(57)【要約】【課題】発泡スチロール製の水耕栽培用定植パネルでは、定植孔の側壁部から葉采類の根が侵入し、残根が腐敗して連作に障害があるため、約６０℃で３〜６時間の殺菌を余儀なくされている。また、定植孔の側壁部が平滑なため発泡ウレタン培地が定植孔からずり落ちる課題がある。従って、耐久性の優れた発泡ポリプロピレン製で、定植孔に葉采類の根が侵入し難い定植パネルおよび発泡ウレタン培地が定植孔からずり落ち難い水耕用定植パネルが製造可能な金型を提案する。【解決手段】定植板の素材を耐久性のある発泡ポリプロピレン製とし、その定植孔側壁部を成形する金型駒に蒸気を通気させ、堅固なスキン層を形成させた。この時側壁部に副生した突起を発泡ウレタン培地の定植孔からのずり落ち防止のストッパーとして利用した。また、発泡ポリプロピレン製において新たに発生した、櫛目の蒸気スリット部の洗浄問題もその打ち込みの方向性を定め解決した。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビーズ法発泡ポリプロピレン製の水耕栽培用定植パネルを製造する金型であって、パネルの定植孔を成形する棒状の金型駒の中芯部に金型の蒸気室に通ずる空洞部を設け、さらに該空洞部から成形室に蒸気を通気させるための複数の細孔を有することを特徴とする定植パネル製造用金型。
【請求項２】
上記棒状の金型駒の細孔が直径０．８ｍｍ以上、２ｍｍ以下の円筒状であって、その数は少なくとも４ケ以上、１００ケ以下であることを特徴とする請求項１記載の定植パネル製造用金型。
【請求項３】
ビーズ法発泡ポリプロピレン製の水耕栽培用定植パネルを製造する金型であって、パネルの表裏面を成形する金型面に打ち込む蒸気スリットが櫛目の蒸気スリットであって、櫛目方向とパネルの長辺ないしは短辺方向とがクロスして成る鋭角が少なくとも４５度以下で、好ましくは両方向が一致するように打ち込まれた定植パネル製造用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水耕栽培用定植パネルを製造する金型に関し、詳しくは定植パネルの定植孔を成形する金型駒の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】葉采類作物を、年間を通じて安定的に供給するために、ハウスでの水耕栽培が盛んに行われている。その一般的方法は、含水したウレタン発泡体培地に葉采類の種を播き、発芽した時点でウレタン発泡体を細片に分割し、ビーズ法発泡ポリスチレン製の定植パネルの定植孔に植え込み、これを培養液が湛液された水耕栽培槽に浮かべて生育させる方法である。
【０００３】
上記のビーズ法発泡ポリスチレン製の定植パネルは、その形状が、概ね６００×９００×３０ｍｍの板状体で、板には、直径が概ね２５ｍｍの植え込み用の定植孔が多数個開口されている。発泡倍率は、概ね３０〜４５倍（密度換算＝２５〜３３ｋｇ／ｍ３）である。定植孔の個数は葉采類の種類で異なり、細ネギ、レタス、チンゲン采、ほうれん草などは４８穴が多く、みつばは６４穴、１２０穴（生育途中で６４穴に移植）が普通である。
【０００４】
上記発泡スチロールパネルの製造法は、発泡剤を含むビーズ状のポリスチレンを原料とし、これを一次発泡させたビーズ状の発泡粒子を金型内の成形室に充填し、成形室と隔壁を通じ隣接する蒸気室から隔壁上の多数の蒸気スリットないしは細孔を通じて蒸気加熱することにより二次発泡成形され、冷却、離型工程を経て製品化されている。
【０００５】
発泡スチロールは一次発泡時の発泡粒子内にまだ二次発泡に十分な発泡剤が残存しており、発泡余力が大きいため定植孔の側壁部から蒸気を直接投入しなくても、周辺からの蒸気の浸透だけで十分な発泡が行われる。従って、発泡スチロールパネルの定植孔を成形する金型駒は無垢の棒状であって、ここに蒸気を直接通気させなくても良好な発泡が可能であった。
