JP6581510B2 - 土壌侵食防止剤 - Google Patents
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Description
本発明は、造成地、道路、ダムなどの建設での盛土や切土によって形成される法面等からの土壌の侵食を防止するために好適に使用される土壌侵食防止剤に関する。
造成地、道路、ダムなどの建設では盛土や切土が行われ、それによって形成される法面は、そのまま放置すると降雨や風化などによって侵食され、地滑りや落石などの事故が発生する。そのために、特許文献１では、水膨潤性吸水性樹脂、界面活性剤及び合成樹脂エマルジョンからなる土壌乾燥防止剤を吹付資材１ｍ３当り０．５〜１．５ｋｇの割合で配合した吹付資材を法面に対して吹き付けることによって、土壌の侵食を防止している。
特許文献１では、土壌乾燥防止剤を吹付資材１ｍ３当り０．５〜１．５ｋｇの割合で配合するという点が規定されているものの、土壌乾燥防止剤中の樹脂使用量を減らしつつ十分な土壌侵食効果を得るための方策については検討されていない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、土壌侵食防止効果を損なうことなく樹脂使用量を低減させることができる土壌侵食防止剤を提供するものである。
本発明によれば、水性樹脂エマルジョンを含む土壌侵食防止剤であって、前記エマルジョンは、固形分率が３０〜７０質量％であり、且つ前記エマルジョン中の固形分率が４０質量％になるように水分量を調整した上で３０℃で測定した粘度が５０ｍＰａ・ｓ以下である、土壌侵食防止剤が提供される。
本発明者による実験によれば、バーク堆肥、肥料、種子、土壌浸食防止剤等からなる植生基盤１ｍ３当たりに含まれる土壌浸食防止剤中のポリマー量が多いほど土壌浸食防止効果は高くなることが分かった。さらに、同じポリマー量を加えた場合でも土壌浸食防止剤ごとに浸食防止効果に差異があり、具体的には、固形分率が４０質量％になるように水分量を調整した上で３０℃で測定した粘度が５０ｍＰａ・ｓ以下である合成樹脂エマルジョンが土壌浸食防止剤として優れた効果を発揮することを見出し、本発明の完成に到った。
以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記エマルジョンは、酢酸ビニルに由来する構造単位を含む樹脂のエマルジョンである。
好ましくは、前記エマルジョンは、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョンである。
好ましくは、前記固形分率が３５〜５５質量％である。
好ましくは、前記エマルジョンは、３０℃で測定した粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下である。
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好ましくは、前記固形分率が３５〜５５質量％である。
好ましくは、前記エマルジョンは、３０℃で測定した粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下である。
以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
本発明の土壌侵食防止剤は、水性樹脂エマルジョンを含む土壌侵食防止剤であって、前記エマルジョンは、固形分率が３０〜７０質量％であり、且つ前記エマルジョン中の固形分率が４０質量％になるように水分量を調整した上で３０℃で測定した粘度が５０ｍＰａ・ｓ以下である。
水性樹脂エマルジョンの種類は、特に限定されず、酢酸ビニル樹脂エマルジョン、酢酸ビニル共重合体エマルジョン、アクリル酸エステル樹脂エマルジョン、スチレンアクリル酸エステル共重合体エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョン、スチレン−ブタジエン共重合体エマルジョン、ビニリデン樹脂エマルジョン、ポリブテン樹脂エマルジョン、アクリルニトリル−ブタジエン樹脂エマルジョン、メタアクリレート−ブタジエン樹脂エマルジョン、アスファルトエマルジョン、エポキシ樹脂エマルジョン、ウレタン樹脂エマルジョン、シリコン樹脂エマルジョンなどが例示され、このうち、酢酸ビニルに由来する構造単位を含む樹脂のエマルジョン（酢酸ビニル樹脂エマルジョン、酢酸ビニル共重合体エマルジョン、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョン等）が好ましく、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョンがさらに好ましい。
