JPH01108924A - 土なし栽培用の基磯材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、土なし栽培用の基礎材に関し、特にその厚さ
にわたって調節された水分含量を有する基礎材に間する
ものである。

従来の技術 植物の成長にとって、基礎材が空気を含み、水または栄
養剤の水性溶液を吸収できて保有できることは重要なこ
とである。

土なし栽培のために、例えばロックウールやガラス繊維
のような鉱物繊維に基づいている基礎材が既に提案され
ており、その理由は、それらの基礎材が非常に気孔に富
むという利益と、繊維は一最にその基礎材の全体積のせ
いぜい５％を占めるにすぎないという利益とを有してい
るからである。

これらは根に対する支えとして、空気や水または栄養剤
溶液に対する保留地として作用し、さらに、これらは軽
量で化学的に不活性である。　　゛便宜上、この説明は
基礎材に対する水の供給に向けられるけれども、植物に
適する全ての水性栄養剤溶液を使用できることが理解さ
れるべきである。

発明が解決しようとする課題 基礎材の水の保有、すなわち水分保有は、植物栽培のや
り方にとって重要な特色である。湿度の条件は、種々の
要因、例えば栽培されるべき植物の型、気候、季節、そ
して植物の発育段暗によって変えられる。特殊な型の基
礎材に望まれる湿度条件は、吸収された水が、基礎材に
よっである範囲に保有され、直ちに排出されることがな
く、むしろ植物のために役立つように残留することが必
要であるということである。実際に、余りに強く基礎材
に拘束される水や溶液や、または、余りに早く排出され
る水や溶液は植物によって満足に利用されることができ
ない。

鉱物繊維に基づいている基礎材は、それらの特性の結果
として、それらが土なし栽培に用いられた時に満足な結
果を与えられるものである。しかしながら、それらはな
お一つの不利益を表に出しており、使用の際に、基礎材
が不浸透性の支えに置かれ、通常、浸透によって水を供
給することである。水はその重力で基礎材を横切って流
れる。

基礎材の下部はその毛管状態によって水と接触状態で残
っている。基礎材の下部は、かくして、上部に比してよ
り多くの水を含み、より少ない空気しか含まない、水お
よび／または空気の分配の特徴は、このようにして基礎
材の全厚さにわたって同じでなく、根は全体として基礎
材の中で不均一に発育し、それは植物にとって有害であ
り、基礎材の効果を減少させる。

本発明によって、それゆえ、上述の不利益を受けない、
殊に、基礎材の厚さにわたって調節される水分含量を示
す新しい基礎材が探し求められた。

課題を解決するための手段 本発明によれば、植物に水や栄養剤溶液を供給するのに
適した土なし栽培用の基礎材は、重力の方向で水分保持
力を減少するような水分保持力勾配を示す異成分の構造
によって特徴づけられる鉱物繊維のフェルトで形成され
る。この水分保持力勾配は重力の影響を補償し、基礎材
の中でかつ使用の時に、望まれる水分含量の得られるこ
とを可能とする。

基礎材の水分保持力はその水分を吸収し保有する能力と
一致している。

水分保持力に関し、基礎材によって保有される水の量を
決定するために、水で満たされた後に、基礎材は吸引力
を受けさせられ、その水分含量はこの力の作用として決
定される。かくして、水のセンチメータで表現される一
定の低下に対し、基礎材に含まれかつ基礎材の体積のあ
るパーセントを表わす水の量が特定される。

水分の保持力または基礎材の水分保持の決定の参考とし
て、従来の方法における２つの数値は充分であり、すな
わち、水の１０ｃｌの低下における基礎材によって保有
される水の容積パーセントと水の２０ｃｚの低下におけ
る基礎材によって保有される水の容積パーセントである
。基礎材は、この２の数値の間で抽出され、かつ利用可
能な水に相当する水の量が大きい時に、満足すべき水分
保持力と示すものである。

