(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロックウール積層体に骨材が混在された構成であって、前記骨材の混合量はロックウール積層体の厚み方向の一方側の混合量が他方側の混合量より多いことを特徴とするロックウール成形体。
【請求項２】
前記ロックウールはゴミ焼却場から排出される焼却灰溶融スラグを主原料としたものである請求項１に記載のロックウール成形体。
【請求項３】
前記骨材はゴミ焼却場から排出される焼却灰溶融スラグを主原料とする発泡体である請求項１〜２に記載のロックウール成形体。
【請求項４】
前記骨材の積層体平均混合量はロックウール１００質量部に対し、１２０質量部未満とされている請求項１ないし３のいずれかに記載のロックウール成形体。
【請求項５】
前記骨材は粒径が０．５〜５ｍｍの範囲内のものが９０％以上である請求項１ないし４のいずれかに記載のロックウール成形体。
【請求項６】
前記ロックウール成形体は植物栽培用である請求項１〜５のいずれかに記載のロックウール成形体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物栽培用培地に好適なロックウール成形体およびその製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自然土壌から成る培地に代って、ロックウール（岩石を融解した際に生成されるスラグを原料とする）を用いた植物栽培用ロックウール成形培地が多用されている。このロックウールが植物栽培用培地として使用される理由は、保水性、通気性に優れ、軽量であり、工業的に大量生産が可能であることによる。
【０００３】
また、近時、ゴミ焼却灰溶融スラグを原料として製造したロックウールも知られている。これは、大量のゴミ廃棄物の有効利用につながるものとして、大きな期待が寄せられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、ロックウール成形培地は、ロックウールの繊維と繊維との間の毛管にその容積の９０％程度の水分を保持することができる。しかしながら、毛管がすべて培養液で満たされてしまうと、培地内の空気が不足し、植物の根は酸素を吸収することが困難となる場合がある。このような状態が長期間続くと、根は呼吸することができなくなり、根腐れを起こして養分を吸収することができなくなる。その結果、地上部の生育も阻害されてしまう場合がある。
特に厚さを有する培地の場合には、下層の部分が上部自重で圧縮され、酸素欠乏が顕著となる。
【０００５】
例えば、特開平９−２７１２７８号公報には、ロックウール積層体を厚さ方向に所定の厚さに２分し、それぞれを所定の密度に圧縮し、下層部分を上層部分よりも密度を低くするように重ね合わせたロックウール成形培地が開示されている。
【０００６】
一般に、ロックウール成形培地では成形体密度が低下するにしたがってロックウール間に形成される隙間が大きくなり、保持される毛管水が減ることが知られている。
したがって、上記ロックウール成形培地の構成によれば、あらかじめロックウール積層体の下層部分の水分率を下げ、気相率を高めることで使用時には培地内には常に一定の空間すなわち気相が保たれ、植物の生育に適した根圏環境の維持が期待される。
【０００７】
しかしながら、前述したロックウール成形培地は、単に下層の密度が低く強度が弱いため、繰り返し使用しているうちに徐々に下層がつぶれてしまうといった耐久性に問題がある。さらに密度の異なるロックウール部分を積層して製造するものであるから、その積層工程では、積層する部分に予め塗布されたバインダーを積層後に硬化して一体化させることになり、従来のロックウール培地の成形工程に比べて複雑で、コスト高となる問題がある。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、製造工程を複雑化せずに製造することができ、常に培地内の植物生育に適した根圏環境を維持することを可能とした植物栽培用培地に好適なロックウール成形体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によるロックウール成形体は、ロックウール積層体に骨材が混在された構成であって、前記骨材の混合量はロックウール積層体の厚み方向の一方側の混合量が他方側の混合量より多いことを要旨としている。
【００１１】
ウール原料として代表的なものとしては、岩石の溶融スラグやゴミ焼却灰溶融スラグが挙げられる。また、必要に応じ、配合成分調整剤として、金属の乾式製錬時に排出されるスラグを用いることができる。
【００１２】
前記骨材としては、２ｍｍ程度に粉砕したものが好適であるが、多孔質粒子（軽石またはスポンジ状）としたものがより好ましい。
