JP2006141317A - 緑化保水材 - Google Patents

Abstract

【課題】 強度のある粒に加工しているため、水中での壊れが無く、吸水性、通気性のある粒のため雨水に流されずらく、環境を害することなく緑化の目的を適切に達し、更に植生の環境作りとして有効な緑化保水材を提供することを目的とする。
【解決手段】吸水機能を有する核粒体１と、核粒体１の表面を被覆し、かつ透水性を有する初期形状保持用外核部２とよりなり、核粒体１の外形は２〜１０ｍｍの大きさとし、緑化保水材の核粒体は、木粉と紙粉の混合物に造粒促進剤として水溶性高分子及び又はベントナイトを添加して造粒し、初期形状保持用外核部として、酢酸ビニルエマルジョン樹脂、アクリルエマルジョン樹脂を、また水溶性高分子として、カルボキシメチルセルロースを用いることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一般的に緑化基盤材と称される緑化保水材に関する。

近年・河川、ダム、道路等ののり面の緑化において、コンクリートでのり面をつくるのではなく雨の保水を持たせるためや、土壌の流失防止、環境改善の問題点から、のり面の表層を保護し、同時に当該法面を緑化させるために、最近、客土吹付工法や厚層基材吹付工法が広く施工されている。
これらの工法は、緑化基盤材と、植物種子、肥料、基盤材の固結材（以後、接合材という）、および水などを所定の割合で混合した混合物を、例えばラス金網が張設されている法面に吹付けて当該法面を所望厚みの吹付け面で被覆する工法である。
緑化基盤材として、法面に吹付けられた緑化基盤材が、施工後の法面から緑化基盤材が流亡しないということが必要とされ、植物種子の発芽成育を確実たらしめるように保水性と通気性に富むことや、適正な保肥力を有していることが必要とされる。

近年、土壌の保水性等を考慮して、吸水樹脂を土壌に添加して、水分を調整する為に使用している。
吸水性高分子ポリマー等の吸水樹脂を緑化資材として使用する場合には、吸水樹脂を緑化基盤材内にミキサー等で混錬して、混錬物をのり面に吹きつけて使用する。
このとき吸水樹脂を緑化基盤材内に均一に存在させることが必要で、吸水樹脂が不均一に存在する状態で、緑化基盤材を施工した時は、外形的にはほぼ均一な表面形状で施工されるが、渇水時に吸水樹脂の水分無くなると、土中に比べ、吸水樹脂の体積が水分が少なくなり、のり面が不均一となったり、乾燥時には、クラックの発生などが多発し、そこから例えば雨水が浸入して緑化基盤材の法面からの剥落などが起こりやすくなる。
更に、樹脂ポリマー等の吸水樹脂を緑化基盤材内に均一に分散した場合には、吸水樹脂自体に大量の水分を吸収するため、ゲル化状となり、硬化までに数日の期間を要する場合もあり、その間に例えば雨などが降ると、吹付け面全体が流亡することもある。

高分子ポリマーを用いる技術としては、例えば特許文献１では、高分子ポリマーを用い土壌中の実質的に疎水層と保水層を形成させる技術で緑化を行おうとするものである。
また、特許文献２では、短冊形の植物繊維製若しくは合成繊維製不織布からなるシート材又は該不織布に吸水ポリマーを含浸させて使用する技術が開示されている。

特開平６−９０６１８号公報 特開平０９−２８９８３０号公報

上述したように、従来の吸水樹脂の緑化保水材では、降雨時に流失する可能性があり、渇水時に植生への水の供給が出来ず、逆に植物の根付近から水分を吸水樹脂に吸収してしまう場合が多い。また、保水性樹脂は自然界における分解速度が遅く、環境を汚染するおそれがあった。
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、環境を害することなく緑化の目的を適切に達し、更に植生の環境作りとして有効な緑化保水材を提供することを目的とする。
更に天然材料を使用し、強度のある粒に加工しているため、水中での壊れが少なく、吸水性、通気性のある粒のため雨水に流されにくい緑化保水材を提供することにある。

本発明の緑化保水材は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を備えている。
吸水機能を有する核粒体と、核粒体の表面を被覆し、かつ透水性を有する初期形状保持用外核部とよりなることを特徴とする。そして、緑化保水材の外形は２〜１０ｍｍの大きさとすることことが好ましい。
また、緑化保水材の核粒体は、木粉と紙粉の混合物に造粒促進剤として水溶性高分子及び又はベントナイトを添加して造粒することを特徴し、木粉の材料として、建築廃材、間伐材、流木、おが屑の廃棄物を、紙粉の材料として、ペーパースラッジ、廃棄石膏ボード紙、製紙工場からの廃棄物である紙粉を用いたことが出来る。
更に初期形状保持用外核部として、酢酸ビニルエマルジョン樹脂、アクリルエマルジョン樹脂を、水溶性高分子として、カルボキシメチルセルロースを用いることが出来る。
また、前記核粒体の木粉と紙粉の割合は、２０：８０〜８０：２０重量パーセントである、前記核粒体の木粉と紙粉の混合物と造粒促進剤の割合は、７０：３０〜９９：１重量パーセントであることがそれぞれ好ましく、前記初期形状保持用外核部又は核粒体に肥料、又は農薬を含有してなることを特徴とする。

