特許 7035295 防草効果及び／又は抗菌効果を有する金属を含有するウッドチップモルタル組成物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-07

(45)【発行日】2022-03-15

(54)【発明の名称】防草効果及び／又は抗菌効果を有する金属を含有するウッドチップモルタル組成物

(51)【国際特許分類】

   C04B 28/02 20060101AFI20220308BHJP

   A01M 21/00 20060101ALI20220308BHJP

   A01N 25/08 20060101ALI20220308BHJP

   C04B 18/26 20060101ALI20220308BHJP

   C04B 22/04 20060101ALI20220308BHJP

   E01C 5/06 20060101ALI20220308BHJP

【ＦＩ】

C04B28/02

A01M21/00 Z

A01N25/08

C04B18/26

C04B22/04

E01C5/06

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2016234465

(22)【出願日】2016-12-01

(65)【公開番号】P2018090437

(43)【公開日】2018-06-14

【審査請求日】2019-11-14

(73)【特許権者】

【識別番号】504145364

【氏名又は名称】国立大学法人群馬大学

(73)【特許権者】

【識別番号】593210949

【氏名又は名称】小林工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】391001273

【氏名又は名称】トキワコンクリート工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100100549

【弁理士】

【氏名又は名称】川口 嘉之

(74)【代理人】

【識別番号】100126505

【弁理士】

【氏名又は名称】佐貫 伸一

(72)【発明者】

【氏名】板橋 英之

(72)【発明者】

【氏名】森 勝伸

(72)【発明者】

【氏名】小林 祐介

(72)【発明者】

【氏名】新井 彰

(72)【発明者】

【氏名】堀 正明

【審査官】小川 武

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０５９１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００４－５１１４２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１２８６０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１７１６２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２４８８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】MORI Masanobuら，Adsorptivity of heavy metals CuII, CdII, and PbII on woodchip-mixed porous mortar，Chemical Engineering Journal，2013年01月15日，Vol.215-216，P.202-208

【文献】鈴木裕二, 半井健一郎, 森勝伸 , 小林祐介，ウッドチップ混入ポーラスモルタルのカルシウム溶脱による強度変化，土木学会全国大会年次学術講演会講演概要集，2010年09月，Vol.65，P.923-924

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０４Ｂ２／００－３２／０２

Ｃ０４Ｂ４０／００－４０／０６

Ｃ０４Ｂ１０３／００－１１１／９４

Ａ０１Ｍ ２１／００

Ａ０１Ｎ ２５／０８

Ｅ０１Ｃ１／００－１７／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

防草効果を有する金属を０．００１～５重量％含有する、防草用の、ウッドチップとモルタルを含むウッドチップモルタル組成物であって、
前記ウッドチップはリグニンを含み、
前記ウッドチップは平均の長さが５～３０ｍｍの木片であり、
前記防草効果を有する金属が亜鉛、ニッケル、又は銅である、
防草用のウッドチップモルタル組成物。

【請求項2】

平均粒径が０．１～１００μｍの骨材を含有する、請求項１に記載の防草用のウッドチップモルタル組成物。

【請求項3】

ウッドチップとモルタルの重量比が２：８～８：２である、請求項１又は２に記載の防草用のウッドチップモルタル組成物。

【請求項4】

請求項１～３のいずれか１項に記載の防草用のウッドチップモルタル組成物を含む、防草用の土木、建築又は園芸用資材。

【請求項5】

ウッドチップとモルタルを含むウッドチップモルタルを、亜鉛、ニッケル、および銅から選択される防草効果を有する金属の溶液に含浸させる工程を含む、請求項４に記載の防草用の土木、建築又は園芸用資材の製造方法であって、
前記ウッドチップは平均の長さが５～３０ｍｍの木片である、製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は防草効果及び／又は抗菌効果を有する金属を含有するウッドチップモルタル組成物に関し、特に、土木用途、建築用途、園芸用途等に最適な前記ウッドチップモルタル組成物に関する。

【背景技術】

【0002】

一般道の歩道や公園の遊歩道等における雑草の繁殖は、景観を損ねるばかりでなく、交通の障害や火災等の問題も生じるため、定期的な除草作業は必須となり、多くの自治体ではその費用が問題になっている。また、一般家庭のインターロッキング等においても、雑草の繁殖は問題となっている。従って、公共の歩道を有する自治体やインターロッキング等を有する一般家庭において、「雑草の生えないブロック平板」の需要は高い。また、「雑菌が繁殖しないブロック平板」については、食品を管理する倉庫や酪農・畜産施設など殺菌作業を定期的に行う施設での需要が高い。

