JPH02276885A - 土壌改質剤 - 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、土壌改質剤に関し、より詳細には保水性に優
れ、例えば砂漠の緑化に有効な土壌改質剤に関する。

（従来技術およびその問題点） 近年になって乾燥地帯における砂漠の緑化や砂漠化の防
止技術が注目されており、このような目的に有用な土壌
改質剤として、種々の高吸水性樹脂が保水剤として提案
されている（例えば特開昭６２−２９５９９０号公報参
照等）。

従来公知の土壌改質剤の多くは樹脂、即ち有機物であり
、熱的に不安定な物質であることから、砂漠のように極
めて高温下の条件に長期的に保持された場合には、変質
等の問題があり、安定した性状を持続して維持すること
が困難であるという問題がある。

また、これらの有機の保水剤は比重が軽く、粒径が細か
いことから、現場で使用するに際して、風の影響を受け
やすく、均一散布、土壌との均一混合が難しく、土壌中
での水分量のむらが生じたり、土壌が塊状に成ったりす
るという問題もある′。

更に、アクリル系樹脂等の高吸水性樹脂は、これに塩類
を配合すると保水性が著しく低下する傾向があるととも
に、これら樹脂自体が水に対して遮断膜として作用し、
例えばこれらの土壌中に混合した場合、その下層に水分
が浸透しないという問題もある。

更にまた、ベントナイト等の天然鉱物は比較的保水性に
優れており、熱的に安定な無機化合物であることから、
これを土壌改質剤として使用することが考えられる。

確かに、ベントナイト等の天然鉱物を使用すれば、樹脂
を用いた場合に比較してコスト的にも極めて有利となる
が、砂漠の緑化等のためには、その保水効果では十分で
なく、また天然品であるため均質な性状を有していない
という問題がある。

特に、砂地もしくは土壌中に、保水剤を効率よく散布し
、混合する方法も去ることながら、水を再散布した時の
水の砂地もしくは土壌中への浸透性に問題があり、その
改善が求められている。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、合成無機化合物を土壌改質剤とすることで上
述した問題点を一挙に解決したものである。

即ち本発明によれば、フィロケイ酸塩系粘土鉱物であっ
て、その三層構造の八面体層がマグネシウム又は亜鉛金
属元素を主成分とする３−八面体型であり、ゲル強度比
（ＧＳ）が１．５以上の範囲にあるスメクタイト粘土鉱
物から成ることを特徴とする土壌改質剤が提供される。

（作用） 本発明に用いるスメクタイト粘土鉱物は、金属成分が実
質上ケイ素、マグネシウム及び／又は亜鉛、ナトリウム
及び／又はカリウムを必須成分とし、必要によりアルミ
ニウム、フッ素およびリチウムを配して構成される三層
構造の八面体層が３−八面体型であるフィロケイ酸塩系
粘土鉱物である。

このスメクタイト粘土鉱物は、５ｉｎ４四面体層−Ｍｇ
Ｏ、八面体層−５ｉｎ４四面体層か成る三面構造を基本
構造とし、その積層層間に、Ｎａイオン又はにイオン等
のアルカリ金属イオンが存在している。

この結果として、このアルカリ金属イオンは、各種肥料
等の有機カチオンにイオン交換性を有しており、肥料等
の有効成分が有機カチオンの形で、このスメクタイト粘
土鉱物の積層層間に容易に安定した形で組み込まれて担
持されるという砂漠の緑化にはきわめて有効な効果が達
成される。

このような効果は、従来公知の高吸水性樹脂から成る土
壌改質剤にはほとんど詔められないものである。

また本発明で用いるスメクタイト粘土鉱物は、ゲル強度
比が１．５以上の範囲にあることも顕著な特徴である。

このゲル強度比は、日本ベントナイト工業会標準試験方
法（ＪＢＡＳ−１０８−７７）に記載の方法に準拠して
測定される。

即ち、固形分濃度４１１ｔ量％の濃度になるように、ス
メクタイト粘土鉱物粒末を水に分散せしめた試料液を、
２５℃の恒温槽に２４時間保存する。この試料液を、ミ
キサーを用いて１５ＧＯｒｐｍの回転数で１分間解砕す
る。

ついで、ファンＶＧ回転粘度計を用い、６００ｒｐ１１
で１０秒間回転させ、回転を止めて１０秒放置後３ｒｐ
Ｉ１１で回転をさせて剪断応力（ＪＺ　ｂ／１００ｆｔ
）を目盛りの最大値で読み取り、初期ゲル強度（ｆ、）
とする。

ついで再び、６００ｒｐｍで１０秒間回転させ、回転を
止めて１０分間静置したのち、先と同様にして３ｒｐｍ
で回転をさせ、剪断応力（ｆ　ｂ／１００ｆｔ）を最大
値で読み取り、゛１０分後ゲル強度（ｆｌ）とする。

