(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維にて構成された基材に吸水剤を付着させた土壌保水材において、
前記基材を構成する繊維としてガラス繊維を用い、
ガラス繊維の経糸と緯糸を格子状に組み合わせて多数の開口部を有する基材組織を構成したことを特徴とする土壌保水材。
【請求項２】
経糸と緯糸の交叉部に、ガラス繊維または生分解性繊維によって構成される絡み糸を絡めた請求項１に記載の土壌保水材。
【請求項３】
経糸と緯糸の交叉部を接着，融着等によって固定したことを特徴とする請求項１に記載の土壌保水材。
【請求項４】
基材組織は織物組織である請求項１乃至３のいずれかの項に記載の土壌保水材。
【請求項５】
基材組織は編物組織である請求項１乃至３のいずれかの項に記載の土壌保水材。
【請求項６】
基材組織に、ガラス繊維の糸と共に吸水剤にて構成された糸が組み込まれている請求項１乃至５のいずれかの項に記載の土壌保水材。
【請求項７】
ガラス繊維の糸は、糸本体から細い繊維が毛羽立ったかさ高加工糸である請求項１乃至６のいずれかの項に記載の土壌保水材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、たとえば潅水用等に用いられる土壌保水材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から繊維にて構成された基材に吸水剤としての吸水性樹脂を付着させた吸水資材が知られており、近年、このような吸水資材を、植物への潅水用の土壌保水材として使用することが検討されている。
【０００３】
しかし、従来の吸水資材は、強度，耐久性等を考慮して、基材に合成繊維が用いられており、基材は分解されずに土中に残留してしまう。そのため、使用後には吸水資材を土壌から撤去しなければならない。
【０００４】
そこで、基材の構成繊維として、生分解性繊維や天然繊維の利用が検討されている。このような生分解性繊維や天然繊維を用いれば、所定の期間が経過すると分解されて土に返るため、撤去する必要がなく、環境への影響も少ないと考えられている。
【０００５】
しかしながら、生分解性繊維は一般的に耐熱性が悪く、基材の表面処理等の熱処理が困難である。また、モノフィラメントが主流で適当なカップリング剤が無いために、吸水性樹脂の付着が難しい。さらに、一般的に価格が高く、コスト高になってしまう等の問題がある。
【０００６】
一方、天然繊維では、繊維と吸水性樹脂との界面において反応が起こり、吸水性能に影響を生じる。また、吸水時に著しい収縮が起きて、寸法形状が安定しないという問題がある。
【０００７】
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、環境への影響がなく、しかも寸法形状の安定性の高い土壌保水材を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の土壌保水材は、繊維にて構成された基材に吸水剤を付着させた土壌保水材において、前記基材を構成する繊維としてガラス繊維を用い、ガラス繊維の経糸と緯糸を格子状に組み合わせて多数の開口部を有する基材組織を構成したことを特徴とする。
【０００９】
本発明の土壌保水材は土中に埋設されて使用される。土壌に潅水された水分は吸水剤に吸収されて保水される。
【００１０】
ガラス繊維を土中に放置すると、経年変化によって脆化し風化作用によって砕けてしまう。ガラス繊維の成分は主としてシリカとアルミナで、天然の石や砂の成分と同等なので、砕けたガラス繊維は土に返る。したがって、掘り起こして回収する必要がなく、土壌の汚染もない。
【００１１】
また、ガラス繊維は吸水時に収縮が起こらず寸法形状が一定で安定している。したがって、基材に付着した吸水剤の保水機能が安定する。
【００１２】
