(57)【要約】【課題】植物の生育を維持しながら、灌水の間隔を延ばすことができる人工土壌粒子を提供する。【解決手段】フィラー１を集合してなる非通水性のコア部１０と、非通水性のコア部１０を被覆し、当該コア部の表面に沿った水分の移動を可能にする通水性膜２０と、を備え、フィラー１は、吸湿性フィラー１ｂであり、非通水性のコア部は、撥水性のバインダーを用いて造粒され、フィラー１は、吸湿性フィラー１ｂであり、非通水性のコア部１０ｂは、表面に非通水性膜３０が被覆され、吸湿性フィラー１ｂは、セルロース短繊維、ビニロン繊維、及び珪藻土からなる群から選択される少なくとも一種を含む。【選択図】図１
2016136860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラーを集合してなる非通水性のコア部と、
前記非通水性のコア部を被覆し、当該コア部の表面に沿った水分の移動を可能にする通水性膜と、
を備えた人工土壌粒子。
【請求項２】
前記フィラーは、吸湿性フィラーであり、
前記非通水性のコア部は、撥水性のバインダーを用いて造粒されている請求項１に記載の人工土壌粒子。
【請求項３】
前記フィラーは、吸湿性フィラーであり、
前記非通水性のコア部は、表面に非通水性膜が被覆されている請求項１又は２に記載の人工土壌粒子。
【請求項４】
前記吸湿性フィラーは、セルロース短繊維、ビニロン繊維、及び珪藻土からなる群から選択される少なくとも一種を含む請求項２又は３に記載の人工土壌粒子。
【請求項５】
前記非通水性膜は、非水溶性エチルセルロース、セラック、ロジン、トール油、大豆油、魚油、牛脂、マシン油、流動パラフィン、スピンドル油、アセチルセルロース、フェノールレジン、ポリビニールアセテート、及びクマロンレジンからなる群から選択される少なくとも一種を含む請求項３に記載の人工土壌粒子。
【請求項６】
前記通水性膜は、珪藻土、寒天、ポリエチレングリコール、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸エステル、アルギン酸カリウム、及びアルギン酸アンモニウムからなる群から選択される少なくとも一種を含む請求項１〜５の何れか一項に記載の人工土壌粒子。
【請求項７】
前記通水性膜は、０．１μｍ〜５ｍｍの厚みを有する請求項１〜６の何れか一項に記載の人工土壌粒子。
【請求項８】
フィラーを造粒して非通水性のコア部を形成する造粒工程と、
前記非通水性のコア部の表面を水分の移動が可能な通水性材料で被覆する通水性膜被覆工程と、
を包含する人工土壌粒子の製造方法。
【請求項９】
前記フィラーは、吸湿性フィラーであり、
前記造粒工程において、前記吸湿性フィラーを撥水性のバインダーを用いて造粒する請求項８に記載の人工土壌粒子の製造方法。
【請求項１０】
前記フィラーは、吸湿性フィラーであり、
前記造粒工程は、前記吸湿性フィラーを造粒して形成したコア部の表面を疎水性材料で被覆する非通水性膜被覆工程を含む請求項８又は９に記載の人工土壌粒子の製造方法。
【請求項１１】
前記造粒工程において、前記フィラーに対して親和性を有するバインダーを用いて造粒する請求項８〜１０の何れか一項に記載の人工土壌粒子の製造方法。
【請求項１２】
前記通水性膜被覆工程において、前記通水性材料を前記フィラーに対して重量比で０．０１倍以上使用する請求項８〜１１の何れか一項に記載の人工土壌粒子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭菜園、観葉植物、植物工場、屋内緑化、砂漠の緑化等において利用される人工土壌粒子、及び当該人工土壌粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オフィス、店舗、一般住宅等の室内において、鉢植え等の植物を置く場合、見た目の美しさに加えて作業のし易さが求められる。このため、植物育成培地には、見た目が良く、軽量で作業効率の良い人工土壌粒子を使用することが検討されている。人工土壌粒子を用いた植物育成培地には、土壌としての基本性能に優れるだけでなく、植物に対する水遣りの回数を低減でき、水分の管理が容易になる等、天然土壌では実現が困難な独自の機能が求められるようになっている。例えば、植物を乾燥し易い室内で栽培する場合、植物育成培地には、天然土壌と同等の植物育成力を備えながら、水分環境の管理のし易さ等が求められる。室内で植物を栽培する際には、底面灌水等を用いて、灌水の間隔を延ばすことが試みられているが、室内は乾燥状態になり易いため、鉢底に溜められた水分が蒸発して、灌水の間隔を十分延ばすことができない場合がある。
【０００３】
