JPWO2020013286A1 - 吸水性培土 - Google Patents
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Abstract
Description
また、界面活性剤に代えて、水溶性高分子材料からなるバインダーを含む吸水性培土が検討されている(例えば特許文献1)。
[2]前記ポリビニルアルコールの含有量が、撥水性有機資材100質量部に対して、0.7〜20質量部である、[1]に記載の吸水性培土。
[3]前記粘土鉱物の含有量が、撥水性有機資材100質量部に対して、10〜100質量部である、[1]又は[2]に記載の吸収性培土。
[4]所定形状に賦形した賦形体である、[1]〜[3]のいずれかに記載の吸水性培土。
[5]撥水性有機資材、粘土鉱物、及び平均繊維径が100μm以下で、かつアスペクト比が30〜1500であるポリビニルアルコール繊維を含み、該ポリビニルアルコール繊維の含有量が、撥水性有機資材100質量部に対して、0.7〜20質量部である、吸水性培土用組成物。
[6][5]に記載の吸水性培土用組成物に水を混合した後、乾燥する工程を含む、吸水性培土の製造方法。
[7][5]に記載の吸水性培土用組成物を所定形状の容器に充填し、さらに水を混合した後、乾燥する工程を含む、吸水性培土の製造方法。
本発明の吸水性培土は、撥水性有機資材、粘土鉱物、及びポリビニルアルコールを含み、粘土鉱物の少なくとも一部が、ポリビニルアルコールを介して撥水性有機資材に付着し、かつ潅水後の脱落率が10質量%以下である。
外径90mm程度の500ccビーカーの上に、120mm×120mmの大きさに切り出された10メッシュの金網[線径:0.6mm、目開き1.9mm、空間率58%(メッシュの金網部と空間部との総面積に対する空間部の面積の割合)]を設置し、吸水性培土5gをビーカーの開口部内に収まるように金網上に均一に広げ、該吸水性培土全体に浸透するように200ccの水をゆっくり注ぎ、ビーカーで濾液を受ける。次いで、該濾液中の浮遊物(撥水性有機資材)を除去後、該濾液中の沈降物(粘土鉱物)を濾過により回収し、回収した沈降物を105℃に設定された乾燥機内で1時間乾燥して精秤することで、沈降物(脱落沈降物と称する場合がある)の量を測定する。次いで、下記式(1)
脱落率(質量%)=脱落沈降物の量/5g×100 (1)
により、潅水後の脱落率を算出する。
本発明の吸水性培土に含まれる撥水性有機資材は、育成する植物の種類等に応じて適宜選択でき、その例としては、ピートモス、パーク堆肥、亜炭、モミガラ、薫炭、炭粉、ココナッツダスト(ハスクダスト、コイヤーダスト、ココチップス等)、おが屑などが挙げられる。これらの撥水性有機資材は単独又は二種以上組み合わせて使用できる。これらの中でも、吸水性、通気性及び取扱い性等が良好であるという観点から、少なくともピートモスを使用することが好ましい。なお、撥水性有機資材は市販品を適宜使用できる。
本発明の吸水性培土に含まれる粘土鉱物としては、育成する植物の種類等に応じて適宜選択でき、例えば、重粘土、植土、植壌土、壌土、赤玉土、鹿沼土、火山灰等のいわゆる土(天然土);パーライト、バーミキュライト、ロックウール、ゼオライト、ベントナイト、カオリナイト等の無機資材等が挙げられる。これらの中でも、吸水性を向上しやすい観点から、少なくとも火山灰を使用することが好ましい。粘土鉱物は単独又は二種以上組み合わせて使用できる。なお、粘土鉱物は市販品を適宜使用できる。
本発明の吸水性培土に含まれるポリビニルアルコールは、撥水性有機資材に粘土鉱物を付着(又は接着)させるためのバインダーとしての機能を有する。