ここで、ゲル強度比（ＧＳ）は、次式（１）で表わされ
るように、１０分間後ゲル強度（ｆ、）と初期ゲル強度
（ｆ、）の比で示される。

ＧＳ＝ｆ、／ｆ、　　　　　　　　・・・（１）初期ゲ
ル強度（ｆ−が小さくてゲル強度比（ＧＳ）が大きい程
、粘土鉱物粉末の分散液のチクソトロピー的性質が大き
く、この系に剪断応力を与えたときに流動性に冨む液状
体となることを意味している。

すなわち、一般のベントナイトはこのゲル強度比が１．
３よりも低い範囲にあるが、本発明で用いるスメクタイ
ト粘土鉱物は、１．５以上の高い範囲にあり、この結果
として水分を容易に吸水してゲルを形成するばかりか、
剪断力を与えると流動性に富む液状体となり、土壌中に
きわめて容易に浸透し、均一に分散させることが可能と
なる。

即ち、本発明で用いるスメクタイト粘土鉱物は、ゲル強
度比が１．５以上の高い範囲にあることに関連して、こ
の粘土鉱物を分散した土壌中に水を散布すると、該粘土
鉱物は流動性に富んだ状態にあるため水を捕捉した状態
で分散してゆき、散布された水は、土壌中に広く且つ深
く浸透していくのである。

これに対して、アクリル系樹脂等は、保水性には極めて
優れているものの流動性に乏しいため、土壌中に分散さ
れたアクリル系樹脂等は、むしろ水に対して遮断膜とし
て作用し、散布された水の浸透が阻害されることとなる
。

例えば後述する実施例の浸透性の試験結果（第６表）に
示される通り、本発明で用いるスメクタイト粘土鉱物は
、水単独の場合と同等の浸透性を示すが、ポリメタクリ
ル酸ソーダを配合した場合には、水は全く透過しないこ
とが理解される。

（発明の好適態様） スメクタイト　　鉱 本発明において、用いるスメクタイト粘土鉱物としては
、前述した三層構造の八面体層がマグネシウム又は亜鉛
金属元素を主成分とする３−八面体層で形成されている
限りにおいて、それ自体公知のもの例えばスチブンサイ
ト、フィロケイ酸マグネシウム、カリウム、ヘクトライ
ト、サポナイト及びソーコナイト、とくにこれらの合成
物を使用することができ、これらは単独でも或いは２種
以上の組み合わせでもよい。

これらのスメクタイト粘土鉱物は、陽イオン交換容量が
０．２以上の範囲にあり、特に肥料成分の保持性の見地
から０．３乃至１．５　ミリ当量／ｇの範囲にあるもの
がよい。

本発明において用いるスメクタイト粘土鉱物は、その比
表面積が１５．０ｍ’／ｇ以上、特に３５０ｍ２７ｇ以
上である合成スチブンサイト、合成フィロケイ酸マグネ
シウム、カリウム、合成へクトライト及び合成サボナイ
トが有利に使用され、中でも合成スチブンサイト及び合
成フィロケイ酸マグネシウム、カリウム等のフィロケイ
酸塩が好適である。

（ａ）合成スチブンサイト： 本発明において有利に使用される合成スチブンサイトは
、金属成分が実買上マグネシウム、ナトリウム及びケイ
素の３成分のみから成るスチブンサイト型フィロケイ酸
マグネシウムであって、下記式、 ＭｇｘＡｙＳＩ４０＋ｏ　（ＯＨ）　２．Ｎａ＠・・・
（２）式中、Ａは、Ｎａであり、これらの一部は水素置
換されていフても良い、 Ｘとｙはｘ＋ｙ＜３という条件下でＸは２以上の数であ
り、ｙは０乃至０．１の数であり、２はＯより大で１．
０までの数である で表わされる化学組成を有する粘土鉱物であり、この鉱
物はフィロケイ酸マグメジウム（ＭｇｓＳＩＪ＋。

（ＯＨ）ｚ）のマグネシウム成分の一部が他の金属で置
換されると共に、他の一部が空位となった化合物である
。

また前記合成スチブンサイトは、スメクタイト系に属す
るケイ酸マグネシウムの水和物であるという点ではへク
トライト及びサボナイトと軌を−にしているが、八面体
層内のアルカリ金属成分がＭｇであるのに対し、ヘクト
ライトでは八面体層内のアルカリ金属成分が１１である
。

更に前記合成スチブンサイトでは、層内のＭｇとＭｇと
の合計原子数（ｘ＋ｙ）が３よりも小さいのに対し、ヘ
クトナイトでは、八面体層内のＭｇとＬｌとの合計原子
数（ｘ＋ｙ）が３となっている点においても両者は異な
る。

（ｂ）合成フィロケイ酸マグネシウム・カリウム本発明
において有利に使用される合成フィロケイ酸マグネシウ
ム・カリウムは、金属成分が実質上マグネシウム、カリ
ウム及びケイ素の３成分のみから成る粘土鉱物であり、
８面体層中のマグネシウムの一部が空位（空隙）となっ
ており、その電荷不足を補うために、カリウムが眉間に
存在している。即ち、このフィロケイ酸マグネシウムカ
リウムは、理想的には式 Ｋｘ”Ｍｇ５−ｙｓｉ４０＋ｏ（Ｏ）Ｉ）ｚ、ｎＨ２Ｏ
・・・（３）式中、ｙはＯ乃至０．２の数でありＸは式
２ｙ≧Ｘ≧ｙを満足する数であり、ｎはゼロよりも大き
い数である。

