JP6526035B2 - 土壌侵食防止剤 - Google Patents

Description

本発明は、造成地、道路、ダムなどの建設での盛土や切土によって形成される法面等からの土壌の侵食を防止するために好適に使用される土壌侵食防止剤に関する。

造成地、道路、ダムなどの建設では盛土や切土が行われ、それによって形成される法面は、そのまま放置すると降雨や風化などによって侵食され、地滑りや落石などの事故が発生する。そのために、特許文献１では、水膨潤性吸水性樹脂、界面活性剤及び合成樹脂エマルジョンからなる土壌乾燥防止剤を吹付資材１ｍ^３当り０．５〜１．５ｋｇの割合で配合した吹付資材を法面に対して吹き付けることによって、土壌の侵食を防止している。

一方、特許文献１で使用している合成樹脂エマルジョンは、液体状であるため、凍結したり、運搬にコストがかかるという問題がある。このような問題を解消するものとして、特許文献２には、合成樹脂エマルジョンを乾燥させて得られる樹脂粉末を土壌侵食防止剤として用いる技術が開示されている。

特許第４０４８８００号 特開２００６−３６８５１号

しかし、本発明者らが特許文献２に開示されているような樹脂粉末を土壌侵食防止剤として用いることを検討したところ、長期保存時に樹脂粉末が吸湿して固まってしまう場合があるという問題があることが分かった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、耐吸湿性に優れた樹脂粉末からなる土壌侵食防止剤を提供するものである。

本発明によれば、嵩密度が０．５０ｇ／ｍＬ以下である再乳化性の合成樹脂粉末を含有する土壌侵食防止剤が提供される。

本発明者が耐吸湿性に与える因子を調べるべく、樹脂粉末の種々の物性と耐吸湿性との関係を調べたところ、樹脂粉末の嵩密度が０．５０ｇ／ｍＬ以下の場合に、樹脂粉末の耐吸湿性が顕著に向上するという知見が得られ、本発明の完成に到った。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記合成樹脂のガラス転移温度が５℃未満以下である。
好ましくは、前記合成樹脂が、酢酸ビニルに由来する構造単位を含む。
好ましくは、前記合成樹脂が、エチレン酢酸ビニル共重合体である。

本発明の別の観点によれば上記記載の土壌侵食防止剤を使用した緑化工法、及び上記記載の土壌侵食防止剤を、バーク堆肥１ｍ^３当たり０．５〜１０ｋｇの割合で添加した植生基盤材が提供される。

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。

本発明の土壌侵食防止剤は、嵩密度が０．５０ｇ／ｍＬ以下である再乳化性の合成樹脂粉末を含有する。この土壌侵食防止剤は、保管時の耐吸湿性に優れている。この土壌侵食防止剤は、上記合成樹脂粉末からなるものであることが好ましいが、上記合成樹脂粉末以外の物質を含有してもよい。

「再乳化性の合成樹脂粉末」とは、水に分散させると乳化状態となる粉末である。このような合成樹脂粉末は、例えば水性樹脂エマルジョンを噴霧乾燥などの方法によって粉末状にすることによって製造することができる（「エマルジョン粉末」として市販されている。）。合成樹脂粉末が再乳化性であることによって、合成樹脂粉末を吹付資材に添加したときに、吹付資材中の水分によって合成樹脂粉末が再乳化して結着力が発揮される。

合成樹脂粉末の製造に利用可能な水性樹脂エマルジョンの種類は、特に限定されず、酢酸ビニル樹脂エマルジョン、酢酸ビニル共重合体エマルジョン、アクリル酸エステル樹脂エマルジョン、スチレンアクリル酸エステル共重合体エマルジョン、エチレン酢酸ビニル共重合体エマルジョン、スチレン−ブタジエン共重合体エマルジョン、ビニリデン樹脂エマルジョン、ポリブテン樹脂エマルジョン、アクリルニトリル−ブタジエン樹脂エマルジョン、メタアクリレート−ブタジエン樹脂エマルジョン、アスファルトエマルジョン、エポキシ樹脂エマルジョン、ウレタン樹脂エマルジョン、シリコン樹脂エマルジョンなどが例示され、このうち、酢酸ビニルに由来する構造単位を含む樹脂のエマルジョン（酢酸ビニル樹脂エマルジョン、酢酸ビニル共重合体エマルジョン、エチレン酢酸ビニル共重合体エマルジョン等）が好ましく、エチレン酢酸ビニル共重合体エマルジョンがさらに好ましい。合成樹脂粉末の合成樹脂は、上記列挙したエマルジョン中の樹脂が好ましく、酢酸ビニルに由来する構造単位を含む合成樹脂がさらに好ましく、エチレン酢酸ビニル共重合体がさらに好ましい。

水性樹脂エマルジョンの製造方法は、特に限定されないが、例えば、水を主成分とする分散媒中に乳化剤とモノマーを添加し、撹拌させながらモノマーを乳化重合させることによって製造することができる。

