(57)【要約】【課題】  建物の屋上や外壁等に設置するピートなどの人工土壌のミネラル補給とｐＨ補正を簡便かつ容易で安全性にも問題なく実施できる人工土壌の改良材を提供する。【解決手段】  微細ガラス繊維を主体として絡ませて、平均繊維径が０．８〜１０μｍの繊維集合体としたことを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細ガラス繊維を主体として絡ませて、平均繊維径が０．８〜１０μｍの繊維集合体としたことを特徴とする人工土壌の改良材。
【請求項２】
前記人工土壌の改良材に、粒度が９０メッシュパス以下の微細ガラス粉を、担持させたことを特徴とする請求項１に記載の人工土壌の改良材。
【請求項３】
前記微細ガラス繊維が火炎法またはロータリ法から成るガラスウールであることを特徴とする請求項１または２に記載の人工土壌の改良材。
【請求項４】
前記微細ガラス繊維が、建材用のガラス繊維端材または建築廃材を解体して得られた断熱材の廃材から得られたものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の人工土壌の改良材。
【請求項５】
前記微細ガラス粉が、廃材窓ガラスの再資源原料であるカレットガラスを破砕、分別して製造するときに発生するガラス粉であることを特徴とする請求項２乃至４の何れかに記載の人工土壌の改良材。
【請求項６】
前記微細ガラス繊維を主体とする原料から湿式抄紙法により得られたシート状物であることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の人工土壌の改良材。
【請求項７】
前記人工土壌がピートから構成されたものであることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の人工土壌の改良材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工土壌にミネラルを補給するためのまたは／及び酸性の人工土壌のｐＨを調整するための人工土壌の改良材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から天然土壌の代わりに、取り扱いが容易であり、植栽する植物の育成に適した人工土壌の開発が行われている。近年においては、都市のヒートアイランド化現象の影響から、ビルの屋上や外壁等を緑化する技術が着目されており、建物の緑化にあたっては、ビル屋上や外壁に人工土壌を設置し、該人工土壌に耐乾性、耐寒性に優れた植物を栽培する方法が採られている。このような建物緑化に用いる人工土壌としては、建物の積載荷重の基準値を満たすものでなければならず、また、人工土壌を敷設する作業性の観点からも、軽量化が望まれている。
軽量化を目的とした人工土壌としては、天然の産物であり、土壌改良効果、保水効果及び安全性に関して公に認められているピート（所謂、泥炭、ピートモス、草炭などと呼ばれる腐植土）が単独または他の人工土壌と混合して用いられることが多い。
しかし、ピートは、植物に必要な栄養源（窒素、リン、カリウム）やミネラル分（銅、マグネシウム、ナトリウム、鉄、ホウ酸など）が乏しいためこれらの補給が必要である。固形状肥料を混ぜようとすると、ピートの見掛け密度が低いために、ピートと固形状肥料が分離する問題がある。
また、乾燥したピートは、植物繊維特有の撥水性を示すため、液体状肥料を添加してもなかなか浸透しない。湿潤状態のピートを使用すればよいが重量が重く輸送コストが高くなり、使用拡大の障害となる。
更に、通常のピートは、ｐＨ３〜５の酸性を示すことが公知であり、植物を育成する土壌とするには、消石灰、苦土石灰などを添加して、ｐＨ６〜８に調整することを必要とする。
このため、浸透剤（ジアルキルスルホコハク酸塩）水溶液と水溶性栄養剤及びミネラルを混合してピートにこの溶液を染み込ませ、ピート土壌を改良する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
また、ロックウール粒状綿４９〜７８重量％、ピートモス１９〜３３％、パルプ０．５〜３％、合成繊維１〜１０％を湿式抄造した湿潤状態のフェルトに界面活性剤０．１％〜１０重量％散布後、乾燥した人工土壌も提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２６２６０号公報
