(57)【要約】【課題】植物の根系の発育スペースとなる連続した孔隙を自由に設計することの可能な、古紙炭からなる植物栽培床の製造方法を提供する。【解決手段】細断された古紙に水を加えて混練して紙粘土状材料を調製し、これを炭化することにより古紙炭からなる植物栽培床を製造するにあたり、植物性ゼリーのような水を分散媒とする弾性材料を用いて形成した孔隙形成部材を紙粘土状材料に加えて分散させ、炭化工程において水を蒸発させて孔隙形成部材を滅失させることにより、植物の根の発育スペースとなる多数の孔隙を古紙炭中に形成する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
細断された古紙に水を加えて混練して紙粘土状材料を調製し、この紙粘土状材料を所望の形状の塊に成形し、この塊を非酸化雰囲気で６００℃以上の温度で炭化することにより、古紙炭からなる植物栽培床を製造する方法において：
加熱によりほぼ蒸発可能な弾性材料を用いて所望の寸法および形状を有する多数の孔隙形成部材を成形し、
前記調製工程において前記孔隙形成部材を紙粘土状材料に加えて分散させ、前記炭化工程において孔隙形成部材を蒸発させてほぼ滅失させることにより、植物の根の発育スペースとなる多数の孔隙を古紙炭中に形成することを特徴とする植物栽培床の製造方法。
【請求項２】
孔隙形成部材を構成する前記弾性材料は９０重量％以上の水を含有する材料からなることを特徴とする請求項１に基づく製造方法。
【請求項３】
前記弾性材料は水を分散媒とする植物性又は動物性ゼリーであることを特徴とする請求項２に基づく製造方法。
【請求項４】
前記ゼリー状材料は、コンニャクゼリー、昆布ゼリー、海草ゼリー、寒天ゼリー、ゼラチンゼリー、およびペクチンゼリーからなる群から選ばれた１種からなることを特徴とする請求項３に基づく製造方法。
【請求項５】
前記孔隙形成部材は、線材、線材切断片、帯材、帯材切断片、ファイバ、破砕片、および粒子からなる群から選ばれた１種の形状を有することを特徴とする請求項１から４のいづれかに基づく製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、古紙の塊状炭化物（古紙炭）からなる植物栽培床を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明者等は、先に、古紙炭からなる植物栽培床の製造方法を提案した（特開2001-78585号）。この方法によれば、細断された古紙に水と必要に応じて結着剤を加えて混練して紙粘土状材料を調製し、この紙粘土状材料を所望の形状の塊（ブロック）に成形し、このブロックを必要に応じて乾燥した後、非酸化雰囲気で６００℃以上の温度で炭化することにより、古紙炭からなる植物栽培床が製造される。
【０００３】
こうして製造された古紙炭からなる植物栽培床は、高温処理により無菌状態であるから植物が病気にならない、多孔質であるから通気性・吸水性・保水性に優れ軽量である、古紙廃棄物の再利用を図ることができる、という利点がある。
【０００４】
一般に、植物の根系は、発芽した種子から真っ直ぐ下方に向けて地中に伸びる直根と、直根から側方に伸びる側根と、側根を覆う微細な毛根とで構成される。直根は植物の茎を支持し、側根は茎や広がった枝を支持し、毛根は水分と養分を吸収する役割を果たす。
そこで、植物栽培床は、一般に、これらの根系の発育を促進し許容するものでなければならない。
【０００５】
古紙炭からなる植物栽培床に、植物の種子を直播したり、苗を移植した場合にも、発芽した種子から伸びる直根や直根から広がる側根が古紙炭中を容易に伸長できることが好ましい。
他方、古紙炭はその取り扱い中に容易に破壊しない程度に固く焼き上げることが好ましいが、古紙炭を充分固く焼き上げた場合には、根系の発育が阻害されやすい。
【０００６】
そこで、特開2001-78585号では、古紙を紙粘土状に混練する際に、木屑、竹屑、籾殻等の繊維質植物細片を加えることにより、植物の生育に適した孔隙を古紙炭中に形成することを提案した。
しかしながら、木屑、竹屑、籾殻等の繊維質植物細片を加えるこのやり方では、古紙炭中に形成される孔隙は専ら独立気孔であり、隣り合う孔隙は必ずしも互いに連通していないので、根系（特に、直根と側根）は独立気孔と独立気孔との間の壁を突き破らなければ伸長することができない。
また、加えた木屑、竹屑、籾殻等が炭化してそれ自身ある程度の固さの炭になるので、この理由によっても、根系の発育に適した長く連続した孔隙を作るのが容易でない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、根系の発育スペースとなる孔隙の寸法・形状（長さ、太さ、外形、断面形状など）を植物の種類に応じて人為的に自由に設計することの可能な、古紙炭からなる植物栽培床の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、植物の根系の発育に適した寸法・形状を有する孔隙を形成することの可能な、古紙炭からなる植物栽培床の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、植物の根系の発育スペースとなる長く連続した孔隙を古紙炭中に容易に形成することの可能な、植物栽培床の製造方法を提供することにある。
【０００８】
植物の栽培に際しては、バイオ・レメディエーションを実施するため、植物栽培床中に、植物の成長に重要な役割を果たす酵母菌や菌根菌や放射菌のような微生物を含有する溶液や、液肥を含浸させることが好ましい。
