(57)【要約】【課題】本発明の目的は、木や草花を植栽する場所に敷くものとして、通常の土壌に代わる、より保水性が高く、かつ、それ自体軽量である土壌代替材を提供することにある。また、作業中に手が汚れることがなく、更には、風によっても土埃を生じない土壌代替材を提供することにある。【解決手段】本発明の土壌代替材は、チップフォームと親水性チップパルプとを、分子量５００〜１０００の界面活性剤、ゼオライトを配合したバインダーとともに攪拌均質化し、次いで、加熱・加圧下にバインダーを架橋して前記チップフォームと親水性チップパルプとを一体化したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップフォームと親水性チップとをバインダーとともに攪拌均質化し、次いで、加熱・加圧下に当該バインダーを架橋して前記チップフォームと親水性チップとを一体化したことを特徴とする土壌代替材。
【請求項２】
チップフォームと親水性チップとを、界面活性剤を配合したバインダーとともに攪拌均質化し、次いで、加熱・加圧下に当該バインダーを架橋して前記チップフォームと親水性チップとを一体化したことを特徴とする土壌代替材。
【請求項３】
チップフォームが、エーテル系ウレタンフォーム、スチレンフォーム、エチレンフォーム、フォームラバーを粉砕したものである請求項１又は２記載の土壌代替材。
【請求項４】
チップフォームの粒径が１〜５０ｍｍであり、密度が０．０１〜０．５０g／ｃｍ３である請求項３記載の土壌代替材。
【請求項５】
バインダーが、ウレタン系プレポリマーである請求項１又は２記載の土壌代替材。
【請求項６】
親水性チップの粒径が、０．１〜５０ｍｍである請求項１又は２記載の土壌代替材。
【請求項７】
親水性チップが、チップパルプである請求項６記載の土壌代替材。
【請求項８】
界面活性剤の分子量が５００〜１０００である請求項１又は３記載の土壌代替材。
【請求項９】
界面活性剤がジオレイン酸ポリエチレングリコールである請求項８記載の土壌代替材。
【請求項１０】
ゼオライトが混入された請求項１乃至９いずれか1記載の土壌代替材。
【請求項１１】
チップフォームを複数層とし、層間に他のチップ材を挟み、加熱・加圧下に全体をバインダーにて複合一体化してなる請求項１又は２記載の土壌代替材。
【請求項１２】
チップフォームと親水性チップとを用意するとともに、バインダーを用意し、前記チップフォームとバインダーを混ぜ合わせ、次いで、これに前記親水性チップを加えた後に、更に、バインダーを加えて混ぜ合わせ、加熱・加圧下に当該混合物中のバインダーを架橋したことを特徴とする土壌代替材の製法。
【請求項１３】
チップフォームと親水性チップとを用意するとともに、界面活性剤を混ぜ合わせたバインダーを用意し、前記チップフォームとバインダーを混ぜ合わせ、次いで、これに前記親水性チップを加えた後に、更に、バインダーを加えて混ぜ合わせ、加熱・加圧下に当該混合物中のバインダーを架橋したことを特徴とする土壌代替材の製法。
【請求項１４】
チップフォームが、エーテル系ウレタンフォーム、スチレンフォーム、エチレンフォーム、フォームラバーを粉砕したものである請求項１２又は１３記載の土壌代替材の製法。
【請求項１５】
バインダーが、ＴＤＩ系或いはＭＤＩ系のウレタンプレポリマーである請求項１２又は１３記載の土壌代替材の製法。
【請求項１６】
親水性チップが、チップパルプである請求項１２又は１３記載の土壌代替材の製法。
【請求項１７】
界面活性剤の分子量が５００〜１０００である請求項１２又は１３記載の土壌代替材の製法。
【請求項１８】
ゼオライトを混合した後にバインダーを架橋した請求項１２乃至１７いずれか１記載の土壌代替材の製法。
【請求項１９】
バインダーの混合物をモールド内に充填し、加熱・加圧下に該バインダーを架橋した請求項１２又は１８記載いずれか１記載の土壌代替材の製法。
【請求項２０】