【特許文献２】特開２００２−１９１２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている土壌改良剤の製造方法は、撥水抑止剤つまり浸透剤として米国食品医薬品局（ＦＤＡ）で使用が認可されているジアルキルスルホコハク酸塩（認可Ｎｏ．１７８．３４００）の０．０１〜１０％水溶液中に水溶性の栄養剤（硝酸カリウム、硝酸カルシウム、リン酸水素マンモニウムなど）と水溶性ミネラル（硫酸銅、硫酸マグネシウム、塩化マンガン、ホウ酸など）とｐＨ調整用の消石灰を適切に加え、ピートをこの溶液に浸漬するか、吹き付ける処理を行う。
この処理を適切に行うには、非常な注意深さと熟練の技術が必要であり、工数、コストを考慮すると、実用には大きな障害となるものと推察される。工数低減のため、栄養剤に腐植酸物質（亜鉛、褐炭、ピートを硝酸や二酸化窒素で酸化した物質）、ミネラルに石炭風化物（瀝青炭の自然風化物）を利用する方法が提案されているが、腐植酸物質は作成するのに危険性が伴い、石炭風化物は現在の日本では容易には入手できずピートなどの人工土壌処理の簡便化に繋がるとは考えにくい。
また、特許文献１に記載されている撥水抑止剤ジアルキルスルホコハク酸ナトリウムは浸透力の強い界面活性剤であり、ＭＳＤＳ（ペレックスＣＳ、花王株式会社）を参照すると、環境に対する注意事項で河川や下水に流してはいけない、更に、廃棄物は産業廃棄物処理業者に委託となっていることから、屋外で使用される人工土壌への添加剤としては、降雨時に流出して河川を汚染するものと考えられ問題である。更に、撥水抑止剤はピートに固定されているものではなく、雨水に容易に溶け出す物質であるから、晴天時に乾燥するとピートは撥水性を取り戻すので、再度の浸透剤処理を必要として環境の悪化をもたらすことも考えられる。
【０００５】
また、特許文献２に開示されている人工土壌の改良材の製造方法は、ロックウール粒状綿を混合することでは、ピートモスの浸透性を十分に改善できないことを示している。この理由は、ロックウール粒状綿に使用されているバインダ成分は、建材用の断熱材とするために撥水性のフェノール、尿素樹脂成分が使用されているためである。したがって、環境に問題のある界面活性剤を使い、余分な乾燥工程も必要とすることになる。
そこで、本発明は、前記従来の問題点に鑑み、建物の屋上や外壁等に設置するピートなどの人工土壌のミネラル補給とｐＨ補正を簡便かつ容易で安全性にも問題なく実施できる人工土壌の改良材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の人工土壌の改良材は、前記目的を達成するべく、請求項１に記載の通り、微細ガラス繊維を主体として絡ませて、平均繊維径が０．８〜１０μｍの繊維集合体としたことを特徴とする。請求項１記載の人工土壌の改良材は、微細ガラス繊維のガラス成分中から溶出されるミネラル分を人工土壌に補給し、また、水中に溶出する水酸化ナトリウム等のアルカリ分により、酸性の人工土壌に対して酸性緩和もしくは中和を行う。また、請求項１記載の人工土壌の改良材は、主体構成材が微細ガラス繊維であることで水との接触面積が大きく、ミネラル分やアルカリ分の水中への溶出を容易にして、人工土壌の改良材としての効果を発揮することができる。
また、請求項２記載の人工土壌の改良材は、請求項１記載の人工土壌の改良材において、前記人工土壌の改良材に、粒度が９０メッシュパス以下の微細ガラス粉を、担持させたことを特徴とする。
また、請求項３記載の人工土壌の改良材は、請求項１または２に記載の人工土壌の改良材において、前記微細ガラス繊維が火炎法またはロータリ法から成るガラスウールであることを特徴とするものであり、連続体の人工土壌の改良材を供給して施工性を高め、雨水等による流出がなく人工土壌の改良効果が長く持続する。
また、請求項４記載の人工土壌の改良材は、請求項１乃至３の何れかに記載の人工土壌の改良材において、前記微細ガラス繊維が、建材用のガラス繊維端材または建築廃材を解体して得られた断熱材の廃材から得られたものであることを特徴とする。
また、請求項５記載の人工土壌の改良材は、請求項２乃至４の何れかに記載の人工土壌の改良材において、前記微細ガラス粉が、廃材窓ガラスの再資源原料であるカレットガラスを破砕、分別して製造するときに発生するガラス粉であることを特徴とする。