合成樹脂粉末の嵩密度は、０．５０ｇ／ｍＬ以下である。嵩密度がこれよりも大きいと耐吸湿性が低下するからである。嵩密度の下限は、特に規定されないが、例えば、０．３、０．３５、又は０．４ｇ／ｍＬである。嵩密度は、合成樹脂粉末の粒径が小さくなるに従って小さくなる傾向があり、嵩密度が小さすぎると、合成樹脂粉末の粒径も小さくなり、粉末が舞いやすくなってハンドリングが困難になって好ましくない。合成樹脂粉末の嵩密度は、水性樹脂エマルジョンを噴霧乾燥させて合成樹脂粉末を製造する際の、乾燥条件や乾燥後の後処理（粉砕、分級など）条件によって調整可能である。嵩密度は、好ましくは、粉末状態で測定する。

合成樹脂粉末の合成樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、例えば２０℃以下であり、５℃以下が好ましい。Ｔｇが大きすぎると、低温環境下で使用した場合の土壌侵食防止性が低下するからである。また、Ｔｇの下限は、特に規定されないが、例えば、−２５又は−２０℃である。Ｔｇが低すぎると硬化時の皮膜が柔らかくなり、強度が低下するので好ましくない。Ｔｇは、合成樹脂の組成を変えることによって調整可能である。例えば合成樹脂がエチレン酢酸ビニル共重合体である場合、Ｔｇは、酢酸ビニル含量が大きくなるに従って大きくなる傾向があり、例えば酢酸ビニル含量を８７ｗｔ％以下にすることによって、Ｔｇを５℃以下にすることができる。

次に、本発明の土壌侵食防止剤の使用方法について説明する。この土壌侵食防止剤は、土壌を主体とし、種子、肥料などを混合した吹付資材に添加して植生基盤材を作製するために利用可能である。そして、植生基盤材を保護すべき面に対して吹き付けることによって、その面を緑化させることができる。このように、本発明の土壌侵食防止剤は、保護すべき面の緑化工法に利用可能である。植生基盤材を対象面に吹き付ける工法に特に制限はなく、例えば、種子散布工、客土吹付工、基材吹付工などを挙げることができ、あるいは、対象面が広大な場合には、ヘリコプターなどの航空機から実播して吹き付けることもできる。

使用する吹付資材に特に制限はなく、例えば、バーク堆肥、ピートモスなどの有機質資材又は砂質土に、種子、肥料などを混合したものを用いることができる。

土壌侵食防止剤の添加量は、特に限定されないが、吹付資材１ｍ^３に対して０．５〜１０ｋｇ（好ましくは１〜４ｋｇ）になるように添加することが好ましい。

以下、本発明の実施例・比較例を説明する。以下の説明中で特に断りがない限り、「部」、「％」は、それぞれ、「質量部」、「質量％」を意味する。

以下の表１に示す実施例・比較例では、嵩密度、ガラス転移温度（Ｔｇ）及び酢酸ビニル含量（ＶＡ含量）が互いに異なる種々の市販の再乳化性ＥＶＡ粉末を使用した。嵩密度、Ｔｇ及びＶＡ含量の測定方法、及び耐吸湿性及び侵食防止性の評価方法は、以下の通りである。

＜嵩密度＞
ＪＩＳ Ｋ ６７２１：１９７７に準じ、以下に示す方法で嵩密度を測定した。嵩密度測定装置は、筒井理化学器械株式会社製ＪＩＳカサ比重測定器ＪＩＳ−Ｋ−６７２１を用いた。まず固形分率９８．０質量％以上のサンプルを静電気が生じぬように金属性ボウルに１２０ｍＬ秤量し、薬さじで１０回かきまぜてサンプル全体を攪拌した。ダンパーを差し込んだロートにサンプルを入れた後、速やかにダンパーを引き抜き、静かに一定速度で受器に落とす。受器から盛り上がったサンプルを受器上面に沿って静かにすり落とした後、受器の重さを０．１ｇまで測定する。サンプルの重量と容量（１００ｍＬ）から計算し嵩密度（ｇ／ｍＬ）を小数第三位まで求めた。これをＮ＝３で繰り返し測定し平均値を求め、四捨五入して小数第二位までの値として求めた。

<ガラス転移温度（Ｔｇ）>
以下に示す方法でガラス転移温度（Ｔｇ）を測定した。
まず、粉末サンプルを純水に再乳化させ４０ｗ％の再乳化エマルジョンとした。次に、再乳化エマルジョンを型枠に流し込み、２３℃で５日間乾燥させ、厚さ０．３〜０．５ｍｍのフィルムを作製した。作製したフィルムを試料とし、ＪＩＳ Ｋ ７１２１に従ってＤＳＣ（セイコー電子工業ＥＸＳＴＡＲ６０００ ＤＳＣ−６２００）で測定した。ＤＳＣ曲線におけるベースラインの接線とガラス転移による吸熱領域の急峻な下降位置の接線との交点をＴｇとした。