【0003】

防草ブロック工法のようなブロック形状によって雑草の進入を防ぐ方法やシートで被覆して雑草の生育を妨げる方法はこれまで数多く開発されているが、ブロック平板そのものに防草効果や殺菌効果のような機能を持たせる製品の開発は行われていない。
一方、ウッドチップを含有させたモルタル組成物は知られているが（例えば、特許文献１～５）、防草効果及び／又は抗菌効果を発揮させる目的でウッドチップモルタル組成物に金属を含有させた例はない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開2013-136906号公報

【文献】特開2014-091651号公報

【文献】特開2008-081328号公報

【文献】特開2001-097761号公報

【文献】特許第5273557号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の通り、本発明は、防草効果及び／又は抗菌効果を有する土木、建築又は園芸用資材を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、銅や銀などを含むウッドチップモルタル組成物の開発に成功し、この組成物が防草効果及び／又は抗菌効果を有し、土木、建築又は園芸用資材として優れることを見出し、本発明を完成させるに至った。

【0007】

すなわち、本発明は、抗菌効果及び／又は防草効果を有する金属を０．０００１～５重量％含有するウッドチップモルタル組成物を提供する。ウッドチップモルタル組成物におけるウッドチップとモルタルの重量比は２：８～８：２であることが好ましい。
ここで、前記金属としては、銅、銀、亜鉛、ニッケル又は白金であることが好ましい。
また、本発明は、前記モルタル組成物を含む土木、建築又は園芸用資材を提供する。
また、本発明は、ウッドチップモルタルを抗菌効果及び／又は防草効果を有する金属の
溶液に含浸させる工程を含む、土木、建築又は園芸用資材の製造方法を提供する。

【発明の効果】

【0008】

本発明のウッドチップモルタル組成物によれば、施工箇所に雑草や雑菌が繁殖せず、手入れが不要で、景観や衛生が維持できる。例えば、銅を担持したウッドチップモルタル組成物を用いて歩道等を舗装することにより、雑草が生えず、安全で景観を損なわない歩道等とすることができる。また、銀を担持したウッドチップモルタル組成物を用いて厨房、豚舎、倉庫等を施工することにより、雑菌が繁殖せず、衛生的な厨房、豚舎、倉庫等とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の資材の施工例の一態様を示す図。

【図2】本発明の資材の効果を示す概念図。

【図3】長期間透水した劣化状態のPM（ポーラスモルタル）およびWPM（ウッドチップモルタル）の銅の吸着能を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の資材は抗菌効果及び／又は防草効果を有する金属を０．０００１～５重量％含有するウッドチップモルタル組成物を含む。金属は金属イオンとして含有されることが好ましい。
抗菌効果を有する金属としては、銀、銅、白金などが挙げられる。
防草効果を有する金属としては、亜鉛、ニッケル、銅などが挙げられる。
前記金属の含有量は０．０００１～５重量％であるが、好ましくは０．００１～５重量％であり、より好ましくは０．０１～０．５重量％である。

【0011】

ウッドチップモルタルは、ウッドチップと、セメントと、骨材とを主成分としており、各成分を以下に説明する。

【0012】

［ウッドチップ］
本発明の組成物はウッドチップを含むことにより、ウッドチップに含まれるリグニン等の作用により金属を効率よく吸着することができ、金属含有組成物を効率よく作製することができる。
ウッドチップとしては、リグニンやセルロースを含む木材を細かく切断又は粉砕したものが使用でき、木粉、木片、木毛、木繊維、パルプ、木質繊維束、木質ファイバー等が挙げられる。ここで、木粉としては、平均粒径が０．１～１ｍｍであるものが好ましく、木片としては、平均の長さが５～３０ｍｍの木片が好ましい。ウッドチップの原料となる木材の種類は特に限定されないが、例えば、杉、檜、松、栂、さわら、樫、なら、かば、ブナ、オーク、ラワン、ひば、栗、けやき、椎、柳、竹などの材料が挙げられる。廃材や間伐材を使用してもよい。

【0013】

［セメント］
本発明の組成物はセメントを含むことにより、アルカリ性にすることができ、その結果、ウッドチップに含まれるリグニン等への金属の吸着がより促進され、金属含有組成物を効率よく作製することができる。本発明者の検討により、ウッドチップモルタルを銅水溶液に浸漬した場合のウッドチップモルタルへの銅の吸着量は、ウッドチップのみを銅水溶液に浸漬した場合のウッドチップへの銅の吸着量の約７倍であることが分かった。
ウッドチップモルタルの成分であるセメントとしては、例えば、ポルトランドセメント、シリカセメント、フライアッシュセメント等のセメントがあるが、通常、ポルトランドセメントを使用することが好ましい。