本発明の緑化保水材は、施工時に緑化保水材を他の緑化基盤材と共に、ミキサー等を使用して混錬すると、緑化保水材は、適度の大きさで製作しており、容易に均一に分散させることが出来るため、緑化基盤材として最適である。
また、吸水性に富むことより、適度の水分を保持した状態で施工を行うことが出来ることより、施工時はもとより、少ない雨水時となっても、吸水ポリマーの如く周りから水分を奪うことが無く、緑化保水材周の土壌水分に応じて水分を放出すため、緑化基盤材として最適である。

以下、図面を参照しつつ本発明の緑化保水材の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る緑化保水材の断面図である。
本発明の緑化保水材は、図１に示すように、直径約２〜１０ｍｍ、好ましくは６ｍｍ程度の大きさで適宜長さ（５〜１０ｍｍ程度）で形成する吸水機能を有する核粒体１と、核粒体１の表面に透水性を有する初期形状保持用外核部２で被覆している。
なお、図１（ａ）に示す例では、断面が略円形で、全体として柱体となっているが、本発明の緑化保水材は、球状、円錐状、俵状、四角柱状、ブロック形状、その他等適宜形状で形成する。
また、直径２ｍｍ以下とした場合には、緑化保水材の体積が小さすぎる。即ち、最大に保水量させた時、後述する核粒体の体積が２倍程度となる。従って、体積は変化量の３乗に比例して大きくなるため、体積が大きくする方が保水量の点で有利であるからである。ただ、少量の大型の緑化保水剤を使用するより、適度の大きさのを多数分散させる方が、使用時に緑化基盤材全体的に適度の水分分布を得ることが出来ることより上記大きさが好ましい。

＜核粒体＞
核粒体１は、木粉と紙粉の混合物に造粒促進剤として水溶性高分子及び又はベントナイトを添加して造粒する。
木粉の材料として、建築廃材、間伐材、流木、おが屑の廃棄物、紙粉の材料として製紙工場の古紙、またはバージンパルプの廃棄物からなるペーパースラッジ、あるいは住宅解体時に発生する廃棄石膏ボードまたは石膏ボードの廃棄物から採取した廃棄石膏ボード紙を主成分として用いる。
また、廃棄石膏ボード紙は、一般的に２０重量％程度の水分を含んでいる。また、廃棄石膏ボード紙は、吸水性の向上、重量の軽減のため、石膏の混合割合が少ないものが好ましい。
ここで、前記核粒体の木粉と紙粉の割合は、２０：８０〜８０：２０重量パーセントとしている。これは、木粉が、２０重量パーセント以下では、造粒品を乾燥した時に、造粒品が縮みやすく小さくなる傾向にあり、希望する大きさを得られにくい。
また、木粉の割合が８０重量パーセント以上では、造粒品の強度が弱くなり、造粒促進剤の使用量が増えコスト高となる。

なお、ペーパースラッジを用いる場合には、５０〜７０重量％程度の水分を含んでいることを考慮する必要があり、例えば上記ペーパースラッジを用いた場合には、通常木粉はペーパースラッジの０．４〜１．６倍程度の重量のものを用いる。
また、ペーパースラッジを用いた場合は、造粒性を向上させるため、特に繊維の短いものが好ましい。
核粒体１には、造粒促進剤としてカルボキシメチルセルロース（またはメチルセルロース）、およびこれにベントナイトを加えたものを添加している。この造粒促進剤は、核粒体１に対して１〜３０重量％含有させている。
造粒促進剤で造粒に必要な最低量として１重量パーセント程度は必要であるからである。また、造粒促進剤を３０重量パーセントとすることはこれ以上増やしても造粒の効果が増えず、コストアップにつながるからである。

＜初期形状保持用外核部２＞
初期形状保持用外核部２は、酢酸ビニルエマルジョン樹脂、アクリルエマルジョン樹脂を用いて形成する。この初期形状保持用外核部２は、初期施工時に際し、緑化保水材を他の緑化基盤材と混錬する際に、上記核粒体が砕け、各核粒体の木粉及び紙粉同士が固着し、他の緑化基盤材内に不均一に分布することを防止するものである。従って、少なくとも施工時の混錬時間２０分〜１時間程度、多量の水分中でも溶ける、或いは接着しない材質であることが好ましい。ただ、初期形状保持用外核部２は、吸水機能を有する核粒体１に水分を補給する為に、透水性を有する必要があり、また吸水し核粒体１の膨張を妨げないように、部分的に壊れる程度の強度を持っている必要がある。

