JPH11113387A - 植物栽培用吸水性樹脂及びそれを用いた植物栽培方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸水した時植物栽培用培土として植物体を支
持することができ、耐久性があり、肥料成分を吸着する
こともなく、水質によらず安定した吸水性能を示す吸水
性樹脂及びそれを植物栽培用培土に用いた植物栽培方法
の提供。 【解決手段】 植物を支持する培土として、Ｋｎｏｐ液
を１回吸水させた時の吸水倍率を［Ａｂ１］、Ｋｎｏｐ
液の吸水、乾燥を５回繰り返した後の吸水倍率を［Ａｂ
５］とした時、［Ａｂ１］と［Ａｂ５］の関係が、 ０．８０≦［Ａｂ５］／［Ａｂ１］≦１．２０ ・・・・・（１） の範囲にある吸水した非イオン系吸水性樹脂である植物
栽培用吸水性樹脂及び該樹脂に限界吸水量の最大９０％
を吸水させたゲル状物を植物栽培用培土として用いる植
物栽培方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸水したゲル状物
を植物栽培用培土として用いる植物栽培用吸水性樹脂、
並びにそれを用いた野菜、草花、樹木などの育苗、挿し
木培地あるいはそれら植物の栽培方法であり、屋上、人
工地盤、街路、斜面、壁面、ベランダ、テラスなどの緑
化、室内外の植物インテリアなどにも使用できる植物栽
培方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在紙おむつ、生理用品などに多量に使
用されている吸水性樹脂は、その吸水倍率が純水におい
ては単位重量あたり数百倍から千倍に達し、その吸水力
を利用して広い範囲で植物用の保水材としての利用が試
みられている。しかし植物栽培の現場においては、いく
つかの方面でその効果に疑問を抱く声が多く聞かれた。
そこでこれらの吸水性樹脂を検討したところ、多くの吸
水性樹脂は純水では数百倍から千倍もの吸水倍率を示す
が、肥料や食塩などを含有する溶液の場合にはその吸水
倍率がその１０分の一程度に低下し、また食塩や肥料な
どのイオン性成分を含有する水を吸水、乾燥を繰り返す
と急速に吸水倍率が低下するという現象が見られた。

【０００３】現在の吸水性樹脂の植物栽培への利用は培
土の保水作用の改善を目的としたものであり、その利用
は限られていた。一方、このような吸水性樹脂は吸水
し、ゲル状物となった時、剛性があり植物体を支持でき
る場合があることがわかった。そこで植物へ直接水や栄
養の補給が可能であるような吸水性樹脂を、植物栽培用
培土として用いれば土壌を使用しないので清潔であり、
ゲル状物自体透明なので着色も自由であり、透明な容器
を使用して植物を栽培する時は植物との色の遊びも可能
な植物栽培をすることができるものとこの検討を行っ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、吸水した時
植物栽培用培土として植物体を支持することができ、耐
久性があり、肥料成分を吸着することもなく、純水でも
イオン性成分を含有する水でも水質によらず安定した吸
水性能を示す吸水性樹脂及びそれを植物栽培用培土に用
いた植物栽培方法の開発を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１） 植物
を支持する培土として、Ｋｎｏｐ液を１回吸水させた時
の吸水倍率を［Ａｂ１］、Ｋｎｏｐ液の吸水、乾燥を５
回繰り返した後の吸水倍率を［Ａｂ５］とした時、［Ａ
ｂ１］と［Ａｂ５］の関係が、 ０．８０≦［Ａｂ５］／［Ａｂ１］≦１．２０ ・・・・・（１） の範囲にある吸水した非イオン系吸水性樹脂である植物
栽培用吸水性樹脂、（２） 植物栽培用吸水性樹脂が、
純水の限界吸水倍率が１５〜８０重量倍の吸水量である
Ｎ−ビニルカルボン酸アミドの単独重合体架橋物または
共重合体架橋物より選ばれた吸水性樹脂である上記
（１）記載の植物栽培用吸水性樹脂、（３） 上記
（１）または（２）記載の植物栽培用吸水性樹脂に、限
界吸水量の最大９０％を吸水させたゲル状物を植物栽培
用培土として用いる植物栽培方法、及び（４） 植物栽
培用吸水性樹脂とパーライト、ゼオライト、ガラス、軽
石、多孔質燒結体などの無機系成形物もしくはその集合
体、繊維状物の集合体、合成樹脂、天然樹脂のビーズ、
発泡体、チップ、破砕片などの合成樹脂粒状物もしくは
その集合体あるいはそれらの２種以上の混合物を併用し
て用いる上記（３）記載の植物栽培方法を開発すること
により上記の目的を達成した。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の植物栽培用吸水性樹脂
は、従来の植物栽培用として用いられてきた土壌の改質
材としての植物栽培用吸水性樹脂の利用とは異なり、吸
水させた吸水性樹脂そのものを植物栽培用培土として用
いるものであり、植物が吸水性樹脂ゲル状物中に根を張
るだけでなく、ゲル状物の剛性により自立できることが
必要であり、したがって吸水性樹脂は肥料あるいはイオ
ン性物質などの影響により吸水量を低下させるものであ
ってはならない。本発明においてＫｎｏｐ液とは、硝酸
カリウム：０．０２ｗｔ％、硝酸カルシウム：０．０８
ｗｔ％、第１りん酸カリウム：０．０２ｗｔ％、硫酸マ
グネシウム：０．０２ｗｔ％、硫酸鉄・７水和物：０．
０２ｗｔ％を溶解した水溶液である。

