JPH11349944A - 土壌保水材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 適度な保水能力を有し、水を徐々に放出して
植物に継続的に水を供給する保水効果と肥料効果を兼ね
備えた農園芸用土壌保水材を提供すること。 【解決手段】 （ａ）１分子中に少なくとも２個のエチ
レン性不飽和結合を有する親水性光硬化性樹脂、（ｂ）
光重合開始剤、及び（ｃ）アルカリ金属イオン又は多価
金属イオンとの接触によりゲル化する能力のある水溶性
高分子多糖類を含んでなる液状組成物を、アルカリ金属
イオン又は多価金属イオンを含有する水性媒体中に滴下
して該組成物を粒状にゲル化し、活性光線を照射して硬
化せしめてなる、保水能力が自重の１〜５０倍であるこ
とを特徴とする粒状の土壌保水材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土壌保水材に関
し、詳しくは親水性光硬化性樹脂の光硬化物からなる保
水効果と肥料効果を兼ね備えた粒状の農園芸用土壌保水
材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から農園芸用の土壌保水材として、
無機物や有機物からなる各種の保水材が知られている。
前者の無機系保水材としては保水性を有する天然土壌、
ベントナイト、ゼオライト、珪藻土などを挙げることが
できるが、これらは水の吸収は容易であるが、水の放出
が早く水を長時間保持することが困難である。

【０００３】また、後者の有機系保水材としては、アク
リロニトリル共重合体もしくはアクリルアミド共重合体
の加水分解物、アクリル酸塩／アクリル酸エステル共重
合体、酢酸ビニル／アクリル酸エステル共重合体のケン
化物、デンプン／アクリル酸グラフト重合体の中和物な
どの高吸水性樹脂を挙げることができる。これらの高吸
水性樹脂はその主用途が紙おむつなどの衛生材料用であ
ることからもわかるように、自重の１００〜１，０００
倍の吸水性があるため土壌保水材として用いる場合農園
芸用植物に必要な水分までも吸収してしまい、しかも水
の放出性が悪いため植物の育成に効果がないという欠点
がある。また、該吸水性樹脂は一般にはその粒径が０．
１〜１mm程度と小さいため土壌保水材として使用する場
合、風による飛散や土壌と均一に混合しにくいという問
題もあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
した有機系保水材を土壌に適用した場合の問題である高
吸水性の程度を保水能力で自重の１〜５０倍程度に調整
し、かつ水を完全に放出することができる粒径０．１〜
５mmの土壌保水材を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、有機系の
高吸水性樹脂がもつ前述の如き欠点を解決した土壌保水
材を得るべく鋭意研究を重ねた結果、親水性光硬化性樹
脂、光重合開始剤及び水溶性高分子多糖類からなる液状
組成物を用いることにより一挙に解決できることを見い
出し、本発明を完成するに至った。

【０００６】かくして、本発明に従えば、（ａ）１分子
中に少なくとも２個のエチレン性不飽和結合を有する親
水性光硬化性樹脂、（ｂ）光重合開始剤、及び（ｃ）ア
ルカリ金属イオン又は多価金属イオンとの接触によりゲ
ル化する能力のある水溶性高分子多糖類を含んでなる液
状組成物を、アルカリ金属イオン又は多価金属イオンを
含有する水性媒体中に滴下して該組成物を粒状にゲル化
し、活性光線を照射して硬化せしめてなる、保水能力が
自重の１〜５０倍であることを特徴とする粒状の土壌保
水材が提供される。

【０００７】本発明の土壌保水材によれば、保水能力
が自重の１〜５０倍であって水を完全に放出することが
できるため植物に継続的に水を供給することが可能であ
る、保水材の形状は、乾時及び含水時を問わず球状で
あるため、潅水時の余分な水を土壌中に残すことなく排
出させることができ、さらに土壌中の空気の通りが良く
なり新鮮な酸素が植物の根に供給されるため土壌が活性
化され、土壌自身も柔らかくなる、該保水材は、弾力
性があり、圧縮強度が高いため、スコップなどで破砕さ
れる心配もなく、化学的に安定で耐久性に優れている、
などの特徴を有している。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明についてさらに詳し
く説明する。

【０００９】（ａ）光硬化性樹脂 本発明において用いられる１分子中に少なくても２個の
エチレン性不飽和結合を有する光硬化性樹脂は、一般
に、３００〜３０，０００、好ましくは５００〜２０，
０００の範囲内の数平均分子量を有することができ、水
性媒体中に均一に分散するに十分なイオン性又は非イオ
ン性の親水性基、例えば水酸基、アミノ基、カルボキシ
ル基、リン酸基、スルホン酸基、エーテル結合などを含
み、かつ波長が約２５０〜約６００nmの範囲内の活性光
線を照射したとき、硬化して水に不溶性の樹脂に変わる
ものが好適に使用される。そのような光硬化性樹脂の代
表的なものとしては以下に記載するものを挙げることが
できる。

