(57)【要約】【課題】軽量で保水性・吸水性に優れ、植物の根腐れを防ぎ、しかも断熱性に優れた緑化資材であって、栽培する植物を選ばずに使用することができ、大雨が降った時でも緑化資材の一部または全体が流れ出すことがなく、雨で緑化資材が軟弱になり上を歩きにくくなることがなく、かつ日照りが続いても表面だけが固まり、めくれ上がるといった不具合を生じることのない緑化資材を提供すること、およびかかる緑化資材であって、地球環境にやさしい緑化資材を提供すること。【解決手段】火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方と、凝集剤と、水および／またはポリビニルアルコール水溶液とを含むか、あるいはこれらとさらに吸水性ポリマーとを含む混合物を混練し、得られた混練物を固化させることを含む、火山噴出物集塊体の製造方法、ならびに該製造方法によって製造される火山噴出物集塊体。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方と凝集剤と水とを含む混合物を混練して得られた混練物を固化させてなる火山噴出物集塊体。
【請求項２】
該混練物が、火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方１００重量部に対して凝集剤１〜３０重量部を配合し、混合して得られたもの１００重量部に対して水７０〜２００重量部を配合し、混練して得られたものである、請求項１記載の火山噴出物集塊体。
【請求項３】
火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方と凝集剤とポリビニルアルコール水溶液とを含む混合物を混練して得られた混練物を固化させてなる火山噴出物集塊体。
【請求項４】
該混練物が、火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方１００重量部に対して凝集剤１〜３０重量部を配合し、混合して得られたもの１００重量部に対して濃度３〜３０重量％のポリビニルアルコール水溶液７０〜２００重量部を配合し、混練して得られたものである、請求項３記載の火山噴出物集塊体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の混練物、または火山噴出物集塊体１００重量部に対して吸水性ポリマー０．５〜１０重量部を配合し、混練して得られた混練物を固化させてなる火山噴出物集塊体。
【請求項６】
吸水性ポリマーがアクリル酸重合体部分塩架橋物である、請求項５記載の火山噴出物集塊体。
【請求項７】
緑化資材用である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の火山噴出物集塊体。
【請求項８】
火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方と、凝集剤と、水および／またはポリビニルアルコール水溶液とを含むか、あるいはこれらとさらに吸水性ポリマーとを含む混合物を混練し、得られた混練物を固化させることを含む、火山噴出物集塊体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋上緑化や壁面緑化、駐車場緑化などのための緑化資材として好適に使用し得る、火山噴出物集塊体、およびその製造方法に関する。本発明はまた、地球環境にやさしい緑化資材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、景観の向上、建物などの断熱性の向上、大気の浄化（二酸化炭素の吸収など）、ヒートアイランド現象の緩和などを目的として屋上やバルコニー、ベランダなどを緑化する屋上緑化や建物の外壁を緑化する壁面緑化、駐車場を緑化する駐車場緑化などに関する需要が高まっている。
【０００３】
かかる需要の高まりを受け、生け花用ブロック、緑化パネルなど様々な緑化資材が提供されている。その材質もウレタンフォームやフェノールフォームなどの樹脂の発泡体、木材のチップを含むもの、軽石（例えば火山噴出物を焼成したものなど）をセメントで固めたものやポリビニルアルコールで固めたもの、発泡セラミックス、ポリエチレンなどの不織布など多様化している。
【０００４】
生け花用ブロックは、例えばフェノール樹脂などの樹脂の発泡体を基材とし、生け花の茎を差し込んで、生け花を生けた状態に保持するとともに長時間にわたって生け花に水分を供給し、生け花を飾ることができるようにしたスポンジ状のブロックであり、優れた保水性・吸水性を有している。
【０００５】
緑化パネルは、例えば石英を含む原料を焼成して得られた多孔性の発泡セラミックスやポリエチレン、ポリプロピレンなどの不織布などから形成され、吸水性・保水性を有するものであり、屋上やベランダなどに設置して播種するかまたは植物を植えることにより、土壌を必要とすることなく植物を栽培し、植物に水分を供給することができるようにしたものである。
【０００６】
一般に生け花用ブロックや緑化パネルのうち、ポリエチレン製不織布などやフェノール樹脂などの合成樹脂を含むものは、軽量で安価に製造することができる。しかしながら、合成樹脂を含むものは、自然環境において分解されにくく、環境負荷が大きい。また廃棄時にコストがかかることや火災の危険性なども指摘されている。
【０００７】
一方、セラミックスからなるものは、環境負荷の少ないものであるが、保水性・吸水性が低いという問題がある。また、軽石をセメントで固めたものなど他の無機材料を基材とするものも多数提供されているが、保水性・吸水性が低く、重いという問題がある。