そこで、植物育成培地の乾燥を防止する技術が従来から検討されてきた。例えば、特許文献１には、砂及び／又は土の粒子を撥水剤で処理した疎水性粒子を作製し、地表から所定の深さの土壌中に当該疎水性粒子からなる疎水層を設けて、土壌中の水分の蒸発を制御する土地の砂漠化防止方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−１１３６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の土地の砂漠化防止方法は、砂及び／又は土の粒子を撥水剤で処理した疎水性粒子を作製し、地表から所定の深さの土壌中に当該疎水性粒子からなる疎水層を設けたものである。このため、砂漠化の防止などには、一定の効果があると考えられる。しかし、当該技術を植物育成培地にそのまま適用すると、疎水性層により植物育成培地内の水分の移動が制限されるだけでなく、土壌の通気性が遮断されるため、植物に湿害が発生し、根腐れが起こる虞がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、植物の生育を維持しながら、灌水の間隔を延ばすことができる人工土壌粒子を提供することを目的とする。また、当該人工土壌粒子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明に係る人工土壌粒子の特徴構成は、
フィラーを集合してなる非通水性のコア部と、
前記非通水性のコア部を被覆し、当該コア部の表面に沿った水分の移動を可能にする通水性膜と、
を備えたことにある。
【０００８】
本構成の人工土壌粒子によれば、フィラーを集合してなる非通水性のコア部を備えるため、非通水性のコア部により植物育成培地内の水分の蒸発を効果的に抑制するとともに、フィラーの間に形成される空隙により人工土壌粒子としての一定の通気性を維持することができる。また、非通水性のコア部を、通水性膜で被覆していることから、当該コア部の表面に沿って水分が移動可能となり、上面灌水等を行っても、植物育成培地内に過剰な水分が溜まることなく、植物に対する湿害が生じることもない。その結果、植物の生育を維持しながら、灌水の間隔を延ばすことができる。
【０００９】
本発明に係る人工土壌粒子において、
前記フィラーは、吸湿性フィラーであり、
前記非通水性のコア部は、撥水性のバインダーを用いて造粒されていることが好ましい。
【００１０】
本構成の人工土壌粒子によれば、非通水性のコア部は、撥水性のバインダーで造粒されているため、遮水性の粒状物として機能し、植物育成培地内の水分の蒸発を効果的に抑制することができる。また、フィラーとして吸湿性フィラーを使用することから、水蒸気を非通水性のコア部に吸収させることができる。従って、植物育成培地内の水分の蒸発を効率よく抑制することができる。
【００１１】
本発明に係る人工土壌粒子において、
前記フィラーは、吸湿性フィラーであり、
前記非通水性のコア部は、表面に非通水性膜が被覆されていることが好ましい。
【００１２】
本構成の人工土壌粒子によれば、非通水性のコア部は、表面に被覆された非通水性膜により、遮水性の粒状物として機能するため、植物育成培地内の水分の蒸発を効果的に抑制することができる。また、フィラーとして吸湿性フィラーを使用することから、非通水性膜で遮断できなかった水蒸気を吸湿性フィラーにより吸収することができる。従って、植物育成培地内の水分の蒸発をさらに抑制することができる。
【００１３】
本発明に係る人工土壌粒子において、
前記吸湿性フィラーは、セルロース短繊維、ビニロン繊維、及び珪藻土からなる群から選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。
【００１４】
本構成の人工土壌粒子によれば、吸湿性フィラーとして適切な材料を使用しているため、人工土壌粒子としての通気性を確保しながら、非通水性膜で遮断できなかった水蒸気を効率的に吸収することができる。従って、植物育成培地内の水分の蒸発をさらに抑制することができる。
【００１５】
本発明に係る人工土壌粒子において、
前記非通水性膜は、非水溶性エチルセルロース、セラック、ロジン、トール油、大豆油、魚油、牛脂、マシン油、流動パラフィン、スピンドル油、アセチルセルロース、フェノールレジン、ポリビニールアセテート、及びクマロンレジンからなる群から選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。
【００１６】
本構成の人工土壌粒子によれば、非通水性膜として適切な材料を使用しているため、非通水性のコア部が遮水性の粒状物として確実に機能する。従って、植物育成培地内の水分の蒸発を確実に抑制することができる。
