吸水性発泡部材
【課題】多量の水分を保持することができ、湿潤状態を長期間維持することができる吸水性発泡部材を提供する。
【解決手段】吸水性発泡部材１０は、ポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉と高吸水性ポリマーとを原料とし、ポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉と高吸水性ポリマーとを加熱下に混合した高温の第１混合物に水を加え、第１混合物の内部における水の気化によって、第１混合物の内部に多数の気泡１４を形成しつつ、第１混合物を所定倍率に膨張させることで作られている。
【解決手段】吸水性発泡部材１０は、ポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉と高吸水性ポリマーとを原料とし、ポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉と高吸水性ポリマーとを加熱下に混合した高温の第１混合物に水を加え、第１混合物の内部における水の気化によって、第１混合物の内部に多数の気泡１４を形成しつつ、第１混合物を所定倍率に膨張させることで作られている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を吸収保持する吸水性発泡部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
含水率が０．５〜２０倍の親水性樹脂を、固形樹脂重量から算出される体積の２〜５０倍の見かけ容積に発泡させた親水性樹脂発泡体がある（特許文献１参照）。親水性樹脂発泡体は、植物を栽培する養生床として使用される。この親水性樹脂発泡体は、それが適度な堅さを有するので、挿花に使用する養生床としても使用することができる。
【特許文献１】特開２００５−２９０１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１に開示の親水性樹脂発泡体は、樹脂固有の吸水率が０．５〜２０倍であるから、吸水機能が低く、多量の水分を吸収保持することが難しい。さらに、発泡体表面から水分が容易に蒸発するから、湿潤状態を長期間維持することが難しい。この親水性樹脂発泡体は、植物栽培の養生床や挿花の養生床として使用したとしても、短期間に水を補給しなければならず、手間を要する。
【０００４】
本発明の目的は、多量の水分を保持することができ、湿潤状態を長期間維持することができる吸水性発泡部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための本発明は、ポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉と高吸水性ポリマーとを原料とし、ポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉と高吸水性ポリマーとを加熱下に混合した高温の第１混合物に水を加え、第１混合物の内部における前記水の気化によって、該第１混合物の内部に複数の気泡を形成しつつ、該第１混合物を所定倍率に膨張させることで作られた吸水性発泡部材である。
【０００６】
本発明の一例としては、吸水性発泡部材が、該吸水性発泡部材の一部を露出させた状態でその周りを囲む支持発泡部材を備え、支持発泡部材が、ポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉とを原料とし、ポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉とを加熱下に混合した高温の第２混合物に水を加え、第２混合物の内部における水の気化によって、該第２混合物の内部に多数の気泡を形成しつつ、該第２混合物を所定倍率に膨張させることで作られている。
【０００７】
本発明の他の一例としては、第１混合物に対するポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉と高吸水性ポリマーとの混合割合が、ポリオレフィン系合成樹脂２０〜３５重量％、紙パウダー４０〜６０重量％、澱粉１０〜３０重量％、高吸水性ポリマー１０〜２０重量％の範囲、第２混合物に対するポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉との混合割合が、ポリオレフィン系合成樹脂２０〜４０重量％、紙パウダー４０〜６０重量％、澱粉２０〜３０重量％の範囲にあり、紙パウダーの平均粒径が５０〜２００μｍ、澱粉の平均粒径が１０〜２００μｍの範囲にある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる吸水性発泡部材によれば、その内部に多数の気泡が形成され、さらに、それが高吸水性ポリマーを含有するから、気泡に水を取り込みつつ、高吸水性ポリマーに多量の水分を吸収させることができ、湿潤状態を長期間維持することができる。吸水性発泡部材は、その内部に水を長期間保持することができるから、短期間に水を補給する必要がなく、植物栽培の養生床や挿花の養生床としての長期間の使用に好適である。吸水性発泡部材は、それがポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉と高吸水性ポリマーとを混合した高温の第１混合物に水をくわえることで作られ、紙パウダーや澱粉を含有するから、燃焼カロリーが低く、その焼却処理時に焼却炉を傷めることはない。この吸水性発泡部材は、その焼却時に煤煙の発生がなく、環境に悪影響を及ぼすことはない。
【０００９】
吸水性発泡部材の一部を露出させた状態でその周りを囲む支持発泡部材を備えた吸水性発泡部材は、吸水性ポリマーが多量の水を吸収することで吸水性発泡部材が脆弱になったとしても、支持発泡部材が吸水性発泡部材を支持するから、湿潤状態にある吸水性発泡部材が不用意に崩壊してしまうことはない。吸水性発泡部材は、その内部に水を長期間保持することができるから、短期間に水を補給する必要がなく、植物栽培の養生床や挿花の養生床としての長期間の使用に好適である。吸水性発泡部材は、それがポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉と高吸水性ポリマーとを混合した高温の第１混合物に水をくわえることで作られているとともに、支持発泡部材がポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉とを混合した高温の第２混合物に水をくわえることで作られており、それら発泡部材が紙パウダーや澱粉を含有するから、燃焼カロリーが低く、その焼却処理時に焼却炉を傷めることはない。この吸水性発泡部材は、その焼却時に煤煙の発生がなく、環境に悪影響を及ぼすことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
添付の図面を参照し、本発明に係る吸水性発泡部材の詳細を説明すると、以下のとおりである。図１，２は、一例として示す吸水性発泡部材１０の斜視図と、図１の２−２線端面図とである。図１の吸水性発泡部材１０は、水を吸収する以前の状態にある。図１，２では、縦方向を矢印Ａ、横方向を矢印Ｂ（図１のみ）で示し、厚み方向を矢印Ｃで示す。この吸水性発泡部材１０は、四角柱状を呈し、矩形の上面１１および矩形の下面１２と、上下面１１，１２間に延びる矩形の４つの側面１３とを有する六面体である。発泡部材１０は、上下面１１，１２間の厚み寸法が２〜１０ｃｍの範囲にあり、縦方向の寸法と横方向の寸法とが３〜２０ｃｍの範囲にある。なお、発泡部材１０の形状について特に限定はなく、円柱状や多角柱状等の形状を自由に選択することができる。
【００１１】
発泡部材１０の内部には、多数の独立した気泡１４が形成されている。気泡１４は、その形状や大きさが一様ではなく、縦横方向と厚み方向とへ不連続かつ不規則に延びている。発泡部材１０はポリオレフィン系合成樹脂１５、紙パウダー１６、澱粉１７、粒子状の高吸水性ポリマー１８を原料とするが（図３参照）、原料として無機化合物を加えることもできる。
【００１２】