また、骨材としては、パーライト、バーミキュライト等の無機粒子を使用してもよいし、ゴミ焼却灰溶融スラグや黒曜石を発泡処理した粒子を用いることも可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施の形態としては、岩石の溶融スラグやゴミ焼却灰溶融スラグを吹き飛ばして繊維化し、繊維化されたロックウールの落下により、ロックウールの積層体（マット）を形成する方法において、加熱処理で発泡させた粒径２ｍｍ程度の軽量骨材およびバインダーとなるフェノール樹脂を、落下するロックウールに吹き付け、落下するロックウールと、骨材がバインダーで付着したロックウールとの落下速度の違いにより、ロックウール積層体内の骨材の混合量を積層体の厚み方向の下側に多く存在し、上側に向けて少なくなるようにし、これによりロックウール積層体の下層において、ロックウール間に形成される隙間を大きくすることができる。その結果、保持される毛管水の量が減り、含水率が小さくなる。
【００１４】
上記の如くロックウール積層体の下層に向かって連続的に骨材の混合量を多くして含水率を低く保持することで、過湿による根腐れ等の不具合を無くすことができる。また、前述した特開平９−２７１２７８号公報に記載されるロックウールマットでは、下層のロックウールの密度を低くしてロックウール間の隙間を広げているために強度と共に耐久性が低下するのに対し、本発明では、ロックウール密度を変えずに骨材を下層に混入してロックウール間に隙間を形成するので強度が低下することはない。一般にロックウールのみで構成されたマットでは、下層になればなるほど、気相が傾斜的に少なくなるが、下層に向って多くなるように骨材を傾斜的に混在させると、下層ほど気相が多くなる。したがって、使用時に上部自重による変形があっても、下部の気相が確保できる。また、骨材に多孔質粒子を用いると、同じ量の骨材で気相の増大効果が得られる。
【００１５】
下記表１に、本発明の製造方法により得られたロックウールマットと、骨材を混合しない従来のロックウールマットとを比較した水分特性の気相特性を示す。
【００１６】
【表１】
0003776007.tif 000002
【００１７】
前記製造方法で得られるロックウールマットの幅３００ｍｍ、長さ９１０ｍｍ、厚さ７５ｍｍの最大含水率の測定には、含水率を適正に測定するために、マットを上層、下層の２等分したものを試料に用いた。本発明によって製造したロックウールマットから上層、下層それぞれ７５ｍｍ×７５ｍｍ×３７ｍｍに切り出したマットピースを試料として用い、水を張った水槽に２４時間浸漬状態に放置し、２４時間経過後、試料を水槽から取り出し、試料を静置して３０分間かけて重力水を取り除き、重力水を取り除いた後の試料の質量を測定し、次式によって最大含水量を求めた。
【００１８】
Ｂ＝（Ｗ１−Ｗ０）ＶＷ／ＶＴ×１００
ここで、Ｂ：最大含水率（容量％）、Ｗ０：試料の水中浸漬前の質量（ｇ）、Ｗ１：試料の重力水を切った後の質量（ｇ）、ＶＴ：試料の体積（ｃｍ３）、ＶＷ：水１ｇ当りの体積（ｃｍ３）である。
気相率は、最大含水率の測定と同様にマットを上層、下層の２等分したものを試料に用い、土壌三相測定装置（大起科学製）で測定した。ここで、試料は水を張った水槽に２４時間浸漬状態に放置し、２４時間経過後、試料を水槽から取り出し、静置して３０分間かけて重力水を取り除いたものを用いた。
【００１９】
上記表１に示すように、骨材を混在してない従来のロックウールマットでは、マットの上層（ａ）と下層（ｂ）の密度および含水量はほぼ同じであるのに対し、本発明の製造方法によって骨材を混合させて成るロックウールマットでは、マットの下層（ｂ）の密度は骨材の混合により高くなり、気相量を多く保持できるので、過湿による植物の根腐れ等の不具合を無くすことができる。
なお、ロックウールを上層と下層とに２等分した場合、上層の気相率に対し下層の気相率が１〜２倍程度あればよく、好ましくは１．２５〜１．６倍程度あればよい。
しかしながら、骨材の量を増加しすぎると、ウールによる絡み合いの組織が形成できなくなり、形状が保持できなくなる。
【００２０】
次に、ロックウールマットとしての性能を保持できる骨材混合率の上限を見極めるために、ロックウールマットに対して行った載荷試験の結果を下記表２に示す。
【００２１】
【表２】
0003776007.tif 000003
【００２２】
本発明によって製造した骨材入りロックウールマット（幅３００ｍｍ、長さ９１０ｍｍ、厚さ７５ｍｍ）と、骨材を混合しないロックウールマット（従来品）をそれぞれ試料として用いた。
【００２３】
載荷試験の概要を図２〜図３に示す。
試料としたロックウールマットＡを受台１，１を介して長手方向の両端で水平に支え、マットの中心部（端部より４５５ｍｍの位置）において幅方向均等に、マット自体に亀裂が発生するまで荷重をかけ、亀裂が入るまでにマット自体が剥離して骨材がマット側面から外に落下するものを不合格、剥離はするがその程度が低いものを不適、剥離しないものを合格とした。
