JPH09912A - 乾燥した水性有機ゲルカプセルの復元方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 乾燥し固化した水性ゲルカプセルをカプセ
ル形状を保ちながら復元する方法を提供する。 【構成】 金属イオンによって硬化した水性有機ゲル
からなりその後乾燥して固化した水性有機ゲルカプセル
の復元方法において、これら固化したカプセルを、硬化
に関与した前記金属イオンを含む水溶液に浸漬すること
によって復元させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水性有機ゲルカプセ
ル、例えばゲル被覆種子のゲル被覆が水分を失って乾燥
した場合に、これを復元する場合に用いることができ
る。

【０００２】

【従来の技術】植物種子を水性有機ゲルのマイクロカプ
セルに封ずる技術、即ち、種子のゲル被覆技術は、この
ゲル被覆中に含まれる水分による発芽率が向上し、従来
機械播種に適さなかったような微少な種子或いは非球状
種子等でも機械播種可能となり、或いは、ゲル層に各種
薬品や肥料を加えることで作物の生育或いは収量が向上
する等の著しい効果があるため、近年用いられるように
なってきた。この中でも、金属イオンによって硬化され
る水性有機ゲルカプセルゲルによる被覆は、作製が容易
であり、安価で、また種子の発芽に悪影響を及ぼすこと
が少ない等の理由で特に広く使われるようになってい
る。

【０００３】しかし、このような金属イオンによって硬
化された水性有機ゲル被覆を有する種子の場合、保存す
ると水を失って固化する。或いは不用意の発芽を防止す
るためにこれらを強制的に乾燥する。このように失水し
て固化したゲル被覆種子において、機械播種等のその使
用時にその固化したゲル被覆を復元する必要があった。

【０００４】このために、これらゲルカプセルを水に浸
漬する方法が用いられてきた。しかし、この方法による
とこれらゲル被覆は水を含んで膨潤する過程でゲルカプ
セルの表層が脱落してしまって滑らかさを失い、その結
果、ゲルカプセル同士、或いは金属面や樹脂面等との摩
擦力が大きくなる。このように表層が脱落したゲルカプ
セルの取り扱い性は著しく低く、移送時や、播種機等の
ホッパ内でつまりが生じると云った問題があった。

【０００５】また、ゲルカプセルにおいて、その表層は
比較的硬く丈夫なためゲルカプセルの形を維持する働き
があるが、この表層が上記のように脱落すると、ゲルカ
プセルの強度は著しく低下し、乾燥前のゲルカプセルの
強度の１／２以下となってしまい、復元後の取り扱いで
ゲルカプセルが破壊される頻度が著しく多くなってしま
っていた。

【０００６】なお、ゲル内部に封入される物質が種子で
ある場合、視認で内部の種子の発芽の有無を観察できる
ことが必要とされるが、上述のように表層が剥離したゲ
ルカプセルの場合、白化してしまうのでこの視認性が低
下し、或いは、全く確認できなくなると云ったことも生
じる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、乾燥し固化
した水性有機ゲルカプセルを、特に表層部を損なうこと
なく、カプセル形状を保ちながら復元する方法を提供す
ることを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために、請求項１に記載のように、金属イオンに
よって硬化した水性有機ゲルからなりその後乾燥して固
化した水性有機ゲルカプセルの復元方法において、これ
ら固化したカプセルを、硬化に関与した前記金属イオン
を含む水溶液に浸漬することによって復元させる構成を
有する乾燥した水性有機ゲルカプセルの復元方法であ
る。

【０００９】ここで、復元とは、乾燥前のゲルカプセル
の形状に戻すことであって、その指標としては、下記の
４条件全てを満たしたときに復元したと判断する。 ・大きさ ：乾燥前のものの±１５％以内 ・外観及び視認性：表層の剥離がなく滑らかであって、
封入物質の状態が確認できること ・重量 ：乾燥前のものの±１０％以内 ・破断荷重 ：乾燥前のものの±１０％以内

【００１０】ここで、復元用溶液中、ゲルカプセルの硬
化に関与した金属イオン量が１．４ｍｍｏｌ/ l 未満で
あると、ゲルカプセルの膨潤が早すぎて制御しにくい。
また、６．８ｍｏｌ/ l 以上であると、ゲルカプセルの
復元が遅く、全体が膨潤する前に崩壊してしまいやす
い。