ポリオレフィン系合成樹脂１５には、ポリプロピレンとポリエチレンとのいずれか一方、または、それらを所定の割合で混合した樹脂を使用する。ポリプロピレンには、ブロック重合ポリプロピレン、ランダム重合ポリプロピレン、ホモ重合ポリプロピレン、メタロセン−ポリプロピレンのうちから選択された少なくとも１種類を使用することができる。ポリエチレンには、低密度ポリエチレン、リニア低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、メタロセン触媒ポリエチレン、変成ポリエチレン、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）のうちから選択された少なくとも１種類を使用することができる。なお、ポリプロピレンには、線状ポリプロピレンとイソプレンとラジカル重合開始剤とを反応させた改質ポリプロピレンを使用することもできる。線状ポリプロピレンには、プロピレンの単独重合体や共重合体、ブロック共重合体、ランダム共重合体のうちの少なくとも１つを使用することができる。ラジカル重合開始剤には、過酸化物やアゾ化合物を使用することができる。
【００１３】
ポリオレフィン系合成樹脂１５には、改質物質を混入することもできる。改質物質は、ポリオレフィン系合成樹脂１５の全重量に対するその重量比が０．１重量％以上かつ１０重量％以下の範囲にあることが好ましい。改質物質は、ポリオレフィン系合成樹脂１５と相互に親和性を有する樹脂で、そのメルトフローインデックスが０．１〜１５ｇ／１０分の範囲にあり、ポリオレフィン系合成樹脂１５の流動性を向上させることができる。また、改質物質は、紙パウダー１６をポリオレフィン系合成樹脂１５に接着するバインダーとして機能する。改質物質には、エチレン−プロピレンエラストマー、水素添加スチレン−ブタジエンラバー、スチレン−エチレンブチレン・オレフィン結晶ブロックポリマーのうちの少なくとも１つを使用することができる。水素添加スチレン−ブタジエンラバーやスチレン−エチレンブチレン・オレフィン結晶ブロックコポリマーは、エチレンとブテン−１とから形成されたランダム性の高い共重合体であり、ポリマー分子中に二重結合を持たず、かつ、低結晶性で柔軟性のある透明性の高い合成樹脂である。
【００１４】
紙パウダー１６は、広葉樹パルプと針葉樹パルプとのうちの少なくとも一方を原料としてそれらパルプを粉状に微粉砕したセルロース主体のパウダー、紙の製造中に発生する破紙や損紙を粉状に微粉砕したパウダー、古紙を粉状に微粉砕したパウダー、または、それらを所定の割合で混合したパウダーを使用する。パルプは、機械的パルプ、化学的機械パルプ、半化学的パルプ、化学的パルプのいずれであってもよい。古紙には、新聞古紙や雑誌古紙、印刷古紙、包装古紙、段ボール古紙、ＯＡ古紙を使用することができる。澱粉１７には、とうもろこし、さつまいも、バレイショ、小麦、大麦、米に含まれるそれを使用するが、とうもろこしに含まれる澱粉を使用することが好ましい。
【００１５】
高吸水性ポリマー１８には、ポリアクリル酸塩架橋物、澱粉−アクリル酸グラフト共重合体架橋物、澱粉−アクリロニトリルグラフト共重合体架橋物の加水分解物、アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体の加水分解物、アクリル酸−アクリルアミド共重合体架橋物、ポリアクリロニトリル架橋物の加水分解物を使用する。また、アクリル酸で架橋されたポリエチレンオキサイド、ナトリウムカルボキシセルロースの架橋物、無水マレイン酸塩−イソブチレン、アクリル酸にマレイン酸塩のコモノマーを共重合させたもの、アクリル酸にイタコン酸塩のコモノマーを共重合させたもの、アクリル酸に２−アクリルアミド−２メチルスルホン酸塩のコモノマーを共重合させたもの、アクリル酸に２−アクロイルエタンスルホン酸のコモノマーを共重合させたもの、アクリル酸に２−ヒドロキシエチルアクリレートのコモノマーを共重合させたものを使用することもできる。
【００１６】
それら高吸水性ポリマー１８は、三次元網目構造を有し、自重の５００〜１０００倍の水を吸収する。高吸水性ポリマー１８は、水溶液重合法、溶液重合法、逆相懸濁重合法により、イオン基を有する電解質ポリマーを架橋することで作られる。水を加える以前のポリマー１８は、イオン基どうしが互いに集合かつ連結した状態（結晶化）にある。ポリマー１８に水が加えられると、主鎖にぶら下がっている電解質が電離されて水分子と引き合い、さらに、イオンの濃度差により生じる浸透圧によって水が網目の中に吸収される。同時に主鎖に残ったイオン基どうしが反発しあって網目が広がり、網目構造を作る主鎖が伸びきるまで水を吸収する。
【００１７】
水１９には、水道水を使用する。水１９に特に限定はなく、軟水や硬水、純水のいずれであっても使用することができる。無機化合物には、酸化チタン、タルク、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、カオリン、マイカ、クレーのうちの少なくとも１つを使用する。無機化合物は、発泡部材１０の平均気泡径を調整する発泡核剤となる。
【００１８】
図３は、吸水性発泡部材１０の製造方法の一例を示す概略図である。発泡部材１０の製造方法の一例は、以下のとおりである。合成樹脂１５と紙パウダー１６と澱粉１７と粒子状の高吸水性ポリマー１８とを押出機２０に投入するとともに（無機化合物を含む場合はそれも押出機２０に投入）、押出機２０の中段から押出機２０の内部に水１９を注入する。押出機２０の内部では、スクリュを介して合成樹脂１５と紙パウダー１６と澱粉１７と高吸水性ポリマー１８とが混合されつつ、それらが押出機２０のヒータによって１１０〜１７０℃に加熱される。押出機２０の内部では、合成樹脂１５と澱粉１７と高吸水性ポリマー１８とが溶解するとともに、紙パウダー１６が熔解した合成樹脂１５と澱粉１７とポリマー１８とに混練されることで高温の混合物（第１混合物）が作られる。混合物は、スクリュによって混練されながら押出機２０の先端部へ向かって次第に移動する。押出機２０の中段から注入された水１９は、スクリュを介して混合物に混入される。水１９が混合物に混入されると、混合物の温度によって水１９が瞬時に気化する。水１９が気化すると、それにともなって混合物の内部に多数の気泡１４が形成され、混合物が押出機２０の先端部に取り付けられたダイ（図示せず）から押し出されたときに気泡１４の膨張にともなって混合物が所定倍率に膨張し、四角柱状の吸水性発泡部材１０が作られる。ダイから押し出された発泡部材１０はその温度が低下して固形化する。発泡部材１０の内部では、温度が低下して固化した澱粉１７が気泡１４を包被する膜２１を形成している。
【００１９】
押出機２０の内部における水１９混入前の混合物（第１混合物）の温度は１２０℃以上１９０℃以下の範囲にある。混合物の温度が１２０℃未満では、混入する水１９の量にもよるが、水１９が混合物の内部で瞬時に気化せず、混合物の内部における発泡が不十分となり、発泡部材１０の内部に多数の気泡１４を作ることができない。混合物の温度が１９０℃を超過すると、合成樹脂１５や紙パウダー１６、澱粉１７、高吸水性ポリマー１８の性状が温度によって変化し、特に、紙パウダー１６が黄ばんだり、黒ずんだりすることで、発泡部材１０自体が変色してしまう。発泡部材１０の単位体積当たりの発泡倍率は、５〜６０倍であり、好ましくは５〜３０倍である。発泡倍率が５倍未満では、発泡部材１０に気泡１４が十分に形成されておらず、発泡部材１０の保水性能や吸水性能が低下し、発泡部材１０に多量の水を保持させることができない。発泡倍率が６０倍を超過すると、発泡部材１０の強度が著しく低下し、わずかな衝撃で発泡部材１０が崩壊してしまう場合がある。
【００２０】
発泡部材１０は、独立気泡が４０％以上であり、平均気泡径が２．０ｍｍ以下である。独立気泡率は５０％以上が好ましく、平均気泡径は１．５ｍｍ以下が好ましい。発泡部材１０は、それが紙パウダー１６と澱粉１７とを含むから、それが合成樹脂１５や高吸水性ポリマー１８のみから作られている場合と比較し、その燃焼カロリーが低く、その焼却処理時に焼却炉を傷めることはない。なお、発泡部材１０の燃焼カロリーは、４５００〜６０００Ｋｃａｌ／ｋｇの範囲にある。発泡部材１０は、その原料である合成樹脂１５や紙パウダー１６、澱粉１７、高吸水性ポリマー１８の混合割合を変えることで、その燃焼カロリーを前記範囲で調節することができる。発泡部材１０は、その内部に多数の気泡１４が形成され、さらに、それが高吸水性ポリマー１８を含有するから、気泡１４が水を取り込んで保持するとともに、ポリマー１８が水を吸収しつつ水を長期間保持する。発泡部材１０は、ベンゼン環を有さないポリオレフィン系合成樹脂を使用するとともに、それが紙パウダーと澱粉とを含むから、その焼却時に二酸化炭素のみが発生し、煤煙の発生がなく、環境に悪影響を及ぼすことはない。