で表わせる化学組成を有する。

上記式（３）において、眉間に存在するカリウムの量Ｘ
を、２ｙｋｘ≧ｙと規定しているのは、８面体層中のマ
グネシウム空位の部分（式中ｙ個）にはプロトン（Ｈ＋
）が存在している場合があり、全空位にプロトンが存在
すると、Ｘ　ｗ　ｙ。

全空位にプロトンが存在しない場合にはｙ瞠２ｘで電荷
のバランスが保たれることによる。尚、式（３）から導
かれる理論的なイオン交換容量と実測されるイオン交換
容量とが厳密には一致しないが、このフィロケイ酸塩に
はイオン結合以外に付着によるカリウム成分が存在する
ためと思われる。

これらの合成スチブンサイト、合成フィロケイ酸マグネ
シウム等の、フィロケイ酸塩に水を混合すると、基本層
（板状体）同士の層間に水が入り、膨潤するが、やがて
は基本層がバラバラなコロイド状に分散し、流動状態（
状態Ｉ）となる。

これ（状態りを静置すると、基本層同士の吸引反発によ
り、即ち、三層構造結晶の表面荷電が、四面体層の陰荷
電のみならず、八面体層の陽荷電をも合わせ持つため、
結晶同士が結晶面と結晶端とで電気的に結合する性質を
持っているものと考えられる。

この様に結晶同士が連なり、いわゆるカード・ハウス構
造が形成される。しかも前述した如く結晶粒子が微細で
結晶が二次元平板状であることから粒子特性としても、
また形状的にもカード・ハウス構造を形成し易いものと
理解される。

この結果として、これらの合成フィロケイ酸塩は、１．
５以上、特に１．５乃至５のゲル強度比（ＧＳ）を有し
、剪断を与えたときに容易に流状体となる。

またこれらの合成フィロケイ酸塩は、微細な層状化合物
の特性として大きな比表面積を有しており、ＢＥＴ比表
面積は一般に１５０乃至５００ｍ”／ｇｓ特に２００乃
至４００１１２／ｇの範囲にあり、この特性により少量
であっても水及び肥料成分に対する捕捉能が大きい。

更にこれらのケイ酸塩は、後述するＸ−線回折法で求め
て、ｂ軸方向に５０乃至３００人、特に１００乃至２０
０人の結晶子サイズを有しており、結晶子サイズがこの
様に小さいことが、微細で多数のカードハウス構造を形
成し、１．５以上のゲル強度比を有する理由と考えられ
る。

更に・これらの合成ケイ酸塩は、Ｍｇ原子の一部が空位
となっていること及び粒子表面にＯＨ基が形成されてい
ることに関連して、陽イオン交換容量が０．２以上、特
に０．３乃至１．５ミリ当量／ｇの範囲にある。

従って、この様な陽イオン交換容量に従って、肥料成分
に対する捕捉効果が大となる。

上記合成フィロケイ酸塩は塩基性炭酸マグネシウムと、
ケイ酸アルカリまたは非晶質シリカおよび水酸化アルカ
リの組み合わせたものとを混合させた水性混合物を、水
熱処理に賦することにより得られる。

塩基性炭酸マグネシウムとしては、ハイドロマグネサイ
トを使用することが特に望ましく、このハイドロマグネ
サイトは下記式 ％式％（４） で示される化学組成と、＾ＳＴＭ　５２−５１３に帰属
されるＸ線回折像とを有する。

ＳｉおよびＮａ又はに等のアルカリ成分原料としては、
ケイ酸アルカリ水溶液が有利に使用されるが、非晶質シ
リカと水酸化アルカリとの組み合わせや非晶質シリカと
ケイ酸アルカリの組み合わせを使用することもできる。

ケイ酸アルカリとしては次の式 ％式％（） 式中、ｎは１乃至５の数、特に２．０乃至３．５の数で
あり、ＡはＮａイオン又はにイオンである。

で表わされるケイ酸アルカリが使用される。また、非晶
質シリカとしては、シリカのヒドロゾル、ヒドロゲル、
キセロゲルや、湿式性非晶質シリカあるいは気相法非晶
質シリカ等か好適に使用される。

塩基性炭酸マグネシウムと、ケイ酸アルカリまたは非晶
質シリカおよび水酸化アルカリとの使用割合は、マグネ
シウム分とケイ酸分とが実質上Ｍｇ：Ｓｉの原子比で３
ニア乃至５：５で用いるのがよく、またアルカリ分は化
学量論酌量以上に用いるのがよい、ケイ酸アルカリを使
用するときは、格別の水酸化アルカリを添加しなくとも
アルカリ。

成分が系内に過剰に存在することになる。

水熱反応に先立って、用いる原料を可及的に均一に混合
させて、均質化した水性スラリーを形成させることが、
収率および純度向上の見地から望ましい、この均質混合
は、強剪断攪拌下に行なうのがよく、この目的に、高速
剪断ミキサー、ボールミル、サンドミル、コロイドミル
、超音波照射等を用いることができる。