水性樹脂エマルジョンの製造方法は、特に限定されないが、例えば、水を主成分とする分散媒中に乳化剤とモノマーを添加し、撹拌させながらモノマーを乳化重合させることによって製造することができる。この製造時に使用する乳化剤の種類や添加量によって、得られるエマルジョンの粘度を変化させることができる。乳化剤としては、イオン性（カチオン性・アニオン性・双性）界面活性剤や非イオン性（ノニオン性）界面活性剤が挙げられる。非イオン性界面活性剤としては、アルキルグリコシドのような低分子系界面活性剤、あるいはポリエチレングリコールやポリビニルアルコールのような高分子系界面活性剤が挙げられ、高分子系界面活性剤が好ましい。高分子系界面活性剤は、ポリビニルアルコールからなるものが特に好ましく、その平均重合度は例えば２００〜２５００であり、４００〜２２００が好ましく、５００〜２０００がさらに好ましい。ポリビニルアルコールは、平均重合度が大きいほど乳化分散力が高まるので、所望の分散度のエマルジョンが得られるように、適切な平均重合度を有するポリビニルアルコールを使用すればよい。また、ポリビニルアルコールは、平均重合度が互いに異なる複数種類のものを組み合わせて使用してもよい。ポリビニルアルコールのケン化度は、特に限定されないが、例えば、７０％以上であり、８０〜９５％が好ましい。ケン化度が低すぎると極端に水への溶解性が低下し、特殊な溶解方法を用いなければ溶解できず、工業的には使用し難いからである。ポリビニルアルコールは、ケン化度が低いほど乳化分散力が高まるので、所望の分散度のエマルジョンが得られるように、適切なケン化度を有するポリビニルアルコールを使用すればよい。また、ポリビニルアルコールは、ケン化度が互いに異なる複数種類のものを組み合わせて使用してもよい。乳化剤の添加量は、特に限定されないが、例えば、分散媒１００質量部に対して０．５〜２０質量部であり、１から１０質量部が好ましい。乳化剤は添加量が多いほど乳化分散力が高まるので、乳化剤の添加量は、所望の分散度のエマルジョンが得られるように、適宜調整される。
水性樹脂エマルジョン中の固形分率は、３０〜７０質量％であり、３５〜５５質量％が好ましい。この固形分率が低すぎると、エマルジョン中のポリマー量が少なすぎて土壌侵食防止効果が弱く、固形分率が高すぎると粘度が高くなりすぎて吹付資材に配合することが容易でなくなるからである。
また、本発明の水性樹脂エマルジョンでは、水性樹脂エマルジョン中の固形分率が４０質量％になるように水分量を調整した上で３０℃で測定した粘度が５０ｍＰａ・ｓ以下である（以下、「調整粘度」と称する。）。本発明者による実験によれば、水性樹脂エマルジョンの樹脂の組成及び固形分率が同じであっても、その分散状態が変われば、水性樹脂エマルジョンの粘度が変化することが分かった。さらに、固形分率を同じにして測定した場合に粘度が低いものほど、土壌侵食防止剤として優れた性能を発揮することが分かった。固形分率の調整は、固形分率が４０質量％超である水性樹脂エマルジョンに対しては、穏やかに撹拌しながら、固形分率が４０質量％になるまで純水を添加することによって行うことができる。一方、固形分率が４０質量％未満である水性樹脂エマルジョンに対しては、エマルジョン温度を５０℃に保ち、窒素ブローしながら穏やかに撹拌し濃縮することによって、固形分率の調整を行うことができる。その後、水性樹脂エマルジョンの温度を３０℃にした状態で粘度を測定する。固形分率は、ＪＩＳ Ｋ ６８２８に準じて測定することができる。乾燥条件は１０５℃で３時間とする。一方、粘度は、ブルックフィールド粘度計で３０℃、３０ｒｐｍの条件にて測定することができる。
調製粘度が低ければ低いほど吹付け資材に配合する際の作業性が向上するので、調整粘度は、低ければ低いほど好ましい。従って、調整粘度の下限は、特に規定されないが、例えば、１０ｍＰａ・ｓである。
水性樹脂エマルジョン中の固形分率が大きいほど粘度が高くなるので、水性樹脂エマルジョンの固形分率が４０質量％超の場合には、粘度が５０ｍＰａ・ｓ超であってもよい。但し、粘度があまりにも高過ぎると、水性樹脂エマルジョンを吹付資材に配合することが容易でなくなるので、３０℃で測定した粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、５００ｍＰａ・ｓ以下であることがさらに好ましい。