【００１７】
本発明に係る人工土壌粒子において、
前記通水性膜は、珪藻土、寒天、ポリエチレングリコール、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸エステル、アルギン酸カリウム、及びアルギン酸アンモニウムからなる群から選択される少なくとも一種を含むことが好ましい。
【００１８】
本構成の人工土壌粒子によれば、通水性膜として適切な材料を使用しているため、コア部の表面に沿って水分が確実に移動することができる。これにより、上面灌水等を行っても、水分はコア部の表面に沿って下方に速やかに移動する。従って、植物育成培地内に過剰な水分が溜まることなく、良好な通気性を確保することができる。
【００１９】
本発明に係る人工土壌粒子において、
前記通水性膜は、０．１μｍ〜５ｍｍの厚みを有することが好ましい。
【００２０】
本構成の人工土壌粒子によれば、通水性膜として適切な厚みを有しているため、上面灌水等を行っても、水分はコア部の表面に沿って下方に速やかに移動する。従って、植物育成培地内に過剰な水分が溜まることなく、良好な通気性を確保することができる。
【００２１】
上記課題を解決するための本発明に係る人工土壌粒子の製造方法の特徴構成は、
フィラーを造粒して非通水性のコア部を形成する造粒工程と、
前記非通水性のコア部の表面を水分の移動が可能な通水性材料で被覆する通水性膜被覆工程と、
を包含することにある。
【００２２】
本構成の人工土壌粒子の製造方法によれば、フィラーを造粒して非通水性のコア部を形成する造粒工程を実施することで、非通水性のコア部により植物育成培地内の水分の蒸発を効果的に抑制するとともに、フィラーの間に形成される空隙により、人工土壌粒子としての一定の通気性を維持することができる。また、非通水性のコア部の表面を通水性材料で被覆する通水性膜被覆工程を実施することで、当該コア部の表面に沿って水分が移動可能となるため、上面灌水等を行っても、植物育成培地内に過剰な水分が溜まることなく、植物に対する湿害が生じることもない。従って、本発明により製造された人工土壌粒子は、植物の生育を維持しながら、灌水の間隔を延ばすことができる。
【００２３】
本発明に係る人工土壌粒子の製造方法において、
前記フィラーは、吸湿性フィラーであり、
前記造粒工程において、前記吸湿性フィラーを撥水性のバインダー用いて造粒することが好ましい。
【００２４】
本構成の人工土壌粒子の製造方法によれば、造粒工程において、吸湿性フィラーを撥水性のバインダー用いて造粒するため、コア部は遮水性の粒状物として機能し、植物育成培地内の水分の蒸発を効果的に抑制することができる。また、フィラーとして吸湿性フィラーを使用してコア部を造粒することで、水蒸気を非通水性のコア部に吸収させることができる。従って、植物育成培地内の水分の蒸発を効率よく抑制することができる。
【００２５】
本発明に係る人工土壌粒子の製造方法において、
前記フィラーは、吸湿性フィラーであり、
前記造粒工程は、吸湿性フィラーを造粒して形成したコア部の表面を疎水性材料で被覆する非通水性膜被覆工程を含むことが好ましい。
【００２６】
本構成の人工土壌粒子の製造方法によれば、コア部の表面を疎水性材料で被覆する非通水性膜被覆工程を実施することで、コア部は遮水性の粒状物として機能し、植物育成培地内の水分の蒸発を効果的に抑制することができる。また、フィラーとして吸湿性フィラーを使用してコア部を造粒することで、非通水性膜で遮断できなかった水蒸気を吸湿性フィラーにより吸収することができる。従って、植物育成培地内の水分の蒸発をさらに抑制することができる。
【００２７】
本発明に係る人工土壌粒子の製造方法において、
前記造粒工程において、前記フィラーに対して親和性を有するバインダーを用いて造粒することが好ましい。
【００２８】
本構成の人工土壌粒子の製造方法によれば、フィラーに対して親和性を有するバインダーを用いて造粒するため、バインダーによってフィラーが被覆されながら互いに連結される。その結果、隣接する複数のフィラーの間に形成される空隙は強固なものとなり、外部から強い力が加わっても人工土壌粒子としての通気性は維持される。
【００２９】
本発明に係る人工土壌粒子の製造方法において、
前記通水性膜被覆工程において、前記通水性材料を前記フィラーに対して重量比で０．０１倍以上使用することが好ましい。
【００３０】