また、請求項６記載の人工土壌の改良材は、請求項１乃至５の何れかに記載の人工土壌の改良材において、前記微細ガラス繊維を主体とする原料から湿式抄紙法により得られたシート状物であることを特徴とするものであり、ウールより寸法精度が高く、取り扱い性及び加工性に優れる形態のため、より施工性が高まり、また、雨水による流出もない。尚、前記シート状物は、環境に悪影響を与えない補強材料（例えば、クラフトパルプ、ポリエチレン、ポリウレタン繊維やバインダなど）を混合使用したものであってもよい。
また、請求項７記載の人工土壌の改良材は、請求項１乃至６の何れかに記載の人工土壌の改良材において、前記人工土壌がピートから構成されたものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の人工土壌の改良材は、微細ガラス繊維を主体として絡ませて、平均繊維径が０．８〜１０μｍの繊維集合体としたものであるため、植物に必要なミネラル分の補給を均一に行え、風雨による飛散・流出がなく、長期に亘って土壌改良効果を維持できる利点がある。また、ガラス材質であるため、プラスチック材料と異なり、紫外線の影響に耐える耐候性や、長期間の設置に耐え得る耐久性をも備える。
更に、繊維集合体の密度が小さく軽量なことから、取り扱い性に優れ、設置時に作業性を低下させるようなことがないので、建物の積載荷重の基準値を超える危険性も少ないことから、建築物緑化用の人工土壌の改良材として適切である。
原料として、発ガン性の認められない建材用ガラス繊維断熱材の端材・廃材から得たガラス繊維、または、窓ガラスのカレットガラス作製時に発生するガラス粉を利用することにより、安全性、環境改善に考慮し、コスト低減の効果もある。
また、廃棄に際しては有害物質を排出する虞がないとともに、そのまま植物栽培のミネラル栄養剤として一般の土壌に戻すことができる。更に、不燃材料であるので自然火災などの危険性もなく利用価値が高い。
更に、ピートのような酸性の人工土壌の改良材として使用した場合も、前記微細ガラス繊維や微細ガラス粉より溶出したアルカリ成分により、人工土壌のｐＨ調整が同時に行える利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の人工土壌の改良材は、微細ガラス繊維を主体として絡ませて、平均繊維径が０．８〜１０μｍの絡ませた繊維集合体としている。前記人工土壌の改良材は、微細ガラス繊維が絡み合っており、その中に粒度が９０メッシュパス以下の微細ガラス粉を混入して吸着担持することも可能である。したがって、建物屋上や外壁等に設置される人工土壌に使用した場合でも、風雨による飛散や流出の虞がなく、強風や紫外線等の天候の影響に耐える耐候性や、長期間の設置に耐え得る耐久性を備えている。
前記微細ガラス繊維としては、例えば、窓ガラス廃材のカレットガラス、ガラス粉等を溶融、紡糸後、バーナの火炎でエネルギを与え、吹き飛ばして得られるガラス短繊維、あるいは、溶融後、長繊維として紡糸されるもの等が挙げられる。
前記微細ガラス繊維は、平均繊維径が０．８〜１０μｍの繊維集合体を単独あるいは２種以上組み合わせて使用する。これは、平均繊維径が０．８μｍ未満のものは、安全性、透水性、抄造時の歩留まり、生産性、原料価格の観点から好ましくなく、１０μｍを超えるものは、ガラス繊維同士の絡み合いが少なくシートを形成できなくなり、取り扱い性が良くないためである。
前記微細ガラス繊維は、細ければ細いほど、溶出するミネラル分やアルカリ分が多くなり、人工土壌の改良材としての効果が大きくなるが、安全性（人への発ガン性）、生産性及び原料価格の観点から、平均繊維径４μｍ〜１０μｍとすることが好ましい。ＩＡＲＣ（国際癌研究機関）による発癌性分類（２００１年１０月）においてグループ３（人への発癌性について分類できない）に分類されているからである。
また、前記繊維集合体を構成する微細ガラス繊維及び／又は微細ガラス粉は、Ｃガラスにより構成することが好ましく、更には、疎水溶解分を繊維集合体の６０〜７０質量％含有するようにし、且つ、前記疎水溶解分としてのＳｉＯ2が６５〜７０質量％及びＡｌ2Ｏ3が４〜３５質量％とすることが好ましい。繊維集合体の骨格を保ちつつ、繊維集合体に添加されたＮａ2Ｏ，Ｋ2Ｏ，ＭｇＯ，ＣａＯ，ＢａＯ等の易水溶解成分の溶出性を高めることができるからである。
