| 【発明の名称】 |
水耕栽培用苗床構造物 |
| 【発明者】 |
【氏名】矢口 時也
【氏名】佐方 克彦
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| 【要約】 |
【課題】作物の水耕栽培での収穫量を増加させ、品質を向上させ、使用後の水耕栽培苗床の処理が容易な水耕栽培用苗床構造物の提供。
【解決手段】焼却処理および／または生分解処理可能な水耕栽培用苗床材料と、該水耕栽培用苗床材料を包装した焼却処理および／または生分解処理可能な包装材料から構成される水耕栽培用苗床構造物であって、水耕栽培用苗床材料が天然もしくは合成繊維状有機化合物の綿状物質単独、もしくは粒状炭化物質との混合物から構成され、該包装材料が透水性のシート状物質であることを特徴とする水耕栽培用苗床構造物。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】焼却処理および/または生分解処理可能な水耕栽培用苗床材料と、該水耕栽培用苗床材料を包装した焼却処理および/または生分解処理可能な包装材料から構成される水耕栽培用苗床構造物であって、水耕栽培用苗床材料が天然もしくは合成繊維状有機化合物の綿状物質単独、もしくは粒状炭化物質との混合物から構成され、該包装材料が透水性のシート状物質であることを特徴とする水耕栽培用苗床構造物。
【請求項２】前記水耕栽培用苗床材料が、セルロース含有物質であることを特徴とする請求項1記載の水耕栽培用苗床構造物。
【請求項３】前記セルロース含有物質が、木材パルプ、古紙パルプ、および/またはこれらの製造過程から排出されるスクリーン粕、パルパー粕のセルロース含有物質の単独もしくはこれら混合物であることを特徴とする請求項２記載の水耕栽培用の苗床構造物。
【請求項４】前記粒状炭化物質が、木本性植物もしくは非木本性植物から選ばれたセルロース含有物質を炭化した粒状炭化物質であることを特徴とする請求項１記載の水耕栽培用苗床構造物。
【請求項５】前記透水性のシート状物質が、天然繊維、木材パルプ、古紙パルプ、再生セルロース、セルロース誘導体、熱可塑性樹脂繊維から選ばれる少なくとも１種で単独または混合物の湿式もしくは乾式不織布または織物、または熱可塑性樹脂の多孔性フィルムであることを特徴とする請求項１記載の水耕栽培用苗床構造物。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水耕栽培用の苗床構造物に関し、さらに詳しくは作物の水耕栽培の効率を高め、作物の収穫量及び品質に著しい向上をもたらし、使用後の処理が容易で、環境にやさしい水耕栽培用苗床構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、野菜等の青果作物の収穫量や品質を高める目的で、肥料を効率的にコントロールして供給するシステムとして、水耕栽培法が実施されている。水耕栽培に使用される苗床にはいろいろなものがあり、苗床にはスポンジ状の透水性のある多孔質のポリエチレン樹脂、ポリウレタン樹脂等のプラスチック等、もしくはガラス繊維、ロックウール等の無機繊維の湿式、乾式の不織布の集積物が使用されている。しかしながら、これらは製造、成形、乾燥工程等で化石エネルギー資源を多量に消費する問題点がある。また水耕栽培は一般にガラスやビニーフィルム等で覆われた室温の中で行われ、比較的高い温度で季節の影響を受けないため、１年中栽培できるという利点があるが苗床は再利用ができず、現状で一般に使用されているものは分解性に乏しいため廃棄処理にもエネルギーを必要とする。特に無機繊維から製造されたものは、利用後の苗床廃棄物の処理が困難で、土壌にそのまま廃棄した場合は分解消滅せず、土壌汚染の原因になる恐れがある。無機物であるため焼却も不可能であり、最終的には熱溶融処理等を施し、再生もしくは形状を変更して再利用もしくは、廃棄する必要があるが、熱溶融処理においても多大な化石エネルギー資源の消費を余儀なくされるといった欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、作物の栽培効率を高め、水耕栽培用苗床の使用後の苗床廃棄物処理において、容易に焼却可能であり、更に望ましくは生分解可能な水耕栽培用苗床構造物を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課題を解決するため、水耕栽培用の苗床材料並びに該苗床材料を包装する包装材料について鋭意研究した結果、水耕栽培の効率を高め、使用後の焼却処理及び又は生分解処理が可能な物質で構成される苗床材料及び該苗床材料を包装する包装材料からなる水耕栽培用苗床構造物を発明するに至った。