【００１１】また、浸透圧が４．３ａｔｍより低いとゲ
ルカプセルが脱落してしまいやすく、一方、４．５ａｔ
ｍより高いとゲルカプセルの復元が遅く、全体が膨潤す
る前に崩壊してしまいやすい。浸透圧は、ファント・ホ
ップによる次式 ＰＶ＝ｎＲＴ （Ｐ：浸透圧、ｎ：溶質モル数、Ｖ：溶液の体積、Ｔ：
溶液の絶対温度（Ｔ＝２９３Ｋとした）、Ｒ：気体常
数） でＲ＝０．０８２１（ａｔｍ・ l／（ｍｏｌ・Ｋ））と
して求めた。（ただし、水溶液中の塩化ナトリウム及
び、塩化カルシウムは全て解離するものとした。）

【００１２】なお、水性有機ゲルを形成するものとして
は、アルギン酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ等が挙げ
られる。また、これらをゲルとして硬化させる金属イオ
ンとしてはカルシウム、バリウム等の２価金属やアルミ
ニウムが用いられていて、これらは通常塩化物水溶液と
して用いられる。

【００１３】また、浸透圧を調整するものとしては、塩
化ナトリウム、或いは、硝酸カリウム、硫酸アンモニウ
ム等を用いうるが、ゲルカプセル内に内包されたものに
悪影響を及ぼさないものであることが必要である。な
お、ゲルカプセル内に内包されたものが種子である場
合、硝酸カリウム、硫酸アンモニウム等を用いると、播
種後肥料成分となり、これら植物の成長を促進するので
望ましい。

【００１４】ここで、水性有機ゲルカプセルは、公知の
金属イオンによって硬化されて作られたものであれば全
て本発明に係る復元方法を応用することができる。その
一例を示すとここで水性有機ゲルカプセルは例えば次の
ように作製することも可能である。

【００１５】即ち、前記ゲル形成剤の適当な濃度の水溶
液を作製し、この水溶液の液滴を中空細管端部に形成し
た後、細管の中空部を利用して封入する目的物質（例え
ば種子）を液滴内に入れた後、細管端部から前記硬化用
金属塩水溶液へ滴下することにより、球状のカプセルと
することができる。

【００１６】これらゲルカプセルはその後乾燥し、或い
は、熱風乾燥等の通常の乾燥手段によって乾燥されて、
その水分をほとんど失うことによって厚さも失い、封入
された物質の周りにコートした樹脂のようにフイルム状
に薄くなって（乾燥前の１／３０〜１／５０）固化す
る。この固化によって破断荷重は著しく高くなり、乾燥
前のゲルカプセルの破断荷重の数千〜数万倍となる。

【００１７】ここで、復元用溶液の温度は、高い温度で
あれば比較的早く復元し、低い温度では遅くなるので、
復元速度の調整に利用することができるが、当然ゲルカ
プセル中に内包されたものに悪影響を及ぼさないことが
必要であり、例えばゲル被覆種子の場合、０℃以上５０
℃以下で、望ましくは２０℃乃至３０℃である。

【００１８】

【作用】本発明の乾燥した水性有機ゲルカプセルの復元
方法において、浸透圧が制御されゲルカプセルの固化に
関与した金属イオンを適当量含む水溶液（以下「復元用
溶液」とも云う）によって、カプセル内外の浸透圧の差
が少なく、カプセル内部への水の浸透速度が制御され、
また、同様にカプセル内部での水の拡散速度も制御され
るため、復元時に生じるひずみが小さく、該ゲルカプセ
ルが割れて脱落したり、表層が剥離するなどの欠陥が生
じない。また、ゲルの凝固に関与する金属イオンを適切
な濃度とすることで、ゲルが膨潤しすぎることがなく、
適切な復元速度を得ることができる。

【００１９】

【実施例】

〔実施例１〜３及び比較例１〜３〕水性有機ゲルを形成
するものとしてアルギン酸ナトリウム、これを硬化させ
るものとして塩化カルシウムを用いた。アルギン酸ナト
リウム３重量％溶液からなる液滴を、中空細管から塩化
カルシウム１０重量％溶液中に滴下して、中空のゲルカ
プセルを１３０個作製した。これらは直径が１２ｍｍの
球状で、重量は０．９ｇであり、透明なものであっ
た。。ここで、これらの内１０個について、それらの破
断荷重を２０００ｇのロードセルを取り付けたレオメー
タを用いて測定したところ、これらの平均破断強度は
０．５１ｋｇｆであった。