【０００６】
上記したように湛液水耕栽培の定植パネルのほとんどがビーズ法発泡ポリスチレン製である。３０年以上の使用実績が有り、今なおこれに変わる他素材が台頭していないので、発泡スチロールのパネルには性能上の課題がないように思われるが、実際には数多くの欠点がある。その１つに、発泡スチロールパネルの定植孔には、ウレタン発泡体培上で発芽した葉采類が定植されるが、生育とともに葉采類の根の一部がウレタン発泡体から飛び出し、定植孔の側壁部に侵入するという問題がある。根のパネル内への侵入は、収穫の作業性が悪いばかりでなく、除去し切れなかった根が細菌を所有していたり、あるいは腐敗が進行して、次に定植した作物の病害を招く恐れがある。そこで耕作者らは、使用後の定植パネルの殺菌に多大の労力を費やしているのが現状である。
【０００７】
また、定植パネルの定植孔の側壁部は平滑であるため、葉采類の生育の培地であるウレタン発泡体細片が定植孔からずり落ちる問題がある。定植後のパネルの運搬時や水耕栽培槽に設置時および自動定植機による定植時に良く発生し、定植作業者が植えなおすケースが多い。
【０００８】
発泡スチロールパネルの定植孔の側壁部に突起を設けてウレタン発泡体細片のずり落ちを防止する発想があったとしても、現行のビーズ法型内成形法では、成形品の脱型が雌雄二つから成る金型の開閉によって行われるため、発泡スチロールは剪断力に弱く、脱型工程で突起は引き千切られるので実現は不可能である。
【０００９】
さらに、発泡スチロールパネルはその持つ素材の特性から、割れカケし易く、洗浄時のブラッシングで磨耗し易く、耐熱温度が低く熱水や蒸気による殺菌は、概ね６３℃以下で１〜６時間程度の長時間の処理が実態であり、耐光性が乏しく光劣化部は磨耗され易く薄くなっていくなどの課題を持つ。
【００１０】
また、上述した課題を解決しようとした従来例として特許文献１があるが、その方法が定植パネルに別途用意したパネルカバーを被せる提案であり、１枚のパネルで済ませられないことと経済性から最適な方法であるとは考えられない。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−１７８２８７号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】これらの状況を鑑み本発明が解決しようとするところは、葉采類作物の根が水耕栽培用定植パネルの定植孔側壁部から侵入することを抑制でき、葉采類作物の生育の培地であるウレタン発泡体細片が定植孔中から落下することを抑制でき、更に洗浄時等の耐摩耗性の改善された水耕用定植パネルを製造可能な金型を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上述した発泡スチロールパネルの課題を総合的に解決する手段として、発明者はまず、素材のビーズ法発泡ポリスチレンを、同様な成形方法で製造されるビーズ法発泡ポリプロピレンに変更することで解決を試みた。ビーズ法発泡ポリプロピレン用金型を作製し、その定植パネルについて検討を行った結果、耐久性、耐熱性、耐光性などの多くの課題において、発泡ポリプロピレンが勝り、現行の発泡スチロールパネルを大幅に性能改善することが分かった。しかし、葉采類作物の根の定植孔側壁部からの侵入やウレタン発泡体細片が定植孔からずり落ちる問題は単に素材を変えるだけでは解決できなかった。
【００１４】
ビーズ法発泡ポリプロピレンは発泡スチロールと異なり、一次発泡粒子内に発泡剤を溶存しないので二次発泡力が弱く、これを補うため一次発泡粒子内に加圧空気を含浸させたり、一次発泡粒子を空気圧縮して金型内に原料充填するが、これでも二次発泡力は発泡スチロールより劣る。これが原因で定植パネルの定植孔の側壁部の一次発泡粒子の発泡が弱く、粒子間に隙間が見られた。
【００１５】