【０００８】
屋上緑化ではかつてはセダムやコケ類などの植物が主流であったが、これらは二酸化炭素の固定能力がほとんどないことが解り、昨今では種々の植物の種々の品種が栽培されるようになってきた。そのため、そのような植物や品種に対応できない緑化資材もある。
【０００９】
ほとんどの緑化パネルは芝の貼り付けの場合は対応可能であるが、野菜、花、イワダレソウなどへの対応はできない。具体的には、樹脂を基材とする緑化資材においては、これらの種子を蒔いても発芽しないことがある。軽石をセメントで固めたもので形成された緑化パネルにおいては、空隙率が小さく、非常に硬いため、野菜、花、イワダレソウには全く対応できない。軽石をセメントで固めたもので形成された緑化パネルにおいてはまた、全体としての水の浸透性はよいが、均質性に劣り、芝を含む対応可能な植物を栽培した場合に、緑化パネル内部に部分的に必要以上の水が溜まり得、植物の根腐れをもたらし得るという問題がある。
【００１０】
特許文献１に開示される、火山噴出物とポリビニルアルコール水溶液との混練物を固化させて得られる緑化パネル（火山噴出物集塊体）は、上記の全ての植物に対応可能である。また、ポリビニルアルコールが自然環境において分解されやすいことから、地球環境にやさしく、軽量で保水性・吸水性にも優れた緑化資材であるといえる。しかしながら、野菜、花、イワダレソウを栽培した場合、大雨のときに緑化パネルの一部または全体が流れ出すおそれや、少しの雨で緑化パネルが軟弱になり上を歩けなくなるおそれがある。また、逆に日照りが続いた場合、表面だけが固まり、表面が皮状になってめくれ上がってくるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−１１９０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、軽量で保水性・吸水性に優れ、植物の根腐れを防ぎ、しかも断熱性に優れた緑化資材であって、栽培する植物を選ばずに使用することができ、大雨が降った時でも緑化資材の一部または全体が流れ出すことがなく、雨で緑化資材が軟弱になり上を歩きにくくなることがなく、かつ日照りが続いても表面だけが固まり、めくれ上がるといった不具合を生じることのない緑化資材を提供することにある。
本発明はまた、かかる緑化資材であって、地球環境にやさしい緑化資材を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意研究した結果、廃水処理において懸濁粒子等を凝集させて固まりを作るために使用される薬剤（凝集剤、固化剤等）が、水存在下において火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子に対しても、これらを凝集させる凝集剤として機能し得ることを知見し、かかる薬剤と、火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方と、水および／またはポリビニルアルコール水溶液とを含むか、あるいはこれらとさらに吸水性ポリマーとを含む混合物を混練し、得られる混練物を放置することで、前記粒子が均一に凝集してより大きな粒子となった状態で固化し、それにより得られる火山噴出物集塊体が、保水性・吸水性に優れ、従来の軽石をセメントで固めたもので形成された緑化資材と比較して、保水性・吸水性および水の浸透性が向上したものとなること、特に前記薬剤（凝集剤、固化剤等）とポリビニルアルコールとを組み合わせて使用した場合には、保水性・吸水性および水の浸透性が極度に向上したものとなることを見出した。そして、該火山噴出物集塊体は、緑化資材として用い、植物を栽培した場合、必要以上に保水しても根腐れを引き起こすことなく、芝、花、野菜など植物を選ばずに、種々の植物および品種に対応することができるものであり、大雨が降ったり日照りが続いたりしても前記不具合を生じることのないものであることを見出し、本発明を完成させた。
【００１４】
すなわち、本発明は以下の通りである。
（１）火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方と凝集剤と水とを含む混合物を混練して得られた混練物を固化させてなる火山噴出物集塊体。
（２）該混練物が、火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方１００重量部に対して凝集剤１〜３０重量部を配合し、混合して得られたもの１００重量部に対して水７０〜２００重量部を配合し、混練して得られたものである、前記（１）記載の火山噴出物集塊体。
（３）火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方と凝集剤とポリビニルアルコール水溶液とを含む混合物を混練して得られた混練物を固化させてなる火山噴出物集塊体。
（４）該混練物が、火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方１００重量部に対して凝集剤１〜３０重量部を配合し、混合して得られたもの１００重量部に対して濃度３〜３０重量％のポリビニルアルコール水溶液７０〜２００重量部を配合し、混練して得られたものである、前記（３）記載の火山噴出物集塊体。
（５）前記（１）〜（４）のいずれかに記載の混練物、または火山噴出物集塊体１００重量部に対して吸水性ポリマー０．５〜１０重量部を配合し、混練して得られた混練物を固化させてなる火山噴出物集塊体。
