(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
嵩比重が０．６５以下であり、ｐＦ１．４〜３．３の範囲の水分量が２５容量％以上であり、粒径が１〜３ｍｍの団粒構造ゼオライトを製造する方法であって、
粉状のゼオライトと、結合材としての部分ケン化ポリビニルアルコールに水を加えて混合し、１００〜１２０℃で熱乾燥後、解砕することを特徴とする団粒構造ゼオライトの製造方法。
【請求項２】
前記粉状のゼオライトとして、粒径が平均で２ｍｍ以下のものを用いる請求項１記載の団粒構造ゼオライトの製造方法。
【請求項３】
前記結合材として、重合度が１５００以上の部分ケン化ポリビニルアルコールを用いる請求項１又は２記載の団粒構造ゼオライトの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項記載の方法により製造された団粒構造ゼオライトを含有する育苗培土。
【請求項５】
前記団粒構造ゼオライトと嵩比重が０．３以下の軽資材とを含む請求項４記載の育苗培土。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、培土、土壌改良材、脱臭材、水質浄化材等として使用することができる団粒構造ゼオライトに関し、特に多孔性であって嵩比重の小さいゼオライトに関する。またこの発明は、このような団粒構造ゼオライトを用いた育苗培土に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ゼオライトは、微細な多孔質構造を有し、陽イオン交換容量（CEC）が大きいため農業用の土壌改良材や脱臭材、水質浄化材等として広く利用されている。
【０００３】
しかしゼオライトは単粒構造であるため、通気性は優れているが保水力に乏しいため、植物栽培用或いは生育用（育苗）培土として利用する場合には、他の培土材料と配合して用いたり、保水力を高めるための種々の改良が施されている。例えば特開平５−１７６６４３号には、植物栽培用培土としてゼオライトと焼成ケイソウ土とを混合することにより特定の孔径の多孔質とした培土が提案されている。この培土は粒子の粒径と混合比率を制御し、多孔質の孔径を特定の範囲とすることにより、保水力と保肥力を向上させることが記載されている。
【０００４】
また一般に育苗用の培土では、無機或いは有機の粒状物や繊維からなる培土材料を結合材と混合し、保水力と機械的強度を高めることが知られている（特開昭６３−３０１７２１号公報、特開平１−１９９５２２号公報、特開平１−１９９５２３号公報など）。例えば特開平１−１９９５２２号公報には、無機或いは有機粒状物をポリビニルアルコール等の自己架橋性高分子と混合後、加熱処理することによって耐水性と機械的強度を高めた育苗床が記載されている。粒状ゼオライトは、このような技術の無機粒状物として利用することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで育苗培土としては種々の植物生育に適した物性を得るために、ピートモス、パーライト、バーミキュライト等の嵩比重が0.1〜0.2程度の軽資材が多用されている。ゼオライトは既に述べたようにCECが大きく、肥料、特にアンモニア性窒素や、カリウムの吸着能に優れているため、これら軽資材の保肥力を高めるために用いられる。
【０００６】
しかしゼオライトの嵩比重は0.8程度と重く、上述した軽資材と混合するとき分散性が悪く、分離してしまうという問題がある。その場合、育苗培土全体として十分な保肥力を維持することができず、保水力等の物性が不均一になるという問題がある。
【０００７】
そこで本発明は、嵩比重が軽く、保水性に優れた団粒構造のゼオライトを製造する方法を提供することを目的とする。また本発明は、軽資材との分散性に優れ、育苗培土に好適な団粒構造ゼオライトを提供することを目的とする。さらに本発明は、保肥力が高く、植物の生育性を高めた育苗培土を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決する手段】
上記目的を達成するため本発明者らが鋭意研究した結果、粒径の細かい粉状ゼオライトを特定の結合材と水の存在下で混合後、つまり粉状ゼオライトと特定の結合材とに水を加えて混合した後、所定の温度範囲で熱乾燥することにより、粉状ゼオライトが発泡し、これによって多孔質の団粒が得られることを見出し、本発明に至ったものである。