基礎材によって保有される水の容積パーセントが水の１
０ｃｍの低下において高く、水の２０ｃｍの低下におい
て一般的に低いということは確証されている。基礎材の
水分保持に関して異なる基礎材の間で区別をつけるため
には、それゆえ、水の１０ｃｚの低下において得られる
容積パーセントが参考となされる。

種々の手順が基礎材の水分保持力を決定するために存在
する０本発明のために用いられた手順はこれから説明さ
れる。

指摘されているように、鉱物繊維で形成される基礎材に
おいては、その体積の５％より少ない分が＊ｔｉによっ
て占められ、それゆえ、基礎材の体積の９５％が空気お
よび水によって占められることができる。一般的には、
満足な水分保持力を有する基礎材は、水の１０ｃｍの低
下において少なくとも水の約５０％を含み、そして、こ
の値は栽培の特別のタイプにより異なることができる。

作　　用 従来の基礎材にあっては、水の分布は重力の結果として
厚さの全体にわたって均一でなく、このことは良好な植
物の成長に有害である０本発明による基礎材の厚さ全体
にわたる水分保持力の調節は、この不利益を軽減するこ
とを可能としている。

参考例 水分保持力は基礎材を形成するフェルトの毛管状態に関
連している０毛管は繊維の直径およびそれらの繊度に依
存し、そして、これらの繊維から得られるフェルトの密
度に依存している。

同じ密度に対しては、フェルトの水分保持力は繊維の繊
度に対して増加することが注目される。

第１図には、本発明とは関係なく、厚さ７５ａｍで平均
密度３５　ｋｇ／　ｙｚ３を有するフェルトから形成さ
れた従来の基礎材Ａ、ＢおよびＣの水分保持力（水のセ
ンナメーターで表される低下の関数としての水の容積パ
ーセント）のグラフが示さ五る。

これらの基礎材は、平均直径の異なるガラス繊維、すな
わち、繊維の平均直径が４μ腫である基礎材Ａ、５．６
μｍである基礎材Ｂ、８μ！である基礎材Ｃからなって
いる。最高の水分保持力を示す基礎材は最も細い繊維か
ら形成されたもの、すなわち基礎材Ａであることを確証
することができる。

同じ平均直径の繊維からなるフェルトに対しては、平均
密度が減少した時に水分保持力が減少する。

第２図には、同じ平均直径４μ履の繊維からなり、異な
る平均密度を有する基礎材に対する水分保持曲線が示さ
れている。最大の水分保持は最高の平均密度を有する基
礎材で得られることが確認された。

実施例 重力の結果によるその下部における水の蓄積を最小とし
て、その全体の厚さにわたる特有の水分含量を示す基礎
材を得るために、本発明は、基礎材の厚さ内における密
度勾配の存在の結果として、水分保持力を重力の方向で
減少する異なる構造から形成される基礎材を提供する。

特に、本発明による基礎材は、同じ平均直径の鉱物繊維
からなり、重力の方向で基礎材の厚さにわたって減少す
る密度を有するフェルトから形成されることができる。

本発明による他の基礎材は、基礎材の厚さにわたる繊維
の繊度における勾配による水分保持勾配を有する異なる
繊維構造からなっている。

本発明によるこのような基礎材は、例えば、予定の平均
密度を有する鉱物繊維がらなり、重力の方向で増加する
平均繊維直径を有するフェルトで形成される。

本発明による基礎材として利用されるフェルトの密度は
大幅に変更することができる。それは、大体１５〜６０
ｋｇ／Ｊ！３であり、好ましくは２０〜３０１μｍ　ｘ
３である。

繊維の平均直径はどのような適当な数値のものであって
もよい、それは、大体２μｍと１２μｍとの間であり、
好ましくは、４μｍと８μｍとの間である。２μｍよつ
細い直径の繊維は、それらが大きな水分保持力を有する
フェルトとなるので好ましくなく、空気の含有量が少な
く、根を窒息させ、その他に、このような細い繊維で作
られるフェルトは機械的な力に対して小さな抵抗しか示
さない、１２μ纜より大きな直径の繊維はフェルトどな
った時の水分保持が乏しい。