さらに、ガラス繊維で構成された基材は初期強度が高く、吸水剤の付着加工時、施工時、敷設初期において、破れたり、伸びたりすることなく、必要な強度を維持できる。
【００１３】
また、吸水剤として吸水性樹脂を用いる場合には、カップリング剤を用いることによってガラス繊維と吸水性樹脂を強固に結合させることができる。
【００１５】
また、多数の開口部を有することによって、吸水剤は開口部内の空間で自由に膨潤し、吸水効率が高い。膨潤した吸水性樹脂が開口部の空間内に吸収されるので、膨潤した吸水性樹脂が脱落しにくい。
【００１６】
また、開口部を設けているので柔軟で取扱いに便利である。
【００１７】
一方、開口部を通じて通気性があり、土中の虫やバクテリア等の移動が可能である。さらに、開口部を通じて埋設された土壌保水材の上層の水分が下層へ移動し、下層側へ水分および養分を取り込むことができる。
【００１８】
また、上層に水が溜まらないので根腐れが起きないし、根は開口部を通じて下層へと伸長できる。
【００１９】
さらに、開口部によって土が馴染みやすく、上層と下層の土がつながって層間滑りが生じない。したがって、土壌の流出を防止できる。
【００２３】
ガラス繊維は一般的には脆く屈曲に弱いが、経糸と緯糸を格子状に組み合わせた組織にしたことで屈曲部が少なく有利である。
【００２４】
ただ、目が粗いものでは、経糸と緯糸の交叉部がずれて形態が安定しないので、交叉部に絡み糸を絡ませて固定することが好ましい。このようにすれば、形態が安定する。
【００２５】
絡み糸についてもガラス繊維が好ましく、場合によっては天然繊維を含む生分解性繊維を用いてもよい。このようにすれば土に返すことができる。
【００２６】
このような基材組織としては、織物組織でも編物組織でも可能である。
【００２７】
また、絡み糸を使わずに、格子状に組み合わせた経糸と緯糸の交叉部を接着，融着等によって固定してもよい。
【００２８】
また、基材組織に、ガラス繊維の糸と共に高吸水繊維にて構成された糸を組み込んでおけば、基材組織の製造工程と同時に吸水剤を組み込むことができる。
【００３０】
一方、ガラス繊維の糸は、糸本体から細い繊維が毛羽立ったかさ高加工糸とすることが好ましい。
【００３１】
このようにすれば、表面積が増大して吸水剤の付着面積を大幅に拡大することができ、吸水効率を一層高めることができる。
【００３２】
また、付着させる吸水剤がガラス繊維に絡まり脱落しにくくなる。
【００３３】
さらに、基材を格子状の組織とした際の、目ずれを防ぐ効果もある。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００３５】
図１は本発明の一実施の形態に係る土壌保水材を模式的に示している。
【００３６】
この土壌保水材１は、繊維にて構成された基材２に吸水剤としての吸水性樹脂３を付着させた構成となっている。本発明にあっては、この基材２を構成する繊維としてガラス繊維が用いられている。
【００３７】
ガラス繊維はシリカ（ＳiＯ2）やアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等を主成分とした繊維で、たとえば、通称Ａガラス（含アルカリ），Ｅガラス（無アルカリ），Ｃガラス（耐薬品性），Ｓガラス（高引っ張り強さ），ＡＲガラス，Ｄガラス，Ｔガラス，Ｒガラス等の種々のガラス繊維が使用できる。
【００３８】
基材２は、ガラス繊維製の経糸５と緯糸６を格子状に組み合わせて多数の開口部４を形成した組織となっている。ガラス繊維の糸は剛性が高い反面、耐屈曲性に乏しいために、このように直線状の経糸５と緯糸６によって構成することが好適である。この経糸５と緯糸６の表面に吸水性樹脂３が付着されている。
【００３９】
吸水性樹脂３は水を吸収してゲル状に変化する樹脂で、多数の親水基をもつ水溶性高分子をわずかに架橋して水に対して不溶化した構造となっている。たとえば、アクリル酸塩系ポリマー，でんぷん系ポリマー系，セルロース系ポリマー等、種々の材料が適用可能である。