次に、本発明の土壌侵食防止剤の使用方法について説明する。この土壌侵食防止剤は、保護すべき面に対して単独で吹き付けてもよく、土壌を主体とし、種子、肥料などを混合した吹付資材に配合して吹付資材と共に保護すべき面に対して吹き付けてもよい。吹付資材を対象面に吹き付ける工法に特に制限はなく、例えば、種子散布工、客土吹付工、基材吹付工などを挙げることができ、あるいは、対象面が広大な場合には、ヘリコプターなどの航空機から実播して吹き付けることもできる。
使用する吹付資材に特に制限はなく、例えば、バーク堆肥、ピートモスなどの有機質資材又は砂質土に、種子、肥料などを混合したものを用いることができる。
土壌侵食防止剤の添加量は、特に限定されないが、水性樹脂エマルジョンに含まれる添加ポリマー量が吹付資材１ｍ３に対して０．５〜５ｋｇ（好ましくは２〜４ｋｇ）になるように添加することが好ましい。
以下、本発明の実施例を説明する。以下の説明中で特に断りがない限り、「部」、「％」は、それぞれ、「質量部」、「質量％」を意味する。
（製造例１：エマルジョン１）
攪拌機付きの高圧重合缶に、予め１００部の純水に乳化剤としてデンカポバールＢ−０５（鹸化度８８ｍｏｌ％、平均重合度６００、電気化学工業社製）４．１部及びデンカポバールＢ−１７（鹸化度８８ｍｏｌ％、平均重合度１７００、電気化学工業社製）１．５部、助剤としてホルムアミジンスルフィン酸０．１部、酢酸ソーダ０．２部、硫酸第一鉄七水和物０．００５部、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウム０．０１部を溶解したものを投入後、攪拌下酢酸ビニルモノマー及びエチレンを充填し内液温度を５５℃とした後、過硫酸アンモニウム水溶液を連続添加し重合を行った。酢酸ビニルモノマーは１０９部、エチレンは２０部を仕込んだ。重合末期にｔ−ブチルハイドロパーオキサイド水溶液を添加し、未反応の酢酸ビニルモノマー量が２％未満になるまで重合を継続した。
重合後に残存するエチレンをパージし、生成したエマルジョン中の未反応の酢酸ビニルモノマーを減圧除去した結果、未反応の酢酸ビニルモノマーが０．５％以下の水性樹脂エマルジョンを得た。
得られたエマルジョンの固形分率をＪＩＳ Ｋ ６８２８に準じて測定した。乾燥条件は、１０５℃で３時間とした。その結果を表１に示す。
攪拌機付きの高圧重合缶に、予め１００部の純水に乳化剤としてデンカポバールＢ−０５（鹸化度８８ｍｏｌ％、平均重合度６００、電気化学工業社製）４．１部及びデンカポバールＢ−１７（鹸化度８８ｍｏｌ％、平均重合度１７００、電気化学工業社製）１．５部、助剤としてホルムアミジンスルフィン酸０．１部、酢酸ソーダ０．２部、硫酸第一鉄七水和物０．００５部、エチレンジアミン四酢酸四ナトリウム０．０１部を溶解したものを投入後、攪拌下酢酸ビニルモノマー及びエチレンを充填し内液温度を５５℃とした後、過硫酸アンモニウム水溶液を連続添加し重合を行った。酢酸ビニルモノマーは１０９部、エチレンは２０部を仕込んだ。重合末期にｔ−ブチルハイドロパーオキサイド水溶液を添加し、未反応の酢酸ビニルモノマー量が２％未満になるまで重合を継続した。
重合後に残存するエチレンをパージし、生成したエマルジョン中の未反応の酢酸ビニルモノマーを減圧除去した結果、未反応の酢酸ビニルモノマーが０．５％以下の水性樹脂エマルジョンを得た。
得られたエマルジョンの固形分率をＪＩＳ Ｋ ６８２８に準じて測定した。乾燥条件は、１０５℃で３時間とした。その結果を表１に示す。
（製造例２〜５：エマルジョン２〜５）
乳化剤として表１に示す種類のものを表１に示す配合量（質量部）で用い、酢酸ビニルモノマー及びエチレンを表１に示す配合量（質量部）で用いた以外は、製造例１と同様の条件でエマルジョン２〜５を製造した。また、得られたエマルジョンについて、製造例１と同様に固形分率を測定した。その結果を表１に示す。
乳化剤として表１に示す種類のものを表１に示す配合量（質量部）で用い、酢酸ビニルモノマー及びエチレンを表１に示す配合量（質量部）で用いた以外は、製造例１と同様の条件でエマルジョン２〜５を製造した。また、得られたエマルジョンについて、製造例１と同様に固形分率を測定した。その結果を表１に示す。
（サンプルの作製）
製造例１〜５で得られたエマルジョン１〜５と、市販の酢酸ビニル系エマルジョン（市販品１）を希釈することによって、サンプル２〜２９を作製し、固形分率と粘度を測定した。エマルジョンの希釈は、エマルジョンを容器に取り、穏やかに攪拌しながら徐々に規定量の純水を添加することによって行った。固形分率は、上記と同様の方法で行った。粘度は、ブルックフィールド粘度計（東機産業社製、型式ＴＶＢ−３３Ｌ）で３０℃、３０ｒｐｍの条件にて測定した。その結果を表２に示す。