前記したように、水分保持力の勾配は基礎材の厚さにわ
たる密度と繊度の勾配によって得ることもできる。

密度および／または繊度の変化の方向は、本発明のフェ
ルト形成基礎材にあっては重力の方向において減少する
水分保持力を示さなければならず、かくして、表面近く
に位置する繊維は基礎材の底部に位置する繊維より水分
を保有することを許容する特性を有していなければなら
ない。

栽培には、既に述べたように、特に植物自身、気候およ
び季節に左右される独特の水分保持を示す特別の基礎材
の使用を必要とする０本発明によって、各栽培に適当す
る基礎材が、基礎材を形成するために用いられるフェル
トの繊維の密度と直径の特性を適当な方法で変えること
によって得ることができる。

かくして、本発明は、水分含有量が一定であるかまたは
基礎材の全体の厚さにわたって変えられる基礎材を構成
するフェルト内で水分保持力勾配をつくることにより、
その意図的使用によれば、基礎材の水分含量の調節が可
能となる。特に、良好な結果は、水分保持力が基礎材の
上部において非常に高い時に得られる。それは、特に、
基礎材の上部が非常に細い平均直径、例えば２μ屑と５
μ履の間の繊維からなるか、または高密度、例えば３０
と６０幻７．３の間の密度を有する時に得られる。

本発明による基礎材は、基礎材の全体の厚さにわたって
密度および／または直径を漸進的に変えることによって
密度および、／または繊度の勾配を示すことができる。

基礎材は、また、好ましい結果、すなわち重力の方向で
減少する水分保持力を得るために密度と繊維繊度の適当
な特性をそれぞれ示す多くの個別の層から形成すること
ができる。

基礎材を形成する繊維の層を決定するために、密度と厚
さに左右される単位面積当たりの重量（ｇ／ｃｍ２）が
参考にされる。各層は、異なるまたは同じ単位面積当た
りの重量、例えば３００から２５００１？／ＩＩ２とす
ることができる。基礎材を形成する層の数は望まれる結
果によって変えることができる。基礎材は２から８の繊
維層を有するもの、好ましくは少なくとも３１を有する
ものを用いることができる。非常に多数の層は、基礎材
の全体の厚さにわたって微細に調節される水分保持力勾
配を可能とする。

基礎材の全体の厚さは最終の用途によって変えられるこ
とができる。それは大体殆ど７０から７５ｘｘ程度の厚
さである。基礎材はより大きいまたはより小さい厚さと
することができるけれども、厚さは根の満足な育成と水
または栄養剤溶液の植物に対する良好な供給を許容する
に充分なものでなければならない。

本発明による基礎材は鉱物繊維のフェルトで形成される
。ロックウールは例えば玄武岩質の岩、送風炉スラグな
どの材料から作られるものである。

このロックウールは、その有孔性のために本発明の基礎
材を形成するために使用される。しかしながら、その製
造工程の結果として、得られるフェルトは繊維に変えら
れなかった材料を大いに含んでいる。これらは、必要な
繊維の直径より大きな直径を有し、毛細管網の形成、し
たがって水分筺持性の形成におけるより小さな役割を無
為にする粒状物である。

ガラスウールも、また本発明の基礎材として使用するこ
とができる。このウールの性質は、土なし栽培の基礎材
の形成に特に適させることができる。ガラス繊維の製造
のための今日の工程は、例えば工程において溶融材料を
遠心ダイを通すことによって繊維が形成され、同種の構
造のフェルトが形成されるという利益を有している。こ
れらの繊維から得られるフェルトは、如何なる非繊維状
物も含まないので、ロックウールのフェルトより軽く、
改良された水分保持力を示すものである。

その他に、ガラス繊維のフェルトは、それらが大きな圧
縮可能性を有し、圧縮が解かれた時にそれらの元の厚さ
に戻るという、改善された包装と貯蔵を許容する特性の
実際的な利益を有している。