【０００９】
即ち、本発明によれば、粉状のゼオライトと、結合材としての部分ケン化ポリビニルアルコールに水を加えて混合し、１００〜１２０℃で熱乾燥後、解砕することにより団粒構造ゼオライトを製造する方法が提供される。この方法で製造される団粒は、大小様々な孔隙を有する多孔構造を有し、嵩比重が小さく、保水性、通気性、排水性に優れている。具体的には、嵩比重が０．６５以下となり、保水性はｐＦ１．４〜３．３の範囲の水分量で２５容量％以上とされ、粒径が１〜３ｍｍとされる。
粒径が１〜３ｍｍの通常の粒状ゼオライトは、嵩比重が０．８程度であるが、本発明方法で得られる団粒構造ゼオライトは嵩比重が０．６５以下であるため、ピートモス等の軽資材との混合分散性に優れ、種々の生育条件に対応した育苗培土を提供することができる。
【００１０】
結合材としては、発泡性の結合材や加熱により耐水性が得られる結合材が好適である。そのような結合材としてポリビニルアルコールが好適であり、特に部分ケン化ポリビニルアルコールが好適である。
【００１１】
また一般のゼオライトの保水力は、粒径1〜3mmのものでｐＦ1.4〜3.3の水分量が20容量％以下であるが、本発明の団粒構造ゼオライトの保水力は同様の粒径のものでｐＦ1.4〜3.3の水分量が25容量％以上である。尚、ｐＦとは水分が土壌に吸引されている強さをその吸引圧に相当する水柱の高さ（単位cm）の対数で表したものであり、ｐＦ1.4〜3.3の水分とは、通常正常生育有効水分である。
【００１２】
本発明の育苗培土は、このような団粒構造のゼオライトを含有するものである。特に好適にはピートモス、パーライト、バーミキュライト等の嵩比重0.3以下の軽資材と団粒構造ゼオライトとを混合したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の団粒構造ゼオライト、その製造方法および育苗育苗培土について詳述する。
【００１４】
本発明の団粒構造ゼオライトの原料として用いる粉状ゼオライトは、粒径が平均粒径2mm以下、好適には1mm以下の天然ゼオライトであり、天然ゼオライトを粉砕して粒状ゼオライトを製造するときに副次的に生成される粉状のものを利用することができる。天然ゼオライトに不可避的に含まれる粘土分を含んでいてもよい。粉状ゼオライトは、その多孔結晶や微結晶等の表面に水分や空気が存在するため、結合材と混合後、加熱するときに、大小様々な孔隙を生じ、団粒に多孔構造を形成する。これにより嵩比重を小さくすることができる。また粉状ゼオライトは若干の陰イオン吸着能も有するので、硝酸窒素などの陰イオンの流失を抑制する効果も有する。
【００１５】
結合材としては、植物の生育を妨げない結合材料であって自己架橋性の水溶性高分子を用いる。このような結合材としては、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリアクリルアミドおよびアクリル酸等の公知の結合材の１種又は２種以上を組合せて用いることができる。これらのうちポリビニルアルコールはそれ自体発泡性があるので好ましい。特に部分ケン化ポリビニルアルコールが好適である。ポリビニルアルコールを用いる場合、好適には重合度500以上、より好適には重合度1500以上のものを用いる。
【００１６】
上記結合材の量は、粉状ゼオライト100重量部に対し、通常0.5〜10重量部、好適には1〜5重量部とする。このような範囲で結合材を用いることにより、ゼオライトのもつ優れた保肥力を損うことなく、耐水性があり、機械的強度のある団粒構造ゼオライトを得ることができる。
【００１７】
本発明の団粒構造ゼオライトは、上述した粉状ゼオライトと結合材の他に、必要に応じて、発泡性結合材の架橋性を促進する物質、例えばモノアルデヒド、ジアルデヒド等のアルデヒド系架橋剤や錯塩等、或いはアゾビスイソブチロニトリル、NN'-ジメチル-NN'ジニトロソペンタメチレンテトラミン、4,4'オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）等の化学発泡剤やヘキサン、ペンタン、塩化メチレン、塩化エチレン、フレオンガス等の揮発性発泡剤を含有していてもよい。
このような発泡剤を含有せしめることにより、本発明の団粒構造ゼオライトの嵩比重をさらに小さくすることができる。