製造例１〜５で得られたエマルジョン１〜５と、市販の酢酸ビニル系エマルジョン（市販品１）を希釈することによって、サンプル２〜２９を作製し、固形分率と粘度を測定した。エマルジョンの希釈は、エマルジョンを容器に取り、穏やかに攪拌しながら徐々に規定量の純水を添加することによって行った。固形分率は、上記と同様の方法で行った。粘度は、ブルックフィールド粘度計（東機産業社製、型式ＴＶＢ−３３Ｌ）で３０℃、３０ｒｐｍの条件にて測定した。その結果を表２に示す。
（土壌侵食防止評価）
次に、以下の方法により、作製したサンプルを配合した厚層基材吹付工の植生基盤を作製し、降水試験により流出してくる土壌の量を測定した。
（１）混合： 容器にバーク堆肥（富士見環境緑化社製フジミソイル５号）を７Ｌ、高度化成肥料（日東エフシー社製、１５−１５−１５）を２１ｇ、種子（カネコ種苗社製イタリアンライグラス）を３．５ｇ、各種浸食防止剤を２１ｇ加え混練し、植生基盤材とした。
（２）施工： 植生基盤材を木枠に充填し平らに均したのちに上から体積半分まで圧縮した。
（３）養生： 木枠を外し、２３℃室内で１晩養生した。
（４）降水： 養生した植生基盤に対し、ジョウロで降水した。植生基盤に９°の傾斜を与え、降水は５０ｃｍの高さから１時間に２００ｍｍの強さで３０分間実施し、流出した土壌の乾燥重量を測定した。なお土壌乾燥条件は１晩風乾後に１０５℃で３時間とした。
次に、以下の方法により、作製したサンプルを配合した厚層基材吹付工の植生基盤を作製し、降水試験により流出してくる土壌の量を測定した。
（１）混合： 容器にバーク堆肥（富士見環境緑化社製フジミソイル５号）を７Ｌ、高度化成肥料（日東エフシー社製、１５−１５−１５）を２１ｇ、種子（カネコ種苗社製イタリアンライグラス）を３．５ｇ、各種浸食防止剤を２１ｇ加え混練し、植生基盤材とした。
（２）施工： 植生基盤材を木枠に充填し平らに均したのちに上から体積半分まで圧縮した。
（３）養生： 木枠を外し、２３℃室内で１晩養生した。
（４）降水： 養生した植生基盤に対し、ジョウロで降水した。植生基盤に９°の傾斜を与え、降水は５０ｃｍの高さから１時間に２００ｍｍの強さで３０分間実施し、流出した土壌の乾燥重量を測定した。なお土壌乾燥条件は１晩風乾後に１０５℃で３時間とした。
得られた結果を以下の表２に示す。サンプルの添加量は、６ｋｇ／ｍ３で一定とし、添加量と固形分率を乗算することによって添加ポリマー量を算出した。
表２中の添加ポリマー量と土壌流出量の関係をプロットしたものを図１に示す。図１を参照すると、添加ポリマー量が多くなるほど、概ね、図１中の直線Ｌに沿って土壌流出量が減少することが分かる。図１のグラフにおいて、エマルジョン１〜３についての点は、全て直線Ｌよりも下側に位置し、エマルジョン４〜５と市販品１についての点は、全て、直線Ｌよりも上側に位置していることが分かる。この結果は、添加ポリマー量が同じ場合には、エマルジョン１〜３の方が、エマルジョン４〜５及び市販品１よりも土壌流出を抑制する効果が高いことを意味している。
また、表２中の固形分率と粘度の関係をプロットしたものを図２に示す。図２を参照すると、固形分率と、粘度の常用対数が、ほぼ線形の関係にあり、エマルジョン１〜５及び市販品１で、グラフの傾きがほぼ同じであることが分かる。さらに、エマルジョン１〜３の粘度は、固形分率の値によらずに、エマルジョン４〜５及び市販品１よりも低い値になっていることが分かる。また、表２と図２を参照すると、固形分率４０質量％においては、エマルジョン１〜３の粘度は５０ｍＰａ・ｓ以下になっており、エマルジョン４〜５及び市販品１の粘度は５０ｍＰａ・ｓ超になっている。
以上より、固形分率４０質量％での粘度が５０ｍＰａ・ｓ以下である水性樹脂エマルジョンが、土壌侵食防止剤として優れており、このような水性樹脂エマルジョンを土壌侵食防止剤として使用することによって、土壌侵食防止効果を損なうことなく樹脂使用量を低減させることができることが実証された。
Claims (4)
- 水性樹脂エマルジョンを含む土壌侵食防止剤であって、
前記エマルジョンは、エチレン−酢酸ビニル共重合体エマルジョンであり、
前記エマルジョンは、固形分率が３０〜７０質量％であり、且つ前記エマルジョン中の固形分率が４０質量％になるように水分量を調整した上で３０℃で測定した粘度が５０ｍＰａ・ｓ以下である、土壌侵食防止剤。 - 前記エマルジョンは、酢酸ビニルに由来する構造単位を含む樹脂のエマルジョンである、請求項１に記載の土壌侵食防止剤。
- 前記固形分率が３５〜５５質量％である、請求項１に記載の土壌侵食防止剤。
- 前記エマルジョンは、３０℃で測定した粘度が１０００ｍＰａ・ｓ以下である、請求項１に記載の土壌侵食防止剤。
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