説明

木質系チップによる長期的土壌表面被覆技術

【課題】生活環境近傍に生ずる雑草抑制、もしくは植栽を長期にわたって可能にする木質系廃材利用技術を提供する。
【解決手段】木質系チップに水溶性の第四級アンモニウム化合物を付着含浸させた後、セメント、砂を混合して固化させたもので土壌表面を被覆する。具体的には、木質系チップ重量に対して第四級アンモニウム化合物が重量比0.25%〜2.5%含浸するように調整した水溶液を木質系チップに散布、もしくは塗布によって付着させる。もしくは、木質系チップに対して第四級アンモニウム化合物が重量比0.25%〜2.5%含浸するように調整した水溶液に浸漬させた後、いずれの場合も砂、およびセメントを木質系チップ重量に対して70〜250重量%になるように混合して、更に水を加え固化被覆用素材を調整する。

【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】

【技術分野】
【0001】
本発明は、樹木に由来する木質系の廃棄物を被覆材として再び傾斜地、水平面等に設置することで、表面水による土壌流亡や雑草の生育を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、道路敷設や住宅地の増大などによって、土壌表土が削り取られる。もしくは新たな土壌を用いて造成するなどによって植生が失われ、地肌の発生する機会が増加している。地肌の露出は土壌流亡を促し、また、一方では経年的に好ましからざる雑草の蔓延をもたらすこととなる。
【0003】
この対策として、大雨などによる土壌流亡を抑制しながら好ましい景観を作る目的で、傾斜の強い場所ではコンクリートを打設する、また、緩やかな傾斜地や平地では、芝生や樹木を植え付ける、もしくはシートなどで被覆するなどの対策がなされている。また、近年では、廃材、間伐材、剪定枝などを粉砕チップ化してコンクリートなどで固め、植栽可能な土壌表面の被覆材として使用することが提案され、実用に供されている。
【特許文献1】特開2003−52241
【特許文献2】特開2005−139633
【特許文献3】特開2006−152700
【特許文献4】特開2007−161526
【特許文献5】特開2010−53597
【0004】
木質系チップをコンクリートで固化した土壌表面被覆は、被覆材の有する吸水性、透水性により、植栽はもとより、近年、問題とされているヒートアイランド現象に対応するものとしても注目されるものである。また、踏込み時の感触が柔らかい特性を有し、加えてコンクリートや防草シートに比較して表面形状や色調が環境と調和しやすいといったすぐれた特性を有している。
【0005】
しかし、一方で木質系チップを固化したものは、素材が生物系由来であることから微生物の繁殖を許すこととなり、長期間の使用に耐えられないとの問題が指摘されている。また、逆に木質系チップの腐朽性を活用して、固化剤と同時に特定微生物を含む堆肥を加えて腐朽を促し、早期の植生回復を図るものも提案されている。
【特許文献6】実用新案登録第3155892号
【特許文献7】特開2007−325527
【0006】
建築材料である木材の防腐処理は日本農林規格に保存処理に関する規定があり、試用期間の目安を10年として、使用環境の違いにより木材に処理すべき防腐剤の吸収量適合基準が設けられている。この中で「通常より厳しい腐朽・蟻害の恐れのある条件下で高度の耐久性の期待できるもの」に対応する薬剤の処理、使用条件が示されている。たとえば、第四級アンモニウム化合物の一種DDAC(ジデシルジメチルアンモニウムクロライド)を用いる場合は9kg/m以上(杉材の比重0.38と仮定すれば、重量比2.4%)とされている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の課題は、廃棄物として処理される木質系チップを自然環境中に再度設置し、従来技術ではなし得なかった長期間にわたり土壌表面被覆機能の維持を図ることにある。すなわち、木質系チップをコンクリートなどで固化したものは、吸水性、透水性を有し、土壌流亡を抑え、植栽を可能にする素材である。しかし一方、コンクリートで固化した木質系チップであっても、担子菌、子嚢菌、細菌等の微生物による腐朽やキノコの発生による強度の低下を免れることは難しく、長期にわたってその機能を維持することが困難な素材であった。
【0008】
建築に用いられる木材等の腐朽防止は、様々な方法が提案され普及している。これらの中で最も厳しい使用環境条件に対応する木材防腐剤は、大きく水溶性のものと油溶性のものに分けられる。このうち、油溶性のクレオソ−ト油、ナフテン酸銅、ナフテン酸亜鉛は、水を用いて固化させるコンクリートとの併用は難しいと判断される。一方の水溶性木材防腐剤は、CCA(クロム・銅・ヒ素)系、AAC(アルキルアンモニウム系化合物)系、ACQ(銅・アルキルアンモニウム系化合物)系が知られている。この中で、CCA系の防腐剤は、安価で安定した効果を有するものとして長く使用されてきた。しかし、有害重金属を含み、既存の廃材処理における問題はもとより、腐朽した木材から環境中への放出が必然とされる土壌被覆材料などの生活環境近傍における使用は課題を残している。
【0009】
