【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は植物生育用保水剤に関するものであ
る。植物の良好な生育を図るためには、栽培期間
中、たえず土壌に適度な水分を保持させ、水分を
植物に補給し続けることが不可欠な条件である。
土壌に保水性を賦与させる方法として、保水性の
ある土壌改良剤を土壌に混入することが広く実施
されている。その１つの資材として、最近、澱粉
―ポリアクリロニトリルの加水分解物、澱粉―ポ
リアクリル酸塩架橋物、ポリエチレンオキサイド
変性物、ビニルアルコール―アクリル酸塩共重合
物などの半合成及び合成の吸水性高分子物質を用
いることが提案されている。これら吸水性高分子
の植物栽培への利用方法として、(1)水膨潤ゲルを
人工床として使用し、発芽・生育させる方法、(2)
吸水性高分子を天然土壌に混合し栽培する方法、
(3)担体物質に吸水性高分子物質をバインダーで接
着させた造粒物を、人工床土又は保水性資材とし
て使用し、栽培する方法、(4)栽培鉢の内部を吸水
性高分子物質でコーテイングした鉢を用いて栽培
する方法等が挙げられる。また、これら吸水性高
分子物質及びその造粒成型物を土壌に投入する方
法として、(1)吸水性高分子物質そのものを土壌系
内に均一に混合分散させる方法、(2)吸水性高分子
物質又はその成型物を根部の周辺部に投入し、土
中に部分的に保水層又は保水塊をつくらせる方法
が挙げられる。これらの方法のうち、粉体、粉粒
体の吸水性高分子を土壌に混入する場合、湿潤状
態の土壌では、土壌中の水分を吸水性高分子が早
やかに吸収し、ままこ現象が生じ、均一に土壌と
混合することが不可能である。又、混合作業時
に、風などで容易に飛散し取扱い上、極めて不都
合である。これらの諸点を改善するため、吸水性
高分子物質を土壌や栽培床材料と共に用いて成型
する方法が開示されている。例えば、特開昭56−
5022号、特開昭56−11723号公報に開示されてい
るが、肥料と栽培床材料をバインダーで粒状物に
造粒し、吸水性高分子物質を表面に接着させる方
法、又は特開昭56−8619号公報に開示されている
ように、土壌に吸水性高分子、水溶性高分子バイ
ンダー及び肥料等の補助成分を混合し粒状に造粒
する方法がある。これらの方法では、(1)粉粒状、
粒状、又はブロツク状の吸水性高分子を用いて、
表面処理した場合、当該吸水性物質が非常に離脱
しやすい、(2)バインダーで混合造粒した場合、堅
固な造粒物が製造できるが、当該吸水性物質の吸
水能が損なわれ、十分な保水効果を発揮しない、
(3)バインダーの添加量を多くした場合、乾燥工程
を必要とするなどの欠点を有する。
本発明者らは、これらの欠点を改善するため、
鋭意努力研究した結果、吸水性高分子物質を担体
成分と共に加圧成型することにより、吸水性高分
子物質の特性を損なわず、植物生育のための保水
剤として有効に使用することができることを見出
し、本発明に到つた。
即ち、本発明は植物生育に適する担体成分に対
し、10重量％以上の水不溶性の吸水性高分子物質
を混合し、圧縮成型してなる植物生育用保水剤を
提供するものである。
本発明に係る吸水性高分子物質とは、水に不溶
で、水に接して多量の水を吸収し、自重の30倍以
上の吸水能を有する物質である。例えば、特公昭
49−43395号公報が開示する澱粉―ポリアクリロ
ニトリルグラフト共重合体、特公昭51−39672号
公報が開示する架橋ポリアルキレンオキシド、特
公昭53−13495号公報が開示するビニルエステル
―エチレン系不飽和カルボン酸共重合体ケン化
物、特公昭54−30710号公報が開示する逆相懸濁
重合法によつて得られる自己架橋ポリアクリル酸
塩、特開昭54−20093号公報が開示するポリビニ
ルアルコール系重合体と環状酸無水物との反応生
成物、特開昭55−84304号公報が開示するポリア
クリル酸塩架橋物などを挙げることができる。吸
水性高分子の形状は、粉状、粉粒状、粒状、フレ
ーク状の小片物を用いることができるが、望まし
くは、吸水して著しく膨潤し成型物が崩壊し、内
部に存在する当該吸水性高分子物質も十分に吸水
