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特開2024-100426施肥機能を有した基盤材および基盤材を用いた施肥方法
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  • 特開-施肥機能を有した基盤材および基盤材を用いた施肥方法 図1
  • 特開-施肥機能を有した基盤材および基盤材を用いた施肥方法 図2
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024100426
(43)【公開日】2024-07-26
(54)【発明の名称】施肥機能を有した基盤材および基盤材を用いた施肥方法
(51)【国際特許分類】
   C09K 17/50 20060101AFI20240719BHJP
   C09K 17/18 20060101ALI20240719BHJP
   C09K 17/32 20060101ALI20240719BHJP
   C09K 17/02 20060101ALI20240719BHJP
   A01G 24/18 20180101ALI20240719BHJP
【FI】
C09K17/50 H
C09K17/18 H
C09K17/32 H
C09K17/02 H
A01G24/18
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023004421
(22)【出願日】2023-01-16
(71)【出願人】
【識別番号】000166432
【氏名又は名称】戸田建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100085394
【弁理士】
【氏名又は名称】廣瀬 哲夫
(74)【代理人】
【識別番号】100128392
【弁理士】
【氏名又は名称】服部 秀一
(74)【代理人】
【識別番号】100165456
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 佑子
(72)【発明者】
【氏名】田中 徹
(72)【発明者】
【氏名】冨貴 丈宏
(72)【発明者】
【氏名】稲邉 裕司
(72)【発明者】
【氏名】山本 凌
【テーマコード(参考)】
2B022
4H026
【Fターム(参考)】
2B022BA06
4H026AA01
4H026AA09
4H026AA10
4H026AB04
(57)【要約】
【課題】河川敷や堤防の法面等の土壌面に敷設する基盤材1に透水性を有するものにおいて、肥料成分が持続的に離脱するよう付着させて施肥効果が継続するようにする。
【解決手段】ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドとポリカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩とが水溶液中でゲル化する等量比である1:1~1:4の範囲で複合化されたポリイオンコンプレックスに肥料成分が混合されたものを、無機質材からなる骨材をバインダーで固化形成した基盤材1に付着させたものとすることで、継続的な施肥効果のあるものとする。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
粒状の無機質材を骨材としてバインダーで固化成形され、土表面に敷設される透水性を有した基盤材であって、該基盤材に肥料成分を付着することで施肥機能を有した基盤材とするにあたり、
前記基盤材に、カチオン性セルロース、カチオン性デンプンから選択される少なくとも1種のカチオン性高分子と、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルアミロースから選択される少なくとも1種のアニオン性高分子とが複合化されたポリイオンコンプレックスに、肥料成分が混合されたものが付着していることを特徴とする施肥機能を有した基盤材。
【請求項2】
ポリイオンコンプレックスは、カチオン性高分子とアニオン性高分子とが水溶液中でゲル化する等量比で複合されたものであることを特徴とする請求項1記載の施肥機能を有した基盤材。
【請求項3】
カチオン性高分子はポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、アニオン性高分子はポリカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩であり、
ポリイオンコンプレックスは、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドとポリカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩とが水溶液中でゲル化する等量比で1:1~1:4の範囲で複合化されたものであることを特徴とする請求項2記載の施肥機能を有した基盤材。