更に、木質系チップを、コンクリート等で固化して用いる土壌被覆材料に対する腐朽防止技術は未だ知られていない。使用現場において作業が簡便で、環境に対する影響を考慮した防腐技術の確立が求められている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
水溶性の木材防腐剤の中で、AAC系木材防腐剤のひとつ、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド(DDAC)やACQ系防腐剤の一成分であるアルキルベンジルアンモニウムクロライド(BKC)は、木材親和性が高く環境影響が少ないとされる第四級アンモニウム化合物であり、アルキルベンジルアンモニウムクロライドは病院などにおいて逆性石鹸として長く使用されている殺菌剤でもある。
【0011】
木材の腐朽防止に使用される第四級アンモニウム化合物の代表的なものとしては、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライドの他、ココナットトリメチルアンモニウムクロライド、N,N−ジデシル−N−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムプロパノエート、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド等があげられる。しかし、第四級アンモニウム塩化合物であればこれらに限定されるものでは無い。実用に際しては、これらから選ばれた1種、もしくはこれ等を含む第四級アンモニウム化合物の中から選ばれた複数種を用いることが望ましい。中でもN,N−ジデシル−N−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムプロパノエートはハロゲンイオンを含まないために金属腐食性がほとんど見られず、優れた特性を有している。
【0012】
本発明で使用する木質系チップは間伐材、剪定枝、廃材などを用いることができ、粉砕したチップの大きさは、作業性から長径5cm以下、好ましくは3cm以下が望ましい。また木質系チップは、木材と異なり、その原材料の違い、放置された期間、放置された場所、天候によって、その重量、および含水量が大きく変化する。従って、チップ粉砕現場においても、施工現場においても正確な乾物重を迅速に特定することは困難である。従って、木質系チップを容量で測定し、嵩比重からおよその重量を算出して使用するのが現実的である。木質系チップに添加する第四級アンモニウム化合物水溶液、および砂、セメント等の重量設定は容易である。
具体的には、木質系チップ重量に対して第四級アンモニウム化合物が重量比0.25%〜2.5%含浸するように調整した水溶液を木質系チップに散布、もしくは塗布によって付着させる。もしくは、木質系チップに対して第四級アンモニウム化合物が重量比0.25%〜2.5%含浸するように調整した水溶液に浸漬させた後、いずれの場合も砂、およびセメントを木質系チップ重量に対して70〜250重量%になるように混合して、更に水を加え固化被覆用素材を調整する。使用するセメント、砂、および水の割合は、砂に対してセメントの割合は、30〜60重量%であり、水はセメント重量のおよそ1/2重量が一般的である。
【0013】
木質系チップへの第四級アンモニウム化合物の含浸は、木質系チップの製造場所で行うこともできるが、施工現場以外で調製された木質系チップに現地で第四級アンモニウム化合物水溶液を散布することによって容易に木質系チップに付着、含浸させることができる。木質系チップの吸水量は、およそ100%〜200%であり、求める第四級アンモニウム化合物の濃度を得ることは容易である。また、砂、セメントの混合比、混合量を変えることで目的に応じて被覆素材の強度を変えることができる。例えば、木質系チップに対する砂やセメントの比率を上げる。もしくは、砂に対するセメントの比率を上げることによって強度の向上を図ることができる。積極的な植栽を期待するのであれば山中式硬度計で20mm以下が望まれ、逆に防草効果を期待するのであれば山中式硬度計で27mm以上になるような配合が望まれる。また、施工厚によっても防草効果は変動し、十分な防草効果を期待するのであれば5cm以上が望まれる。
【発明の効果】
【0014】
木質系チップに第四級アンモニウム化合物を含浸させた後、コンクリートで固化することにより木材の腐朽防止に必要とされる薬量以下で長期的な防草効果、土壌流亡防止効果、もしくは植栽を可能にする土壌被覆材料を得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
以下に試験例をもって、本発明による木質系チップ固化素材の物理的特性、腐朽耐性、防草効果、植栽について詳述する。
【0016】
試験例1 木質系チップ固化素材の物理的特性1
20mmで篩った含水率58%の木質系チップ(比重0.36)1Lに使用したチップの最大吸水量となる水100mlを加えた後、セメント、砂、及びセメントの1/2量の水を下記表1に示すように添加して混練後、10cm×20cm×5cmの木の型枠に充填した。各々2反復を2週間雨の当たらない野外に放置した後、山中式硬度計を用いて各5ヶ所の硬度を測定した。その平均値を下記表1に示す。
【表1】