【０００７】本発明において用いられる非イオン系吸水
性樹脂としての植物栽培用吸水性樹脂としては、［Ａｂ
１］と［Ａｂ５］の関係が式（１）の関係 ０．８０≦［Ａｂ５］／［Ａｂ１］≦１．２０ ・・・・・（１） を満足し、吸水し、ゲル化した時に植物の自立を支持で
きる剛性を有するものであれば限定する必要がないが、
Ｎ−ビニルカルボン酸アミドの単独重合体架橋物または
共重合体架橋物（ＰＮＶＡ系吸水性樹脂）などあるいは
これらの２種以上の混合物を使用することが好ましいが
植物の成長にまったく阻害作用を与えない点並びに耐侯
性、耐熱性が良好で生分解性がないというところから、
Ｎ−ビニルカルボン酸アミドの単独重合体架橋物が最も
好ましい。

【０００８】Ｎ−ビニルカルボン酸アミドは下記の一般
式で示される。 （ただし、Ｒ₁ は水素またはメチル基、Ｒ₂ は水素、メ
チル基あるいはエチル基を示し、場合によってはＲ₁ と
Ｒ₂ は一緒になって炭素数３〜５の環状アルキレン基を
形成していてもよい。

【０００９】具体的にはＮ−ビニルアセトアミド、Ｎ−
メチル−Ｎ−ビニルアセトアミド、Ｎ−ビニルホルムア
ミド、Ｎ−メチル−Ｎ−ビニルホルムアミド、Ｎ−ビニ
ル−２−ピロリドンなどが挙げらるが、耐酸性、吸水性
などの面からＮ−ビニルアセトアミドが好ましい。

【００１０】Ｎ−ビニルカルボン酸アミドと共重合し得
る非イオン性モノマーとしては、例えばメチルアクリレ
ート、エチルアクリレート、プロピルアクリレート、２
−ヒドロキシエチルアクリレート、メチルメタクリレー
ト、エチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタ
クリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレートな
どの（メタ）アクリル酸エステル類、アクリルアミド、
メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミドな
どの（メタ）アクリルアミド及びＮ−低級アルキル置換
（メタ）アクリルアミド類、（メタ）アクリロニトリ
ル、メチルビニルケトン、エチルビニルケトンなどのビ
ニルケトン類、酢酸ビニル、酪酸ビニルなどのカルボン
酸ビニルエステル類、メチルビニルエーテル、エチルビ
ニルエーテルなどのビニルエーテル類、アリルアルコー
ル、無水マレイン酸、マレイン酸ジメチルエステルが挙
げられる。しかし本発明の目的のためにはＮ−ビニルカ
ルボン酸アミド単独の重合体の架橋物が好ましい。

