(57)【要約】【課題】透水性、保水性の良好な地面を形成することのできる人工土壌を提供すること。【解決手段】  前記課題を解決するための手段は、粒径が０．００１〜０．１ｍｍである土壌粒子を含有する土壌と、前記土壌粒子を結合するフッ素樹脂とを含有し、見かけ比重が１．００〜１．４０であることを特徴とする人工土壌である。【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒径が０．００１〜０．１ｍｍである土壌粒子を含有する土壌と、前記土壌粒子を結合するフッ素樹脂とを含有し、見かけ比重が１．００〜１．４０であることを特徴とする人工土壌。
【請求項２】
前記土壌は、前記土壌粒子を、土壌に対して８０〜１００質量％の割合で含有してなる前記請求項１に記載の人工土壌。
【請求項３】
前記フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンである前記請求項１又は２に記載の人工土壌。
【請求項４】
前記フッ素樹脂は、前記土壌と前記フッ素樹脂との合計に対して０．０３〜０．６０質量％の割合で含有されてなる前記請求項１〜３のいずれか一項に記載の人工土壌。
【請求項５】
透水係数が０．００２〜０．０１ｃｍ/ｓであり、飽和含水率が２０〜３０質量％である前記請求項１〜４のいずれか一項に記載の人工土壌。
【請求項６】
粒径が０．００１〜０．１ｍｍである土壌粒子を含有する土壌とフッ素樹脂とを剪断作用下及び圧縮作用下に混練することにより混練物の温度を７０〜２００℃にし、次いでフッ素樹脂と前記混練物とを混練することを特徴とする人工土壌の製造方法。
【請求項７】
前記フッ素樹脂は、前記土壌と前記フッ素樹脂との合計に対して０．０３〜０．６０質量％の割合で、土壌に添加される前記請求項６に記載の人工土壌の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工土壌に関し、特に詳しくは、透水性、保水性の良好な地面を形成することのできる人工土壌に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、学校の校庭、競技場のグラウンド、児童、生徒等の遊び場、体育祭等における競技場グラウンド等には、一定の地面特性が必要とされてきた。この地面特性としては、例えば、水はけが良いこと、カラカラに乾かず、ある程度の湿り気があること、クッション性が良いこと、転倒者等に傷を付けることが少ないこと等を挙げることができる。
【０００３】
これらの地面特性を実現する具体例としては、例えば、学校の校庭に特定産地で採取された砂を敷き詰めて、転圧して形成された校庭を挙げることができる。この校庭においては、校庭の土埃が舞い上がること、校庭の砂の粒粒によって、人が転倒すると怪我をするという問題点があった。
【０００４】
ところで、「発塵性粉体及びそれに対し少量のポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末を高速混合ミキサー中でせん断作用及び圧縮作用下に発熱させつつ混合し、ポリテトラフルオロエチレン樹脂粉末をフィブリル化させることを特徴とする発塵性粉体の防塵処理方法。」（特許文献１  参照）、および「発塵性粉体をフィブリル化性ポリテトラフルオロエチレン樹脂のフィブリルにて捕捉して防塵処理するに当り、水和反応により反応熱を発する物質にフィブリル化性ポリテトラフルオロエチレン樹脂及び水を混合して撹拌し、水和反応熱により混合物の温度を上昇させると共に、上記ポリテトラフルオロエチレン樹脂を混合撹拌時の圧縮一剪断作用によりフィブリル化しておき、残熱を有する間に処理すべき発塵性粉体を少なくとも２回以上に分割して添加し混合撹拌することを特徴とする発塵性粉体の防塵処理方法。」が提案されている（特許文献２  参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１０２０４７号公報
【特許文献２】特開平９−３２８３４０号公報
【０００６】
これらの特許文献に記載された発明は、防塵処理方法であって、上記問題点を解消する土壌改良方法ではない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような従来の問題点を解消し、透水性、保水性の良好な地面を形成することのできる人工土壌を提供することをその課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための手段として、
