(57)【要約】【課題】保水性材料の形態を個別の小体とすることにより、ハンドリング性を向上させるとともに、体積膨張に制約を課することなく、保水能力を最大限に発揮させることができる保水性ペレットを提供することを目的とする。【解決手段】貫通孔により両端が開口した外殻の中に保水性材料が挿入又は充填されてなる保水性ペレット。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔により両端が開口した外殻の中に保水性材料が挿入又は充填されてなる保水性ペレット。
【請求項２】
保水性材料が、耐水性でありかつ空隙を有する充填材に略均一に分散又は担持されてなる請求項１に記載の保水性ペレット。
【請求項３】
充填材が、圧縮変形可能なものである請求項２に記載の保水性ペレット。
【請求項４】
充填材が、連続気泡の発泡体である請求項２又は３に記載の保水性ペレット。
【請求項５】
保水性材料が、可逆的な吸放水機能を有するものである請求項１〜４のいずれか１つに記載の保水性ペレット。
【請求項６】
吸放水機能が、感温可逆的なものである請求項５に記載の保水性ペレット。
【請求項７】
保水性材料が、保水性ポリマーである請求項１〜６のいずれか１つに記載の保水性ペレット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は保水性ペレットに関し、より詳細には、都市のヒートアイランド対策及び緑化等に有用な保水性ペレットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、アスファルト舗装の路面温度の上昇を抑えるために、アスファルト舗装の空隙に保水性材料を充填する工法が提案されている。この工法では、保水性材料として、例えば、保水性グラウトと吸湿材とを混合してなる保水性・吸水性充填材が利用され、これに給水パイプを組み合わせて用いており、アスファルト舗装中に充填された保水性材料に、給水パイプによって水を供給及び吸収させ、晴天時に、保水性材料から水が蒸発する際の気化熱を利用して、路面温度を低減させている（例えば、特許文献１）。
また、保水性材料として、低温時には、水分を吸収して保水ゲルとなり、高温時には、水分を放水して保水ゲルを収縮させるという可逆的な温度依存の吸放水性を備えている保水性ポリマー（例えば、特許文献２）や、このような保水性ポリマーをポリウレタン発泡体中に分散させたバルク塊状のものが提案されている（例えば、特許文献３）。
【０００３】
このような保水性材料は、通常、透水性アスファルト、透水性コンクリート又は透水性樹脂硬化体等の空隙中に充填して用いられている。
しかし、温度依存の吸放水性を備えている保水性ポリマーは、低温時にはゲル状で、高温時には粉末状となるため、土壌等に直接混合するか、ウレタン等の発泡体に分散させた保水性ゲル集合体としてバルク塊状に配置することを必要として、隅々まで分散できない。
そこで、上述した保水性材料を、多孔質の通水性容器に収容して、土壌保水材として利用することにより、土手等の傾斜地での法面緑化又はプランター用土への利用（屋上緑化）などが行われている（例えば、特許文献４）。
このように、保水性ポリマーを、バルク状から個別の小体（ピース）に分割することにより、ハンドリング性が向上し、土壌等の隅々まで分散させることができる。
【特許文献１】特開２００４−３５３３９９号公報
【特許文献２】特開平８−１０００１０号公報
【特許文献３】特開２００３−２３９２０７号公報
【特許文献４】特開２０００−３５１９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、少量の保水性材料を、個々に通水性容器に収容すると、通水性容器の大きさによって、体積膨張を伴うような給水があった場合には、通水性容器から放水され、通水性容器の大きさを上回るような過剰な水は吸水されず、保水性材料の保水能力の制約という新たな課題が生じる。
このようなことから、太陽の熱射による大きな熱エネルギーを低減し得る十分な保水及び吸水能力を発揮させることができるとともに、そのハンドリング性が良好な保水性材料が依然として求められている。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、保水性材料の形態を個別の小体とすることにより、ハンドリング性を向上させるとともに、体積膨張に制約を課することなく、保水能力を最大限に発揮させることができる保水性ペレット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】
