(57)【要約】【課題】土壌としての基本性能を維持しながら、高い耐久性及び耐水性を有し、取り扱いが容易であり、さらには美観についても優れている人工土壌粒子の製造方法を提供する。【解決手段】無機物と有機物とを含む人工土壌粒子の製造方法であって、無機フィラー、有機繊維、及び非エマルジョン結合剤を混合して攪拌する混合工程（Ｓ１）と、混合工程で得られた混合物に造粒液を添加して造粒する造粒工程（Ｓ２）と、造粒工程により生成した造粒物を硬化させる硬化工程（Ｓ３）と、を包含する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機物と有機物とを含む人工土壌粒子の製造方法であって、
無機フィラー、有機繊維、及び非エマルジョン結合剤を混合して攪拌する混合工程と、
前記混合工程で得られた混合物に造粒液を添加して造粒する造粒工程と、
前記造粒工程により生成した造粒物を硬化させる硬化工程と、
を包含する人工土壌粒子の製造方法。
【請求項２】
前記混合工程において、前記無機フィラー及び前記有機繊維の合計配合量（ａ）と、前記非エマルジョン結合剤の配合量（ｂ）とが、重量比（ａ：ｂ）で、２：１〜３０：１に調整される請求項１に記載の人工土壌粒子の製造方法。
【請求項３】
前記非エマルジョン結合剤は、５０％含有粒径範囲が１５〜３５５μｍ、ＪＩＳ  Ｋ７２１０に準拠して測定されるメルトフローレート（温度：１９０℃、荷重：２．１６ｋｇｆ）が５０ｇ／１０分以上の樹脂粉末である請求項１又は２に記載の人工土壌粒子の製造方法。
【請求項４】
前記樹脂粉末はポリオレフィン樹脂粉末である請求項３に記載の人工土壌粒子の製造方法。
【請求項５】
前記無機フィラーは白色珪藻土であり、前記有機繊維はセルロースである請求項１〜４の何れか一項に記載の人工土壌粒子の製造方法。
【請求項６】
前記混合工程において、粉末着色剤をさらに混合する請求項１〜５の何れか一項に記載の人工土壌粒子の製造方法。
【請求項７】
前記造粒工程において、液体着色剤及び／又は変色防止剤をさらに添加する請求項１〜６の何れか一項に記載の人工土壌粒子の製造方法。
【請求項８】
前記硬化工程により生成した硬化造粒物の表面に変色防止剤をコートするコーティング工程をさらに包含する請求項１〜７の何れか一項に記載の人工土壌粒子の製造方法。
【請求項９】
人工土壌粒子の粒度分布を０．５〜１２ｍｍに調整する粒度調整工程をさらに包含する請求項１〜８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、無機物と有機物とを含む人工土壌粒子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人工土壌は、これまで植物工場での野菜の栽培等に利用されてきたが、近年、人工土壌に対するニーズが多様化し、例えば、人工土壌を使用して観葉植物や花卉等の様々な植物が栽培されるようになってきている。人工土壌には、土壌としての基本性能（保水性、保肥性等）が優れていることは勿論のこと、清潔感があり、且つ取り扱いが容易であること等が求められる。例えば、透明ないし半透明のポットに人工土壌を入れ、室内で観葉植物を栽培する商品が開発されているが、このようなインテリア性の高い商品は、見た目の美しさや清潔感だけでなく、耐水性や耐久性、さらには、取り扱いの容易性が要求される。ところが、観葉植物や鉢植えの花卉等は、一旦使用を開始すると基本的に土壌を交換することが想定されていないため、潅水による水分環境の変化や、温度環境の変化等によって人工土壌の構造が徐々に崩壊し、保水性、保肥性、耐水性、及び耐久性等の性能を長期に亘って維持することが困難となることがある。また、人工土壌の原材料としてセルロース繊維等の白色有機物を用いた場合には、使用期間が長くなると人工土壌が褐色に変色し、美観や清潔感を損ねて商品価値が低下することも懸念されていた。
【０００３】
これまでに開発された人工土壌として、有機物、無機物、及び土壌のうち少なくとも一種の成分、並びに石こう等の固形物を水溶性ウレタンポリマーの硬化物によって結合した多孔性人工土壌体があった（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１の多孔性人工土壌体は、固形物を部分的に結合させて水を保持可能な空孔を形成することにより、人工土壌体の保水性を向上させたものである。
【０００４】
また、粉状のゼオライトを水溶性高分子からなる結合材で結合した団粒構造ゼオライトがあった（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２の団粒構造ゼオライトは、ゼオライトを団粒構造化して水を保持可能な孔隙を形成することにより、団粒体の保水性を高めたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２４４８２０号公報
【特許文献２】特開２０００−３３６３５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
