(57)【要約】【課題】樹皮などのリグノセルロ−ス廃材を有効利用し、無臭で雑草防除と堆肥としての肥料効果を有し、地形の凹凸に追随する柔軟性と風雨に耐えて数年間の耐久性を有する。【解決手段】リグノセルロ−ス廃材を堆肥化し、接着剤を用いて容積密度が０．３〜１．０のシ−トもしくはボ−ド、あるいはポットなどの形状に成型する。その際、リグノセルロ−ス廃材として樹皮を使用することにより無臭の成型物を得られる。成型物の柔軟性を付与するために、固化したときの損失弾性率が０℃以下、より好ましくは−１０℃以下の樹脂や混合接着剤を用いる。【選択図】　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
土壌定着有用微生物群により発酵させたリグノセルロ−ス材料を主成分とする細片に、天然高分子及び合成高分子のいずれか一方または両者の混合物を主成分とする接着剤を塗布したのちに、常温にて加圧あるいは加熱加圧して成形することを特徴とする容積密度が０．３〜１．０の堆肥成形物。
【請求項２】
発酵させたリグノセルロ−ス材料が樹皮である請求項１に記載する堆肥成形物。
【請求項３】
天然高分子及び合成高分子のいずれか一方または両者の混合物を主成分とする接着剤が、固化した状態での損失弾性率が０℃以下にピ−クを示し、かつ耐水性を有する接着剤である請求項１に記載する堆肥成形物。
【請求項４】
土壌定着有用微生物群により発酵させたリグノセルロ−ス材料を主成分とする細片に、天然高分子及び合成高分子のいずれか一方または両者の混合物を主成分とする接着剤を塗布したのちに、常温にて加圧あるいは加熱加圧して成形することを特徴とする容積密度が０．３〜１．０の堆肥成形物の製造方法。
【請求項５】
発酵させたリグノセルロ−ス材料が樹皮である請求項３に記載する堆肥成形物の製造方法。
【請求項６】
天然高分子及び合成高分子のいずれか一方または両者の混合物を主成分とする接着剤が、固化した状態での損失弾性率が０℃以下にピ−クを示し、かつ耐水性を有する接着剤である請求項３に記載する堆肥成形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は廃棄または焼却処分される樹皮、製材工場や建築工事で発生する廃材、農産および園芸廃棄物や、刈り取った雑草などのごときリグノセルロ−ス材料の廃棄物を有効利用した堆肥成形物やその製造方法に関する。さらに詳しくは造成地や道路斜面などの法面緑化や都市建造物の屋上緑化、あるいはハウス栽培農業や園芸に使用される種苗床やポット、ならびに防草材などの用途に提供される堆肥成形物およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
木材産業や住宅産業においては樹皮や木質廃材が多量に排出される。また土木工事や園芸産業においても刈り取った雑草や剪定枝葉が多量に発生し、それらの処理には焼却や投棄などの方法により処理されてきた。しかし、これらの処理方法は厳しく規制されるようになり、廃棄物の処理は、近年、大きな問題になっている。
【０００３】
また、植林や庭園工事、あるいは施設園芸や農業においては、雑草を防除するために、暗色化したプラスチックシ−トを防草材として敷き詰めることにより雑草の防除を行ってきたし、また農業や園芸分野ではプラスチック製の種苗ポットに種子を蒔いて苗を育てる方法なども広く行われてきた。しかし、これらの諸分野においても、枝葉目的を終了した数年後には撤去する必要があり、しかも撤去後の廃棄処理が大きな問題になってきた。
【０００４】