可能な状態を創出する粉粒状、粒状、ブロツク状
の形態をもつ吸水性高分子物質が好まれる。
本発明に係る担体物質としては、天然土壌、パ
ーライト、バーミキユライト、ゼオライト、ピー
トモス、バーク、クレー、オガ屑、パルプ、籾が
ら、ワラ、その他植物生育に適するものであれ
ば、使用することができるが、繊維性担体物質が
当該目的に適する。
また、これら担体物質を適宜組み合せ混合した
ものも、勿論、使用することができる。
本発明の実施にあたり、本発明の植物生育用保
水剤の中に、本発明の効果を害しない限り肥料成
分や農薬成分を混入することができる。
肥料成分としては、一般的に使用されている無
機、有機質肥料及び微量元素成分が用いられる。
吸水性高分子物質は、肥料成分の高イオン物質と
の接触により、急速にその吸水能が低下するた
め、好ましくは、非イオン系の肥料又は遅効性肥
料の使用が望ましい。
農薬成分としては、殺虫剤、殺菌剤、植物生長
調整剤、除草剤を用いることができ、これらは液
型、粉剤等の剤型を問わない。
本発明に係る圧縮成型方法としては、乾式顆粒
圧縮法もしくは直接粉末圧縮法が挙げられる。当
該吸水性高分子物質には、多量の水を吸収して膨
潤し、粘稠なゲル状態を呈するものもある。これ
ら吸水性高分子物質では、粘稠状態で成型した場
合、担体成分とくつつき合うことができ、堅固な
加工成型物を製造することが出来るものもある
が、水膨潤後、形状が大きくなり、担体成分と安
定的に接着できないものもあり、湿式による成型
法は不適である。更に湿式成型によれば、製造工
程における流動性の低下、また吸水ゲルを乾燥す
る工程を必要とし、製造上コストアツプになる。
当該圧縮成型法による製造法を例示すれば、例え
ば担体成分に吸水性高分子物質を担体成分重量に
対し10％以上添加し、混合撹拌後、ロールデイス
ク内に圧力を加え強制挿入し押出し、任意の長さ
で切断し本発明保水剤を得る方法が挙げられる。
当該担体成分は通常の状態では含水しており、多
量の水分を加える必要はないが、担体成分の水分
状態、形状、比重等により、加工時の原料の滑り
を向上させ、造粒効率を高めるため、原料混合時
に少量の水を散布してもよい。例えば、原料重量
に対して５〜20％の水を散布すればよい。添加水
分は、圧縮成型時の摩擦熱により水分は適当に蒸
発し、特別な乾燥工程を必要としない。製造効率
を向上させるために、必要に応じて、滑沢剤とし
てグリセリン、エチレングリコール、タルクを混
合時に添加してもよい。
成型形状は、ダイスの口径と有効厚に依存し、
適宜、任意のダイスを選定することにより調節す
ることができるが、製造効率、使用時のハンドリ
ング、形状の安定性からダイス口径直径3m／ｍ
〜10m／ｍが好ましい。長さは、特に限定されな
いが、例えば直径／長さ比が0.5〜２の形状が好
まれる。
圧縮成型性即ち圧縮成型時の製造スピードは、
使用される担体成分及び混合比率により異なる。
当該担体成分のみでの成型は、全く困難ではない
が、当該吸水性高分子物質を添加することによ
り、成型性が向上する。吸水性高分子物質の添加
量が３％（重量％）位以上で、成型性及び生産性
の向上に寄与し、更に10％以上になると、大幅に
向上する。
本発明の保水剤の使用方法としては、例えば特
開昭56−5022号公報が開示するように、土壌等の
栽培床材料と混合する方法、特開昭56−11721号
公報が開示するように、植物に対して離れた特定
箇所に投入する方法、特開昭56−11722号公報が
開示するように、栽培床の適当な深さに層状に埋
没する方法が挙げられるが、一般的に播種周辺
部、根系発達部、土壌表層部に投入することがで
きる。即ち、本発明の保水剤を用いて、保水層又
は保水塊を形成させ栽培植物に保持された水分が
有効に利用されるならば、土壌のいかなる場所で
も良い。又、本発明の保水剤を植生帯、植生マツ
ト、植生袋、植生盤等の資材に組み込んで使用す
ることもできる。
本発明の保水剤の水分接触時における崩壊性並
びに保水性の調節は当該保水剤の組成成分、配合
割合、並びに圧縮加工条件により任意に行なうこ
とができる。崩壊性とは、当該保水剤に含有され
る吸水性高分子物質の水分吸収に伴う体積膨張に