（６）吸水性ポリマーがアクリル酸重合体部分塩架橋物である、前記（５）記載の火山噴出物集塊体。
（７）緑化資材用である、前記（１）〜（６）のいずれかに記載の火山噴出物集塊体。
（８）火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方と、凝集剤と、水および／またはポリビニルアルコール水溶液とを含むか、あるいはこれらとさらに吸水性ポリマーとを含む混合物を混練し、得られた混練物を固化させることを含む、火山噴出物集塊体の製造方法。
【００１５】
本発明でいう「凝集剤」とは、水の存在下で、火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子を凝集させる作用を有する薬剤を意味し、通常、廃水処理等のために使用される公知の凝集剤、固化剤等を適用することができ、それらのうち、植栽に適し、地球環境にやさしい火山噴出物集塊体を得る等の観点から、酸性やアルカリ性を示さない固化生成物、すなわち中性付近のｐＨを示す固化生成物を与えるものであって、６価クロム等の有害物質を実質的に含まず、環境負荷の少ないものが好適に使用される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の火山噴出物集塊体は、凝集剤を使用して製造することで、特に凝集剤とポリビニルアルコール水溶液とを併用することで、基材の火山噴出物粒子および／または火山噴出物発泡粒子が均一に凝集してより大きな粒子となって固化したことから、保水性・吸水性および水の浸透性に優れ、従来の軽石をセメントで固めたもので形成された緑化資材と比較すると、より優れた保水性・吸水性および水の浸透性を有し、吸水率は２〜４倍にまで向上した。特にアクリル酸重合体部分塩架橋物といった吸水性ポリマーを含む態様においては、優れた保水性・吸水性を示し、屋上緑化用の緑化資材や、壁面緑化、駐車場緑化のための緑化資材として屋外で使用した場合、従来必要であった灌水施設は必ずしも要さない。
【００１７】
本発明の火山噴出物集塊体は、緑化資材として用い、植物を栽培した場合、必要以上に保水しても根腐れを引き起こすことなく、芝、花、野菜など植物を選ばずに、種々の植物および品種に対応することができる。また、野菜、花、イワダレソウを栽培した場合に、大雨が降った時でも一部または全体が流れ出すことがなく、雨で軟弱になり上を歩きにくくなることがなく、人が乗っても硬さが保たれ、かつ日照りが続いても表面の硬化は見られず、表面が剥がれることもない。
【００１８】
本発明の、火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方と、凝集剤と、水および／またはポリビニルアルコール水溶液とを含む混合物を混練して得られた混練物を固化させてなる火山噴出物集塊体は、天然由来の火山噴出物粒子および／または火山噴出物発泡粒子を基材とするものであり、該基材は環境負荷の少ないものである。また、ポリビニルアルコールは、自然環境において分解されやすい樹脂である。よって、前記凝集剤を環境負荷の少ないものにすることで、前記火山噴出物集塊体も全体として環境負荷が少なく、地球環境にやさしいものとなる。
【００１９】
本発明の火山噴出物集塊体は、多孔質の火山噴出物粒子および／または火山噴出物発泡粒子を基材とするものであるため、軽量で取り扱いが容易であり、断熱性に優れている。また、保水性・吸水性に優れるだけでなく、緑化資材として使用し、肥料を配合した場合、肥料を保持する能力にも優れ、特にポリビニルアルコールを含む態様とすることで、肥料の流出が効果的に抑制される。本発明の火山噴出物集塊体、またはその製造方法によれば、屋上緑化や壁面緑化、駐車場緑化などのために好適に使用し得、地球環境にやさしい緑化資材が提供され得る。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を好適な実施態様に即して詳細に説明する。
【００２１】
本発明の混練物は、火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方（以下、「火山噴出物粒子等」とも記すことがある）と、凝集剤と、水および／またはポリビニルアルコール水溶液とを含むか、あるいはこれらとさらに吸水性ポリマーとを含む混合物を混練することにより得ることができるものであり、本発明の火山噴出物集塊体は、このようにして得られた本発明の混練物を固化させることを含む、本発明の製造方法により得ることができるものである。
【００２２】
前記火山噴出物粒子としては、限定されないが、シラスやシラス類似の火山活動によって地表に噴出された堆積物に含まれる粒子のような、一般にシリカとアルミナに富むガラス質の火山砕屑物の粒子、例えば軽石（例えばシラスに含まれる軽石など）、ボラ（霧島山起源の降下軽石）、黒曜石などの粒子を好適に使用することができる。その粒径としては、より均質性が高く、したがってより優れた保水性・吸水性、水の浸透性、断熱性等を有する火山噴出物集塊体を得る等の観点から０．１〜３ｍｍ程度が好ましく、０．１〜０．５ｍｍ程度がより好ましい。同様の観点から、その嵩比重としては、限定されないが、約２５０ｍｌをメスシリンダー等に充填（粗充填）し、容積および重量を測定して求めた場合、０．１５〜０．３０ｇ／ｍｌであることが好ましい。その形状としては、限定されず、球状、不定形の破砕状のものなど任意の形状のものを使用することができる。
【００２３】
