JPH04352859A - 鉱物繊維フェルトからなる無土壌栽培のための基体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無土壌栽培のためのミ
ネラルウールの基体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術および課題】無土壌栽培にミネラルウール
フェルトを用いることは、多くの刊行物に記載されてい
る。グラスウールまたはロックウールが包含され、これ
らの基体は、非常に多孔質であり、根や栄養溶液に対し
てかなりなかさを提供する有利さを有し、繊維は、材料
の容量の５〜６％を超えて占められることはほとんどな
い。さらに、これらの材料は、不活性（植物に有毒では
ない）であり、そのコストは、これらで製造したものを
使用する場合は高いものとはならない。これらの製造物
の主な性質は、植物ができる限り成長するために、満足
な条件を与えることである。その条件に含まれるものと
しては、良好な空気：水保持比および十分な容量を提供
することである。鉱物繊維により構成され、栽培用基体
として提案される原材料は、従来から絶縁に用いられて
いるフェルトから直接得られる。従来、最も多いフェル
トの構造は、フェルト面とほとんど平行である層に配列
した繊維からなる。これらの従来の層状材料からなる基
体は、これらが栄養溶液に浸されるとき、とくに不適当
な耐収縮性を有する。もし、特別な注意がはらわれなけ
れば、含浸した基体の容量の減少は非常に大きくなり、
これは、最も軽いフェルトの場合、初期容量の２５％以
上という大幅なものとなる。この容量の減少は、根の発
達のための所望される空間を確保できないということが
不利であり、さらに植物に提供される空気：水の比をか
なり変更するものであるということも不利である。

【０００３】仏国特許出願第８９　０３３７２号は、上
記で述べた欠点の解決法を提案している。この特許によ
れば、基体は、上記のような層状構造をもたずに使用さ
れる。提案された基体は、割合を増加させるために、繊
維の方向がフェルトの面と平行の平面ではない繊維の組
立体を包含し、このような配列は、例えば、欧州特許第
１３３　０８３号に記載されている、いわゆる“絞り縮
ませる｛クレーピング（ｃｒｅｐｉｎｇ）｝”技術によ
り得られる。これらのクレーピングされた製造物におい
て、フェルトの面と平行ではない方向に配列した繊維に
よって、良好な耐圧縮性が得られる。様々な条件、とく
にフェルトのカサ密度、繊維の品質、フェルトの結合剤
含量等が同一であっても、示した方法により得られた種
類のフェルトにより構成された基体の収縮は、栄養溶液
下で、通常５〜６％を超えないものである。それ故、こ
の分野において、実用的な要求を満足させるかなりの改
善がなされている。 しかしながら、これらの材料の工業生産のレベルでは、
クレーピング技術は、その欠点が全くない訳ではない。 主な課題は、フェルトの生産がより高いものとなるとい
う点である。このことは、基体のコストが栽培のすべて
のコストの大きな要因であることを考慮すると重要な問
題である。クレーピングに対応して増加するコストは、
フェルトが生産されるプラントが、このプロセスに必要
である要素を含むとき満足される。上記の欧州特許に示
されているように、これらの要素は、減少したスピード
で運転される一連の対のコンベヤが必要である。一般に
、栽培用基体を形成するために用いられるフェルトの製
造は、他の製造物、とくに絶縁体製造物と交互に行われ
る。このように行われていることの背景の理由は、この
種類の製造物が“特定の季節”に使用されるという性質
と、最も一般的な植物の出荷量が、基体の地方市場の出
荷量を超えるという事実とが結び付いていることである
。基体の製造以外の製造に関して、生産ラインがクレー
ピングに必要な要素を包含するとき、運転の付加的コス
トはそれほどかからない。一方、もし他の製造物が通常
クレーピングされないならば、基体の製造ラインを一時
的に使用することは、ひどく高い投資が必要となろう。 これらの理由のために、クレーピングされたフェルトを
使用することによる解決法、上記のような従来の層状製
造物よりも耐収縮性の高いフェルトを得ることを可能に
する解決法の、いずれかの解決方法を得ることが望まし
いとされていた。本発明者らは、とくにクレーピング設
備をもたず、現存するプラントの変更もせずに使用する
ことができる製造物を見いだすことを目的とした。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らにより提案さ
れた解決法は、最初に層状に配列した繊維からなるフェ
ルトの構造を全く変化させないものである。本発明者ら
は、基体に使用するフェルトの構成に用いられる繊維の
製造条件を変更することにより、所望する製造物を得る
ことができることを見いだした。

