JPH06256558A - 生分解性発泡体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 植物の育成の際の床、露地栽培、ハウス栽培
あるいは水耕栽培の際の床などに使用される生分解性発
泡体であって、使用済み後に廃棄されたり、植物の育成
の際の床ごと田畑に移植されたりしたときに、廃棄場所
や田畑などに生存している微生物により、短期間で容易
に分解され得る上記発泡体を提供する。 【構成】 各種の発泡体のリブ１に、生分解性の繊維ま
たは粉末２の１種以上と、易水溶性物質３の１種以上と
を混入させてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生分解性発泡体に関
し、詳しくは、播種シート、植物の育苗の際の床、ある
いは水耕栽培の際の床などに使用される発泡体であっ
て、使用済み後に廃棄されたり、苗ごと田畑に移植され
たり、種子を保持して田畑に敷設したときに、廃棄場所
や田畑などに生存している微生物により、短期間で容易
に分解され得る上記発泡体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、植物の育苗の際の床（以下、「苗
床」と言うこともある）として、土壌に代えて、ポリウ
レタンなどの発泡体が多用されている。また、近年の我
が国の作付け土地の事情悪化に伴い水耕栽培が注目され
るようになって来ており、この水耕栽培の際の床として
も、ポリウレタンなどの発泡体が使用されている。

【０００３】ところで、これらの苗床や水耕栽培の床な
どに使用される発泡体は、親水性や保水性を必要とする
ため、例えばポリウレタン発泡体においては、ポリオー
ル分子鎖中にオキシエチレン基などの親水性基を導入し
て親水性としたものが使用されている。

【０００４】ただし、このように親水性や保水性とした
のみでは土中での分解が困難であり、例えば、苗を床ご
と田畑に移植した際には、新たな作付け時に、未分解の
発泡体を排除する作業を要すると言った問題がある。こ
の問題に対処すべく、本出願人は、先に、植物の生理に
適合し、かつ好微生物性の粉末有機質充填物を配合し
て、微生物により分解され得るようにしたポリウレタン
発泡体を提案している（特公昭５８−５６６０５号公報
参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た本出願人によるポリウレタン発泡体にあっても、土中
での分解にかなりの長時間を要し、前述した従来の親水
性や保水性としたのみのポリウレタン発泡体と同様の問
題が生じることがある。

【０００６】そこで、本発明者は、この分解に長時間を
要する原因を追求したところ、（１）土中の微生物が、
上記の本出願人によるポリウレタン発泡体に配合されて
いる好微生物性の粉末有機質充填剤に辿り着くまでにか
なりの時間を要すること、（２）辿り着いた後に、微生
物がこの粉末を分解するのに、さらに時間を要するこ
と、（３）この粉末が微生物により分解された後に、こ
の部分からポリウレタンの分子鎖が切断され、低分子化
して、分解されること、の現象により分解されることに
あるとの結論を得た。

【０００７】本発明は、上記（１）〜（３）の現象をよ
り短期間に実現させることが可能であり、したがって上
記した本出願人によるポリウレタン発泡体の分解より
も、さらに高速で（短時間で）微生物による分解が行わ
れ得る生分解性発泡体を提案することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による生分解性発泡体は、生分解性の繊維ま
たは粉末の１種以上と、易水溶性物質の１種以上とが混
入されてなることを特徴とする。

【０００９】本発明における生分解性の繊維または粉末
としては、大豆，小豆，小麦，米，トウモロコシ，サト
ウキビ，コーリャンなどの穀物の繊維や粉末、木片（お
が屑），ワラ（例えば、麦類、稲類、トウモロコシなど
のワラ），穀物の殻（例えば、もみ殻，そば殻，麦皮な
ど）などの天然繊維質物の繊維や粉末、木綿，毛，麻，
絹などの織物や糸の繊維や粉末、古紙の繊維や粉末、ジ
ャガイモ，クズ，サツマイモ，コムギ，コメ，トウモロ
コシ，タピオカなどの澱粉の粉末や繊維、アセチル澱
粉，ニトロ澱粉，ジアルデヒド澱粉などの澱粉誘導体の
繊維や粉末、非結晶性セルロース（無定形セルロー
ス），結晶性セルロース（結晶性の構造部分を単離した
もの），結晶性と非結晶性の構造部分が任意の割合で混
合しているセルロースなどのセルロースの繊維や粉末、
アルカリセルロース（ソーダセルロース，カリセルロー
スなど）、アンモニアセルロース，メチルセルロース，
エチルセルロース，オキシエチルセルロースなどのセル
ロース誘導体の繊維や粉末などが挙げられる。これらの
生分解性の繊維や粉末は、それぞれ単独で使用してもよ
いし、２種以上を混合して使用することもできる。