【０００９】
また、本発明の人工土壌の改良材は、２ｋｇ／ｍ2以下とすることが好ましい。取り扱い性に優れ、建物屋上や壁面に設置する人工土壌に用いた場合にも、作業性が容易かつ安全であり、建物の積載荷重の基準値を超える危険性も少なくなるためである。
【００１０】
前記微細ガラス繊維は４〜１０μｍと微細であるため、工業的に一般的である火炎法またはロータリ法から生産される物を用いるが、同じ製法で得られた建材用のガラス繊維端材または建築廃材を解体して得られた断熱材の廃材を再利用することも可能であり、この場合、省エネルギ、環境改善上、更に、コスト上からより好ましい。
【００１１】
前記微細ガラス粉の原料として、廃材窓ガラスの再資源原料であるカレットガラスを破砕、分別して製造するときに発生するガラス粉を利用するのが、容易でかつ安価に入手できるので好ましい。
【００１２】
前記微細ガラス繊維や前記微細ガラス粉をそのまま人工土壌の改良材として使用することも可能であるが、風雨による流出・飛散防止と取り扱い性を考慮すると、シート状物として用いることがより好ましい。微細ガラス繊維、微細ガラス粉をシート化するには、加熱による熱融着、プラスチックへの溶融練込み、抄紙等が考えられるが、微細繊維によるミネラル溶出を維持させることと、生産容易性から、前記微細ガラス繊維を主体とし前記微細ガラス粉を混合抄造してシート化することが好ましい。
具体的には、例えば、次のような方法により製造することができる。
（１）微細ガラス繊維と、微細ガラス粉を主体として所定量混合添加し、ミキサー、パルパー等の分離機により水中で均一分散・混合する。
（２）その後、カチオン系吸着剤として、例えば、ポリアクリルアミド系吸着剤を適量添加し、微細ガラス繊維に微細ガラス粉を吸着・担持させる。
（３）得られた抄紙種を丸網、長網または傾斜式抄紙機を用いて抄造し、微細ガラス繊維、微細ガラス粉を主体とした積層体シートを得る。
より強度が必要な場合には、上記ガラス繊維、ガラス粉の他に補強材料としてクラフトパルプ、ポリエチレン、ポリウレタン繊維やバインダなどの１種類または複数を合わせて混合、抄造してもよい。
このように製造したシート状の人工土壌の改良材を、ピート等の人工土壌の下に敷いたり、ピート等の人工土壌と交互に敷いて多層構造にして用いることで、雨水等に流されなく雑草等の他の植物が生えにくい、ミネラル補給及びｐＨ調整機能を備えた人工土壌に改良することができるようになり、建築物の屋上や壁面緑化用の人工土壌として使用することが可能となる。
【実施例】
【００１３】
次に、本発明の実施例を比較例及び従来例と共に詳細に説明する。
（実施例１）
ガラス断熱材廃材を解体し、平均繊維径４μｍの微細ガラス繊維を取り出した。この微細ガラス繊維１００質量％を水中で分散・混合後、短網抄紙機にて抄造し、乾燥して微細ガラス繊維からなる厚さ２ｍｍの人工土壌の改良材シートを得た。
【００１４】
（実施例２）
建築断熱材の解体より得た平均繊維径４μｍの微細ガラス繊維６８質量％と、カレットガラス破砕時に発生する微細ガラス粉３０質量％と補強材料クラフトパルプ２質量％とを水中で分散・混合後、アクリルアミド系吸着剤を添加して微細ガラス繊維、クラフトパルプに微細ガラス粉を吸着・担持させた後、短網抄紙機にて抄造し、乾燥して微細ガラス繊維、微細ガラス粉とクラフトパルプからなる厚さ２ｍｍの人工土壌の改良材シートを得た。
【００１５】
（実施例３）
調整したガラス配合、例えば、Ｃガラス組成のガラス原料を混合後、ガラス溶融炉で溶融、紡糸後、バーナの火炎でエネルギを与え、吹き飛ばして、平均繊維径が０．８μｍの微細ガラス繊維を得た。この微細ガラス繊維１００質量％を水中で分散後、短網抄紙機にて抄造し、乾燥して微細ガラス繊維からなる厚さ２ｍｍの人工土壌の改良材シートを得た。
【００１６】
（従来例）
市販の人工土壌としてピート顆粒を入手し９０質量％採取し、ミネラル分補給材料として石炭風化物を９質量％とｐＨ調整材料として硝石灰１質量％を混合する。混合した人工土壌と改良材をバット内に入れ、撥水抑止剤としてジアルキルスルホコハク酸ナトリウム（ペレックスＣＳ、花王株式会社製）で１質量％濃度の水溶液を作成して、前記の混合した人工土壌と改良材が全面的に浸るまで注液する。１時間後に９０メッシュの金網を通過脱水させ、乾燥して改良した人工土壌を得る。