起因し、体積膨張力により当該保水剤の形状が変
型し、壊裂することをいう。この崩壊性は、圧縮
加工条件におけるダイス口径の選択による当該保
水剤の大きさ、形状、ダイス有効厚による密度及
び添加吸水性高分子量により変化する。即ち、崩
壊性の難易度は、本保水剤に含有される吸水性高
分子物質が容易に水を捕える状態に成型されてい
るか否かにより決定される。崩壊性の決定は、使
用場面に応じ適宜、選択すればよく、例えば、短
時間の降雨、散水で、水を捕え即効的に土壌保水
量を向上させたい場合は、吸水速度が早く崩壊力
のよい保水剤を使用すればよい。一方、吸水速度
が遅く、崩壊性が悪い保水剤を使用した場合、吸
水性高分子物質が担体成分内で保護され、土壌投
入後、徐々に吸水し、長期間経過して最大水量を
保持するに到り、遅効的保水剤となりうる。勿
論、適宜崩壊力の相違する保水剤を組み合せ、長
期間、土壌保水量を安定的に維持させることがで
きる。保水性とは、水分を保持する能力であり、
使用される吸水性高分子物質の保水能力、使用添
加量、及び使用される担体成分個有の保水能力に
より一義的に決まるが、土壌の深層部に投入した
場合、土壌圧力により当該吸水性高分子の膨潤が
阻害されることもあるが、土壌系内の空隙率を高
めるか、又は適当な資材で保水剤周辺部に間隙を
設けることにより、本発明保水剤個有の保水能力
を発揮させることができる。
本発明の保水剤の特長を列挙すると次のように
なる。
１ 利用場面に応じて、任意の大きさを選択する
ことができる。
２ 含有させる吸水性高分子物質の添加量を変え
ることで、保水能力を任意に選択することがで
きる。
３ 崩壊速度を適宜変化させることができ、保水
効果を時間的にコントロールすることができ
る。
４ 使用時における飛散がなく、ハンドリングが
著しく向上する。
５ 土壌混合が容易である。
６ 担体成分の表面に当該吸水性高分子物質をコ
ーテイングする加工法に比べて、圧縮成型によ
る本発明の保水剤では、吸水性高分子物質が脱
落することはない。
７ 接着加工でないため、含有された吸水性高分
子物質が接着剤で影響を受けることなく、本来
の特性を損なわない。
８ 他資材との複合化が容易である。例えば、吸
水性高分子物質を張芝工用の資材に組み込みた
い場合、それ自体では形状が小さく、装着が困
難であり、著しく離脱する。しかし、本発明の
保水剤では、緑化工資材に組み込むことがで
き、複合化が容易である。
以下、具体的に圧縮成型条件並びに組成条件を
変えて製造した保水剤の物性を実施例で説明する
が、勿論、本発明はこれら実施例に限定されるも
のではない。
製造例 １
ロール型押出圧縮成型なる乾式顆粒圧縮法で保
水剤を成型した。用いた押出圧縮成型機は不二パ
ウダル製ミニカーＦ―３タイプで、混合機として
不二パウダル製リボンミキサーRM―60型を用い
た。
繊維長約２mmのKPパルプと特公昭54−30710号
公報に開示されている平均粒径80μのポリアクリ
ル酸ソーダ自己架橋の吸水性高分子物質をリボン
ミキサーで混合した後、この混合物重量に対し10
％の水を、更に撹拌しながらスプレーで散布し
た。有効厚７、15又は20t、穴型８φからなるダ
イスを用いて押出圧縮成型した。吸水性高分子物
質とパルプの重量比率及び成型機のダイス条件は
表１に示す通りであり、各々保水剤、、、
、を得た。保水剤の生産性は25Kg／時間で
あつた。又、混合時の水スプレー散布の代りに、
カルボキシメチルセルロース（CMC）10％水溶
液を用いて散布し、保水剤を得た。
The present invention relates to a water retention agent for plant growth. In order to achieve good growth of plants, it is essential to keep an appropriate amount of moisture in the soil and continuously supply water to the plants during the cultivation period.
