JPH11103702A - 多孔質セラミック培地材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水耕栽培に用いる人工の培地や建築構造物屋
上などの緑化用人工土壌の構成などに用いる材料で、吸
水性、保水性、排水性などを併せ持ち、廃棄しても環境
負荷をかけない植物育成用の多孔質セラミック培地材を
得る。 【解決手段】 廃棄しても環境負荷をかけない組成とし
て、珪酸を主成分とする原料に炭酸カルシウムを主成分
とする原料を気孔生成剤として配合した素地を、高い吸
水性を付与するために炭酸カルシウムの熱分解温度以上
で焼結させてミクロンからサブミクロンオーダーの微細
気孔を生成せしめ、形状をミリオーダーのマクロ気孔を
有する中空状や蜂の巣状にすることで、保水性と排水性
を併せ持たせることを特徴とする植物育成用の多孔質セ
ラミック培地材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水耕栽培に用いる
人工の培地や建築構造物屋上などの緑化用人工土壌の構
成に用いる、植物育成用多孔質セラミック培地材に関す
る。

【０００２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、毛細管現象による水溶液の吸い上げ力
を高める方法として、炭酸カルシウムの熱分解によって
生成するミクロンからサブミクロンサイズの連続した気
孔を多く形成させたセラミックとする。

【０００３】セラミックの組成は、再使用が可能で廃棄
しても環境負荷を与えない為に、植物の肥料成分となる
組成である珪酸と酸化カルシウムを主成分とする。

【０００４】保水力が高くしかも排水性が良好で根腐れ
しないよう、セラミックの形状は数ミリの中空状やそれ
らが集合した形である蜂の巣状（ハニカム状）とする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題 】従来の水耕栽培用培
地材には通常ロックウールが用いられ、循環する養液を
培地材が毛細管現象で吸い上げて湿潤させ、これから根
が吸収する方式であるが、繊維材料は空隙が大きくて同
一形状をしているので根が暴れやすく、また水や養液を
吸い上げる力が弱く、いったん乾燥させると給液能力が
大幅に低下して再使用回数が少ない、利用後は処分困難
な廃棄物となるなどの問題があった。

【０００６】また、緑化用人工土壌は排水性と保水性、
耐久性、低嵩密度でしかも風で飛散しにくいことなどが
同時に要求されているが、砕石は重く保水性も小さく、
有機材料は腐食し、パーライトは風で飛散しやすく保水
力も小さいなどの欠点があり、全てを満足するものは無
かった。

【０００７】本発明はそれらの問題点の多くを解決し、
農業用から建設用の資材として幅広く使用でき、再利用
可能で廃棄しても産業廃棄物とならない植物育成用培地
材の提供を目的としている。

【０００８】

【従来の技術】従来の水耕栽培用培地材はロックウール
が一般的で、ウレタン、セラミック繊維、ボールなど
か、それらにセラミック粉末を混入することなどが提案
され、緑化用人工土壌は、人造のロックウール・天然繊
維などの繊維材料や砂・パーライトなどの粒状材等が用
いられている。（例えば特開平０８−２８９６８５、特
開平０４−２１０５３２、特開平０８−３１７７３１、
実開平０１−１５５７５０参照）また従来の多孔質セラ
ミックはアルミノシリケート質の磁器やアルミナ、珪そ
う土質、珪砂などの焼結体であり、水や空気を透過させ
る材料として使用され、本発明のカルシウムシリケート
系のものはない。

【０００９】

【発明の実施の形態】水耕栽培の場合、水や培養液なと
の液体を吸い上げる力は毛細管現象に依存するので、連
続した気孔径の大きさと量に依存するといえる。したが
ってミクロンからサブミクロンサイズの気孔が多く存在
するほど吸水性が強くなる。本発明の培地材をベッドと
して使用すると、組成がセラミックで微細な気孔を多く
有するために植物に必要な水や養分を植物が消費したり
表面蒸発するのに伴ってベッドの下部から養液を根に供
給する。

【００１０】また、装置の故障や点検、水管理などで培
養液がきれた場合も、成形によって形成された数ミリ程
度の中空部分や、炭酸カルシウムの熱分解によって形成
された微細気孔が、液体の表面張力によって空隙に液体
を多く保持しているので保水性が高く、乾燥を長時間防
止することができる。

【００１１】さらに、育成する植物の種類に合わせて、
気孔を生成させる炭酸カルシウムの量や粒度、中空体の
切断サイズや焼成後の粒状化加工などをすることで、空
隙が最適状態に確保され、植物の成長度合いに応じて根
が発達する。