バインダーの架橋が、水蒸気にて架橋した請求項１２乃至２０いずれか１記載の土壌代替材の製法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植栽に用いられる通常の土に代わる保水性に優れた軽量の土壌代替材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の保護および改善のため、都市においても緑化推進が叫ばれている。植栽を行うことにより緑を増やすことは、視覚的に人々の心に潤いを与えることができるのみならず、排気ガス、燃料消費に起因する炭酸ガス等による空気汚染を浄化する作用をも有する。したがって、現在では都市のあらゆる場所において、できる限りの緑化が望まれている。
【０００３】
しかし、植栽をするためには土壌が必要であるが、必要な分の土壌をビルの屋上等に敷くこととすると、その質量から自ずと限界がある。また、コンクリートで固められた環境下においては、土壌の温度が高くなりやすく乾燥しやすい。そして、土壌が乾燥すると、草木の生育に影響があることは勿論のこと、風により土埃と化して飛散し、近隣の環境悪化にも繋がる。勿論、作業により手が汚れたり、床面が汚れたりすることは避けられない。
【０００４】
土壌の乾燥を防ぐためには、大量の土壌に多くの水を散布することとなるが、ますます重量増加につながり、現実には、土壌の量を増やさずに水を散布する頻度を増やしたり、乾燥に強い木や草花を植える等で対応している。そのため、手入れに多大な労力を要したり、植栽する木や草花の種類が限られる等の問題があった。
【０００５】
かかる課題を解決するために特許文献１が提案されている。しかしながら、ここに提案されている技術は、少なくともウレタンフォームを含む土壌であり、そのウレタンフォームは単に土壌中に混在しているだけのものである。確かに、課題の一部は解決したものの、根本的な解決にはなっていないのが現状である。
【０００６】
更に、かかる課題を解決するために特許文献２が提案されている。しかしながら、ここで提案されている技術は、ウレタンフォームチップを用いた培養土壌であり、技術的には、ウレタンフォームチップをバインドする方法が提案されているだけであって、全く土を用いない土壌代替材としては水分の吸水性、保水性が充分でなく不適当なものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３３５７５７号公報
【特許文献２】特許第４１５６８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、都市の緑化には、通常の土壌よりも保水性が高く、かつ、それ自体軽量であるものが望まれていた。
本発明の目的は、木や草花を植栽する場所に敷くものとして、通常の土壌に代わる、より保水性が高く、かつ、それ自体軽量である土壌代替材を提供することにある。また、作業中に手が汚れることがなく、更には、風によっても土埃を生じない土壌代替材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の要旨である土壌代替材は、チップフォームと親水性チップとをバインダーとともに攪拌均質化し、次いで、加熱・加圧下に当該バインダーを架橋して前記チップフォームと親水性チップとを一体化したことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第２の要旨である土壌代替材は、チップフォームと親水性チップとを、界面活性剤を配合したバインダーとともに攪拌均質化し、次いで、加熱・加圧下に当該バインダーを架橋して前記チップフォームと親水性チップとを一体化したことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第３の要旨である土壌代替材の製法は、チップフォームと親水性チップとを用意するとともに、バインダーを用意し、前記チップフォームとバインダーを混ぜ合わせ、次いで、これに前記親水性チップを加えた後に、更に、バインダーを加えて混ぜ合わせ、加熱・加圧下に当該混合物中のバインダーを架橋したことを特徴とする製法である。
【００１２】
本発明の第４の要旨である土壌代替材の製法は、チップフォームと親水性チップとを用意するとともに、界面活性剤を混ぜ合わせたバインダーを用意し、前記チップフォームとバインダーを混ぜ合わせ、次いで、これに前記親水性チップを加えた後に、更に、バインダーを加えて混ぜ合わせ、加熱・加圧下に当該混合物中のバインダーを架橋したことを特徴とする製法である。