次に講じた手段は、ビーズ法発泡ポリプロピレン製の定植パネルを製造する金型の定植孔を成形する棒状の金型駒の中芯部に金型の蒸気室に通ずる空洞部を設け、さらに該空洞部から成形室に蒸気を通気させるための複数の細孔を設けたことである。これにより、定植パネルの定植孔側壁部にも蒸気室から蒸気が通気され、元より発泡力が乏しいポリプロピレンの定植孔側壁部の一次発泡粒子が良く発泡し、粒子間が良く詰まり、堅固な表面スキン層が形成された。結果として、葉采類作物の根の定植孔側壁部からの侵入は大幅に制止されることになった。
【００１６】
この手段で予期し得なかった現象として、成形室内で二次発泡した発泡ポリプロピレンが成形室内に止まらず、蒸気加熱後の残存発泡力でのせいで金型駒の細孔内に逆流し、成形された定植孔側からすると側壁部に突起として残存していたことである。この突起は成形時の脱型工程で破損されなかったことと、その後に摩擦力が働いても、簡単には擦り落とせないほど丈夫であった。この定植孔の側壁部に発生した複数の小さな突起が、ウレタン発泡体細片が定植孔からずり落ちるのを防止しようとは予見できなかったが、結果として定植孔に植え込まれたウレタン発泡体細片の良好なストッパーとなった。これが、仮に発泡スチロールで同様な突起が形成できたとしても、簡単に擦り落とせるほど脆く、長期にわたってのストッパーとはならない。
【００１７】
上述した棒状の金型駒は、定植孔が概ね直径２５ｍｍ×長さ３０ｍｍの円筒状であるので、これに相当する円柱部と、これを金型にボルト止めするネジ部とが無垢で一体となっているのが普通である。本発明の金型駒の中芯部に設ける空洞部は、ネジ部の直径が円柱部の１／２程度となるため、蒸気通過量と耐圧強度の関係から直径３〜７ｍｍの円筒状が好ましい。また本発明の、空洞部から成形室に蒸気を通気させるための複数の細孔は、断面形状は定義されるものではないが、切削加工上は錐で加工するのが有利であるので円筒状が好ましい。上述したように、この細孔に発泡体が流れ込み成形体に突起を生ずるが、突起の高さは成形条件により変化し、概ね細孔の直径の０．８から１．５倍程度である。蒸気通過量からは細孔の直径は大きいほど良いが、生ずる突起の高さも大きくなり、定植時にウレタン発泡体細片の挿入抵抗が強くなる。これらの関係から、細孔は直径０．８ｍｍ以上、２ｍｍ以下の円筒状であるのが好ましい。また、その数は少ないと蒸気の通りが悪く、多いとやはりウレタン発泡体細片の挿入抵抗が強くなるので、４ケ以上、１００ケ以下であることが好ましい。
【００１８】
また、ビーズ法発泡ポリプロピレンにより金型を用いて定植パネルを成形する場合、新たに課題が発生したのは、パネルの表裏を成形する板状の金型面に打ち込む蒸気スリットに、櫛目の細孔を持つスリットを採用すると、櫛目のスリットの細孔内にも発泡ポリプロピレンが侵入し、成形されたパネルの表面に櫛目の細孔模様がわずかな突起として生ずる。これは、一般の用途の成形品では見栄えだけの問題で済ませられるが、水耕用定植パネルの場合、自動洗浄工程で問題となった。それは、回転洗浄ブラシの洗浄方向を櫛目の蒸気スリットの櫛目方向と一致させないと汚れ物質が洗い落とせないばかりでなく櫛目の細孔間に汚れ物質が溜まり易い結果となることであった。この汚れ物質は養液槽内で発生したアオミドロなど藻類が多いが、葉采類の作物の生育を阻害する病原菌類の巣ともなる可能性がある。そこで、パネルの表裏を成形する板状の金型面に打ち込む蒸気スリットに、櫛目の細孔を持つスリットを採用する場合、蒸気スリットの櫛目方向が表裏共に同一方向であり、回転洗浄ブラシの洗浄方向であるパネルの長辺ないしは短辺方向に平行に打ち込むことで、洗浄ミスを起こさないようにする。厳密には、櫛目の蒸気スリットの櫛目方向とパネルの長辺ないしは短辺方向とがクロスして成る鋭角が少なくとも４５度以下であれば洗浄はされるが、わざわざその角度を決める意味もないので、最初から両方向は一致させることが好ましい。