【請求項4】
ポリイオンコンプレックスと肥料成分とが混合する水溶液に、ゲル化成分が混合されることを特徴とする請求項1記載の施肥機能を有した基盤材。
【請求項5】
ゲル化成分は、寒天、ゼラチン、膠から選択される少なくとも一種類であることを特徴とする請求項4記載の施肥機能を有した基盤材。
【請求項6】
粒状の無機質材を骨材としてバインダーで固化成形され、土表面に敷設される透水性を有した基盤材を土俵面に敷設した状態で植生する基盤材を用いた植生方法であって、
該基盤材は、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドとポリカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩とが水溶液中でゲル化する等量比である1:1~1:4の範囲で複合化されたポリイオンコンプレックスに肥料成分が混合されたものが付着したものであり、
該肥料成分が混合されたポリイオンコンプレックスが付着することにより、土表面に敷設された基盤材からは、肥料成分がポリイオンコンプレックスと共に経時状態で離脱して敷設下面の土壌に施肥することを特徴とする施肥機能を有した基盤材を用いた施肥方法。
【請求項7】
基盤材には、肥料成分が混合されたポリイオンコンプレックスの水溶液にゲル化成分が混合されたものが付着されたものであり、該ゲル化成分が付着成分に混合することにより、肥料成分がポリイオンコンプレックスと共に離脱して施肥することが、ゲル化成分が混合していないものよりも長期間になることを特徴とする施肥機能を有した基盤材を用いた施肥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、敷設した土壌に施肥する施肥機能を有した基盤材および基盤材を用いた施肥方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
今日、河川敷や堤防の法面等の地表面をコンクリート化することで土壌の流失等を防止して地表面の維持を図り、災害発生の予防を図ることが試みられている。しかしながらこのようにした場合、土壌自体の露出がないうえ、雨水の浸透も妨げられることになって植生の形成が損なわれ、この結果、植生のあるところを生活圏として利用してきた動植物の生活環境が悪化し、自然環境の崩壊につながる要因ともなる。
このようなことを避けるため、近時、小石、軽石等の礫状材を骨材とし、これら骨材を透水性が維持される状態でバインダーで固化成形した基盤材を地表面に敷設するようにし、これによって地表面の土壌の流失等を防止しながら雨水の浸透ができるようにして植生の形成が促されるようにするものが提唱されている(例えば特許文献1参照。)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第6830123号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところが前記従来の基盤材は、単純に無機材質の骨材をバインダーで所定形状に固化形成したものであるため、透水性を有することにより敷設土壌への雨水の浸透は期待できるものの、無機材質で構成されるため養分(肥料)供給能力がなく、このため敷設土壌の植生を積極的に発育させることがなく、長期に亘って殆ど植生がないままの状態になってしまう等の問題があり、これらに本発明の解決すべき課題がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明は、上記の如き実情に鑑みこれらの課題を解決することを目的として創作されたものであって、請求項1の発明は、粒状の無機質材を骨材としてバインダーで固化成形され、土表面に敷設される透水性を有した基盤材であって、該基盤材に肥料成分を付着することで施肥機能を有した基盤材とするにあたり、前記基盤材に、カチオン性セルロース、カチオン性デンプンから選択される少なくとも1種のカチオン性高分子と、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルアミロースから選択される少なくとも1種のアニオン性高分子とが複合化されたポリイオンコンプレックスに、肥料成分が混合されたものが付着していることを特徴とする施肥機能を有した基盤材である。
請求項2の発明は、ポリイオンコンプレックスは、カチオン性高分子とアニオン性高分子とが水溶液中でゲル化する等量比で複合されたものであることを特徴とする請求項1記載の施肥機能を有した基盤材である。