前記火山噴出物発泡粒子としては、限定されないが、前記火山噴出物粒子を８００〜１１００℃で焼成発泡させて中空の形状（球体）にしたもの、例えばシラスや軽石を焼成発泡させて得られるシラスバルーン、黒曜石等を焼成発泡させて得られるパーライトなどの焼成発泡体を好適に使用することができる。火山噴出物発泡粒子としてはまた、球体となるように焼成発泡させたものでなくてもよく、公知の方法により不定形の多孔質体となるように焼成したものを使用してもよい。かかる多孔質体としては、限定されないが、例えば蛭石を焼成して得られるバーミキュライトが挙げられる。火山噴出物発泡粒子の粒径としては、限定されないが、その入手のしやすさや、より良好な均質性、保水性・吸水性、水の浸透性、断熱性等を有する火山噴出物集塊体を得る等の観点から１０〜５００μｍ程度が好ましい。同様の観点から、火山噴出物発泡粒子の嵩比重としては、限定されないが、メスシリンダー（５００ｍｌ）に充填（タッピング方式）し、約２５０ｍｌにして容積および重量を測定して求めた場合、０．１５〜０．３０ｇ／ｍｌであることが好ましい。
【００２４】
火山噴出物粒子等としては、材質、粒度分布などについて、単一のものを使用してもよく、２種類以上のもの、例えば火山噴出物粒子と火山噴出物発泡粒子や、２種類の火山噴出物発泡粒子などを任意の割合で組み合わせて使用してもよい。また、得られる火山噴出物集塊体の保水性・吸水性、および水の浸透性をより向上させる等の観点から、少なくとも火山噴出物発泡粒子を使用することが好ましく、火山噴出物粒子等を構成する火山噴出物粒子と火山噴出物発泡粒子との合計量を１００重量％としたときに、火山噴出物発泡粒子の割合が５０重量％以上であることが好ましく、８０重量％以上であることがより好ましく、９０重量％以上であることがさらに好ましい。
【００２５】
本発明で使用する凝集剤としては、水に含まれる火山噴出物粒子等を凝集、固化させる作用を有するものであれば、特に制限なく使用することができるが、好適には、廃水の処理や含水汚泥の処理などに使用される公知の高分子凝集剤や固化剤などが挙げられる。ここで、「高分子凝集剤」とは、一般に土粒子などの懸濁粒子やタンパク質などのコロイド粒子といった粒子を含む廃水や含水汚泥などの処理において使用される薬剤であって、これらの粒子に絡みついてこれらの粒子をより大きな粒子として凝集、沈殿させて水分と固形分に分離させる作用を有する、高分子を主体成分とする薬剤を指し、また、固化剤とは一般に土壌の改良や含水汚泥の固化処理などに使用される石灰、セメント、石炭灰（フライアッシュ）、石膏、または製紙過程で発生するペーパースラッジ（製紙焼却灰）などを主原料とする薬剤を指す。
【００２６】
なかでも、植栽に適し、地球環境にやさしい火山噴出物集塊体を得る等の観点から、酸性やアルカリ性を示さない固化生成物、すなわち中性付近のｐＨを示す固化生成物を与えるものであって、６価クロム等の有害物質を実質的に含まず、環境負荷の少ないものが好ましく、かかる観点から、ペーパースラッジ系固化剤、石膏を主原料とする固化剤、石炭灰を主原料とする固化剤等が特に好適に使用される。より具体的には、ペーパースラッジ系固化剤としては（株）あの津技研製凝集固化剤「アゴクリーンＰ」、ベストウェイ（株）製固化剤「マッドクリーン」等が、石膏を主原料とする固化剤としてはチヨダウーテ（株）製「エコハートＡ」等が、石炭灰を主原料とする固化剤としてはエースコン工業（株）製「アッシュスター」等が挙げられる。
【００２７】
本発明において、凝集剤は１種を使用しても、２種以上を併用してもよい。
なお、一般に、水処理において、粒子の電荷を中和することによって粒子を凝結させるために使用されるポリ塩化アルミニウム（PAC）、硫酸アルミニウム（硫酸バンド）、ポリ硫酸第二鉄などの無機系の塩類や重合体からなる凝集剤（凝結剤）は、火山噴出物粒子等の凝集効果は少なく、本発明における凝集剤としては好ましくない。また、石灰系固化剤やセメント系固化剤はアルカリ性の固化生成物を与え、かかる生成物が植栽に適さないことや、セメント系固化剤を使用した場合においては６価クロムが溶出し得ること等から、本発明における凝集剤には適用し難い。
【００２８】
前記水、およびポリビニルアルコール水溶液に含まれる水としては、イオン交換水、蒸留水などの精製水、水道水、天然水、アルカリイオン水、工業用水などが挙げられるが、経済性、入手の容易さなどの観点から水道水を使用することが好ましい。
【００２９】
前記ポリビニルアルコールとしては、完全けん化型または準完全けん化型のものであってもよく、部分けん化型のものであってもよいが、火山噴出物粒子等に対するバインダーとしての効果、水に対する溶解性などの観点から、けん化度が９５〜９９ｍｏｌ％であり、粘度が２０〜３５ｍＰａ・ｓ（４％水溶液、２０℃）であることが好ましい。かかるポリビニルアルコールとしては、日本合成化学工業（株）製「ゴーセノールＮ−３００」[完全けん化型、けん化度９８．０〜９９．０ｍｏｌ％、粘度２５〜３０ｍＰａ・ｓ（４％水溶液、２０℃）]、（株）クラレ製「クラレポバールＰＶＡ１１７」[完全けん化型、けん化度９８．０〜９９．０ｍｏｌ％、粘度２５．０〜３１．０ｍＰａ・ｓ（４％水溶液、２０℃）]などが例示される。
【００３０】
ポリビニルアルコールは、粉末、顆粒などの固体として、前記ポリビニルアルコール水溶液に代えて使用し、本発明の混練物および火山噴出物集塊体を得てもよいが、火山噴出物粒子等をより均質に凝集させる観点から、水に溶解し、水溶液として使用することが好ましい。該溶解は、必要に応じて加熱することにより促進することができる。
【００３１】