本発明の保水性ペレットは、貫通孔により両端が開口した外殻の中に保水性材料が挿入又は充填されてなることを特徴とする。
このような保水性ペレットは、保水性材料が、耐水性でありかつ圧縮変形可能な充填材に略均一に分散又は担持されていることが好ましく、充填材が、圧縮変形可能なもの又は連続気泡の発泡体であることがより好ましい。
また、保水性材料が、可逆的な吸放水機能を有するもの、特に、感温可逆的なものであることが好ましい。
さらに、保水性材料が、保水性ポリマーであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の保水性ペレットによれば、両端を開口することにより、保水性材料を挿入、充填するだけで容易に製造することができ、蓋などを用いて密閉する必要がない。さらに、長尺状に連続生産される場合には、所望の長さに切断するのみでよく、生産性高く製造することができる。また、両端に設けられた貫通孔により、保水性材料の吸放水に伴う体積変化を外殻の大きさに影響されることなく、かつ保水性ペレットの外部の状態に影響されることなく、貫通孔の方向にガイドされることにより、スムーズに行うことができ、貫通孔の双方に均一に体積を変化させることができる。これにより、体積膨張を制約することなく、保水能力を最大限に発揮させることができ、緑化に貢献することができるとともに、特に、ヒートアイランド現象を効果的に抑制することが可能となる。
【０００８】
さらに、両端が開口した貫通孔から、保水性材料を挿入又は充填するのみの簡便な工程により製造することができるため、製造コストを低減して、安価な保水性ペレットを提供することができる。
しかも、ペレット状であるために取り扱いが容易であり、アスファルトへの充填、土壌等への分散を簡便かつ均一に行うことができる。また、従来では直接アスファルト及び土壌等に混合する以外に適用できなかった保水性材料（例えば、保水性ポリマー等）を安定的に保持することができ、アスファルトや土壌に混合／分散しなくても、それ自体の集合体を所定の箇所に配置することにより、水分蒸発時の気化熱により、周辺温度の低減効果を発揮させることができ、特に、ヒートアイランド現象の抑制に有効に利用することができる。
また、保水性材料の形態に拘らず、用途に応じた保水性材料の適材設定が可能となり、保水機能の効率化及び水の効率的な供給システムに有効に作用させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の保水性ペレットは、主として、外殻と、その中に挿入又は充填される保水性材料とから構成される。
外殻は、どのような材料を用いてもよく、例えば、紙、プラスチック、金属、セラミック等が挙げられる。なかでもプラスチック、特に、熱可塑性樹脂及び生分解性樹脂等を用いることが好ましい。熱可塑性樹脂を用いることにより、軟質から硬質まで、その硬度を調整することが容易であり、所望の耐荷重性を得ることができる。また、緑化用途に土壌中に混合して用いる場合には、生分解性樹脂を用いることにより、土壌中で経時的に分解／消滅し、保水性材料のみを残存させ、環境に与える負荷を低減することができる。なお、外殻は、透水性（たとえば、複数の貫通孔が形成されたもの、繊維状のものなど）及び非透水性のいずれでもよく、なかでも、非透水性のものが好ましい。
【００１０】
外殻の材料は、具体的には、ポリオレフィン系樹脂（ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリル系樹脂（ＰＭＭＡ等）、ＡＢＳ、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリアミド系樹脂（ＰＡ６、ＰＡ６６、ＰＡ１１、ＰＡ１２、ＰＡ４６、ＰＡ６Ｔ、ＰＡ６Ｉ、ＭＸＤ６等）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、変性ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の熱可塑性樹脂；ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリブチレンサクシネート（ＰＢＳ）等及びそれらの混合物等の生分解性樹脂が挙げられる。特に、耐荷重性が要求される道路では、硬質樹脂（例えば、ＰＳ、ＰＡ、ＰＰＳ、ＰＣ、ＰＭＭＡ等）、耐荷重性が不要な緑化用途では、軟質樹脂（ＰＥ、ＰＰ、エラストマー等）が適している。また、土壌に混合する場合には、分解速度が速い石油系生分解樹脂（ＰＢＳ等）、分解速度が遅い植物由来生分解樹脂リッチ材（ポリ乳酸＋ＰＢＳ等）等が適している。なお、エラストマー、シリコーン樹脂又は一般廃棄物プラスチックを用いてもよい。さらに、これらに、タルク、ガラス繊維、カーボン繊維等による無機フィラー及びアラミド繊維等の有機繊維等を添加したものであってもよい。
