(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フラン樹脂をベースとするバインダーによって相互に連結されたミネラルウール繊維からなる、凝集性で親水性のマトリックスを含むことを特徴とする植物栽培用基体。
【請求項２】
フラン樹脂は、式：
0003819031.tif 000005
〔式中、ＡおよびＢは、各々重合可能な基である。〕
で示されるフラン分子および／またはその低不飽和度同族体の少なくとも１つを重合させることによって得られる請求項１記載の基体。
【請求項３】
前記ＡおよびＢは、各々独立して、水素、Ｃ１〜Ｃ１０アルキル基、ポリ置換ビニル基、ポリ置換芳香族基、ケトン、無水物、ポリ置換フルフリル、ヒドロキシ、アルデヒド、カルボン酸、エステル、アミン、イミン、アルキン、アルキルハライド、芳香族ハライド、オレフィンハライド、エーテル、チオール、スルフィド、ニトリル、ニトロ基、スルホン、スルホン酸およびそれらの混合物からなる群から選ばれる請求項１または２記載の基体。
【請求項４】
フラン分子は、フルフリルアルコールである請求項２〜４のいずれかに記載の基体。
【請求項５】
フラン樹脂は、共溶媒を含む請求項１〜４のいずれかに記載の基体。
【請求項６】
フラン樹脂は、重合触媒を含む請求項１〜５のいずれかに記載の基体。
【請求項７】
フラン樹脂は、カップリング剤を含む請求項１〜６のいずれかに記載の基体。
【請求項８】
フラン樹脂は、界面活性剤、着色剤および／または増量剤を含む請求項１〜７のいずれかに記載の基体。
【請求項９】
フラン樹脂は、共重合によって得られる請求項１〜８のいずれかに記載の基体。
【請求項１０】
前記重合には、さらにホルムアルデヒドおよび／またはフェノールを使用する請求項１〜９のいずれかに記載の基体。
【請求項１１】
フラン樹脂は、ホルムアルデヒドスカベンジャーを含む請求項１０記載の基体。
【請求項１２】
密度１５〜１５０Kg/m3を有する請求項１〜１０のいずれかに記載の基体。
【請求項１３】
バインダーは、硬化されている請求項１〜１２のいずれかに記載の基体。
【請求項１４】
フラン樹脂をベースとするバインダーによって相互に連結されたミネラルウール繊維からなる凝集性で親水性のマトリックスの、植物栽培用基体としての使用。
【請求項１５】
バインダーは、硬化されている請求項１４記載の使用。
【発明の詳細な説明】
本発明は、親水性植物栽培用基体、特に、特異な硬化樹脂の使用によって親水性を示すミネラルウールの凝集性マトリックスをベースとする植物栽培用基体に関する。
植物栽培用基体は、トレイの穴に適合するようなプラグであって、立側面の周囲に箔を有する立方体の形態や、プラスチックで包んだスラブの形態を有することができる。
現在採用されている、ミネラルウールの凝集性マトリックスをベースとする植物栽培用基体は、その硬化バインダーとして一般にフェノール-ホルムアルデヒド樹脂を使用する。この種のバインダーを用いているため、基体を親水性にさせるために、ミネラルウールからなるマトリックスは、いわゆる湿潤剤を含む必要がある。すなわち、マトリックスに対し、比較的短時間で飽和量までの水分を吸着させることができる。
この種の既知の植物栽培用基体は、広範に使用されているが、植物栽培用基体、特に、用いられる化学物質の植物毒性を改善する研究が、継続的になされている。この植物毒性は、例えば用いた湿潤剤やバインダーに起因しうる。
したがって本発明は、フラン樹脂をベースとするバインダーによって相互に連結されたミネラルウール繊維からなる、凝集性で親水性のマトリックスを含むことを特徴とする植物栽培用基体、およびフラン樹脂を用いて製造される生成物の植物栽培のための使用を提供する。
本発明の植物栽培用基体は、ミネラルウールからなる凝集性マトリックスを含む。ミネラルウールとして、ストーン（stone）ウール（もしくは岩綿）、ガラスウールおよび／またはスラグウールを使用することができる。このようなマトリックスは、常法で製造され、製法は出発物質としてのミネラルウールのみに依存する。
本発明の植物栽培用基体は、ミネラルウールからなる凝集性マトリックスを用いて製造される。凝集は、適用したフラン樹脂を硬化させて繊維を相互に機械的に連結させることによって得られ、この連結は著しい耐水性を示す。しかしながら、植物栽培用基体は、多数本の繊維を含み寸法0.2〜5cmを有するミネラルウールのフレーク形態である、いわゆる粒状物からなることができることが、注目される。
本発明の植物栽培用基体を硬化させて、凝集、親水性マトリックスを形成する場合、（高密度）基体は50kPaまでの圧縮強度、例えば10〜45kPaの圧縮強度を示すことができる。