本構成の人工土壌粒子の製造方法によれば、前記通水性膜被覆工程において、フィラーに対して適切な量の通水性材料を使用しているため、コア部の表面に適度な厚みの通水性膜が形成される。その結果、上面灌水等を行っても、水分はコア部の表面に沿って速やかに移動することができる。従って、植物育成培地内に過剰な水分が溜まることなく、良好な通気性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】図１は、本発明に係る人工土壌粒子を模式的に示した説明図である。
【図２】図２は、本発明に係る人工土壌粒子と一般土壌とを組み合わせた植物育成培地に植物を植栽した状態の説明図である。
【図３】図３は、本発明に係る人工土壌粒子と天然土壌とを組み合わせた植物育成培地に植物を植栽した状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明に係る人工土壌粒子、及び人工土壌粒子の製造方法に関する実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることを意図しない。
【００３３】
＜人工土壌粒子＞
図１は、本発明に係る人工土壌粒子５０を模式的に示した説明図である。図１（ａ）は、非通水性のコア部１０ａの表面に通水性膜２０を被覆した第一人工土壌粒子５０ａの概略構成図であり、図１（ｂ）は、非通水性膜３０で被覆された非通水性のコア部１０ｂの表面に通水性膜２０を被覆した第二人工土壌粒子５０ｂの概略構成図である。人工土壌粒子５０は、フィラー１を集合してなる非通水性のコア部１０と、非通水性のコア部１０を被覆し、当該非通水性のコア部１０の表面に沿った水分の移動を可能にする通水性膜２０とを備えている。人工土壌粒子５０は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、使用するフィラー１の種類により、異なる構造を備えた非通水性のコア部１０（１０ａ，１０ｂ）を形成している。以下、非通水性のコア部１０ａを備える第一人工土壌粒子５０ａ、及び非通水性のコア部１０ｂを備える第二人工土壌粒子５０ｂについて説明する。
【００３４】
（第一人工土壌粒子）
第一人工土壌粒子５０ａは、フィラー１として疎水性フィラー１ａを使用したものである。疎水性フィラー１ａは、当該疎水性フィラー１ａを複数集合させた場合にそれらの間に空隙２を形成し、人工土壌粒子５０に一定の剛性を与える材料であればよく、例えば、ガラス粉体、シリカパウダー、金属粉、疎水性高分子樹脂等を挙げることができる。第一人工土壌粒子５０ａは、疎水性フィラー１ａを使用しているため、図１（ａ）に示すように、疎水性フィラー１ａを集合させるだけで、非通水性のコア部１０ａを形成し、遮水性の粒状物として機能する。非通水性のコア部１０ａは、疎水性フィラー１ａを集合しているため、疎水性フィラー１ａの間に空隙２が形成され、当該空隙２により第一人工土壌粒子５０ａとしての通気性を確保している。なお、空隙２には水分は殆ど吸収されない。これは、疎水性フィラー１ａが有する疎水性のため、空隙２に一定の撥水効果が発生するからである。また、第一人工土壌粒子５０ａは、非通水性のコア部１０ａの表面に沿った水分の移動を可能にする通水性膜２０を備えていることから、上面灌水等を行うと、供給された水分は重力により非通水性のコア部１０ａの表面に沿って下方に移動する。このため、植物育成培地内に過剰な水分が溜まることなく、植物に対する湿害が生じることもない。その結果、１回の灌水で長期間植物の生育を維持することができ、灌水の管理を容易にすることができる。
【００３５】
通水性膜２０には通水性材料が含まれている。通水性材料とは、水分との親和性の高い材料であるが、水分に対する吸着力が比較的弱い材料のことである。当該材料を使用することにより、人工土壌粒子５０ａの表面は、水分に対する親和性を有するが、水分に対する吸着力が弱くなる。これにより、人工土壌粒子５０ａは非通水性のコア部１０ａの表面に沿った水分の移動が可能となり、植物育成培地に上面灌水等で水分を供給すると、水分を非通水性のコア部１０ａの表面に沿って下方向に移動させて排出することができ、植物育成培地内の通気性は確保される。その結果、植物育成培地内に過剰な水分が溜まることがなく、植物に湿害が生じることもない。
【００３６】
通水性膜２０に使用する通水性材料としては、例えば、珪藻土、寒天、ポリエチレングリコール、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸エステル、アルギン酸カリウム、アルギン酸アンモニウムが挙げられ、好ましくは、珪藻土、寒天、アルギン酸ナトリウムである。通水性材料として異なる通水性材料を混合したものを使用することも可能である。
【００３７】