【００１１】
例えば、図１（ａ）〜（ｅ）に示すように、外殻１０の形状は特に限定されず、基本外形１０ａが円、楕円又は多角形の柱状又は錐台形状等、あるいはこれらの湾曲、屈曲、傾斜などの変形形状が挙げられる。また、保水性材料を挿入又は充填する内形１０ｂは、保水性材料の挿入を容易にし、かつ吸放水時の伸縮を阻害しない形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、円、楕円又は多角形の柱状が適しており、さらに円又は楕円柱状が好ましい。なお、外殻１０の外形及び内形は必ずしも一致していなくてもよい。そして、外殻の両端に貫通孔が配置される。貫通孔は、外殻に保水性材料が挿入又は充填された場合に、上述したように、保水性部材の吸放水時の伸縮を阻害しない形状及び位置に配置されることが適しており、例えば、内形の断面と一致する形状であって、内形を規定する空間の両端に形成は位置されることが好ましい。
【００１２】
大きさは、特に限定されるものではなく、例えば、外形の断面形状が円形のものは、直径１〜５０ｍｍ程度、四角形のものは、１ｍｍ×１ｍｍ〜５０ｍｍ×５０ｍｍ程度、長さは１ｍｍ程度以上のものが挙げられる。内容積は、外形及び要求される硬度等によって適宜調整され、例えば、１ｍｍ３程度以上、２５０ｃｍ３程度以下が好ましく挙げられる。
【００１３】
保水性材料は、上述した外殻中に挿入されるものであり、水を吸放出する材料であればどのようなものであってもよい。例えば、
アルミナ、ゼオライト、シリカゲル、炭等の無機多孔質体、
綿、海綿、セルロース、リグニン、もみがら、各種繊維等の有機多孔質体、
澱粉、寒天、カラギーナン、ペクチン、アルギン、アルギン酸及びその誘導体、キサンタンガム、グアーガム、サイリウムシードガム等の天然高分子、
ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリ２−メタアクリロイルエタンスルホン酸などの高分子電解質のアルカリ金属塩；アクリル酸、メタクリル酸、２−メタアクリロイルエタンスルホン酸とアクリルアミド、２−ヒドロキシエチルメタアクリレート等との共重合体；アクリルアミド又はアルキルアクリルアミドの重合体；澱粉−アクリロニトリルグラフト共重合体加水分解物；セルロース−アクリロニトリルグラフト共重合体加水分解物；架橋ポリアクリルアミド及びその加水分解物；架橋スルホン化ポリエチレン；架橋ボパール；架橋ビニルエステル−不飽和カルボン酸共重合体ケン化物；架橋ポリアクリル酸塩及びアクリル酸−アクリル酸エステル共重合体；架橋イソブチレン−無水マレイン酸共重合体；架橋ポリエチレンオキシド；架橋澱粉；架橋カルボキシメチルセルロース；架橋ポリビニルアルコール；（メタ）アクリル酸共重合体；自己架橋型ポリアクリル酸等の保水性ポリマー、及びこれらの２種以上を組み合わせたもの等が挙げられる。
【００１４】
なかでも、可逆的な吸放水機能を有するものが適しており、特に、感温可逆的なものが好ましい。ここで、感温可逆的な吸放水機能を有するとは、温度条件により水分の吸収及び放出に関する特性が変化する機能を意味し、具体的には、所定の温度以下では水分を吸収し、所定の温度を超えると吸収していた水分を放出する機能が挙げられる。なお、感温可逆的吸放水機能は、１５〜６０℃程度を感温するものが適しており、一般道路でのヒートアイランド対策用としては、例えば、３０〜５０℃程度を感温するものが好ましい。また、土壌に混合する場合には、２０℃、３０℃、４０℃と、複数の感温点を有するものを混合して用いることが好ましい。このような感温可逆的なものを用いることにより、保水性材料は、上記温度以下の温度条件に置かれた場合に外部から水分を吸収して膨潤し、一方、上記温度を超えた条件に置かれた場合には外部に水分を放出することができ、保水及び放水の双方を温度によって機能させることができる。その結果、ヒートアイランド対策、土壌の緑化と、用途に応じた設定温度の制御を行うことができる。
【００１５】
