(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻回又は積重された繊維交絡シートを骨格としたフェノール樹脂発泡成形体であり、上記繊維交絡シートが植物繊維から成り、かつ植物繊維に植物炭化粉末と吸水性樹脂とが固着されたことを特徴とする人工培地。
【請求項２】
フェノール樹脂発泡成形体における植物繊維の割合が、５０〜７０重量％である請求項１に記載の人工培地。
【請求項３】
見掛け密度が、０．０５〜０．３０ｇ／ｃｍ3 である請求項１に記載の人工培地。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物工場の養液栽培、家庭用植物栽培コンテナ、育苗ポットの灌水マットや人工土壌として用いる人工培地の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種人工培地としては、砂、礫の他に顆粒状の人工土壌が使用されている。しかし、この種人工土壌は、顆粒状であるため、▲１▼育苗ポットに詰めるのに手数を要し、作業性が悪い、▲２▼吸水によって移動し、発根・成育環境が安定せず、育苗期間が長くなる、▲３▼育苗ポットからの定植時に脱落して根を損傷しやすく、定植期間が長くなるという問題があった。
【０００３】
そこで、上記人工土壌の有する問題を解決するために、マット状のロックウール培地が開発された。このロックウール培地は、吸水性、保水性が良好で、かつ吸水による形態変化がなくて発根・成育環境が安定するため、汎用されている。しかし、ロックウール培地は、▲１▼製造時における岩綿（玄武岩）の溶解に多量の熱量を消費し、大気中に大量の炭酸ガスを放出して大気汚染の一因になる、▲２▼使用済後廃棄しても土中で分解しないという問題がある。
【０００４】
近年、ロックウール培地の問題を解消するため、植物繊維を用いたものが種々開発されているが、次のような問題がある。
例えば、椰子殻繊維を樹脂成型した培地は、繊維の洗浄、成型に手間と時間を要し、また繊維径が太く、吸水性、保水性等がロックウール培地に比べて悪くて、低目付品、形状の小さな育苗ポット、灌水マットには適さない。
【０００５】
また、ジュート繊維とコイヤ繊維を混合した不織布シート（特開平６−１８１６２９号公報）は、混合繊維が吸水性を有しているが、保水性が悪くて灌水マット等には適さない。
【０００６】
さらに、生分解性繊維を使用して主体繊維を結合するバインダーとした布帛（特開平６−２４８５１１号公報）は、シート状であり、培地として使用した場合、保水・吸水により移動するため、発根・成育環境が安定しないだけでなく、植物活性の有効成分を含有していないため、栽培期間が長くなる傾向にある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、吸水による形態変化がなくて発根・成育環境を一定に維持しつつ、ロックウール培地よりも保水性、吸水性を向上し、また植物活性の有効成分を長期間保持して、育苗・栽培期間を大幅に短縮可能にすると共に、繰返し使用を可能にし、さらに安価に任意の大きさ・形状に成形可能にした環境に優しい人工培地を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る人工培地は、巻回又は積重された繊維交絡シートを骨格としたフェノール樹脂発泡成形体であり、上記繊維交絡シートを植物繊維で構成し、かつ植物繊維に植物炭化粉末と吸水性樹脂とを固着して成る。
【０００９】
この手段によれば、培地として優れた吸水性と保水性が確保され、植物活性の有効成分と酸素が長期間にわたって微細空隙から植物の根に供給され、育苗・栽培期間が大幅に短縮されると共に、植物成育機能を低下することなく連続栽培（少なくとも２〜５年間繰返し使用）が可能になる。また、吸水による形態変化がなく、発根・成育環境の安定性が維持されると共に、任意の立体形状に炭酸ガスを発生することなく安価に成形される。さらに、使用済後は土壌に埋設するだけで、植物炭化粉末による微生物担持機能と、植物繊維と吸水性樹脂による吸水・保水機能とによって、微生物が活発に活動して比較的短期間で炭酸ガスと水とに分解される。