＜製造工程＞
次に、図２を参照して、本発明の実施形態に係る緑化保水材の製造工程を説明する。図２は、本発明の実施形態に係る緑化保水材の製造工程を示す工程図である。
本発明の実施形態に係る緑化保水材の製造工程は、図２に示すように、核粒体材料の計量工程（Ｓ１−１〜Ｓ１−４）、核粒体材料の混合工程（Ｓ２）、核粒体の造粒工程（Ｓ３）、核粒体の乾燥工程（Ｓ４）、コーティング材料の計量工程（Ｓ５）、核粒体の外核部形成工程（Ｓ６）、外殻部乾燥工程（Ｓ７）、およびふるい分け工程（Ｓ８）からなる。
核粒体材料の計量工程では、木粉、紙粉を計量し（Ｓ１−１、Ｓ１−２）、木粉と紙粉の割合を２０：８０〜８０：２０重量パーセントとなるように計量し、メチルセルロース（またはカルボキシメチルセルロース）、およびベントナイトを１〜３０重量％となるように計量し（Ｓ１−３）、必要に応じて水分調整を行うための水を計量する（Ｓ−４）。
続いて、ミキサーを用いて核粒体材料を混合し（Ｓ２）、造粒機を用いて直径約６ｍｍ程度の核粒体を造粒する（Ｓ３）。その後、ドライヤー、或いは流動乾燥機を用いて水分が３〜１０重量％となるように乾燥させる（Ｓ４）。この水分範囲とするように乾燥させるのは、後述する核粒体１の表面にコーティング材料を被覆する工程時に核粒体が潰れることがないように形状の維持、及び初期形状保持用外核部を形成させるためのコーティング材料の形成を良好ならしめるためである。

次いで、初期形状保持用外核部を形成するためのコーティング材料として、酢酸ビニルエマルジョン樹脂、及び又はアクリルエマルジョン樹脂を計量する（Ｓ４）。
ここで、コーティング材料の重量を計測するのは、核粒体の外側に形成する初期形状保持用外核部の厚み量を適性に保つために行うもので、上述したように吸水機能を有する核粒体１に水分を補給が出来、かつ、透水性を有する必要があり、また吸水し核粒体１の膨張を妨げないように、部分的に壊れる程度の強度を持っている必要があることより、実験的には核粒体の重量に比し５重量％以上、５０重量％以下が好ましい。

次に上述の核粒体１、及びコーティング材料をミキサーを用いて、核粒体１の表面をコーティング材料で被覆する（Ｓ６）、その後、ドライヤー、或いは流動乾燥機を用いて乾燥させ、核粒体同士が付着することを防止する（Ｓ７）。
最後に、篩を用いて製品の粒径を２〜１０ｍｍ程度となるように篩い分け工程（Ｓ８）を経た後製品が完成する。

次に、核粒体および初期形状保持用外核部の重量等に関する具体的な実施例を説明する。
なお、以下の実施例および後に示す比較例において、被覆材とは初期形状保持用外核部のことをいう。
［核粒体Ａ］
木粉を３８０ｇ、紙粉を６００ｇ（内ペーパースラッジ８０ｇ）、カルボキシメチルセルロースを４０ｇ計量し、小型ミキサーを用いて核粒体材料を混合したのち、水を１０００ＣＣ加えた湿品とし、小型竪型造粒機を用いて、直径約６ｍｍのペレットに造粒し、小型流動乾燥機を用いて乾燥し核粒体Ａを得た。
［核粒体Ｂ］
木粉を６００ｇ、紙粉を３８０ｇ（内ペーパースラッジ１００ｇ）、カルボキシメチルセルロースを４０ｇ計量し、小型ミキサーを用いて核粒体材料を混合したのち、水を１０００ＣＣ加えた湿品とし、小型竪型造粒機を用いて、直径約６ｍｍのペレットに造粒し、小型流動乾燥機を用いて乾燥し核粒体Ｂを得た。

［被覆材ａ］
酢酸ビニルエマルジョン樹脂を被覆材ａとして使用した。
［被覆材ｂ］
アクリルエマルジョン樹脂を被覆材ｂとして使用した。

［実施例１−１］
上記核粒体Ａを２４０ｇをミキサーに投入し、被覆材ａを４８ｇを表面にコーティングし、小型流動乾燥機を用いて乾燥し、実施例１−１の製品を得た。
［実施例１−２］
上記核粒体Ａを２４０ｇをミキサーに投入し、被覆材ａを７２ｇを表面にコーティングし、小型流動乾燥機を用いて乾燥し、実施例１−２の製品を得た。
［実施例１−３］
上記核粒体Ａを２４０ｇをミキサーに投入し、被覆材ｂを４８ｇを表面にコーティングし、小型流動乾燥機を用いて乾燥し、実施例１−３の製品を得た。
［実施例１−４］
上記核粒体Ａを２４０ｇをミキサーに投入し、被覆材ｂを７２ｇを表面にコーティングし、小型流動乾燥機を用いて乾燥し、実施例１−４の製品を得た。