請求項3の発明は、カチオン性高分子はポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、アニオン性高分子はポリカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩であり、ポリイオンコンプレックスは、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドとポリカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩とが水溶液中でゲル化する等量比で1:1~1:4の範囲で複合化されたものであることを特徴とする請求項2記載の施肥機能を有した基盤材である。
請求項4の発明は、ポリイオンコンプレックスと肥料成分とが混合する水溶液に、ゲル化成分が混合されることを特徴とする請求項1記載の施肥機能を有した基盤材である。
請求項5の発明は、ゲル化成分は、寒天、ゼラチン、膠から選択される少なくとも一種類であることを特徴とする請求項4記載の施肥機能を有した基盤材である。
請求項6の発明は、粒状の無機質材を骨材としてバインダーで固化成形され、土表面に敷設される透水性を有した基盤材を土俵面に敷設した状態で植生する基盤材を用いた植生方法であって、該基盤材は、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドとポリカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩とが水溶液中でゲル化する等量比である1:1~1:4の範囲で複合化されたポリイオンコンプレックスに肥料成分が混合されたものが付着したものであり、該肥料成分が混合されたポリイオンコンプレックスが付着することにより、土表面に敷設された基盤材からは、肥料成分がポリイオンコンプレックスと共に経時状態で離脱して敷設下面の土壌に施肥することを特徴とする施肥機能を有した基盤材を用いた施肥方法である。
請求項7の発明は、基盤材には、肥料成分が混合されたポリイオンコンプレックスの水溶液にゲル化成分が混合されたものが付着されたものであり、該ゲル化成分が付着成分に混合することにより、肥料成分がポリイオンコンプレックスと共に離脱して施肥することが、ゲル化成分が混合していないものよりも長期間になることを特徴とする施肥機能を有した基盤材を用いた施肥方法である。
【発明の効果】
【0006】
請求項1の発明とすることにより、何れも植物由来のカチオン性高分子、アニオン性高分子同士が複合化されたポリイオンコンプレックスに肥料成分が混合されたものが、無機質材の骨材を用いて透水性のある状態で固化成形された基盤材に付着したものとなる結果、該付着した基盤材を地表面に敷設した場合に、該敷設された地表面に継続的な施肥ができることになって植生の生育に寄与できることになる。
請求項2の発明とすることにより、カチオン性高分子、アニオン性高分子同士のポリイオンコンプレックスは、ゲル化する等量比で複合化されたものとなって凝集力が高く、基盤材に対する付着量が増加すると共に、該付着した肥料成分が基盤材から離脱して施肥することが長期間に及ぶことになって敷設された地表面に対する施肥機能が向上する。
請求項3の発明とすることにより、ポリイオンコンプレックスが、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライドとポリカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩が複合化したものであるため、植生に対して悪影響を与えることがないものとなる。
請求項3または6の発明とすることで、肥料成分が混合されるポリイオンコンプレックスの基盤材に対する付着が、混合するゲル化成分によって向上して多量のものとなり、p非機能のさらなる長期化が図れることになる。
請求項5または7の発明とすることにより、ゲル化成分が動植物由来のものであるため、植生に障害となることがない。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】基盤材の概略図である。
図2】各供試体のポリイオンコンプレックスの付着量を示す表図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。
本発明において採用される植生用の基盤材1は、小石、軽石、砕石、ガラス、レンガ、陶磁器(セラミックス)等の無機質材(無機物質)からなる礫状をした骨材2のなかから選択された一種類以上の骨材をバインダーで接着して固化成形したものであって、空隙率が高く透水性に優れたものが採用される。この場合に基盤材1の大きさとしては、地面(地表面)に敷設するに支障のないものであればよく、例えば厚さを5cmとして45cm四方、90cm四方、45×60cmのもの等、必要において各種の大きさ、形状にすることができる。
【0009】
また骨材2の大きさについても特に限定されるものではなく、基盤材1の空隙率、透水性を保持するため、骨材の平均粒径としては凡そ3mm~25mm程度であることが好ましい。平均粒径が3mm未満の小径となった場合には、空隙率、透水性が損なわれてしまうことになり、また25mmを超える場合には骨材同士の接着強度が損なわれ、耐久性が低下するという問題がある。因みに骨材2としては、粒径が大小異なるものを混在させることで高い空隙率、透水性を維持しながら強度の強いものにすることができる。
