隔に複数の凹部２ａおよび凸部２ｂが並列配置されている。そして、図２（ｄ）に示すように、トレー２端部に位置する凸部２ｂ（または凹部２ａ）同士の接合によって複数のトレー２が互いに長手方向に沿って直列となってジョイント可能となるようにしてある。また、これら凹部２ａおよび凸部２ｂは、土壌に対する接触面積の向上と同時にトレー２自体の滑り止めの機能も果たしている。

また、このプランタ本体１によって生育栽培される農作物としては、例えば葉菜類や根菜類を主体としている。すなわち、図３（ａ）に示すように、土壌Ｐの表面に通路Ｑと植栽用凹部Ｒとが交互に凹設され、これらの上には土壌還元用の生分解性シートＳで覆い、さらに植栽用凹部Ｒには生分解性シートＳを介してプランタ本体１が埋設状となって載置される。図３（ｂ）には、プランタ本体１の内部の土壌Ｐによって葉菜類、根菜類等の農作物、例えば蓬Ｙが生育した状態を示しており、この場合にはプランタ本体１の内部土壌Ｐの表面に、遮光率と物理的強度により雑草を抑止する機能を持つ生分解性シートＳが敷かれている。

この生分解性シートＳは、植物性のプラスチックで構成され、分子量が大きく、そのままでは微生物による分解が起こらないが、加水分解等で分子量が小さくなると、微生物により水と二酸化炭素への分解が始まる。

プランタ本体１は、古紙を第１原料とし、これに木材の木屑、セルロース繊維、豆腐カスのオカラ、小豆餡類の皮のうち、少なくともいずれか１つまたはそれらを混合したものを第２原料として含んだ生分解性の原料繊維を成形し、乾燥させることによって形成される。

具体的には、農作物（葉菜類や根菜類）、例えば蓬等の栽培用のプランタ本体１として、第１原料と第２原料との配分量の異なる３種類の原料繊維によるプランタ本体１が後述するモールド技術によって形成される。

例えば、第１種類の原料繊維は、古紙７０％（段ボール古紙５６％＋新聞古紙１４％）の第１原料と、豆腐カスのオカラ３０％の第２原料とから成り、これにより第１のプランタ本体１が形成される。

また、第２種類の原料繊維は、古紙７０％（段ボール古紙５６％＋新聞古紙１４％）の第１原料と、小豆餡類の皮（絞りカス）３０％の第２原料とから成り、これにより第２のプランタ本体１が形成される。

また、第３種類の原料繊維は、古紙５０％（段ボール古紙４０％＋新聞古紙１０％）の第１原料と、レーヨン（セルロース繊維）５０％の第２原料とから成り、これにより第３のプランタ本体１が形成される。

次に、以上のように構成されたプランタ本体１のモールド技術による製造方法の一例について図４および図５に基づき詳細に説明する。

第１のプランタ本体１を形成する場合、図４に示すように、先ず、上記した第１種類の原料繊維と水とをパルパー１１内に投入して所定時間攪拌する。このとき、パルパー１１内の原料繊維の濃度は重量比で約５％程度となっている。

そして、攪拌後の原料繊維に更に水を加えて濃度約１〜２％（重量比）程度にまで希釈する。具体的には、パルパー１１で攪拌した後の原料繊維をチェストタンク１２ａに送って約３〜４％（重量比）程度にまで濃度調整され、更にチェストタンク１２ｂに送って約２〜３％（重量比）程度にまで濃度調整され、また更にチェストタンク１２ｃに送って約１〜２％（重量比）程度にまで濃度調整される。

このときの原料濃度調整は、図５に示すように、一対の水位センサＳＡ、ＳＢによって行われる。すなわち、２本の水位センサＳＡ、ＳＢによって各チェストタンク１２ａ、１２ｂ、１２ｃの内部の原料繊維が無くなってくると、１つ前のチェストタンク（チェストタンク１２ａの場合はパルパー１１）から原料繊維が不図示のポンプで給送されると同時に水も投入され、これにより濃度が薄められる。そして、チェストタンク１２ｃからオーバーフローした原料繊維が成形タンク１３内に投入される。

その後、成形タンク１３内の希釈されている原料繊維は、真空引き成形機１４によって成形される。すなわち、真空引き成形機１４は、回転軸部１４ａを中心として上下方向に反転可能で且つ真空引きによって成形タンク１３内の原料繊維を任意の厚み層となって吸着し成形させるノズル型の成形型１５を備えている。この成形型１５を真下に向けて成形タンク１３内の原料繊維を吸引保持させて成形した後、成形型１５を、回転軸部１４ａを介して上方向きに反転させる。

そして、成形型１５に対向配置させた上側の真空引き可能な搬送機構１６によって、成形後の原料繊維が吸引保持され、乾燥機１８へ送るためのコンベア１９位置までレール１７により移動させられ、搬送機構１６の真空引きを解除（排気）させることで、成形後の原料繊維は成形品Ｎとなってコンベア１９上に乗せられる。

コンベア１９は、製品Ｎを乾燥機１８内へ送り、そこで約１６０℃〜２００℃、好ましくは１８０℃前後のガス温風により約２０〜３０分程度成形品Ｎを乾燥させてプランタの完成品とする。これにより第１のプランタ本体１が形成される。その後、プランタ本体１は乾燥機１８から外部に搬送され、検品・梱包（必要に応じてアフタープレス抜き加工、検品を行う）して出荷される。なお、上記した第２のプランタ本体１を製造する場合は、上記第２種類の原料繊維を使用し、第３のプランタ本体１を製造する場合は、上記第３種類の原料繊維を使用し、共に同一の処理工程による手順で行われる。