人工土壌粒子５０ａは、外部環境に存在する水分の移動を通水性膜２０により確保しているため、通水性材料の使用量が適切な範囲で用いられることが重要になる。通水性材料の使用量としては、疎水性フィラー１ａの重量に対して、０．０１倍以上を使用することが好ましく、０．１倍以上を使用することがより好ましい。通水性材料の使用量が疎水性フィラー１ａの重量に対して０．０１倍未満の場合、人工土壌粒子５０ａの外表面を通水性材料で十分覆うことができず、人工土壌粒子５０ａの周りに存在する水分の下方への移動が低下して、植物に湿害が生じる虞がある。
【００３８】
人工土壌粒子５０ａは、外部環境に存在する水分の移動を通水性膜２０により確保しているため、外部環境の水分の移動を保つためには、通水性膜２０の厚みを適切なサイズに設定する必要がある。通水性膜２０の厚みは、０．１μｍ〜５ｍｍ、好ましくは２０μｍ〜１ｍｍに設定される。通水性膜２０の厚みを０．１μｍより小さく設定すると、人工土壌粒子５０ａの周囲に存在する水の移動が難しくなって、植物育成培地内の過剰な水分が適切に排出されず、植物に湿害が生じる虞がある。一方、通水性膜２０の厚みを５ｍｍより大きく設定すると、人工土壌粒子５０ａの周囲に存在する水分が過剰に排出されて、植物育成培地としての遮水性が低下する虞がある。
【００３９】
（第二人工土壌粒子）
第二人工土壌粒子５０ｂに使用するフィラー１としては、複数のフィラー１の間に空隙２を形成し、人工土壌粒子５０に一定の剛性を与える材料であればよく、好ましくは吸湿性フィラー１ｂが用いられる。人工土壌粒子５０は、フィラー１の間に形成された空隙２により、通気性を確保しているが、後述する非通水性膜３０で遮断できなかった水蒸気の一部が空隙２を通過するため、人工土壌粒子５０の遮水性が低下することがある。そこで、非通水性のコア部１０に吸湿性フィラー１ｂを使用すると、非通水性膜３０で遮断できなかった水蒸気は、吸湿性フィラー１ｂにより確実に吸収される。その結果、植物育成培地内の水分の蒸発をさらに抑制することができる。一方、第二人工土壌粒子５０ｂに吸湿性フィラー１ｂを使用する場合、そのコア部は通水性を有することになる。このため、第二人工土壌粒子５０ｂでは、図１（ｂ）に示すように、吸湿性フィラー１ｂを集合させて形成したコア部の表面を非通水性膜３０で被覆することにより、非通水性のコア部１０ｂを形成している。第二人工土壌粒子５０ｂは、第一人工土壌粒子５０ａと同じように、非通水性のコア部１０ｂの表面に沿った水分の移動を可能にする通水性膜２０を備えているため、上面灌水等においても好適に利用することができる。
なお、バインダーとして撥水性のバインダーを用いた場合は、フィラー１として吸湿性フィラー１ｂを使用したとしても、非通水性のコア部１を形成することができる。この場合、コア部は、撥水性のバインダーを均一に含んでいるため、水分の移動を遮蔽することができ、コア部の表面を非通水性膜３０で被覆しなくとも、遮水性の粒状物として機能する。撥水性のバインダーとしては、例えば、天然ラテックス、ポリクロロプレンラテックス、スチレン−ブタジエンラテックス、スチレン−ブタジエン−ビニルピリジンラテックス、アクリロニトリル−ブタジエンラテックス、カルボキシル変性スチレン−ブタジエンラテックス、カルボキシル変性スチレン−ブタジエン−ビニルピリジンラテックス、カルボキシル変性アクリロニトリル−ブタジエンラテックス、カルボキシル変性メチルメタクリレート−ブタジエンラテックス等を挙げることができる。
【００４０】
吸湿性フィラー１ｂとしては、例えば、セルロース繊維、ビニロン繊維、珪藻土、パーライト、バーミキュライト、ベントナイトが挙げられ、好ましくはセルロース繊維の中でもセルロース短繊維、ビニロン繊維、珪藻土である。吸湿性フィラー１ｂとして異なる種類の吸湿性フィラーを混合したものを使用することも可能である。
【００４１】
非通水性膜３０には疎水性材料が含まれているため、非通水性のコア部１０ｂは遮水性の粒状物として機能する。したがって、底面灌水等の鉢底に蓄えられた水分や、植物育成培地内に保持された水分等が、外部環境に蒸発しようとしても、非通水性のコア部１０ｂが遮水性の粒状物として機能し、水分の外部環境への蒸発を抑制することができる。非通水性膜３０には、非通水性のコア部１０ｂと連通する微細な連通孔が形成されており（図示せず）、非通水性のコア部１０ｂと外部環境との通気性を確保している。
【００４２】