【００２１】
混合物（第１混合物）に対するポリオレフィン系合成樹脂１５と紙パウダー１６と澱粉１７と高吸水性ポリマー１８の混合割合は、ポリオレフィン系合成樹脂１５が２０重量％以上であって３５重量％以下、紙パウダー１６が４０重量％以上であって６０重量％以下、澱粉１７が１０重量％以上であって３０重量％以下、高吸水性ポリマー１８が１０重量％以上であって２０重量％以下の範囲にある。ポリオレフィン系合成樹脂１５が２０重量％未満では、混合物の内部での発泡が不十分となり、発泡部材１０にわずかしか気泡１４が形成されず、発泡部材１０の保水性能や吸水性能が低下し、発泡部材１０に多量の水を保持させることができない。ポリオレフィン系合成樹脂１５が３５重量％を超過すると、紙パウダー１６や澱粉１７よりも燃焼カロリーが高い合成樹脂１５の割合が増え、発泡部材１０の燃焼カロリーが増加し、燃焼カロリーが６０００ｋｃａｌ／ｋｇを超過してしまう場合がある。紙パウダー１６が６０重量％を超過しかつ澱粉１７が３０重量％を超過すると、加熱しても流動性を示さない紙パウダー１６や澱粉１７が押出機の内部における合成樹脂１５の流動性を妨げ、押出機２０の内部において合成樹脂１５と紙パウダー１６と澱粉１７と高吸水性ポリマー１８とが均一に混合されない場合がある。紙パウダー１６が４０重量％未満かつ澱粉１７が２０重量％未満では、紙パウダー１６や澱粉１７よりも燃焼カロリーが高い合成樹脂１５の割合が増え、発泡部材１０の燃焼カロリーが増加し、燃焼カロリーが６０００ｋｃａｌ／ｋｇを超過してしまう場合がある。高吸水性ポリマー１８が１０重量％未満では、発泡部材１０の保水機能が低下し、発泡部材１０の湿潤状態を長期間維持することができない。高吸水性ポリマー１８が２０重量％を超過すると、水を吸収したときの発泡部材１０の強度が低下し、わずかな衝撃で発泡部材１０が崩壊してしまう場合がある。
【００２２】
紙パウダー１６は、その平均粒径が５０μｍ以上であって２００μｍ以下の範囲にある。紙パウダー１６の平均粒径が５０μｍ未満では、パルプや損紙、破紙、古紙を５０μｍ未満の粒径に加工するために複数の工程を必要とするので、紙パウダー１６の生産コストが高くなってしまう。その結果、発泡部材１０の生産コストが上昇する。紙パウダー１６の平均粒径が２００μｍを超過すると、紙パウダー１６が合成樹脂１５の中で分散不良を起こし、紙パウダー１６が合成樹脂１５の中に嵩高な継粉を形成する場合があり、発泡部材１０の内部に紙パウダー１６の塊が形成され、発泡部材１０が脆弱となってその耐衝撃性が低下してしまう。澱粉１７は、その平均粒径が１０μｍ以上であって２００μｍ以下の範囲にある。澱粉１７の平均粒径が１０μｍ未満では、澱粉１７を１０μｍ未満の粒径に加工するために複数の工程を必要とするので、使用する澱粉１７の生産コストが高くなってしまう。澱粉１７の平均粒径が２００μｍを超過すると、澱粉１７が溶解し難くなり、澱粉１７が合成樹脂１５の中で分散不良を起こし、澱粉１７が合成樹脂１５の中に嵩高な継粉を形成する場合があり、発泡部材１０の内部に澱粉１７の塊が形成されてしまう。
【００２３】
図４は、吸水性発泡部材１０を挿花の養生床として使用した場合の斜視図である。図４の吸水性発泡部材１０は、水を吸収した状態にある。この発泡部材１０は、切り花２２の根本を差し込んでそれを生ける養生床として使用される。発泡部材１０は、その全体を水に浸し、水の中で締め付けて気泡１４を潰した後、その締め付けを解いで再び気泡１４を膨張させる。そのとき、水が気泡１４に取り込まれて保持されるとともに、水が高吸水性ポリマー１８に吸収保持される。発泡部材１０に水を含ませると、ポリマー１８が膨潤するとともに、発泡部材１０が膨張する。発泡部材１０に水を含ませた後は、図４に示すように、切り花２２の根本を発泡部材１０の上面１１から下面１２に向かって厚み方向へ差し込み、発泡部材１０に切り花２２を支持させる。この吸水性発泡部材１０は、水が発泡部材１０の内部に形成された気泡１４に取り込まれて保持されるとともに、多量の水が高吸水性ポリマー１８に吸収保持されるから、湿潤状態を長期間維持することができる。発泡部材１０は、その内部に水を長期間保持することができるから、短期間の水補給の必要がなく、挿花の養生床としての使用に手間を要せず、挿花の養生床としての長期間の使用に好適である。
【００２４】
図５，６は、他の一例として示す吸水性発泡部材３０の斜視図と、図５の６−６線端面図とである。図５の吸水性発泡部材３０は、水を吸収する以前の状態にある。図５，６では、縦方向を矢印Ａ、横方向を矢印Ｂ（図５のみ）で示し、厚み方向を矢印Ｃで示す。なお、発泡部材１０は図１のそれと同一であり、発泡部材１０の製造方法も図１のそれと同一であるから、図１と同一の符号を付すことで発泡部材１０自体の説明は省略する。この吸水性発泡部材３０が図１のそれと異なるところは、発泡部材１０を支持する支持発泡部材３１を有する点にある。
【００２５】
支持発泡部材３１は、四角柱状を呈し、矩形の上面３２および矩形の下面３３と、上下面３２，３３間に延びる矩形の４つの側面３４とを有する六面体である。発泡部材３１は、上下面３２，３３間の厚み寸法が３〜１５ｃｍの範囲にあり、縦方向の寸法と横方向の寸法とが５〜２５ｃｍの範囲にある。なお、発泡部材３１の形状について特に限定はなく、円柱状や多角柱状等の形状を自由に選択することができる。
【００２６】
発泡部材３１の内部には、多数の独立した気泡３５が形成されている。気泡３５は、その形状や大きさが一様ではなく、縦横方向と厚み方向とへ不連続かつ不規則に延びている。発泡部材３１はポリオレフィン系合成樹脂３６、紙パウダー３７、澱粉３８を原料とするが（図７参照）、原料として無機化合物を加えることもできる。ポリオレフィン系合成樹脂３６や紙パウダー３７、澱粉３８、無機化合物は、発泡部材１０の原料のそれらと同一である。発泡部材３１の中央には、上面３２から下面３３に向かって凹む四角柱状の凹部３９が形成されている。凹部３９は、その形状が発泡部材１０のそれと同一であり、その容積が発泡部材１０の体積と略同一またはわずかに大きい。凹部３９には、吸水性発泡部材１０が嵌め込まれている。発泡部材１０は、その上面１１を除く下面１２および各側面１３（周り）が支持発泡部材３１に囲まれ、発泡部材３１に支持されている。凹部３９では、発泡部材１０の上面１１が発泡部材３１の上面３２から露出している。発泡部材１０の下面１２は凹部３９の底面４０に当接し、発泡部材１０の各側面１３は凹部３９の内周面４１に当接している。
【００２７】
図７は、支持発泡部材３１の製造方法の一例を示す概略図である。支持発泡部材３１の製造方法の一例は、以下のとおりである。合成樹脂３６と紙パウダー３７と澱粉３８とを押出機２０に投入するとともに（無機化合物を含む場合はそれも押出機２０に投入）、押出機２０の中段から押出機２０の内部に水１９を注入する。押出機２０の内部では、スクリュを介して合成樹脂３６と紙パウダー３７と澱粉３８とが混合されつつ、それらが押出機２０のヒータによって１１０〜１７０℃に加熱される。押出機２０の内部では、合成樹脂３６と澱粉３８とが溶解するとともに、紙パウダー３７が熔解した合成樹脂３６と澱粉３８とに混練されることで高温の混合物（第２混合物）が作られる。混合物は、スクリュによって混練されながら押出機２０の先端部へ向かって次第に移動する。押出機２０の中段から注入された水１９は、スクリュを介して混合物に混入される。水１９が混合物に混入されると、混合物の温度によって水１９が瞬時に気化する。水１９が気化すると、それにともなって混合物の内部に多数の気泡３５が形成され、混合物が押出機２０の先端部に取り付けられたダイ（図示せず）から押し出されたときに気泡３５の膨張にともなって混合物が所定倍率に膨張し、四角柱状の支持発泡部材３１が作られる。ダイから押し出された発泡部材３１はその温度が低下して固形化する。発泡部材３１の内部では、澱粉３８が気泡３５を包被する膜４２を形成している。
【００２８】
押出機２０の内部における水１９混入前の混合物（第２混合物）の温度は１１０℃以上〜１７０℃以下の範囲にある。混合物の温度が１１０℃未満では、混入する水１９の量にもよるが、水１９が混合物の内部で瞬時に気化せず、混合物の内部での発泡が不十分となり、発泡部材３１の内部に多数の気泡３５を作ることができない。混合物の温度が１７０℃を超過すると、合成樹脂３６や紙パウダー３７、澱粉３７の性状が温度によって変化し、特に、紙パウダー３７が黄ばんだり、黒ずんだりすることで、発泡部材３１自体が変色してしまう。発泡部材３１の単位体積当たりの発泡倍率は、５〜６０倍であり、好ましくは５〜４０倍である。発泡倍率が５倍未満では、発泡部材３１に気泡が十分に形成されておらず、発泡部材３１のクッション性や柔軟性が低下する。発泡倍率が６０倍を超過すると、発泡部材３１の強度が著しく低下し、わずかな衝撃で発泡部材３１が崩壊してしまう場合があり、発泡部材１０を十分に支持することができない。