請求項１は、粒径が０．００１〜０．１ｍｍである土壌粒子を含有する土壌と、前記土壌粒子を結合するフッ素樹脂とを含有し、見かけ比重が１．００〜１．４０であることを特徴とする人工土壌であり、
請求項２は、前記土壌は、前記土壌粒子を、土壌に対して８０〜１００質量％の割合で含有してなる前記請求項１に記載の人工土壌であり、
請求項３は、前記フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンである前記請求項１又は２に記載の人工土壌であり、
請求項４は、前記フッ素樹脂は、前記土壌と前記フッ素樹脂との合計に対して０．０３〜０．６０質量％の割合で含有されてなる前記請求項１〜３のいずれか一項に記載の人工土壌であり、
請求項５は、透水係数が０．００２〜０．０１ｃｍ/ｓであり、飽和含水率が２０〜３０質量％である前記請求項１〜４のいずれか一項に記載の人工土壌であり、
請求項６は、粒径が０．００１〜０．１ｍｍである土壌粒子を含有する土壌とフッ素樹脂とを剪断作用下及び圧縮作用下に混練することにより混練物の温度を７０〜２００℃にし、次いでフッ素樹脂と前記混練物とを混練することを特徴とする人工土壌の製造方法であり、
請求項７は、前記フッ素樹脂は、前記土壌と前記フッ素樹脂との合計に対して０．０３〜０．６０質量％の割合で、土壌に添加される前記請求項６に記載の人工土壌の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、透水性、保水性の良好な地面を形成することのできる人工土壌の提供をすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一例としての人工土壌は、土壌と、フッ素樹脂とを含有する。
【００１１】
前記土壌は、粒径が０．００１〜０．１ｍｍである土壌粒子を含有する。前記土壌粒子としては、例えば、赤土、黒土、その他の土類の各単体、およびこれらの混合物等を挙げることができる。また、前記土壌粒子としては、他に、下水汚泥焼却灰、湿式砕石製造時に生ずる濁水の脱水ケーキ、乾式砕石製造時に生ずる微粉末、浄水場で生ずる脱水ケーキ、火山灰等を挙げることができる。
【００１２】
また、前記土壌は、前記土壌粒子を、土壌に対して８０〜１００質量％の割合で含有してなることが好ましい。この範囲内であると、より一層、透水性、保水性、クッション性の良好な地面を形成することのできる人工土壌とすることができる。
【００１３】
前記フッ素樹脂は、前記土壌粒子を結合する。フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、六フッ化エチレン共重合体(ＦＥＰ)、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共重合体(ＰＦＡ)、三フッ化塩化エチレン(ＰＣＴＦＥ)、エチレン・四フッ化エチレン共重合体(ＥＴＦＥ)、アクリル変性ポリテトラフルオロエチレン等を挙げることができる。この中でも、前記フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンであることが好ましい。
【００１４】
前記フッ素樹脂は、前記土壌と前記フッ素樹脂との合計に対して０．０３〜０．６０質量％の割合で含有されてなることが好ましい。この範囲内であると、より一層、透水性、保水性、クッション性の良好な地面を形成することのできる人工土壌とすることができる。
【００１５】
本発明に係る人工土壌の見かけ比重が１．００〜１．４０である。この範囲内であると、透水性、保水性の良好な地面を形成することのできる人工土壌とすることができる。
【００１６】
なお、本発明に係る人工土壌においては、透水係数が０．００２〜０．０１ｃｍ/ｓであり、飽和含水率が２０〜３０質量％であることが好ましい。この範囲内であると、より一層、透水性、保水性、クッション性の良好な地面を形成することのできる人工土壌とすることができる。
【００１７】
ここで、透水係数の測定方法としては、ＪＩＳ  Ａ−１２１８に規定された変水位透水試験法等を挙げることができる。また、飽和含水率の測定方法としては、以下に説明する方法等を挙げることができる。
【００１８】
まず、測定対象の土を充填する容器の底に孔を形成する。孔が形成された底部に布織布を敷き詰める。布織布を敷き詰めた上方から一定量の土を容器に充填する。土が充填された容器に十分な水を上方から加え、土に含まれることのない水、すなわち飽和水以外の水を容器の底部より排出する。この際、土に水を加える前と、土に水を加えた後とのそれぞれの土の重さを測定する。そして、以下の式（１）に基づいて、飽和含水率が測定される。
【００１９】