非通水性膜３０に使用する疎水性材料としては、例えば、非水溶性エチルセルロース、セラック、ロジン、トール油、大豆油、魚油、牛脂、マシン油、流動パラフィン、スピンドル油、アセチルセルロース、フェノールレジン、ポリビニールアセテート、クマロンレジンが挙げられ、好ましくは非水溶性エチルセルロース、アセチルセルロース、ポリビニールアセテートである。疎水性材料として異なる種類の疎水性材料を混合したものを使用することも可能である。
【００４３】
第二人工土壌粒子５０ｂの非通水性のコア部１０ｂは、遮水性の粒状物として機能するため、非通水性膜３０に含まれる疎水性材料の使用量が適切な範囲で用いられることが重要になる。疎水性材料は、吸湿性フィラー１ｂの重量に対して、０．０２〜２倍を使用することが好ましく、０．０８〜０．４倍を使用することがさらに好ましい。疎水性材料の使用量が吸湿性フィラー１ｂの重量に対して０．０２倍未満の場合、吸湿性フィラー１ｂからなる粒状物の外表面を疎水性材料で十分被覆することができず、非通水性のコア部１０ｂの遮水性が低下する虞がある。一方、疎水性材料の使用量が吸湿性フィラー１ｂの重量に対して２倍を超える場合、吸湿性フィラー１ｂの間に形成される空隙２が疎水性材料により覆われ、第二人工土壌粒子５０ｂとしての通気性が低下する虞がある。
【００４４】
また、第二人工土壌粒子５０ｂの非通水性のコア部１０ｂは、非通水性膜３０の厚みを適切なサイズに設定することも重要になる。非通水性膜３０の厚みは、１０〜５００μｍ、好ましくは５０〜２００μｍに設定される。非通水性膜３０の厚みを１０μｍより小さく設定すると、非通水性のコア部１０ｂの遮水性が低下し、植物育成培地内の水分の蒸発を十分に抑制できない虞がある。一方、非通水性膜３０の厚みを５００μｍより大きく設定すると、第二人工土壌粒子５０ｂとしての通気性が低下する虞がある。
【００４５】
＜人工土壌粒子の製造方法＞
人工土壌粒子５０は、フィラー１を造粒して非通水性のコア部１０を形成する造粒工程と、非通水性のコア部１０の表面を水分の移動が可能な通水性材料で被覆する通水性膜被覆工程とを実施することにより製造される。非通水性のコア部１０を形成する造粒工程では、例えば、フィラー１として疎水性フィラー１ａを使用する場合、所定量の疎水性フィラー１ａを撹拌混合造粒装置で撹拌しながら、バインダーのエマルジョン液を少量ずつ投入してコア部を形成する。使用するバインダーは、使用するフィラー１に対して親和性を有するバインダーを用いることが好ましく、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ラテックス等を挙げることができる。フィラー１に対して親和性を有するバインダーを使用すると、バインダーによってフィラー１が被覆されながら互いに連結されるため、隣接する複数のフィラー１の間に形成される空隙２は強固なものとなる。
次いで、疎水性フィラー１ａで形成されたコア部を乾燥機により乾燥させた後、乾燥機を昇温し、コア部内に分散しているバインダーを溶融させて疎水性フィラー１ａどうしを固着させ、非通水性のコア部１０ａを形成する。非通水性のコア部１０ａは、必要に応じて、乾燥及び分級が行われ、粒径が調整される。
【００４６】
造粒工程において、フィラー１として吸湿性フィラー１ｂを使用する場合、吸湿性フィラー１ｂを造粒して形成したコア部の表面を疎水性材料で被覆する非通水性膜被覆工程を実行することが好ましい。非通水性膜被覆工程は、例えば、吸湿性フィラー１ｂを造粒して形成したコア部を適切な容器に投入し、当該コア部の体積（占有容積）の半分程度の水を加え、コア部の空隙２に水を浸み込ませる。次に、疎水性材料を水、エタノール等の溶媒に分散させた疎水性材料の分散液（例えば、５重量％非水溶性エチルセルロースのエタノール溶液）を調製し、水を浸み込ませたコア部に、コア部の体積の１／３〜１／２の疎水性材料の分散液を添加する。疎水性材料の分散液には、顔料、香料、殺菌剤、抗菌剤、消臭剤、殺虫剤等の添加物を混合しておくことも可能である。次に、コア部の外表部に疎水性材料の分散液が均一に付着するように転動させながら、コア部の外表部から疎水性材料の分散液を含浸させる。このとき、コア部の中心部には水が浸み込んでいるため、疎水性材料はコア部の外表部付近で留まる。その後、疎水性材料が付着したコア部を乾燥機で乾燥させ、コア部の外表部付近の吸湿性フィラー１ｂに疎水性材料を固着させて非通水性膜３０を形成することにより、非通水性のコア部１０ｂを作製する。疎水性材料としてポリビニールアセテート等の疎水性ポリマーを使用する場合は、コア部の乾燥後、乾燥機を昇温して疎水性ポリマーを溶融させ、非通水性膜３０を形成することにより、非通水性のコア部１０ｂを作製する。非通水性膜３０においては、疎水性材料の分散液が乾燥する際に疎水性材料の分散液に含まれていた溶媒が蒸発し、多孔質構造が形成される。多孔質構造は、非通水性のコア部１０ｂと外部環境とを連通する連通孔として機能する。従って、非通水性のコア部１０ｂは、連通孔により外部環境との通気性を維持しながら、非通水性膜３０による遮水性を得ることができる。
