(57)【要約】【課題】  水中に沈設した後に基盤面の清掃を行うことなく、目的とする海藻類やサンゴなどを効率よく着生させることができる水中沈設用石材を得る。【解決手段】  粉粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料を炭酸化反応で固結させて得られる炭酸固化体の表面の少なくとも一部に、生分解性プラスチックからなる被覆を施す。水中に沈設してから目的とする生物の着生期が始まるまでの間だけ炭酸固化体表面が被覆で覆われ、同着生期の始まりに合わせて被覆を分解・消失させて炭酸固化体表面を露出させるようにすることができ、炭酸固化体表面に目的の生物を効率よく着生させることができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料を炭酸化反応で固結させて得られる炭酸固化体の表面の少なくとも一部に、生分解性プラスチックからなる被覆を施したことを特徴とする水中沈設用石材。
【請求項２】
生分解性プラスチックの被覆が、生分解性プラスチック製のフィルム材、シート材、プレート材の中から選ばれる１種以上の被覆材が炭酸固化体表面に装着されることにより形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の水中沈設用石材。
【請求項３】
炭酸固化体と接する被覆材面に凹凸が形成され、炭酸固化体表面の少なくとも一部が、前記被覆材の凹凸面に沿って形成されることを特徴とする請求項２に記載の水中沈設用石材。
【請求項４】
生分解性プラスチックの被覆が、炭酸固化体表面に生分解性プラスチックの溶液を塗布した後、固化させることにより形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の水中沈設用石材。
【請求項５】
生分解性プラスチックからなる型枠と、該型枠内に保持された未炭酸化Ｃａ含有原料の充填層を炭酸化反応で固結させることにより生成され、そのまま前記型枠内に保持された炭酸固化体とからなり、前記型枠が炭酸固化体の被覆を構成することを特徴とする請求項１に記載の水中沈設用石材。
【請求項６】
生分解性プラスチックで構成された型枠材の内面に凹凸が形成されたことを特徴とする請求項５に記載の水中沈設用石材。
【請求項７】
下記（a）又は／及び（b）の形態でサンゴ幼生着生促進物質を保持することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の水中沈設用石材。
（a）被覆を構成する生分解性プラスチックにサンゴ幼生着生促進物質を含有させる。
（b）生分解性プラスチックの被覆の内側にサンゴ幼生着生促進物質を付着させる。
【請求項８】
型枠を用いて炭酸固化体を製造する際に、型枠内に粉粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料を充填するとともに、型枠内面と原料充填層との間または／および原料充填層の上面に生分解性プラスチック製のフィルム材、シート材、プレート材の中から選ばれる１種以上の被覆材を配置し、前記原料充填層を水分を含んだ状態で炭酸ガスと接触させ、炭酸化反応で固結させることにより、表面の少なくとも一部に前記被覆材による被覆が施された炭酸固化体を得ることを特徴とする水中沈設用石材の製造方法。
【請求項９】
原料充填層と接する被覆材面に凹凸が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の水中沈設用石材の製造方法。
【請求項１０】
粉粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料を炭酸化反応で固結させて得られた炭酸固化体の表面に生分解性プラスチックの溶液を塗布した後、固化させることにより、表面の少なくとも一部に生分解性プラスチックからなる被覆が施された炭酸固化体を得ることを特徴とする水中沈設用石材の製造方法。
【請求項１１】
生分解性プラスチックからなる型枠内に粉粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料を充填し、該原料充填層を水分を含んだ状態で炭酸ガスと接触させ、炭酸化反応で固結させることにより、前記型枠と該型枠内にそのまま保持された炭酸固化体とからなり、前記型枠が炭酸固化体の被覆を構成する水中沈設用石材を得ることを特徴とする水中沈設用石材の製造方法。
【請求項１２】
上部が開放し且つ底部に複数のガス通孔を有し、生分解性プラスチックからなる容器状の型枠を複数個用い、
水分を含んだ未炭酸化Ｃａ含有原料の充填層が保持された前記複数の型枠を多段に積み上げ、該多段積みされた型枠群に対して、その下方から炭酸ガスを供給することにより、炭酸ガスが各型枠底部のガス通孔を経由して複数段の原料充填層に順次吹き込まれるようにし、
該炭酸ガスの吹き込みによって各原料充填層を炭酸固化させることにより、前記型枠と該型枠内にそのまま保持された炭酸固化体とからなり、前記型枠が炭酸固化体の被覆を構成する複数の水中沈設用石材を得ることを特徴とする請求項１１に記載の水中沈設用石材の製造方法。
【請求項１３】