【0014】

［骨材］
骨材としてはケイ酸（ＳｉＯ₂）含有材料が挙げられ、具体的には、ケイ砂、珪石粉、
珪藻土、シリカフューム、フライアッシュ、ボトムアッシュ、高炉スラグ、鋼鉄スラグ等が挙げられる。
また、ケイ酸含有材料などの骨材は微細粉末であることが好ましく、例えば、平均粒径が０．１～１００μｍの微細粉末であることが好ましい。
例えば、ケイ砂粉末などの微細ケイ酸含有材料の原料砂は砕砂、山砂、海砂、川砂などが使用でき、これらの原料砂を円筒状の回転式粉砕機で粉砕し、分級機や篩で分級された微細ケイ酸含有材料を骨材として使用できる。

【0015】

［その他の成分］
ウッドチップモルタルには上記主成分のほか、ベントナイトやマイカ等の鉱物由来物質、パーライト、シラスバルーン、バーミキュライト等の無機焼成発泡体、無機質成形体の粉砕物やリジェクト等のリターン原料、ミョウバンや水ガラス等の少量の硬化促進剤や、ロウ、ワックス、パラフィン、界面活性剤、シリコン等の防水剤や撥水剤、ポリスチレンやポリビニルアルコール等の樹脂成分、ポリプロピレン繊維などの有機繊維や、ワラストナイト等の無機繊維等が適宜混合されてもよい。

【0016】

［原料組成配合］
ウッドチップモルタル組成物における原料の配合割合は用途や施工箇所などによっても異なり、適宜調整可能であるが、例えば、ウッドチップ（乾燥重量として）２０～８０重量％に対し、モルタルを８０～２０重量％とすることが好ましい。この範囲にすることで、金属吸着力の高いウッドチップモルタルが得られる。モルタルにおけるセメントと骨材の割合は例えば、重量比で１：３～１：２である。

【0017】

［製造方法］
次に本発明に係るウッドチップモルタル資材の製造方法の一例について説明する。
まず、前記原料（ウッドチップ、セメント、骨材、その他の成分）を適量の水と混合して原料混合物とする。これを、例えば、オムニミキサー、ヘンシェルミキサーなどを使用して混合・混錬し、成型・養生を行う。例えば、前記原料混合物を型枠上に散布落下し、ホットプレス等により所定時間、加圧、加熱して硬化させた後、脱型することにより得ることができる。

【0018】

そして、得られたウッドチップモルタル成型体に金属イオンを含有させる。例えば、ウッドチップモルタル成型体を、上記抗菌効果及び／又は防草効果を有する金属イオンを０．００１～０．１％の濃度で含有する溶液中に一定時間含浸させることで金属イオンを含有するウッドチップモルタル成型体を得ることができる。含浸は例えば、常温で１～２４時間行うことができる。このようにして製造された金属イオンを含有するウッドチップモルタル成型体は３００日以上の長期間金属イオンを保持しており、長期の使用にも耐えうる。

【0019】

ただし、金属イオンを含むウッドチップモルタル組成物は、予め、ウッドチップモルタルの原料を混合するときに、金属イオンを含む水溶液を用いることによっても得ることができる。

【0020】

本発明に係るウッドチップモルタル組成物は抗菌効果及び／又は防草効果を有する土木、建築、園芸資材等として有用であり、例えば、歩道、駐車場、公園の遊具周辺、車道のガードレール下、車道の中央分離帯、一般家庭の庭、家屋の壁面、食品を管理する倉庫や酪農・畜産施設などに使用することができる。

【0021】

本発明に係るウッドチップモルタル組成物を含む資材の形状は特に限定されず、施工場所や用途によって適宜選択されるが、例えば、平板状とすることができる。
図１に、平板状の資材の施工例の一態様を示す。ここでは、３０ｃｍ×３０ｃｍの平板（厚さ６ｃｍ）を用意し、施工場所である道路の両端の間に平板を敷き詰めて道路の舗装に使用される。平板の形状や色、サイズ、敷き詰め方を工夫することでインターロッキングなども含め、様々な模様の外観を実現できる。

【0022】

そして、図２に示すように、従来の資材では平板上や平板を敷き詰めた境界に雑菌や雑草が繁殖していたのに対し、本発明に係るウッドチップモルタル組成物を含む資材を使用することにより、内部に含まれる金属の効果により雑菌や雑草が繁殖せず、安全で景観を損なわず衛生的な環境を実現できる。家屋の壁面等への適用も同様にして行うことができる。