【００１１】架橋剤の具体例としては、Ｎ，Ｎ’−メチ
レンビスアクリルアミド、トリエチレングリコール（メ
タ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）
アクリレート、ジビニルベンゼン、Ｎ，Ｎ’−ブチレン
ビス（Ｎ−ビニルアセトアミド）などのＮ，Ｎ’−アル
キレンビス（Ｎ−ビニルカルボン酸アミド）化合物、ジ
エチレングリコールジアリルエーテル、トリメチロール
プロパントリアリルエーテル、テトラアリルオキシエタ
ン、ペンタエリスリトールトリアリルエーテル、アジピ
ン酸ジアリル、テレフタル酸ジアリルなどのアリル基を
２個以上有する化合物、シュウ酸ジビニル、コハク酸ジ
ビニル、マロン酸ジビニル、アジピン酸ジビニル、マレ
イン酸ジビニル、クエン酸トリビニル、ピロメリット酸
テトラビニルなどのビニルエステル構造を２個以上有す
る化合物などが挙げられ、これらは一種または必要によ
り２種以上を用いることができる。架橋剤の配合の目安
としては、限界吸水倍率が１５〜８０重量倍、好ましく
は３０〜５０重量倍程度になるような割合で配合する。

【００１２】本発明に使用する吸水性樹脂は、吸水、乾
燥の繰り返しにより劣化などを起こさず、更に肥料ある
いはイオン性物質の影響を受けずに一定の吸水量を有す
る樹脂であることが好ましい。このため［Ａｂ５］／
［Ａｂ１］の吸水倍率が０．８〜１．２の範囲にあるこ
とを必要とする。本発明において［Ａｂ１］の測定方法
としては、吸水性樹脂約１ｇを１リットルのＫｎｏｐ液
に添加し、２５℃で５時間浸漬し、２００メッシュ（目
びらき７５ミクロン）の篩で膨潤した吸水性樹脂をろ別
し、次式により飽和吸水倍率を算出する。 吸水倍率＝［（膨潤吸水性樹脂の重量）／（仕込み吸水
性樹脂重量）］ー１ なお［Ａｂ５］は、［Ａｂ１］と同様に吸水させた後、
乾燥、ろ別した樹脂を５０℃、１２時間熱風乾燥機で
乾燥させ、更に同様な吸水、乾燥を４回行った後、［Ａ
ｂ１］と同様に膨潤させた樹脂について同様に計算す
る。

【００１３】［Ａｂ５］／［Ａｂ１］の数値が０．８０
より小さい場合は、吸水性樹脂がＫｎｏｐ液に含まれる
多価イオン成分により収縮し、吸水能力が低下している
ことを示している。また１．２０より大きくなるような
時は、吸液、乾燥の繰り返しの熱履歴により吸水性樹脂
が劣化していることを示している。また限界吸水量と
は、過剰量（２４時間以上吸液させてもゲル状物の上部
に上澄液ができる液量）の純水を用いて上記と同様な方
法で吸水倍率を求めた場合の値である。上記の限界吸水
量及び［Ａｂ５］／［Ａｂ１］の吸水倍率の条件を満足
する吸水性樹脂に対して、限界吸水量の９０％以下の水
あるいは各種栄養剤を含む水を吸収させゲル化させて使
用することが好ましい。吸水量が限界吸水量に近くなる
とどうしても植物栽培用吸水性樹脂ゲル状物が柔らかく
なり、植物の自立性が低下し、また吸水量が余り少な過
ぎるとゲル状物から植物に直接給水できなくなったり、
潅水を頻繁に行うことが必要になったりするので、吸水
性樹脂の吸水量は限界吸水量の５０〜９０％がより好ま
しい。