請求項１〜７に記載のいずれかの水中沈設用石材を、当該石材表面に着生させるべき生物の成体からの卵、遊走子又は幼生の放出期の到来前に水中に沈設し、水中にて生分解性プラスチックからなる被覆を経時的に分解させて、少なくとも前記卵、遊走子又は幼生の放出期において消失状態とすることを特徴とする水中生物繁殖場の修復または造成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スラグなどの未炭酸化Ｃａ原料を炭酸固化させて得られる炭酸固化体を用いた水中沈設用石材に関するもので、この石材は主に海藻類、サンゴなどの着生用基盤や魚礁などとして用いられる。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼製造プロセスで発生するスラグの利材化方法の一つとして、粉粒状のスラグをこれに含まれる未炭酸化Ｃａを利用して炭酸固化させることにより、塊状化された炭酸固化体を得る方法が知られている（例えば、特許文献１）。この方法では、例えば、水分を添加した粉粒状のスラグを型枠に充填し、このスラグ充填層に炭酸ガスを吹き込むことによってスラグに含まれる未炭酸化Ｃａに炭酸化反応を生じさせ、この炭酸化反応で生成した炭酸カルシウムを主たるバインダーとしてスラグ充填層を固結させ、塊状化された炭酸固化体を得るものである。
【特許文献１】特開平１１−７１１６０号公報
【０００３】
このような炭酸固化体は、スラグやその他のＣａＯ含有廃材を原料として利用できるため、資源のリサイクル化という観点から非常に有用なものであるだけでなく、特に海藻着生基盤（人工藻礁）用や魚礁用などの海中沈設用資材として用いた場合、コンクリート製品のように海水のｐＨを上昇させるおそれがないため、海藻類の生育や水中生物の棲息に好ましい環境を提供できる優れた性能を有しており、コンクリート製品に替わる新たな海中沈設用資材として注目を集めている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
人工の着生基盤にコンブやホンダワラといった目的とする海藻やサンゴを効率よく着生させるためには、それらの種に当たる遊走子や幼生が海中に放出され、基盤に着生する限定された時期に、水中に基盤を設置する必要がある。そうしないと、水中に設置した基盤に他の目的外の海藻や動物が付着してしまうため、目的とする海藻やサンゴが付着できなくなるからである。
【０００５】
しかし、海洋工事（沈設作業）の実施は気象条件などに大きく左右されるため、基盤の設置に最も適した時期に沈設作業を実施できないことが多い。このため沈設作業が実施可能な時期に基盤を水中に設置し、この基盤に他の目的外の海藻や動物が付着した場合には、目的とする海藻やサンゴの着生期（遊走子や幼生の放出期）の直前にダイバーが海に潜り、基盤表面に付着した海藻や動物を除去する清掃作業を行うなどの対策がとられている。しかし、このような清掃作業には多大な手間とコストがかかり、しかもこの作業も気象条件などに左右されるため、適切な時期に実施できなくなる場合もある。
【０００６】
また、炭酸固化体の一般的な製造工程では、金属製の型枠にスラグなどの粉粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料を充填し、この原料充填層に炭酸ガス（炭酸ガス含有ガス）を吹き込んで未炭酸化Ｃａを炭酸固化させることにより、原料充填層全体を固結させる。そして、この固結した原料充填層を型枠から脱枠することにより、製品である炭酸固化体が得られる。
このように従来の炭酸固化体の製造工程では、製品１個毎に煩雑な脱枠工程が必要であり、製造効率の面で問題がある。特に、小型の炭酸固化体を大量生産したい場合に、脱枠工程があるために生産効率が非常に悪く、また、プレートタイプの製品の脱枠は特に手間がかかり、このため一度に製造できる数量が限られてしまう。
【０００７】
したがって本発明の目的は、未炭酸化Ｃａ原料を炭酸固化させて得られる炭酸固化体を用いた水中沈設用石材において、水中に沈設した後に基盤面の清掃などを行うことなく、目的とする海藻類やサンゴなどを効率よく着生させることが可能な水中沈設用石材を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、未炭酸化Ｃａ原料を炭酸固化させて得られる炭酸固化体を用いた水中沈設用石材において、煩雑な脱枠工程を伴うことなく製造することが可能な水中沈設用石材を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、上記のような水中沈設用石材を効率的に製造することができる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決するための手法として、(a)炭酸固化体の表面を生分解性プラスチックで被覆し、この被覆によって水中に沈設された炭酸固化体表面を一定期間生物の着生から保護（遮蔽）する、(b)さらには、その一形態として、炭酸固化体を製造する際に未炭酸化Ｃａ含有原料を充填するための型枠を生分解性プラスチックで構成し、製造された炭酸固化体を型枠から脱枠することなく、型枠に保持されたまま水中沈設用石材として用いる、つまり型枠を上記被覆として用いる、という着想を得た。このような手法によれば、生分解性プラスチックからなる被覆は炭酸固化体を水中に沈設してから一定期間経過後に分解して消失するため、予め生分解性プラスチックの種類・組成や被覆の厚さなどを選択して水中での分解・消失期間を設定しておくことにより、水中に沈設してから目的とする生物の着生期が始まるまでの間だけ炭酸固化体表面が被覆で覆われ、同着生期の始まりに合わせて被覆を分解・消失させて炭酸固化体表面を露出させるようにすることができ、これにより炭酸固化体表面に目的の生物を効率よく着生させることができる。また、型枠を利用して被覆を構成する手法では、炭酸固化体を製造する際の脱枠工程を省略できる利点もある。
【０００９】
本発明は、以上のような着想に基づきなされたもので、その特徴は以下のとおりである。
（1）粉粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料を炭酸化反応で固結させて得られる炭酸固化体の表面の少なくとも一部に、生分解性プラスチックからなる被覆を施したことを特徴とする水中沈設用石材。