本明細書において用いられる「親水性」なる語は、いわゆる水中沈積テストにおいて、基体に対しいずれの界面活性剤をも添加せずかついずれの機械力をも適用せずに測定しうるような量の水分を吸収しうることを意味する。本発明の植物栽培用基体は、湿潤剤を用いなくとも、良好な植物栽培（親水性）特性を示すことが注目される。
本発明に使用されるフラン樹脂は、式：
0003819031.tif 000002
で示される少なくとも１つのフラン分子の重合物をベースとする。
上記式において、ＡおよびＢは、重合可能な基である。重合することによって、フラン環構造が基Ａおよび／またはＢを介して少なくとも１つの他のフラン環構造から離されている二量体、オリゴマーおよびポリマー分子が形成される。さらに、フラン環は、不飽和度が低くてもよく、１つのみまたは全く炭素二重結合を環状構造の2、3または4位に有していなくともよい。
重合可能な基ＡおよびＢは、以下の基からなる群から選ぶことができる：水素、Ｃ1〜Ｃ10アルキル基、ポリ置換ビニル基、ポリ置換芳香族基、ケトン、無水物、ポリ置換フルフリル、ヒドロキシ、アルデヒド、カルボン酸、エステル、アミン、イミン、アルキン、アルキルハライド、芳香族ハライド、オレフィンハライド、エーテル、チオール、スルフィド、ニトリル、ニトロ基、スルホン、スルホン酸およびそれらの混合物。
従って、重合によって得られる生成物の反復基は、以下の物質を含む：
フラン、フルフラン、フルフリルアルコール、
5-ヒドロキシメチル-2-フランカルボキシアルデヒド、
5-メチル-2-フランカルボキシアルデヒド、2-ビニルフロエート、
5-メチル-2-ビニルフロエート、5-ｔ-ブチル-2-ビニルフロエート、
2-フルフリルメタクリレート、2-フルフリルメチルメタクリレート、
2-ビニルフラン、5-メチル-2-ビニルフラン、
2-(2-プロピレン)フラン(または2-メチルビニリデンフラン）、
5-メチル-2-メチルビニリデンフラン、
フルフリリデンアセトン、5-メチル-2-フルフリリデン、アセトン、
2-ビニルテトラヒドロフラン、2-フリルオキシラン、
5-メチル-2-フリルオキシラン、フルフリルビニルエーテル、
5-メチル-フルフリルビニルエーテル、
ビニル2-フリルケトン、
ビス-2,5-カルボキシアルデヒドフラン、
ビス-2,5-ヒドロメチルフラン、
5-ヒドロキシメチル-2-エチルフランアクリレート、
2,5-フランジカルボン酸、
2,5-フラン二酸ジクロリド、
2,5-フランジカルボン酸ジメチルエステル、
2,5-フランメチルアミン、
5-カルボキシ-2-フランアミン、
5-メチルエステル-2-フランアミン、
ビス-（2,5-メチレンイソシアネート）フラン、
ビス（2,5-イソシアネート）フラン、
2-イソシアネートフリルおよび
2-メチレンイソシアネートフリル。
フラン樹脂は、濃縮物の形態または水などの好適な溶媒に希釈した形態で使用することができる。噴射される際のフラン樹脂組成物中の固形分は、１重量%から一般に40重量%未満の量、例えば2〜30重量%、好適には5〜20重量%であってよい。好適なフラン樹脂バインダーは、Farez Ｍ（商標）（QO-Chemicals）タイプである。以上のようなフラン樹脂を用いると、植物栽培用基体は、きれいな褐色の色彩を有する。基体の密度は、約10〜150Kg/m3、例えば40〜120Kg/m3である。
フランは、重合、例えば付加重合および縮重合によって形成することができる。これらの重合法は、この分野で知られている。
使用される重合生成物の粘度を低下させるには、共溶媒を使用することができる。好適な共溶媒は、有機一塩基性、二塩基性および多塩基性酸、例えばレブリン酸およびマレイン酸である。共溶媒は、15重量%までの量、例えば2〜10重量%、一般に4〜8重量%の量で使用することができる。
フラン樹脂を硬化するため、フラン樹脂組成物は、触媒を含むことができる。その例は、無機酸および有機酸、例えば塩酸およびマレイン酸である。他の触媒の例は、フリーデルクラフツ触媒、例えば塩化アルミニウムである。他の例は、無機酸および有機酸の塩、例えば硫酸アンモニウム、硝酸アンモニウムおよびトルエンスルホン酸の尿素塩である。触媒は、その種類に応じ、20重量%までの量、一般に1〜15重量%、例えば好適には8〜10重量%の量で使用することができる。
繊維表面または繊維物質に結合するための凝集力を改善するため、カップリング剤を含むことができる。カップリング剤の例は、シランまたはオルガノチタネートおよびオルガノジルコネートである。好適なシランカップリング剤の例は、Ｎ-メチル-3-アミノプロピル-トリメトキシシランおよび3-アミノプロピルトリエトキシシランである。
さらに、界面活性剤および増量剤もフラン樹脂組成物中に使用することができる。
植物栽培用基体の製造時および無機繊維の取り扱い時において、ダスト形成を防止するため、疎水性の油を添加してもよいが、形成した基体の親水特性は、維持される。