【００１０】
本発明において、フェノール樹脂発泡成形体における植物繊維の割合としては、５０〜７０重量％の範囲が好適である。植物繊維の割合が５０重量％未満になると、繊維充填本数が少なくなって、熱成形により樹脂化して脆くなるため、取扱い性が低下する傾向になり、７０重量％を越えると、樹脂接着力が低下して成形性が悪くなるため、高密度培地の成形が困難になるだけでなく、吸水による形態変化が生じたり、植物炭化粉末と吸水性樹脂が培地外へ流出し易くなり、育苗・栽培期間が長くなり、連続栽培が困難になる傾向になるからである。
ところで、本発明において、フェノール樹脂を使用したのは、人工培地としての保形性・剛性を付与できると共に、発泡成形体が容易に得られ、安価で、組成的に環境に優しい樹脂であるからである。
【００１１】
また、発泡成形体の見掛け密度は、０．０５〜０．３０ｇ／ｃｍ3 の範囲が好ましく、０．０５ｇ／ｃｍ3 未満であると保水性が低下し、０．３０ｇ／ｃｍ3 を越えると空隙率が低下し、根の成育が悪くなり、また酸素供給不足による成育障害が発生し易くなるからである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１３】
本発明に用いる繊維交絡体は、予め不純物を除去し、平滑性を付与するために油剤処理を施した植物繊維１００％からなる繊維ウェッブを、ニードルパンチ法、ウォータジェットパンチ法、スパンレース法等から適宜選択した交絡手段によって交絡して不織布シート状に形成したものである。ところで、上記植物繊維としては、ジュート、パーム、コットン等を用いることができるが、均一なシート化及びコストの点を考慮すると、ジュート繊維が特に好ましい。
【００１４】
また、本発明に用いるフェノール樹脂混合液は、発泡剤を含有して発泡性能を付与したフェノール樹脂（以下、発泡フェノール樹脂という）に植物炭化粉末と吸水性樹脂を所定割合で混合したものである。
【００１５】
上記植物炭化粉末の素材としては、水草の一種であるコカナダ藻や成長の早い竹の炭化物を用いると好適である。というのは、これらの炭化物が水や土壌中の色々な成分を吸収してミネラルや無機物等の植物活性の有効成分を多く含有しているからである。これらに対して、紙や植物繊維等の加工品の炭化物は、植物活性の有効成分が少ないから、好ましくない。
【００１６】
この場合、上記植物炭化粉末は、均一に分散して付着するためには微粉末であることが好ましいが、その粒子径は粉砕費用を考慮すると、含浸加工できる程度であればよく特に限定するものではない。また、炭化物としては、高温で炭化したものであればあるほど好ましいが、コストの点を考慮すると、６００℃前後で炭化したものが好適である。というのは、４００℃以下の低温で炭化した場合、微細な多孔質構造のものが得られ難く、酸素不足になり、植物の成育が遅くなる傾向になるからである。
【００１７】
また、植物炭化粉末の混合割合は、植物活性効果、脱落等を考慮すると、発泡フェノール樹脂１００重量部に対して１〜１０重量部程度の範囲が好適である。
【００１８】
さらに、吸水性樹脂としては、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース等を用いることができる。そして、その混合割合は、培地としての保水性を考慮すると、発泡フェノール樹脂１００重量部に対して５〜１０重量部程度の範囲が好適である。
【００１９】
次に、本発明に係る人工培地Ｓは、発泡フェノール樹脂混合液を含浸した不織布マット状の繊維交絡体を、図１（ａ）に示すように、帯状に裁断して渦巻き状に緊密に巻回して略円柱状か、図１（ｂ）に示すように、例えば３枚重ねて略四角形に打ち抜くか又は略四角形の打ち抜き品を積重して略立方体状に熱成形加工した後、発泡加工を施して成る。
【００２０】