【００１３】
又、いずれの発明にあっても、ゼオライトが混合されるのが効果的であり、このゼオライトは、バインダー中に、或いはバインダーとチップフォーム、バインダーとチップフォームと親水性チップが混合される工程で投入されることとなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の土壌代替材によれば、軽量で、作業中に手や床等を汚すことがなく、かつ、風などによって飛散することもなく、更に、吸水性及び保水性に優れた土壌代替材が得られたものである。
【００１５】
更に、本発明の土壌代替材の製法によれば、比較的容易な方法によって優れた土壌代替材が得られることとなったものであり、しかも、チップフォームや各種のチップの再利用をも兼ねるものであり、その効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第３によって得られた土壌代替材の概念図である。
【図２】図２は、本発明の第６の土壌代替材の製法を示す図である。
【図３】図３は、本発明によって得られた他の土壌代替材の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の第２の土壌代替材を中心として説明するが、本発明の第１の土壌代替材、及び本発明の第３及び第４の発明に夫々が適用できることは言うまでもない。
【００１８】
さて、本発明の第２の土壌代替材は、廃棄物となってしまうチップフォームを利用し、これを親水性チップと混ぜて一体化してなるもので、好ましくはこれにゼオライトを混合した形態のものである。
そして、得られた土壌代替材によれば、軽量で、作業中に手や床等を汚すことがなく、更に風などによって飛散することもなく、更には、吸水性及び保水性に優れた土壌代替材が得られたものである。
【００１９】
特徴的には、土壌代替材中に親水性チップの存在により、又、バインダーの架橋の際に、分子量が５００〜１０００の界面活性剤がフォーム内に入り込むことによって疎水性のフォームが親水性となるものである。即ち、フォームチップの内部から界面活性剤の適用により親水性となし、かつ、フォームチップの周囲に親水性チップが存在することにより、水の吸水性及び保水力がアップし、植えられる植物に好影響を及ぼすものである。
【００２０】
尚、界面活性剤がフォーム内に入り込むことによって親水性となり得るが、土壌代替材としてはこれだけでは不十分であり、かつ、植物の生育に対して使用した界面活性剤がその成長を阻害することが多く、界面活性剤の選択は極めて重要である。
【００２１】
又、ゼオライトには植物の生育に欠かせない元素が全て含まれていることから、これが加えられた土壌代替材は、植物の生育基盤として充分なものとなり、基本的には必須の元素を加えることなく使用でき、保肥力、保水力が充分なものとなったものである。
【００２２】
各発明に使用されるチップフォームは、ウレタンフォーム、スチレンフォーム、エチレンフォーム、フォームラバー等又はその端材を粉砕したものである。中でも軟質又は硬質ウレタンフォームが好ましく、特にいえば、軟質ウレタンフォームが最も扱いやすいものである。尚、かかるウレタンフォームにあって、ポリエステル系ウレタンフォームは加水分解によって溶けるため、本発明にあっては、ポリエーテル系ウレタンフォームが採用される。
【００２３】
チップフォームの形状としては、特に限定されるものではなく、例えば、球形、立方体形、多面体形、円柱形、円錐形、綿状，不定形等いずれでもよい。通常は、ブロック状のウレタンフォームを、所望の大きさ・形状のチップに粉砕するものであり、粉砕の方法としては、カッター等の裁断具により裁断する方法や、回転刃式粉砕機を用いる方法等が挙げられる。
【００２４】