【００１０】（ｉ）ポリアルキレングリコールの両末端
に光重合可能なエチレン性不飽和基を有する化合物：例
えば、（１）分子量４００〜６，０００のポリエチレン
グリコール１モルの両末端水酸基を（メタ）アクリル酸
２モルでエステル化したポリエチレングリコールジ（メ
タ）アクリレート類。

【００１１】（２）分子量２００〜４，０００のポリプ
ロピレングリコール１モルの両末端水酸基を（メタ）ア
クリル酸２モルでエステル化したポリプロピレングリコ
ールジ（メタ）アクリレート類。

【００１２】（３）分子量４００〜６，０００のポリエ
チレングリコール１モルの両末端水酸基をトリレンジイ
ソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロ
ンジイソシアネートなどのジイソシアネート化合物２モ
ルでウレタン化し、次いで（メタ）アクリル酸２−ヒド
ロキシエチルなどの不飽和モノヒドロキシエチル化合物
２モルを付加した不飽和ポリエチレングリコールウレタ
ン化合物。

【００１３】（４）分子量２００〜４，０００のポリプ
ロピレングリコール１モルの両末端水酸基をトリレンジ
イソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホ
ロンジイソシアネートなどのジイソシアネート化合物２
モルでウレタン化し、次いで（メタ）アクリル酸２−ヒ
ドロキシエチルなどの不飽和モノヒドロキシ化合物２モ
ルを付加した不飽和ポリプロピレングリコールウレタン
化物、など。

【００１４】（ii）高酸価不飽和ポリエステル樹脂：不
飽和多価カルボン酸を含む多価カルボン酸成分と多価ア
ルコールとのエステル化により得られる酸価が４０〜２
００の不飽和ポリエステルの塩類など。

【００１５】（iii)高酸価不飽和エポキシ樹脂：エポキ
シ樹脂と（メタ）アクリル酸などの不飽和カルボキシル
化合物との付加反応物に残存するヒドロキシル基に酸無
水物を付加して得られる酸価４０〜２００の不飽和エポ
キシ樹脂など。

【００１６】（iv）アニオン性不飽和アクリル樹脂：
（メタ）アクリル酸及び（メタ）アクリル酸エステルか
ら選ばれる少なくとも２種の（メタ）アクリル系モノマ
ーを共重合させて得られるカルボキシル基、リン酸基及
び／又はスルホン酸基を含有する共重合体に光重合可能
なエチレン性不飽和基を導入した樹脂など。

【００１７】（ｖ）不飽和ポリアミド：トリレンジイソ
シアネート、キシリレンジイソシアネートなどのジイソ
シアネートとアクリル酸２−ヒドロキシエチルなどの不
飽和ヒドロキシ化合物との付加物をゼラチンなどの水溶
性ポリアミドに付加反応させた不飽和ポリアミドなど。
以上に例示した如き光硬化性樹脂はそれぞれ単独で使用
することができ、あるいは２種もしくはそれ以上組み合
わせて使用してもよい。

【００１８】これらの光硬化性樹脂のうち、本発明にお
いて特に有利に使用しうるものは、前記（１）のポリア
ルキレングリコールの両末端に光重合可能なエチレン性
不飽和基を有する化合物であり、代表的なものとして
は、関西ペイント株式会社からＥＮＴ−１０００、ＥＮ
Ｔ−２０００、ＥＮＴ−４０００、ＥＮＴＧ−２００
０、ＥＮＴＧ−３８００などの商品名で販売されている
ものを挙げることができる。

【００１９】（ｂ）光重合開始剤 上記（ａ）に述べた光硬化性樹脂の光重合反応を促進す
る目的で、本発明に従う液状組成物には光重合開始剤を
含ませる。使用しうる光重合開始剤は、光照射により分
解してラジカルを生成し、このものが重合開始種となっ
て重合性不飽和基を有する樹脂間に橋かけ反応を起こさ
せるものであり、例えば、ベンゾインなどのα−カルボ
ニル類；ベンゾインエチルエーテルなどのアシロインエ
ーテル類；ナフトールなどの多環芳香族化合物類；メチ
ルベンゾインなどのα−置換アシロイン類；２−シアノ
−２−ブチルアゾホルムアミドなどのアゾアミド化合物
類などを挙げることができる。