近年、道路工事や土地造成工事で生ずる法面の防護のために法面緑化や都市建築物の屋上緑化工事のために、ワラなど一部の廃棄物を合成繊維を主体とする糸や不織布などに折り込んだ緑化シ−トが使用されたり、また堆肥チップを直接散布するなどの方法が緑化工事のために用いらるようになった。しかし、これらの方法も糸や不織布などがそのまま分解されずに残存したり、雨や風などによって流されたり、吹き飛ばされるなどの問題が起こる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明では、従来焼却や廃棄されていた樹皮、木質廃棄物、刈り取った雑草や剪定枝葉などのリグノセルロ−ス廃棄物を有効利用し、さらに芝生や野菜などの種子を蒔いても発芽、成長の障害がなく、かつ自然環境下で徐々に腐食や分解して、改めて廃棄処理を必要としない緑化材料、防草シ−トや種苗ポットなどの成型物を提供することが第一の課題である。
さらに好ましくは凹凸ある地形に馴染むような柔軟性を有し、耐水性を有する緑化シ−トや防草シ−トを提供することを第二の課題とした。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、防草効果と肥料効果を兼ね備えるために樹皮や木質廃棄物、あるいは草本類などのリグノセルロ−ス廃棄物をチップ化して堆肥化し、それを接着剤を用いてボ−ドあるいはシ−ト化することを手段とした。
【０００７】
請求項１に係わる発明は、木質材や草本類などから得られるリグノセルロ−ス材料を主成分とする細片を発酵させて堆肥化させてのち、天然高分子または合成高分子のいずれか一方または両者の混合物を主成分とする接着剤を用いてシ−ト状あるいは任意の形状に加圧あるいは加熱加圧して成型するというものである。堆肥化したリグノセルロ−ス材料を用いることにより、種子の発芽や苗の生育に阻害を与えるアンモニアなどの有害成分をあらかじめ除去することにより、種子の発芽や苗の生育を促進し同時にシ−トやポット状に成型して取扱いを容易にすると共に、数ヵ月あるいは数年後に徐々に分解して土壌化する徐放性を付与したものである。
【０００８】
また請求項２に係わる発明は、リグノセルロ−ス材料を堆肥化する際に樹皮を使用することにより、堆肥化する際に発生する発酵臭を抑えて無臭堆肥を得ると共に、樹皮の長繊維を利用してシ−トあるいはボ−ドの内部に空隙を保持して植物の発根や成育を促進させる効果を与えるものである。さらに廃棄処理に問題がある樹皮の再利用と有効活用を計るものである。
【０００９】
請求項３に係わる発明は、固化したときの損失弾性率が０℃以下、好ましくは−１０℃以下にピ−クを示すを有する接着剤をバインダ−に用いることにより成形物に柔軟性を与え、凹凸ある地形の場所に敷設するときに、その地形に追随して密着し、シ−トあるいはボ−ドと地面の間に生ずる空間を防止し、植物の根の成長を促進する効果を与えるものである。
【００１０】
【発明の実際の形態】
さらに本発明の形態を具体的な例をもとに説明すると、まずリグノセルロ−ス廃棄物を５メッシュの篩上に残る粒度のものが０〜２０％、さらに６０メッシュの篩上に７０％〜１００％に留まるよう粗く粉砕したのち、牛糞、豚糞や鶏糞などの家畜糞を廃棄物チップ１００重量部に対して３〜５０重量部の割合で堆肥発酵槽に入れ、混合攪拌しながら約２ヵ月間発酵させて堆肥にする。そのようにして得た堆肥チップを含水率３０％以下に乾燥してシ−トあるいはボ−ド原料として使用する。
【００１１】
続いてそのチップの全乾重量１００重量部に接着剤固形分が１〜５０重量部になるよう噴霧塗布して平板プレス上にマット状に散布したり、あるいは任意の形状の金型に詰め込み、常温あるいは加熱下で加圧して成型物とする。
【００１２】
その際に原料として用いるリグノセルロ−ス材料には、製材工場から排出されるオガクズや木切れなどの廃棄屑、樹皮、間伐材や切り落とした枝葉屑、建築廃材、街路樹や庭園などから排出される剪定屑、稲や麦などの藁やもみ殻を含む農産廃棄物、刈り取った雑草屑などのごとく、セルロ−ス、ヘミセルロ−スやリグニンなどの成分から構成されるものであればいずれのものでもよい。それらの廃棄物の中でも樹皮は無臭の堆肥シ−トや成型物を得るのに好ましく、スギ、ヒノキ、マツ、カラマツ、ベイマツ、ラジアタパインなどのごとき針葉樹、またブナ、タモ、カバ、クリ、カエデ、ポプラ、各種の南洋材などのごとき広葉樹の樹皮など、いずれの樹種を問わず使用することができる。