【００２４】
試験は、骨材混合率当り５回実施して評価したものである。なお、高混合率のマット品は通常の持ち運びの過程で剥離や骨材の落下が見られたので、これについては試験対象外とした。
【００２５】
上記載荷試験により、ロックウールマットに混在する骨材の量が多過ぎると、ロックウールの絡み合いによる耐屈曲強度が低下し、亀裂や剥離が生じ易くなることが確認された。
したがって、ロックウールマットへの骨材混合量は、前記ロックウールマットの物性評価とマットの水分特性の双方を満足する範囲内で決める必要がある。この点を考慮すると、骨材混合量はロックウール１００質量部に対し、１２０質量部未満（骨材粒径０．５〜５ｍｍ）の範囲とするのが好ましい。
【００２６】
【実施例】
下記表３に、ロックウールの製造に用いる配合原料とその配合原料の組成の一例を示す。
【００２７】
【表３】
0003776007.tif 000004
【００２８】
上記表中、ブリックとは、ゴミ焼却場から排出されたスラグを粉砕したあと、セメントと混ぜて８ｃｍ角のブロックを形成したものである。スラグＩおよびスラグIIは、表中の配合原料の組成にするために配合成分調整剤として用いたもので、金属の乾式製錬時に排出されたスラグである。
【００２９】
次に前記ブリックおよびスラグＩ，IIを用いて骨材入りロックウール積層体を製造する方法の例を述べる。
まず、所定量に計量した表中の配合原料とコークスをキューポラ上部より装入し、下部に設置してある羽口より空気を吹き込みコークスを燃焼させ、該燃焼熱により配合原料を溶解させる。溶解した配合原料（融液）を吹き飛ばして繊維化し、この製繊されて落下するロックウールに対し、バインダーとなるフェノール樹脂を１．５質量％の割合で吹き付けた。
【００３０】
一方、ゴミ焼却場灰溶融スラグを粉砕したものを加熱発泡させて得た多孔質粒子（約２ｍｍ）を骨材として用い、これを製繊されて落下するロックウールに向けて所要の割合で散布した。
【００３１】
ここで、繊維化されたロックウールは全て均等に骨材と絡み合う（付着）ことはなく、多くの骨材と絡み合ったロックウールと、少量の骨材と絡み合ったロックウールが存在することから、多くの骨材と絡み合ったロックウールは骨材の影響により落下速度が大きく、少量もしくは殆ど骨材と絡み合いはないロックウールは「ウール」としての形態が維持されているので、空気抵抗が大きく作用するため、落下速度は小さくなる。
【００３２】
そして、この落下速度の違いにより、ロックウールの落下部位に置かれたコンベヤ上には、下側に骨材が多く存在し、上側に向けて少なくなる骨材入りロックウール積層体が形成された。
【００３３】
このあと、コンベヤ上のロックウール積層体を加熱炉に送り込み、ローラにより厚さを整え、製繊工程で吹き付けたバインダーをキュアさせてマットに成形し、そのあと所定のサイズ（幅３００ｍｍ、長さ９１０ｍｍ、厚さ７５ｍｍ）に裁断して製品とした。
【００３４】
図１は、上記製造方法で得られたロックウールマットの一部の断面模式図である。図中、Ｆは繊維、Ｓは骨材である。
ロックウールマット中の骨材は上層から下層に向けて傾斜的である、すなわち上層から下層に向かって連続的に混合量が多くなっている。そこで本発明によって製造した試料の骨材存在率を測定した。
試料はロックウール１００質量部に対し７０質量部骨材を混入したものを用い、上層より１５ｍｍ毎に切り出し、それぞれの骨材存在率を測定した。骨材存在率の測定結果を下記表４に示す。
【００３５】
【表４】
0003776007.tif 000005
【００３６】
表４に示すように、骨材の混合率は上層から下層に向かって連続的に増加していることが認められた。
【００３７】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ロックウール積層体の厚み方向の下側に骨材が多く存在し、上側に向けて少なくなるようにし、これによりロックウール積層体の下層の密度を高めて含水率を低く、気相量を多く保持できる構成としたので、ロックウール積層体の下層での過湿による植物の根腐れ等の不具合を無くした植物栽培用培地に適したロックウール成形体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の植物栽培用ロックウールマットの一部の断面模式図である。
【図２】ロックウールマットの物性評価として行った載荷試験の説明図である。
【図３】ロックウールマットの荷重により屈曲した状態の説明図である。
【符号の説明】
Ａ  ロックウールマット
１  載荷試験のマット受台
Ｆ  繊維
Ｓ  骨材
【図１】
0003776007.tif 000006
【図２】
0003776007.tif 000007
【図３】
0003776007.tif 000008