前記混練の方法としては、限定されないが、均質な火山噴出物集塊体を効率的に製造する観点から混練機などの装置を使用することが好ましい。かかる装置としては、ニーダー、プラネタリーミキサー、モルタルミキサーなどの混練機、ホモジナイザーなどの分散機、プロペラ型翼攪拌機などの攪拌機などが挙げられ、中でも、水および／またはポリビニルアルコール水溶液と粉粒体との均一混合の観点からモルタルミキサー（例えば（株）東海機械製作所製、Ｍ型モルタルミキサーなど）が好ましい。これらは単独で使用することも２種以上を組み合わせて使用することもできる。
【００３２】
火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方（火山噴出物粒子等）と、凝集剤と、水および／またはポリビニルアルコール水溶液とを含むか、あるいはこれらとさらに吸水性ポリマーとを含む混合物を混練し、得られた本発明の混練物を固化させることを含む、本発明の火山噴出物集塊体の製造方法において、火山噴出物粒子等、凝集剤、水および／またはポリビニルアルコール水溶液、ならびに任意成分の吸水性ポリマーの混合物の混練は、これら全ての成分の混練を同時に開始して行ってもよく、例えばこれらのうちの２〜４種類の成分のみを先に混練し、次いで残りの成分を加えてさらに混練するといった多段階の方法で行ってもよいが、火山噴出物粒子等をより均一に凝集させる観点から、吸水性ポリマーを使用する場合、他の成分の混合物を先に混練した後、吸水性ポリマーを最後に加えてさらに混練することが好ましい。また、２〜５種類の成分のみを先に混練し、混練物を放置して固化させ、第一の火山噴出物集塊体を得、次いで該第一の火山噴出物集塊体に残りの成分または同じ成分を加えてさらに混練し、混練物を固化させて第二の火山噴出物集塊体を得るといった多段階の方法で行ってもよい。なお、本発明において「混練」とは「混合」も含む概念である。
【００３３】
混練時間としては、装置の種類や仕様、原料の仕込量、原料の種類（実施態様による）などにもよるが、例えば容量が５００Ｌの混練機（（株）東海機械製作所製、Ｍ型モルタルミキサー）を用いて火山噴出物発泡粒子５０ｋｇと凝集剤５ｋｇと水８０ｋｇとを含む混合物を混練する場合、通常は１０〜１５分程度混練することで、所要の均質性を有する混練物を得ることができる。
【００３４】
前記得られた混練物は、放置することにより、水を含有させたままで固化させることができる。放置の方法・条件としては、限定されないが、例えば混練物をコンテナに詰め込み、通常の室内の温度・湿度の条件で放置することで水を含有させたまま固化させることができる。このような放置の際に、混練物に含まれる水は、その一部が蒸発して、混練物から失われてもよいが、ある程度の水を残存させ、含有させたままで混練物を固化させることが好ましく、それにより得られる火山噴出物集塊体を水が保持された緑化資材として提供し得、より多くの水分を残存させることで従来必要であった灌水施設を必ずしも要さない屋上緑化用の緑化資材を提供し得る。
【００３５】
火山噴出物集塊体に残存する水の量は、配合した成分、配合した水の量、温度・湿度などの放置条件、放置時間などによるが、火山噴出物集塊体の用途によりこれらを適宜調節することで、火山噴出物集塊体に含まれる水の量を調節することができる。例えば、水の配合量を多くしたり、放置時間を短くすることで、火山噴出物集塊体に含まれる水の量を多くすることができ、水の配合量を少なくしたり、放置温度を上げることで、火山噴出物集塊体に含まれる水の量を少なくすることができる。
【００３６】
混練物の放置の一般的な方法・条件としては、混練物を内寸３００〜５００ｍｍ（縦）×３００〜５００ｍｍ（横）×５０〜１００ｍｍ（深さ）の方形の緑化コンテナに詰め込み、通常の室内の温度・湿度の条件で５〜７日間放置する態様が例示され、それにより該寸法の緑化パネルなどとして使用し得る緑化資材が提供され得る。前記緑化コンテナは、１つ以上の排水孔を有していてもよく、排水孔を有さなくてもよいが、本発明の火山噴出物集塊体とともに緑化資材を形成する場合、４〜６個程度の排水孔を有することが好ましい。
【００３７】
一つの態様において、本発明の火山噴出物集塊体は、火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方と凝集剤と水とを含む混合物を混練して得られた本発明の混練物を固化させてなる火山噴出物集塊体である。
【００３８】
本発明においては、このように凝集剤の存在下で火山噴出物粒子等を水とともに混練することで、凝集剤が火山噴出物粒子等の均一な凝集、固化をもたらし、また火山噴出物粒子等自体が多孔質のものであることから、均質性が高く、軽量で、優れた保水性・吸水性、水の浸透性、断熱性等を有する火山噴出物集塊体を得ることができる。
【００３９】
該本発明の混練物は、火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方１００重量部に対して凝集剤１〜３０重量部を配合し、混合して得られたもの１００重量部に対して水７０〜２００重量部を配合し、混練して得られたものであることが好ましい。
【００４０】
より好ましくは、該本発明の混練物は、火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方１００重量部に対して凝集剤３〜１５重量部を配合し、混合して得られたもの１００重量部に対して水８０〜１５０重量部を配合し、混練して得られたものである。
【００４１】