観葉植物や鉢植えの花卉等の栽培に利用する人工土壌においては、保水性や保肥性等の基本性能を備えていることは当然のこと、美観に優れるとともに高い耐水性や耐久性を備え、且つ取り扱いが容易であることが望まれる。この点、特許文献１の人工土壌体は、水溶性ウレタンポリマーの硬化物による結合形態が部分的であることから、十分な強度を有しているとは言えない。このため、水分環境や温度環境の変化によって人工土壌体の構造が破壊され、その結果、土壌としての基本性能が低下したり、微粉等が発生して取り扱い難くなる可能性がある。また、特許文献１には、人工土壌体の原材料として、赤土、黒土、汚泥、古タイヤの粉等の濃い有色の固形物が挙げられているが、これらを原材料とした人工土壌体は褐色を呈するため、インテリア性が求められる室内での栽培に適した美観を備えているとは言えない。
【０００７】
特許文献２の団粒構造ゼオライトは、水の存在下で粉末のゼオライトと結合材とを混合して乾燥させただけのものであるため、ゼオライトの粒子間の結合力が十分であるとは言えない。この団粒構造ゼオライトを用いて観葉植物等の植栽作業を行うと、外的な圧力等により団粒構造が破壊され、保水性や保肥性が低下したり、微粉等が発生して取り扱い難くなる虞がある。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、土壌としての基本性能を維持しながら、高い耐久性及び耐水性を有し、取り扱いが容易であり、さらには美観についても優れている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】
【０００９】
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、
無機物と有機物とを含む人工土壌粒子の製造方法であって、
無機フィラー、有機繊維、及び非エマルジョン結合剤を混合して攪拌する混合工程と、
前記混合工程で得られた混合物に造粒液を添加して造粒する造粒工程と、
前記造粒工程により生成した造粒物を硬化させる硬化工程と、
を包含することにある。
【００１０】
本構成の人工土壌粒子の製造方法によれば、無機フィラー、有機繊維、及び非エマルジョン結合剤の混合物を造粒し、硬化させたものを人工土壌粒子としている。人工土壌粒子に含まれる無機フィラー及び有機繊維は、非エマルジョン結合剤によって結合されている。非エマルジョン結合剤は、耐水性及び耐久性に優れているため、人工土壌粒子が長期に亘って湿潤な環境に曝されても、人工土壌粒子の構造が破壊されることなく、形状を維持することができる。また、非エマルジョン結合剤を使用した場合、無機フィラー及び有機繊維と混合する際に界面活性剤等を添加する必要がないので、人工土壌粒子が潅水等で湿潤状態となったときに泡立ちが発生せず、使い勝手が良いものとなる。
このように、本構成の人工土壌粒子の製造方法によれば、土壌としての基本性能を低下させることなく、取り扱いが容易であり、しかも使い勝手にも優れた人工土壌粒子を製造することができる。このようにして製造された人工土壌粒子は、土壌を交換することが少ない観葉植物や鉢植えの花卉等の育成培地として好適に使用することができる。
【００１１】
本発明に係る人工土壌粒子の製造方法において、
前記混合工程において、前記無機フィラー及び前記有機繊維の合計配合量（ａ）と、前記非エマルジョン結合剤の配合量（ｂ）とが、重量比（ａ：ｂ）で、２：１〜３０：１に調整されることが好ましい。
【００１２】
本構成の人工土壌粒子の製造方法によれば、無機フィラー及び有機繊維の合計配合量（ａ）と、非エマルジョン結合剤の配合量（ｂ）とが、上記の適切な重量比（ａ：ｂ）で調整されているため、特に、人工土壌粒子の基本性能の一つである保水性を十分に維持しながら、耐水性及び耐久性を高めた人工土壌粒子を製造することができる。
【００１３】
本発明に係る人工土壌粒子の製造方法において、
前記非エマルジョン結合剤は、５０％含有粒径範囲が１５〜３５５μｍ、ＪＩＳ  Ｋ７２１０に準拠して測定されるメルトフローレート（温度：１９０℃、荷重：２．１６ｋｇｆ）が５０ｇ／１０分以上の樹脂粉末であることが好ましい。
【００１４】
本構成の人工土壌粒子の製造方法によれば、非エマルジョン結合剤として、上記の適切な粒径範囲を有する樹脂粉末を使用することにより、無機フィラーや有機繊維の経時劣化による変色を最小限に抑えた人工土壌粒子を製造することができる。また、上記の適切なメルトフローレートを有する樹脂粉末を使用することにより、無機フィラー及び有機繊維の結合力を効果的に高めることができるため、人工土壌粒子の基本性能を維持しながら、耐水性及び耐久性に優れた人工土壌粒子を製造することができる。
【００１５】
本発明に係る人工土壌粒子の製造方法において、
前記樹脂粉末はポリオレフィン樹脂粉末であることが好ましい。
【００１６】
本構成の人工土壌粒子の製造方法によれば、非エマルジョン結合剤に使用する樹脂粉末として、ポリオレフィン樹脂粉末を選択することにより、特に耐水性及び耐久性に優れた人工土壌粒子を製造することができる。
【００１７】
本発明に係る人工土壌粒子の製造方法において、
前記無機フィラーは白色珪藻土であり、前記有機繊維はセルロースであることが好ましい。
【００１８】
本構成の人工土壌粒子の製造方法によれば、無機フィラーとして使用する白色珪藻土、及び有機繊維として使用するセルロースは、何れも白色系の材料であるため、美観に優れた人工土壌粒子を製造することができる。