なお、ポリビニルアルコール繊維の構成成分、けん化度及び重合度はポリビニルアルコールと同様のもの又は同様の範囲から選択できる。
一方、紡糸原液が水溶液の場合には、固化液を構成する固化溶媒としては、芒硝、塩化ナトリウム、炭酸ソーダ等のポリビニルアルコールに対して固化能を有する無機塩類の水溶液が好適に挙げられる。固化浴は当然酸性であってもアルカリ性であってもかまわない。
本発明は、前記撥水性有機資材、前記粘土鉱物、及び平均繊維径が100μm以下で、かつアスペクト比が30〜1500である前記ポリビニルアルコール繊維を含み、該ポリビニルアルコール繊維の含有量が、撥水性有機資材100質量部に対して、0.7〜20質量部である、吸水性培土用組成物を包含する。
また本発明は、前記吸水性培土用組成物に水を混合した後、乾燥する工程を含む、吸水性培土の製造方法を包含する。
実施例及び比較例における測定及び評価方法は、以下の通りである。
外径90mm程度の500ccビーカーの上に、120mm×120mmの大きさに切り出された10メッシュの金網[線径:0.6mm、目開き1.9mm、空間率58%(メッシュの金網部と空間部との総面積に対する空間部の面積の割合)]を設置し、吸水性培土5gをビーカーの開口部内に収まるように金網上に均一に広げ、該吸水性培土全体に浸透するように200ccの水をゆっくり注ぎ、ビーカーで濾液を受けた。次いで、該濾液中の浮遊物(撥水性有機資材)を除去後、該濾液中の沈降物(粘土鉱物)を濾過により回収し、回収した沈降物を105℃に設定された乾燥機内で1時間乾燥して精秤することで、沈降物(脱落沈降物と称する場合がある)の量を測定した。次いで、下記式(1)により、潅水後の脱落率を算出した。
脱落率(質量%)=脱落沈降物の量(g)/5(g)×100 (1)
外径90mm程度の500ccビーカーの上に、120mm×120mmの大きさに切り出された10メッシュの金網[線径:0.6mm、目開き1.9mm、空間率58%(メッシュの金網部と空間部との総面積に対する空間部の面積の割合)]を設置し、吸水性培土5gをビーカーの開口部内に収まるように金網上に均一に広げ、温度20℃、湿度65%の条件下、吸水性培土の中央付近を目掛けて3cc(3g)の水を滴下し、水滴が吸収されるまでの時間を測定した。具体的には、吸水速度は、水を滴下した時点から、滴下した水滴が水玉状から玉が崩れて広がった時点までの時間とした。玉を形成せず直ぐに吸水された場合は、0秒と判定した。
上記吸水速度を測定した後、吸水性培土の載った金網ごと取り出し、電子天秤に載せた後に重量をゼロ点に合わせ、再びビーカーの上に金網を戻した。その後、上記吸水速度測定の際に吸水された部分を目掛け、更にスポイドで吸水性培土に水を一様に滴下して吸水させ、余剰水がビーカーに落ちるまで滴下した。その後、吸水性培土の載った金網ごと取り出し、ゼロ点を合わせた電子天秤に載せ、重量(A)を測定した。吸水量は下記式で算出した。
吸水量(g)=3+A
上記吸水速度、吸水量の評価が終了した後、吸水性培土の載った金網ごと20℃の乾燥機に入れ、1日乾燥させた。その後、再度吸水速度、吸水量を測定し、そのサイクルで計20日(20回)繰り返し試験を行った。
JIS K6726に準拠し、ポリビニルアルコール繊維の平均重合度を測定及び算出した。
JIS K6726に準拠し、ポリビニルアルコール繊維のけん化度を測定及び算出した。
繊維20本を任意に取り出し、その側面を光学顕微鏡で観察して個々の繊維径を計測した。その後、それら個々の繊維径を平均することにより、ポリビニルアルコール繊維の平均繊維径を算出した。
JIS L1015に準拠し、ポリビニルアルコール繊維の平均繊維長を測定及び算出した。また、平均繊維径(Dとする)に対する平均繊維長(Lとする)の割合をアスペクト比(L/D比)として算出した。