【0017】
試験例2 木質系チップ固化素材の物理的特性2
10mmで篩った含水率21%の木質系チップ(比重0.25)1Lに使用したチップの最大吸水量となる水490mlを加えた後、セメント、砂、及び水の混合比を下記表2に示すように変動させて混練後、10cm×20cm×5cmの木の型枠に充填した。各々を2週間雨の当たらない野外に放置した後、山中式硬度計を用いて各5ヶ所の硬度を測定した。その平均値を下記表2に示す。
【表2】

【0018】
試験例3 防腐処理木質系チップ固化素材の物理的特性
10mmで篩った含水率21%の木質系チップ(比重0.25)1Lに、N,N−ジデシル−N−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムプロパノエート(商品名コータミンD−10EP 有効成分濃度70〜73% 花王株式会社製品 以下DDMHEAと称する)の有効成分2%水溶液440mlを滴下ながら撹拌混合した。混合させた木質系チップは、試験例2、配合3によるセメント、砂、及び水を混練して10cm×20cm×5cmの木の型枠に充填した。各々2反復を2週間雨の当たらない野外に放置した後、山中式硬度計を用いて各5ヶ所の硬度を測定した。その平均値を下記表3に示す。
【表3】

【0019】
試験例4 腐朽耐性試験1
10mmで篩った木質系チップ500ml(重量137g含水率24%)にDDMHEAの有効成分5%水溶液、1.5%水溶液、0.5%水溶液、0.15%水溶液各500mlを加え撹拌しながら30分浸漬した後、脱水機で5分間脱水した。同様に木質系チップを水に浸漬し、脱水後の重量(189g)から増加した吸水量(52g)を用いて乾燥チップ重量あたりのDDMHEA量を算出した。
【0020】
DDMHEAを付着させ、脱水した各チップ100gにセメント35g、砂105g、及びおよそ70mlの水を加えて混練し、9cmシャーレに30g充填した。真菌検査用培地(1L当たり各々、酵母エキス1.0g、ペプトン2.5gブドウ糖10.0g、リン酸1カリウム0.5g、硫酸マグネシウム0.25g)に麦芽エキス3.0g/Lを混合した溶液5mlをシャーレに添加した。各濃度3反復を3週間、25℃定温器内に放置して培地表面に発生する微生物菌糸の占有度合いを測定した。占有度は以下に示す0〜4で分類した。その平均値を下記表4に示す。
占有度0:菌糸の発生が見られない
占有度1:シャーレの菌糸被覆割合が25%以下
占有度2:シャーレの菌糸被覆割合が25%より大きく50%以下
占有度3:シャーレの菌糸被覆割合が50%より大きく75%以下
占有度4:シャーレの菌糸被覆割合が75%より大きい。
【表4】