【００１９】
本発明に係る人工土壌粒子の製造方法において、
前記混合工程において、粉末着色剤をさらに混合することが好ましい。
【００２０】
本構成の人工土壌粒子の製造方法によれば、無機フィラー、有機繊維、及び非エマルジョン結合剤の混合物にさらに粉末着色剤を混合することにより、インテリア性に優れた人工土壌粒子を製造することができる。特に、無機フィラー及び有機繊維が白色系の材料である場合は、粉末着色剤による発色が鮮やかなものとなり、付加価値の高い人工土壌粒子を製造することができる。
【００２１】
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、液体着色剤及び／又は変色防止剤をさらに添加することが好ましい。
【００２２】
本構成の人工土壌粒子の製造方法によれば、造粒液とともに液体着色剤及び／又は変色防止剤が添加されるため、インテリア性に優れた人工土壌粒子を製造することができる。特に、無機フィラー及び有機繊維が白色系の材料である場合は、液体着色剤による発色が鮮やかなものとなり、また、変色防止剤を含む場合は経時劣化等による変色が防止されるため、付加価値の高い人工土壌粒子を製造することができる。
【００２３】
本発明に係る人工土壌粒子の製造方法において、
前記硬化工程により生成した硬化造粒物の表面に変色防止剤をコートするコーティング工程をさらに包含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、変色防止剤で表面がコートされた人工土壌粒子を製造することができる。このようにして製造された人工土壌粒子は、美観や清潔感が求められる室内用の観葉植物や鉢植えの花卉等の育成培地として好適に利用することができる。
【００２５】
本発明に係る人工土壌粒子の製造方法において、
人工土壌粒子の粒度分布を０．５〜１２ｍｍに調整する粒度調整工程をさらに包含することが好ましい。
【００２６】
本構成の人工土壌粒子の製造方法によれば、粒度分布が上記の適切な範囲に調整された人工土壌粒子が製造されるため、人工土壌粒子間の間隙に適量の水分を保持することが可能となり、保水性に優れた人工土壌培地を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の人工土壌粒子の製造方法の手順を示したフローチャートである。
【図２】図２は、本発明の人工土壌粒子の製造方法により製造された人工土壌粒子の概略構成図である。
【図３】図３は、実施例にかかる人工土壌粒子の顕微鏡画像である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。ただし、本発明は、以下の説明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。
【００２９】
＜人工土壌粒子の製造方法＞
本発明の人工土壌粒子の製造方法は、無機物と有機物とを含む人工土壌粒子を製造するものである。無機物及び有機物は、互いに混ざり合った状態で人工土壌粒子内に存在し、その状態を維持したまま結合剤によって固定化されている。このように、人工土壌粒子は、結合剤によって粒子としての形状が維持されている。
【００３０】
かかる人工土壌粒子を得るため、本発明の人工土壌粒子の製造方法では、混合工程、造粒工程、及び硬化工程を実行し、さらに、必要に応じてコーティング工程、及び粒度調整工程を実行する。これら一連の工程により、土壌としての基本性能を維持しながら、高い耐久性及び耐水性を有し、取り扱いが容易であり、さらに美観にも優れた人工土壌粒子を製造することが可能となる。以下、本発明の人工土壌粒子の製造方法について説明する。
【００３１】
〔混合工程〕
図１は、本発明の人工土壌粒子の製造方法の手順を示したフローチャートである。図中に示す記号「Ｓ」はステップを意味する。初めに、人工土壌粒子の原材料である無機フィラー、有機繊維、及び非エマルジョン結合剤を混合して攪拌する（Ｓ１：混合工程）。無機フィラー、及び有機繊維については、後の「人工土壌粒子」の項目にて詳細に説明する。混合工程は、無機フィラー、有機繊維、及び非エマルジョン結合剤を攪拌機（造粒機）に投入し、原材料が十分に混ざり合うまで攪拌することにより行われる。攪拌機への各原材料の投入順序は、すべて同時でもよいし、別々であってもよい。例えば、最初に無機フィラー及び有機繊維を投入して攪拌し、両者が十分に馴染んでから非エマルジョン結合剤を投入してもよい。非エマルジョン結合剤を混合する際には、界面活性剤等を添加する必要がないため、最終的に得られる人工土壌粒子は潅水等で湿潤状態になっても泡立ちが発生せず、使い勝手が良いものとなる。非エマルジョン結合剤としては、ポリオレフィン、ポリウレタン、ラテックス等の樹脂粉末を使用することができる。中でも、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）等のポリオレフィンからなる樹脂粉末は、耐水性及び耐久性に優れているため、人工土壌粒子の用途には好適である。非エマルジョン結合剤として使用される樹脂粉末は、５０％含有粒径範囲が１５〜３５５μｍ、好ましくは７５〜１８０μｍ、ＪＩＳ  Ｋ７２１０に準拠して測定されるメルトフローレート（温度：１９０℃、荷重：２．