そして、チップフォームの粒径は、好ましくは１〜５０ｍｍ、更に好ましくは５〜２５ｍｍで、密度は好ましくは０．０１〜０．５０g／ｃｍ３、更に好ましくは０．０１５〜０．２０ｇ／ｃｍ３である。この数値は、取り扱い性や植栽した後の草木の安定性の観点から、粒径には適切な範囲があり好ましい範囲をあげたものである。尚、粒径とは、各粒子の投影像における円相当径（同一面積の円における直径）を意味する。
【００２５】
使用されるバインダーは、特に制限されるものではないが、ウレタン系プレポリマー（ＴＤＩ系／ＭＤＩ系）が好ましい。
【００２６】
一方、チップフォームに混ぜられる親水性チップは、好ましくはチップパルプであり、このチップパルプは特に限定はないが、ティッシュペーパーやトイレットペーパーの端材、クラフト紙の粉砕物が好んで用いられる。又、タバコフィルターのチップ、各種繊維や不織布、軽石、更には、ゴム製品から出る親水性チップも適用可能であり、これらをチップフォームに混ぜて使用することができることはいうまでもない。更には、これらのチップは、チップフォームとは別にチップフォーム層の間に挟まれた状態でバインダーにて複合一体化されることもある。尚、親水性チップの大きさ（長さ）は、好ましくは０．１〜５０ｍｍ、更に好ましくは、５〜１５ｍｍである。
【００２７】
得られた土壌代替材にあって、フォームチップの周囲に親水性チップが存在することにより、水の浸透は縦方向のみならず混入された親水性チップに沿って上下及び左右にも広がる。このため、保水力がアップし、植えられる植物に好影響を及ぼすものとなる。即ち、水の浸透は土壌代替材の上下方向のみならず、親水性チップに沿って左右にも広がることから、植物の成長に好影響をもたらすものである。そして、以下に説明する界面活性剤との共働により、吸水性及び保水性が確保されることとなる。
【００２８】
界面活性剤は、フォームチップに親水性を与えるものであるが、土壌代替材としては単にこれだけでは不十分であり、植物の生育に対して使用した界面活性剤がその成長を阻害することが多く、界面活性剤の選択は極めて重要である。
【００２９】
本発明における界面活性剤あっては、吸水性能を有する分子量５００〜１０００のものが特に用いられる。かかる界面活性剤の具体例としては、ジオレイン酸ポリエチレングリコール（分子量８８０のペグノール２４−Ｏ：東邦化学）が挙げられる。この分子量が小さい場合、例えば特許文献２に記載される分子量２００程度のものにあっては、発芽した植物が生育せずに枯れてしまい、一方、分子量が大きすぎる場合には、粒状化が起こりやすく、土壌代替材の成型性が悪くなるケースがある。前者の現象は、界面活性剤の分子量が小さいことから植物の内部に浸透して植物の生育を阻害するものと考えられる。
【００３０】
本発明の土壌代替材の製法にあって、チップフォーム、親水性チップ、バインダー、界面活性剤等は、前記したものがそのまま使用されることは勿論であるが、バインダーはウレタン系プレポリマーが用いられることから、その架橋はイソシアネートと反応するH2O(水)が用いられるものであり、具体的には水蒸気を１０〜３００秒、通常は６０秒程度当てることによって行われる。
【００３１】
又、界面活性剤は、予めバインダー中に混合しておくのがよい。そして、バインダーはチップウレタンに混合する１段階と、親水性チップを加えた後に更に加える２段階とに分けて混合されるのが良い。
【００３２】
基本的な配合比率(部数)は、チップフォーム１００、親水性チップ１００（使用可能範囲：１０〜５００）、バインダー１５（使用可能範囲：５〜５０）、界面活性剤３．５（使用可能範囲：０〜１０）、ゼオライト１０（使用可能範囲：５〜２０）である。
【実施例】
【００３３】
図１は、本発明の第２における土壌代替材の模式を示す断面図である。図中、１はチップフォーム（エーテル系チップウレタン）、２は親水性チップ（チップパルプ）であり、この親水性チップ２は、チップフォーム１の周囲に絡みつく形態となってバインダーにて一体化されている。従って、かかる土壌代替材は、全く土が使われておらず、作業時に手や床を汚すことがない。更に、屋外へこれを設置した場合でも、風などによって飛散することはなく、周囲の環境を破壊することもなくなる。
【００３４】