【００２９】
発泡部材３１は、独立気泡が４０％以上であり、平均気泡径が２．０ｍｍ以下である。独立気泡率は５０％以上が好ましく、平均気泡径は１．５ｍｍ以下が好ましい。発泡部材３１は、それが紙パウダー３７と澱粉３８とを含むから、それが合成樹脂３６のみから作られている場合と比較し、その燃焼カロリーが低く、その焼却処理時に焼却炉を傷めることはない。なお、発泡部材３１の燃焼カロリーは、４５００〜６０００Ｋｃａｌ／ｋｇの範囲にある。発泡部材３１は、その原料である合成樹脂３６や紙パウダー３７、澱粉３８の混合割合を変えることで、その燃焼カロリーを前記範囲で調節することができる。発泡部材３１は、発泡部材１０と同様に、ベンゼン環を有さないポリオレフィン系合成樹脂３６を使用するとともに、それが紙パウダー３７と澱粉３８とを含むから、その焼却時に二酸化炭素のみが発生し、煤煙の発生がなく、環境に悪影響を及ぼすことはない。
【００３０】
混合物（第２混合物）に対するポリオレフィン系合成樹脂３６と紙パウダー３７と澱粉３８と混合割合は、ポリオレフィン系合成樹脂３６が２０重量％以上であって４０重量％以下、紙パウダー３７が４０重量％以上であって６０重量％以下、澱粉３８が２０重量％以上であって３０重量％以下の範囲にある。ポリオレフィン系合成樹脂３６が２０重量％未満では、混合物の内部での発泡が不十分となり、発泡部材３１にわずかしか気泡４２が形成されず、発泡部材３１のクッション性や柔軟性が低下する。ポリオレフィン系合成樹脂３６が４０重量％を超過すると、紙パウダー３７や澱粉３８よりも燃焼カロリーが高い合成樹脂３６の割合が増え、発泡部材３１の燃焼カロリーが増加し、燃焼カロリーが６０００ｋｃａｌ／ｋｇを超過してしまう場合がある。紙パウダー３７が６０重量％を超過しかつ澱粉３８が３０重量％を超過すると、加熱しても流動性を示さない紙パウダー３７や澱粉３８が押出機２０の内部における合成樹脂３６の流動性を妨げ、押出機２０の内部において合成樹脂３６と紙パウダー３７と澱粉３８とが均一に混合されない場合がある。紙パウダー３７が４０重量％未満かつ澱粉３８が２０重量％未満では、紙パウダー３７や澱粉３８よりも燃焼カロリーが高い合成樹脂３６の割合が増え、発泡部材３１の燃焼カロリーが増加し、燃焼カロリーが６０００ｋｃａｌ／ｋｇを超過してしまう場合がある。
【００３１】
紙パウダー３７の平均粒径は、発泡部材１０の原料である紙パウダー１６のそれと同一である。紙パウダー３７の平均粒径が５０μｍ未満では、パルプや損紙、破紙、古紙を５０μｍ未満の粒径に加工するために複数の工程を必要とするので、紙パウダー３７の生産コストが高くなってしまう。その結果、発泡部材３１の生産コストが上昇する。紙パウダー３７の平均粒径が２００μｍを超過すると、紙パウダー３７が合成樹脂３６の中で分散不良を起こし、紙パウダー３７が合成樹脂３６の中に嵩高な継粉を形成する場合があり、発泡部材３１の内部に紙パウダー３７の塊が形成され、発泡部材３１が脆弱となってその耐衝撃性が低下してしまう。澱粉３８の平均粒径は、発泡部材１０の原料である澱粉１７のそれと同一である。澱粉３８の平均粒径が１０μｍ未満では、澱粉３８を１０μｍ未満の粒径に加工するために複数の工程を必要とするので、使用する澱粉３８の生産コストが高くなってしまう。澱粉３８の平均粒径が２００μｍを超過すると、澱粉３８が溶解し難くなり、澱粉３８が合成樹脂３６の中で分散不良を起こし、澱粉３８が合成樹脂３６の中に嵩高な継粉を形成する場合があり、発泡部材３１の内部に澱粉３８の塊が形成されてしまう。
【００３２】
図８は、吸水性発泡部材３０を植物栽培の養生床として使用した場合の斜視図である。図８では、発泡部材１０が水を吸収した状態にある。この発泡部材３０は、植物の種子を蒔いてそれを発芽させ、発芽した植物４３をそのまま栽培する養生床として使用される。発泡部材１０は、その全体を水に浸し、水の中で締め付けて気泡１４を潰した後、その締め付けを解いで再び気泡１４を膨張させる。そのとき、水が気泡１４に取り込まれて保持されるとともに、水が高吸水性ポリマー１８に吸収保持される。吸水性発泡部材１０に水を含ませた後は、支持発泡部材３１の凹部３９に発泡部材１０を嵌め込む。発泡部材１０に水を含ませると、ポリマー１８が膨潤するとともに、発泡部材１０が凹部３９で膨張し、発泡部材１０の下面１２が凹部３９の底面４０に密着し、各側面１４が凹部３９の内周面４１に密着して発泡部材１０が支持発泡部材３１に支持される。発泡部材１０を凹部３９に嵌め込んだ後は、発泡部材１０の上面１１に植物４３の種子を蒔く。種子は発泡部材１０に保持された水を吸収して発芽し、発芽後の植物４３は発泡部材１０に保持された水を吸収して成長する。
【００３３】
この吸水性発泡部材３０は、水が発泡部材１０の内部に形成された気泡１４に取り込まれて保持されるとともに、多量の水が高吸水性ポリマー１８に吸収保持されるから、湿潤状態を長期間維持することができる。発泡部材３０は、発泡部材１０の内部に水を長期間保持することができるから、短期間の水補給の必要がなく、植物栽培の養生床としての使用に手間を要せず、植物栽培の養生床としての長期間の使用に好適である。発泡部材３０は、吸水性ポリマー１８が多量の水を吸収することで発泡部材１０が脆弱になったとしても、その周りを囲む発泡部材３１が発泡部材１０を支持するから、湿潤状態にある発泡部材１０が不用意に崩壊してしまうことはない。
【００３４】
図１の吸水性発泡部材１０は、挿花の養生床の他に、植物を栽培する養生床として使用することもできる。図５の吸水性発泡部材３０は、植物を栽培する養生床の他に、挿花の養生床として使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】一例として示す吸水性発泡部材の斜視図。
【図２】図１の２−２線端面図。
【図３】吸水性発泡部材の製造方法の一例を示す概略図。
【図４】吸水性発泡部材を挿花の養生床として使用した場合の斜視図。
【図５】他の一例として示す吸水性発泡部材の斜視図。
【図６】図５の６−６線端面図。
【図７】支持発泡部材の製造方法の一例を示す概略図。
【図８】吸水性発泡部材を植物栽培の養生床として使用した場合の斜視図。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 吸水性発泡部材
１４ 気泡
１５ ポリオレフィン系合成樹脂
１６ 紙パウダー
１７ 澱粉
１８ 高吸水性ポリマー
１９ 水
３０ 吸水性発泡部材
３１ 支持発泡部材
３５ 気泡
３６ ポリオレフィン系合成樹脂
３７ 紙パウダー
３８ 澱粉
３９ 凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水を吸収保持する吸水性発泡部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
含水率が０．５〜２０倍の親水性樹脂を、固形樹脂重量から算出される体積の２〜５０倍の見かけ容積に発泡させた親水性樹脂発泡体がある（特許文献１参照）。親水性樹脂発泡体は、植物を栽培する養生床として使用される。この親水性樹脂発泡体は、それが適度な堅さを有するので、挿花に使用する養生床としても使用することができる。
【特許文献１】特開２００５−２９０１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記特許文献１に開示の親水性樹脂発泡体は、樹脂固有の吸水率が０．５〜２０倍であるから、吸水機能が低く、多量の水分を吸収保持することが難しい。さらに、発泡体表面から水分が容易に蒸発するから、湿潤状態を長期間維持することが難しい。この親水性樹脂発泡体は、植物栽培の養生床や挿花の養生床として使用したとしても、短期間に水を補給しなければならず、手間を要する。
【０００４】