また、水性混合物中の固形分温度は、一般に１乃至３０
重量％、特に５乃至１５重量％の範囲にあることが望ま
しい。

この混合物をオートクレーブに仕込み、水熱処理を行な
う、水熱処理条件は、従来法に比べて、比較的温和な条
件であってよく、例えば一般に１００乃至３００℃、特
に１５０乃至２００℃の温度で、０乃至１００　ｋｇ／
ｃ＠”　（ゲージ）、特に６乃至４０　ｋｇ／ｃｍ”　
（ゲージ）の圧力下に行なうのがよい０反応時間は、一
般に０．５乃至２０時間のオーダで充分である０反応に
より得られた合成フィロケイ酸塩は、母液から固−液分
離し、水洗し、乾燥して製品とする。

（Ｃ）合成へクトライト： 本発明においては、また合成へクトライトも有利に使用
される。

かかる合成へクトライトとしては、例えば特開昭６１−
２７５１２６号公報に開示されているものがよい。

即ちこの合成へクトライトは、同公報に開示されている
通り、フッ素含有アルカリ金属置換フィロケイ酸塩であ
って、その三層構造の八面体層がマグネシウム金属元素
を主成分として、その一部がリチウムで置換された３−
八面体型水膨潤性−スメクタイト粘土鉱物であり、その
四面体層のケイ酸分の一部がアルミナ分で置換され、前
記合成フィロケイ酸マグネシウムカリウムと同様に水膨
潤性に優れている。

更に陽イオン交換容量が０．２ミリ当量／ｇ以上を有し
ており、これらの特性により、同様に優れた保水性及び
肥料成分保持効果が発揮される。

即ち、本発明において使用される合成へクトライトは、
理想的に下記式、 Ｍｇ＊ＪＩＪｇ３−Ｊ１４＋ｇ　Ａｌｘ０＋ｏ（ＯＨ）
＊　−ｙ　Ｆｙ　　・・・（６）式中、Ｍはリチウム及
び／又はナトリウム等のアルカリ金属であり、これらの
一部が水素で置換されていても良い、 Ｘは、０．１乃至１、特に０．２乃至０．８の数、Ｙは
、Ｏ乃至２、特に０．８乃至１．８の数、Ｚは、０．０
２乃至０．６、特に０．０４乃至０．２の数である、 で表わされる化学組成を有する。

上記式から明らかな通り、この合成へクトライトは、シ
リカ成分の一部がアルミナ成分で置換されていることが
化学組成上の顕著な特徴である。

この合成へクトライトにおいては、５１０４四面体層の
骨格の一部が＾１０４で置換されていることによる価数
の不足を補うために、基本層単位間に、従来のへクトラ
イトよりも過剰のアルカリ金属成分（Ｍ’ｚ）が存在す
る。

眉間のこの過剰のアルカリ金属成分の存在により、顕著
に優れた水膨潤性と著しく増大した増粘速度とを示すも
のと解される。

またこの合成へクトライトは、ｂ軸方向に２００Å以下
の結晶子サイズを有し、ＢＥＴ比表面積も２００乃至ｔ
ｏｏｏｍ”／ｇの範囲にあることから、合成スチブンサ
イトと同様に微細なカード・ハウス構造を形成し易く、
やはり１．５以上のゲル強度比を有する。

かかる合成へクトライトは、例えば前記特許公開公報や
特開昭６２−５９５１８号公報に開示された方法によつ
て製造される。

（Ｃ）合成サボナイト： 本発明においては、更に合成サボナイトも有利に使用で
きる。

本発明に有利に使用される合成サボナイトは、金属成分
が実質上マグネシウム、アルミニウム、ケイ素及びナト
リウム成分等から成る下記式、ａＭ２０　（６ＭＫＯ）
［ｂＳｌｏｚＣＡｌｚＯｓｌ　ｎＨ２Ｏ＠ａｍ　（７）
式中、Ｍはリチウム、ナトリウム及びカリウムのいずれ
かであり、これらの一部は水素で置換されていても良い
、 ａは、Ｏ＜ａ＜２を満足する数、 ｂは、ａ＜ｂ＜ａを満足する数、 Ｃは、Ｃ冨（ｂ−６）／２を満足する数、ｎは、ｎ≧２
を満足する数である で表わされる化学組成を有する３−八面体型水膨潤性−
スメクタイト粘土鉱物であり、四面体層のケイ酸分の一
部がアルミナ分で同型置換されている点で合成スチブン
サイトとは異なる。

かかる合成サボナイトも、水膨潤性に優れ、またｍ密な
ゲル形成性を有しており、しかも同様に陽イオン交換容
量が０．２以上、特に０．３乃至１．５ミリ当量／ｇの
範囲にあることから、これらの特性により合成スチブン
サイト及び合成ヘクトライトと同様に優れた保水性及び
肥料成分保持効果が発揮される。