なお、上記造粒工程において、バインダーとして撥水性のバインダーを用いた場合は、フィラー１として吸湿性フィラー１ｂを使用したとしても、非通水性のコア部１を形成することができる。
【００４７】
通水性材料で被覆する通水性膜被覆工程は、例えば、通水性材料を水、エタノール等の溶媒に溶解又は分散させた被覆液を調製する。被覆液には、使用する通水性材料の種類に応じて、バインダー等を適宜添加する。次に、非通水性のコア部１０の外表面に被覆液が均一に付着するように非通水性のコア部１０を転動させながら、非通水性のコア部１０の体積の１／３〜１／２の通水性材料の被覆液を添加し、非通水性のコア部１０の外表面から含浸させる。このとき、非通水性のコア部１０は疎水性の粒状物となっているため、通水性材料は非通水性のコア部１０の外表面付近に留まる。その後、通水性材料が付着した非通水性のコア部１０を乾燥機で乾燥させて、通水性膜２０を形成することにより、人工土壌粒子５０が完成する。被覆液にバインダーを添加している場合は、バインダーを溶融させて非通水性のコア部１０の表面に通水性材料を固着させ、通水性膜２０を形成することにより、人工土壌粒子５０が完成する。
【００４８】
通水性材料として高分子ゲル化剤のアルギン酸ナトリウム等を使用する場合は、例えば、以下の方法により通水性膜２０を形成することができる。０．１〜５重量％アルギン酸ナトリウム水溶液を調製し、非通水性のコア部１０の体積の１／３〜１／２のアルギン酸ナトリウム水溶液を添加する。次に、非通水性のコア部１０の表面にアルギン酸ナトリウム水溶液が均一に付着するように非通水性のコア部１０を転動させながら、被覆液を添加して、非通水性のコア部１０の外表面から含浸させる。このとき、非通水性のコア部１０は疎水性の粒状物となっているため、アルギン酸ナトリウム水溶液は非通水性のコア部１０の外表面付近に留まる。その後、多価金属イオン（例えば、Ｃａイオン）の水溶液を添加して、アルギン酸ナトリウムの分子間でイオン架橋を生じさせ、アルギン酸ナトリウムをゲル化させて通水性膜２０を形成する。そして、アルギン酸ナトリウムのゲル化物が付着した非通水性のコア部１０を乾燥機で乾燥させると、人工土壌粒子５０が完成する。
【００４９】
高分子ゲル化剤をゲル化させる多価金属イオンとしては、例えば、塩化カルシウム、塩化バリウム、塩化ストロンチウム、塩化ニッケル、塩化アルミニウム、塩化鉄、塩化コバルト等の多価金属の塩化物水溶液、硝酸カルシウム、硝酸バリウム、硝酸アルミニウム、硝酸鉄、硝酸銅、硝酸コバルト等の多価金属の硝酸塩水溶液、乳酸カルシウム、乳酸バリウム、乳酸アルミニウム、乳酸亜鉛等の多価金属の乳酸塩水溶液、硫酸アルミニウム、硫酸亜鉛、硫酸コバルト等の多価金属の硫酸塩水溶液が挙げられる。これらの多価金属イオン水溶液は、二種以上を組み合わせて使用することも可能である。
【００５０】
＜人工土壌粒子を使用した植物育成培地＞
図２は、本発明に係る人工土壌粒子５０と一般土壌５１とを組み合わせた植物育成培地１００に植物Ｐを植栽した状態の説明図である。図２（ａ）は、植物育成培地１００に植物Ｐを底面灌水５２により植栽した状態を模式的に示した図であり、図２（ｂ）は、植物育成培地１００の体積含水率の経過と、一般土壌５１（例えば、バーミキュライト、パーライト等）のみを使用した培地の体積含水率の経過とを比較したグラフである。本発明の人工土壌粒子５０は、人工土壌粒子５０のみで植物育成培地１００を作製して、植物Ｐを栽培することも可能であるが、図２に示すように、一般土壌５１と組み合わせて使用することも可能である。植物育成培地１００では、植物育成培地１００の上面から所定の深さに、本発明の人工土壌粒子５０を使用して遮水層４０を形成している。遮水層４０は、植物育成培地１００内の水分が外部環境に蒸発することを抑制するためのものである。人工土壌粒子５０は、図１で説明した非通水性のコア部１０が遮水性の粒状物として機能するため、図２（ａ）に示すような底面灌水５２を行う場合でも、鉢底から蒸発した水分は、遮水層４０により外部環境への蒸発が抑制される。また、人工土壌粒子５０の非通水性のコア部１０はフィラー１を集合して形成しているため、フィラー１の間には空隙２が形成される。当該空隙２は、空気を通すため、人工土壌粒子５０としての通気性を確保することができ、植物Ｐの根が酸素不足に陥ることもない。