【００１０】上記した繊維の長さ、あるいは粉末の粒径
は、あまり大きすぎると微生物による分解が遅くなり、
逆にあまり小さすぎると混入作業が困難になるため、実
用的には５００μｍ程度以下、好ましくは１００μｍ程
度以下の長さ、あるいは粒径を有するものを使用するの
が適している。

【００１１】生分解性の繊維や粉末の混入量は、あまり
少なすぎれば混入効果が発現せず、逆にあまり多すぎる
と、発泡体の強度が低下する場合があるため、発泡体を
構成する樹脂（以下、「樹脂材料」と言う）１００重量
部に対して５〜５００重量部、好ましくは１０〜５０重
量部が適している。

【００１２】また、本発明における易水溶性物質は、水
には容易に溶けるものであって、例えば、α化澱粉、可
溶性澱粉、カルボキシメチル澱粉、カルボキシメチルセ
ルロース、ポリアクリル酸ソーダ、ガラクタン、ポリエ
チレンオキサイド、ポリビニルアルコール、硝酸石灰、
硝酸カリウム、硝酸カルシウム、硝酸アンモニウム、第
一リン酸アンモニウム、第一リン酸カリウム、塩化カル
シウム、塩化アンモニウム、硫酸マグネシウム、硫酸苦
土などの固体状物質または液体状物質が挙げられ。これ
ら易水溶性物質は、樹脂材料中に溶解するものであって
も、溶解しないものであってもよいが、樹脂材料中に溶
解するものが好ましい。したがって、好ましくは、上記
の易水溶性物質の中から、使用する樹脂材料の種類に応
じて適宜選択され、それぞれ単独で、あるいは２種以上
が混合されて使用される。

【００１３】なお、固体状で、かつ樹脂材料に溶解しな
い易水溶性物質を使用する場合は、固体状のままで使用
してもよいし、予め水、その他の溶媒に溶解させて液体
状として使用することもできる。液体状で使用する場合
には、これら易水溶性物質が本発明の生分解性発泡体中
に微細な液体状態で均一に分散され、本発明の生分解性
発泡体がより高速で分解されることとなる。固体状のま
まで使用する場合にあっても、本発明の生分解性発泡体
をより高速で分解させる上で、微細なものが発泡体中に
均一に分散していることがより好ましい存在態様である
ため、粒径が５〜２００μｍ程度のものを使用すること
が適している。

【００１４】易水溶性物質の混入量は、あまり少なすぎ
れば混入効果が発現せず、逆にあまり多すぎると、実用
段階で液水溶性物質の溶出が多すぎて物理的な強度低下
が大きくなる場合があり、また生分解が進みすぎる場合
もあるため、樹脂材料１００重量部に対して１０〜１０
０重量部程度とすることが好ましい。

【００１５】以上の生分解性の繊維または粉末と易水溶
性物質とを混入させる本発明の発泡体としては、ポリウ
レタン、フェノール、尿素、ポリエチレン、ポリスチレ
ン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、エチレン酢酸ビ
ニル共重合体などの発泡体が使用できる。これらの発泡
体は、植物の育成上はもとより、より高速で分解させる
上でも、連続気泡性のもの、親水性や保水性を付与した
ものを使用することが好ましい。

【００１６】例えば、ポリウレタン発泡体の場合におい
ては、前述の本出願人による特公昭５８−５６６０５号
公報に開示される、ポリウレタン原料のポリオール分子
鎖中にオキシエチレン基などの親水性基を多く導入した
ものを使用したり、ポリウレタン発泡体製造時の補助原
料の１つである界面活性剤として親水性の高いポリオキ
シエチレン系のものを使用したり、あるいはポリウレタ
ン発泡体に親水性を付与するためにカチオン系，アニオ
ン系，ノニオン系の界面活性剤を配合したりすることに
より、さらに良好な親水性を持ったポリウレタン発泡体
を得ることができる。