【００４０】
また、カップリング剤を使用することによって、吸水性樹脂３を経糸５，緯糸６表面に強固に付着させることができる。
【００４１】
カップリング剤としては、たとえば、アクリルシラン，ビニルシラン，アミノシラン，エポキシシラン等のシラン系カップリング剤，クロム系カップリング剤、チタネート系カップリング剤等が適用可能である。吸水性樹脂３として一般的なアクリル酸塩系ポリマーを用いた場合には、アクリルシランが有効である。
【００４２】
上記基材２の開口部４の大きさがあまり小さいと通気性が無くなり、あまり大きいと保水性が悪くなる。実際の開口部４の大きさは、使用環境，栽培する植物の種類，土壌の種類等に応じて適宜選択される。
【００４３】
開口部４の大きさは限定されるものではないが、２〜５０［ｍｍ］程度の大きさが好適で、実用的には１０〜３０［ｍｍ］程度が好ましい。もちろん、２［ｍｍ］以下でもよいし、５０［ｍｍ］以上に設定してもよい。
【００４４】
このように適切な大きさの開口部４を維持することが必要であることから、経糸５と緯糸６の交叉部を絡み糸７によって固定して目ずれ防止を図り、基材２の形状を安定させている。絡み糸７についても、土中で分解するようにガラス繊維によって構成することが好ましい。ただ、ガラス繊維は屈曲しにくいために、屈曲しやすい土中分解性を有する生分解性繊維を用いることが好適である。
【００４５】
生分解性繊維は土中の微生物によって分解される繊維で、たとえばポリ乳酸，脂肪族ポリエステル，ポリグリコリド，ポリ―γ―メチルグルタメート，ポリ―ε―カプロラクトン，微生物多糖，デンプン系，セルロース系，綿，麻，絹，羊毛，レーヨン，アセテートさらにパルプ等の各種繊維が用いられる。
【００４６】
上記した経糸５と緯糸６を格子状に組んだ組織は、織物組織によって構成してもよいが、１０〜３０［ｍｍ］程度の大きい開口部を有するような織物組織を構成することは困難であり、本実施の形態ではラッシェル緯糸挿入編み組織によって構成している。
【００４７】
この編物組織では、経糸５と緯糸６が交互に織られているのではなく、経糸５の上に緯糸６が重ねられているだけで、交叉部において屈曲せずほぼ直線状に保たれ、図１（ｄ）に示すように、絡み糸７によって交叉部が固定されている。
【００４８】
また、経糸５よ緯糸６は多数本の長繊維を束ねた構成で、図１（ｅ）に示すように細い繊維５１，６１が毛羽立ったかさ高加工糸となっている。このようにすれば、表面積が増大して吸水性樹脂３の付着面積を大幅に拡大することができ、吸水効率を一層高めることができる。また、付着させる吸水性樹脂３が経糸５，緯糸６の繊維５１，６１に絡まり脱落しにくくなる。さらに、経糸５と緯糸６の交叉部の目ずれを防ぐ効果もある。
【００４９】
本発明の土壌保水材１は、土中に埋設されて使用される。
【００５０】
ガラス繊維で構成された基材２は初期強度が高く、吸水性樹脂３の付着加工時や敷設初期において破れたり、伸びたりすることなく、必要な強度を維持できる。また、ガラス繊維は吸水時に収縮が起こらず、寸法形状が一定に保たれる。したがって、基材２に付着した吸水性樹脂３の保水機能が安定する。
【００５１】
特に、格子状の経糸５と緯糸６の交叉部を絡み糸７で絡めて固定しているので、開口部４が大きい場合でも目ずれが防止され、安定した形状が保持される。さらに、ガラス繊維の糸は一般的には屈曲に対して弱いが、格子状に組み合わせることによって経糸５と緯糸６が直線状に保持され、強度が保たれる。
【００５２】
ガラス繊維を土中に長期間放置すると、熱や水分の作用によって脆化し、図１（ｃ）に概念的に示すように、風化作用によって砕けてしまう。たとえば、水分がガラス繊維に対して働いて加水分解されることが知られている。特にアルカリ成分含有するガラスの場合にはアルカリ成分を溶出し、強度や表面が劣化してその組織が破壊されやすいことが知られている。上記したＥガラスについても無アルカリといっても、アルカリを全く含まないわけではなく、微量のアルカリを含有している。本発明はこのような風化作用を積極的に利用したものである。風化作用を防ぐために一般的にＣａＯ，ＭｇＯ，ＺｎＯを含有させているが、これらの含有成分を添加しなければ風化が促進されるし、量を調整することによって、風化するまでの期間を変えることが可能である。