【００１４】本発明に用いる吸水性樹脂の形状は、球
状、不定形状など特に制限はなく、またその粒径も特に
制限はないが、吸収されるとき粒径が細かいとママコを
作成しやすいので、１ｍｍ以上の粒径のものが取扱いや
すい。使用に際しては、吸水性樹脂粉末を底のある適切
な容器に入れた後、所定量の水あるいは肥料などの栄養
剤を含む水を吸水させ、吸水性樹脂をゲル化させた後、
その中に植物を移植する。植物は根がついているもので
も、挿し木、幼苗でも使用できる。植物の形状にもよる
が、倒れるようであればゲル中に根が張るまで適当な支
持体を用いて支えておくことにより自立性を補助するか
または吸水性樹脂を添加しゲル状物の支持力を高める。

【００１５】水の補給は植物栽培用吸水性樹脂（植物栽
培用培土）が収縮（脱水）して植物の支持が弱くなった
り、あるいは見た目が悪くなった時点で、植物栽培用培
土全体を水中に浸漬するか、あるいは植物栽培用培土全
体に水を十分に注水することにより回復させることがで
きる。

【００１６】本発明の植物栽培用培土は、本質的には本
吸水性樹脂のゲル状物だけで植物栽培用培土として使用
できるが、ゲル状物の剛性を高めたり、通気性を改善し
たり、美観を向上させたりするためにパーライト、ゼオ
ライト、ガラス、軽石、多孔質焼結体、ハイドロカルチ
ャー、小石、砕石、砂、セラミックスなど、繊維状物の
集合体、例えば合成繊維もしくは天然繊維または繊維状
物を規則的また不規則的に絡ませたシート状、マット
状、ブロック状、球状ののもの、あるいは樹脂粒状物と
して合成樹脂のビーズ、発泡体、チップ、破砕片など
（樹脂としては特に限定されるものでなく、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ウレタン、ポリエステルなどの合
成樹脂、天然ゴムなどの天然系樹脂）を混合して用いて
もよい。

【００１７】本発明の植物栽培用培土は、ほとんど無色
透明なゲル状物を形成するので、植物栽培用容器が透明
なガラスまたは合成樹脂などである時は、植物栽培用吸
水性樹脂に植物に無害な染料あるいは顔料などを配合し
て雰囲気として清潔感、冷涼感などを与えてもよく、あ
るいは着色樹脂のビーズ、成形体などを培土中に浮遊状
態にしておき植物、栽培用容器を含めて全体を豪華に装
飾することも可能である。この形状は後で簡単に分離可
能なサイズとしておけば再利用も可能である。本発明の
植物栽培方法は、まったく土壌などの培土を使用しない
ため清潔であり、室内における植物栽培用培土としては
従来に存在しなかったものである。本発明の植物栽培用
吸水性樹脂を用いた植物栽培方法においては、通常使用
されている活力剤、防かび剤、農薬、肥料などを添加併
用することが可能である。

【００１８】本発明の植物栽培用培土は、播種用、育苗
用の培土としても利用できる。播種用に用いる時は、植
物栽培用吸水性樹脂に十分な水を吸収させ、表面が平滑
なゲル状物を作り、この表面に種子を播種する。然る後
向日性の種子にあってはスプレーなどで少量の水を散水
し日光に当てるか、嫌日性の種子では水を含んだ不織
布、ティッシュぺーパーなどで種子を覆うと共に十分に
水を補給するようにする。適当な苗に成長した時点で移
植する。また育苗に際しては移植と同様に植物栽培用吸
水性樹脂ゲル状物に幼苗を移植するだけで良い。挿し木
をする際においても、植物栽培用吸水性樹脂ゲル状物に
ばら、紫陽花などを適当な季節に枝を切り取って指すだ
けで良い。本発明の植物栽培用培土は土壌と異なり、細
菌などのほとんどない清潔な植物栽培用培土であるので
病害などの危険はすくなく安全に植物の栽培ができる。