かかる配合とすることで、火山噴出物粒子等と水と凝集剤の割合が火山噴出物粒子等の均一な凝集のために特に好適なものとなることから、火山噴出物粒子等がより均一に凝集し、より優れた保水性・吸水性、水の浸透性、断熱性等を有する火山噴出物集塊体を得ることができる。
【００４２】
別の態様において、本発明の火山噴出物集塊体は、火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方と凝集剤とポリビニルアルコール水溶液とを含む混合物を混練して得られた本発明の混練物を固化させてなる火山噴出物集塊体である。
【００４３】
本発明の火山噴出物集塊体がポリビニルアルコールを含むものである、かかる態様においては、その製造工程において、ポリビニルアルコール水溶液および凝集剤の存在下で火山噴出物粒子等を水とともに混練することから、ポリビニルアルコールが、火山噴出物粒子等に対して、バインダーとして作用し、火山噴出物粒子等のさらに均一な凝集、固化が促進され、その結果さらに均質性が高く、さらに優れた保水性・吸水性、水の浸透性、断熱性等を有する火山噴出物集塊体が提供され得る。
【００４４】
該本発明の混練物は、火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方１００重量部に対して凝集剤１〜３０重量部を配合し、混合して得られたもの１００重量部に対して濃度３〜３０重量％のポリビニルアルコール水溶液７０〜２００重量部を配合し、混練して得られたものであることが好ましい。
【００４５】
より好ましくは、該本発明の混練物は、火山噴出物粒子および火山噴出物発泡粒子の少なくとも一方１００重量部に対して凝集剤３〜１５重量部を配合し、混合して得られたもの１００重量部に対して濃度５〜１５重量％のポリビニルアルコール水溶液８０〜１５０重量部を配合し、混練して得られたものである。
【００４６】
かかる配合とすることで、火山噴出物粒子等とポリビニルアルコールと水と凝集剤の割合が火山噴出物粒子等の均一な凝集のために特に好適なものとなることから、火山噴出物粒子等が特に均一に凝集し、特に優れた保水性・吸水性、水の浸透性、断熱性等を有する火山噴出物集塊体を得ることができる。
【００４７】
火山噴出物粒子等と、凝集剤と、水および／またはポリビニルアルコール水溶液とを含む混合物を混練して得られた混練物を固化させてなる本発明の火山噴出物集塊体は、天然由来の火山噴出物を基材とするものであり、該基材は環境負荷の少ないものである。また、ポリビニルアルコールは、自然環境において分解されやすい樹脂である。よって、前記凝集剤を、例えば製紙過程で発生するペーパースラッジ（製紙焼却灰）を主原料とするペーパースラッジ系固化剤であって、有害物質を実質的に含まず、水に溶解した場合中性付近のｐＨを与えるもののような、環境負荷の少ない態様のものとすることで、前記本発明の火山噴出物集塊体も全体として環境負荷が少なく、地球環境にやさしいものとなる。
【００４８】
さらに別の態様において、本発明の火山噴出物集塊体は、前記の火山噴出物粒子等と、凝集剤と、水またはポリビニルアルコール水溶液とを含む混合物を混練して得られた本発明の混練物、またはこれを固化させてなる本発明の火山噴出物集塊体のいずれか１００重量部に対して吸水性ポリマー０．５〜１０重量部を配合し、混練して得られた本発明の混練物を固化させてなる火山噴出物集塊体である。
【００４９】
前記吸水性ポリマーとしては、限定されないが、中性付近のｐＨを与え、保水性・吸水性に優れ、吸収した水を放出し得、栽培した植物に水を継続的に供給し得るものが好ましい。かかる吸水性ポリマーとしては、例えば土壌保水剤用高吸水性樹脂（例えば三洋化成工業（株）製アクリル酸重合体部分塩架橋物「サンフレッシュＧＴ−１」など）、低温で水を樹脂中に吸水保持し、温度が所定の感温点まで上がると保持していた水を排出し得るような、感温性で可逆的な吸排水性を示す樹脂（例えば（株）興人製「サーモゲルＢ０１」（２０℃、３０℃、４０℃の各感温点を有する異なる樹脂を含むもの）など）などが例示される。
【００５０】
中でも、得られる火山噴出物集塊体の保水性・吸水性が特に優れたものとなることから、アクリル酸重合体部分塩架橋物が好ましく、例えば火山噴出物粒子等１００ｋｇと凝集剤１０ｋｇを混合して得られたものに水１５０ｋｇを配合し、混練して得られた混練物を固化させて、火山噴出物集塊体を得、該火山噴出物集塊体１００ｋｇにアクリル酸重合体部分塩架橋物０．５ｋｇを配合し、混練して得られた混練物を固化させて得られた火山噴出物集塊体は、従来の軽石をセメントで固めたもので形成された緑化資材と比較して、吸水率が２〜４倍にまで向上することから、屋上緑化用の緑化資材や、壁面緑化、駐車場緑化のための緑化資材等として屋外で使用する場合、従来必要であった灌水施設は必ずしも要さないものとなる。
【００５１】
以上説明してきたいくつかの態様の本発明の混練物は、上述のように例えば方形の緑化コンテナなどに詰め込み、適宜放置条件、放置時間などを調節して固化させることで、本発明の火山噴出物集塊体となり、該火山噴出物集塊体は、屋上緑化パネル、ベランダパネル、プランターなどの緑化資材や、壁面緑化、駐車場緑化のための緑化資材等として好適に使用し得る。
【００５２】
本発明の火山噴出物集塊体は、凝集剤を使用して製造することで、特に凝集剤をポリビニルアルコール水溶液と組み合わせて使用して製造することで、基材の火山噴出物粒子および／または火山噴出物発泡粒子が均一に凝集してより大きな粒子となって固化し、それにより従来の軽石をセメントで固めたもので形成された緑化資材と比較して保水性・吸水性および水の浸透性が向上した。特にアクリル酸重合体部分塩架橋物といった吸水性ポリマーを含む態様においては、優れた保水性・吸水性を示し、屋上緑化用の緑化資材や、壁面緑化、駐車場緑化のための緑化資材等として屋外で使用した場合、従来必要であった灌水施設は必ずしも要さない。