【0023】

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明の態様は以下の実施例には限定されない。

【0024】

［製造例１］
重量比で、セメント１に対して２．５倍のケイ砂を混合し、さらに、これにセメントと砂のトータル容積に対して５０容積％のウッドチップを混合する。ウッドチップは杉の木を素材とし、平均長さ約２０ｍｍ、平均厚さ約３ｍｍのものを使用した。セメント重量１ｋｇに対して、０．４５リットルの水を添加し、混練りしてウッドチップ含有セメントモルタルを調製した。このウッドチップ含有セメントモルタルを、３０ｃｍ×３０ｃｍの型枠に流し込み、圧力９４ｋｇｆ/ｃｍ²、温度４５℃で５時間、加圧・加熱成型した。その後、成型されたウッドチップモルタルを型枠から外し、銅イオンを０．００６％の濃度で含む水溶液に常温で２４時間含浸させたのち溶液から引き上げ、水で洗浄後24時間常温で乾燥させた。得られたウッドチップモルタル成型体は銅イオンを０．０６重量％濃度含有していた。

【0025】

［製造例２］
重量比で、セメント１に対して２．５倍のケイ砂を混合し、さらに、これにセメントと砂のトータル容積に対して５０容積％のウッドチップを混合する。ウッドチップは杉の木を素材とし、平均長さ約２０ｍｍ、平均厚さ約３ｍｍのものを使用した。セメント重量１ｋｇに対して、０．４５リットルの水を添加し、混練りしてウッドチップ含有セメントモルタルを調製した。このウッドチップ含有セメントモルタルを、３０ｃｍ×３０ｃｍの型枠に流し込み、圧力９４ｋｇｆ/ｃｍ²、温度４５℃で５時間、加圧・加熱成型した。その後、成型されたウッドチップモルタルを型枠から外し、銀イオンを０．０１％の濃度で含む水溶液に常温で２４時間含浸させた。得られたウッドチップモルタル成型体は銀イオンを０．１重量％濃度含有していた。

【0026】

[実施例１]
製造例１で得られた銅イオンを含有するウッドチップモルタル平板を園芸用土の上に敷き、西洋芝とホウレンソウのタネを蒔き２２℃で一定期間（１４日）散水して育成を試みたが、発芽が確認されなかった。

【0027】

[実施例２]
製造例２で得られた銀イオンを吸着させたウッドチップモルタル平板をカビが生えた培地に設置して２２℃で２１日間放置したところ、カビの繁殖が抑制されることが確認できた。

【0028】

[比較例１]
製造例１の銅イオンを含浸させる前のウッドチップモルタル平板を園芸用土の上に敷き、西洋芝とホウレンソウのタネを蒔き２２℃で一定期間（１４日）散水して育成を試みたところ、発芽が確認された。

【0029】

[比較例２]
製造例２の銀イオンを含浸させる前のウッドチップモルタル平板をカビが生えた培地に設置して２２℃で２１日間放置したところ、ウッドチップモルタル平板にカビの繁殖が確認された。

【0030】

以上より、本発明のウッドチップモルタル組成物を含む資材は防草効果及び／又は抗菌効果を有し、土木、建築又は園芸用資材として優れることがわかった。

【0031】

＜ウッドチップモルタルとポーラスモルタルとの比較＞
砂、ウッドチップ、セメントを重量比2：2：1の割合で混合し、成型したものをウッド
チップモルタル（WPM）とした。
比較対象として、砂とセメントを重量比4：1で混合し、成型したものをポーラスモルタル（以下PMと称する）とした。
これらを食塩水に一定期間浸漬することにより、0から75％程度、内部に含まれるカル
シウムを溶脱させ、それぞれ、次の重金属吸着試験に用いた。
結果を図３に示す。図３は横軸にPMまたはWPMのカルシウム溶脱率、縦軸に重金属の吸
着率とｐＨの変化を示している。その結果、PMにおいては、カルシウム溶脱前では、銅を定量的に吸着していたが、カルシウムの溶脱率が大きくなるにしたがって、銅の吸着率が急激に減少することがわかった。また、これに伴い、ｐＨも１３から３まで低下することがわかった。
一方、WPMの場合は、カルシウムの溶脱率に関わらず、銅に対し80％以上の吸着率を維
持し、ｐＨもほとんど低下しなかった。これらの結果から、本発明のウッドチップモルタル組成物を含む資材は長期間環境中に置かれて資材自体が劣化しても、銅の吸着能を維持しており、耐久性に優れた防草効果及び／又は抗菌効果を有する土木、建築又は園芸用資材として有用であることがわかった。

【図1】

【図2】

【図3】