１６ｋｇｆ）が５０ｇ／１０分以上、好ましくは５８ｇ／１０分以上である。ここで、ｘ％含有粒径範囲は、中位粒径が示された樹脂粉末の粒径分布において、当該中位粒径を中央値として総粒子数のｘ％が含まれる粒径の範囲を意味する。例えば、中位粒径が２０μｍの場合、５０％含有粒径範囲は１５〜３５μｍ、８０％含有粒径範囲は１０〜４０μｍとなり得る。中位粒径が１３０μｍの場合、５０％含有粒径範囲は７５〜１８０μｍ、８０％含有粒径範囲は４０〜２５０μｍとなり得る。中位粒径が２５０μｍの場合、５０％含有粒径範囲は１８０〜３５５μｍ、８０％含有粒径範囲は５０〜５００μｍとなり得る。５０％含有粒径範囲を１５〜３５５μｍとするためには、中位粒径が２０μｍ、１３０μｍ、２５０μｍの三種の樹脂粉末を適切な配合比で混合すればよい。このような性状を有する樹脂粉末を使用すれば、無機フィラーや有機繊維の経時劣化が一つの原因となって発生し得る人工土壌粒子の変色や色褪せを最小限に抑えることができる。また、上記の適切なメルトフローレートを有する樹脂粉末を使用すれば、無機フィラー及び有機繊維の結合力を効果的に高めることができ、最終的に得られる人工土壌粒子の基本性能を維持しながら、耐水性及び耐久性を向上させることができる。
【００３２】
各原材料の配合量は、無機フィラー及び有機繊維の合計配合量（ａ）と、非エマルジョン結合剤の配合量（ｂ）とが、重量比（ａ：ｂ）で、２：１〜３０：１、好ましくは４：１〜２０:１となるように調整される。上記重量比（ａ：ｂ）が２：１より小さい場合（すなわち、無機フィラー及び有機繊維の合計配合量（ａ）が非エマルジョン結合剤の配合量（ｂ）に対して２倍未満となる場合）、非エマルジョン結合剤の配合量が過剰となるため、無機フィラー及び有機繊維が非エマルジョン結合剤の中に埋没し、最終的に得られる人工土壌粒子の保水性や保肥性が低下する虞がある。一方、上記重量比（ａ：ｂ）が３０：１より大きい場合（すなわち、無機フィラー及び有機繊維の合計配合量（ａ）が非エマルジョン結合剤の配合量（ｂ）に対して３０倍を超える場合）、非エマルジョン結合剤の配合量が不足するため、無機フィラー及び有機繊維の結合力が不十分となり、最終的に得られる人工土壌粒子が崩壊し易くなる。
【００３３】
人工土壌粒子を着色する場合には、混合工程において、原材料に着色剤を混合しておくことができる。この場合、混合工程で混合される無機フィラー、有機繊維、及び非エマルジョン結合剤は何れも非水性材料（濡れていない材料）であるため、着色剤として非水性の粉末着色剤を使用することが好ましい。この場合、粉末着色剤は、ナノオーダーの超微粒子で構成される顔料を使用することが好ましい。これは、人工土壌粒子に含まれる無機フィラーは、通常サイズがミクロンオーダーであるため、一般的なミクロンオーダーの顔料を使用すると、無機フィラーと顔料とが混ざると斑模様になってしまうからである。
【００３４】
〔造粒工程〕
次に、混合工程で得られた無機フィラー、有機繊維、及び非エマルジョン結合剤の混合物に造粒液を添加し、そのまま攪拌機（造粒機）による攪拌を継続する。すると、混合物が造粒液を巻き込みながら徐々に造粒され、人工土壌粒子の原形となる混合粒状体が生成する（Ｓ２：造粒工程）。このように、造粒液は、混合物を粒子形状に整えながら当該混合物に含まれる各原材料を結着させるものである。そのため、造粒液には粘性を有する液体が使用される。造粒液としては、寒天、アルギン酸塩、セルロース、でんぷん、カラギーナン、アラビアガム、ペクチン、ローカストビーンガム、キサンタンガム、タラガム、グアーガム、タマリンドシードガム、サイリウムシードガム、ヒアルロン酸、キチン、キトサン、膠等の天然多糖類を水に溶解又は分散させたものが好適に使用される。また、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリアクリル酸塩等の水溶性高分子や親水性高分子を水に溶解又は分散させたものを使用することも可能である。造粒工程は、転動造粒、流動層造粒、攪拌造粒、圧縮造粒、押出造粒、破砕造粒、溶融造粒、噴霧造粒等の公知の造粒法により行うことができる。
【００３５】
人工土壌粒子を着色する場合、上記の混合工程で粉末着色剤を混合したが、粉末着色剤の混合に代えて、あるいはそれに加えて、造粒工程で使用する造粒液とともに液体着色剤を添加することができる。この場合、液体着色剤として超微粒子の顔料の分散体を使用することが好ましい。液体着色剤は、混合粒状体の内部にまで浸透し易く、且つ均一に着色できるため、最終的に得られる人工土壌粒子は鮮やかな色に着色され、インテリア性に優れた人工土壌とすることができる。なお、造粒工程では造粒液とともに変色防止剤を添加することも可能である。この場合、人工土壌粒子全体に変色防止剤が分散して経時劣化等による変色が防止されるため、人工土壌の付加価値をさらに高めることができる。変色防止剤としては、例えば、エチレン・グリシジルメタクリレート共重合体等の樹脂が挙げられる。
【００３６】