（土に水を加えた後の土の重さ−土に水を加える前の土の重さ）/土に水を加えた後の土の重さ×１００        ・・・（１）
【００２０】
一方、本発明に係る人工土壌の製造方法は、粒径が０．００１〜０．１ｍｍである土壌粒子を含有する土壌とフッ素樹脂とを剪断作用下及び圧縮作用下に混練することにより混練物の温度を７０〜２００℃にし、次いでフッ素樹脂と前記混練物とを混練する。
【００２１】
土壌、土壌粒子、フッ素樹脂に関しては、上記したとおりであるので、説明を省略する。
【００２２】
剪断作用下及び圧縮作用下に混練するためには、投入する土壌とフッ素樹脂を剪断作用下及び圧縮作用下におく、混練機等を使用する。この混練機としては、回転容器型混練機、固定容器型混練機、ロール型混練機等を挙げることができる。
【００２３】
回転容器型混練機としては、ボールミル、コンクリートミキサー等を挙げることができる。
【００２４】
固定容器型混練機としては、水平軸型混練機、垂直軸型混練機等を挙げることができる。水平軸型混練機としては、単軸型、複軸型、単複軸型等を挙げることができる。
【００２５】
水平軸型混練機における単軸型としては、リボンミキサー、コニーダー、ボテーター等を挙げることができる。また、水平軸型混練機における複軸型としては、バンバリーミキサー、双腕型ニーダー、セルフクリーニング型ニーダー、パグミル、ギヤコンパウンダー、オーガー等を挙げることができる。さらに、水平軸型混練機における単複軸型としては、スクリュー押出し機、スクリュー型ニーダー、ピンミキサー、ロッドミキサー等を挙げることができる。
【００２６】
垂直軸型混練機としては、単軸型、単複軸型等を挙げることができる。垂直軸型混練機における単軸型としては、クラッシャー、高速流動型ミキサー、ヘンシェルミキサー、シュギーミキサー等を挙げることができる。また、垂直軸型混練機における単複軸型としては、マラー、ワールミックス、アイリッヒミル等を挙げることができる。一方、ロール型混練機としては、ロールミル、テーパーロールミル等を挙げることができる。
【００２７】
これら混練機の中でも、水平軸型混練機が好ましく、水平軸型混練機における複軸型混練機がより好ましく、セルフクリーニング型ニーダーが最も好ましい。
【００２８】
土壌とフッ素樹脂とを混練する際には、フッ素樹脂自体を土壌と混合してもよく、フッ素樹脂を溶媒に溶かして溶液とし、この溶液と土壌とを混合するようにしてもよい。
【００２９】
フッ素樹脂を溶媒に溶かして溶液とする場合には、例えば、溶媒として、水を例に取ると、フッ素樹脂水溶液となる。フッ素樹脂水溶液の濃度は、５〜１００ｇ/ｌであることが好ましい。
【００３０】
また、土壌と、このフッ素樹脂水溶液との混合割合は、土壌１ｋｇに対して、フッ素樹脂水溶液が３０〜１５０ｇであることが好ましい。
【００３１】
本発明に係る人工土壌の用途としては、学校の校庭、競技場、公園、暗渠等を挙げることができる。学校の校庭にどのようにして本発明に係る人工土壌を使用するかを以下に説明する。図１（Ａ）に示されるように、校庭の地面１から土を掘り返す。次に、図１（Ｂ）に示されるように、掘り返された校庭の地面１に、人工土壌２を散開させる。図１（Ｃ）に示されるように、人工土壌２の上面側から転圧し、平らにする。または、校庭の地面に、本発明に係る人工土壌を単に敷均して、転圧する。このように、本発明に係る人工土壌が転圧された校庭は、透水性、保水性、クッション性の良好な地面とすることができる。
【００３２】
また、暗渠に、どのようにして、本発明に係る人工土壌を使用するかを以下に説明する。図２に示されるように、暗渠を設ける箇所３を掘り返した後、暗渠管４を配置する。暗渠管４が配置された上方から、本発明に係る人工土壌５をかぶせ、暗渠管４を埋設する。このように、本発明に係る人工土壌により埋設された暗渠管４は、人工土壌５が透水性、保水性、クッション性に関して良好であるので、水分を良好に通すことができる。
【実施例】
【００３３】
以下、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は実施例の内容に限定されるものではない。
【００３４】
［実施例１］
本実施例に係る人工土壌を、以下に示す製造装置を使用して製造した。図３に示されるように、人工土壌製造装置１０は、粉砕機１１と、加熱炉１２と、混練機１３とを備えて成る。
【００３５】
ここで、粉砕機１１に質量比で、赤土：黒土＝１：１の土壌、１５ｋｇを投入した。投入された土壌は、さらに細かく粉砕機１１で粉砕された。粉砕機１１で粉砕された。土壌は、次いで、加熱炉１２内に投入された。加熱炉１２内に投入された土壌は、４分間、１００℃で加熱された。