【００２０】（ｃ）水溶性高分子多糖類 本発明において使用する水溶性高分子多糖類は、水溶性
であり、水性媒体中で多価金属イオンと接触したときに
水に不溶性又は難溶性のゲルに変化する能力のある高分
子多糖類で、一般に約３，０００〜２，０００，０００
の分子量を有し、また、多価金属イオンと接触させる前
の水溶性の状態で通常少なくとも約１０g/l （２５℃）
の溶解度を示すものが好適に使用される。

【００２１】かかる特性をもつ水溶性高分子多価類の具
体例としては、アルギン酸のアルカリ金属塩、カラギー
ナンなどが包含される。

【００２２】これら水溶性高分子多糖類は水性媒体中に
溶解した状態で、カラギーナンの場合は、カリウムイオ
ン又はナトリウムイオンなどのアルカリ金属イオンによ
って、またアルギン酸のアルカリ金属塩の場合はマグネ
シウムイオン、カルシウムイオン、ストロンチウムイオ
ン、バリウムイオンなどのアルカリ土類金属イオン；あ
るいはアルミニウムイオン、セリウムイオン、ニッケル
イオンなどの他の多価金属イオン；のうちの少なくとも
１種の多価金属イオンと接触するとゲル化しうる。

【００２３】ゲル化が起こるアルカリ金属イオン又は多
価金属イオンの濃度は水溶性高分子多糖類の種類などに
より異なるが、一般には０．０１〜５mol/l である。

【００２４】液状組成物 上記（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の各成分は、水性媒体中
で相互に充分に混合することにより液状組成物にするこ
とができる。使用しうる水性媒体としては、水又は緩衝
水溶液が好適であるが、水溶性アルコール類、水溶性ケ
トン類などを用いることもできる。

【００２５】上記（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の各成分の
相互の使用割合は厳密に制限されるものではないが、通
常、光硬化性樹脂１００重量部に対し、光重合開始剤は
０．０１〜５重量部（１〜３重量部）、水溶性高分子多
糖類は０．１〜１５重量部（１〜８重量部）の割合で混
合するのが好ましい（カッコ内は好適範囲である）。こ
の液状組成物の固形分濃度は一般に５〜３０重量％の範
囲内が適当である。

【００２６】このようにして調製される液状組成物は、
次いで、前述した如き種類のアルカリ金属イオン又は多
価金属イオンを含有する水性媒体中に滴下することによ
り、該液状組成物が粒状でゲル化せしめられる。

【００２７】アルカリ金属イオン又は多価金属イオンを
含有する水性媒体中への液状組成物の滴下は、例えば、
注射器の先端から該液状組成物を滴下する方法、遠心力
を利用して該液状組成物を粒状に飛散させる方法、スプ
レーノズルの先端から該液状組成物を霧化して粒状とし
滴下する方法などの方法により行うことができる。滴下
する液滴の大きさは、最終の粒状固定化物に望まれる粒
径に応じて自由に変えることができるが、通常は直径が
約０．１〜約５mmの範囲内の液滴として滴下させるのが
好都合である。

【００２８】上記の如くして生成せしめた粒状ゲルは、
そのまま水性媒体中に分散させた状態で、あるいは水性
媒体から分離した後、活性光線を照射することにより、
該粒状ゲル中に親水性光硬化性樹脂を硬化せしめる。こ
れにより粒状ゲルは水に実質的に不溶性で機械的強度の
大きい粒状成形物が得ることができる。

【００２９】上記の光硬化に使用しうる活性光線の波長
は、該粒状ゲル中に含まれる光硬化性樹脂の種類などに
応じて異なるが、一般には、約２５０〜約６００nmの範
囲内の波長の光を発する光源を照射に使用するのが有利
である。そのような光源の例としては、低圧水銀灯、高
圧水銀灯、蛍光灯、キセノンランプ、カーボンアーク
灯、太陽光などが挙げられる。照射時間は光源の光の強
さ、光源からの距離などに応じて変える必要があるが、
一般には約０．５〜約１０分間の範囲内とすることがで
きる。

【００３０】このように照射処理んが終わった粒状ゲル
は水又は緩衝水溶液で洗浄し、そのまま水を含んだ状態
であるいは凍結乾燥して乾燥させた状態で保存すること
ができる。

【００３１】本発明の保水材の保水能力は自重の１〜５
０倍の範囲にあることが必要である。この範囲の上限を
超えると水の吸水性が強くなりすぎて植物に必要な水ま
でも吸収してしまう問題がある。保水能力の調整は保水
材の製造に用いる光硬化性樹脂の親水性の程度を考慮し
て設計することによって行われる。