人工土壌粒子に肥料成分を担持させる場合、造粒液に肥料成分を添加することができる。肥料成分を含む造粒液を用いて混合物の造粒工程を行うと、肥料成分が無機フィラー、有機繊維、及び非エマルジョン結合剤に付着し、混合粒状体の表面から内部にかけて保持される。この混合粒状体を用いて構成した人工土壌粒子は、初めに灌水や植物の根酸等によって混合粒状体の表面から肥料成分が溶出し、次いで混合粒状体の内部に保持された肥料成分が徐々に溶出する。このような肥料の徐放性を備えた人工土壌粒子は、長期に亘って栽培がなされる観葉植物や鉢植えの花卉等の育成培地として好適である。なお、無機フィラーとしてイオン交換能を有する材料を使用すると、肥料成分は原材料への付着だけでなく、無機フィラーにイオン交換によって担持されるため、肥料の徐放期間をさらに延長することができる。ちなみに、この人工土壌粒子は、後述の硬化工程により構造が固定化されているため、肥料成分が抜けた後も人工土壌粒子としての構造を維持している。従って、人工土壌粒子の構造の崩壊が起こり難く、微粉等が発生しないため、取り扱いが容易なものとなる。
【００３７】
〔硬化工程〕
次に、造粒工程により生成した無機フィラー、有機繊維、及び非エマルジョン結合剤を含む混合粒状体を硬化させる（Ｓ３：硬化工程）。硬化工程は、非エマルジョン結合剤の特性に応じて、種々の方法で行うことができる。例えば、非エマルジョン結合剤が熱可塑性樹脂を含む場合、混合粒状体を一旦非エマルジョン結合剤の融点以上に昇温し、無機フィラー及び有機繊維に非エマルジョン結合剤を融着させる。次に、混合粒状体を冷却し、非エマルジョン結合剤を固化させて無機フィラー及び有機繊維を固定する。これにより、無機フィラー、有機繊維、及び非エマルジョン結合剤の混合物が粒子形状を維持したまま硬化する。その他の硬化工程として、例えば、非エマルジョン結合剤が加熱や光照射によって架橋（硬化）する架橋性樹脂を含む場合は、熱硬化反応や光架橋反応により、無機フィラー、有機繊維、及び非エマルジョン結合剤の混合物を粒子形状に硬化させることができる。
【００３８】
硬化工程により得られた硬化造粒物は、無機フィラー及び有機繊維が非エマルジョン結合剤によって結合され、固定されたものである。非エマルジョン結合剤は樹脂粉末であるため、無機フィラー及び有機繊維は非エマルジョン結合剤によって完全に覆い尽くされることはなく、無機フィラー及び有機繊維の一部が適度に露出した状態で固定されている。従って、この硬化造粒物は、無機フィラー及び有機繊維が本来有する保水性や保肥性と、非エマルジョン結合剤に由来する耐水性や耐久性とがバランスされたものとなっている。
【００３９】
〔コーティング工程〕
上記の硬化工程により得られた硬化造粒物は、そのまま人工土壌粒子として使用しても十分耐え得るものであるが、硬化造粒物の表面が剥き出しになっているため、長期間使用した場合、水分、紫外線、摩擦等により劣化することがある。例えば、人工土壌粒子が着色剤で着色されたものである場合は、変色、色落ち、色褪せ等が発生する可能性がある。そこで、上記の硬化工程の後、必要に応じて硬化造粒物の表面にコーティングを行うことも可能である。例えば、変色防止剤により表面のコーティングを行う（Ｓ４：コーティング工程）。この場合の変色防止剤としては、例えば、エチレン・グリシジルメタクリレート共重合体等の樹脂を使用することができる。変色防止剤は、粒子径が１μｍ以下の微粒子形態のものが好ましい。コーティング工程は、上記の変色防止剤を硬化造粒物の表面に直接噴き付けたり、変色防止剤を含む分散液に硬化造粒物を浸漬させて引き上げる方法等により行うことができる。また、コーティング工程は、複数回繰り返して行うことも有効である。この場合、人工土壌粒子の表面が変色防止剤からなる樹脂で被覆されるため、変色防止剤による変色防止効果に加えて、被膜によって人工土壌粒子が補強される効果も得られる。
【００４０】
〔粒度調整工程〕
人工土壌粒子を用いて人工土壌培地を構成する場合、人工土壌粒子の粒度分布が適度に揃っていると、人工土壌粒子の内部だけでなく、人工土壌粒子間に形成される間隙にも適度に水分を保持することができる。そこで、人工土壌培地を構成する場合は、人工土壌粒子の粒度分布が０．５〜１２ｍｍ、好ましくは０．７〜６ｍｍに調整される（Ｓ５：粒度調整工程）。人工土壌粒子の粒子径が０．５ｍｍより小さくなると、人工土壌粒子間に形成される間隙が小さくなり、当該間隙に栽培植物が利用可能な水分（易効水）が強く吸着されて通気性が低下する。その結果、栽培植物の根に酸素を十分に供給することができず、根腐れが生じる虞がある。一方、人工土壌粒子の粒子径が１２ｍｍより大きくなると、人工土壌粒子間に形成される間隙が大きくなり、当該間隙に水分を保持する力が弱まって保水性が低下する。そのため、栽培植物への潅水の頻度を上げる必要があり、観葉植物や鉢植えの花卉等を栽培する場合には人の手間を要することになる。粒度調整工程は、篩がけ等により行うことができるが、前述の造粒工程において、無機フィラー、有機繊維、及び非エマルジョン結合剤を含む混合粒状体を生成する際に、粒度分布をおおよそ０．５〜１２ｍｍに調整することができれば、改めて粒度調整工程を行わなくてもよく、この場合、造粒工程が粒度調整工程を兼ねることになる。粒度分布が適切に調整された人工土壌粒子は、観葉植物や鉢植えの花卉等の育成培地として好適に利用することができる。
【００４１】
＜人工土壌粒子＞