（2）上記（1）の水中沈設用石材において、生分解性プラスチックの被覆が、生分解性プラスチック製のフィルム材、シート材、プレート材の中から選ばれる１種以上の被覆材が炭酸固化体表面に装着されることにより形成されたものであることを特徴とする水中沈設用石材。
（3）上記（2）の水中沈設用石材において、炭酸固化体と接する被覆材面に凹凸が形成され、炭酸固化体表面の少なくとも一部が、前記被覆材の凹凸面に沿って形成されることを特徴とする水中沈設用石材。
（4）上記（1）の水中沈設用石材において、生分解性プラスチックの被覆が、炭酸固化体表面に生分解性プラスチックの溶液を塗布した後、固化させることにより形成されたものであることを特徴とする水中沈設用石材。
【００１０】
（5）上記（1）の水中沈設用石材において、生分解性プラスチックからなる型枠と、該型枠内に保持された未炭酸化Ｃａ含有原料の充填層を炭酸化反応で固結させることにより生成され、そのまま前記型枠内に保持された炭酸固化体とからなり、前記型枠が炭酸固化体の被覆を構成することを特徴とする水中沈設用石材。
（6）上記（5）の水中沈設用石材において、生分解性プラスチックで構成された型枠材の内面に凹凸が形成されたことを特徴とする水中沈設用石材。
（7）上記（1）〜（6）のいずれかの水中沈設用石材において、下記（a）又は／及び（b）の形態でサンゴ幼生着生促進物質を保持することを特徴とする水中沈設用石材。
（a）被覆を構成する生分解性プラスチックにサンゴ幼生着生促進物質を含有させる。
（b）生分解性プラスチックの被覆の内側にサンゴ幼生着生促進物質を付着させる。
（8）型枠を用いて炭酸固化体を製造する際に、型枠内に粉粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料を充填するとともに、型枠内面と原料充填層との間または／および原料充填層の上面に生分解性プラスチック製のフィルム材、シート材、プレート材の中から選ばれる１種以上の被覆材を配置し、前記原料充填層を水分を含んだ状態で炭酸ガスと接触させ、炭酸化反応で固結させることにより、表面の少なくとも一部に前記被覆材による被覆が施された炭酸固化体を得ることを特徴とする水中沈設用石材の製造方法。
【００１１】
（9）上記（8）の製造方法において、原料充填層と接する被覆材面に凹凸が形成されていることを特徴とする水中沈設用石材の製造方法。
（10）粉粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料を炭酸化反応で固結させて得られた炭酸固化体の表面に生分解性プラスチックの溶液を塗布した後、固化させることにより、表面の少なくとも一部に生分解性プラスチックからなる被覆が施された炭酸固化体を得ることを特徴とする水中沈設用石材の製造方法。
（11）生分解性プラスチックからなる型枠内に粉粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料を充填し、該原料充填層を水分を含んだ状態で炭酸ガスと接触させ、炭酸化反応で固結させることにより、前記型枠と該型枠内にそのまま保持された炭酸固化体とからなり、前記型枠が炭酸固化体の被覆を構成する水中沈設用石材を得ることを特徴とする水中沈設用石材の製造方法。
【００１２】
（12）上記（11）の製造方法において、上部が開放し且つ底部に複数のガス通孔を有し、生分解性プラスチックからなる容器状の型枠を複数個用い、
水分を含んだ未炭酸化Ｃａ含有原料の充填層が保持された前記複数の型枠を多段に積み上げ、該多段積みされた型枠群に対して、その下方から炭酸ガスを供給することにより、炭酸ガスが各型枠底部のガス通孔を経由して複数段の原料充填層に順次吹き込まれるようにし、
該炭酸ガスの吹き込みによって各原料充填層を炭酸固化させることにより、前記型枠と該型枠内にそのまま保持された炭酸固化体とからなり、前記型枠が炭酸固化体の被覆を構成する複数の水中沈設用石材を得ることを特徴とする水中沈設用石材の製造方法。
（13）上記（1）〜（7）のいずれかの水中沈設用石材を、当該石材表面に着生させるべき生物の成体からの卵、遊走子又は幼生の放出期の到来前に水中に沈設し、水中にて生分解性プラスチックからなる被覆を経時的に分解させて、少なくとも前記卵、遊走子又は幼生の放出期において消失状態とすることを特徴とする水中生物繁殖場の修復または造成方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の水中沈設用石材によれば、予め被覆を構成する生分解性プラスチックの種類・組成や被覆の厚さなどを選択して水中での分解・消失期間を設定しておくことにより、水中に沈設してから目的とする生物の着生期が始まるまでの間だけ炭酸固化体表面が被覆で覆われ、同着生期の始まりに合わせて被覆を分解・消失させて炭酸固化体表面を露出させるようにすることができ、これにより炭酸固化体表面に目的の生物を効率よく着生させることができる。このため着生基盤（石材）を水中に沈設する時期の選択の自由度が極めて広く、しかも水中に沈設した着生基盤面の清掃作業なども全く不要とすることができる。また、生分解性プラスチックは分解してＣＯ２と水になるため、自然環境に悪影響を与える恐れも全くない。
【００１４】
また、請求項５に係る発明の水中沈設用石材によれば、製造工程において手間のかかる脱枠工程を省略できるので、製造工程を簡略化して効率的な生産を行うことができ、特にプレート型などの小型製品の大量生産も可能となる。
また、請求項３，６に係る発明の水中沈設用石材によれば、炭酸固化体表面に、海藻類などが着生しやすい凹凸状の着生基盤面を容易に形成することができる。