【００１９】
発泡スチロールパネルでは、蒸気スリットが櫛目の細孔を持つものを使用しても、成形されたパネル表面の突起は模様が感知できる程度のわずかさで、櫛目の蒸気スリットがどの方向を向いていてもブラッシング洗浄には全く支障がない。
【００２０】
【発明の実施の形態】本発明について図面および表を参考として、その実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に供するビーズ法発泡ポリプロピレンおよびビーズ法発泡ポリスチレンに共通するビーズ法型内成形法の金型断面図である。図のように雌型１と雄型２の二つから成る金型であり、まず金型を閉じた状態で、充填器３から一次発泡したビーズ状の発泡粒子を金型内の成形室４に充填し、次に蒸気を蒸気投入口５から蒸気室６に投入し、この蒸気が成形室４と蒸気室６の隔壁７に多数設置した蒸気スリット８を通じて充填された一次発泡粒子を蒸気加熱し二次発泡成形する。ドレン口９は開閉により蒸気加熱方法を適宜変更することが出来、加熱工程の最後には閉じた状態で加熱される。次に、金型を閉じた状態で冷却工程に入るが冷却水投入口１０より冷却水配管１１を通じて冷却水が流れ、冷却水配管に付けたスプレイノズルから成形室４と蒸気室６の隔壁７をめがけて冷却水が散水される。冷却水での冷却の後もしばらく放置時間を設けて二次発泡の終了を待ち冷却工程を終了する。
【００２１】
図２は発泡成形が完了した製品が成形室２から離型される工程を図示している。離型は金型を開くと同時に、雌型１側に取り付けた押出しピン１２により押出されて製品が金型から取り出される工程で、図示していないが雌型１の蒸気室６にエアを投入して隔壁７の蒸気スリット８を通じてエアを流すことで離型を補助する方法が取られる。この後、離型された製品は４０〜８０℃の乾燥室で数時間から長くて３日間、乾燥ないしは養生が行われて最終製品となる。図２は穴開きパネルの成形を例示したもので、本発明の定植パネルの成形も同様であり、定植孔の穴は金型駒１３により成形される。
【００２２】
実際に、図３のビーズ法発泡ポリプロピレン製のみつば水耕用定植パネル（サイズ＝８９０×５９０×２９．５ｍｍ、穴径＝２５ｍｍ、穴数＝８×８＝６４穴、発泡倍率＝３０倍、密度＝３０ｋｇ／ｍ３）を、金型を製作してサンプル試作した。定植パネルの定植孔を成形する金型駒１３は図４のごとく、定植孔の穴径に相当する円柱部と、これを金型にボルト止めするネジ部とが無垢で一体となっており、ビーズ法発泡スチレン製のみつば水耕用定植パネル用金型と同様である。
【００２３】
ビーズ法発泡ポリプロピレン製のみつば水耕用定植パネルと市販のビーズ法発泡ポリスチレン製みつば水耕用定植パネルとでみつばの水耕栽培を実施し、各種の性能比較した結果、表１のごとくであり、ビーズ法発泡ポリプロピレン製パネルは、割れカケし難く、洗浄時のブラッシングで磨耗し難く、８０℃の熱水や８０℃の蒸気殺菌が短時間で処理可能となることが分かり、耐光性も発泡スチロールよりも優れるため、従来の定植パネルの大幅な性能改善が可能となった。
【００２４】
【表１】
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しかしながら、表２に示すように、本発明が主課題とする、発泡スチロールパネルでは定植孔に挿入されたウレタン発泡体から飛び出した葉采類作物の根の一部が、定植孔の側壁部に侵入し易い課題に関しては、両素材も栽培１回目、２回目で発生した、ただしビーズ法発泡ポリプロピレン製はスキン層を破っておらず、発泡が不充分のため一次粒子間の隙間に浅く侵入しており、ビーズ法発泡ポリスチレン製とは違う現象であった。また、ウレタン発泡体細片が定植孔からずり落ちる課題については、単に素材を変更するだけでは解決しないことも分かった。
【００２５】
【表２】