図２は、本発明の人工土壌粒子の製造方法により製造された人工土壌粒子１００の概略構成図である。図２（ａ）は、人工土壌粒子１００の全体を模式的に表した図であり、図２（ｂ）は、人工土壌粒子１００の内部を部分的に拡大した図である。人工土壌粒子１００は、無機フィラー１０、有機繊維２０、及び樹脂３０を含む混合粒状体（硬化造粒物）５０を備える。混合粒状体５０は、上述の人工土壌粒子の製造方法で説明したように、無機フィラー１０、有機繊維２０、及び樹脂３０を混合して粒状化することにより構成される。
【００４２】
無機フィラー１０は、無機物であれば特に限定されないが、多孔質鉱物、無機発泡体、無機多孔質骨材等の無機多孔質体であることが好ましい。多孔質鉱物としては、珪藻土、パーライト、バーミキュライト、パミス等が挙げられる。無機発泡体としては、ガラス発泡体、頁岩発泡体、シラスバルーン等が挙げられる。無機多孔質骨材としては、発泡コンクリート、発泡レンガ等が挙げられる。これらの無機多孔質体のうち、多孔質鉱物である珪藻土及びパーライトは、保水性に優れており、外観が白色を呈しているため見栄えがよく、着色性も良好であり、さらには価格的にも安価であるため、大量に使用する人工土壌用材料として特に好ましく使用される。人工土壌粒子１００の保肥性を高めたい場合は、無機フィラー１０としてイオン交換能を有する鉱物を使用することができる。そのような無機フィラー１０として、陽イオン交換性鉱物（例えば、モンモリロナイト、ベントナイト、バイデライト、ヘクトライト、サポナイト、スチブンサイト等のスメクタイト系鉱物、雲母系鉱物、バーミキュライト、ゼオライトなど）、陰イオン交換性鉱物（例えば、ハイドロタルサイト、マナセアイト、パイロオーライト、シェーグレン石、緑青等の主骨格として複水酸化物を有する天然層状複水酸化物、合成ハイドロタルサイト及びハイドロタルサイト様物質、アロフェン、イモゴライト、カオリン等の粘土鉱物など）が挙げられる。なお、上掲の各無機フィラー１０は、二種以上を混合したものを使用してもよい。例えば、無機フィラー１０として珪藻土とゼオライトとを選択し、両者を適切な配合比で混合したものを使用すれば、比較的安価でありながら、保水性及び保肥性の両方を兼ね備えた人工土壌粒子１００を設計することができる。
【００４３】
有機繊維２０は、有機物であれば特に種類は限定されず、天然由来繊維、再生繊維、半合成繊維、及び合成繊維等を使用することができる。ただし、人工土壌粒子１００が一定以上の保水性を維持できるように、親水性繊維を使用することが好ましい。好ましい親水性繊維は、天然由来繊維ではセルロース、綿、羊毛等が挙げられ、再生繊維ではレーヨン等が挙げられ、半合成繊維ではアセテートが挙げられ、合成繊維ではビニロン、ウレタン、ナイロンが挙げられる。これらの親水性繊維うち、セルロース、綿、ビニロンは、外観が白色を呈していて見栄えがよく、着色性も良好であり、さらには価格的にも安価であるため、大量に使用する人工土壌用材料として特に好ましく使用される。有機繊維２０は、複数種の繊維を混繊したものでも構わない。
【００４４】
樹脂３０は、人工土壌粒子１００の原材料の一つである非エマルジョン結合剤に由来して混合粒状体５０内に形成されるものであり、上述の「人工土壌粒子の製造方法」の硬化工程において非エマルジョン結合剤が固化したものである。例えば、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、低密度ポリエチレン樹脂（ＬＤＰＥ）等のポリオレフィン樹脂からなる樹脂粉末が混合粒状体５０内で溶融及び固化したものが樹脂３０として形成される。従って、樹脂３０には、非エマルジョン結合剤の成分がそのまま含まれている。非エマルジョン結合剤は、上述のとおり、５０％含有粒径範囲が１５〜３５５μｍ、好ましくは７５〜１８０μｍ、ＪＩＳ  Ｋ７２１０に準拠して測定されるメルトフローレート（温度：１９０℃、荷重：２．１６ｋｇｆ）が５０ｇ／１０分以上、好ましくは５８ｇ／１０分以上の樹脂粉末が使用される。
【００４５】
樹脂３０は、図２（ｂ）の一部拡大図に示すように、混合粒状体５０の内部に島状に分散している。本明細書では、混合粒状体５０中の主に樹脂３０が存在する領域を第一領域Ａとし、主に無機フィラー１０及び有機繊維２０が存在する領域を第二領域Ｂと規定する。人工土壌粒子１００は、混合粒状体５０中の第一領域Ａのサイズや、第一領域Ａと第二領域Ｂとの割合を変えることにより、保水性、耐水性、耐久性等の特性を調整することができる。本発明者らの検討によれば、人工土壌粒子１００を設計するに際し、後述の実施例に示すように、第一領域Ａの平均サイズを１０〜７００μｍ、好ましくは８０〜４５０μｍに設定し、混合粒状体５０の全断面積（第一領域Ａと第二領域Ｂとの合計断面積）に対する第一領域Ａの断面積を５〜６０％、好ましくは７〜５０％、より好ましくは１０〜３０％に設定することにより、人工土壌粒子１００が長期に亘って湿潤環境に曝されても、土壌としての基本性能（保水性、保肥性等）を維持しながら、高い耐久性及び耐水性を実現できることが判明した。
【００４６】