そしてこのような骨材を接着するバインダーとしては、エポキシ樹脂系のバインダーが一般的に知られているが、ウレタン樹脂系、アクリル樹脂系、ポリアミド樹脂系等、各種の樹脂系バインダーを必要において採用することができる。
【0010】
前述した無機質材からなる骨材をバインダーによって固化形成した基盤材1に、カチオン性高分子とアニオン性高分子とを混合した水溶液を母液とし、ここに植生物の養分となる肥料成分を混合することになるが、該肥料成分としては、液体肥料が母液との相溶性の観点から好ましいが、固体肥料(粉状肥料)であっても勿論よい。固定肥料としては、水溶性であって、前記母液に混合した場合に溶解するものが好ましいが、必ずしも溶解する必要はない。そして溶解しないものである場合、母液内での分散性の観点から粉状であることか好ましい。
また肥料成分としては、肥料の三大栄養素である窒素、リン、カリウム系のものの少なくとも一つ以上を含むものが選択されるが、これ以外の有効成分として、例えばカルシウム、マグネシウム等、各種の肥料成分を含むものであっても勿論よい。
【0011】
また肥料を混合するための母液は、カチオン性高分子とアニオン性高分子とを混合させた水溶液として提供される。この場合に、カチオン性高分子としては、ポリカチオン性セルロース、ポリカチオン性デンプン等の生物由来基を基本構造としたポリカチオン性高分子から選択される少なくとも1種であり、具体的には、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド(以下「DADMAC」と称する。)を例示することができるが、該DADMACは、繊維加工、紙・パルプ、塗料、インキ等の多くの分野で採用されている高分子であって、人体、環境に影響を与えることが殆どないものとして知られている。
【0012】
【化1】
ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド(DADMAC)
【0013】
一方、アニオン性高分子としては、ポリカルボキシメチルセルロース、ポリカルボキシメチルアミロース等の生物由来基を基本構造としたポリアニオン性高分子から選択される少なくとも1種であり、具体的には、ポリカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩(以下「CMC」と称する。)を例示することができるが、該CMCについても、食品、医薬、化粧品等の多くの分野で採用されている高分子であって、人体、環境に影響を与えることが殆どないものとして知られている。
【0014】
【化2】
ポリカルボキシメチルセルロースのナトリウム塩(CMC)
【0015】
そして本発明において母液となる水溶液としては、カチオン性高分子とアニオン性高分子とを混合した水溶液となるが、例えばDADMACとCMCとの両成分を混合したものとする場合に、両成分について10重量%の高濃度水溶液を調整し、これらを混合した原液を、室温20℃、湿度60%の室内に6時間静置した後、濃度が1重量%の水溶液になるよう調整したものを母液として用いた。
これら母液について、DADMACとCMCとを混合した水溶液について、等量比を変化させた場合の沈殿発生の有無について検討したところ、等量比を1:1~4としたものでは沈殿物の発生が認められたが、1:5以上としたものでは沈殿の発生が認められなかった。
因みに、DADMACとCMCとを混合したポリイオンコンプレックス3の水溶液が地表面に散布された場合に、保水性に優れ、高く継続的な粉塵抑制効果があるものとして特許出願(特願2022-26649)の対象となっており、本発明は、この高い継続的な粉塵抑制効果が、基盤材1に持続的な施肥機能を持たせるために利用できるのではないか、ということに着目した結果、完成したものでもある。
【0016】
そこで次に、沈殿物を発生する混合物と発生しない混合物とで、基盤材1に対する付着率の試験をした。試験は、平均粒径10mmの軽石を骨材とし、エポキシ樹脂系のバインダーを用いて30cm×30cm×5cmの基盤材1を作成した。基盤材1の透水係数は凡そ1.3cm/sであった。そして、DADMACとCMCとを、等量比が1:1、1:7となるよう状態で、濃度が前述したように1重量%となるよう調整した水溶液である母液に1時間どぶ漬けした後、取り出して2日間、日陰状態で屋外にて自然乾燥することで得られたポリイオンコンプレックス3が付着したものを供試体1、2とした。
これら供試体1、2について、ポリイオンコンプレックス3の付着作業前後の重量差から、ポリイオンコンプレックス3の基盤材1への付着量を算出した。その結果を図2の表図に示すが、この表図から明らかなように、等量比が1:7の供試体1のものは付着量が16gであったのに対し、1:1の供試体2のものは58gと3倍以上も付着していることが確認された。