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また、この性能比較試験で新たに判明したことであるが、ビーズ法発泡ポリプロピレン製のみつば水耕用定植パネルの金型の蒸気スリット８に、一般的に使用されている図６の櫛目の蒸気スリット１６を使用すると、櫛目の蒸気スリット１６の細孔内に発泡ポリプロピレンが侵入し、成形されたパネルの表面に櫛目の細孔模様がわずかな突起として生じ、今回の金型では蒸気スリット１６の櫛目方向１７が自動回転洗浄ブラシの洗浄方向と直交していたために汚れ物質が洗い落とせないことが分かった。市販の発泡スチロールパネルも、蒸気スリット８に櫛目の蒸気スリット１６を使用していたが、成形されたパネル表面の突起は模様が感知できる程度のわずかさで、櫛目方向１７が洗浄ブラシの洗浄方向１８と直交していてもブラッシング洗浄には全く支障がないことが分かった。
【００２６】
上記の残された課題に対し、図４の定植パネルの定植孔を成形する金型駒１３に、図５のように、本発明である金型駒の中芯部に金型の蒸気室に通ずる空洞部１４を設け、さらに該空洞部から成形室に蒸気を通気させるための複数の細孔１５を設ける対策を実施した。
【００２７】
さらに、櫛目の蒸気スリット１６は図７の模式図ように、多数の黒点で示したように、無数に金型の隔壁７に打ち込まれているが、櫛目方向１７が自動洗浄機の回転ブラシの方向と一致しないと洗浄モレが発生する課題が発生したので、図８のごとく、パネルの長辺方向１８が回転ブラシの洗浄方向であるケースにおいては、櫛目方向１７を長辺方向１８に合わせて打ち込むことが課題解決の点から好ましい。
【００２８】
【実施例】以下に添付の図面に示された具体的な実施例に基づいて本発明の構成と結果について詳述する。
【００２９】
（実施例１）
図４に示す無垢の丸棒で出来た金型駒のサイズは、全長６９ｍｍ、円柱部の直径２５．４ｍｍ、金型取り付けのネジ部がＭ１２であった。これに対して、図５のように、中芯部に直径５．０ｍｍの空洞部１４を切削加工し、さらに直径１．２ｍｍの細孔１５を縦１列に４ケ×５列、都合２０ケ開口させたものを用意した。
【００３０】
図４の金型駒と図５の金型駒を別々に金型に組み込み、成形機に搭載し、ビーズ法発泡ポリプロピレン３０倍発泡の一次発泡粒子（鐘淵化学製、エペランＰＰ）により、定植パネルの成形を実施した。両金型駒の成形後の定植孔の側壁部の表面と発泡スチロール製のものとを観察比較した模式図を図９に示す。図９の（ａ）は発泡スチロール製で、無垢の丸棒を金型駒にしているにもかかわらず定植孔の側壁部の一次発泡粒子は良く発泡し粒子間に隙間がなかった。これに対し、図４の無垢の丸棒を使用した発泡ポリプロピレン製は図９の（ｂ）のごとく、定植孔の側壁部の一次発泡粒子の発泡が弱く、表面が伸びきらずに粒子間に隙間１９が見られた。図５の本発明の金型駒を使用した発泡ポリプロピレン製は図９の（ｃ）のごとく、定植孔の側壁部の一次発泡粒子は良く発泡しており、堅固なスキン層の形成と共に粒子間の隙間１９が大幅に減少した。さらに、図９の（ｃ）のごとく本発明の金型駒を使用すると、金型駒の細孔に発泡体が侵入し、結果として細孔の数に匹敵する突起２０（本実施例では、直径×長さ＝約１．２×１．２ｍｍ）が発生することが分かった。
【００３１】
上記３種の定植パネルに対して、みつばの水耕栽培実験を実施した結果を図１０の模式図で示す。即ち、図１０の（ａ）の発泡スチロール製は栽培１回目ないしは２回目からみつばの針状の根２１が定植孔の側壁部から侵入した。良く観察すると、一次発泡粒子内の微細発泡セル内にも侵入し、侵入深さも深いものは１０ｍｍに達した。図１０の（ｂ）の発泡ポリプロピレン製は粒子間に隙間があったため、栽培１回目からこの隙間に根が侵入した。ただし、一次発泡粒子内の微細発泡セル内への侵入はなかった。侵入深度も最大５ｍｍであった。これらに対して、図１０の（ｃ）の本発明による発泡ポリプロピレン製は定植孔側壁部への根の侵入は栽培１０回目でも発生しなかった。おそらく、定植孔の側壁部のスキン層が洗浄ブラッシングなどで欠落しない限り、根の侵入はないものと見られる。