【００１８】
本発明の団粒構造ゼオライトは、上述した粉状ゼオライトと結合材と必要に応じて添加される添加剤とを適量の水を混合するか、結合材を水に溶解或いは分散した溶液又は分散液を粉状ゼオライトと混合した後、加熱して乾燥することにより製造する。
【００１９】
水の存在下で混合することにより、粉状ゼオライトと結合材が均一に混合され、均一に孔が分散された団粒が得られる。水の添加量は特に限定されないが、20〜50重量％、好適には25〜40重量％とする。このような範囲とすることにより、材料の均一な混合が可能になると共に効率良く乾燥することができる。
【００２０】
乾燥は70〜150℃、好適には100〜120℃の範囲で行なう。このような範囲で行なうことにより、粉状ゼオライト表面に付着していた水分や空気が気化することにより発泡が促進されるとともに結合材の架橋反応が進行し、強度および耐水性が増す。また結合剤が発泡性の場合には発泡性結合材による気泡の形成も進行し、気泡の形成と乾燥を同時に行なうことができる。
【００２１】
乾燥して固化したものを解砕することにより、団粒を得る。この団粒の粒径は、好適には数mm以内、好適には平均で１〜３mm程度である。また嵩比重は0.65以下、好適には0.5以下である。
【００２２】
このようにして得られた本発明の団粒構造ゼオライトは、孔径が約１オングストロームから２mm程度の大小様々な孔隙を持つため、保水性、通気性、排水性に優れている。例えばpF0〜1.4の水分量が15〜50容量％、pF1.4〜3.3の水分量が25容量％以上であり、通常のゼオライト（pF1.4〜3.3の水分量が20容量％以下）に比べ大幅に保水性が向上している。
【００２３】
本発明の団粒構造ゼオライトは、ゼオライト本来の高いCECを有し、しかも上述したような優れた物性を有しているので、以下述べるような育苗培土や土壌改良材などの農業用途に利用できる。また表面積が大きく吸着能が高いので、その吸着性を利用して吸着材や水質浄化材として、また農薬のキャリアとして利用することができる。特に発泡性結合材としてポリビニルアルコールを用いた場合、ポリビニルアルコールは非イオン性であって酸やアルカリに強いので、薬剤の吸着等に好適である。
【００２４】
次に本発明の育苗培土について説明する。本発明の育苗培土は、上述した団粒構造ゼオライトを含有するものである。培土中のゼオライトの含有量は特に限定されず、100％であってもよい。即ち、団粒構造ゼオライトを単独で培土として用いてもよい。本発明の団粒構造ゼオライトは、上述したようにそれ自体優れた保水性と保肥力、通気性を有しているので、単独で培土としても良好な物性を得ることができ、生育性を高めることができる。
【００２５】
団粒構造ゼオライトを他の培土材料と混合して用いる場合、他の材料としては、粘土鉱物、ピートモス、ココナッツ繊維、炭、パーライト、バーミキュライト等の公知の培土材料が挙げられ、さらにペーパースラッジ等を混合してもよい。
特にピートモス、パーライト、バーミキュライト等の嵩比重0.3以下の軽資材が好適に用いられる。これら軽資材の種類および配合量は特に限定されず、生育する植物によって異なる。例えばピートモスは保水性に優れているので、特に高い保水性が要求される培土にはピートモスの比率を高める。またパーライト、バーミキュライト、植物繊維は通気性に優れているので、通気性をよくするためにはこれらの含有比率を高める。典型的には、団粒構造ゼオライト50〜90重量％に対し、ピートモス5〜30重量％、パーライトおよび／又はバーミキュライト1〜20重量％が配合される。
【００２６】
本発明の育苗培土は、これら培土材料の他に、硫安、尿素、燐安、塩化カリウム、過燐酸石灰等の無機質肥料成分を配合することができる。これら無機質肥料成分は培土の0.05〜2.0重量％、好適には0.1〜1.0重量％添加する。
【００２７】
本発明の育苗培土を製造するには、１）上述した培土材料および肥料成分を、本発明の団粒構造ゼオライトに混合してもよいし、２）粉状ゼオライトおよび結合材を混合して団粒構造ゼオライトを製造する際に、他の培土材料および肥料成分を加えてもよい。後者の場合、混合後熱乾燥する工程が必要となるので、肥料成分としては熱による揮発する成分がないものを用いることが好ましい。熱により揮発する成分を含有する肥料を添加する場合は、熱乾燥後に添加することが好ましい。