また、請求項７に係る発明の水中沈設用石材によれば、被覆を構成する生分解性プラスチックが水中にて経時的に分解・消失する際にサンゴ幼生着生促進物質が水中に放出されるため、サンゴ幼生の着生を効果的に促進させることができる。
また、請求項１２に係る発明の水中沈設用石材の製造方法によれば、特にプレート型の水中沈設用石材を、高い生産性で効率的に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の水中沈設用石材は、粉粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料を炭酸ガスとの接触による炭酸化反応で固結させて得られる炭酸固化体の表面の少なくとも一部に、生分解性プラスチックからなる被覆を施したものである。
前記炭酸固化体は、例えば、（a）粉粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料を型枠に充填して原料充填層を形成し、水分を適度に含んだ原料充填層内に炭酸ガス（通常、炭酸ガス含有ガス）を吹き込むことにより、原料充填層を炭酸化反応で固結させる方法、（b）粉粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料にセメント、デンプンなどのバインダーを混合し、これを適当な形状に成形して予成形体を形成し、水分を適度に含んだ予成形体を炭酸ガス雰囲気の容器内に置き、予成形体の表面からその内部に炭酸ガスを浸透させることにより、予成形体を炭酸化反応で固結させる方法、などの方法で製造することができる。
【００１６】
ここで、前記被覆を構成する生分解性プラスチックとは、土中または海水中などの環境に置かれた際に微生物により分解され、最終的に水と二酸化炭素になるプラスチックを指す。この種のプラスチックは、通常の使用状態では他の一般的なプラスチックと同等の機能（強度など）を有する。
本発明において使用する生分解性プラスチックの種類に特別な制限はないが、例えば、トウモロコシなどの植物性のデンプンを主原料としたポリ乳酸、微生物が作るＰＨＢ、バクテリアセルロースなどを用いることができる。また、これらを用いる場合、例えば、分解速度が速いバクテリアセルロースと分解速度が遅いポリ乳酸を混合し、それらの混合率を調整することにより、被覆の分解速度を調整することができる。
【００１７】
生分解性プラスチックからなる被覆は、石材が水中に沈設された後、水中の微生物により経時的に分解され、最終的に消失するが、生分解性プラスチックの種類・組成や被覆の厚さなどを選択することにより、水中での分解・消失期間を設定することができる。
生分解性プラスチックによる被覆は、一般に、所望の生物（例えば、特定の海藻類やサンゴ）を着生させたい或いは着生しやすい炭酸固化体表面に設ける。もちろん、炭酸固化体の全表面に被覆を設けてもよいし、水中に沈設した際に水と接する外表面（通常は、水底に接地する「底面」以外の外表面）の全部または一部に被覆を設けるようにしてもよい。
【００１８】
また、本発明で用いる生分解性プラスチックからなる被覆には、全てが生分解性プラスチックで構成されるもの以外に、一部に生分解性プラスチック以外の物質を混合し或いは物理的に組み合わせたもの（すなわち、生分解性プラスチックを主体とした被覆）も含まれる。要は、主たる構成物質または構成部材である生分解性プラスチックが経時的に分解・消失することで、被覆の大部分が炭酸固化体表面から消失できるものであればよく、したがって場合によっては、生分解性プラスチック以外の物質または部材が炭酸固化体の表面に部分的に残存してもよい。
【００１９】
炭酸固化体表面に生分解性プラスチックからなる被覆を設ける方法としては、例えば、以下のものがある。
（a）製造された炭酸固化体に表面に、生分解性プラスチック製の被覆材を取り付ける。
（b）型枠を用いて炭酸固化体を製造する際に、原料充填層と型枠との間や原料充填層の上面に生分解性プラスチック製の被覆材を配置し、原料充填層を被覆材を保持した状態で炭酸固化させる。
（c）製造された炭酸固化体の表面に生分解性プラスチックの溶液を塗布した後、固化させる。
【００２０】
上記（a）の方法の場合、製造された炭酸固化体の表面に生分解性プラスチック製のフィルム材、シート材、プレート材の中から選ばれる１種以上の被覆材を装着する。装着方法は任意であり、例えば、(1)袋状または箱状の被覆材を炭酸固化体全体に被せ、必要に応じて適所を炭酸固化体に固定する方法、(2)被覆材を機械的手段（例えば、固定ボルト等）や水中ボンドなどの接着剤により炭酸固化体表面に固定する方法、(3)被覆材（フィルム材、シート材）を炭酸固化体に巻き付ける方法、(4)被覆材を炭酸固化体外面に熱圧着する方法、などの方法を採ることができ、装着された被覆材により炭酸固化体表面に生分解性プラスチックからなる被覆が形成される。
【００２１】
また、上記（c）の方法の場合、炭酸固化体表面に生分解性プラスチックの樹脂溶液を塗布した後、常温または適当な温度で固化させることにより、炭酸固化体の表面に生分解性プラスチックの被覆が形成される。
上記（b）の方法の場合、原料充填層と型枠との間や原料充填層の上面に配置される生分解性プラスチック製の被覆材としては、フィルム材、シート材、プレート材の中から選ばれる１種以上が用いられる。被覆材が炭酸固化体の表面に保持されるようにするため、必要に応じて、原料充填層に接する被覆材面に原料充填層内部に埋設されるアンカーを設ける。
【００２２】
図１は、上記（b）の方法の一実施形態を示すもので、図１（Ａ）は水中沈設用石材の製造工程を、図１（Ｂ）は製品である水中沈設用石材をそれぞれ示している。