【００１９】

【実施例】

（実施例１）植物栽培用吸水性樹脂（Ｎ−ビニルアセト
アミド架橋体）（限界吸水倍率：３０重量倍、［Ａｂ
１］：３０，［Ａｂ５］：３１、［Ａｂ５］／［Ａｂ
１］＝１．０３）１０ｇを、５００ｃｃの透明ガラスび
んに入れたもの１０組を用意し、上面から市販の液状肥
料を所定量の２倍（２０００倍）に希釈した溶液２００
ｃｃを注入し、３０分後にシンゴニウムホワイトバタフ
ライを移植した。その後２週間に１度適量を灌水し、３
月間観察したが、植物はすべて順調に成育した。比較の
ため、市販の吸水性樹脂（ポリアクリル酸塩系吸水材）
に実施例と液状肥料の同じ希釈水を同様に注入したもの
１０組を用意し、同様にシンゴニウムホワイトバタフラ
イを移植し放置したところ、３月経過後、全て枯れてし
まった。

【００２０】（実施例２）植物栽培用吸水性樹脂（Ｎ−
ビニルアセトアミド架橋体：限界吸水倍率：５０重量
倍、［Ａｂ１］：５０，［Ａｂ５］：４８、［Ａｂ５］
／［Ａｂ１］＝０．９６）１５ｇを５００ｃｃの透明ガ
ラスびんに入れたもの１０組用意し、Ｋｎｏｐ液２ｃｃ
と水道水４００ｃｃを加え、、根を水洗したサンデリア
ーナ（リュウゼツラン科）を移植した。移植後３月間植
物の状況を観察したがいずれも順調に成育していた。

【００２１】

【発明の効果】本発明の植物栽培用培土に使用する吸水
性樹脂は、肥料などを含有するイオン質成分を含んだ水
溶液であっても吸水量の変化が小さいだけでなく、この
ような水溶液の吸水、放出を繰り返しても吸水量の変化
が小さいために、植物栽培用培土として安定な培土とし
て使用可能である。本発明の植物栽培用培土は、植物の
自立を支持するに必要な剛性を有する植物栽培用吸水性
樹脂の吸水ゲル状物であって、そのゲル状物から植物に
直接栄養成分を含んだ水溶液を給水することができる。
また吸水ゲル状物は水溶液単独よりも乾燥が遅い。この
ため特に灌水間隔が長くなりがちな単身生活者の植物栽
培に最適である。更に植物栽培用吸水性樹脂を家庭、オ
フィス、店舗などの室内においてゲル状物の透明性を生
かした清潔感、美観に優れた植物栽培が可能である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｋｎｏｐ液を１回吸水させた時の吸水倍
   率を［Ａｂ１］、Ｋｎｏｐ液の吸水、乾燥を５回繰り返
   した後の吸水倍率を［Ａｂ５］とした時、［Ａｂ１］と
   ［Ａｂ５］の関係が、 ０．８０≦［Ａｂ５］／［Ａｂ１］≦１．２０ ・・・・・（１） の範囲にあることを特徴とする植物栽培用吸水性樹脂。
2. 【請求項２】 植物栽培用吸水性樹脂が、純水の限界吸
   水倍率が１５〜８０重量倍の吸水量であるＮ−ビニルカ
   ルボン酸アミドの単独重合体架橋物または共重合体架橋
   物より選ばれた吸水性樹脂である請求項１記載の植物栽
   培用吸水性樹脂。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の植物栽培用吸水
   性樹脂に、限界吸水量の９０％以下を吸水させたゲル状
   物を植物栽培用培土として用いることを特徴とする植物
   栽培方法。
4. 【請求項４】 植物栽培用吸水性樹脂とパーライト、ゼ
   オライト、ガラス、軽石、多孔質燒結体などの無機系成
   形物もしくはその集合体、繊維状物の集合体、合成樹
   脂、天然樹脂のビーズ、発泡体、チップ、破砕片などの
   合成樹脂粒状物もしくはその集合体あるいはそれらの２
   種以上の混合物を併用して用いる請求項３記載の植物栽
   培方法。