更に、ｂ軸方向に２００Å以下の結晶子サイズを有し、
ＢＥＴ比表面積も２００乃至１００ｈ’／ｇの範囲にあ
ることから、合成スチブンサイト及び合成ヘクトライト
と同様に徹細なカード・ハウス構造を形成し易く、１．
５以上のゲル強度比を有する。

上記合成サボナイトは塩基性炭酸マグネシウムと、ケイ
酸ナトリウム及びアルミン酸ナトリウムから成る均質混
合物を前記の合成スチブンサイトと同様の条件で水熱処
理に賦することによって得られる。

上里盈Ｘ月 上述した特定のスメクタイト粘土鉱物から成る本発明の
土壌改質剤は、通常該粘土鉱物を水に分散させて透明な
コロイド状増粘液乃至ゲル状固体として砂漠等の砂地に
分布させて使用する。

これによって、砂地に水分が有効に長期間保持され、砂
漠の緑化あるいは砂漠化の防止が達成される。

またこのようなコロイド状増粘液乃至ゲル状固体の形で
砂漠等の砂地に分布させることによって、風等によって
かかる土壌改質剤が飛散するというトラブルも有効に防
止される。

このスメクタイト粘土鉱物と水との混合割合は、通常水
を含有した最終の土壌改質割当たり０．１ないしＩＱｌ
ｉ量％、特に０．５乃至８重量％の範囲に該スメクタイ
ト粘土鉱物が含有される様にすることが好適である。

またこれらの粘土鉱物と水とを混合させて増結的特性を
発揮させるためには、該粘土鉱物と水とが充分よく混合
され、コロイド状分散液とすることが望ましい。

コロイド状分散液とする条件は、常温乃至過熱下で、攪
拌の常套手段を用いることによって行なうことができる
。また、この分散は加圧下で行なうことも可能である。

一般に攪拌時の温度は、常温から２００℃の範囲で行な
うのが好ましく、障拌時間は５　乃至１２０分の範囲で
行なうことが好ましい。

コロイド状分散液は最低１０分間以上静置して置くこと
によってゲル状態にすることができる。

本発明によれば、このスメクタイト粘土鉱物を水と混合
するに際して、水溶性重合体と組み合わせて使用すると
、増粘性の付与効果が一段と向上され、保水性および土
壌改質剤を砂地に分布させたときの飛散防止作用をさら
に向上させ得る。

スメクタイト粘土鉱物と水溶性重合体との組み合わせの
比率は、広範囲に変化させ得るが、一般に１０７０乃至
　２：８の重量比、特に９：１乃至５：５　の重量比で
用いることが好ましい。

水溶性重合体としては、各種デンプン、シアノエチル化
デンプン、メチルセルローズ、エチルセルローズ、ヒド
ロキシルエチルセルロース、カルボキシルメチルセ、ル
ロース、トラガントゴム、アラビャゴム、アルギン酸ソ
ーダ、ポリビニルアルコール、部分ケン化ポリ酢酸ビニ
ル、部分アセタール化ポリビニルアルコール、ポリビニ
ルメチルエーテル、ポリビニルとロリドン、ポリアクリ
ルアミド、水溶性アクリル樹脂等の１種または２種以上
の組み合わせを挙げることができる。

これらの内でも、カルボキシメチルセルロース等の水溶
性セルロース誘導体が好ましい。

また本発明の土壌改質剤には、砂漠の緑化効果を高める
ために、グルコース、蔗糖の炭水化物、植物ホルモン（
成長調整物質）、ビタミン、アミノ酸、天然物（ココナ
ツトミルク、バナナ、ジャガイモ等）、無機塩類（窒素
、リン酸、カリウム等が既に配合された市販肥料）等の
栄養成分を配合することも可能であり、このような場合
にも保水効果は有効に保持される。

このような栄養分は、通常スメクタイト粘土鉱物１００
　　重量部当たり５０重量部以下、特に２０重量部以下
の割合で配合するのが望ましい。

（発明の効果） 本発明によれば、砂漠等の苛酷な環境下に長期間置かれ
た場合にも、変質等の問題を全く生じない特定のスメク
タイト粘土鉱物を使用することによって、砂漠の緑化促
進および砂漠化防止を有効に達成することが可能となっ
た。