【００１３】
そして、これらのリグノセルロ−ス材料を前記の粒度に粉砕して、それに鶏糞、豚糞や牛糞などの畜産廃棄物を混入してゆっくりと攪拌することによって有用細菌が増殖、発酵して本発明の成形物に最適な堆肥となる。
【００１４】
また、堆肥化した細片を成型する際に使用する接着剤は、天然高分子として小麦、米、トウモロコシ、タピオカ、ジャガイモ、コンニャク、フノリなどのごとき植物から得られるデンプンを含む多糖質、または大豆、ナタネなどのごとき植物から得られるタンパク質や天然ゴムラテックスなどがある。
【００１５】
また、合成高分子としてはユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノ−ル樹脂、ポリエステル樹脂、イソシアネ−ト基を有するプレポリマ−ならびにウレタン樹脂、ならびにエポキシ樹脂などのごとき熱硬化性樹脂、さらに酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル酸エステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンオキサイドやポリプロピレンオキサイドなどの重合物、ポリビニルアルコ−ル、ポリブタジエン樹脂、スチレン・ブタジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエン樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂などのごとき熱可塑性樹脂または合成ゴムの溶液またはラテックスなどがある。そして、これらの高分子化合物のなかから選ばれた１種類もしくは２種類以上の混合物が接着剤として使用される。その際の混合割合は任意の割合で差し支えない。
【００１６】
さらに、本発明のシ−トが地形に合わせて変形する柔軟性を有するよう、好ましくは前記の接着剤のうち、固化したときの損失弾性率が０℃以下、さらに好ましくは−１０℃以下にピ−クを示す接着剤を用いるのが望ましく、それに加えて屋外に放置して半年から数年以上の耐久性を有する接着剤を用いるのがよい。
【００１７】
このような好ましい接着剤を具体的に例示すると、大きく二つの群に分けられる。その第一の群には架橋密度が低いポリマ−か、分子中に立体障害を与える反応基を含むポリアクリル酸エステル樹脂、グラウト剤などに用いるポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂などのような柔軟性を持つ硬化状態を呈する樹脂がある。
【００１８】
また、第二の群は天然ゴムラテックス、ポリブタジエン樹脂やその他ブタジエンを主成分とするスチレン・ブタジエンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴムなどのごとき合成ゴムなどを主体とし、それにカルボキシル基、水酸基、アミノ基、イミノ基などの官能基を有するポリエステル樹脂、ポリオ−ル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアクリル酸エステル樹脂などのポリマ−と、さらにはそれらのポリマ−が有する官能基と易反応性のアルデヒド基、カルボキシル基、イソシアネ−ト基、エポキシ基やオキサゾリン基などの官能基を１分子中に２個以上有する化合物を架橋剤として組み合わせて混合して、耐水性を付与させてもよい。
【００１９】