BACKGROUND ART As a method for imparting water-retentive properties to soil, it is widely practiced to mix soil improvers with water-retentive properties into soil. Recently, as one of the materials, semi-synthetic and synthetic materials with high water absorption properties such as starch-polyacrylonitrile hydrolysates, starch-polyacrylate cross-linked products, polyethylene oxide modified products, and vinyl alcohol-acrylate copolymers have been developed. It has been proposed to use molecular substances. Methods of using these water-absorbing polymers for plant cultivation include (1) a method of using water-swollen gel as an artificial bed for germination and growth; (2)
A method of cultivating by mixing water-absorbing polymers with natural soil,
(3) A method of cultivating using granules made by adhering a water-absorbing polymer substance to a carrier material with a binder as artificial bed soil or water-retaining material; (4) A method of cultivating the inside of a cultivation pot using a water-absorbing polymer substance. Examples include a method of cultivating using pots coated with. In addition, methods for introducing these water-absorbing polymer substances and their granulated products into soil include (1) a method in which the water-absorbing polymer substance itself is uniformly mixed and dispersed in the soil system, (2) a method in which the water-absorbing polymer substance An example is a method in which a substance or a molded product thereof is placed around the roots to partially form a water-retaining layer or a water-retaining mass in the soil. Among these methods, when a water-absorbing polymer in powder or granular form is mixed into soil, in moist soil, the water-absorbing polymer quickly absorbs the water in the soil, causing the mamako phenomenon. occurs, making it impossible to mix uniformly with the soil. Moreover, during mixing work, it is easily blown away by the wind, which is extremely inconvenient for handling. In order to improve these points, a method has been disclosed in which a water-absorbing polymer material is used together with soil and cultivation bed material. For example, JP-A-56-
No. 5022, JP-A-56-11723 discloses a method of granulating fertilizer and cultivation bed material with a binder and adhering a water-absorbing polymer substance to the surface, or JP-A-56-11723. As disclosed in Japanese Patent No. 8619, there is a method in which auxiliary components such as a water-absorbing polymer, a water-soluble polymer binder, and fertilizer are mixed with soil and granulated into granules. In these methods, (1) powder, granular,
Using granular or block-shaped water-absorbing polymers,
(2) When mixed and granulated with a binder, a firm granulated product can be produced, but the water absorbing ability of the water absorbing material is impaired and the water absorbing material is not sufficient. Does not exhibit water retention effect,
(3) When the amount of binder added is increased, there are disadvantages such as the need for a drying process. In order to improve these drawbacks, the present inventors
As a result of intensive research, we discovered that by press-molding a water-absorbing polymer material together with a carrier component, it can be effectively used as a water retention agent for plant growth without impairing the properties of the water-absorbing polymer material. , arrived at the present invention. That is, the present invention provides a water retention agent for plant growth, which is obtained by mixing 10% by weight or more of a water-insoluble water-absorbing polymeric substance with a carrier component suitable for plant growth, and compression molding the mixture. The water-absorbing polymeric substance according to the present invention is a substance that is insoluble in water, absorbs a large amount of water when it comes into contact with water, and has a water-absorbing capacity of 30 times or more its own weight. For example, Tokko Akira
Starch-polyacrylonitrile graft copolymer disclosed in Japanese Patent Publication No. 49-43395, cross-linked polyalkylene oxide disclosed in Japanese Patent Publication No. 51-39672, vinyl ester-ethylenically unsaturated carboxyl disclosed in Japanese Patent Publication No. 53-13495. Saponified acid copolymers, self-crosslinking polyacrylates obtained by the reverse phase suspension polymerization method disclosed in Japanese Patent Publication No. 54-30710, polyvinyl alcohol polymers disclosed in Japanese Patent Publication No. 54-20093 Examples include a reaction product of a combination with a cyclic acid anhydride, a polyacrylate crosslinked product disclosed in JP-A-55-84304, and the like. The shape of the water-absorbing polymer can be in the form of powder, particulates, granules, or flakes, but preferably it absorbs water and swells significantly, causing the molded product to collapse and absorbing the water-absorbing material present inside. A water-absorbing polymeric material having a powder, granular, or block-like form is preferred because it creates a state in which the polymeric material can sufficiently absorb water. As the carrier material according to the present invention, natural soil, perlite, vermiculite, zeolite, peat moss, bark, clay, sawdust, pulp, rice hulls, straw, and other materials suitable for plant growth can be used. However, fibrous carrier materials are suitable for this purpose. Moreover, it is of course possible to use a mixture of these carrier materials in an appropriate combination. In carrying out the present invention, fertilizer components and pesticide components can be mixed into the water retention agent for plant growth of the present invention as long as they do not impair the effects of the present invention. As fertilizer components, commonly used inorganic and organic fertilizers and trace element components are used.