【００１２】緑化材として従来の砕石や砂利の代替えと
して使用した場合は、多孔質であるので保水量は多いが
中空部分が一定の量以上は保水せずに排水するので排水
性も高く、植物は根腐れせずに安定して成長する。

【００１３】植物の幹は水分や有機物を除くとカルシウ
ムが主成分であり、稲化の植物は珪酸が主成分であるこ
とが知られている。本発明の材料はカルシウムシリケー
ト系の多孔材料であるので、使用後に廃棄しても自然環
境で風化し、遊離成分は植物に養分として吸収される。

【００１４】

【実施例１】目的とするセラミックを得るため、ＳｉＯ
２原料として平均粒子径５ミクロン程度に微粉砕した珪
石と、ＣａＯ原料として１５０ミクロン以下に粉砕した
石灰石との配合焼成試験を行なった結果、ＣａＯとＳｉ
Ｏ２のモル比が０．４から１の範囲の配合物を１０５０
℃から１２００℃で焼成した場合に、吸水率が３０％以
上で未反応の酸化カルシウムが少く、ミクロン前後でシ
ャープな気孔径を有する多孔質セラミックを得ることが
出来た。

【００１５】ＳｉＯ２原料として微粉砕した珪砂５０
部、気孔生成のためのＣａＯ原料として石灰石５０部、
成形原料として粘土鉱物１０部を配合した素地を、２ｍ
ｍ角の中空を有するハニカム形状に成形し、１１５０℃
で焼成した後、２０ｍｍ以下の粒状に粗砕し、表１の化
学組成で表２の性状を有する培地材を製造し、トマトの
水耕栽培用ベッド材料として育成試験した。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】試験はビニールハウスの中に設置した水耕
栽培装置で行い、通常の培地材であるロックウールの場
合と成長を比較した。

【００１９】生育状況を比較した結果、本発明の培地材
は、養液の吸い上げも強く、ロックウール培地の場合に
発生した葉の縮れも発生せず、根も暴れることなく順調
に生育し同様に結実した。なお市販の人工土壌の場合は
１月で枯死し生育しなかった。

【００２０】結実した５段花房果について、ロックウー
ル培地の場合とトマト成分を比較した結果、ロックウー
ル培地に適した条件で栽培したにもかかわらず、表３の
分析データから理解できるように分析数値は変動範囲で
大差は認められず、同様に生育することが証明された。

【００２１】

【表３】

【００２２】

【実施例２】珪酸原料としてＳｉＯ２含有量７０％の籾
殻燻炭微粉砕物５０部、石灰石５０部、粘土鉱物１０部
を配合した素地を、１１５０℃で焼結させて得られた吸
水率４７％、嵩比重０．８２の多孔質セラミックを用い
て、観葉植物培地材としての性能試験を行い、植物の生
育を確認した。

【００２３】

【発明の効果】本発明は以上説明したように、以下に記
載されるような効果を有する良好な植物育成培地材であ
る。

【００２４】気孔生成原料に炭酸カルシウムを配合した
セラミックなので、ミクロンからサブミクロンの微細な
気孔を有し、水や養液の吸い上げが良好でその程度も気
孔の大きさと量で制御でき、栽培植物に合った物性に設
計できる。

【００２５】中空部分に多くの空隙があり、形状デザイ
ンで培地材部の嵩密度を変化させることができ、装置や
建築物の軽量化ができる。

【００２６】珪酸質原料や粘性原料として籾殻や珪酸質
廃泥、炭酸カルシウム原料として低品位の石灰や貝殻な
ども利用できるので低廉な材料である。

【００２７】酸化カルシウムは燐酸イオンと反応し燐酸
カルシウムとして固定することが期待できるし、比表面
積も大きいので接触酸化法用の水質浄化材料としても利
用でき、使用後は有用な肥料となる。

【００２８】ロックウールと異なり、万一細菌が繁殖し
ても加熱処理で殺菌して再使用が可能であるし、廃棄し
ても肥料成分であるので有用で環境負荷をかけない。

【００２９】カルシウムシリケート系の多孔材料である
ので、ゼオライトや肥料成分等他の有用材料との複合に
よってさらに効果を高めることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＣａＯとＳｉＯ2のモル比が ０．４から
   １の範囲となるように配合した素地を、中空状や蜂の巣
   状に成形した後、１０５０℃から１２００℃の範囲で焼
   結することを特徴とする植物育成用多孔質セラミック培
   地材。