例えば、本発明の土壌改質剤を砂漠の砂地に分布した後
、一定期間毎に散水すれば、この水は土壌中に有効に浸
透するとともに、長期間保持される。

またこのような保水効果は、無機塩類等から成る肥料を
併用した場合にも失われない。

（実施例） 以下本発明の具体的例について、本実施例で説明する。

五区豊１迭 土壌改質剤となるスメクタイト粘土鉱物に対する各試験
方法は、下記の方法に従った。

（１）Ｘ線回折 理学電気■製Ｘ線回折装置（Ｘ線発生装置４０３６＾１
．ゴニオメータ−２１２５０１，計数装置５０７１、　
）を用いた０回折条件は下記の通りである。

ターゲット　　　　　　　　Ｃｕ フィルター　　　　　　　　　Ｎｉ 検出器　　　　　　　　　　ＳＣ 電圧　　　　　　　　　　　３５　ＫＶＰ電流　　　　
　　　　　　　１５Ｉｌ＾かラント・フルスケール　　
８０００　Ｃ／Ｓ時定数　　　　　　　　　　１　ｓｅ
ｃ走査速度　　　　　　　　　２°／ｗｉｎチャート速
度　　　　　　　２　ｃｍ／ｌｌ１ｉｎ放射角　　　　
　　　　　　１゜ スリット巾　　　　　　　　０．３　ｍｍ照角　　　　
　　　　　　　６゜ （２）ゲル強度比（ＧＳ） 日本ベントナイト工業会標準試験方法（ＪＢＭＳ　−１
０８−７７）に記載の方法に準拠して、明細書中に記載
した通りの方法で、初期ゲル強度（ｆｓ）および１０分
ゲルル強度（ｆａｎ）を測定し、この結果からゲル強度
比（ＧＳ）を求めた。

（３）砂中における水分残率 ■オーブン中での水分残率試験法 土壌の一例として山砂紮選び、この山砂に試料の配合さ
れた分散液を注入し、乾燥条件下に暴露した時の保水性
を調べる目的で、経時変化による水分残率を次ぎの方法
で測定した。

２Ｊ２容積のビーカーに、山砂２ｆｔ（約１．４にｇ）
を採り、供試料が所定濃度（土壌改質剤１重量％）に分
散された水分散液４００ＩＩＩｆｔを注ぎ込み、均質と
した後、該試料をビーカーと共にオーブンのまま、４．
２Ｊｌ１分で熱風の送風可能なエアポンプを備え、この
エアポンプにより、５０℃に管理されたエアオーブン（
４０ｃｍ　ｘ　　４Ｓｃ＋ａ　ｘ　　３５ｃａ＋　、内
容積６３ｆｔ）内にセットする。セット後、経日変化と
共に試料ビーカー中の水分残耕を求め、砂中における水
分残耕を％で求めた。

■炎天下における水分残率試験法 炎天下における保水性を確認するために、上記と同様に
ビーカー中の砂に供試料の水分散液を注ぎ、次ぎの条件
下で屋外に暴露し、自然条件下における砕中の水分残率
を求めた。

暴露場所は新潟県北蒲原郡中条町を還び、昭和６３年８
月４日より昭和６３年９月１０日の間天日の屋外に暴露
し、当然雨天の日は試料ビーカーを屋根の下を移動し、
経日変化と共に試料ビーカー中の水分残量を求め、砕中
における水分残量を％で求めた。なお、本実験は天候に
よる差を消去するために、水のみのケースと常に比較し
てデーターとした。

■オーブン中における再散布による試験法−度土壌改質
剤で処理され、乾燥後の土壌に、再度供試料の配合され
た水分散液を散布した再散布時の砕中における水分残率
についても、次ぎの方法で試験測定した。

すなわち、０項記載の方法で測定した時の各試験砂をオ
ーブン中で充分よく乾燥し、この砂を本測定の砂とし、
この砂を用いる他は、０項記載の方法と同じ方法で、オ
ーブン中での経時変化における砕中の水分残率を測定し
た。

■オーブン中における水のみの再散布による試験法 一度土壌改質剤で処理され、乾燥後の土壌に、水のみを
再度散布した時の砕中における水分残率についても、次
ぎの方法で試験測定した。

すなわち、０項記載の方法で測定した時の各試験砂をオ
ーブン中で充分よく乾燥し、この各砂を本測定の砂とし
、この各砂２１に水のみ４００　ｔａｉｌを用いて散布
する他は、０項記載の方法と同じ方法で、オーブン中で
の経時変化における砕中の水分残率を測定した。

（４）浸透性 乾いた土壌に、試料の配合された分散液を散布した時、
その液の土壌中への浸透性を次ぎの方法で調べた。

ガラス製のフィルターホルダー（柴田化学器機工業■製
）によく水洗し乾燥した山砂２００ｇ　（約１５０ｍｆ
ｔ　’）を採り、供試料が所定濃度に分散された水分散
液２００ｇを一気に注ぎ込み、フィルター下部より液の
第１滴が落ちてくるまでの経過時間（ｓｅｃ）を測定し
、この経過時間が短いほど液の透通性、即ち、浸透性が
良好と判断した。

（４）陽イオン交換容量 日本鋳物協会、東海支部の無機砂型研究部会発行の試験
方法Ｔ■にＳ−４１３に準拠し、ミリ等量／ｇで表示し
た。

（５）ＢＥＴ比表面積 自動ＢＥＴ比表面積測定装置（ＣＡＲＬＯＥＲＡＢＡ社
製Ｓｏｒｐｔｏｍａｔｉｃ　５ｅｒｉｅｓ　１８００　
）用いて測定し、ｍ’／ｇで表示した。

（６）結晶子サイズ 粉末試料の結晶子は、“実験化学講座４″第２３８頁（
１９５６年丸善鱒発行）記載のＸ線回折法に準拠し、面
指数【０６］の回折ピークを測定し、ｂ軸方向での結晶
子サイズをλ単位で求めた。