【０００５】本発明は以下の各発明を包含する。
（１）焼却処理および/または生分解処理可能な水耕栽培用苗床材料とこの水耕栽培用苗床材料を包装した焼却処理および/または生分解処理可能な包装材料から構成される水耕栽培用苗床構造物であって、水耕栽培用苗床材料が天然もしくは合成繊維状有機化合物の綿状物質単独、もしくは粒状炭化物質との混合物から構成され、包装材料が透水性のシート状物質である水耕栽培用苗床構造物。
【０００６】（２）前記天然の繊維状有機化合物の綿状物質が、セルロース含有物質である（１）記載の水耕栽培用苗床構造物。
【０００７】（３）前記セルロース含有物質が、木材パルプ、古紙パルプ、および/またはこれらの製造過程から排出されるスクリーン粕、パルパー粕のセルロース含有物質の単独もしくはこれら混合物である（２）記載の水耕栽培用苗床構造物。
【０００８】（４）前記粒状炭化物質が、木本性植物もしくは非木本性植物から選ばれたセルロース含有物質を炭化した粒状炭化物質である（１）記載の水耕栽培用苗床構造物。
【０００９】（５）前記透水性のシート状物質が、天然繊維、木材パルプ、古紙パルプ、再生セルロース、セルロース誘導体、熱可塑性樹脂繊維から選ばれる少なくとも１種で、単独もしくは混合物の湿式または乾式不織布または織物、または熱可塑性樹脂の多孔性フィルムであることを特徴とする（１）記載の水耕栽培用苗床構造物。
【００１０】
【発明の実施形態】本発明で使用される水耕栽培用苗床材料として、天然物としては木材繊維、綿や麻等の非木材繊維、及び前記木本性および非木本性植物より製造した木材パルプ、非木材パルプ、及び古紙パルプ等の植物性繊維が含まれており、さらには、木材パルプおよび/または古紙パルプの製造工程等で排出されるスクリーン粕、パルパー粕等のセルロース含有繊維が含まれる。さらには絹、羊毛等の動物性繊維も含まれる。
【００１１】合成物としては、ビスコースレーヨン、銅アンモニアレーヨン等の再生セルロース繊維、酢酸セルロース、エチルセルロース等のセルロース誘導体繊維、およびポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、ポリ乳酸等の熱可塑性樹脂の単独もしくは混合物、もしくはこれらのモノマーの共重合物の溶融紡糸繊維がある。また、これらの天然物と合成物の混合物も含まれ、焼却時に塩素のような有毒ガスを発生することがなく、生分解性があるものが特に好ましい。
【００１２】これらの水耕栽培用苗床材料は、栽培植物の定着、種子の発芽・発根に適する柔らかさ、水耕栽培培養液が容易に流通でき、かつ、作物に水分を供給するため、保水性があることが求められる。これらの点から繊維状有機化合物の綿状物質が適し、中でも特にセルロース含有物質の綿状物質が適している。
【００１３】繊維状有機化合物は、単繊維単独もしくは複数の単繊維が絡み合って、空気中で部分的に繊維濃度が異なった状態に集合してまとまっている綿状の物質の集合体が好ましい。これらの綿状物質は、繊維集合体を、気流中で高速で固体と繰り返し衝突させることにより、剪断力を繊維集合体に加えて、ほぼ単繊維化状態にすることにより、製造可能である。また、水耕栽培培養液を水耕栽培用苗床に容易に流通させるためには、繊維状有機化合物の綿状物質の見かけ密度が重要となる。見かけ密度が小さいと作物の自立が不安定になり、高すぎると水耕栽培培養液の流通が阻害される。見かけ密度として、繊維状有機化合物の中でもセルロース含有繊維の綿状物質の空気中での見かけ密度が、固形分絶乾換算で０．０５〜から０．２０ｇ／ｃｍ3 が好ましい範囲である。繊維状有機化合物の綿状物質は、特に乾燥する必要はなく、むしろ適当な水分を含有していた方が良好であるが、空気中で綿状の形状を維持できないほど多量の水分が含有している場合には、適宜脱水する必要がある。このような水分含有率として、セルロース含有物質については、水分１５％〜８５％が好ましく、より望ましくは、水分３０％〜７０％である。１５％未満ではセルロース含有物質の含水物の流動性がなくなり、８５％を超えると機械的圧縮により到達する最高濃度を越えてしまうため、この範囲が適当な水分範囲といえる。炭化物を混合する場合には、水分が少ないと、静電気が発生しやすく、静電気の反発で混合しにくくなる。適当な水分が繊維に存在すると、炭化物が水を介して、炭化物が繊維に付着し易く均一に混合しやすくなる。