ここで、第一領域Ａの平均サイズは、例えば、顕微鏡等によって混合粒状体５０の表面又は内部を観察したとき、観察領域内に現れる複数の第一領域Ａについて、各第一領域Ａを面積が等価な複数の円に変換し、それらの円の平均直径から求められる。すなわち、第一領域Ａの等価円の平均直径を以って、第一領域Ａの平均サイズとみなすことができる。
【００４７】
混合粒状体５０の全断面積に対する第一領域Ａの断面積は、例えば、以下の画像解析により求めることができる。顕微鏡等によって混合粒状体５０の表面又は内部を観察し、観察領域の画像を取得する。取得画像を複数のメッシュで区分けする。各メッシュについて、（ａ）主に第一領域Ａが存在するメッシュ（暗い部分）、（ｂ）主に第二領域Ｂが存在するメッシュ（明るい部分）、（ｃ）第一領域Ａと第二領域Ｂとが混在しているメッシュ（明暗が混在している部分）を夫々カウントする。（ａ）及び（ｂ）については１マスとして第一領域Ａ又は第二領域Ｂのカウントに算入し、（ｃ）については０．５マスとして第一領域Ａ及び第二領域Ｂのカウントに夫々算入する。第一領域Ａと第二領域Ｂとの割合を、夫々カウントされたメッシュ数の比率として求め、当該比率より混合粒状体５０の観察領域の面積（断面積）に対する第一領域Ａの面積（断面積）の割合を算出する。
【００４８】
混合粒状体５０は、無機フィラー１０及び有機繊維２０の合計配合量と、樹脂３０の配合量とが、重量比で、２：１〜３０：１に設定され、好ましくは４：１〜２０:１に設定される。上記重量比が２：１より小さい場合（すなわち、無機フィラー１０及び有機繊維２０の合計配合量が樹脂３０の配合量に対して２倍未満となる場合）、樹脂３０の配合量が過剰となるため、無機フィラー１０及び有機繊維２０が樹脂３０の中に埋没し、最終的に得られる人工土壌粒子１００の保水性や保肥性が低下する虞がある。一方、上記重量比が３０：１より大きい場合（すなわち、無機フィラー１０及び有機繊維２０の合計配合量が樹脂３０の配合量に対して３０倍を超える場合）、樹脂３０の配合量が不足するため、無機フィラー１０及び有機繊維２０の結合力が不足し、最終的に得られる人工土壌粒子１００が崩壊し易くなる。
【００４９】
人工土壌粒子１００は、０．５〜１２ｍｍ、好ましくは０．７〜６ｍｍの粒度分布を有する。０．５ｍｍより小さい粒子径のものを多く含むと、人工土壌粒子１００を用いて人工土壌培地を構成した場合、人工土壌粒子１００間に形成される間隙が小さくなり、当該間隙に栽培植物が利用可能な水分（易効水）が強く吸着されて通気性が低下する。その結果、栽培植物の根に酸素を十分に供給することができず、根腐れが生じる虞がある。一方、１２ｍｍより大きい粒子径のものを多く含むと、人工土壌粒子１００間に形成される間隙が大きくなり、当該間隙に水分を保持する力が弱まって保水性が低下する。そのため、栽培植物への潅水の頻度を上げる必要があり、観葉植物や鉢植えの花卉等を栽培する場合に手間を要することになる。
【００５０】
人工土壌粒子１００は、美観やインテリア性を高めるため、混合粒状体５０に着色剤（図示せず）を含有させることができる。この場合、着色剤は、第一領域Ａ及び／又は第二領域Ｂに分散して人工土壌粒子１００に色彩を与えることができる。粉末着色剤を使用する場合は、無機フィラー、有機繊維、及び非エマルジョン結合剤を含む原材料に直接混合すればよい。液体着色剤を使用する場合は、造粒工程で使用する造粒液に添加すればよい。着色剤としては、顔料系着色剤、染料系着色剤、食品添加物等を使用することができる。混合粒状体５０に着色剤を含有させると、人工土壌粒子１００は天然土壌にはない独特の雰囲気を醸し出すことができるため、人工土壌粒子１００を使用する場面に応じて適切な着色剤を選択すれば、室内用の観葉植物や鉢植えの花卉等の育成培地として好適に利用することができる。
【００５１】
ところで、人工土壌粒子１００を観葉植物や鉢植えの花卉等の育成培地として使用する場合、一旦使用を開始すると培地を交換することが想定されていない（あるいは、交換頻度が低い）ため、長期に亘って美観や清潔感を維持するための対策が求められる。本発明の人工土壌粒子１００は、非エマルジョン結合剤として適切な材質及び粒径のものを選択しているため、変色が起こり難いものであるが、人工土壌粒子１００に着色剤を使用すると、着色剤が経年劣化によって変色したり、紫外線や水分等の影響で色褪せたりすることがある。そこで、人工土壌粒子１００を着色した場合は、必要に応じて混合粒状体５０の表面に変色防止層（図示せず）を設けることも可能である。この場合、変色防止層に変色防止剤を含有しておけば、着色剤の変色や色褪せを抑制することができる。変色防止層は、混合粒状体５０の表面全体に設ける必要はなく、混合粒状体５０の表面積の５０％以上に設けられていれば、一定の変色防止効果が得られる。また、人工土壌粒子１００全体に変色防止剤が分散するように、人工土壌粒子１００の原材料に変色防止剤を含有しておくことも可能である。この場合、人工土壌粒子の変色が一層抑制され、インテリア性に優れた人工土壌とすることができる。変色防止剤としては、例えば、エチレン・グリシジルメタクリレート共重合体等の樹脂が挙げられる。
【実施例】
【００５２】
本発明の人工土壌粒子の製造方法に従って、無機フィラー、有機繊維、及び非エマルジョン結合剤由来の樹脂を含む人工土壌粒子（実施例１〜９）を作製した。各人工土壌粒子を光学顕微鏡にて観察し、その構造（樹脂が存在する第一領域の平均サイズ、混合粒状体の全断面積に対する第一領域の断面積の割合）を特定した。さらに、各人工土壌粒子について、初期吸水性、水中における耐水性、変色防止性について、特性評価を行った。