【０００５】とくに、本発明者らは、製造された繊維が
、従来のものよりもそれほど均質な寸法特性のもたない
ものを提供するように、製造条件を調節することを示し
た。これは、より高い耐変形性を可能にした。とくに本
発明の繊維引き出し条件の選択は、製造される繊維が、
製造される繊維の少なくとも３０％において、その繊維
の直径の中央値の±５０％に制限されるものとして定義
される範囲外である直径を有するようにするものである
。好ましくは、製造される繊維の少なくとも５０％にお
いて、製造される繊維がこのように定義された範囲外に
ある直径を有するものがよい。

【０００６】もし本発明により調製される基体が、様々
な材料（とくにグラスウールまたはロックウールと呼ば
れるもの）により構成されるならば、一般的に、グラス
ウールの場合において、それに対応する本発明の変更は
、ほとんど必要ではない。実際、絶縁の用途としてのグ
ラスウールの従来の製造条件は、一方では繊維の直径を
できるだけ均質にして製造する、また一方では比較的長
い繊維を製造することが多くみられる。これらの二つの
見地（直径の均質および繊維の長さ）は、フェルトにお
ける層状の繊維の配列に直接関係し、これらは水分の存
在下で変形する原因となる。

【０００７】ロックウールの場合においては、多くの原
因の故にフェルトの構造の問題は生じないか、あるいは
同様の重大な要素となることはない。第一に、天然のロ
ックウールに用いられる従来の技術により生産される繊
維は、直径の一定の分散を示す。さらにこれらの繊維は
、一般的に比較的短い。これらの理由から、層状構造は
、グラスウールフェルトの場合よりも通常顕著ではなく
、繊維は、少し多様化した方向性を有する。第二に、繊
維の多様化の部分およびその短い長さにおけるロックウ
ールフェルトは、一般的に、グラスウールフェルトのカ
サ密度よりも明らかに大きいカサ密度の状態で生産され
且つ使用されるので、これが水溶液で含浸されるとき、
耐変形性が高くなる。以下の記載において、単にグラス
ウールフェルトについて言及しているが、とくに繊維の
特性および繊維の構造に関して述べられたことのすべて
が、必要であるならばロックウールに置き換えることが
できることが理解される。

【０００８】絶縁材として使用されるグラスウールの製
造は、ガス流を用いる引き出し法と組み合わせるまたは
組み合わる必要のない、いわゆる遠心分離技術によって
実質上行われている。これらの技術において、予め溶融
したガラスは、高速運転する回転部を有する中空の遠心
分離機の内壁に運ばれる。溶融ガラスは遠心分離機の壁
部に形成された小サイズのオリフィスを通って、細かい
連続的なフィラメントの形状において遠心分離機から出
て、引き出しを完全にするガス流に投げ出される。この
製造の形態において、できるだけ均質なグラスウールを
形成する条件は、とくに繊維の製造を決定する条件を実
際に均質に維持することからなる。とくにこれは、遠心
分離機から出されたフィラメントの温度およびこれらの
フィラメントに対するガス流の牽引力が、できるだけ均
一であることを確実にすることである。本発明の基体を
製造するために使用されるフェルトの製造は、非常に不
均質な繊維、とくに直径の分散が比較的大きい繊維を得
るためのものであり、絶縁フェルトに求められる条件と
は故意に異ならせるものである。

【０００９】所望する結果に到達するための第１の手段
は、遠心分離機の周囲壁の上部から底部までの温度が異
なる条件で行うことである。この方法において、オリフ
ィスを通過するガラスは、遠心分離機の壁部のオリフィ
スの位置により変化する粘性を有するので、引き出され
る性質も変化する。熱せられたオリフィスから出るフィ
ラメントは、粘性が小さいので、引き出されるのが非常
に容易であり、小さい直径の繊維が製造される。オリフ
ィスは、通常１０〜２０の列の数が変化して分散される
ので、遠心分離機の壁の上部と底部との温度の違いは、
１００℃にもなる。実用において、局地的に過熱される
ことにより、遠心分離機の有効寿命を悪化させるリスク
およびガラスがオリフィスを詰まらせるリスクをなくす
ために、温度の変化は、好ましくは６０℃未満に維持す
るのが好ましい。このような温度の相違を確立するため
に、様々な手段を使用することができる。第１に、これ
は、遠心分離機の特定のポイント、とくに導入ポイント
に従来から適用している装備に対して作用させることが
できる。従来、絶縁ウールの製造において、導入リング
（ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ　ｒｉｎｇ）は、例えばその周囲
や減少した熱空気と接触することにより、さらに熱が損
失した遠心分離機の底部を再加熱することができるよう
にしている。従って、誘導により、あるいはその運転を
中断しても発生する電力量を変更させて、遠心分離機の
温度を変化させることができる。もちろん状況により、
他の手段、例えば付属するバーナー、遠心分離機の速度
における空気循環に対するスクリーンが、温度の変更を
もたらすために使用され得る。いかなる場合においても
、絶縁ウールの製造に用いられる設備を使用することが
もちろん好ましい。