水分を受は入れる基礎材の能力を改善するために、湿潤
剤を基礎材を形成する鉱物繊維フェルトに加えることが
できる。この湿潤剤は、フェルト製造の間か、またはそ
れから先においても導入することができる。その添加は
、適当な工程、例えばスプレィまたは浸漬によって遂行
される。

次に与えられる例は本発明を例示するために示されるも
のである。

これらの例において、基礎材が遠心ダイを利用する既知
の工程によって得られるガラス繊維のフェルトから形成
されることが、少なくとも正確に示される。この工程に
よれば、繊維は溶融材料を遠心ダイのオリフィスを通す
ことによって作られ、それからこれらは引き伸ばされ、
ガス状流に対して移動可能でかつ透過性の受入れマット
まで強いガス状流によって運ばれる。基礎材が数層で構
成される時には、これらは継続的な遠心ダイから移動可
能な受入れマットに繊維を置くことによって得られる。

基礎材の水分保持は次の工程（第６図参照、）によって
決定される。気孔性の材料２、例えば砂を入れた容器１
は水を充分滲み込ませて使用される。容器の底部は柔軟
な管を介して水を入れた入れ物４に連通している。その
水の水準はオーバーフローシステム５によって一定に保
たれる。“−定の水準”は調整され、砂の容器における
水の水準は砂の上３７．５ｍｍ（すなわち、７５ｙｘに
等しいサンプルの高さの半分）である−　１０　ＣＩ×
ｌ　Ｑ　ｃ１Ｘ７．５ｃｍのサンプルは鉱物繊維のフェ
ルトから切取られたものである。これらは重量を計られ
る。

それらは２４時間水で満たされた容器内に浸される。サ
ンプル６は、それから砂２の上に置かれる。

一定の水準は、それから、基礎材に吸引力を受けさせる
ために、ある量だけ下げられる。一定の水準の下げ、す
なわち低下αはサンプルの中間の高さを参照することに
よって測定される。それぞれの低下の後、サンプルは水
分の平衡状態を得るために２４時間の終わりに重量を計
られ、そして砂の上に置き直されて、一定の水準は水の
低下を大きくするためにもう一度下げられ・る。

このようにして、基礎材によって保持される水の重量が
得られ、したがって、それに適用される吸引力の作用と
して基礎材の全量に対する水の容積パーセントを得るこ
とができる。

例　　１ 準備される本発明による基礎材１は２５　ｋｔｉ／　ｚ
３を有し、繊維の直径で特定される繊度が重力の方向で
増加しているガラス繊維からなっている。

基礎材は７５ｚｚの全体厚さを有し、それぞれ単位面積
当たり６００１Ｆ／１２の重量を有する３層から形成さ
れている。これらの層は頂部から底部へ、すなわち重力
の方向に向って次の順序に分配される。すなわち、最初
の層は４μｍの平均直径を有するガラス繊維を含み、第
２層は５．６μ層の平均直径を有するガラス繊維を含み
、そして最後の層は８μ友の平均直径を有する繊維を含
んでいる。

基礎材１の水分保持力は、前述の手順による吸引力の作
用として決定される。これは第３図に曲線■によって示
されている。水の１０ｃｍの低下に対する基礎材により
保持される水の量は基礎材の全容積の５０％より少し多
いことが確認される。

同様のサンプルが取上げられ、反対の方向、すなわち、
最も細い繊維からなる基礎材■の上部層が基礎材の底部
層を形成すること　（基礎材■として９照される。）で
利用される。