この理由として、等量比が1:1のものでは、沈殿が発生していることで水溶液の粘性が高くなることによって付着性が向上したものか、あるいは発生する沈殿の凝集力によって付着性が向上したものかの何れかであると推論した。
【0017】
そこで次に、沈殿が生じる等量比を1:1とした前記母液に、古紙ファイバーを5重量%となるよう添加したもの、寒天を2重量%となるよう添加したものをそれぞれ作成し、これら作成した母液に、前記同様、基盤材1をどぶ漬けした後、乾燥することで供試体3、4を作成した。これらについて付着物の重量(付着量)を計量した(図2参照)。
その結果、図2の表図から明らかなように、付着量としては、古紙ファイバーを用いた供試体3のものは55g、寒天を用いた供試体4のものは115gであった。
これらの結果から、添加物として古紙ファイバーを用いた供試体3のものでは、供試体2のものと明確な付着量の増加は認められず、わずかな増加に留まったのに対し、寒天を用いたものでは、等量比を1:7とした供試体1に対して7倍、1:1とした供試体2のものに対して2倍ほどの付着量の増加が認められた。
【0018】
これは、古紙ファイバーが母液の粘度の増加機能しか有しておらず、単純に粘度を増加しただけでは付着量の増加効果の向上が明確には認められないのに対し、寒天はゲル化機能を有するため、混合物の凝集力の向上に寄与することになって付着量が明らかに増加したものとなったと推定され、ポリイオンコンプレックスを長期間、基盤材1に付着させておくためには、寒天等のゲル化機能を有したものを添加しておくことが有効であると考えられる。
そしてこのようにゲル化機能を有するものとしては、寒天に限定されず、ゼラチン、膠等のものが生物由来のものとして存在し、そこでゼラチンについて、寒天と同様の実験を試みたところ、寒天の場合と同様、付着量の明らかな増加が認められ、この結果から、寒天やゼラチンのようにゲル化機能を有するものを母液に添加した場合に、凝集力が増加し、基盤材1に対する付着量が増加するものと判断される。
因みに供試体4のものについても、供試体2のものと変わらない状態での透水性が維持されたものとなり、雨水の透過に影響がないことが確認されている。
【0019】
このようにして作成された供試体2、4について、露天の地面上に放置し、3か月後、6か月後のポリイオンコンプレックス3の付着状態の観測(減量状態の測定)をしたところ、供試体2のものは、3か月後に凡そ50%、6か月後に凡そ90%の減量をしていたのに対し、供試体4のものは、6か月後においても凡そ50%までの減量しか認められなかった。
これらの結果から、供試体2のものは、付着物は6か月程度で付着したポリイオンコンプレックス3の凡そのものが脱落していくが、この間は、継続的(持続的)なポリイオンコンプレックス3の脱落(離脱)に伴う施肥効果が期待できる。これに対し、供試体4のものは、6か月を超えても継続的な脱落することになって長期間での継続的な施肥効果が期待できる。
【0020】
そこで次に、供試体2、4の母液に液体肥料を2重量%添加したものについて前記と同様の付着量試験を試みたところ、液体肥料を含有し混合物の付着量は、液体肥料を添加しないものとしたものと殆ど変化がなかった。因みに液体肥料としては、市販の遅効性肥料(緩効性肥料)である液体肥料(マガァンプK(登録商標、ハイポネックスジャパン社製))を用いた。また液体肥料としては、ハイポネックス原液(登録商標、ハイポネックスジャパン社製))が速効性肥料として例示され、これら肥料を単独、または併用したものを用いることができる。
このようにして形成した肥料が付着された基盤材1は、付着した肥料成分とポリイオンコンプレックス3との混合物が、基盤材1の空隙を埋め尽くすことがなく透水性を維持しているため、地表面に敷設した場合、降雨に伴いポリイオンコンプレックス3と共に混合する肥料が徐々に離脱して(溶け出して)土中に浸透して施肥効果を発揮することになり、このため例えば、基盤材1を敷設した土壌に埋もれる種子から発芽した植物が基盤材1を通して育成する場合に、該植物の育成を促すことになって植生の形成に起用することにな。
また敷設した基盤材1の表面に種子を散播した場合において、ポリイオンコンプレックス3は保水性に優れるため、種子の発芽を促すとともに、発芽した植物に対して給水機能を呈することになって、植物の育成を促進させ、そして育成する植物に対する継続的な肥料供給も果たせることになって、植生の形成に大いに寄与することになる。
【産業上の利用可能性】
【0021】
本発明は、敷設した土壌に施肥する施肥機能を有した基盤材および基盤材を用いた施肥方法として利用することができる。
【符号の説明】
【0022】
1 基盤材
2 骨材
3 付着したポリイオンコンプレックス
図1
図2