図１（Ａ）に示す製造工程では、型枠１に未炭酸化Ｃａ含有原料を充填して原料充填層Ａを形成し、この原料充填層Ａ内に炭酸ガスを吹き込むようにしたものであり、原料充填層Ａを形成する型枠１を縦断面した状態を示している。
前記型枠１は実質的に気密又は半気密にすることが可能な型枠であって、本実施形態では、容器状の本体１００とその上部を閉塞する蓋体１０１とから構成されている。前記本体１００の底部にはガス給気部２（ガス給気用空間）が設けられるとともに、このガス給気部２と本体１００との間の隔壁には多数のガス通孔２０が形成されている。前記ガス給気部２にはガス供給管３が接続され、このガス供給管３を通じてガス給気部２内に炭酸ガス又は炭酸ガス含有ガス（以下、総称して“炭酸ガス”という）が供給される。また、型枠１の上部には型枠内に供給されたガスの排気を行うための排気管４が接続されている。その他図面において、５，６は各配管系に設けられた開閉弁である。
【００２３】
この実施形態では、予め型枠１の側壁内面（全周）に沿って生分解性プラスチック製の被覆材Ｃ１を配置した上で、未炭酸化Ｃａ含有原料が型枠１内に装入され、原料充填層Ａが形成される。そして、この原料充填層Ａの上面に被覆材Ｃ２が配置される。
被覆材Ｃ１，Ｃ２は生分解性プラスチック製のフィルム材、シート材、プレート材の中から選ばれる１種以上で構成される。なお、原料充填層Ａの上面に配置される被覆材Ｃ２には、原料充填層Ａを通過したガスが上方に抜けることができるよう、全面に多数のガス通孔８が形成されている。
被覆材Ｃが炭酸固化体の表面に保持されるようにするための手段や構造は任意であるが、例えば、図２に示すように原料充填層Ａに接する被覆材Ｃの面に原料充填層Ａ内部に埋設されるアンカー７を設け、このアンカー７によって被覆材Ｃが炭酸固化体の表面に保持されるようにしてもよい。また、他の方法としては、被覆材Ｃ１と被覆材Ｃ２とを接合して実質的な袋状または箱状にすることで、被覆材Ｃ全体が炭酸固化体に保持されるようにしてもよい。
【００２４】
未炭酸化Ｃａ含有原料が炭酸ガスと接触して炭酸化反応により固結するには、適度な水分（原料粒子の表面付着水）が必要であり、このため必要に応じて未炭酸化Ｃａ含有原料に水分が添加される。この水分添加は型枠１に装入する前に行ってもよいし、装入後に行ってもよい。また、型枠装入後に行う場合には、型枠１の上部を開放した状態で、型枠１ごと水槽内の水に浸漬してもよいし、原材料充填層Ａの上部から十分な量の水を散水してもよい。通常、原料充填層Ａの含水率は３〜１２％、好ましくは５〜１０％程度とするのが適当である。
【００２５】
上記のように水分を含んだ原料充填層Ａを形成した後、型枠１内に吹き込まれる炭酸ガスが原料充填層全体に良く浸透するようにするため型枠に蓋体１０１を装着し、型枠１を気密又は半気密状態にする。この状態で型枠１内に炭酸ガスの供給を行って、原料充填層Ａに炭酸化反応を生じさせる。図１の場合には、ガス供給管３を通じて供給された炭酸ガスは、ガス給気部２に導入された後、ガス通孔２０から上方の原料充填層Ａ内に吹き込まれる。原料充填層Ａ内を通過する炭酸ガスの一部は、原料粒子からその表面付着水に溶出したＣａイオンと反応し、原料粒子の表面にＣａＣＯ３が析出し、これがバインダーとなって原料充填層Ａの固結が進行する。炭酸ガスの残りは原料充填層Ａを通過して排気管４から型枠１外に排出される。また、場合によっては、排気管４の開閉弁６を閉じた状態で原料充填層Ａ内に炭酸ガスを供給するようにしてもよいが、その場合には、時々開閉弁６を開にして型枠１内に溜まったガスを放出し、型枠１内の炭酸ガス濃度が所定レベル以上に維持されるようにすることが好ましい。
以上のような炭酸ガスの供給を所定時間行った後、固結した原料充填層Ａを脱型することにより、図１（Ｂ）に示すような、表面が前記被覆材Ｃ１，Ｃ２による被覆Ｄで覆われた炭酸固化体Ｂが得られる。
【００２６】
また、以上のような(b)の方法において、図３に示すように、原料充填層Ａと接する被覆材面９に凹凸を形成しておくことにより、この被覆材面９に沿って形成される炭酸固化体面を、生物の着生に好ましい凹凸面とすることができる。被覆材面９に形成する凹凸の形状は任意であり、例えば、図２に示すようなアンカー７の機能を兼ね備えた凹凸であってもよい。
本発明の水中沈設用石材を構成する炭酸固化体の形状は任意であり、例えば断面形状が円形、楕円形、三角形、四角形以上の多角形、星形など、或いは全体形状が球形状、楕球形、四面体以上の多面体形、円錐体形、柱状形、テトラポット形など、任意の形状とすることができる。
【００２７】
本発明の水中沈設用石材の他の実施形態としては、炭酸固化体を製造する際に用いる型枠を、そのまま被覆として利用した構造とすることもできる。すなわち、この水中沈設用石材は、全部または主たる構成部材が生分解性プラスチックで構成された型枠と、この型枠に保持された未炭酸化Ｃａ含有原料の充填層を炭酸化反応で固結させることにより生成され、そのまま前記型枠内に保持された炭酸固化体とからなるものである。図４はその一実施形態を示すもので、図４（Ａ）は本発明の水中沈設用石材の製造工程を、図４（Ｂ）は製品である水中沈設用石材をそれぞれ示している。
【００２８】
図４（Ａ）において、１０は生分解性プラスチックで構成された型枠、Ａはこの型枠１０内に保持された粉粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料の充填層、１１は型枠１０の下部からその内部に炭酸ガスを吹き込むためのガス供給手段、１２は型枠１０の蓋体である。
前記型枠１０は上部が開放した容器体で構成され、その底部には多数のガス通孔１３が形成されている。また、前記ガス供給手段１１は、型枠１０を載置することで型枠１０の下部にガス供給室１４を形成するためのケーシング１５と、このケーシング１５内に炭酸ガスを供給するためのガス供給管１６とを備えている。