【００１０】繊維をより不均一にすることを可能にする
他の手段は、ガス流を使用する引き出し方法の作業条件
を変更することからなる。とくに、通常使用されるフィ
ラメント引き出しゾーンの周辺のガス流発生機の圧力を
増加させれば、とくに乱流が増加することにより、さら
に不均質に繊維が引き出される。先に本発明者らが理解
したように、この効果は、フェルト内部の繊維のさらに
“乱れた（ｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ）”配列に有利である
。所望する効果を得るための他の手段、上記の手段とは
独立してはいない手段で、且つ“絶縁”繊維引き出し条
件を基準とした手段は、オリフィス１つにつき、ガラス
の流量割合を増加させることである。これは、例えばオ
リフィスのレベルで温度と、引き出しゾーンの周囲のガ
スブランケットを作る送風リングの圧力とを同時に増加
させることにより達成される。従って、繊維が形成され
る条件は、使用される装置の特徴に依存するものである
。大体において、上記のように、この発明は、絶縁製造
物を構成するものとは全く異なる繊維を製造することを
目的とするが、これによるプラントの実質上の変更はな
いものである。これは、プラントのいかなる変更を妨げ
るものではない。とくに、これは“絶縁”繊維製造物を
製造するための遠心分離機の代わりに、本発明の製造物
の形成に有利である特徴的な特性をもつ遠心分離機に置
き換えることもできる。実際において、遠心分離機を変
更することからなる作業は、部分的な摩滅を考慮して、
一定期間使用された後、系統的に行われる。従って、こ
の作業は、完全に制御され、もし変更する機会が生じた
ならば、製造を単に一時停止すればよい。これは、従来
のこの種類のプラントの作業方法と完全に互換性がある
。

【００１１】このことを考慮に入れて、“不均質”な繊
維の形成に有利である形態の遠心分離機を選択すること
により、本発明の製造物を得ることが可能である。この
タイプの遠心分離機は、例えば、本発明者らが仏国特許
第１３８２９１７号のおける“アンブレラ”効果として
言及したことを避けるように、オリフィスが選択されて
いるものである。この効果の問題は、遠心分離機の周囲
壁の上部から底部までおかれるオリフィスの複数の列か
ら生じたフィラメントが、繊維引き出しガス流中にこれ
を横切る曲線軌道を画かずに放出されることである。遠
心分離機の上部から底部にかけて減少する引き出しガス
の力に加え、このアンブレラ効果の中ででも、“均質”
な繊維を得るために、直径が上部から底部にかけて減少
するオリフィスを配列することが得策である。逆に、本
発明の製造物を得るために、遠心分離機は、例えば周囲
壁の全体の高さにわたり同様の直径をもつオリフィスの
列を含有するものを用いるのが好ましい。他の形状も使
用することができ、その効果は、例えば各オリフィスを
通過するガラスの流量割合を変更することである。

【００１２】

【実施例】本発明により得ることのできる改善の実施例
として、栽培基体として用いられる“絶縁”フェルトを
形成する従来の方法により調製された製造物と、上記の
条件を用いることにより得られたフェルトとの２つの製
造物を比較した。この試験は、おなじガラスを用いて行
った。両方の場合において、遠心分離機への溶融ガラス
の流量割合は、１日につき１５トンである。従来の方法
において、３００ｍｍの直径の遠心分離機は、３組の１
４列に９０００のオリフィスが広がっている。この寸法
は上部から底部までが１．１〜０．９ｍｍの直径である
。環状のバーナーは水柱６００ｍｍの圧力を与えた。送
風リングの圧力は、１．２気圧（１．２バール）に調節
した。本発明の方法において、遠心分離機は同様のサイ
ズであり、１４列に７０００のオリフィスが広がってい
るが、その直径は、１．１ｍｍで均一とした。送風リン
グの圧力は１．８気圧（１．８バール）であった。バー
ナーの圧力は、水柱６００ｍｍで維持した。両方の場合
において、フェルトは、同様の厚さおよび２８ｋｇ／ｍ
３の同様の見かけのカサ密度で製造した。測定は、試料
の繊維の直径の関数として、得られた両方のフェルトに
対して行った。以下の表は、繊維直径（ミクロン表示）
の関数として、従来の試料（Ｔ）および本発明の試料（
Ｉ）を示すものであり、ほぼ同様である直径を有する試
料中の繊維の割合を示すものである。測定は、０〜２５
ミクロンで行った。