本発明の目的は、多量の水分を保持することができ、湿潤状態を長期間維持することができる吸水性発泡部材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するための本発明は、ポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉と高吸水性ポリマーとを原料とし、ポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉と高吸水性ポリマーとを加熱下に混合した高温の第１混合物に水を加え、第１混合物の内部における前記水の気化によって、該第１混合物の内部に複数の気泡を形成しつつ、該第１混合物を所定倍率に膨張させることで作られた吸水性発泡部材である。
【０００６】
本発明の一例としては、吸水性発泡部材が、該吸水性発泡部材の一部を露出させた状態でその周りを囲む支持発泡部材を備え、支持発泡部材が、ポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉とを原料とし、ポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉とを加熱下に混合した高温の第２混合物に水を加え、第２混合物の内部における水の気化によって、該第２混合物の内部に多数の気泡を形成しつつ、該第２混合物を所定倍率に膨張させることで作られている。
【０００７】
本発明の他の一例としては、第１混合物に対するポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉と高吸水性ポリマーとの混合割合が、ポリオレフィン系合成樹脂２０〜３５重量％、紙パウダー４０〜６０重量％、澱粉１０〜３０重量％、高吸水性ポリマー１０〜２０重量％の範囲、第２混合物に対するポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉との混合割合が、ポリオレフィン系合成樹脂２０〜４０重量％、紙パウダー４０〜６０重量％、澱粉２０〜３０重量％の範囲にあり、紙パウダーの平均粒径が５０〜２００μｍ、澱粉の平均粒径が１０〜２００μｍの範囲にある。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかる吸水性発泡部材によれば、その内部に多数の気泡が形成され、さらに、それが高吸水性ポリマーを含有するから、気泡に水を取り込みつつ、高吸水性ポリマーに多量の水分を吸収させることができ、湿潤状態を長期間維持することができる。吸水性発泡部材は、その内部に水を長期間保持することができるから、短期間に水を補給する必要がなく、植物栽培の養生床や挿花の養生床としての長期間の使用に好適である。吸水性発泡部材は、それがポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉と高吸水性ポリマーとを混合した高温の第１混合物に水をくわえることで作られ、紙パウダーや澱粉を含有するから、燃焼カロリーが低く、その焼却処理時に焼却炉を傷めることはない。この吸水性発泡部材は、その焼却時に煤煙の発生がなく、環境に悪影響を及ぼすことはない。
【０００９】
吸水性発泡部材の一部を露出させた状態でその周りを囲む支持発泡部材を備えた吸水性発泡部材は、吸水性ポリマーが多量の水を吸収することで吸水性発泡部材が脆弱になったとしても、支持発泡部材が吸水性発泡部材を支持するから、湿潤状態にある吸水性発泡部材が不用意に崩壊してしまうことはない。吸水性発泡部材は、その内部に水を長期間保持することができるから、短期間に水を補給する必要がなく、植物栽培の養生床や挿花の養生床としての長期間の使用に好適である。吸水性発泡部材は、それがポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉と高吸水性ポリマーとを混合した高温の第１混合物に水をくわえることで作られているとともに、支持発泡部材がポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉とを混合した高温の第２混合物に水をくわえることで作られており、それら発泡部材が紙パウダーや澱粉を含有するから、燃焼カロリーが低く、その焼却処理時に焼却炉を傷めることはない。この吸水性発泡部材は、その焼却時に煤煙の発生がなく、環境に悪影響を及ぼすことはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
添付の図面を参照し、本発明に係る吸水性発泡部材の詳細を説明すると、以下のとおりである。図１，２は、一例として示す吸水性発泡部材１０の斜視図と、図１の２−２線端面図とである。図１の吸水性発泡部材１０は、水を吸収する以前の状態にある。図１，２では、縦方向を矢印Ａ、横方向を矢印Ｂ（図１のみ）で示し、厚み方向を矢印Ｃで示す。この吸水性発泡部材１０は、四角柱状を呈し、矩形の上面１１および矩形の下面１２と、上下面１１，１２間に延びる矩形の４つの側面１３とを有する六面体である。発泡部材１０は、上下面１１，１２間の厚み寸法が２〜１０ｃｍの範囲にあり、縦方向の寸法と横方向の寸法とが３〜２０ｃｍの範囲にある。なお、発泡部材１０の形状について特に限定はなく、円柱状や多角柱状等の形状を自由に選択することができる。
【００１１】
発泡部材１０の内部には、多数の独立した気泡１４が形成されている。気泡１４は、その形状や大きさが一様ではなく、縦横方向と厚み方向とへ不連続かつ不規則に延びている。発泡部材１０はポリオレフィン系合成樹脂１５、紙パウダー１６、澱粉１７、粒子状の高吸水性ポリマー１８を原料とするが（図３参照）、原料として無機化合物を加えることもできる。
【００１２】
ポリオレフィン系合成樹脂１５には、ポリプロピレンとポリエチレンとのいずれか一方、または、それらを所定の割合で混合した樹脂を使用する。ポリプロピレンには、ブロック重合ポリプロピレン、ランダム重合ポリプロピレン、ホモ重合ポリプロピレン、メタロセン−ポリプロピレンのうちから選択された少なくとも１種類を使用することができる。ポリエチレンには、低密度ポリエチレン、リニア低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、メタロセン触媒ポリエチレン、変成ポリエチレン、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）のうちから選択された少なくとも１種類を使用することができる。なお、ポリプロピレンには、線状ポリプロピレンとイソプレンとラジカル重合開始剤とを反応させた改質ポリプロピレンを使用することもできる。線状ポリプロピレンには、プロピレンの単独重合体や共重合体、ブロック共重合体、ランダム共重合体のうちの少なくとも１つを使用することができる。ラジカル重合開始剤には、過酸化物やアゾ化合物を使用することができる。
【００１３】
ポリオレフィン系合成樹脂１５には、改質物質を混入することもできる。改質物質は、ポリオレフィン系合成樹脂１５の全重量に対するその重量比が０．１重量％以上かつ１０重量％以下の範囲にあることが好ましい。改質物質は、ポリオレフィン系合成樹脂１５と相互に親和性を有する樹脂で、そのメルトフローインデックスが０．１〜１５ｇ／１０分の範囲にあり、ポリオレフィン系合成樹脂１５の流動性を向上させることができる。また、改質物質は、紙パウダー１６をポリオレフィン系合成樹脂１５に接着するバインダーとして機能する。改質物質には、エチレン−プロピレンエラストマー、水素添加スチレン−ブタジエンラバー、スチレン−エチレンブチレン・オレフィン結晶ブロックポリマーのうちの少なくとも１つを使用することができる。水素添加スチレン−ブタジエンラバーやスチレン−エチレンブチレン・オレフィン結晶ブロックコポリマーは、エチレンとブテン−１とから形成されたランダム性の高い共重合体であり、ポリマー分子中に二重結合を持たず、かつ、低結晶性で柔軟性のある透明性の高い合成樹脂である。
【００１４】
紙パウダー１６は、広葉樹パルプと針葉樹パルプとのうちの少なくとも一方を原料としてそれらパルプを粉状に微粉砕したセルロース主体のパウダー、紙の製造中に発生する破紙や損紙を粉状に微粉砕したパウダー、古紙を粉状に微粉砕したパウダー、または、それらを所定の割合で混合したパウダーを使用する。パルプは、機械的パルプ、化学的機械パルプ、半化学的パルプ、化学的パルプのいずれであってもよい。古紙には、新聞古紙や雑誌古紙、印刷古紙、包装古紙、段ボール古紙、ＯＡ古紙を使用することができる。澱粉１７には、とうもろこし、さつまいも、バレイショ、小麦、大麦、米に含まれるそれを使用するが、とうもろこしに含まれる澱粉を使用することが好ましい。
【００１５】