火山灰(平均粒径1.5mm)45質量部と、バインダーとしてポリビニルアルコール繊維A−1(平均繊維径:14μm、アスペクト比(L/D比):71、平均重合度:1750、けん化度88モル%)10質量部とを、(株)マルイ製モルタルミキサー(5L)を用いて1分間混合した。次いで、ピートモス(カナダ産)100質量部を添加し、さらに1分間混合して吸水性培土用組成物を得た。得られた吸水性培土用組成物に、水を100質量部(ピートモス100質量部を基準)添加し、さらに1分間混合した。得られた混合物をバットにとり、40℃に設定した乾燥機中で1時間乾燥し、その後20℃で1日放置して吸水性培土を得た。得られた吸水性培土の潅水後の脱落率は0.6質量%であった。また、吸水速度は0秒、吸水量は8.2gであった。
ポリビニルアルコール繊維として、ポリビニルアルコール(PVA)繊維A−1のL/D比を214に変えたポリビニルアルコール繊維A−2を使用したこと以外は、実施例1と同様にして吸水性培土を得た。得られた吸水性培土の潅水後の脱落率は1.2質量%であった。また、吸水速度は0秒、吸水量は8.1gであった。更に、20日繰り返し吸水試験を実施した。20日後の吸水速度は1秒、吸水量は8.0gであった。
ポリビニルアルコール繊維として、ポリビニルアルコール繊維A−1のL/D比を214に変えたポリビニルアルコール繊維A−2を使用し、ポリビニルアルコール繊維A−2を2.5質量部使用したこと以外は、実施例1と同様にして吸水性培土を得た。得られた吸水性培土の潅水後の脱落率は3.2質量%であった。また、吸水速度は0秒、吸水量は8.2gであった。
ポリビニルアルコール繊維として、ポリビニルアルコール繊維A−1のL/D比を714に変えたポリビニルアルコール繊維A−3を使用したこと以外は、実施例1と同様にして吸水性培土を得た。得られた吸水性培土の潅水後の脱落率は4.6質量%であった。また、吸水速度は0秒、吸水量は8.1gであった。
ポリビニルアルコール繊維として、ポリビニルアルコール繊維A−1の繊維径を45μmに変え、L/D比を180に変えたポリビニルアルコール繊維A−4を使用したこと以外は、実施例1と同様にして吸水性培土を得た。得られた吸水性培土の潅水後の脱落率は4.8質量%であった。また、吸水速度は0秒、吸水量は7.9gであった。
ポリビニルアルコール繊維として、ポリビニルアルコール繊維B(平均繊維径:14μm、アスペクト比(L/D比):214、平均重合度:1750、けん化度96モル%)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして吸水性培土を得た。得られた吸水性培土の脱落率は1.9質量%であった。また、吸水速度は0秒、吸水量は8.3gであった。更に、20日繰り返し吸水試験を実施した。20日後の吸水速度は1秒、吸水量は8.2gであった。
ピートモス(カナダ産)100質量部に水100質量部を添加し1分間混合した。得られた混合物をバットにとり、40℃に設定した乾燥機中で1時間乾燥した後、20℃で1日放置して吸水性培土を得た。得られた吸水性培土の吸水速度は325秒、吸水量は5.5gであった。更に、20日繰り返し吸水試験を実施した。20日後の吸水速度は281秒、吸水量は5.4gであった。
火山灰(平均粒径1.5mm)45質量部と、ピートモス(カナダ産)100質量部とを1分間混合した。次いで、100質量部の水を添加し、さらに1分間混合した。得られた混合物をバットにとり、40℃に設定した乾燥機中で1時間乾燥した後、20℃で1日放置して吸水性培土を得た。得られた吸水性培土の脱落率は15.4質量%、吸水速度は22秒、吸水量は8.0gであった。更に、20日繰り返し吸水試験を実施した。20日後の吸水速度は95秒、吸水量は8.3gであった。