そこで、本発明の他の目的は、バイオ・レメディエーションの目的に適した寸法・形状を有する孔隙を古紙炭中に形成することの可能な、古紙炭からなる植物栽培床の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、細断された古紙に水を加えて混練して紙粘土状材料を調製し、この紙粘土状材料を所望の形状の塊に成形し、この塊を非酸化雰囲気で６００℃以上の温度で炭化することにより、古紙炭からなる植物栽培床を製造する方法において：
加熱によりほぼ蒸発可能な弾性材料を用いて所望の寸法および形状（長さ、太さ、外形、断面形状など）を有する多数の孔隙形成部材を成形し、
前記調製工程においてこれらの孔隙形成部材を紙粘土状材料に加えて分散させ、前記炭化工程において孔隙形成部材を蒸発させてほぼ滅失させることにより、植物の根の発育スペースとなる多数の孔隙を古紙炭中に形成することを特徴とするものである。
【００１０】
好ましい実施態様においては、孔隙形成部材を構成する弾性材料は９０重量％以上の水を含有する材料であり、好ましくは、水を分散媒とする植物性又は動物性ゼリー、例えば、コンニャクゼリー（玉コンニャクや糸コンニャク）、昆布ゼリー（例えば、根昆布）、海草ゼリー、寒天ゼリー、ゼラチンゼリー、又はペクチンゼリーである。
【００１１】
ゼリーのような材料は弾性を有するので、それで形成された孔隙形成部材を紙粘土状材料に加えて分散させる工程では、孔隙形成部材は混練の圧縮剪断応力に抗して形状を保持すると共に、成形のために紙粘土状材料をプレスしても圧力解除後は弾力により形状は容易に復元する。
【００１２】
他方、ゼリーのような材料は殆ど水で出来ており、炭化工程で加熱されると水の蒸発により最終的には滅失するので、炭化後には孔隙形成部材と同じ寸法・形状をもった孔隙が古紙炭中に形成され、これらの孔隙は植物の根系の発育スペースとなると共に、バイオ・レメディエーションの目的で微生物含有溶液や液肥を含浸させるために利用することができる。
【００１３】
また、多量の水を含有するゼリーのような材料は、木屑や籾殻の場合のように炭化残滓を残すことが殆どないので、孔隙形成部材の元の寸法・形状に忠実な寸法・形状をもった孔隙が形成される。従って、植物の種類に適した寸法・形状の孔隙を自由に設計することが可能になると共に、根系の発育に適した長く連続した孔隙を作ることができる。
【００１４】
ゼリーのような水を分散媒とする材料で孔隙形成部材を形成することの利点は、紙粘土状材料を加熱して炭化する過程で、ゼリー物質は専ら水蒸気になるので、有害エミッションや煙を発生しないことである。
【００１５】
具体的実施態様においては、孔隙形成部材は、直線状の或いは曲がりくねった線材、線材の切断片、直線状の或いは曲がりくねった帯材、帯材の切断片、ファイバ、破砕片、および粒子の形状にすることができる。
線材状或いは帯材状の孔隙形成部材は、例えば、ゼリーを組成する植物性又は動物性分子コロイドを分散媒としての水に分散させた流動性のある分散液を押し出し成形しながらゼリー状にゲル化させることにより製造することができる。
孔隙形成部材を構成する弾性材料としては、コストと加工の容易性の見地から、コンニャクゼリーが好ましい。コンニャクは熱帯地方に豊富に自生しており、乾燥したコンニャク粉末は極めて安価に入手することができる。コンニャク粉末を利用して押し出し成形とゲル化により糸コンニャクの形の孔隙形成部材を安価に得ることができる。或いは、浜辺に流れ着いた海草や根昆布を利用して孔隙形成部材を製造してもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
実施例１
孔隙形成部材としては食品として市販されている糸コンニャクを使用した。古紙をシュレッダーで細断し、重量比で２〜５倍の水を加えながら混練機で混練し、次に、糸コンニャクを１０〜２０重量％加えて更に混練し、紙粘土状材料を調製した。
この紙粘土状材料を型枠に入れて成形してブロックとし、乾燥した後、窒素ガス雰囲気で約８００℃の温度で炭化し、植物栽培床となる古紙炭ブロックを製造した。
得られた古紙炭ブロックは、吸水性・保水性を有すると共に、取り扱いに耐えるに充分な強度を備えていた。
この古紙炭ブロックを破壊して内部を調べたところ、加えた糸コンニャクとほぼ同径の曲がりくねった連続する多数の孔隙が形成されていた。
【００１７】
実施例２
根昆布をナイフで１〜２ｍｍの幅に細長く切断し、孔隙形成部材を制作した。実施例１の糸コンニャクに代えてこれらの根昆布細片を用いた点を除き、実施例１と同様な方法で古紙炭からなる植物栽培床を製造した。
得られた古紙炭ブロックを破壊して調べたところ、根昆布細片と同じ形状・寸法の多数の孔隙が形成されていた。
【００１８】
以上には本発明の特定の実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変更や修正を施すことができ、かかる態様も本発明の範囲に属する。
例えば、植物性又は動物性ゼリーに代えて、他の化合物や合成物質を水に分散させゲル化させた弾性材料を用いて孔隙形成部材を形成することもできる。また、氷やドライアイスの細片を用い、低温で混練してもよい。
また、バイオ・レメディエーション用溶液・液肥を含浸させるためには、孔隙は種々のサイズの空洞の形に形成することができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、植物の種類或いは植物栽培床の使用目的に応じて、根系の発育スペースやバイオ・レメディエーション用溶液・液肥を含浸させるスペースとなる孔隙を自由に設計することが可能になる。
また、本発明によれば、植物の種類に応じて根系の発育に適した寸法・形状を有する孔隙を形成することが可能になる。
更に、本発明によれば、古紙炭の強度を確保しながらも、植物の根系の発育スペースとなる長く連続した孔隙を古紙炭中に形成することが可能になる。
特許出願人  有限会社環境緑化工学研究所