Since the water-absorbing ability of a water-absorbing polymer substance rapidly decreases when it comes into contact with a highly ionic substance as a fertilizer component, it is preferable to use a non-ionic fertilizer or a slow-release fertilizer. As the agricultural chemical component, insecticides, fungicides, plant growth regulators, and herbicides can be used, and these may be in liquid form, powder form, or the like. The compression molding method according to the present invention includes a dry granule compression method or a direct powder compression method. Some of the water-absorbing polymer substances absorb a large amount of water and swell to form a viscous gel state. When molded in a viscous state, some of these water-absorbing polymeric substances can stick together with the carrier component and produce solid processed molded products, but after swelling with water, the shape becomes larger. Some materials cannot be stably adhered to the carrier component, making wet molding methods unsuitable. Furthermore, wet molding reduces fluidity during the manufacturing process and requires a step of drying the water-absorbing gel, which increases manufacturing costs.
To give an example of the production method using the compression molding method, for example, a water-absorbing polymer substance is added to the carrier component in an amount of 10% or more based on the weight of the carrier component, and after mixing and stirring, pressure is applied to the roll disk and the material is forcibly inserted and extruded. A method of obtaining the water retaining agent of the present invention by cutting the water retaining agent to a length of .
The carrier component normally contains water and there is no need to add a large amount of water, but depending on the moisture state, shape, specific gravity, etc. of the carrier component, it can improve the slippage of the raw material during processing and increase the granulation efficiency. Therefore, a small amount of water may be sprinkled when mixing the raw materials. For example, it is sufficient to spray 5 to 20% water based on the weight of the raw material. The added moisture evaporates appropriately due to frictional heat during compression molding, and no special drying process is required. In order to improve production efficiency, glycerin, ethylene glycol, or talc may be added as a lubricant during mixing, if necessary. The molded shape depends on the die diameter and effective thickness.
It can be adjusted by selecting any die as appropriate, but the die diameter is 3m/m in consideration of manufacturing efficiency, handling during use, and shape stability.
~10 m/m is preferred. Although the length is not particularly limited, for example, a shape with a diameter/length ratio of 0.5 to 2 is preferred. Compression moldability, that is, manufacturing speed during compression molding, is
It varies depending on the carrier components used and the mixing ratio.