【００３２】
（実施例２）
次に、定植孔の側壁部に突起２０があるものとないものとで、播種後発芽したみつばの培地であるウレタン発泡体細片（約３×３×３ｃｍ）２２の定植孔からの外れ頻度を確認する実験を実施した。図１１の（ａ）は定植孔の側壁部に突起がないものの定植状態を、図１１の（ｂ）は定植孔の側壁部に突起２０があるものの定植状態を示す。当初、突起２０が定植時のウレタン発泡体細片の挿入を妨害する懸念があったが、本実施例の大きさの突起においては自動定植機でも手植えでも問題はなかった。実験の結果、定植孔の側壁部に突起がないものは、自動定植機で平均２ケ／１パネルあったものが、突起２０があることによりほぼ０となり、定植後のパネルの運搬時や水耕栽培槽に設置時の外れも大幅に減少した。
【００３３】
（実施例３）
図８のごとく、櫛目の蒸気スリット１６の櫛目の方向１７を長辺方向１８に合わせて打ち込み、自動洗浄機で洗浄した結果、回転ブラシのブラッシング方向と一致したため、櫛目部での洗浄モレはなかった。
【００３４】
【発明の効果】本発明の金型駒を組み込んだ金型を使用することにより得られるビーズ法発泡ポリプロピレン製の水耕栽培用定植パネルは、従来の発泡スチロール製の定植パネルより耐久性が向上し、高温殺菌が可能となるばかりでなく、定植孔への根の侵入が長期に渡って制限され、これにより殺菌時間の大幅短縮が可能となり、かつ定植孔の側壁部に突起があるため定植の培地であるウレタン発泡体細片が定植孔から脱落する課題も解決した。さらに、ビーズ法発泡ポリプロピレン製においてのみ起こる、櫛目の蒸気スリット部での洗浄モレもスリットの方向を洗浄方向に合わせることで解決した。
【図面の簡単な説明】
【図１】ビーズ法型内成形法における金型断面図。
【図２】ビーズ法型内成形法における金型の離型工程を示す断面図。
【図３】６４穴、みつば水耕用定植パネルの斜視図。
【図４】定植孔を成形する無垢の丸棒の金型駒の断面図。
【図５】本発明の蒸気通気用空洞部と細孔とを設けた、定植孔を成形する金型駒の断面図。
【図６】櫛目の蒸気スリットの斜視図。
【図７】櫛目の蒸気スリットを金型面に無数打設した模式図。
【図８】櫛目の蒸気スリットの櫛目方向をパネルの洗浄方向に一致させるよう、金型面に打設した模式図。
【図９】従来の金型駒と本発明による金型駒で成形された定植孔側壁部の表面を観察した模式図。
（ａ）ビーズ法発泡ポリスチレン製。（従来金型駒による従来例）
（ｂ）ビーズ法発泡ポリプロピレン製（従来金型駒による成形品）
（ｃ）ビーズ法発泡ポリプロピレン製（本発明の金型駒による成形品）
【図１０】成長したみつばの根の定植孔壁面での侵入状態を示す模式図。
（ａ）ビーズ法発泡ポリスチレン製。（従来金型駒による従来例）
（ｂ）ビーズ法発泡ポリプロピレン製（従来金型駒による成形品）
（ｃ）ビーズ法発泡ポリプロピレン製（本発明の金型駒による成形品）
【図１１】発芽したみつばを担持したウレタン発泡細片の定植を示す模式図。
（ａ）従来例（ｂ）本発明により成形された定植孔での実施例
【符号の説明】
１雌型
２雄型
３充填器
４成形室
５蒸気投入口
６蒸気室
７隔壁
８蒸気スリット
９ドレン口
１０冷却水投入口
１１冷却水配管
１２押出しピン
１３金型駒
１４空洞部
１５細孔
１６櫛目の蒸気スリット
１７櫛目方向
１８定植パネル長辺方向
１９隙間
２０突起
２１みつばの根
２２ウレタン発泡体細片
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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