【００２９】
図４（Ａ）に示すように型枠１０内に保持された未炭酸化Ｃａ含有原料の充填層Ａは、炭酸化反応を効率的に生じさせるために、先に述べたように適量の水分を含ませた状態とする。型枠１０の上端に蓋体１２が装着された状態で、ガス供給手段１１から炭酸ガスが供給され、ガス供給室１４→ガス通孔１３を通じて原料充填層Ａに炭酸ガスが吹き込まれる。原料充填層Ａ内では、未炭酸化Ｃａと炭酸ガスが水を介して反応することでＣａＣＯ３が生成し、このＣａＣＯ３をバインダーとして原料充填層全体が固結し、炭酸固化体となる。
この水中沈設用石材は、図４（Ｂ）に示すように炭酸固化体Ｂが生分解性プラスチックの型枠１０から脱枠されることなく、そのまま型枠１０内に保持された状態で製品となる。したがって、本実施形態の水中沈設用石材は、１つの面を除き炭酸固化体Ｂの表面全体が型枠１０（すなわち、生分解性プラスチックの被覆Ｄ）で覆われたものとなる。
【００３０】
図４に示される実施形態の水中沈設用ブロックの場合には、例えば、図４（Ｂ）に示すような形態で水中に沈設される。この状態では炭酸固化体Ｂの表面の殆どが生分解性プラスチック製の型枠１０（被覆Ｄ）で覆われた状態にある。
この型枠１０は、水中に沈設された後、水中の微生物により経時的に分解され、最終的に消失するが、生分解性プラスチックの種類・組成や型枠材の厚さなどを選択することにより、水中での分解・消失期間を設定することができる。
【００３１】
図５及び図６は、本発明の他の実施形態を示すもので、特に、プレート型の水中沈設用石材に適した実施形態を示している。図５は本発明の水中沈設用石材の製造工程を、図６は製品である水中沈設用石材をそれぞれ示している。
この実施形態では、図４の実施形態の型枠よりも底の浅い複数の型枠が用いられる。図５において、１０ａは生分解性プラスチックで構成された複数の型枠、１１ａは型枠１０ａの下部からその内部に炭酸ガスを吹き込むためのガス供給手段、１２ａは型枠１０ａの蓋体である。
前記各型枠１０ａは上部が開放した底の浅い容器体で構成され、その底部には多数のガス通孔１３ａが形成されている。また、前記ガス供給手段１１ａは、多段に積み上げられた型枠群を載置することで最下段の型枠１０ａの下部にガス供給室１４ａを形成するためのケーシング１５ａと、このケーシング１５ａ内に炭酸ガスを供給するための供給管１６ａとを備えている。
【００３２】
この実施形態では、適量の水分を含んだ未炭酸化Ｃａ含有原料の充填層Ａを保持した複数の型枠１０ａを多段に積み上げ、この多段積みされた型枠群をガス供給手段１１ａに載置する。また、最上段の型枠１０ａには蓋体１２ａを装着する。ガス供給手段１１ａから炭酸ガス（通常、炭酸ガス含有ガス）が供給され、ガス供給室１４ａを経て、下段側型枠のガス通孔１３ａ→原料充填層Ａ→上段側型枠のガス通孔１３ａ→原料充填層Ａというように、下段側から順に各型枠１０ａの原料充填層Ａに炭酸ガスが吹き込まれ、各型枠１０ａの原料充填層Ａが固結して炭酸固化体となる。そして、図６に示すように、炭酸固化体Ｂが生分解性プラスチックの型枠１０ａから脱枠されることなく、そのまま型枠１０ａ内に保持された状態で製品となる。したがって、本実施形態の水中沈設用石材も、１つの面を除き炭酸固化体Ｂの表面全体が型枠１０ａ（生分解性プラスチックの被覆Ｄ）で覆われたものとなる。
【００３３】
以上のような水中沈設用石材の製造方法によれば、プレート型などの小型石材を一度に大量に製造することができ、型枠の脱枠も不要であることから、水中沈設用石材を効率的に大量生産することができる。
図６は、本実施形態の水中沈設用石材の設置形態の一例を示しており、型枠１０ａの底部が上になるようにして、天然岩礁上に水中ボンドを介して接着固定されている。
図５および図６に示す水中沈設用石材は、型枠内の炭酸固化体のサイズとして、厚さｔが１０〜１００ｍｍ程度のプレート体も簡単に製造することができ、しかも、図５のような実施形態の製造方法を用いれば、このようなプレート型の水中沈設用石材を高い生産性で大量生産することができる。また、このようなプレート型の水中沈設用石材は、炭酸固化体の外側が生分解性プラスチックの型枠で保護されているため、運搬中に破損することも防止できる。
【００３４】
また、図４〜図６に示すような水中沈設用石材は、生分解性プラスチックからなる型枠材の内面に凹凸が形成された型枠１０，１０ａを用いることにより、炭酸固化体表面はその凹凸面に沿って形成されるため、海藻などが着生しやすい凹凸状の着生基盤面を形成することができる。型枠材内面に形成される凹凸の形状は任意であり、例えば、図３に示す被覆材面９のようなものでもよい。
また、本発明で用いる生分解性プラスチックからなる型枠１０，１０ａには、全てが生分解性プラスチックで構成されるもの以外に、一部に生分解性プラスチック以外の物質を混合し或いは物理的に組み合わせたもの（すなわち、生分解性プラスチックを主体とした型枠）も含まれる。例えば、型枠１０，１０ａの強度を確保するための金属製の補強材などを一部に用いてもよい。要は、主たる構成物質または構成部材である生分解性プラスチックが経時的に分解・消失することで、型枠（被覆）の大部分が炭酸固化体表面から消失できるものであればよく、したがって場合によっては、生分解性プラスチック以外の物質または部材が炭酸固化体の表面に部分的に残存してもよい。
【００３５】
本発明の水中沈設用石材をサンゴの着生基盤として用いる場合、下記（a）又は／及び（b）の形態でサンゴ幼生着生促進物質を保持させることが好ましく、これにより被覆が水中にて経時的に分解・消失する際にサンゴ幼生着生促進物質が水中に放出されるため、サンゴ幼生の着生を効果的に促進させることができる。