この場合、人工培地Ｓの大きさ・形状は、帯状の巾と巻回回数、一辺の長さと積重枚数、打ち抜き形状、発泡倍率等を変えることにより適宜調整することができる。
【００２１】
次に、本発明の人工培地Ｓの使用方法の一例を図２に基づいて説明する。
図２（ａ）は水耕栽培、図２（ｂ）はコンテナ栽培の使用例を示し、図２（ａ）において、人工培地Ｓは、上部に反射カバー材Ｂを設けた水耕栽培槽Ａの内部適所に配置したマット台Ｃ上に、一部を肥料液Ｄに浸漬した吸水不織布シートＥを介して載置したものである。なお、図中、Ｔは播種して発芽した苗である。
また、図２（ｂ）において、人工培地Ｓは、コンテナポットＰ内に装填して、その一部に設けた凹部内に土壌Ｕで育苗された苗Ｔを装填したものである。
【００２２】
【実施例】
（実施例１）
ジュート繊維１００％をウェッブ形成装置（カード）にかけて、重量３００ｇ／ｍ2 の繊維ウェッブを形成した。次に、上記繊維ウェブをニードルパンチ装置にかけて、両面に各々パンチ数５０ｐ／ｍ2 ，打ち込み深さ１５ｍｍの加工を施して、厚み３ｍｍに調整したニードルパンチ加工不織布を形成した。
【００２３】
上記ニードルパンチ加工不織布を下記配合条件の混合液に含浸加工し、付着量１８０ｇ／ｍ2 になるようにマングルを調整し、発泡フェノール樹脂の発泡温度以下（１００℃）にて乾燥して、繊維交絡シートを作製した。
【００２４】
配合条件                                                重量部
発泡フェノール樹脂（水溶性フェノール樹脂＋発泡剤）  １００部
触媒                                                    １部
吸水性樹脂（ポリビニルアルコール）                      ５部
植物炭化粉末（コカナダ藻炭化粉末）                      ５部
ｐＨ調整剤                                              少量
水
濃度    ４０％
【００２５】
そして、上記繊維交絡シートを所定巾に裁断して、所定の大きさになるように渦巻状に巻回した後、発泡フェノール樹脂の発泡温度以上（１５０℃）にて発泡成型加工を施して、直径３．０ｃｍ×高さ２．０ｃｍの円柱状の人工培地を作製した。
【００２６】
（実施例２）
ジュート繊維１００％をウェッブ形成装置（ランド）にかけて、重量３００ｇ／ｍ2 の繊維ウェッブを形成した。次に、上記繊維ウェブをスパンレース装置にかけて、片面からウォータジェットパンチ加工を施して、目付３００ｇ／ｍ2 ，厚み３ｍｍに調整したニードルパンチ加工不織布を作製した。
【００２７】
上記ニードルパンチ加工不織布を下記配合条件の混合液に含浸加工し、付着量を２４０ｇ／ｍ2 になるようにマングルを調整した後、発泡フェノール樹脂の発泡温度以下（１００℃）にて乾燥して、繊維交絡シートを作製した。
【００２８】
配合条件                                                重量部
発泡フェノール樹脂（水溶性フェノール樹脂＋発泡剤）  １００部
触媒                                                    １部
吸水性樹脂（カルボキシメチルセルロース）              １０部
植物炭化粉末  （竹炭）                                  １部
ｐＨ調整剤                                              少量
水
濃度    ４０％
【００２９】
上記繊維交絡シートの複数枚（例：３枚）を積重して円形、四角形、多角形等所定形状に打ち抜いて、発泡フェノール樹脂の発泡温度以上（１５０℃）にて発泡成型加工を施して、縦５．０ｃｍ×横５．０ｃｍ×厚み５．０ｃｍの立方体状の人工培地を作製した。
【００３０】
次に、本発明品である実施例１の人工培地（直径３．０ｃｍ×高さ２．０ｃｍの円柱状）と下記の比較品１，２，３及び従来品１，２を用いて、下記の保水性試験と吸水性試験を行ったところ、表１の結果を得た。