ｉ皇玖！剋立里見ｊ （１）へクトライトの調製例 マグネシウム、シリカおよびアルカリ成分の原料として
、それぞれ市販工業薬品の中より、塩基性マグネシウム
（徳山曹達■製ＴＴ）、３号ケイ酸ナトリウム、水酸化
リチウムを選び、下記の水熱合成条件により、ヘクトラ
イト型粘土鉱物を調製した。

市販塩基性炭酸マグネシウム１０３３ｇ　（マグネシウ
ム分４３０ｇ　）を約６１の水に入れ攪拌しスラリーと
する。３号ケイ酸ナトリウム４２９２ｇ　（シリカ分９
６１ｇ　）を秤量し、この内の約１００ｇを先ず加えて
攪拌し、分散スラリーを調合する。

次いで、水酸化リチウム１水和物５６ｇを１５１の水に
溶解し、この中に、先の残りの３号ケイ酸ナトリウムを
加える。この溶液にマグネシウムならびにケイ酸ナトリ
ウムの分散スラリー液を加えて充分攪拌し、三者原料の
均質混合懸濁液とする。

この三者原料の均質混合懸濁液を内容積４０１のオート
クレーブに採り、攪拌しながら、１７０℃の温度に成っ
た時、発生した気体を排気し、５時間の水熱処理を行な
い合成反応を行なった。

反応終了後、放冷してから内容物を取り出し、濾過、乾
燥し、５．５８ｋｇの生成物を得た。

この生成物をサンプルミルで粉砕し、得られた粉末を試
料　（）ＩＥ−１）　とした。

この試料のＸ線回折像を第１図に示す、ゲル強度比（Ｇ
Ｓ）ならびにゲル強度（ｆｓ、ｆｍ）の測定結果を第１
表に併せ表示する。その他の物性値、陽イオン交換容量
、ＢＥＴ表面積およびｂ軸方向結晶サイズの測定結果を
第２表に併せ表示する。

（２）スチブンサイトの調製例 マグネシウム、シリカおよびアルカリ成分の原料として
それぞれ市販工業薬品の中より、塩基性マグネシウム（
徳山曹達■製ＴＴ　）および３号ケイ酸ナトリウムを選
び、下記の水熱合成条件により、スチブンサイト型粘土
鉱物を調製した。

市販の塩基性炭酸マグネシウム（徳山曹達■製ＴＴ）　
１４．５ｇ　　（マグネシウム分６ｇ）を約１５０　ｒ
ａｉｌの水に入れ、３号ケイ酸ナトリウム５４ｇ（シリ
カ分１２ｇ）を加えて攪拌し、分散スラリーを調合する
。

この分散スラリーを、内容積ＩＬのオートクレーブに入
れる。攪拌しながら１７０℃で５時間水熱処理をする。

途中発生する気体を時々排気する０反応終了後、放冷し
てから内容物を取り出し、濾過、乾燥し、粉砕して４６
ｇの白色粉末の生成物（ＳＶ−１）を得た。

この試料のＸ線回折像を第２図に示す、ゲル強度比（Ｇ
Ｓ）ならびにゲル強度（ｆｓ％ｆｍ）の測定結果を第１
表に併せ表示する。その他の物性値、陽イオン交換容量
、ＢＥＴ表面積およびｂ軸方向結晶サイズの測定結果を
第２表に併せ表示する。

（３）サボナイトの調製例 マグネシウム、シリカ、アルミニウムおよびアルカリ成
分の原料として、それぞれ市販工業薬品の中より、塩基
性マグネシウム（徳山曹達■製ＴＴ）および３号ケイ酸
ナトリウム、オルト型アルミン酸ナトリウムを選び、下
記の水熱合成条件により、サボナイト型粘土鉱物を調製
した。

３号ケイ酸ナトリウム　４４４ｇ　　（５１０□として
９９．０　ｇ）の内４２６ｇ　　氷で冷やしながら水を
加えて７５０■１の希釈ケイ酸ナトリウム溶液（＾）を
調整し、次いでアルミン酸ナトリウム９３ｇ　（Ａ１２
０３分として７．５ｇに相当）を同様にして７５０　ａ
＋４に希釈し、希釈アルミン酸ナトリウム溶液（Ｂ）　
　とする、このＡ液を冷却、攪拌下にＢ液をゆっくりと
注下し、透明な均質混合液（Ｃ）を得た。

次いで、塩基性炭酸マグネシウム１４４ｇ　（ＭｇＯ分
として５９．４ｇに相当）に水を加え、６００　　ｍｆ
Ｌのスラリー液とし、この中に、残りの３号ケイ酸ナト
リウムの１８ｇを加えマグネシウム成分の均質スラリー
液（Ｄ）とする。

先に調製したＣ液にＤスラリー液を攪拌下に注下し、原
料三者からなる均質懸濁液を調製した。

この懸濁液を内容積３℃のオートクレーブに入れ、攪拌
しながら、１７０℃の温度に成った時、発生した気体を
排気し、５時間の水熱処理を行ない合成反応を行なった
。

反応終了後、放冷してから内容物を取り出し、濾過およ
び乾燥し、２２９．５　ｇの生成物を得た。

この生成物をサンプルミルで粉砕し、得られた粉末を試
料（Ｓ＾−１）とした。

この試料のＸ線回折像を第３図に示す。ゲル強度比（Ｇ
Ｓ）ならびにゲル強度（ｆｓ、ｆｍ）の測定結果を第１
表に併せ表示する。その他の物性値、陽イオン交換容量
、ＢＥＴ表面積およびｂ軸方向結晶サイズの測定結果を
第２未に併せ表示する。