【００５３】
＜人工土壌粒子の作製＞
表１に示す原材料の配合（単位：重量部）に従って、人工土壌粒子のベース材料（無機フィラー、有機繊維、及び結合剤）を攪拌混合造粒装置（有限会社Ｇ−Ｌａｂｏ製ＭＧＳ１２型）に投入し、数分間攪拌及び転動した後、造粒液を加えてさらに約１０分間攪拌及び転動し、造粒体を形成した。無機フィラーには、珪藻土（ラヂオライト（登録商標）♯１５００、昭和化学工業株式会社製）を使用し、有機繊維には、セルロース繊維（ＫＣフロック（登録商標）Ｗ−１００ＧＫ、日本製紙株式会社製）を使用し、結合剤には、非エマルジョン結合剤である３種類のポリエチレン樹脂粉末（Ａ，Ｂ，Ｃ）を使用した。ポリエチレン樹脂粉末Ａは、中位粒子径が２５０μｍ、５０％含有粒径範囲が１８０〜３５５μｍ、８０％含有粒径範囲が５０〜５００μｍ、メルトフローレートが５５ｇ／１０分である。ポリエチレン樹脂粉末Ｂは、中位粒子径が１３０μｍ、５０％含有粒径範囲が７５〜１８０μｍ、８０％含有粒径範囲は４０〜２５０μｍ、メルトフローレートが５８ｇ／１０分である。ポリエチレン樹脂粉末Ｃは、中位粒径が２０μｍ、５０％含有粒径範囲が１５〜３５μｍ、８０％含有粒径範囲が１０〜４０μｍ、メルトフローレートが６９ｇ／１０分である。造粒液には、アルギン酸カリウム（株式会社キミカ製）６重量部、及び寒天（ＭＳ−７００、マリン・サイエンス株式会社製）６重量部を、水道水１２００重量部に溶解させたものを使用した。造粒体を６０〜８０℃の温風で乾燥し、さらに１３０℃で２時間熱処理を行うことによりポリエチレン樹脂粉末を溶融させて珪藻土及びセルロース繊維を結合させ、これを冷却して実施例１〜９の人工土壌粒子を得た。
【００５４】
【表１】
2017079686.tif 000003
【００５５】
＜人工土壌粒子の構造＞
実施例１〜６の人工土壌粒子について、ポリエチレン樹脂が存在する第一領域の平均サイズ、及び人工土壌粒子（混合粒状体）の全断面積に対する第一領域の断面積の割合を、顕微鏡観察及び画像解析により求めた。その結果を表２に示す。ただし、実施例７〜９の人工土壌粒子については、原材料として使用したポリエチレン樹脂粉末Ｃの粒径が小さく、画像解析が困難であったため、データは示していない。各人工土壌粒子の顕微鏡画像を図３に示す。
【００５６】
【表２】
2017079686.tif 000004
【００５７】
＜人工土壌粒子の特性評価＞
１．初期吸水性
ステンレスカップ（直径５０ｍｍ、深さ５１ｍｍ）の底面に孔径約１ｍｍの排水穴を約２ｍｍのピッチで多数設け、当該ステンレスカップに水分含有量を５％に調整し、且つ篩掛けにより粒子径をφ２〜４ｍｍに調整した人工土壌粒子（人工土壌培地）１００ｃｃを充填したものを試料とした。初めに試料の重量を測定し、各試料に水５０ｃｃを滴下し、排水穴から水が排出されなくなったのを確認してから試料の重量を再度測定した。そして、水滴下前後の試料の重量変化から吸水量を求め、これを初期吸水性とした。
２．水中における耐久性
透明容器に水１００ｃｃ及び人工土壌粒子（人工土壌培地）３ｇを投入し、スターラーを用いて回転数３００ｒｐｍで２４時間撹拌した後、水中での人工土壌粒子の状態を目視により観察した。変化が見られなかったものを「○」、若干の崩壊が認められたものを「△」、完全に崩壊していたものを「×」とした。
３．変色防止性
人工土壌培地で植物を栽培し、栽培中の人工土壌粒子の表面の色の変化を目視により観察した。変化が見られなかったものを「○」、若干の変色が認められたものを「△」、全体的に変色していたものを「×」とした。
さらに、上記１〜３の結果について総合的に評価した。「＋」が多いものほど性能のバランスが優れていることを意味する。特性評価試験の結果を表３に示す。
【００５８】
【表３】
2017079686.tif 000005
【００５９】
特性評価試験によれば、実施例１〜９の人工土壌粒子は、初期吸水性、水中における耐久性、及び変色防止性について、一定以上の性能を有することが確認された。特に、実施例４〜６の人工土壌粒子は、各性能のバランスが優れており、観葉植物や花卉等の育成培地用の人工土壌粒子として有用であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の人工土壌粒子の製造方法は、室内用の観葉植物や鉢植えの花卉等の育成培地に使用する人工土壌粒子を製造するために好適に利用されるが、植物工場等において栽培される野菜等の育成培地として使用する人工土壌粒子を製造する目的においても利用可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１０      無機フィラー
２０      有機繊維
３０      樹脂
５０      混合粒状体（硬化造粒物）
１００    人工土壌粒子
Ａ        第一領域
Ｂ        第二領域
【図１】
2017079686.tif 000006
【図２】
2017079686.tif 000007
【図３】
2017079686.tif 000008