【００１７】
次に、実施例１〜３、従来例で得られた人工土壌の改良材及び改良した人工土壌について、保水性、ミネラル溶出量、土壌ｐＨを測定した。また雨水への流出を想定して、各試料を水道水で連続２４時間洗浄後、乾燥して保水性、ミネラル溶出量、土壌ｐＨを再測定した。その結果を表１に示す。尚、試験方法については以下のようにした。
〈見掛け密度〉
（１）人工土壌シートを１０ｃｍ角に切り取り試料とする。ピート顆粒は１０ｃｍ角寸法の孔の空いた金属治具を作成してその中に顆粒を詰める。
（２）試料を１０５±５℃で約３０分間乾燥し、デシケータに入れ放冷後、重量Ｗ（ｇ）を測定した。
（３）次にノギスでシートまたは土壌の厚みＴ（ｃｍ）を測定して、次式に従い、見掛け密度を求める。
見掛け密度（ｇ／ｃｍ3）＝  Ｗ／Ｔ／１００
〈保水性〉
（１）人工土壌を１０ｃｍ角サイズに採取し試料とする。
（２）試料を１０５±５℃で約３０分間乾燥し、デシケータに入れ放冷後、重量（Ｗ1）を測定した。
（３）試料を室温において純水中に１０分間浸漬する。
（４）試料を取り出し、室温で１時間放置後、湿潤重量（Ｗ2）を測定する。
（５）次式に従い保水性を求める。
保水性（％）＝（Ｗ2−Ｗ1）／Ｗ2×１００
〈人工土壌のｐＨ〉
（１）人工土壌（ピート）と改良材を各々１０ｃｍ角に採取し試料とする。また、従来例は１０ｃｍ角相当量の処理ピートを採取し試料とする。試料をビーカに入れ、水道水２００ｃｃを加え２４時間室温で浸漬する。
（２）ｐＨメータで浸漬水のｐＨを測定する。
〈人工土壌のミネラル溶出分〉
（１）乾燥した人工土壌１０ｇを試料とし、ビーカに入れる。
（２）試料に純水１０００ｃｃを加え、２４時間５０℃浸漬加熱する。
（３）ガラスフィルタ（３Ｇ３）でろ過して溶出試料液を得る。
（４）この溶液を用いて、原子吸光分析を行い、試料からの溶出金属（ミネラル分）を分析する。
なお原子吸光分析操作はＪＩＳ  Ｋ０１２１の原子吸光分析方法通則に従う。
【００１８】
【表１】
2006262759.tif 000002
【００１９】
表１の結果から以下のようなことが分かった。
（１）実施例１〜３は微細ガラス繊維、微細ガラス粉を主体としているためシートの見掛け密度は低く、高い保水性を示す。また、洗浄乾燥しても親水性に変化は無く、保水性に変動は無い。しかし従来例の撥水性のピートは、浸透剤処理直後は高い保水性を示すが、２４時間水道水で洗浄乾燥したものは、浸透剤が流出するために保水性が大幅に低下しており、人工土壌としては問題がある。
（２）人工土壌のｐＨについても実施例１〜３は微細ガラス繊維、微細ガラス粉を主体としているため、溶出するアリカリ成分がピートの酸性を中和するので、植物育成に適正なｐＨを示す。また、洗浄乾燥しても親水性に変化は無いので、ｐＨは適正値を示す。しかし従来例のピートに中和成分の消石灰を入れているが、浸透剤処理直後は適正ｐＨを示すが、２４時間水道水で洗浄乾燥したものは消石灰が流出して、中和されず酸性値を示すようになる。
（３）人工土壌のミネラル溶出分は、実施例１〜３は微細ガラス繊維、微細ガラス粉を主体としているため、ガラス組成にある微量の金属がミネラル分として溶出する。通常の窓ガラスなどの状態では、比表面積が０．００００４ｍ2／ｇと小さいので水にガラス成分は容易には溶け出さないのだが、４μｍの微細ガラス繊維となると０．４ｍ2／ｇと窓ガラスの１万倍に表面積が増え溶解しやすくなるためである。
従来例の場合ミネラル分は水溶性の石炭風化物を使用しているので、浸透剤処理直後はミネラル分は分析されるが、２４時間水道水で洗浄乾燥したものはミネラル分は流出して、極端に少なくなる。
（４）ガラス繊維は微細なほど、酸性の中和、ミネラル分溶出が容易になり効果が高いが、ＩＡＲＣ分類で建材用の断熱材の４μｍガラス繊維は２００１年１０月にグループ３（発ガン性に分類できない）に認定されているが、０．８μｍとより微細なガラス繊維については２Ｂグループ（発ガン性の可能性がある）にとどまっている状態であるので、安全性からすれば、実施例３に比べ実施例１，２の方が好ましい。
（５）また、実施例１〜３では、建築廃材のリユースが可能となり環境改善とコスト低減効果も期待できる。