このような感温可逆的な材料は公知であり、例えば、特開昭６１−５５１８０号公報、特開平５−１７９１４８号公報、同７−２２４１１９号公報、同８−８９１０８号公報、同８−１０００１０号公報及び同９−３０２３３９号公報等に記載されたどのようなものをも用いることができる。また、これら公報に記載されている材料以外でも、温度により吸放水する機能を有する材料であれば、どのようなものでも用いることができる。
【００１６】
具体的には、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、アクリルアミド及びアクリル酸との共重合体、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ダイアセトンアクリルアミド及びアクリル酸との共重合体等が挙げられる。また、市販品として、ポリＮ−イソプロピルアクリルアミド系共重合体架橋物であるサーモゲル（（株）興人製、感温点２０℃、２５℃、３０℃、３５℃又は４０℃）等を用いてもよい。これらは、単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
さらに、保水性材料は、上述した保水性ポリマーであることが好ましい。
【００１７】
保水性材料は、そのまま外殻内に挿入又は充填してもよいし、充填材に略均一に分散又は担持させて外殻内に挿入してもよい。充填材は、空隙を有するもの、耐水性を有するもの及び／又は圧縮変形可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ウレタンフォーム、ビスコースフォーム、ナイロンフォーム、発泡フェノール樹脂、発泡ユリヤ樹脂、発泡熱可塑性合成樹脂（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、塩化ビニル、ポリブテン等）等の連続気泡性発泡樹脂、これらの非発泡の樹脂からなる繊維状材料、上述した保水性材料を透水可能な適度の空隙が形成されるように結合するようなバインダー（例えば、エポキシ、アクリル、ウレタン樹脂等）等が挙げられる。なかでも、連続気泡性発泡樹脂による発泡体を用いることが好ましい。保水性材料の混合及び分散が容易で、製造及び加工を容易かつ簡便に行うことができるからである。
【００１８】
本発明の保水性ペレットは、外殻、保水性材料、任意に充填材を、自体公知の方法によってそれぞれ製造し、それらを組立てることにより製造することができる。また、保水性材料が保水性ポリマー等の合成樹脂からなる場合には、外殻及び保水性材料を、二軸押出機等の押出機を用いて同時に押出成形して製造することができる。また、充填材を用いる場合には、保水性材料の種類にかかわらず、保水性材料と充填材とを混合して、上述したように、二軸押出機等を用いて同時に押出成形してもよい。さらに、充填材が発泡体である場合には、押出と同時に発泡させることにより製造することも可能である。このように、外殻が、貫通孔により両端が開口した形状とすることにより、保水性材料との組み合わせ（組立て）及び製造が容易かつ簡便であり、製造コストを低減して、安価な保水性ペレットを供給することができる。
【００１９】
本発明の保水性ペレットは、例えば、自体公知の方法で、保水性舗装として利用することができる。例えば、本発明の保水性ペレットを、セメント、細骨材、粗骨材、水、減水剤等により、２軸強制練りミキサに一括投入し、混練し、粗骨材に粗骨材以外の材料からなるモルタルが被覆された混練物を調製し、この混練物を、路面等に敷設し、任意に養生シートでコンクリート舗装表面を覆って養生することにより、利用することができる。
【００２０】
このような保水性舗装では、この上に降り注ぐ雨水などの水分が、保水性ペレットの保水性材料に吸収され、さらに、保水性ペレットの空隙に浸透し、毛細管現象により保水性舗装材全体に浸潤する。図２（ａ）に示すように、水分の供給が続くと、保水性材料１４ａはさらに膨潤し、保水性ペレット１１の外殻１０の貫通孔から一部を突出させ、その体積を増大させる。保水性材料が、連続気泡の発泡体等の充填材に分散している場合には、このような充填材によって、ある程度の保水性材料の膨潤は内部に吸収される。なお、外殻からはみ出た保水性材料は、自在にその形状を変形することができるため、保水性ペレット間の空隙内に納まり、保水性舗装材の見かけ上の容積を変えることはない。このように、保水状態になると、例えば、ある程度温度が上がるまでは、放水されない。一旦、保水性舗装材の温度が上昇すると、図２（ｂ）に示すように、保水性ペレット１１は、徐々に保水性材料１４ｂが放水して収縮する。このとき、放水された水分は、毛細管現象により、保水性舗装材内に留まるが、周囲から熱量の供給によって、徐々に気化熱を奪って蒸発し、舗装材の空隙を通過して上昇し、この過程で骨材からも熱を奪いながら大気中に逃げていく。このような過程により、放水が進むと保水性舗装材が冷却される。保水性舗装材が冷却されると保水性舗装材からの放水量が減り、これらを繰り返すうちに、平衡温度に達し、結果として、保水性舗装に保水されていない場合に比べて舗装面の温度を格段に低減することができる。