【００１３】

【表１】

【００１４】上記の表は、本発明の製造物の非常に幅広
い分散（ヒストグラム）を示している。これは、見いだ
した中央値の各両側に対して決定した範囲内にある直径
を有する繊維の割合に言及することにより、上記のよう
に表すことができる。

【００１５】見いだした中央値は以下のとおりである：
従来のフェルトの場合：６．７ミクロン本発明のフェル
トの場合：７．５ミクロンこれらの中央値に対する±５
０％の範囲は、以下の範囲をなす： 比較試料の場合：３．３５〜１０．０５ミクロン本発明
の試料の場合：３．７５〜１１．２５ミクロンこれらの
範囲外の繊維の割合は、対照試料が２８．５％であり、
本発明の製造物が５７％である。

【００１６】お互いの繊維を固定する結合剤の性質およ
びレベルを含む同様の条件下で調製した２つのフェルト
の、基体としての品質を試験した。本発明の基体の水に
対する性質は、従来の基体と少なくとも同じであった。 とくに、繊維により付与される特殊表面に依存する水分
保持の性質は、従来用いられる基体と少なくとも同じで
あった。もし大きい直径の繊維の数が増加したとしても
、全体として、小さい直径の繊維の数の効果が大きくな
る。本発明の基体の組成は前記のとおりであり、同様の
種類の従来の基体と比較して、これが水に含浸された場
合、よりよい耐変形性を有していた。溶液を充填した基
体の変形性と耐圧縮性との間には関係があることが示さ
れ、製造ラインの末端で耐圧縮性に関係する測定を行え
ば、より簡単に行うことができる。上記のように調製さ
れた２つの製造物は、７５ｍｍの厚さの、１５０ｍｍ×
１５０ｍｍに測定される正方形に切り取られた。この正
方形の試料を、５ｋｇ重で、均一な圧縮にかけた。この
測定は、各種類の１２試料を一組みとして行った。従来
の製造物を測定したところ、その収縮の平均は、約２２
％であった。本発明の製造物に対して同様の測定を行っ
たところ、たった１２％の平均収縮を示した。この大き
な耐性から得られた改善は、より重要なものである。な
ぜならば、見いだされたすべての効果に加え、フェルト
全体における繊維のより一定な分散は、上記で示したよ
うな表を用いるまでもなく、さらに部分的な欠陥を避け
ることを可能にするからである。本発明の基体において
、これらの部分的な欠陥は、ほとんど排除される。先の
結果は、本発明の基体の有利さを示すものである。より
小さいカサ密度のフェルトを使用すれば、この有利さも
大きくなる。実用において、提案する基準、すなわち基
体のカサ密度が５０ｋｇ／ｍ３を超えなければ、非常に
有利である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　定義された範囲（繊維の直径の中央値
   の±５０％の範囲）外の直径を有する繊維の割合が少な
   くとも３０％に等しいことを特徴とする、鉱物繊維フェ
   ルトからなる無土壌栽培のための基体。
2. 【請求項２】　　繊維の直径の中央値の±５０％の範囲
   外の直径を有する繊維の割合が、少なくとも５０％に等
   しい、請求項１に記載の基体。
3. 【請求項３】　　基体が、ガラス繊維で製造されたフェ
   ルトからなる、請求項１または２に記載の基体。
4. 【請求項４】　　カサ密度が５０ｋｇ／ｍ３未満である
   、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の基体。
5. 【請求項５】　　繊維の直径の大きな分散を得るために
   、繊維の引き出しが、遠心分離機の周囲壁の高さにわた
   りオリフィスの列により変化するように、条件が固定さ
   れることを特徴とする、遠心分離およびガス引き出し技
   術によりフェルトが製造された、請求項３に記載の基体
   。
6. 【請求項６】　　すべてのオリフィスが同じ直径である
   遠心分離機を用いたことを特徴とする、請求項５に記載
   の基体。
7. 【請求項７】　　遠心分離機の壁の上部と底部との間の
   温度差が、６０℃未満に維持されるように、該遠心分離
   機の壁の温度条件が調節される、請求項５に記載の基体
   。