［実施例２−１］
上記核粒体Ｂを２４０ｇをミキサーに投入し、被覆材ａを４８ｇを表面にコーティングし、小型流動乾燥機を用いて乾燥し、実施例２−１の製品を得た。
［実施例２１−２］
上記核粒体Ｂを２４０ｇをミキサーに投入し、被覆材ａを７２ｇを表面にコーティングし、小型流動乾燥機を用いて乾燥し、実施例２−２の製品を得た。
［実施例２−３］
上記核粒体Ｂを２４０ｇをミキサーに投入し、被覆材ｂを４８ｇを表面にコーティングし、小型流動乾燥機を用いて乾燥し、実施例２−３の製品を得た。
［実施例２−４］
上記核粒体Ｂを２４０ｇをミキサーに投入し、被覆材ｂを７２ｇを表面にコーティングし、小型流動乾燥機を用いて乾燥し、実施例２−４の製品を得た。

＜比較例−１＞
上記実施例との比較を行うため、核粒体Ａ（コーティングなし）の製品とした。
＜比較例−２＞
上記実施例との比較を行うため、核粒体Ｂ（コーティングなし）の製品とした。

＜比較結果＞
上記実施例１−１〜実施例２−４の製品と、上記比較例１、２の製品を用いて、粒の強度、粒の保水性、粒の水中強度の各比較試験を行った。
見掛け比重の比較試験では、１０００ｍｌのメスシリンダに製品１０００ｍｌを投入して重量を計測し、見掛け比重を測定した。
粒の強度の比較試験では、テーブルに粒を置き指で強めに押して潰れるかどうかを測定した。
粒の保水性の比較試験では、５００ｍｌのビーカーに資料２０ｇを入れ、水を２００ＣＣ入れて、１時間後１６メッシュの篩で水切りをした後、資料の重量を測定した。
粒の水中強度の比較試験では、粒の保水量比較試験で使用した、水切り後の粒をテーブル上に置き、指で強めに押して潰れるかどうかを測定した。

上記表１からも明らかなように、実施例１−１〜２−４は、被覆材ａ、ｂ共に、粒の強さが有り水中の水分強度においても、比較例と比べ十分強度があり、緑化基盤材と一緒にミキサーで２０分〜４０分程度混錬しても十分な強度がある。そして水の保水力という点において自重の３倍程度の水を保有することが出来、緑化保水材として最適である。

本発明の実施形態に係る緑化保水材の断面説明図。 本発明の実施形態に係る緑化保水材の製造工程を示す工程図。

符号の説明

１ 核粒体
２ 初期形状保持用外核部

Claims (10)

1. 吸水機能を有する核粒体と、核粒体の表面を被覆し、かつ透水性を有する初期形状保持用外核部とよりなることを特徴とする緑化保水材。
2. 請求項１記載の緑化保水材の外形を２〜１０ｍｍの大きさとすることを特徴とする緑化保水材。
3. 吸水機能を有する核粒体は、木粉と紙粉の混合物に造粒促進剤として水溶性高分子及び又はベントナイトを添加して造粒することを特徴とする請求項１又は２記載の緑化保水材。
4. 請求項３記載の木粉の材料として、建築廃材、間伐材、流木、おが屑の廃棄物を用いたことを特徴とする緑化保水材。
5. 請求項３記載の紙粉の材料として、ペーパースラッジ、廃棄石膏ボード紙、製紙工場からの廃棄物である紙粉を用いたことを特徴とする緑化保水材。
6. 請求項１記載の透水性を有する初期形状保持用外核部として、酢酸ビニルエマルジョン樹脂、アクリルエマルジョン樹脂を用いたことを特徴とする緑化保水材。
7. 請求項３記載の水溶性高分子として、カルボキシメチルセルロースを用いたことを特徴とする緑化保水材。
8. 前記核粒体の木粉と紙粉の割合は、２０：８０〜８０：２０重量パーセントであることを特徴とする請求項１〜５記載の緑化保水材。
9. 前記核粒体の木粉と紙粉の混合物と造粒促進剤の割合は、７０：３０〜９９：１重量パーセントであることを特徴とする請求項１〜６記載の緑化保水材。
10. 前記初期形状保持用外核部又は核粒体に肥料、又は農薬を含有してなることを特徴とする請求項１〜１０のうちいずれか１項記載の緑化保水材。
    

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