次に、以上のように構成されたプランタ本体１の圧縮強度試験の結果について説明する。尚、グラフでは縦軸に圧縮応力σ（ｋｇｆ／ｃｍ２）、横軸に歪Ｓ（％）をとっている。

試験方法は、圧縮試験機でプランタ本体１の底面を上向きにして上方から荷重をかけて行う。また、試験条件としては、気温２０℃、湿度６５％、圧縮速度１０ｍｍ／分、試験片１００ｍｍ×１００ｍｍとする。

図６中（ａ）は、新聞古紙を原料とするプランタ本体１の側面のテーパ角・高さ（５°４０ｍｍ、５°３０ｍｍ、５°２０ｍｍ、１５°３０ｍｍ、２５°３０ｍｍ）の変化による圧縮強度の比較を示す。この図６中（ａ）のグラフで示されるように、テーパ角５°・高さ３０ｍｍの場合が非常に強度の高いことが分かる。

図６中（ｂ）は原料の種類（新聞・段ボール５０％古紙、段ボール古紙、新聞古紙、上質古紙）による圧縮強度の比較を示す。この場合、テーパ角はすべて５°、高さ３０ｍｍとしている。この図６中（ｂ）のグラフで示されるように、新聞・段ボール５０％の古紙の場合が非常に強度の高いことが分かる。

次に、以上のように構成されたプランタ本体１に含まれる環境負荷物質の分析結果（財団法人東海技術センター第１０１０１２７０−００１号：平成２２年３月２３日報告書）について説明する。

分析対象試料は、段ボール古紙と新聞古紙との混合によるパルプモールド（ＹＥＰ９ＰＣ１０９２４、ＹＥＰ９ＰＣ１０９３１）を使用した。また、分析項目はカドミウム・鉛・六価クロム・水銀・臭素である。

分析方法と測定条件は以下のとおりである。
＜カドミウム・鉛＞
分析方法は、試料を酸で分解し完全溶解した後、ＩＣＰ分光分析装置で測定した。測定機器は、セイコーインスツルメンツＳＰＳ３１００を使用した。測定波長は、カドミウムで２２８．８０２ｎｍ、鉛で２２０．３５３ｎｍである。
＜六価クロム＞
分析方法は、ＥＰＡ３０６０Ａ（ジフェニルカルバジド吸光光度法で測定した。測定機器は、島津製作所ＵＶ−１６００を使用した。測定波長は５４０ｎｍである。
＜水銀＞
分析方法は、試料を酸で分解した後、還元気化原子吸光法で測定した。測定機器は、日本インスツルメンツＲＡ−３を使用した。測定波長は、２５３．７ｎｍである。
＜臭素＞
分析方法は、イオンクロマトグラフ法により測定した。測定機器は、日本ダイオネクスＩＣＳ−１５００を使用した。測定波長は、２５３．７ｎｍである。

以上の分析方法と測定条件での分析結果は、以下のとおりである。尚、分析結果は分析に供した試料全体に対する含有量を示す。
カドミウム：０．１ｍｇ／ｋｇ以下（定量下限値０．１）
鉛：４ｍｇ／ｋｇ（定量下限値２）
六価クロム：１ｍｇ／ｋｇ以下（定量下限値１）
水銀：０．０２２ｍｇ／ｋｇ（定量下限値０．００５）
臭素：１００ｍｇ／ｋｇ以下（定量下限値１００）
以上示すように、地球環境に有毒な六価クロムについては特に問題はないことが判明した。

以上示したように、本実施形態では、どのような種類の古紙からでもエコにつながるプランタ本体１を容易に製造することができる。しかも、炭酸ガスの排出量は非常に少なく、地球環境負荷の低減に貢献することができる。特に、澱粉糊や化学接着剤等のバインダは使用せず、固着力は原料繊維同士が溶解水による水素結合によって自己接着されていることから、水に浸すことで水素結合が開裂し原料繊維が簡単に解れるという加水分解作用と同時に、土壌中の微生物による分解によって純粋な有機肥料として土壌に還元させることができる。

Ｐ土壌
Ｑ通路
Ｒ植栽用凹部
Ｓ生分解性シート
Ｙ農作物
Ｎ成形品
ＳＡ、ＳＢ水位センサ
１プランタ本体
２トレー
２ａ凹部
２ｂ凸部
１１パルパー
１２ａ、１２ｂ、１２ｃチェストタンク
１３成形タンク
１４成形機
１４ａ回転軸部
１５成形型
１６搬送機構
１７レール
１８乾燥機
１９コンベア

Claims

古紙を第１原料とし、これに木材の木屑、セルロース繊維、豆腐カスのオカラ、小豆餡類の皮のうち、少なくともいずれか１つまたはそれらを混合したものを第２原料として含んだ生分解性の原料繊維によって構成されたプランタ本体であって、該プランタ本体は、断面Ｕ字型のトレー表面に凹凸形状部を並設して成る蛇腹構造の容器となって構成され、トレー端部に位置する凹部同士もしくは凸部同士によって複数のトレーがジョイント可能にして成ることを特徴とする生分解性プランタ。