【００３１】
比較品１：低融点生分解性繊維１００％の繊維ウェブに植物炭化粉末を含有して、ニードルパンチ加工・熱融着処理を施したもの
比較品２：ジュート繊維５０％と低融点生分解性繊維５０％の混合繊維ウェブをニードルパンチ加工・熱融着処理を施したもの
比較品３：低融点生分解性繊維１００％の繊維ウェブをニードルパンチ加工・熱融着処理を施したもの
従来品１：ロックウール培地（フェノール樹脂成型）
従来品２：椰子殻繊維培地（樹脂圧縮成型）
【００３２】
吸水性試験：各試料を肥料養液に下端一部を浸漬して、１０分間放置後の液の吸い上げ高さを測定した。
保水性試験：各試料に水を十分に吸収させて１分間吊るして、水を切った前後の重量を測定して、保水率（％）＝（吸水後の重量／吸水前の重量）×１００により求めた。
【００３３】
【表１】
0004594502.tif 000002
【００３４】
表１から明らかなように、本発明品は、低密度品であり、吸水性及び保水性が比較品１〜３及び従来品１，２に比較して優れていることが判明した。
【００３５】
次に、本発明品と比較例品１〜３と従来品１，２とを用いて、水耕栽培試験とコンテナ栽培試験とを行ったところ、表２の結果を得た。なお、評価方法は、従来品１の生育状態を標準（４）にして、５段階評価によって行った。
水耕栽培試験：育苗トレーに充填された各種培地に播種（サラダナ）し１０日間育苗後、水耕栽培槽の定植場所に移植して、２０日間経過後の成育状態を比較した。
コンテナ栽培試験：各種培地を装填したコンテナポットに一般土壌で育苗された苗を装填して、約１０〜２０日間の成育状態を比較した。
【００３６】
【表２】
0004594502.tif 000003
【００３７】
表２の結果から明らかなように、本発明品は、水耕栽培及びコンテナ栽培のいづれにおいても比較品や従来品に比較して、成長が早く、苗が良く成育することが判明した。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によるときは、培地として優れた吸水性と保水性が確保され、吸水による形態変化がなく、植物活性の有効成分と酸素が長期間にわたって微細空隙から植物の根に供給されるから、発根・成育環境の安定性が維持でき、育苗・栽培期間が大幅に短縮できると共に、植物成育機能を低下することなく連続栽培（少なくとも２〜５年間繰返し使用）をすることができる。また、巻回又は積重された繊維交絡シートを一種の骨格材としたフェノール樹脂発泡成形体であるから、任意の大きさ・形状の立体形状に炭酸ガスを発生することなく軽量で安価なものを製造することができる。さらに、植物炭化粉末による微生物担持機能と、植物繊維と吸水性樹脂による吸水・保水機能とを有するから、使用済後は土壌に埋設するだけで、微生物が活発に活動して比較的短期間で炭酸ガスと水とに分解され、また簡単に粉砕でき、かつ生分解性能を有しているから、粉砕品を一般土壌に混入して一種のコンポスト化して再利用することができ、製品の完全リサイクル化を達成することができる。
【００３９】
また、立体形状の樹脂発泡成形品であるから、軽量で、任意の大きさ・形状に加工できるから、一般家庭用植物栽培用コンテナポットの人工土壌や灌水マットとして利用でき、また苗ポットの形状にくり抜いてそのまま装填してもよく、さらに、植物の成長が早く生産性の高い植物工場や野菜工場の人工培地として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）は人工培地の一実施の形態を夫々示す斜視図である。
【図２】本発明に係る人工培地の使用方法の一例を示し、（ａ）は水耕栽培、（ｂ）はコンテナ栽培の使用状態を示す説明図である。
【符号の説明】
Ａ・・・水耕栽培槽
Ｂ・・・反射カバー材
Ｃ・・・マット台
Ｄ・・・肥料液
Ｅ・・・吸水不織布シート
Ｓ・・・人工培地
Ｔ・・・苗
Ｕ・・・土壌
【図１】
0004594502.tif 000004
【図２】
0004594502.tif 000005