高吸水性ポリマー１８には、ポリアクリル酸塩架橋物、澱粉−アクリル酸グラフト共重合体架橋物、澱粉−アクリロニトリルグラフト共重合体架橋物の加水分解物、アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体の加水分解物、アクリル酸−アクリルアミド共重合体架橋物、ポリアクリロニトリル架橋物の加水分解物を使用する。また、アクリル酸で架橋されたポリエチレンオキサイド、ナトリウムカルボキシセルロースの架橋物、無水マレイン酸塩−イソブチレン、アクリル酸にマレイン酸塩のコモノマーを共重合させたもの、アクリル酸にイタコン酸塩のコモノマーを共重合させたもの、アクリル酸に２−アクリルアミド−２メチルスルホン酸塩のコモノマーを共重合させたもの、アクリル酸に２−アクロイルエタンスルホン酸のコモノマーを共重合させたもの、アクリル酸に２−ヒドロキシエチルアクリレートのコモノマーを共重合させたものを使用することもできる。
【００１６】
それら高吸水性ポリマー１８は、三次元網目構造を有し、自重の５００〜１０００倍の水を吸収する。高吸水性ポリマー１８は、水溶液重合法、溶液重合法、逆相懸濁重合法により、イオン基を有する電解質ポリマーを架橋することで作られる。水を加える以前のポリマー１８は、イオン基どうしが互いに集合かつ連結した状態（結晶化）にある。ポリマー１８に水が加えられると、主鎖にぶら下がっている電解質が電離されて水分子と引き合い、さらに、イオンの濃度差により生じる浸透圧によって水が網目の中に吸収される。同時に主鎖に残ったイオン基どうしが反発しあって網目が広がり、網目構造を作る主鎖が伸びきるまで水を吸収する。
【００１７】
水１９には、水道水を使用する。水１９に特に限定はなく、軟水や硬水、純水のいずれであっても使用することができる。無機化合物には、酸化チタン、タルク、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、カオリン、マイカ、クレーのうちの少なくとも１つを使用する。無機化合物は、発泡部材１０の平均気泡径を調整する発泡核剤となる。
【００１８】
図３は、吸水性発泡部材１０の製造方法の一例を示す概略図である。発泡部材１０の製造方法の一例は、以下のとおりである。合成樹脂１５と紙パウダー１６と澱粉１７と粒子状の高吸水性ポリマー１８とを押出機２０に投入するとともに（無機化合物を含む場合はそれも押出機２０に投入）、押出機２０の中段から押出機２０の内部に水１９を注入する。押出機２０の内部では、スクリュを介して合成樹脂１５と紙パウダー１６と澱粉１７と高吸水性ポリマー１８とが混合されつつ、それらが押出機２０のヒータによって１１０〜１７０℃に加熱される。押出機２０の内部では、合成樹脂１５と澱粉１７と高吸水性ポリマー１８とが溶解するとともに、紙パウダー１６が熔解した合成樹脂１５と澱粉１７とポリマー１８とに混練されることで高温の混合物（第１混合物）が作られる。混合物は、スクリュによって混練されながら押出機２０の先端部へ向かって次第に移動する。押出機２０の中段から注入された水１９は、スクリュを介して混合物に混入される。水１９が混合物に混入されると、混合物の温度によって水１９が瞬時に気化する。水１９が気化すると、それにともなって混合物の内部に多数の気泡１４が形成され、混合物が押出機２０の先端部に取り付けられたダイ（図示せず）から押し出されたときに気泡１４の膨張にともなって混合物が所定倍率に膨張し、四角柱状の吸水性発泡部材１０が作られる。ダイから押し出された発泡部材１０はその温度が低下して固形化する。発泡部材１０の内部では、温度が低下して固化した澱粉１７が気泡１４を包被する膜２１を形成している。
【００１９】
押出機２０の内部における水１９混入前の混合物（第１混合物）の温度は１２０℃以上１９０℃以下の範囲にある。混合物の温度が１２０℃未満では、混入する水１９の量にもよるが、水１９が混合物の内部で瞬時に気化せず、混合物の内部における発泡が不十分となり、発泡部材１０の内部に多数の気泡１４を作ることができない。混合物の温度が１９０℃を超過すると、合成樹脂１５や紙パウダー１６、澱粉１７、高吸水性ポリマー１８の性状が温度によって変化し、特に、紙パウダー１６が黄ばんだり、黒ずんだりすることで、発泡部材１０自体が変色してしまう。発泡部材１０の単位体積当たりの発泡倍率は、５〜６０倍であり、好ましくは５〜３０倍である。発泡倍率が５倍未満では、発泡部材１０に気泡１４が十分に形成されておらず、発泡部材１０の保水性能や吸水性能が低下し、発泡部材１０に多量の水を保持させることができない。発泡倍率が６０倍を超過すると、発泡部材１０の強度が著しく低下し、わずかな衝撃で発泡部材１０が崩壊してしまう場合がある。
【００２０】
発泡部材１０は、独立気泡が４０％以上であり、平均気泡径が２．０ｍｍ以下である。独立気泡率は５０％以上が好ましく、平均気泡径は１．５ｍｍ以下が好ましい。発泡部材１０は、それが紙パウダー１６と澱粉１７とを含むから、それが合成樹脂１５や高吸水性ポリマー１８のみから作られている場合と比較し、その燃焼カロリーが低く、その焼却処理時に焼却炉を傷めることはない。なお、発泡部材１０の燃焼カロリーは、４５００〜６０００Ｋｃａｌ／ｋｇの範囲にある。発泡部材１０は、その原料である合成樹脂１５や紙パウダー１６、澱粉１７、高吸水性ポリマー１８の混合割合を変えることで、その燃焼カロリーを前記範囲で調節することができる。発泡部材１０は、その内部に多数の気泡１４が形成され、さらに、それが高吸水性ポリマー１８を含有するから、気泡１４が水を取り込んで保持するとともに、ポリマー１８が水を吸収しつつ水を長期間保持する。発泡部材１０は、ベンゼン環を有さないポリオレフィン系合成樹脂を使用するとともに、それが紙パウダーと澱粉とを含むから、その焼却時に二酸化炭素のみが発生し、煤煙の発生がなく、環境に悪影響を及ぼすことはない。
【００２１】
混合物（第１混合物）に対するポリオレフィン系合成樹脂１５と紙パウダー１６と澱粉１７と高吸水性ポリマー１８の混合割合は、ポリオレフィン系合成樹脂１５が２０重量％以上であって３５重量％以下、紙パウダー１６が４０重量％以上であって６０重量％以下、澱粉１７が１０重量％以上であって３０重量％以下、高吸水性ポリマー１８が１０重量％以上であって２０重量％以下の範囲にある。ポリオレフィン系合成樹脂１５が２０重量％未満では、混合物の内部での発泡が不十分となり、発泡部材１０にわずかしか気泡１４が形成されず、発泡部材１０の保水性能や吸水性能が低下し、発泡部材１０に多量の水を保持させることができない。ポリオレフィン系合成樹脂１５が３５重量％を超過すると、紙パウダー１６や澱粉１７よりも燃焼カロリーが高い合成樹脂１５の割合が増え、発泡部材１０の燃焼カロリーが増加し、燃焼カロリーが６０００ｋｃａｌ／ｋｇを超過してしまう場合がある。紙パウダー１６が６０重量％を超過しかつ澱粉１７が３０重量％を超過すると、加熱しても流動性を示さない紙パウダー１６や澱粉１７が押出機の内部における合成樹脂１５の流動性を妨げ、押出機２０の内部において合成樹脂１５と紙パウダー１６と澱粉１７と高吸水性ポリマー１８とが均一に混合されない場合がある。紙パウダー１６が４０重量％未満かつ澱粉１７が２０重量％未満では、紙パウダー１６や澱粉１７よりも燃焼カロリーが高い合成樹脂１５の割合が増え、発泡部材１０の燃焼カロリーが増加し、燃焼カロリーが６０００ｋｃａｌ／ｋｇを超過してしまう場合がある。高吸水性ポリマー１８が１０重量％未満では、発泡部材１０の保水機能が低下し、発泡部材１０の湿潤状態を長期間維持することができない。高吸水性ポリマー１８が２０重量％を超過すると、水を吸収したときの発泡部材１０の強度が低下し、わずかな衝撃で発泡部材１０が崩壊してしまう場合がある。
【００２２】
紙パウダー１６は、その平均粒径が５０μｍ以上であって２００μｍ以下の範囲にある。紙パウダー１６の平均粒径が５０μｍ未満では、パルプや損紙、破紙、古紙を５０μｍ未満の粒径に加工するために複数の工程を必要とするので、紙パウダー１６の生産コストが高くなってしまう。その結果、発泡部材１０の生産コストが上昇する。紙パウダー１６の平均粒径が２００μｍを超過すると、紙パウダー１６が合成樹脂１５の中で分散不良を起こし、紙パウダー１６が合成樹脂１５の中に嵩高な継粉を形成する場合があり、発泡部材１０の内部に紙パウダー１６の塊が形成され、発泡部材１０が脆弱となってその耐衝撃性が低下してしまう。澱粉１７は、その平均粒径が１０μｍ以上であって２００μｍ以下の範囲にある。澱粉１７の平均粒径が１０μｍ未満では、澱粉１７を１０μｍ未満の粒径に加工するために複数の工程を必要とするので、使用する澱粉１７の生産コストが高くなってしまう。澱粉１７の平均粒径が２００μｍを超過すると、澱粉１７が溶解し難くなり、澱粉１７が合成樹脂１５の中で分散不良を起こし、澱粉１７が合成樹脂１５の中に嵩高な継粉を形成する場合があり、発泡部材１０の内部に澱粉１７の塊が形成されてしまう。