それゆえ、基礎材■は繊維の繊度が重力の方向で減少す
るものとして得られる。

第３図における曲線■は基礎材■の水分保持を示してい
る。水の１０ｃｍの低下に対して、基礎材によって保有
される水の量は４０％より少ない。

かくして、最も細い繊維が最下部に置かれ、最も粗い繊
維が表面部に置がれる基礎材■は、同一の構造が逆にさ
れた基礎材！より少ない水を保有する。

例　　２ ７５ｍｍの全体厚さを有する密度２５１μｍ　ｙｚ３の
基礎材■は上部から底部へ次の順序で分配されたガラス
繊維の３層からなっている。すなわち、３００ｇ／ｙｚ
２の単位面積当たりの重量を有し、４μｍの平均直径を
有する繊維からなる第１層、９００ｇ／Ｍ２の単位面積
当たりの重量で５．６μ肩の平均直径を有する繊維から
なる第２層、および６００ｙ／ｚ２の単位面積当たりの
重量で８μｍの平均直径を有するガラス繊維からなる第
３１’ｌである。基礎材■に対する水分保持曲線は第４
図に（曲線■）与えられる。水のｌ０ＣＪの低下に対し
て、基礎材によって保持される水の量は基礎材の体積の
約４５％を表わしている。

直径４μｍの細い繊維を基礎材の底部に置いて、反対の
配列で用いた基礎材■と同様のサンプル（基礎材■）は
、同じ構造で逆になっている基礎材■の水分保持に対し
て劣る水分保持を示している　（水の１０ＣＪＩの低下
に対して約３５％の水へ１゜例　　３ 前例と同様に、２層３ｋｇ／ｘ３の密度を有するガラス
繊維のフェルトから形成された基礎材Ｖが用意された。

基礎材の全体厚さは７５ｚｚである。それは頂部から底
部へかけて次のように分配された２層からなっている。

すなわち、単位面積当たり６００ｇ／１２の重量を有し
、平均直径４μ瀧を有するガラス繊維からなる層と、単
位面積当たり１２００１？／Ｉ２の重量を有し、平均直
径５．６μｍを有するガラス繊維からなる層とである。

互いに層を逆にした同一構造の基礎材Ｖと基礎材■の水
分保持を示す曲線は第５図に示されている。水の１０ｃ
ｍの低下に対して、基礎材Ｖによって保有される水は基
礎材の６０％より多いことを表わし、基礎材■によって
保有される水はその４５％より多いことを表すことが確
認される。

最も細い繊維の層がフェルトの上部にある時には、基礎
材の水分保持がより高いことが注目できる。

上記した曲線の検討から、水のより高い保持を得るため
には、繊維の平均直径を重力の方向に対して増加させる
　（曲線１．１１１および■）のが好ましいということ
が言える。

以上の各間においては、基礎材全体に保有される水の容
積パーセントが与えられている。

以下の例においては、基礎材を形成する繊゛維の各層に
よって保有される水の容積パーセントが、本発明によれ
ば、その厚さにおいて水分保持力の勾配をつくることに
よって、基礎材中の水分含量を調節することおよびその
全体の厚さにわたって一定の水分保持を得ることが可能
なことを示すために、決定される。

例　　４ １００ｚｚの全体厚さを有する基礎材が、ガラス繊維の
２５ｚｚ厚さで同様の密度を有する４層が重ねて置かれ
ることによって準備される。４Ｎは同一の平均直径８μ
屑の繊維からなり、かくして、従来の基礎材、すなわち
密度勾配も繊維の繊度における勾配も示さない基礎材と
類似構造を有する基礎材が得られる。

基礎材Ａは水中に浸漬され、その後、水は自然排出によ
って１０分間逃げ出すことが許容される。

排出後の各層において含まれる水の容積パーセントは次
の表に示される。

ｍ維の平均直径が基礎材全体にわたって同じときには、
水の保持はより下方の層においてより大きいことが注目
される。

基礎材Ｂについて 基礎材Ａと類似であるが、第１層（層（１））が平均直
径４μｍを有する繊維からなる基礎材Ｂが用意される。

基礎材Ｂによって保持される水の容積パーセントは下表
に示される。

類似の密度を有し、同じ直径の繊維からなるこの基礎材
Ｂの最後の３層（２）、　（３）および（４）は、密度
勾配も繊度勾配も示さず、それゆえ従来の基礎材の層に
相当する構造を有する基礎材の部分を形成する。それは
、また、上部層に比してより多くの水を含む下部層にお
ける重力によって水を蓄積するという不利益を示してい
る。