（a）被覆（図４〜図６の実施形態の場合には型枠１０，１０ａ）を構成する生分解性プラスチックにサンゴ幼生着生促進物質を含有させる。
（b）生分解性プラスチックの被覆（図４〜図６の実施形態の場合には型枠１０，１０ａ）の内側にサンゴ幼生着生促進物質を付着させる。
上記（b）の具体的形態としては、被覆の内側にサンゴ幼生着生促進物質を塗布すること等が考えられる。生分解性プラスチックに含有させ若しくは付着させるサンゴ幼生着生促進物質としては、藻類Peyssonnelia
sp.（真正紅藻綱カクレイト目イワノカワ科）、Hydrolithon reinboldii（真正紅藻綱カクレイト目サンゴモ科；石灰紅藻類）、若しくはそれらの抽出物質などを挙げることができる。また、生分解性プラスチック中には、海藻や捕食生物が忌避する物質を含有させることもできる。
【００３６】
以上述べたような本発明の水中沈設用石材を用いることにより、次のような形態で水中生物繁殖場（例えば、藻場、珊瑚礁）の修復または造成を行うことができる。すなわち、本発明の水中沈設用石材を、その石材表面に着生させるべき生物（例えば、コンブ・アラメ・カジメ等のような特定の有用海藻類、サンゴなど）の「成体からの卵、遊走子又は幼生の放出期」（＝着生基盤への卵、遊走子又は幼生の着生期）の到来前に水中に沈設し、水中にて被覆Ｄ（図４〜図６のものでは型枠１０，１０ａ）を構成する生分解性プラスチックを経時的に分解させて、少なくとも石材表面に着生させるべき生物の「卵、遊走子又は幼生の放出期」において消失状態とする。これを行うために、予め被覆Ｄを構成する生分解性プラスチックの種類・組成や厚さなどを選択して水中での分解・消失期間を設定しておく。これにより、上記のように水中に沈設してから目的とする生物の「卵、遊走子又は幼生の放出期」が始まるまでの間だけ炭酸固化体Ｂの表面が被覆Ｄで覆われ、同放出期の始まりに合わせて被覆Ｄを分解・消失させて炭酸固化体Ｂの表面を露出させるようにすることができ、炭酸固化体表面に目的の生物を効率的に着生させることができる。
【００３７】
以上の結果、着生基盤（石材）を水中に沈設する時期の選択の自由が極めて広く、しかも水中に沈設した着生基盤面の清掃作業なども全く不要とすることができる。また、生分解性プラスチックは分解してＣＯ２と水になるだけであるため、水質などの自然環境に悪影響を与える恐れも全くない。
なお、本発明の水中沈設用石材を水中に沈設した場合、生分解性プラスチックからなる被覆の表面には生物が一時的に付着することもあるが、この被覆は表面側から順次分解・消失するので、生物は付着状態を維持することはできない。
【００３８】
以下、炭酸固化体の基本的な製造条件について説明する。
炭酸固化体は、粉粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料を水の存在下で炭酸ガスと接触させ、水を介した未炭酸化Ｃａと炭酸ガスとの反応（炭酸化反応）により炭酸カルシウムを生成させ、この炭酸カルシウムをバインダーとして原料を固化（固結）させることにより製造される。
未炭酸化Ｃａ含有原料中に含まれる未炭酸化Ｃａ、すなわちＣａＯ及び／又はＣａ（ＯＨ）２は、少なくとも固体粒子の組成の一部として含まれるものであればよく、したがって、鉱物としてのＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）２の他に、２ＣａＯ・ＳｉＯ２、３ＣａＯ・ＳｉＯ２、ガラスなどのように組成の一部として固体粒子中に存在するものも含まれる。
【００３９】
使用する粉粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料の種類に特別な制限はないが、例えば、鉄鋼製造プロセスで発生したスラグ（例えば、脱炭スラグ、脱燐スラグ、脱硫スラグ、脱珪スラグなどの製鋼スラグ）、コンクリート（例えば、コンクリート廃材など）、モルタル、ガラス、アルミナセメント、ＣａＯ含有耐火物などが挙げられ、これらの１種以上を単独でまたは混合して使用することができる。これらの材料は必要に応じて粉粒状に破砕処理され、原料として用いられる。
未炭酸化Ｃａ含有原料は、その全量が未炭酸化Ｃａを含む固体粒子である必要はない。すなわち、未炭酸化Ｃａ含有原料に含まれる未炭酸化Ｃａの炭酸化によって炭酸固化体のバインダーとして十分な量のＣａＣＯ３が生成されるのであれば、未炭酸化Ｃａ含有原料に未炭酸化Ｃａを含まない固体粒子が含まれていてもよい。このような固体粒子としては、例えば、天然石、砂、可溶性シリカ、金属（例えば、金属鉄、酸化鉄）などが挙げられる。
【００４０】
また、これらのうち金属鉄、酸化鉄、可溶性シリカなどは、海中の硫黄や燐の固定剤、海藻類などの水生植物の栄養源などとして有効に作用する。また、これら以外にも任意の成分（粒子）を適量、すなわち炭酸固化体の強度低下などを招かない限度で含むことができる。
また、粉粒状の未炭酸化Ｃａ含有原料の粒度にも特別な制限はないが、ＣＯ２との接触面積を確保して反応性を高めるためには、ある程度粒度が細かい方が好ましい。また、未炭酸化Ｃａ含有原料の粒度が大き過ぎると、原料粒子内部に炭酸化しきれないＣａが残存するため、製造された炭酸固化体中の原料粒子が膨張崩壊し、亀裂などの原因となる場合もある。
【００４１】
炭酸化反応を生じさせるために使用される炭酸ガス又は炭酸ガス含有ガスとしては、例えば、一貫製鉄所内で排出される石灰焼成工場排ガス（通常、ＣＯ２：２５％前後）や加熱炉排ガス（通常、ＣＯ２：６．５％前後）などが好適であるが、これらに限定されるものではない。また、ガス中のＣＯ２濃度が低すぎると処理効率が低下するという問題を生じるが、それ以外の問題は格別ない。したがって、ＣＯ２濃度は特に限定しないが、効率的な処理を行うには３％以上のＣＯ２濃度とすることが好ましい。