【００２１】
また、本発明の保水性ペレットは、例えば、土壌にそのまま混合することによって植生基盤層を構成することができる。この植生基盤層では、降雨時に保水性材料が水分を吸収し、非降雨時に土壌が乾燥するにつれて、保水性ペレットの外殻の貫通孔から保水性材料が吸収した水分を、蒸気として供給し、土壌空隙で凝縮水として植物に給水することができる。これにより、植生植物の枯死を防止することができる。さらに、直接、保水性材料から植生植物の根部に大量の水分が急激に供給されないために、根が水没すること等を防止することができ、根腐れ等を回避することが可能となる。
【００２２】
なお、本発明においては保水性ペレットについて説明しているが、別の観点から、水を吸収するのみならず、機能性を付与しえる剤（例えば、栄養分付与剤、肥料など）を、上述した非透水性の外殻に、直接、または上述した保水性材料及び／又は充填材に混合又は分散等した形態で収容させることにより、機能性ペレットとしても利用することができる。
【００２３】
以下に、本発明の保水性ペレットの詳細な説明を実施例に基づいて説明する。ただし、本発明は以下の実施例等に限定されるものではない。
実施例１
まず、外殻として、円筒形で、外径が４ｍｍ、内径が２ｍｍ、長さが１３ｍｍのポリプロピレンからなるチューブを準備した。
次いで、ポリＮ−イソプロピルアクリルアミド系共重合体架橋物であるサーモゲル（（株）興人製、感温点３０℃）を、ウレタンフォームに略均一に分散させ、直径約２ｍｍ程度の円柱状の保水性材料を準備した。
この保水性材料を外殻の貫通孔から挿入し、外殻の長さに併せて切断することにより、保水性ペレットを製造した。
【００２４】
得られた保水性ペレットを、図３（ａ）に示すように、２００ｍｍ×３００ｍｍ×２５ｍｍ程度の大きさの容器１２内に、高さ約２０ｍｍ程度まで充填した。容器１２の表裏面には、直径２ｍｍ程度の孔１２ａが複数形成されている。
続いて、図３（ｂ）に示すように、保水性ペレッ１１に水１３を供給して、保水性材料に十分に水を吸収させた後、５０℃の恒温室に容器１２を入れ、２時間ごとに容器１２表面の所定箇所（Ｔ１〜Ｔ３）の温度を測定した（但し、保水性ペレットに保水した水以外は、容器１２内に水は残っていない。）
その結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
2008196247.tif 000003
表１によれば、容器の表面での温度が、略２時間後から、３〜３．５℃程度低減することが示された。
これは、図３（ｃ）に示すように、容器１２内における吸水した保水性ペレット１１中の保水性材料が、時間の経過とともに、徐々に放水し、放水された水分が、容器１２の内外から熱量の供給を受けて、徐々に気化熱を奪って、容器１２の孔１２ａから大気中に逃げていき、その結果、容器１２の表面が冷却されたからである。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の保水性ペレットは、保水性舗装によるヒートアイランド現象の抑制及び土壌の緑化等、保水を必要とする領域のあらゆる分野において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の保水性ペレットの外殻を説明するための概略斜視図である。
【図２】本発明の保水性ペレットの吸放水の状態を説明するための概略斜視図である。
【図３】本発明の保水性ペレットのヒートアイランド現象の抑制の模擬的実験モデルを示す斜視図（ａ）、概略断面図（ｂ）及び（ｃ）である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  外殻
１０ａ  外形
１０ｂ  内形
１１  保水性ペレット
１２  容器
１２ａ  孔
１３  水
１４ａ、１４ｂ  保水性材料
【図１】
2008196247.tif 000004
【図２】
2008196247.tif 000005
【図３】
2008196247.tif 000006