＜酢酸ビニル含量（ＶＡ含量）＞
以下に示す方法で酢酸ビニル含量（ＶＡ含量）を測定した。
まず、サンプルを重クロロホルムに加え、超音波処理した可溶分について２５℃で１Ｈ−ＮＭＲ測定を行った。下記の式１から組成比を求めＶＡ含量を算出した。式１中の「８６」及び「２８」は、それぞれ、酢酸ビニルモノマー単位及びエチレンモノマー単位の分子量を示す。式１中の「４」は、エチレンモノマー単位中の等価なプロトンの数を表し、ピーク面積をプロトンの数で割ることによって、プロトン１つ当たりのピーク面積を算出している。
（式１）
ＶＡ（酢酸ビニルモノマー単位）：Ｅｔ（エチレンモノマー単位）（質量比）＝Ｓ_ＶＡ×８６：（Ｓ_１−Ｓ_ＶＡ−Ｓ_２）÷４×２８
Ｓ_ＶＡ：４．６０〜５．２５ｐｐｍピーク面積（酢酸ビニルモノマー単位（−ＣＨ（ＯＣＯＣＨ３）−ＣＨ２−）のうち下線を引いたプロトンに由来するピーク）
Ｓ_１：１．０２〜３．００ｐｐｍピーク面積（エチレンモノマー単位（−ＣＨ２−ＣＨ２−）のうち下線を引いたプロトン由来のピーク＋酢酸ビニルモノマー単位の上記プロトン由来のピーク＋水のプロトンに由来するピーク）
Ｓ_２：１．６ｐｐｍ付近のピーク面積（水のプロトンに由来するピーク）

＜耐吸湿性評価＞
サンプル７．３ｇをアルミカップ（底φ４．５ｃｍ、深さ２．７ｃｍ（型番：丸８Ａ））に入れ平らに均した。次に、環境試験機中（６０℃、９５％Ｈ、８ｄの条件）で静置した。次に、環境試験機から取り出し、サンプルの状態を観察し、以下の基準で評価した。
◎：粉末同士が結合しておらず、軽く力を加えると環境試験機に入れる前と同等の状態に戻る
○：粉末同士が結合しておらず、軽く力を加えると環境試験機に入れる前と同等の状態に戻るが、小さな塊が少量できる。
×：粉末同士が結合しており、力を加えても粉末状態に戻らない

＜土壌浸食防止評価＞
以下の方法により、作製したサンプルを配合した厚層基材吹付工の植生基盤を作製し、降水試験により流出してくる土壌の量を測定した。
（１）混合：容器にバーク堆肥（富士見環境緑化社製フジミソイル５号）を７Ｌ、高度化成肥料（日東エフシー社製、１５−１５−１５）を２１ｇ、種子（カネコ種苗社製イタリアンライグラス）を３．５ｇ、各種サンプル（侵食防止剤）を３．５ｇ加え混練し、植生基盤材とした。
（２）施工：植生基盤材を木枠に充填し平らに均したのちに上から体積半分まで圧縮した。
（３）養生：木枠を外し、２３℃室内または５℃環境試験機内で１晩養生した。
（４）降水：養生した植生基盤に対し、ジョウロで降水した。植生基盤に９°の傾斜を与え、降水は５０ｃｍの高さから１時間に２００ｍｍの強さで３０分間実施し、流出した土壌の乾燥重量を測定し、以下の基準で評価した。なお土壌乾燥条件は１晩風乾後に１０５℃で３時間とした。
◎：対照（ＥＶＡ粉末を加えていない植生基盤材）と比べ、土壌の流出量が３０％以下
○：対照と比べ、土壌の流出量が３１〜６０％
×：対照と比べ、土壌の流出量が６１％以上

＜考察＞
表１に示すように、嵩密度が０．５０ｇ／ｍＬ以下である全ての実施例では、耐吸湿性が優れていた。一方、嵩密度が０．５０ｇ／ｍＬを超える全ての比較例では、耐吸湿性が悪かった。また、実施例１〜９のうちＴｇが５℃以下である実施例１〜５では、５℃で養生した場合の侵食防止性が高かった。

Claims (5)

1. 嵩密度が０．５０ｇ／ｍＬ以下であり、酢酸ビニルに由来する構造単位を含み、酢酸ビニル含有量が８７ｗｔ％以下である再乳化性の合成樹脂粉末を含有する土壌侵食防止剤。
2. 前記合成樹脂のガラス転移温度が５℃以下である請求項１に記載の土壌侵食防止剤。
3. 前記合成樹脂が、エチレン酢酸ビニル共重合体である、請求項１又は請求項２に記載の土壌侵食防止剤。
4. 請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の土壌侵食防止剤を使用した緑化工法。
5. 請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の土壌侵食防止剤を、吹付資材１ｍ３当たり０．５〜１０ｋｇの割合で添加した植生基盤材。