吸水性、保水力についていえば、単なるウレタンフォームのブロック体の土壌代替材の場合には、保水力はあるものの、取り込まれた水はブロック体の底部近傍にのみ集まり、ブロック体の上部には水分が保持されないウレタンフォームのチップ材もこれとほぼ類似の挙動をとる。更に、特許文献２に記載のウレタンフォームのチップ材をバインダーにて架橋・一体化した土壌代替材ものもほぼ同様である。
【００３５】
しかるに、図１の土壌代替材の場合には、吸水効果をもたらす目的で親水性チップと界面活性剤（ジオレイン酸ポリエチレングリコール：分子量８８０のペグノール２４−Ｏ：東邦化学）が充填され、かつ、チップフォーム１の周囲を親水性チップ２が絡みつく形態となってバインダーにて一体化されていることから、吸水力及び保水力は上記のものよりも格段に優れたものとなったものである。即ち、吸水性のある界面活性剤の使用により保水性が良好になったのみならず、チップフォーム１の周囲に絡みついた親水性チップ２の存在により更に吸水性・保水性が向上し、水が上下・左右に自由に移動することができるため、土壌代替材のほぼ上部にまで充分に水が保持されることとなったものである。このため、植生される植物の成長に好ましい材料となったものである。
【００３６】
図２は本発明の第４の土壌代替材の製法の過程を示す図である。即ち、チップフォーム１と親水性チップ２をストックA、Bし、バインダー３と界面活性剤４とを混合Cしておく。第１段階として、チップフォーム１にバインダー３と界面活性剤４との混合液Cを投入し攪拌する。 次いで、第２段階としてこれに親水性チップ２を投入し、更にバインダー３と界面活性剤４との混合液Cを加えて攪拌する。第３段階として、この攪拌混合物を成型型内に充填し、加熱・加圧下に水蒸気をあててバインダー３を架橋させて土壌代替材を得る。
【００３７】
尚、ゼオライトの混入は、a工程、ｂ工程、ｃ工程のいずれの工程でも投入可能であるが、この例ではa工程で投入した。
【００３８】
実際の配合組成は次の通りである。即ち、エーテル系の軟質ウレタンフォームからなるチップフォーム材（粒径８ｍｍ、密度０．０２g／ｃｍ３）１００部、ティッシュペーパーからなるチップパルプ材（粒径８ｍｍ）１００部、ＴDI系ウレタンプレポリマー１４部、界面活性剤（分子量８８０のジオレイン酸ポリエチレングリコール）３．５部、ゼオライト１０部を用いた。そして、１００℃の水蒸気を６０秒間、加圧成型内に通した。その後乾燥して、土壌代替材を取り出した。
尚、攪拌混合物は成型型内に入れずに大きなブロックを得、これを所望の大きさに切断することも可能である。
【００３９】
図３に示す土壌代替材は、バインダーと混ぜ合わされたチップフォーム１を複数層となし、この間に第３のチップ材（この例では、タバコのフィルターチップ５）を挟み、複合一体化したものである。タバコのフィルターチップ５には、予め同様のバインダーを混ぜておくのが良いが、タバコのフィルターチップ５の層が薄い場合には、チップフォーム１に混合したバインダーで充分複合一体化が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は以上の通りであり、チップフォームや各種の親水性チップの再利用が可能となり、得られた土壌代替材の特性も優れたものであり、例えば、ビルの屋上にこれを適用できるだけでなく、その壁面にも充分適用可能であり、その利用価値は極めて大きい。
【００４１】
更にいえば、都市の緑化を推進でき、地球環境の改善に寄与するものとなる。又、例えばビルの屋上に豊富な植栽をすることで、ビルの屋上のコンクリート剥き出し部分が低減され、夏場におけるビル内部の高温化を抑制することができ、冷房効率の向上による電気使用量の低減を図ることもできる。
【符号の説明】
【００４２】
１  チップフォーム（エーテル系チップウレタン）、
２  親水性チップ（チップパルプ）、
３  バインダー、
４  界面活性剤（分子量８８０のジオレイン酸ポリエチレングリコール）、
５  第３のチップ材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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