【００１７】これらの発泡体に上記した生分解性の繊維
または粉末と易水溶性物質とを混入させるには、発泡体
の原料中に所要量を混合しておき、発泡体の製造と同時
に混入させればよい。例えば、ポリウレタン発泡体の場
合には、ワンショット法、プレポリマー法があるが、ワ
ンショット法においては、ポリエーテルポリオールおよ
び／またはポリエステルポリオールと触媒、発泡剤など
からなるポリオール成分に生分解性の繊維または粉末と
易水溶性物質とを混合しておき、これをトリレンジイソ
シアネートなどのイソシアネート成分と反応させ、通常
のポリウレタン発泡体の製造方法により得られる。ま
た、生分解性の繊維または粉末と易水溶性物質とを、イ
ソシアネート成分に混合しておくこともできるし、ある
いはポリオール成分とイソシアネート成分の両方に混合
しておくこともできる。

【００１８】プレポリマー法においては、ポリオールに
対して化学量論的に過剰なイソシアネートを混合加熱し
て得た末端ＮＣＯのプレポリマーと、このＮＣＯに対し
て大過剰の水や整泡剤などの混合液とを、混合攪拌して
ポリウレタン発泡体を得るに際して、プレポリマーおよ
び／または混合液に予め生分解性の繊維または粉末と易
水溶性物質を混合しておくことでポリウレタン発泡体が
製造できる。

【００１９】これらの方法により、ポリウレタン発泡体
のリブ（骨格）中に、生分解性の繊維または粉末と易水
溶性物質とが、均一に混入した状態のポリウレタン発泡
体が製造される。

【００２０】

【作用】本発明の生分解性発泡体は、例えば、図１
（Ａ）に示すような構成を有すると推測される。同図に
おいて、１が発泡体のリブで、この内部、あるいは壁
面、その他の箇所に、生分解性の繊維または粉末２（図
１では、これらを粒状で示している）と易水溶性物質３
とが分散して包含されている。

【００２１】このような構成の本発明の生分解生発泡体
が、土中に埋設されたり、土の表面に置かれると、先
ず、土中水あるいは雨や人工的な蒔き水に接触して、リ
ブ１の表面あるいは表面近傍に存在する易水溶性物質３
が溶け出し、図１（Ｂ）に示すように、リブ１の表面が
浸食された状態となるとともに、リブ１の表面に露出し
ている生分解性の繊維または粉末２が主として土中微生
物により分解されはじめる。このとき、上記の浸食によ
り、生分解性の繊維または粉末２の露出面積が増大し、
微生物による該繊維または粉末２の分解速度が増大する
こととなる。

【００２２】上記の生分解性の繊維または粉末の微生物
による分解で、リブ１が千切れ易くなる。リブ１が千切
れれば、リブ１の内部に存在していた易水溶性物質３も
リブ１の表面に露出して、上記のような各種の水と接触
し易くなり、リブ１への浸食部分の形成を促進し、リブ
１の内部に存在していた生分解性の繊維または粉末２が
リブ１の表面に露出して、これら繊維または粉末の微生
物による分解がさらに促進される。

【００２３】そして、発泡体として、連続気泡性で、か
つ親水性のものを使用していれば、上記の各種の水がリ
ブ１内部にまで容易に浸透するため、リブ１内部に存在
する易水溶性物質３の溶出が一層速やかに進行する。

【００２４】以上により、本発明の生分解性発泡体は、
倉庫などでの貯蔵ないしは保管中、すなわち水との接触
が無い状態においては、生分解は進行し難いが、田畑な
どの水分が存在する環境下においては、微生物が発泡体
に混入されている生分解性の繊維または粉末２に辿り着
くまでの時間が、従来のこの種の発泡体の場合に比し
て、大幅に短縮されるため、分解速度が大幅に向上する
こととなる。したがって、本発明の生分解性発泡体は、
一般的な作物の苗床や露地栽培の播種シートとしてはも
ちろん、作付け期間の短い作物、あるいはハウス栽培や
水耕栽培などのように作付け期間を適宜短縮することが
可能な栽培法などの苗床などとしても好適に使用するこ
とができる。また、苗床ごと田畑などに移植しない場合
においても、廃棄箇所において、短期間で容易に生分解
するため、廃棄処分も極めて容易となる。

【００２５】なお、生分解性の繊維または粉末２が微生
物により分解されて生成する低分子量の物質、あるいは
易水溶性物質３のうちの特定の溶出物（例えば、石灰質
やカリウムなど）が、植物の育成を促進することは言う
までもない。