【００２３】
図４は、吸水性発泡部材１０を挿花の養生床として使用した場合の斜視図である。図４の吸水性発泡部材１０は、水を吸収した状態にある。この発泡部材１０は、切り花２２の根本を差し込んでそれを生ける養生床として使用される。発泡部材１０は、その全体を水に浸し、水の中で締め付けて気泡１４を潰した後、その締め付けを解いで再び気泡１４を膨張させる。そのとき、水が気泡１４に取り込まれて保持されるとともに、水が高吸水性ポリマー１８に吸収保持される。発泡部材１０に水を含ませると、ポリマー１８が膨潤するとともに、発泡部材１０が膨張する。発泡部材１０に水を含ませた後は、図４に示すように、切り花２２の根本を発泡部材１０の上面１１から下面１２に向かって厚み方向へ差し込み、発泡部材１０に切り花２２を支持させる。この吸水性発泡部材１０は、水が発泡部材１０の内部に形成された気泡１４に取り込まれて保持されるとともに、多量の水が高吸水性ポリマー１８に吸収保持されるから、湿潤状態を長期間維持することができる。発泡部材１０は、その内部に水を長期間保持することができるから、短期間の水補給の必要がなく、挿花の養生床としての使用に手間を要せず、挿花の養生床としての長期間の使用に好適である。
【００２４】
図５，６は、他の一例として示す吸水性発泡部材３０の斜視図と、図５の６−６線端面図とである。図５の吸水性発泡部材３０は、水を吸収する以前の状態にある。図５，６では、縦方向を矢印Ａ、横方向を矢印Ｂ（図５のみ）で示し、厚み方向を矢印Ｃで示す。なお、発泡部材１０は図１のそれと同一であり、発泡部材１０の製造方法も図１のそれと同一であるから、図１と同一の符号を付すことで発泡部材１０自体の説明は省略する。この吸水性発泡部材３０が図１のそれと異なるところは、発泡部材１０を支持する支持発泡部材３１を有する点にある。
【００２５】
支持発泡部材３１は、四角柱状を呈し、矩形の上面３２および矩形の下面３３と、上下面３２，３３間に延びる矩形の４つの側面３４とを有する六面体である。発泡部材３１は、上下面３２，３３間の厚み寸法が３〜１５ｃｍの範囲にあり、縦方向の寸法と横方向の寸法とが５〜２５ｃｍの範囲にある。なお、発泡部材３１の形状について特に限定はなく、円柱状や多角柱状等の形状を自由に選択することができる。
【００２６】
発泡部材３１の内部には、多数の独立した気泡３５が形成されている。気泡３５は、その形状や大きさが一様ではなく、縦横方向と厚み方向とへ不連続かつ不規則に延びている。発泡部材３１はポリオレフィン系合成樹脂３６、紙パウダー３７、澱粉３８を原料とするが（図７参照）、原料として無機化合物を加えることもできる。ポリオレフィン系合成樹脂３６や紙パウダー３７、澱粉３８、無機化合物は、発泡部材１０の原料のそれらと同一である。発泡部材３１の中央には、上面３２から下面３３に向かって凹む四角柱状の凹部３９が形成されている。凹部３９は、その形状が発泡部材１０のそれと同一であり、その容積が発泡部材１０の体積と略同一またはわずかに大きい。凹部３９には、吸水性発泡部材１０が嵌め込まれている。発泡部材１０は、その上面１１を除く下面１２および各側面１３（周り）が支持発泡部材３１に囲まれ、発泡部材３１に支持されている。凹部３９では、発泡部材１０の上面１１が発泡部材３１の上面３２から露出している。発泡部材１０の下面１２は凹部３９の底面４０に当接し、発泡部材１０の各側面１３は凹部３９の内周面４１に当接している。
【００２７】
図７は、支持発泡部材３１の製造方法の一例を示す概略図である。支持発泡部材３１の製造方法の一例は、以下のとおりである。合成樹脂３６と紙パウダー３７と澱粉３８とを押出機２０に投入するとともに（無機化合物を含む場合はそれも押出機２０に投入）、押出機２０の中段から押出機２０の内部に水１９を注入する。押出機２０の内部では、スクリュを介して合成樹脂３６と紙パウダー３７と澱粉３８とが混合されつつ、それらが押出機２０のヒータによって１１０〜１７０℃に加熱される。押出機２０の内部では、合成樹脂３６と澱粉３８とが溶解するとともに、紙パウダー３７が熔解した合成樹脂３６と澱粉３８とに混練されることで高温の混合物（第２混合物）が作られる。混合物は、スクリュによって混練されながら押出機２０の先端部へ向かって次第に移動する。押出機２０の中段から注入された水１９は、スクリュを介して混合物に混入される。水１９が混合物に混入されると、混合物の温度によって水１９が瞬時に気化する。水１９が気化すると、それにともなって混合物の内部に多数の気泡３５が形成され、混合物が押出機２０の先端部に取り付けられたダイ（図示せず）から押し出されたときに気泡３５の膨張にともなって混合物が所定倍率に膨張し、四角柱状の支持発泡部材３１が作られる。ダイから押し出された発泡部材３１はその温度が低下して固形化する。発泡部材３１の内部では、澱粉３８が気泡３５を包被する膜４２を形成している。
【００２８】
押出機２０の内部における水１９混入前の混合物（第２混合物）の温度は１１０℃以上〜１７０℃以下の範囲にある。混合物の温度が１１０℃未満では、混入する水１９の量にもよるが、水１９が混合物の内部で瞬時に気化せず、混合物の内部での発泡が不十分となり、発泡部材３１の内部に多数の気泡３５を作ることができない。混合物の温度が１７０℃を超過すると、合成樹脂３６や紙パウダー３７、澱粉３７の性状が温度によって変化し、特に、紙パウダー３７が黄ばんだり、黒ずんだりすることで、発泡部材３１自体が変色してしまう。発泡部材３１の単位体積当たりの発泡倍率は、５〜６０倍であり、好ましくは５〜４０倍である。発泡倍率が５倍未満では、発泡部材３１に気泡が十分に形成されておらず、発泡部材３１のクッション性や柔軟性が低下する。発泡倍率が６０倍を超過すると、発泡部材３１の強度が著しく低下し、わずかな衝撃で発泡部材３１が崩壊してしまう場合があり、発泡部材１０を十分に支持することができない。
【００２９】
発泡部材３１は、独立気泡が４０％以上であり、平均気泡径が２．０ｍｍ以下である。独立気泡率は５０％以上が好ましく、平均気泡径は１．５ｍｍ以下が好ましい。発泡部材３１は、それが紙パウダー３７と澱粉３８とを含むから、それが合成樹脂３６のみから作られている場合と比較し、その燃焼カロリーが低く、その焼却処理時に焼却炉を傷めることはない。なお、発泡部材３１の燃焼カロリーは、４５００〜６０００Ｋｃａｌ／ｋｇの範囲にある。発泡部材３１は、その原料である合成樹脂３６や紙パウダー３７、澱粉３８の混合割合を変えることで、その燃焼カロリーを前記範囲で調節することができる。発泡部材３１は、発泡部材１０と同様に、ベンゼン環を有さないポリオレフィン系合成樹脂３６を使用するとともに、それが紙パウダー３７と澱粉３８とを含むから、その焼却時に二酸化炭素のみが発生し、煤煙の発生がなく、環境に悪影響を及ぼすことはない。
【００３０】
混合物（第２混合物）に対するポリオレフィン系合成樹脂３６と紙パウダー３７と澱粉３８と混合割合は、ポリオレフィン系合成樹脂３６が２０重量％以上であって４０重量％以下、紙パウダー３７が４０重量％以上であって６０重量％以下、澱粉３８が２０重量％以上であって３０重量％以下の範囲にある。ポリオレフィン系合成樹脂３６が２０重量％未満では、混合物の内部での発泡が不十分となり、発泡部材３１にわずかしか気泡４２が形成されず、発泡部材３１のクッション性や柔軟性が低下する。ポリオレフィン系合成樹脂３６が４０重量％を超過すると、紙パウダー３７や澱粉３８よりも燃焼カロリーが高い合成樹脂３６の割合が増え、発泡部材３１の燃焼カロリーが増加し、燃焼カロリーが６０００ｋｃａｌ／ｋｇを超過してしまう場合がある。紙パウダー３７が６０重量％を超過しかつ澱粉３８が３０重量％を超過すると、加熱しても流動性を示さない紙パウダー３７や澱粉３８が押出機２０の内部における合成樹脂３６の流動性を妨げ、押出機２０の内部において合成樹脂３６と紙パウダー３７と澱粉３８とが均一に混合されない場合がある。紙パウダー３７が４０重量％未満かつ澱粉３８が２０重量％未満では、紙パウダー３７や澱粉３８よりも燃焼カロリーが高い合成樹脂３６の割合が増え、発泡部材３１の燃焼カロリーが増加し、燃焼カロリーが６０００ｋｃａｌ／ｋｇを超過してしまう場合がある。
【００３１】