【００５３】
ガラス繊維の成分は主としてシリカとアルミナで、天然の石や砂の成分と同等なので、砕けたガラス繊維は土に返る。このように、ガラス繊維は生分解性繊維と違い、微生物やバクテリアの存在を必要とせず水等の作用によって分解する。
【００５４】
また、吸水性樹脂３についても、経年変化によって分解される。
【００５５】
図２は土壌保水材１を土中に埋設した状態を模式的に示している。
【００５６】
土壌保水材１の目的は、潅水を取り込み、水分蒸発速度を抑制し、潅水効率を高めることである。
【００５７】
土壌は土壌保水材１の上層Ｇ１と下層Ｇ２とに区分される。潅水すると、重力作用によって水および養分が地中に浸透し（図２（ａ）参照）、土壌保水材１の開口部４を通過する際に、吸水性樹脂３によって水分が効率的に吸水されると共に保水される（図２（ｂ）参照）。基材１に開口部４を有することによって、図１（ｂ）に示すように、吸水性樹脂３は開口部４内の空間で自由に膨潤するので吸水効率が高い。また、膨潤した吸水性樹脂３が開口部４の空間内に吸収されるので、膨潤した吸水性樹脂３が脱落しにくい。
【００５８】
一方、土壌保水材１の開口部４を通じて、上層Ｇ１と下層Ｇ２間の通気性が確保され、バクテリア、虫類、水分、養分等の自由な移動が維持される。また、根は開口部４を通じて下層Ｇ２へと伸長できる。通気性の確保やバクテリアの移動を維持することは、生きた土にするということから重要である。開口部４が開口していないと、土壌保水材１の上層Ｇ１において浸水状態が生じ植物の生育にとって好ましくない。したがって、土壌保水材１で水分の吸収が止まるということは避けなければならない。
【００５９】
また、開口部４に土を馴染ませることにより、上層Ｇ１と下層Ｇ２の土がつながって層間滑りが生じない。したがって、土壌の流出を防止できる。
【００６０】
潅水した後、地表面から水分が蒸発していく場合には、図２（ｃ）に示すように、水分の蒸発量が多くなる程、土壌保水材１の開口部４を通る水分が多くなるために織り４目の空間が狭くなり、水分の移動が遅れて蒸発速度を抑制することができる。
【００６１】
このように、潅水効率を高めるためには土壌保水材の保水性も重要であるが、水分を取り込むために透過性、浸透性が重要なファクタとなる。透過性の善し悪しは、土壌保水材から下の砂層にどれだけ水分を取り込めるかということになる。本発明のように、基材をメッシュ構造とすることにより透過、浸透性の制御が可能となる。
【００６２】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、経糸５と緯糸６表面に吸水性樹脂３を付着させた例を示したが、基材組織中に糸状に成形された高吸水性樹脂３１を組み込むようにしてもよい。たとえば、特に図示しないが、経糸５あるいは緯糸６の一部として、糸状の高吸水性樹脂を使用すればよい。
【００６３】
なお、上記実施の形態では、基材組織をラッシェル緯糸挿入編み組織によって構成したが、編み組織としてはこれに限られず、耐屈曲性に優れた柔軟なガラス繊維を用いれば、図３に示すようなラッシェル編みやトリコット編み等の種々の編み組織を利用することができる。また、編み組織に限定されず、織物組織や網組織を利用してもよい。
【００６４】
織物組織としては、たとえば、図４（ａ）に示すような平織り、図３（ｂ）に示すような模紗織り、図３（ｃ）に示すようなからみ織り、図３（ｄ）に示すような三軸織り、不図示の四軸織り等の種々の織物組織を利用できる。このうち、三軸織物はあらゆる方向の強度が高く有利である。