【００３２】本発明で得られる保水材は、含水状態での
比重が一般に水と同じ１．００〜１．０３の範囲内であ
るが、比重を調整したい場合、例えば比重を重くする場
合には微細硫酸バリウムなどの無機質系充填剤を、他
方、比重を軽くする場合には中空ガラスビーズなどを前
記した液体組成物に適宜加えることによって行うことが
できる。

【００３３】また、本発明の保水材は、前記したように
含水した状態もしくは乾燥した状態のいずれでも製造す
ることができるが、保水材に肥料効果を付与する場合に
は乾燥した保水材を窒素、リン酸カリなどの栄養塩を含
む水溶液に含浸させることによって容易に得ることがで
きる。

【００３４】かくして得られる保水材は土壌と混合して
使用されるが、混合割合は土壌１００重量部に対して含
水保水材０．１〜９０重量部、好ましくは１０〜７０重
量部の範囲である。

【００３５】

【実施例】次に実施例により本発明をさらに説明する。

【００３６】実施例１ 分子量約４，０００のポリエチレングリコール２，００
０ｇとイソホロンジイソシアネート１モル（２２２ｇ）
及びメタクリル酸２−ヒドロキシエチル１モル（１３０
ｇ）の混合物からなる光硬化性（樹脂）プレポリマー１
００重量部と、ベンゾインイソブチルエーテル２重量
部、２％アルギン酸ナトリウム水溶液１００重量部及び
蒸留水１００重量部をよく混合して得られる水性液状組
成物を、１M −塩化カルシウム溶液中に、注射器の先端
から液面高さ１０cmより滴下したところ、粒径約２mmの
粒状物が得られた。

【００３７】この粒状物を平らな底面を有するペトリ皿
にとり、ペトリ皿の上面及び下面から波長３００〜４０
０nmの活性光線を３分照射し硬化させた後、水で洗浄
し、比重１．０１及び圧縮強度３４kg/cm²の粒状の含水
保水材を得た。

【００３８】上記で得た含水保水材を市販の培養土１０
０重量部に対し、それぞれ０重量部、１０重量部、２５
重量部、５０重量部、７０重量部及び１００重量部を添
加し均一に混合した系に、潅水を毎日、１日おき、２日
おき及び３日おきとビオラを用いて成育試験を行った。
１ヶ月後のビオラの成育結果を表１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】上記表中の記号は下記の状態を意味する。

【００４１】◎：花がきれいに咲いている。

【００４２】○：花がしおれているが花が咲いている。

【００４３】△：花がしおれており花が咲いていない。

【００４４】×：花が枯れている。

【００４５】表１の結果から明らかなように保水材を適
量添加することによって潅水時間が長くなっても花がき
れいに咲くことがわかる。

【００４６】実施例２ 実施例１で得た保水材を市販の液体肥料に浸漬させて肥
料含有保水材を得た。このものを培養土と重量比で１：
１の割合で混合した系でわけぎの育成試験を行った。比
較のために肥料を含有しない保水材と培養土を重量比で
１：１で混合した系と培養土のみの系でも同様の試験を
行った。試験結果を表２に示す。

【００４７】

【表２】

【００４８】表２から明らかなように液体肥料含有保水
材と土を混合した系は初期成育が良好で２〜３週間で収
穫可能となり、しかもやや太く成育していることがわか
る。 実施例３ 実施例１で得た含水保水材を用いて、保水材にごく薄く
覆土した系、保水材のみの系及び土のみの系で万能ネギ
の育成試験を行った。保水材にごく薄く覆土した系は他
に比較して一番先に根をつけ、初期育成が良好であっ
た。

【００４９】

【発明の効果】本発明による土壌保水材は、適度な保水
能力を有し、水を徐々に放出して植物に継続的に水を供
給することができる。また保水材に肥料成分を含有させ
ることができ保水効果と肥料効果を兼ね備えたものとす
ることも可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 泉田 仁 神奈川県平塚市東八幡４丁目17番１号 関 西ペイント株式会社内 (72)発明者 平間 敏郎 東京都品川区東大井５丁目24番15号 関西 ペイント株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）１分子中に少なくとも２個のエチ
   レン性不飽和結合を有する親水性光硬化性樹脂、（ｂ）
   光重合開始剤、及び（ｃ）アルカリ金属イオン又は多価
   金属イオンとの接触によりゲル化する能力のある水溶性
   高分子多糖類を含んでなる液状組成物を、アルカリ金属
   イオン又は多価金属イオンを含有する水性媒体中に滴下
   して該組成物を粒状にゲル化し、活性光線を照射して硬
   化せしめてなる、保水能力が自重の１〜５０倍であるこ
   とを特徴とする粒状の土壌保水材。
2. 【請求項２】 該土壌保水材が栄養塩水溶液を含有する
   請求項１記載の土壌保水材。