【００１４】また、作物の育成において、少量の炭化物を土壌改良材として鋤き込んで作物を植栽することは、炭化物には作物に施肥した肥料成分を吸着保持し、徐々に放出する性質があるため、作物の生育に効果があることは知られていることである。本発明で使用される水耕栽培用苗床材料の炭化物は、石炭、石油等の化石燃料系の炭化物であるコークス、石油コークス等が含まれ、ポリアクリロニトリルのようなプラスチック等の有機物の炭化物も使用可能である。しかしながら、再生可能なバイオマスであるセルロース含有物質を炭化物の原料にすることは、限りある化石資源を炭化するより、地球環境保全、地球資源保全の観点から推奨される。
【００１５】セルロース含有物質としては、稲ワラ、麦わら等の農業生産物の副産物、バガス、麻、ケナフ等の非木本性繊維植物、および木材、樹皮、枝、果実、葉、根等の樹木の各種構成要素の単独もしくは２種類以上の混合物から構成される断片、細片および/または粉末が含まれる。また、木本性植物もしくは非木本性植物から製造された木材パルプおよび非木材パルプ、およびこれらのパルプより製造された紙、板紙等の製品、古紙、およびこの古紙より製造された古紙パルプ、およびこれらの製造工程において発生する損紙、スクリーン粕、パルパー粕、パルプスラッジ、ペーパースラッジ、排水を活性汚泥処理して得られる活性汚泥スラッジ等が含まれる。また、再生セルロース、セルロース誘導体等も含まれる。特に木材、木材の樹皮、竹の炭化物には有害物質の吸着や抗菌性があり、高温多湿状態の水耕栽培ではかびなどの発生を押さえる効果もある。
【００１６】これらのセルロース含有物質の単独物もしくは混合物は、乾燥物はそのまま、含水物は適当な濃度にまで脱水し、攪拌流動炉、流動移動炉、ロータリーキルン、スクリュー移動炉、多段攪拌炉等で３００〜１０００℃の温度で炭化させた炭化物が含まれる。さらに、これらの炭化物を活性化する炭酸ガス、窒素、アルゴン等の不活性ガス、または水蒸気の４００〜１１００℃程度の高温雰囲気中もしくは、塩化亜鉛、水酸化カリウム、リン酸のように炭化物を活性化させる物質を添加して、炭化炉で炭化するか、もしくは賦活炉で賦活化する。粒状炭化物の粒径は５μｍ〜１０ｍｍ程度であり、粒径が小さすぎると、水耕栽培培養液中に流出し培養駅を汚濁させ、植物の生育を阻害する恐れがあり、粒径が大きすぎると繊維状有機物との均一混合が困難になり、植物の定着にも影響を及ぼしたり、水耕栽培用苗床への炭化物の添加効果が低下する問題点がある。
【００１７】本発明で使用される水耕栽培用苗床材料の包装材料には、透水性の多孔シートが使用される。これは、水耕栽培用苗床材料を包装し、水耕栽培培養液が容易に流通しなければならないし、また、空気も流通しなければならない。また、苗・種子を植栽し、根張させて成長させ、収穫した後、廃棄する際、ほぼ使用開始時と同様な形状が維持されていることが望まれる。使用中に包装材料が破損して、繊維状有機化合物の綿状物物質又は炭化物がが水耕栽培培養液中に散逸してはならない。これらに適する包装材料として、天然繊維、木材パルプ、古紙パルプおよび/または再生セルロース、セルロース誘導体、熱可塑性樹脂繊維の単独または混合物の湿式もしくは乾式不織布または織物、熱可塑性樹脂の多孔性フィルム等の透水性のあるシート状物質が用いられる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、ポリアクリル酸、ポリウレタン、ポリ乳酸等の単独もしくは2種類以上の混合物あるいはこれらのモノマー等の共重合物が挙げられる。
【００１８】前記包装材料は水耕栽培装置により所望の湿潤強度に設定することが可能であるが平面方式で包装材料が露出している場合には水耕栽培期間には破損することなく、繊維状有機化合物の綿状物質または炭化物が水耕栽培培養液中に散逸しないためには、シート状物質は湿潤強度で０．８ｋｇ／１００ｍ以上あるものが好ましい。