【００６５】
また、網組織としては、図示しないが、結節網や無結節網等を利用することができる。
【００６６】
また、図５（ａ）に示すように、接着，融着等によって開口部４２を有する格子状に構成した非織網組織を用いることもできる。
【００６７】
さらに、図５（ｂ）に示すように、基材２３を不織布によって構成し、パンチングによって開口部４３を形成してもよい。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にあっては、基材を構成する繊維として組成が土の成分と同等のガラス繊維を用いたので、土中にて水や熱の作用によって風化して土に返すことができる。
【００６９】
また、ガラス繊維は吸水時に収縮が起こらず寸法形状が一定で安定し、吸水剤の保水機能が安定する。
【００７０】
さらに、ガラス繊維で構成された基材は初期強度が高く、吸水剤の付着加工時、施工時、敷設初期において、破れたり、伸びたりすることなく、必要な強度を維持できる。
【００７１】
基材に開口部を設けておくことにより、吸水剤が開口部内の空間で自由に膨潤するので吸水効率が高い。また、膨潤した吸水性樹脂が開口部の空間内に吸収されるので、膨潤した吸水性樹脂が脱落しにくい。
【００７２】
さらに、開口部を設けることによって、基材が柔軟となって取扱いに便利である。
【００７３】
一方、開口部を通じて通気性があり、土中の虫やバクテリア等の移動が可能である。さらに、開口部を通じて埋設された土壌保水材の上層の水分が下層へ移動し、下層側へ水分および養分を取り込むことができる。
【００７４】
また、上層に水が溜まらないので根腐れが起きないし、根は開口部を通じて下層へと伸長できる。
【００７５】
さらに、開口部によって土が馴染みやすく、上層と下層の土がつながって層間滑りが生じない。したがって、土壌の流出を防止できる。
【００７６】
また、基材組織を経糸と緯糸を格子状に組み合わせて開口部を形成した組織としたことで、ガラス繊維を直線状に保持でき屈曲による断裂を防止することができる。
【００７７】
また、経糸と緯糸の交叉部に絡み糸を絡ませて固定すれば、形態が安定する。
【００７８】
ガラス繊維の織り糸にガラス繊維の絡み糸、場合によっては生分解性繊維の絡み糸を絡めておけば、目ずれを押さえることができ、しかも絡み糸についても経糸と緯糸と共に土に返すことができる。絡み糸、場合よっては、
また、織物組織に吸水剤にて糸を紡ぎ基材組織に組み込めば、吸水剤の付着作業が不要となる。
【００７９】
また、ガラス繊維としてかさ高加工繊維を用いれば、表面積が増大して吸水剤の付着面積を大幅に拡大することができ、吸水効率を一層高めることができる。
【００８０】
また、付着させる吸水剤がガラス繊維に絡まり脱落しにくくなる。
【００８１】
さらに、基材を織物や編物等の格子状組織に加工した際の、目ずれを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施の形態に係る土壌保水材を示すもので、同図（ａ）は乾燥状態の模式図、同図（ｂ）は膨潤状態の模式図、同図（ｃ）は風化状態の模式図、同図（ｄ）は基材の具体的な構成例を示す図、同図（ｅ）はかさ高加工糸の模式図である。
【図２】図２は土壌の潅水状態の説明図である。
【図３】図３は基材を構成する編み組織の他の構成例を示す模式図である。
【図４】図４は基材を構成する織物組織の構成例を示す模式図である。
【図５】図５は基材の他の組織構成例を示す図である。
【符号の説明】
１土壌保水材
２  基材
３  吸水性樹脂（吸水剤）
４  開口部
５  経糸
６  緯糸
７  絡み糸
【図１】
0003718005.tif 000002
【図２】
0003718005.tif 000003
【図３】
0003718005.tif 000004
【図４】
0003718005.tif 000005
【図５】
0003718005.tif 000006