【００２８】
このように必要な材料を配合した後、保水量を調整後、育苗培土とする。水分量は、育苗培土の例えば20〜50重量％となるように調整する。
【００２９】
本発明の育苗培土は、ゼオライトとして嵩比重の小さい（0.65以下）の団粒構造ゼオライトを用いているので、培土材料が分離することなく均一に混合する。
また耐水性および強度に優れた団粒構造ゼオライトを用いているので、水中崩壊性がなく、栽培中の灌水によってもくずれたりすることがなく、植え替えの際に着根土壌塊がくずれにくいので移植作業を容易にすることができる。さらに団粒構造ゼオライトの多孔構造により根張りがよく、植物の生育性を高めることができる。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
実施例１
平均粒径0.3mmの粉状のゼオライト100重量部に対し、重合度2000の部分ケン化ポリビニルアルコール5重量％、水40重量％および架橋剤0.3重量％を添加し、約1分〜30分、混合した。次いで混合物を110℃で約1時間、加熱し、ポリビニルアルコールを架橋させるとともに乾燥して、水分含有率20重量％以下の塊状ゼオライトを得た。これを解砕し、平均粒径約2mmの団粒構造ゼオライトを得た。
【００３１】
この団粒構造ゼオライトについて、下記の方法により水中崩壊率、強度、孔の含有率、比表面積、保水力および発芽率を測定した。結果を表１に示す。
１）水中崩壊率
粒径2〜3mmの粒を５０粒浸水させ24時間放置後、残留した2mm以上の粒の数（ｎ）をカウントし、（５０−ｎ）／５０を崩壊率（％）として求めた。
２）強度
一般に土壌物性を測定する際に使用する直径約5cmの100ml円筒で型抜きしたものについて、一軸圧縮強度（kg/cm2）を測定した。
３）孔の含有率
通常、植物の根の太さは約10μm以上であるので、団粒中に存在する直径10μm以上の孔の体積（単位重量当りの体積cc/g）を測定した。
４）比表面積
マイクロメリテックスポアサイザ9320（島津製作所製）を用いて測定した。
５）保水力
pF0〜2.7の水分量（容量％）については加圧法で、pF2.7〜3.3の水分量については遠心法でそれぞれ測定した。尚、pF0〜1.4の水分量が15容量％未満では、通気性が悪く、発芽障害や発芽不良を起こす。一方、50容量％以上では、十分な保水が得られず植物が萎ちょうする。pF2.2〜3.3の水分量が15容量％未満では、干ばつ時の保水を得られず、培土が常に湿っていなければ植物がすぐ萎ちょうしてしまう。
６）発芽率
キュウリ（シャープ301）を各区に20粒ずつ播種し、発芽率（％）を測定した。
【００３２】
参考例１、２
実施例１における部分ケン化ポリビニルアルコールの代りに、重合度1800の完全ケン化ポリビニルアルコール（参考例１）或いは重合度500の部分ケン化ポリビニルアルコール（参考例２）をそれぞれ用い、それ以外は実施例１と同様にして団粒構造ゼオライトを得た。
【００３３】
これら団粒構造ゼオライトについても、実施例１と同様に水中崩壊率、強度、孔の含有率、比表面積、保水力および発芽率を測定した。結果を併せて表１に示す。
【００３４】
比較例１
結合材を用いることなく、それ以外は実施例１と同様にして団粒構造ゼオライトを得た。この団粒構造ゼオライトについても、実施例１と同様に水中崩壊率、強度、孔の含有率、比表面積、保水力および発芽率を測定した。結果を併せて表１に示す。
【００３５】
比較例２
従来の単粒ゼオライト（粒径約1〜3mm）についても、実施例１と同様に水中崩壊率、強度、孔の含有率、比表面積、保水力および発芽率を測定した。結果を併せて表１に示す。
【００３６】
【表１】
0004573924.tif 000002
水中崩壊率および強度の結果から明らかなように、結合材を用いることにより水中崩壊が殆どなく強度のある団粒ゼオライトが得られた。但し、ポリビニルアルコールの重合度が低すぎる場合（参考例２）には、十分な耐水性および強度が得られなかった。
【００３７】
結合材として発泡性の高い部分ケン化ポリビニルアルコールを用いた場合には（実施例１）、孔の含有率および比表面積が大幅に増加し、それぞれ従来品の５倍、１．５倍であった。
【００３８】