【００２６】

【実施例】

実施例（ポリウレタン発泡体使用） （ｉ）ポリエーテルの合成：グリセリンを開始剤とし
て、エチレンオキサイド／プロピレンオキサイド＝８０
／２０（重量部）を平均分子量が３５００となるよう
に、カセイソーダ存在下で窒素雰囲気中、１２０℃で２
時間反応させた。得られたポリエーテルを窒素雰囲気中
で冷却し、硫酸で中和した。 （ｉｉ）プレポリマーの合成：（ｉ）のポリエーテル１
００重量部に対して、ＴＤＩ８０（トリレンジイソシア
ネート）３４．３重量部を窒素雰囲気中で攪拌しながら
徐々に添加し、８０℃に加温しながら約２時間で反応を
終了させ、ＮＣＯ基が９．６％の末端ＮＣＯのプレポリ
マーを得た。このプレポリマーに、易水溶性物質として
３０μｍに微粉化した硝酸カリウム２０重量部を添加
し、良く攪拌した。 （ｉｉｉ）発泡体の製造：１００重量部の水に対して、
生分解性の粉末として粒径５０μｍの木粉５０重量部
と、ポリオキシエチレン系界面活性剤１重量部とを加え
て良く攪拌し、この混合物に（ｉｉ）のプレポリマーと
硝酸カリウムとの混合液１２０重量部を加えて１０秒間
攪拌して発泡させてた。以上のようにして、連続気泡性
の親水性ポリウレタン発泡体に、生分解性の粉末として
の木粉と、易水溶性物質としての硝酸カリウムとが混入
された本発明の生分解性発泡体を得た。

【００２７】比較例 易水溶性物質である硝酸カリウムを添加しない以外は、
実施例１と同様にして、連続気泡性の親水性ポリウレタ
ン発泡体に、生分解性の粉末としての木粉が混入された
比較の生分解性発泡体を得た。

【００２８】〔生分解性能比較例〕上記の実施例および
比較例で得た本発明の生分解性発泡体と比較の生分解性
発泡体とを、それぞれ厚さ２ｃｍに裁断して、サンプル
とした。一方、適当な箱に、畑から採取した土を入れ
た。この箱内の土中に、上記の各サンプルを埋め、１２
０日間放置した後に取り出し、表１に示す各強度を測定
した。なお、表１には、強度低下の度合を明らかにする
ために、埋め込み前の各サンプルの各強度をも示した。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１から明らかなように、生分解性の繊維
または粉末とともに、易水溶性物質を混入させた本発明
の生分解性発泡体は、生分解性の繊維または粉末のみを
混入させた比較の生分解性発泡体に比して、強度低下の
度合が強く、実際の田畑や廃棄箇所などの土中での分解
速度が速いことが判る。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の生分解性
発泡体は、生分解性の繊維または粉末とともに、易水溶
性物質を混入させているため、次のような効果を奏する
ことができる。 （１）土中に埋め込んだ際などにおいて、先ず、発泡体
の表面に露出している生分解性の繊維または粉末が微生
物の攻撃を受けて分解するとともに、やはり発泡体の表
面に露出している易水溶性物質が土中に存在する水分に
より溶出し、この溶出跡が浸食部分となり、微生物の発
泡体内部への侵入を容易にし、生分解速度が速まる。 （２）また、上記の浸食部分において、発泡体のリブが
容易に千切れ、生分解性の繊維または粉末および易水溶
性物質の露出面積を増大させ、生分解速度がより一層速
まる。 （３）しかも、生分解性の繊維または粉末の生分解生成
物、および易水溶性物質の溶出成分が、作物の生育時の
養分となり、作物の生育を良好にする。 （４）上記（１），（２）のように生分解速度が速いた
め、苗床などとして適用する場合において、特に、苗移
植後の廃棄処分が極めて容易であるし、作物収穫まで使
用する場合にあっては収穫後の床の処分作業は不要とな
るなどの顕著な効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の生分解性発泡体の構造および分解状況
を模式的に説明するため概略図であり、（Ａ）が製造当
初の状態を示し、（Ｂ）が分解途上の状況を示してい
る。

【符号の説明】

１ 発泡体のリブ ２ 生分解性の繊維または粉末 ３ 易水溶性物質

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発泡体に、生分解性の繊維または粉末の
   １種以上と、易水溶性物質の１種以上とを混入させてな
   ることを特徴とする生分解性発泡体。