【００１９】前記繊維状有機化合物の綿状物質単独もしくは粒状炭化物質との混合物からなる苗床材料を透水性のシート状物質で包装した苗床構造物は、水耕栽培装置の形に合わせて成形することが可能であり、包装材料を袋状に形成した場合には苗床材料が水耕栽培装置内に散逸することなく、水耕栽培容器への着脱が容易なため平面方式の水耕栽培だけでなく、立体式、移動式にも使用でき、更には苗床構造物自体の廃棄処理が容易である。
【００２０】
【実施例】以下に実施例をあげて、本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２１】実施例１苗床材料として新聞古紙脱墨パルプ製造工程のスクリーン工程から排出され、スクリュープレスでパルプ濃度３５％に脱水されたスクリーン粕を、ウェットパルプ解繊機（熊谷理機工業社製）に通し、スクリーン粕を綿状に解繊する。包装材料としてカードエアースルー方式によりＰＥＴ／ＰＥ複合繊維で製造された坪量１８ｇ／ｍ２ の不織布（クラフレックス、クラレ社製）を、直径８ｃｍの袋状にヒートシールした袋に、綿状に解繊したスクリーン粕絶乾４０ｇ相当とセラミック炭（カーボエース協同組合カーボテック飛騨製）２２ｇを十分混合して充填し、高さ８ｃｍに圧縮して水耕栽培用苗床構造物を作成した。これをトマトの立体式水耕栽培に供した。
【００２２】実施例２包装材料として脂肪族ポリエステル樹脂（ビオノーレ、昭和高分子製）より製造した坪量３０ｇ／ｍ２の生分解性スパンボンド不織布を使用した以外は実施例１と同様に作成した。これを用いて実施例１と同様水耕栽培用苗床構造物作成し、トマトの立体水耕栽培に供した。
【００２３】包装材料として木材パルプで製造された坪量４０ｇ／ｍ２の乾式不織布（キノクロス、王子キノクロス社製）を使用した以外は実施例１と同様に水耕栽培用苗床構造物を作成しトマトの立体式水耕栽培に供した。
【００２４】比較例１従来品同様、苗床材料としてロックウールの積層物を直径８ｃｍ高さ８ｃｍの円筒状にまるめ、水耕栽培用苗床とした。これを実施例１と同様にトマトの立体式水耕栽培に供した。
【００２５】実施例１〜３および比較例１のトマトの水耕栽培結果を表１に示す。
（収穫量）収穫量は比較例の収穫量を１００％とした場合の比率で表示した。
（糖度）（株）アダゴ社製手持屈折計Ｎ−２０Ｅ（測定範囲０〜２０％、最少目盛０．１％）
【００２６】
【表１】
【００２７】表１から明らかなように、本発明による水耕栽培用苗床構造物を、水耕栽培の苗床として使用した実施例の場合、従来法である比較例のロックウールを使用した水耕栽培の苗床と比較して、収穫量は増加するし、収穫物の糖度も向上し、品質が向上していることを示している。また比較例のロックウールは立体式水耕栽培装置への装着への着脱の作業性が悪かく、使用後の廃棄処理にも労力を要した。水耕栽培使用後の水耕栽培苗床廃棄物の処理性は、本発明の水耕栽培用苗床構造物は焼却処理、および/または生分解処理可能なものを使用しており、比較例のロックウールと比較して、処理性が優れているといえる。
【００２８】
【発明の効果】本発明は、水耕栽培作物の収穫量増加をもたらすのみならず、収穫作物の品質を向上させることが可能であり、さらに使用後の水耕栽培苗床廃棄物の処理性が良好であるという効果を提供する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１２２２９８
【氏名又は名称】王子製紙株式会社
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| 【出願日】 |
平成１３年３月２６日（２００１．３．２６） |
| 【代理人】 |
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| 【公開番号】 |
特開２００２−２８１８４７（Ｐ２００２−２８１８４７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１０月２日（２００２．１０．２） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−８７９９１（Ｐ２００１−８７９９１） |
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