【００５３】
本発明の火山噴出物集塊体は、緑化資材として用い、植物を栽培した場合、必要以上に保水しても根腐れを引き起こすことがない。また適度な空隙率および硬さを有し、芝、花、野菜など植物を選ばずに、種々の植物および品種に対応することができる。さらに、野菜、花、イワダレソウを栽培した場合に、大雨が降った時でも一部または全体が流れ出すことがなく、雨で軟弱になり上を歩きにくくなることがなく、人が乗っても硬さが保たれ、かつ日照りが続いても表面の硬化は見られず、表面が剥がれることがないものである。
【００５４】
本発明の火山噴出物集塊体は、多孔質の火山噴出物等を基材とするものであるため、軽量で取り扱いが容易であり、断熱性に優れている。また、保水性・吸水性に優れるだけでなく、緑化資材として使用し、肥料を配合した場合、肥料を保持する能力にも優れ、特にポリビニルアルコールを含む態様とすることで、肥料の流出が効果的に抑制される。本発明の火山噴出物集塊体、またはその製造方法によれば、屋上緑化や、壁面緑化、駐車場緑化のために好適に使用し得、地球環境にやさしい緑化資材が提供され得る。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって限定されるものではない。
【００５６】
＜評価方法＞
以下の実施例１〜５において得られた、緑化パネルとして使用し得る火山噴出物集塊体は、次の方法により吸水率、嵩比重を測定し、評価した。
【００５７】
１．吸水率（％）
風袋としてのポリエチレンテレフタレート製容器（内寸３００ｍｍ（縦）×３００ｍｍ（横）×５０ｍｍ（高さ））に火山噴出物集塊体（約８５０〜１３１０ｇ）を入れ、足で踏み付けた程度に転圧した。３日間天日乾燥を行い、火山噴出物集塊体の重量を測定した。次いでこれを十分に灌水し、灌水後の火山噴出物集塊体の重量を測定した。灌水後の重量から灌水前（天日乾燥後）の重量を差し引いて吸水量（ｇ）を算出した。この吸水量を灌水前（天日乾燥後）の火山噴出物集塊体の重量（ｇ）で除して１００を乗じ、得られた値を吸水率（％）とした。
【００５８】
２．嵩比重
３００ｍｍ（縦）×３００ｍｍ（横）×５０ｍｍ（高さ）の火山噴出物集塊体について、重量を測定し、重量の測定値を容積で除して嵩比重（ｇ／ｍｌ）を算出した。
【００５９】
実施例１
シラスバルーン（豊和直（株）製「ＳＫＢ−６０００」、嵩比重（タッピング方式にて充填することを含む上述の方法による）０．２０ｇ／ｍｌ）１０ｋｇに凝集剤（（株）あの津技研製「アゴクリーンＰ」）を５００ｇ添加し、混練機（（株）東海機械製作所製、Ｍ型モルタルミキサー）で混合した後、水道水１０Ｌを投入し、同混練機にて混練した。得られた混練物を方形の緑化コンテナ（内寸３００ｍｍ（縦）×３００ｍｍ（横）×５０ｍｍ（深さ）、排水孔４個）に詰め込み、養生して常温で３日間放置することにより水を含んだまま固化させ、３００ｍｍ（縦）×３００ｍｍ（横）×５０ｍｍ（高さ）の火山噴出物集塊体を得た。
【００６０】
なお、以下の実施例においても、シラスバルーンの嵩比重の測定方法、使用した混練機、緑化コンテナは実施例１のものと同じであり、得られた火山噴出物集塊体の寸法も実施例１と同じである。
【００６１】
実施例２
シラスバルーンとして豊和直（株）製「ＳＹＢ−５０００」（嵩比重０．１８ｇ／ｍｌ）を用いたこと、および添加した凝集剤の重量を３００ｇとしたことのほかは、実施例１と同様に、混練物を得、これを緑化コンテナに詰め込み、放置して固化させ、火山噴出物集塊体を得た。
【００６２】
実施例３
シラスバルーンとして豊和直（株）製「ＳＹＢ−５０００」（嵩比重０．１８ｇ／ｍｌ）を用いたこと、および凝集剤としてベストウェイ（株）製「マッドクリーン」５００ｇを用いたことのほかは、実施例１と同様に、混練物を得、これを緑化コンテナに詰め込み、放置して固化させ、火山噴出物集塊体を得た。
【００６３】
実施例４
シラスバルーン（豊和直（株）製「ＳＫＢ−６０００」、嵩比重０．２０ｇ／ｍｌ）１０ｋｇに凝集剤（（株）あの津技研製「アゴクリーンＰ」）を５００ｇ添加し、混練機で混合した。水道水１０Ｌにポリビニルアルコール（日本合成化学工業（株）製「ゴーセノールＮ−３００」）５００ｇを加え、８０〜９０℃に加熱して均一に溶解させて調製した溶液１０．５Ｌを投入し、混練機にて混練した。得られた混練物を緑化コンテナに詰め込み、養生して常温で１日間放置することにより水を含んだまま固化させ、火山噴出物集塊体を得た。
【００６４】
実施例５
凝集剤としてベストウェイ（株）製「マッドクリーン」５００ｇを用いたことのほかは、実施例４と同様に、混練物を得、これを緑化コンテナに詰め込み、放置して固化させ、火山噴出物集塊体を得た。
【００６５】
実施例６
実施例１〜５で得られた火山噴出物集塊体のそれぞれに、グリーンファーム（株）製「有機化成肥料８号（N:8 P:8 K:8）」を、火山噴出物集塊体１００重量部に対して１重量部の割合で添加し、高菜、ほうれん草、大根、白菜、ダイコンドラ、およびケンタッキーブルーグラスエベレストの種子を蒔き、これらの植物を屋外で栽培した。その結果、上記５種類の火山噴出物集塊体のすべてにおいて、上記のすべての植物について、５日後に発芽が認められ、その後根腐れが起こることなく生育したことが確認された。
【００６６】
実施例７