（４）　フィロケイ酸マグネシウムカリウムの調製例 市販塩基性炭酸マグネシウム２７ｇ（マグネシア分：　
１０．９　ｇ　）と、シリカヒドロゲル６７ｇ　（シリ
カ分：２４ｇ）とを１、家庭用ミキサーで高ぜん断攪拌
してスラリーを得た。

この液に水酸化カリウム水溶液８ｇ（水酸化カリウム分
＝７ｇ）と水とを加えて８００　ｍｊｌとし、充分攪拌
してから、内容積ｔｆＬのオートクレーブに入れた。攪
拌しながら１７０℃で５時間水熱処理をした。途中発生
した気体を時々排気した０反応終了後、放冷してから内
容物を取り出し、濾過、乾燥し、４４　ｇの生成物を得
た。

この生成物をサンプルミルで粉砕し、得られた粉末を試
料（Ｓに−１）とした。

このＸ線回折像を第４図に示す、ゲル強度比（ＧＳ）な
らびにゲル強度（ｆｓ、　ｆｍ）の測定結果を第１表に
併せ表示する。その他の物性値、陽イオン交換容量、Ｂ
ＥＴ比表面積およびｂ軸方向結晶子サイズの測定結果を
併せ表示する。

（５）水溶性重合体が配合された粘土鉱物分散液の調製
例 上記調製例で調製されたスチブンサイト（ＳＶ−１）粉
末を用いて、その濃度が２重量％濃度になるように調製
された分散液３００ｇに、０．１重量％濃度のポリメタ
アクリルソーダ（市販試薬）　３００ｇを加えて攪拌し
、水溶性重合体が配合された分散液（ＳＶ−２）を調製
した。

（６）比較例としての試料 本発明の比較例となる試料として、フィロケイ酸塩系粘
土鉱物の２−八面体型であるベントナイト粉末（クニミ
ネ工業■製、試料番号ＢＴ−１）を選んだ、このベント
ナイト粉末の各物性値を上記と同様にして測定し、第１
表ならびに第２表に併せ表示した。

実施例　１ 上記方法で調製した四種類の土壌改質剤と比較例の試料
について、土壌改質の効果を見るために、砕中における
水分残率（オーブン中ならびに屋外暴露）およびその再
散布した時の砕中の水分残率の測定を行ない、その結果
を第３表、第４表、第５表ならびに第６表に表示した。

さらに、浸透性の試験を行ないその結果を第７表に表示
した。

これらの結果から、本発明のスメクタイト粘土鉱物から
なる土壌改質剤の水分散液は、静置時には、チクソトロ
ピー的性質を発揮しゲル状態と成り保水性効果を発揮し
、しかもこのゲル状態に強力な剪断応力を与える時は、
流動性に冨んだ液状態となる特別な性質を持フているこ
とが、ベントナイト等と比較する時よく理解される。

この結果、砂漠や農作物の耕作地に対して、本発明の土
壌改質剤を水に分散せしめて散布する時は、ポリメタア
クリル酸ソーダ等の場合に比べて、土壌改質剤と共に散
布水を土壌中深く浸透させることが可能となり、浸透後
は、ゲル状態を維持することから保水性に優れており、
土壌改質が効果的に行なわれることがよく理解される。

しかもこうした−度処理された土壌に対して、試料分散
液もしくは水のみを再分散した時も本発明の土壌改質剤
が保水性を発揮し、有効に土壌を改良し砂漠等の緑化に
貢献できることがよく理解される。

本発明の土壌改頁剤を水と共に散布した砂地に野菜の種
を蒔いたところ、発芽性、根張りよく、しかも苗が倒れ
ることなく成長することが確認された。

第１表 第 表 第 表 第 表 第 表 第 表

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は、本発明に用いた合成スメクタイト
粘土鉱物のＸ線回折スペクトル図であって、第１図は合
成ヘクトライト、第２図は合成スチブンサイト、第３図
は合成サボナイト及び第４図はフィロケイ酸マグネシウ
ム・カリウムをそれぞれ示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）フィロケイ酸塩系粘土鉱物であって、その三層構
   造の八面体層がマグネシウムまたは亜鉛金属元素を主成
   分とする３−八面体型であり、ゲル強度比（ＧＳ）が１
   ．５以上の範囲にあるスメクタイト粘土鉱物から成るこ
   とを特徴とする土壌改質剤。
2. （２）スメクタイト粘土鉱物が、合成スチブンサイト、
   ヘクトライト、サボナイト、ソーコナイトおよびフィロ
   ケイ酸マグネシウム・カリウムの少なくとも一種以上か
   ら成る請求項１記載の土壌改良剤。