【００４２】
また、炭酸ガスの供給量にも特別な制限はないが、一般的な目安としては０．００４〜０．５ｍ３／ｍｉｎ・ｔ（原料ｔｏｎ）程度のガス供給量が確保できればよい。また、ガス供給時間（炭酸化処理時間）にも特別な制約はないが、目安としては炭酸ガスの供給量が未炭酸化Ｃａ含有原料の重量の３％以上となる時点、すなわち、ガス量に換算すると原料１ｔ当たり１５ｍ３以上、好ましくは２００ｍ３以上の炭酸ガスが供給されるまでガス供給を行うことが好ましい。
【実施例】
【００４３】
［実施例１］
型枠に含水率９％の製鋼スラグ（粒径３ｍｍ以下）を装入し、加圧振動成形機で加振して原料充填層を形成し、この原料充填層に炭酸ガス濃度３０％のガスを７Ｎｍ３／ｈｒの吹き込み量で４日間吹き込み、１辺が１ｍの立方体形の炭酸固化体を製造した。この炭酸固化体の上面に生分解性プラスチック製のシート材（プラスチック種：バクテリアセルロースとポリ乳酸の混合物）を被せ、このシート材の中央部と周囲４辺を水中ボンドにより炭酸固化体表面に接合固定し、本発明例の石材を製作した。なお、前記生分解性プラスチック製のシート材（厚さ２０ｍｍ）は、バクテリアセルロースとポリ乳酸を混合し、海中にて約３ヶ月で分解・消失するように設計した。
【００４４】
上記本発明例の石材と、生分解性プラスチック製のシート材を設けない炭酸固化体ままの比較例の石材を、アラメ・カジメの着生・生育を狙いとして、アラメ・カジメの幼生の放出期の３ヶ月前に藻場近くの水底に設置した。アラメ・カジメの幼生の放出期の３ヶ月前という沈設時期は、海洋条件が比較的良く、沈設作業を行いやすい時期として選定した。各石材を設置してから４ヶ月後にアラメ・カジメの着生・生育状況を調査（潜水して目視による観察）した。その結果を以下に示す。
本発明例  アラメ・カジメ：約４１０本／ｍ２
その他の海藻類：３本／ｍ２
比較例    アラメ・カジメ：５本／ｍ２
その他の海藻類：約８０本／ｍ２
【００４５】
［実施例２］
図５に示す方法で、平面形状が３００ｍｍ×３００ｍｍの四角形で厚さ１０ｍｍプレートを一度に１００枚製造した。使用した型枠は、型枠内部の大きさが３００ｍｍ×３００ｍｍ、深さが１０ｍｍ、側壁及び底部の厚さが１０ｍｍの生分解性プラスチック製の型枠（プラスチック種：バクテリアセルロースとポリ乳酸の混合物）であり、底部には１５ｍｍ間隔で孔径５ｍｍのガス通孔が形成されたものである。この型枠を１００個用いた。
各型枠に含水率９％の製鋼スラグ（粒径３ｍｍ以下）を装入し、加圧振動成形機で加振して厚さ約１０ｍｍの原料充填層を形成した。このようにして原料充填層を形成した１００個の型枠を図５のようにして積み上げ、炭酸ガス吹き込みによる炭酸化処理を行った。この炭酸化処理では、炭酸ガス濃度３０％のガスを５Ｎｍ３／ｈｒの吹き込み量で４８時間吹き込んだ。以上により、生分解性プラスチックからなる型枠とこの型枠内に保持された炭酸固化体とからなるプレート状の水中沈設用石材を、同時に多数枚製造することができた。
【００４６】
［実施例３］
実施例２と同様の方法及び製造条件により、型枠を構成する生分解性プラスチック中にサンゴ幼生着生促進物質であるPeyssonnelia sp.（真正紅藻綱カクレイト目イワノカワ科）の粉砕物を１００ｍｇ／Ｌ添加した石材（発明例１）と、型枠を構成する生分解性プラスチック中に同成分を添加しない石材（発明例２）を製造した。また、比較のため従来法により、生分解性プラスチック製の型枠を有しない炭酸固化体（比較例）を製造した。本発明例で用いた生分解性プラスチック（厚さ１０ｍｍ）は、バクテリアセルロースとポリ乳酸を混合し、海中にて約２ヶ月で分解・消失するように設計した。
各々の石材を３枚ずつ、サンゴの産卵期の２ヶ月前にサンゴ自生地に設置した。サンゴの産卵期の２ヶ月前という沈設時期は、海洋条件が比較的良く、沈設作業を行いやすい時期として選定した。各石材を設置してから６ヶ月後にサンゴの着生状況（１０ｃｍ×１０ｃｍ当たりのサンゴ幼生の着生数）を調査（潜水して目視による観察）した。その結果を以下に示す。
発明例１：２０〜３０個
発明例２：５〜１０個
比較例  ：０〜１個
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の一実施形態を示すもので、図１（Ａ）は製造工程を示す説明図、図１（Ｂ）はその製造工程で製造された本発明の水中沈設用石材を示す説明図
【図２】生分解性プラスチックの被覆を構成すべき被覆材の一実施形態を示す断面図
【図３】生分解性プラスチックの被覆を構成すべき被覆材の他の実施形態を示す断面図
【図４】本発明の他の実施形態を示すもので、図４（Ａ）は製造工程を示す説明図、図４（Ｂ）はその製造工程で製造された本発明の水中沈設用石材を示す説明図
【図５】本発明の他の実施形態における製造工程を示す説明図
【図６】図５の製造工程で製造された本発明の水中沈設用石材を示す説明図
【符号の説明】
【００４８】
１  型枠
２  ガス給気部
３  ガス供給管
４  排気管
５，６  開閉弁
７  アンカー
８  ガス通孔
９  被覆材面
１０，１０ａ  型枠
１１，１１ａ  ガス供給手段
１２，１２ａ  蓋体
１３，１３ａ  ガス通孔
１４，１４ａ  ガス供給室
１５，１６ａ  ケーシング
１６，１６ａ  ガス供給管
２０  ガス通孔
１００  型枠本体
１０１  蓋体
Ａ  原料充填層
Ｂ  炭酸固化体
Ｃ１，Ｃ２  被覆材
Ｄ  被覆
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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