ポリビニルアルコール繊維A−1に代えて、ポリビニルアルコール樹脂((株)クラレ製「PVA−217」、粒状物)を使用したこと以外は、実施例1と同様にして吸水性培土を得た。得られた吸水性培土の脱落率は12.2質量%であった。吸水速度は3秒、吸水量は8.1gであった。更に、20日繰り返し吸水試験を実施した。20日後の吸水速度は6秒、吸水量は6.9gであった。
ポリビニルアルコール繊維A−1の含有量を0.5質量部としたこと以外は、実施例1と同様にして吸水性培土を得た。得られた吸水性培土の脱落率は10.5質量%であった。吸水速度は2秒、吸水量は8.1gであった。
ピートモス(カナダ産)100質量部と、ポリビニルアルコール繊維A−1 0.5質量部とを1分間混合した。次いで、100質量部の水を添加し、さらに1分間混合した。得られた混合物をバットにとり、40℃に設定した乾燥機中で1時間乾燥した後、20℃で1日放置して吸水性培土を得た。吸水速度は132秒、吸水量は6.8gであった。
ポリビニルアルコール繊維として、ポリビニルアルコール繊維A−1の繊維径を110μm及びL/D比を72に変えたポリビニルアルコール繊維A−5を使用したこと以外は、実施例1と同様にして吸水性培土を得た。得られた吸水性培土の潅水後の脱落率は11.8質量%であった。また、吸水速度は3秒、吸水量は8.0gであった。
ポリビニルアルコール繊維として、ポリビニルアルコール繊維A−1のL/D比を25に変えたポリビニルアルコール繊維A−6を使用したこと以外は、実施例1と同様にして吸水性培土を得た。得られた吸水性培土の潅水後の脱落率は10.3質量%であった。また、吸水速度は2秒、吸水量は8.1gであった。
ポリビニルアルコール繊維として、ポリビニルアルコール繊維A−1のL/D比を1800に変えたポリビニルアルコール繊維A−7を使用したこと以外は、実施例1と同様にして吸水性培土を得た。得られた吸水性培土の潅水後の脱落率は13.2質量%であった。また、吸水速度は4秒、吸水量は8.0gであった。
なお、ポリビニルアルコール繊維(A−1)〜(A−7)、ポリビニルアルコール繊維(B)、及びポリビニルアルコール樹脂は、水溶性である。
Claims (7)
- 撥水性有機資材、粘土鉱物、及びポリビニルアルコールを含む吸水性培土であって、該粘土鉱物の少なくとも一部が、ポリビニルアルコールを介して撥水性有機資材に付着し、
かつ潅水後の脱落率が10質量%以下である、吸水性培土。 - 前記ポリビニルアルコールの含有量が、撥水性有機資材100質量部に対して、0.7〜20質量部である、請求項1に記載の吸水性培土。
- 前記粘土鉱物の含有量が、撥水性有機資材100質量部に対して、10〜100質量部である、請求項1又は2に記載の吸収性培土。
- 所定形状に賦形した賦形体である、請求項1〜3のいずれかに記載の吸水性培土。
- 撥水性有機資材、粘土鉱物、及び平均繊維径が100μm以下で、かつアスペクト比が30〜1500であるポリビニルアルコール繊維を含み、該ポリビニルアルコール繊維の含有量が、撥水性有機資材100質量部に対して、0.7〜20質量部である、吸水性培土用組成物。
- 請求項5に記載の吸水性培土用組成物に水を混合した後、乾燥する工程を含む、吸水性培土の製造方法。
- 請求項5に記載の吸水性培土用組成物を所定形状の容器に充填し、さらに水を混合した後、乾燥する工程を含む、吸水性培土の製造方法。
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