Although molding using only the carrier component is not difficult at all, moldability is improved by adding the water-absorbing polymeric substance. When the amount of water-absorbing polymeric material added is about 3% (wt%) or more, it contributes to improvement in moldability and productivity, and when it is further added to 10% or more, it significantly improves. Methods for using the water retention agent of the present invention include, for example, as disclosed in JP-A-56-5022, by mixing it with cultivation bed materials such as soil, and as disclosed in JP-A-56-11721. , a method in which the seeds are placed in a specific location far away from the plants, and a method in which they are buried in layers at an appropriate depth in the cultivation bed, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11722/1982. It can be applied to the surrounding areas, root system development areas, and soil surface areas. That is, it may be applied to any location in the soil as long as the water retention agent of the present invention is used to form a water retention layer or a water retention mass and the water retained in cultivated plants is effectively utilized. Furthermore, the water retention agent of the present invention can be incorporated into materials such as vegetation belts, vegetation pine, vegetation bags, vegetation plates, and the like. The disintegration properties and water retention properties of the water retention agent of the present invention upon contact with water can be adjusted as desired by adjusting the composition of the water retention agent, the blending ratio, and compression processing conditions. The term "disintegrability" refers to the fact that the water-absorbing polymer contained in the water-retaining agent undergoes volumetric expansion due to water absorption, and the water-retaining agent deforms and ruptures due to the volumetric expansion force. This disintegration property changes depending on the size and shape of the water retaining agent determined by selection of the die diameter under compression processing conditions, the density determined by the effective thickness of the die, and the weight of the water-absorbing polymer added. That is, the difficulty level of disintegration is determined by whether the water-absorbing polymeric substance contained in the present water-retaining agent is molded in a state that easily traps water. Decayability can be determined appropriately depending on the usage situation. For example, if you want to capture water during short periods of rainfall or watering and immediately improve soil water retention, choose a material that has a high water absorption rate and low disintegration force. Just use a good water retention agent. On the other hand, when using a water retention agent that has a slow water absorption rate and poor disintegration properties, the water absorbing polymer substance is protected within the carrier component, and after being added to the soil, it gradually absorbs water and retains the maximum amount of water over a long period of time. It can be used as a slow-acting water retention agent. Of course, it is possible to stably maintain the soil water retention amount for a long period of time by appropriately combining water retention agents with different disintegration powers. Water retention is the ability to retain water;
This is primarily determined by the water-holding capacity of the water-absorbing polymer material used, the amount added, and the water-holding capacity of the carrier component used, but when it is added to the deep layer of the soil, soil pressure will affect the water absorbency. Although the swelling of molecules may be inhibited, the unique water retention ability of the water retention agent of the present invention can be exerted by increasing the porosity within the soil system or by creating gaps around the water retention agent with an appropriate material. be able to. The features of the water retention agent of the present invention are listed as follows. 1 Any size can be selected depending on the usage situation. 2. The water retention capacity can be arbitrarily selected by changing the amount of the water-absorbing polymer substance added. 3. The disintegration rate can be changed as appropriate, and the water retention effect can be controlled over time. 4. There is no scattering during use, and handling is significantly improved. 5 Soil mixing is easy. 6. Compared to a processing method in which the surface of a carrier component is coated with the water-absorbing polymer substance, the water-absorbing polymer substance does not fall off when the water-retaining agent of the present invention is formed by compression molding. 7. Since it is not an adhesive process, the water-absorbing polymer contained therein is not affected by the adhesive and its original properties are not impaired. 8. Easy to combine with other materials. For example, when it is desired to incorporate a water-absorbing polymer material into a material for turf construction, the material itself is small in size, difficult to attach, and is easily separated. However, the water retention agent of the present invention can be incorporated into greening materials and can be easily compounded. Hereinafter, the physical properties of water retaining agents produced by changing compression molding conditions and composition conditions will be specifically explained using examples, but the present invention is of course not limited to these examples. Production Example 1 A water retention agent was molded using a dry granule compression method called roll extrusion compression molding. The extrusion compression molding machine used was a minicar F-3 type manufactured by Fuji Paudal, and a ribbon mixer RM-60 type manufactured by Fuji Paudal was used as a mixer. After mixing KP pulp with a fiber length of about 2 mm and a self-crosslinking water-absorbing polymer material of sodium polyacrylate with an average particle size of 80μ disclosed in Japanese Patent Publication No. 54-30710 using a ribbon mixer, Ten
% of water was sprayed on with further stirring. Extrusion compression molding was performed using a die with an effective thickness of 7, 15 or 20 tons and a hole size of 8φ. The weight ratio of the water-absorbing polymer material and pulp and the die conditions of the molding machine are shown in Table 1.
, obtained. The productivity of the water retention agent was 25 kg/hour. Also, instead of water spraying during mixing,
A water retention agent was obtained by spraying a 10% aqueous solution of carboxymethyl cellulose (CMC).
【表】
実施例 １
製造例１で得られた保水剤〜を用いて、成
型状態及び各種の物性を測定した。結果を表２に
示す。[Table] Example 1 Using the water retention agent ~ obtained in Production Example 1, the molded state and various physical properties were measured. The results are shown in Table 2.
【表】【table】
【表】【table】
【表】【table】