図２（ａ）のような底面灌水５２を行う場合、土壌内の水分は鉢底の水分Ｗから常時供給されるため、鉢底の水分Ｗがなくなるまで、土壌の体積含水率は、一定期間維持される。植物育成培地１００では、人工土壌粒子５０を遮水層４０として使用しているため、植物育成培地１００内の水分の蒸発を抑制することができる。その結果、図２（ｂ）に示すように、植物育成培地１００は、一般土壌５１のみを使用した培地と比較して、底面灌水５２による体積含水率の維持される期間を延ばすことができ、その結果、灌水の間隔を大幅に延長することができる。なお、人工土壌粒子５０の非通水性のコア部１０の表面は通水性膜２０で被覆されているため、人工土壌粒子５０は、上面灌水を行っても、通水性膜２０により水分の移動が可能となり、複数の人工土壌粒子５０の間に形成される隙間５３を通って、過剰な水分は下方に排出される。これにより、植物育成培地１００としての通気性が確保されるため、人工土壌粒子５０は上面灌水においても好適に利用することができる。
【００５１】
＜人工土壌粒子を使用した天然土壌培地＞
図３は、本発明に係る人工土壌粒子５０と天然土壌５４とを組み合わせた植物育成培地１０１に植物Ｐを植栽した状態の説明図である。図３（ａ）は、人工土壌粒子５０で二層の遮水層４０（４０ａ，４０ｂ）を設けた植物育成培地１０１に植物Ｐを植栽した状態を模式的に示した図であり、図３（ｂ）は、人工土壌粒子５０と天然土壌５４とを組み合わせた植物育成培地１０１の体積含水率の経過と、天然土壌５４のみを用いた培地の体積含水率の経過とを比較したグラフである。人工土壌粒子５０は、図３に示すように、天然土壌５４と組み合わせて使用することも可能である。図３に示す実施形態では、本発明の人工土壌粒子５０を用いて、植物育成培地１０１の内部に遮水層４０を２層設けている。第一遮水層４０ａは、植物育成培地１０１の上面から所定の深さであって、植物Ｐの根よりも上方に形成し、第二遮水層４０ｂは、植物Ｐの根よりも下方に形成している。第一遮水層４０ａは、植物育成培地１０１からの水分の蒸発を抑制するものであり、第二遮水層４０ｂは、下方への水分の流出を抑制するものである。図３（ａ）のような露地栽培の場合、上面灌水を行うと、第二遮水層４０ｂより上方の天然土壌５４に一定以上の水分が保持される。また、天然土壌５４に保持されている水分は、第一遮水層４０ａにより蒸発を抑制されるため、植物Ｐの根が水分を吸収できる領域、つまり第一遮水層４０ａと第二遮水層４０ｂとの間の領域に存在する天然土壌５４の保水性が大幅に向上することになる。なお、人工土壌粒子５０は、通水性膜２０により水分の移動が可能となっているため、植物育成培地１０１内の過剰な水分は、複数の人工土壌粒子５０の間に形成される隙間５３を通って下方に排出され、植物Ｐに湿害が生じることが防止される。このように本発明の人工土壌粒子５０を使用すると、図３（ｂ）に示すように、天然土壌５４のみを用いた培地と比較して、体積含水率を一定期間維持することが可能となる。このため、例えば、天然土壌５４が保水性の低い砂質の土壌であったとしても、人工土壌粒子５０の２層の遮水層４０（４０ａ，４０ｂ）により、植物Ｐの根が水分を吸収できる領域において天然土壌５４の保水性を向上させることができ、砂漠等の緑化等にも応用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る人工土壌粒子、及び人工土壌粒子の製造方法は、家庭菜園、観葉植物、植物工場、屋内緑化、砂漠の緑化等における農業、園芸分野に利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１                                フィラー
１ａ                              疎水性フィラー
１ｂ                              吸湿性フィラー
１０（１０ａ，１０ｂ）            非通水性のコア部
２０                              通水性膜
３０                              非通水性膜
４０（４０ａ，４０ｂ）            遮水層
５０                              人工土壌粒子
５０ａ                            第一人工土壌粒子
５０ｂ                            第二人工土壌粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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