紙パウダー３７の平均粒径は、発泡部材１０の原料である紙パウダー１６のそれと同一である。紙パウダー３７の平均粒径が５０μｍ未満では、パルプや損紙、破紙、古紙を５０μｍ未満の粒径に加工するために複数の工程を必要とするので、紙パウダー３７の生産コストが高くなってしまう。その結果、発泡部材３１の生産コストが上昇する。紙パウダー３７の平均粒径が２００μｍを超過すると、紙パウダー３７が合成樹脂３６の中で分散不良を起こし、紙パウダー３７が合成樹脂３６の中に嵩高な継粉を形成する場合があり、発泡部材３１の内部に紙パウダー３７の塊が形成され、発泡部材３１が脆弱となってその耐衝撃性が低下してしまう。澱粉３８の平均粒径は、発泡部材１０の原料である澱粉１７のそれと同一である。澱粉３８の平均粒径が１０μｍ未満では、澱粉３８を１０μｍ未満の粒径に加工するために複数の工程を必要とするので、使用する澱粉３８の生産コストが高くなってしまう。澱粉３８の平均粒径が２００μｍを超過すると、澱粉３８が溶解し難くなり、澱粉３８が合成樹脂３６の中で分散不良を起こし、澱粉３８が合成樹脂３６の中に嵩高な継粉を形成する場合があり、発泡部材３１の内部に澱粉３８の塊が形成されてしまう。
【００３２】
図８は、吸水性発泡部材３０を植物栽培の養生床として使用した場合の斜視図である。図８では、発泡部材１０が水を吸収した状態にある。この発泡部材３０は、植物の種子を蒔いてそれを発芽させ、発芽した植物４３をそのまま栽培する養生床として使用される。発泡部材１０は、その全体を水に浸し、水の中で締め付けて気泡１４を潰した後、その締め付けを解いで再び気泡１４を膨張させる。そのとき、水が気泡１４に取り込まれて保持されるとともに、水が高吸水性ポリマー１８に吸収保持される。吸水性発泡部材１０に水を含ませた後は、支持発泡部材３１の凹部３９に発泡部材１０を嵌め込む。発泡部材１０に水を含ませると、ポリマー１８が膨潤するとともに、発泡部材１０が凹部３９で膨張し、発泡部材１０の下面１２が凹部３９の底面４０に密着し、各側面１４が凹部３９の内周面４１に密着して発泡部材１０が支持発泡部材３１に支持される。発泡部材１０を凹部３９に嵌め込んだ後は、発泡部材１０の上面１１に植物４３の種子を蒔く。種子は発泡部材１０に保持された水を吸収して発芽し、発芽後の植物４３は発泡部材１０に保持された水を吸収して成長する。
【００３３】
この吸水性発泡部材３０は、水が発泡部材１０の内部に形成された気泡１４に取り込まれて保持されるとともに、多量の水が高吸水性ポリマー１８に吸収保持されるから、湿潤状態を長期間維持することができる。発泡部材３０は、発泡部材１０の内部に水を長期間保持することができるから、短期間の水補給の必要がなく、植物栽培の養生床としての使用に手間を要せず、植物栽培の養生床としての長期間の使用に好適である。発泡部材３０は、吸水性ポリマー１８が多量の水を吸収することで発泡部材１０が脆弱になったとしても、その周りを囲む発泡部材３１が発泡部材１０を支持するから、湿潤状態にある発泡部材１０が不用意に崩壊してしまうことはない。
【００３４】
図１の吸水性発泡部材１０は、挿花の養生床の他に、植物を栽培する養生床として使用することもできる。図５の吸水性発泡部材３０は、植物を栽培する養生床の他に、挿花の養生床として使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】一例として示す吸水性発泡部材の斜視図。
【図２】図１の２−２線端面図。
【図３】吸水性発泡部材の製造方法の一例を示す概略図。
【図４】吸水性発泡部材を挿花の養生床として使用した場合の斜視図。
【図５】他の一例として示す吸水性発泡部材の斜視図。
【図６】図５の６−６線端面図。
【図７】支持発泡部材の製造方法の一例を示す概略図。
【図８】吸水性発泡部材を植物栽培の養生床として使用した場合の斜視図。
【符号の説明】
【００３６】
１０ 吸水性発泡部材
１４ 気泡
１５ ポリオレフィン系合成樹脂
１６ 紙パウダー
１７ 澱粉
１８ 高吸水性ポリマー
１９ 水
３０ 吸水性発泡部材
３１ 支持発泡部材
３５ 気泡
３６ ポリオレフィン系合成樹脂
３７ 紙パウダー
３８ 澱粉
３９ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉と高吸水性ポリマーとを原料とし、前記ポリオレフィン系合成樹脂と前記紙パウダーと前記澱粉と前記高吸水性ポリマーとを加熱下に混合した高温の第１混合物に水を加え、前記第１混合物の内部における前記水の気化によって、該第１混合物の内部に多数の気泡を形成しつつ、該第１混合物を所定倍率に膨張させることで作られた吸水性発泡部材。
【請求項２】
前記吸水性発泡部材が、該吸水性発泡部材の一部を露出させた状態でその周りを囲む支持発泡部材を備え、前記支持発泡部材が、ポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉とを原料とし、前記ポリオレフィン系合成樹脂と前記紙パウダーと前記澱粉とを加熱下に混合した高温の第２混合物に水を加え、前記第２混合物の内部における前記水の気化によって、該第２混合物の内部に多数の気泡を形成しつつ、該第２混合物を所定倍率に膨張させることで作られている請求項１記載の吸水性発泡部材。
【請求項３】
前記第１混合物に対する前記ポリオレフィン系合成樹脂と前記紙パウダーと前記澱粉と前記高吸水性ポリマーとの混合割合が、ポリオレフィン系合成樹脂２０〜３５重量％、紙パウダー４０〜６０重量％、澱粉１０〜３０重量％、高吸水性ポリマー１０〜２０重量％の範囲、前記第２混合物に対する前記ポリオレフィン系合成樹脂と前記紙パウダーと前記澱粉との混合割合が、ポリオレフィン系合成樹脂２０〜４０重量％、紙パウダー４０〜６０重量％、澱粉２０〜３０重量％の範囲にあり、前記紙パウダーの平均粒径が、５０〜２００μｍ、前記澱粉の平均粒径が、１０〜２００μｍの範囲にある請求項１または請求項２に記載の吸水性発泡部材。
【請求項１】
ポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉と高吸水性ポリマーとを原料とし、前記ポリオレフィン系合成樹脂と前記紙パウダーと前記澱粉と前記高吸水性ポリマーとを加熱下に混合した高温の第１混合物に水を加え、前記第１混合物の内部における前記水の気化によって、該第１混合物の内部に多数の気泡を形成しつつ、該第１混合物を所定倍率に膨張させることで作られた吸水性発泡部材。
【請求項２】
前記吸水性発泡部材が、該吸水性発泡部材の一部を露出させた状態でその周りを囲む支持発泡部材を備え、前記支持発泡部材が、ポリオレフィン系合成樹脂と紙パウダーと澱粉とを原料とし、前記ポリオレフィン系合成樹脂と前記紙パウダーと前記澱粉とを加熱下に混合した高温の第２混合物に水を加え、前記第２混合物の内部における前記水の気化によって、該第２混合物の内部に多数の気泡を形成しつつ、該第２混合物を所定倍率に膨張させることで作られている請求項１記載の吸水性発泡部材。
【請求項３】
前記第１混合物に対する前記ポリオレフィン系合成樹脂と前記紙パウダーと前記澱粉と前記高吸水性ポリマーとの混合割合が、ポリオレフィン系合成樹脂２０〜３５重量％、紙パウダー４０〜６０重量％、澱粉１０〜３０重量％、高吸水性ポリマー１０〜２０重量％の範囲、前記第２混合物に対する前記ポリオレフィン系合成樹脂と前記紙パウダーと前記澱粉との混合割合が、ポリオレフィン系合成樹脂２０〜４０重量％、紙パウダー４０〜６０重量％、澱粉２０〜３０重量％の範囲にあり、前記紙パウダーの平均粒径が、５０〜２００μｍ、前記澱粉の平均粒径が、１０〜２００μｍの範囲にある請求項１または請求項２に記載の吸水性発泡部材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２５４６５６（Ｐ２００７−２５４６５６Ａ）
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−８２９３７（Ｐ２００６−８２９３７）
【出願日】平成１８年３月２４日（２００６．３．２４）
【出願人】（５９７０２２５４０）株式会社環境経営総合研究所 (23)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月４日（２００７．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月２４日（２００６．３．２４）
【出願人】（５９７０２２５４０）株式会社環境経営総合研究所 (23)
【Ｆターム（参考）】
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