重合反応において、フラン系分子のみを用いることに代えて、共重合反応も同様に用いることができ、他のモノマー、例えばホルムアルデヒドやフェノールも使用することができる。これらのコモノマーを用いると、樹脂の親水特性を所望の程度に適合させることができる。ホルムアルデヒドおよびフェノールは、例えば50%までの量、一般に1〜45%、例えば2〜30%および5〜10%の量で使用することができる。したがって、これらのモノマーを用いると、親水性は、所望の程度に調節することができる。しかしながら、バインダー組成物中に他のモノマーを含める場合、ホルムアルデヒドが好適なモノマーである。
ホルムアルデヒドをコモノマーとして用いる場合、フラン樹脂組成物中にホルムアルデヒドスカベンジャー、例えばアンモニアまたは尿素を含めることが好適である。ホルムアルデヒドの使用量に応じて、アンモニアおよび／または尿素は、約5重量%までの量、例えば0.1〜3重量%、特に0.5〜2重量%の量で存在することができる。
フリフリルアルコールをベースとし、かつ、少量のホルムアルデヒド、触媒、ホルムアルデヒドスカベンジャーおよびカップリング剤を含むフラン樹脂が好適である。
このフラン樹脂組成物の配合の後、これを用い、送気しながらストーンウール繊維に適用する。フラン樹脂は、植物栽培用基体中のこの樹脂含量が約1〜10重量%、例えば1.5〜5重量%、特に2〜3.5重量%となるように、適用する。
本発明の植物栽培用基体の製造時に、0.2〜0.5%の含浸油を用いた場合でも、水分吸収率は、変化せずに、ほぼ100%までの数値のままであることが、注目される。以下の表１に、フラン樹脂、特にフルフリルアルコール樹脂をベースとする本発明の植物栽培用基体の特性を示す。
0003819031.tif 000003
以下の実施例は、フラン樹脂バインダーを含む本発明の親水性植物栽培用基体の性能について説明する。本発明のフラン樹脂バインダーベース基体は、湿潤剤を含んでいないことが強調される。これとは対照的に、実施例において比較のために用いた従来からのフェノール樹脂ベース基体は、通常の湿潤剤を含んでいる。以下の実施例は、本発明の説明のために記載したもので、これらの実施例によって、本発明の技術的範囲を制限する意図はない。
実施例１
植物栽培用基体を、常法によって、密度45および100Kg/m3で製造し、植物の栽培のために用いた（フラン樹脂含量約3重量%）。キュウリ作物を、この基体上で栽培すると、キュウリ作物は、成長し、フェノール-ホルムアルデヒド樹脂および湿潤剤をベースとする植物栽培用基体による作物成長と同様な収量でキュウリが得られた。
実施例２
実施例１に用いた基体と同様な本発明の植物栽培用基体（0.5%の含浸油をさらに含む）を、コショウソウの栽培に用いた（一般の栄養素液、ＥＣ＝１、pH＝6.7）。標準的な栽培用基体または粒状物の成長と比較すると、8日経過後まで全く差異はなかった。8日経過後、毒物テストにおいても、成長の差異は全くなかった。
実施例３
バインダーとしてフラン樹脂を含む本発明の標準寸法の栽培用ブロックを、温室において設定した栽培実験によってテストした。栽培用ブロックは、2重量%のフラン樹脂を含み、その製造の間に、全く鉱油を添加しなかった。栽培用ブロックの親水性は、必須であるので、ブロックの沈積時間を製造の間に測定すると、わずか8〜12秒の優れた沈積時間が得られた。トマトおよびキュウリについてテストし、その結果を、本発明と同じミネラルウールを用いるがバインダーとしてフェノール樹脂を用いる栽培用ブロックと、比較した。
トマトについては、播種後13日経過後に、トマト作物を栽培用ブロックに移植し、播種後23日経過後に、その結果を集めた。
キュウリについては、湿潤後に播種を行い、播種後22日経過後に、その結果を集めた。
作物成長の結果（作物１つ当たりの取りたての重量ｇ）は次の通りである。トマト作物については、フラン樹脂およびフェノール樹脂は、各々、136.2ｇ／作物および116.2ｇ／作物であった。
キュウリについては、フラン樹脂を含む栽培用ブロックは、82.3ｇ／作物で、フェノール樹脂の栽培用ブロックは、81.5ｇであった。
実施例４
キュウリ、トマトおよびアマトウガラシについて、栽培者のスラブにおいて全規模栽培実験を行い、表２に示すような栽培テストの結果を得た。スラブは、2〜3.3重量%のバインダーを含み、結果は、フェノール樹脂を含む栽培用基体に対するフラン樹脂を含む栽培用基体についての割合（%）として示す。
0003819031.tif 000004
実施例５
キュウリ、トマトおよびアマトウガラシについて、全規模栽培実験を行い、移植後4〜6月経過後に、次の結果を得た。針入抵抗性、pH、水分含量および導電性について、フラン樹脂結合スラブと、フェノール樹脂結合スラブとを比較すると、実質的な差異はなかった。フラン樹脂結合材料は、開始時から良好な根付けが見られ、収穫物の形成がわずかに早く、またスラブの強度がより良好であった。