【００２０】なお、この測定をより具体的に説明する
と、レオメータの測定部の円盤状の下ステージに滑り止
めとして濾紙を置き、その上にサンプルを置いて上昇さ
せて、同様に円盤状の上ステージとともにサンプルを圧
縮して破断させ、その時の荷重−歪み曲線から破断強度
を求めた。

【００２１】上記ゲルカプセルを６０℃の熱風乾燥機で
乾燥したところ、固化した。このとき、このゲルカプセ
ル中の水分率は５重量％（カールフィッシャー法で測
定）であり、その破断荷重は高く、２０００ｇのロード
セルを有するレオメータでは測定できなかった。

【００２２】以上のように作製した乾燥・固化したゲル
カプセル１００個をそれぞれ表１に示す２５℃の５種類
の溶液及びイオン交換水（「溶液６」とする）それぞれ
２ lに浸漬した。浸漬開始２４時間後、これらゲルカプ
セルを取り出してその状態を観察し、また、その破断荷
重をレオメータにて測定した。その結果を表２に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】表２により、本発明のゲルカプセルの復元
方法の実施例では、ゲルカプセルは完全に、乾燥・固化
前の形状、強度に復元していて、透明である。なお表２
には示さないが、重量も実施例１乃至実施例３に係るゲ
ルカプセルにおいては、乾燥・固化前の形状、強度の±
１０％以内であった。

【００２６】なお、表２において、比較例１のゲルカプ
セルは浸漬開始後２４時間でその復元が不完全であった
ので、その後さらに２４時間浸漬したところ、膨潤し部
分崩壊した。また、このときの破断荷重を測定したとこ
ろ０．１５ｋｇｆであった。このように、比較例１〜３
のゲルカプセルの内、乾燥・固化前の状態に復元したも
のはなかった。

【００２７】〔実施例４及び比較例４〜６〕それぞれ、
実施例１と同様にして、但し、それぞれには中空細管の
中空部を利用してホウレンソウの種子１個を封じた直径
１２ｍｍのゲル被覆種子５００粒（以下「原被覆種子」
と云う）を作成した。原被覆種子についての強度をレオ
メータで測定したところ、０．５０ｋｇｆであった。そ
の後これらを実施例１等と同じ条件で通風乾燥した。

【００２８】これらをそれぞれ１００個ずつ表１に示し
た溶液１、３、５及び６それぞれ２lに２４時間浸漬
し、取り出した（それぞれ比較例４、実施例４、比較例
５及び比較例６とする）。これらの状態及び強度を表３
に示す。

【００２９】

【表３】

【００３０】また、実施例４、比較例４〜６のゲル被覆
ホウレンソウ種子、及び原被覆ホウレンソウ種子それぞ
れ１００粒を、濾紙２枚敷いた直径１２ｃｍのシャーレ
に播種し、これを２０℃の人工気象器に入れ、４８時間
後及び９６時間後の発芽数とゲルからの根の突出数を調
査した。結果を表４に示す。

【００３１】

【表４】

【００３２】表４より、本発明に係る乾燥したゲルカプ
セルの復元方法によって復元したゲル被覆種子の発芽率
及び突出率は、乾燥前のゲル被覆種子と同レベルに戻る
ことが明らかである。

【００３３】

【発明の効果】本発明の乾燥したゲルカプセルの復元方
法によれば、乾燥・固化する前の物性、形状及び視認性
を完全に復元できる。またこの方法を乾燥したゲル被覆
種子に応用した場合、元のゲル被覆種子の発芽率のレベ
ルまで復元する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 南 昌義 大阪府枚方市池之宮２−４−49 三晶株式 会社内 (72)発明者 南口 利一 大阪府中央区北浜東１−29 三晶株式会社 内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属イオンによって硬化した水性有機ゲ
   ルからなりその後乾燥して固化した水性有機ゲルカプセ
   ルの復元方法において、 これら固化したカプセルを、硬化に関与した前記金属イ
   オンを含む水溶液に浸漬することによって復元させるこ
   とを特徴とする乾燥した水性有機ゲルカプセルの復元方
   法。
2. 【請求項２】 上記水溶液において硬化に関与した前記
   金属イオンの濃度が１．４ｍｍｏｌ/ l 以上６．８ｍｍ
   ｏｌ/ l 未満であることを特徴とする請求項１に記載の
   乾燥した水性有機ゲルカプセルの復元方法。
3. 【請求項３】 上記水溶液の浸透圧が４．３ａｔｍ以上
   ４．５ａｔｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至
   請求項２に記載の乾燥した水性有機ゲルカプセルの復元
   方法。