本発明の成型物を得るためには堆肥細片の全乾重量１００重量部に対して接着剤固形分で１〜５０重量部、好ましくは３〜３０重量部を噴霧塗布したのち、常温下で加圧もしくは常温以上の温度で加熱加圧して容積密度が０．３〜１．０の成型物とする方法が行われる。その際、接着剤固形分が１重量部より少ないときは成型物の形状を保つことが困難であり、わずかな外力で破壊する。また接着剤固形分を５０重量部以上になると、成型物に柔軟性を与えることが不可能になると同時に、成型物を作製する際のコストが著しく上昇して経済性が得られない。
【００２０】
さらに本発明の成型物の容積密度が０．３以下になるとシ−トの強度が弱くなり、施工時に破断を起こすなど、取扱いが困難になる。逆に容積密度が１．０以上になると、シ−トに柔軟性を与えることが困難になり、雑草がシ−トを突き破るなど、防草効果も得られない。またシ−トの容積密度が１．０を越えると、柔軟なシ−トを得ることができず、シ−ト内に根の張りが損なわれて植物の成育が劣るようになる。
本発明の成型物を得るために加圧する際には、平板状のプレスあるいはホットプレス、あるいは種々の形状の金型で成型もしくは押し出す方法によって任意の形状に仕上げることができる。
【００２１】
次に本発明の実施例を示して、本発明の実際的な形態を説明する。
【００２２】
［実施例１］
連続発酵槽（ピ−ス産業（株）製、ア−スべア）を用い、アグロチスパルトリス菌と豚糞で発酵させて得た粒度が６０メッシュ篩上で７５％の樹皮堆肥チップを使用し、それを天日乾燥したのち、エアレススプレ−を用いて接着剤１をチップ全乾重量あたり固形分で６％になるよう噴霧塗布した。
【００２３】
接着剤１にはスチレン・ブタジエンゴムラテックス（旭化成工業（株）製、Ｌ−２００１、損失弾性率は−３１℃）８７．５重量部にポリプロピレングリコ−ルとフマ−ル酸からなるポリカルボン酸樹脂を１０重量部、オキサゾリン基を有する水溶性ポリマ−（日本触媒（株）製、エポクロスＫ−２０２Ｅ）２．５重量部とを均一混合したものを使用した。
【００２４】
接着剤１を塗布した堆肥チップをサイズ５００×５００ｍｍのアルミコ−ル板の上に均一な厚さに散布してマットを形成したのち、厚さ５ｍｍのスペ−サ−を装着した１２０℃に熱板温度を保持したホットプレスに挿入して２分間熱圧して、比重が０．６３で厚さが５ｍｍの堆肥シ−トを作製した。
【００２５】
この堆肥シ−トの平均物性値は次のとおりであった。
引張強さ　　　　　０．６　ｋｇ／ｃｍ２
吸水厚さ膨潤率　　　２８　％
吸水率　　　　　　　８５　％
【００２６】
試作した堆肥シ−トを試験圃場に敷いて、５〜８月にかけて雑草防除試験を行った。毎週観察したが、雑草は全く発生しなかった。
また同じ時期に、１２０×９０ｍｍのサイズで厚さ５ｍｍのこのシ−トに直径３ｍｍの孔を１８ヵ所開け、そこに小松菜の種子を３粒ずつ蒔いて発芽試験および成育試験を行ったところ、発芽率は３週間で３６％、葉の成長本数は６．２本観察された。
【００２７】
［比較例１］
堆肥シ−トと比較して、堆肥を試験圃場に直接散布して雑草防除試験、小松菜の発芽試験および成育試験を行った。その結果は次のとおりであった。
【００２８】
雑草の発生本数　　　１週間で１８〜２５本発生
発芽率　　　　　　　４５　％
葉の成育本数　　　　３．８本
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の堆肥シ−トは雑草防止効果と肥料効果とを兼ね備えていることが明かとなった。野菜の発芽率については通常の堆肥などに比べ、大差ないものの、その後の野菜の成育を促進する効果が認められ、また堆肥に含まれる栄養成分が徐々に放出されるために植物の育成に有効に働く効果もある。
【００３０】
さらには本発明のシ−トは軽量で地面の凹凸に適応できる柔軟性を有するので、施工しやすくかつ風雨により流出したり、吹き飛ぶこともない。さらに、従来は廃棄物として処理が厄介な樹皮を有効活用できる点で、本発明の堆肥シ−トは環境保全にも著しく役立つという効果も認められる。