実施例１〜５で得られた火山噴出物集塊体のそれぞれに、火山噴出物集塊体１００重量部に対してグリーンファーム（株）製「有機化成肥料８号（N:8 P:8 K:8）」１重量部、アクリル酸重合体部分塩架橋物（三洋化成工業（株）製「サンフレッシュＧＴ−１」）０．５重量部の割合でこれらを添加し、混練機にて混練した。得られた混練物を緑化コンテナに詰め込み、常温で１日間放置することにより固化させて火山噴出物集塊体を得た。得られた火山噴出物集塊体に高菜、ほうれん草、大根、白菜、ダイコンドラ、およびケンタッキーブルーグラスエベレストの種子を蒔き、これらの植物を屋外で栽培した。その結果、上記５種類の火山噴出物集塊体のすべてにおいて、上記のすべての植物について、５日後に発芽が認められ、その後根腐れが起こることなく生育したことが確認された。
【００６７】
実施例８
実施例１〜５で得られた火山噴出物集塊体のそれぞれに、火山噴出物集塊体１００重量部に対してグリーンファーム（株）製「有機化成肥料８号（N:8 P:8 K:8）」１重量部、吸水性ポリマー（（株）興人製「サーモゲル」、感温点３０℃）０．５重量部の割合でこれらを添加し、混練機にて混練した。得られた混練物を緑化コンテナに詰め込み、常温で１日間放置することにより固化させて火山噴出物集塊体を得た。得られた火山噴出物集塊体に高菜、ほうれん草、大根、白菜、ダイコンドラ、およびケンタッキーブルーグラスエベレストの種子を蒔き、これらの植物を屋外で栽培した。その結果、上記５種類の火山噴出物集塊体のすべてにおいて、上記のすべての植物について、５日後に発芽が認められ、その後根腐れが起こることなく生育したことが確認された。
【００６８】
実施例９
実施例１〜６で得られた火山噴出物集塊体（実施例６においては高菜、ほうれん草、大根、白菜、ダイコンドラ、およびケンタッキーブルーグラスエベレストを栽培したもの）を６月から８月までの２箇月間、屋外に放置し、観察した。その結果、雨が降った時でも火山噴出物集塊体の流出は見られず、火山噴出物集塊体が軟弱になることや、上を歩きにくくなることはなかった。また、表面の剥がれも全く見られなかった。
【００６９】
上述のように、実施例６〜８で得られた火山噴出物集塊体は、植物の根腐れを防ぎ、栽培する植物を選ばずに使用することができるものであった。
【００７０】
実施例６の栽培において、ポリビニルアルコールを含まない実施例１〜３で得られた火山噴出物集塊体とポリビニルアルコールを含む実施例４および実施例５で得られた火山噴出物集塊体について、ほうれん草、大根、白菜の生育について種子を蒔いてから４０日後に比較したところ、実施例４および実施例５で得られた火山噴出物集塊体においては、実施例１〜３で得られた火山噴出物集塊体におけるよりも、約２倍の高さに成長したことが確認され、ポリビニルアルコールを含む火山噴出物集塊体においては特に効果的に肥料の流出が抑制されたと考えられる。
【００７１】
実施例１〜３で得られた火山噴出物集塊体は、天然の火山噴出物から製造されたシラスバルーン、水、および凝集剤を原料とするものであり、実施例４および５で得られた火山噴出物集塊体は、これらの原料の他に、さらにポリビニルアルコールを含むものであるが、ポリビニルアルコールは自然環境において分解されやすく、実施例１〜５で用いた凝集剤は、製紙過程で発生するペーパースラッジ（製紙焼却灰）を主原料とするものであり、有害物質は含まず、環境負荷の少ないものである。したがって、実施例１〜５で得られた火山噴出物集塊体も、環境負荷が少なく、地球環境にやさしいものであると考えられる。
【００７２】
また、実施例１〜８で得られた火山噴出物集塊体は、多孔質の火山噴出物発泡粒子を主原料とするものであることから、断熱性にも優れていると考えられる。実施例１〜５で得られた火山噴出物集塊体の吸水率および嵩比重を表１に示した。
【００７３】
【表１】
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【００７４】
緑化資材としては、長期にわたり植物に水分を供給する観点から、一般に上記方法により測定される吸水率が少なくとも５０％であることが好ましいが、表１に示されるように、実施例１〜５で得られた火山噴出物集塊体は、２００％以上の吸水率を有しており、良好な吸水性を示した。
【００７５】
また、実施例６〜８における屋外での栽培において、植物を生育させるのに水を供給する必要はなかったことから、実施例１〜８で得られた火山噴出物集塊体は、良好な保水性を有しており、屋外において緑化資材として使用した場合、水の供給は必ずしも要さないことが示された。吸水性ポリマーを配合した実施例７および８における火山噴出物集塊体、特にアクリル酸重合体部分塩架橋物を配合した実施例７における火山噴出物集塊体は、優れた保水性を有しており、実施例６における吸水性ポリマーを含まない火山噴出物集塊体と比較した場合、水の供給量の少ない条件で、植物をより良好に生育させた。
【００７６】
軽石をセメントで固めた緑化資材などは、一般に嵩比重が０．９〜１．２ｇ／ｍｌ程度であるが、表１に示されるように、実施例１〜５で得られた火山噴出物集塊体は、嵩比重が０．４ｇ／ｍｌ以下であり、軽量で取り扱いも容易なものであった。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の混練物は、固化させることにより火山噴出物集塊体を提供し得、該火山噴出物集塊体は、屋上緑化や、壁面緑化、駐車場緑化のための緑化資材、例えば屋上緑化パネル、ベランダパネル、プランターなどとして好適に使用し得る。本発明の火山噴出物集塊体の製造方法は、かかる緑化資材を効率的に提供し得る。