また保水力および発芽率の結果から明らかなように、結合材を用いない比較例１或いは重合度の低いポリビニルアルコールを用いた参考例２では、水中で団粒が崩壊したため、ｐＦ０〜１．４値の容量が低く、種子が窒息状態で発芽できないことに起因する発芽不良を起こした。また均一粒径の粒状ゼオライトを用いた比較例２ではｐＦ２．２〜３．３の容量が低く、このため発芽に必要な水分を保持することができず、乾燥による発芽不良が生じた。これに対し実施例１および参考例１の団粒ゼオライトは、ｐＦ０〜１．４値およびｐＦ２．２〜３．３値のいずれにおいても優れた値を示し、発芽率も良好な結果を示した。
【００３９】
実施例２〜４および比較例３、４
実施例１で得られた団粒ゼオライトとそれ以外の培土材料および肥料成分を表２に示す割合で混合し、トマト用の育苗培土を得た。これら育苗培土の保水力（ｐＦ０〜１．４、ｐＦ１．４〜２．２、ｐＦ２．２〜３．３）を測定した。またこれら育苗培土にトマト（品種：桃太郎、タキイ種苗（株））を播種し、約４０日生育後の草丈、茎の太さ、地上部重および根重を測定した。結果を表３に示す。比較例４として市販の園芸培土（粒径１〜３ｍｍの粘土造粒タイプ培土）の保水力および育苗試験結果を併せて表３に示した。尚、表３の育苗試験結果は６本の苗についての平均値を示している。
【００４０】
【表２】
0004573924.tif 000003
【００４１】
【表３】
0004573924.tif 000004
表３に示すように団粒ゼオライトを用いた育苗培土は、物性、特にｐＦ２．２〜３．３の保水力が改善されているため、従来の粒状ゼオライトを用いた育苗培土に比べ根の生育が向上し、太さおよび地上部重にも有意な差が見られた。
【００４２】
実施例５〜７および比較例５、６
実施例１で得られた団粒ゼオライトとそれ以外の培土材料および肥料成分を表４に示す割合で混合し、キュウリ用の育苗培土を得た。これら育苗培土にキュウリ（品種：シャープ３０１）を播種し、約１ヵ月生育後の草丈、茎の太さ、地上部重および根重を測定した。結果を表５に示す。比較例６として市販の園芸培土（比較例４と同じ粒径１〜３ｍｍの粘土造粒タイプ培土）の保水力および育苗試験結果を併せて表５に示した。尚、表５の育苗試験結果は６本の苗についての平均値を示している。
【００４３】
【表４】
0004573924.tif 000005
【００４４】
【表５】
0004573924.tif 000006
キュウリ用育苗培土の場合にも団粒ゼオライトを用いた場合、従来の粒状ゼオライトを用いた育苗培土に比べ、太さ、地上部重および根重に有意な差が見られた。
【００４５】
実施例８、９および比較例７、８
実施例１で得られた団粒ゼオライトとそれ以外の培土材料および肥料成分を表６に示す割合で混合し、ナガネギ用の育苗培土を得た。これら育苗培土にナガネギ（品種：東京夏黒２号葱、トキタ種苗（株））を播種し、約２ヵ月生育後の草丈、茎の太さ、地上部重および根重を測定した。結果を表７に示す。比較例８として市販の培土（ゼオライト、赤玉土およびピートモス混合培土）の保水力および育苗試験結果を併せて表７に示した。尚、表７の育苗試験結果は２０本の苗についての平均値を示している。
【００４６】
【表６】
0004573924.tif 000007
【００４７】
【表７】
0004573924.tif 000008
ナガネギ用育苗培土の場合にも団粒ゼオライトを用いた場合、従来の粒状ゼオライトを用いた育苗培土に比べ、地上部重および根重に有意な差が見られた。
【００４８】
【発明の効果】
以上の実施例からも明らかなように本発明方法により得られる団粒構造ゼオライトは、孔径の分布の広い多孔性の構造を有し、優れた保水性、通気性を備えているので、農業用途、吸着材、水質浄化材等に広く利用することができる。また本発明方法により得られる団粒構造ゼオライトは、嵩比重が小さいので培土の軽量化を図ることができ、また他の軽資材と混合したときにも分離することなく均一に混合した培土を得ることができる。さらに本発明方法によれば、粒状ゼオライト製造において副生される粉状ゼオライトを有効利用することができる。
【００４９】
また本発明の育苗培土は、本発明方法により得られ、上述した優れた物性をもつ団粒構造ゼオライトを用いているので、保水性、通気性、保肥力が優れ、植物の根張りが良好となる。また耐水性があり機械的強度のある団粒構造ゼオライトを用いているので、灌水時や移植時に土壌が崩れることを防止できる。