【００３６】
加熱された土壌は、次いで、混練機１３に投入された。なお、図４に示されるように、混練機１３は、二軸のスクリュー羽根１４を有するセルフクリーニング型ニーダーである。
【００３７】
混練機１３に投入された土壌は、さらに混練機１３に注入された１０３０ｇのフッ素樹脂水溶液と混合される。なお、フッ素樹脂水溶液は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を溶質とし、水を溶媒とする、濃度１８ｇ/ｌの水溶液であった。
【００３８】
混練機１３の二軸のスクリュー羽根１４のそれぞれを反対方向に回転させ、土壌とフッ素樹脂水溶液とを剪断作用下及び圧縮作用下で混練した。混練された土壌とフッ素樹脂水溶液とによって、本発明に係る人工土壌が得られた。
【００３９】
［比較例１］
比較例１においては、未処理の赤土：黒土＝１：１である混合土を使用した。
【００４０】
［各評価］
前記実施例１に係る人工土壌と、比較例１に係る混合土とを各評価方法によって、評価した。評価結果を以下の表１に示す。
【００４１】
【表１】
2006089930.tif 000002
【００４２】
なお、表１における飽和含水率は、以下に説明する方法で測定した。
【００４３】
まず、測定対象の土を充填する容器の底に孔を形成する。孔が形成された底部に布織布を敷き詰める。布織布を敷き詰めた上方から一定量の土を容器に充填した。土が充填された容器に十分な水を上方から加え、土に含まれることのない水、すなわち飽和水以外の水を容器の底部より排出した。この際、土に水を加える前と、土に水を加えた後とのそれぞれの土の重さを測定した。そして、以下の式（１）に基づいて、飽和含水率が測定される。
【００４４】
（土に水を加えた後の土の重さ−土に水を加える前の土の重さ）/土に水を加えた後の土の重さ×１００        ・・・（１）
【００４５】
表１における透水係数は、ＪＩＳ  Ａ−１２１８に規定された変水位透水試験法に基づいて測定した。
【００４６】
表１における減量率は、容器（３０×３０×３ｃｍ）にそれぞれすりきりの状態で、前記実施例１に係る人工土壌と、比較例１に係る混合土とを別々に十分に締め固め充填した。充填された容器をそれぞれ、風雨のあたる屋外に６０日間放置した。放置後、各重量が減った分を質量％に換算した。
【００４７】
この表１によれば、実施例１は、比較例１と比べて、飽和含水率および透水係数が大きく、減量率が小さいことがわかった。このことから、実施例１に係る人工土壌は、比較例１に係る混合土と比べて、保水性、透水性、流亡性の点で優れることがわかった。
【００４８】
また、上記した減量率を測定する際と同様の容器に、前記実施例１に係る人工土壌と、比較例１に係る混合土とを別々に１００ｇ、十分に締め固め充填した。その後、充填された容器にそれぞれ、水分を含ませ、飽和状態としてから、それぞれ、風雨のあたる屋外に放置した。放置後、２時間、４時間、８時間の経時変化を各重量が減った分を質量％に換算した。この評価結果を以下の表２に示す。
【００４９】
【表２】
2006089930.tif 000003
【００５０】
この表２によれば、実施例１は、比較例１と比べて、飽和状態となる重量が大きい。このことから、実施例１に係る人工土壌は、比較例１に係る混合土と比べて、水分を多く含むことができることが分かる。また、実施例１は、比較例１と比べて、２〜８時間後においても、あまり重量が減らない。このことから、実施例１に係る人工土壌は、比較例１に係る混合土と比べて、保湿性の点で良好であることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】図１は、本発明に係る人工土壌を学校の校庭に使用する際の説明図である。
【図２】図２は、本発明に係る人工土壌を暗渠に使用する際の説明図である。
【図３】図３は、本発明に係る人工土壌を製造する製造装置を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明に係る人工土壌を製造する製造装置における混練機を示す概略図である。
【符号の説明】
【００５２】
１    校庭の地面
２    人工土壌
３    暗渠を設ける箇所
４    暗渠管
５    人工土壌
１０    人工土壌製造装置
１１    粉砕機
１２    加熱炉
１３    混練機
１４    スクリュー羽根
【図１】
2006089930.tif 000004
【図２】
2006089930.tif 000005
【図３】
2006089930.tif 000006
【図４】
2006089930.tif 000007