最も細い１１１！　（４μｍ）からなるＪ’ｆｆｉ　（
１）は、表面において高い水分保持を有する層がつくら
れることを可能とする。

基礎材Ｃについて 基礎材Ｂは、厚さで２５１２１のガラス繊維の４Ｊ１１
を重ねることによって得られる１００１１の全体厚さを
有し、頂部から底部へ次の順序で配列される基礎材Ｃに
比較される。

すなわち、４μｍの平均直径を有する繊維からなる層（
１）、５．６ｚｉの平均直径を有する繊維からなる層（
２）　、８μｍの平均直径を有する繊維からなる層（３
）および（４）である。

基礎材Ｂの場合と同様に、基礎材Ｃの各層に含まれる水
の容積パーセントは１０分間の自然排出の期間の後に評
価される。結果は次の表に示される。

より小さい直径（基礎材Ｂにおける８μｍの代りに５．
６μＩ）の繊維を層（２）に含むことによって、基礎材
Ｃが基礎材Ｂから区別されることが確認される。基礎材
Ｃにおいては、繊維の平均直径が、本発明に従って、重
力方向で増加している。

このような基礎材を使用することによって、基礎材の厚
さ全体にわたる殆ど一定である水分保持が得られること
に注目されたい。

【図面の簡単な説明】

第１図は同一平均密度で異なる平均直径を有する繊維か
らなる従来の基礎材の水分保、持力を示す図表、第２図
は同じ平均直径の繊維で異なる平均密度の繊維からなる
従来の基礎材の水分保持力を示す図表、第３．４および
５図は本発明による基礎材１．ＩＩＩおよび■の水分保
持力の図表および同−構成でも本発明によらない条件の
下に利用される基礎材■、■および■の水分保持力の図
表、第６図は水分保持力を決定するための装置を示して
いる。 ８　　ｇ　　’ｊ３　　Ｆ；！　ＦＥ　　冨　冒　暮　
Ｎ　ソ　−手続補正書 昭和６３年１１月　２日

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. （１）、植物に対する水または水性栄養剤溶液の供給に
   適した、鉱物繊維のフェルトから形成された土なし栽培
   用の基礎材において、重力の方向で水分保持力を減少す
   るような水分保持力勾配を示す異なる繊維状構造を有す
   ることを特徴とする土なし栽培用の基礎材。
2. （２）、水分保持力勾配が鉱物繊維フェルトの厚さにわ
   たる密度勾配によって得られることを特徴とする請求項
   （１）記載の基礎材。
3. （３）、水分保持力勾配が鉱物繊維のフェルトの厚さを
   横切る繊維の繊度における勾配によって得られることを
   特徴とする請求項（１）記載の基礎材。
4. （４）、水分保持力勾配が鉱物繊維のフェルトの厚さを
   横切る密度と繊度における勾配によって得られることを
   特徴とする請求項（１）記載の基礎材。
5. （５）、繊維の直径が重力の方向で増加することを特徴
   とする請求項（３）記載の基礎材。
6. （６）、繊維の平均直径が２μｍと１２μｍの間にある
   ことを特徴とする請求項（３）から（５）のいずれかに
   記載の基礎材。
7. （７）、密度が重力の方向で減少することを特徴とする
   請求項（２）記載の基礎材。
8. （８）、密度が１５ｋｇ／ｍ＾３と６０ｋｇ／ｍ＾３の
   間にあることを特徴とする請求項（２）、（４）または
   （７）のいずれかに記載の基礎材。
9. （９）、２μｍと５μｍの間の平均直径の繊維を上部に
   含むことを特徴とする請求項（６）記載の基礎材。
10. （１０）、３０ｋｇ／ｍ＾３と６０ｋｇ／ｍ＾３の間の
    密度を上部において示すことを特徴とする請求項（８）
    記載の基礎材。
11. （１１）、個別の繊維層を含むことを特徴とする請求項
    （１）から（１０）のいずれかに記載の基礎材。
12. （１２）、ガラス繊維からなることを特徴とする請求項
    （１）から（１１）のいずれかに記載の基礎材。