【0021】
試験例5 腐朽耐性試験2(無被覆チップ試験)
試験例4で調製した脱水チップを9cmシャーレに各々12g充填後、エチレンオキサイドガスで滅菌処理した。このシャーレに滅菌培地(1L当たり各々、ブドウ糖40g、ペプトン3g、麦芽エキス15g)を10ml添加した。また、あらかじめポテトデキストロース寒天培地で培養したオオウズラタケ菌叢上にブナ材小片を載せて1週間25℃で繁殖させたものを各シャーレに置床した。各々5反復を3週間、25℃定温器内に放置して培地表面の菌糸占有度合いを試験例4と同様に測定した。その平均値を下記表5に示す。
【表5】

【0022】
試験例6 腐朽耐性試験3
10mmで篩った木質系チップ500ml(重量142g含水率27%)にジデシルジメチルアンモニウムクロライド(商品名 コータミンD−10P 有効成分濃度70〜80% 花王株式会社製品 以下DDACと称する)、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライド(商品名 サニゾールB−50 有効成分濃度50% 花王株式会社製品 以下ABDMCと称する)、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド(商品名 コータミン86Pコンク 有効成分濃度60〜70% 花王株式会社製品 以下STMCと称する)、ココナットトリメチルアンモニウムクロライド(商品名 コータミン24P 有効成分濃度20〜30% 花王株式会社製品 以下CTMCと称する)、およびDDMHEAの有効成分1.5%水溶液各500mlを加え撹拌しながら30分浸漬した。脱水機で5分間脱水した後、吸水量から付着した第四級アンモニウム化合物の量を乾燥チップ重量あたりで算出した。
【0023】
脱水した各チップ100gにセメント35g、砂105g、及びおよそ65mlの水を加えて混練し、9cmシャーレに40g充填した。真菌検査用培地(1L当たり各々、酵母エキス1.0g、ペプトン2.5gブドウ糖10.0g、リン酸1カリウム0.5g、硫酸マグネシウム0.25g)に麦芽エキス3.0g/Lを混合した溶液5mlをシャーレに添加した。各々3反復を3週間、25℃定温器内に放置して培地表面に発生する微生物菌糸の占有度合いを試験例4と同様に測定した。その平均値を下記表6に示す。
【表6】

【0024】
試験例7 防草試験
平成22年8月4日、チガヤ、セイタカアワダチソウが主体に生えている茨城県稲敷郡阿見町にある平地を刈り払い機で整地して試験地とした。10mmで篩った含水率21%の木質系チップ50L(比重0.25)にDDMHEAの0.5%水溶液22Lを加えて撹拌混合した後、試験例2、配合3によるセメント7kg、砂21kg、及び水3.5Lを加え混練して被覆素材を調整した。試験地に設置した100cm×100cm、高さ9cmの木の型枠内に被覆素材を流し込み平滑整地して被覆厚5cm区とした。また前記の60%量を流し込んで被覆厚3cm区とした。各2反復として、1か月後、3か月後に雑草の発生状況を調査した。その結果の平均値を表7に示す。
【表7】

【0025】
試験例8 植栽試験
平成22年8月4日、平地を刈り払い整地後、オオムラサキツツジを100cm×100cm、高さ9cmの木の型枠内に5本植栽して十分量の散水を行った。この型枠内に試験例6と同様に調整した木質系チップ固化素材の被覆厚5cm相当量を流し込み平滑整地した。また、前記と同様の型枠内に十分量の散水を行い、前記と同様に調整した木質系チップ固化素材の被覆厚3cm相当量を流し込み平滑整地した後、土壌表面まで達する直径6cm程度の穴をうがってヒメイワダレソウ苗を1区4本植栽した。植栽1週間後、2週間後に潅水を行い、1か月後、3か月後に生育状況を調査した。その結果を表8に示す。
【表8】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
粉砕した木質系チップ重量に対して重量比0.25%〜2.5%の第四級アンモニウム化合物を含浸させた後、木質系チップ重量比50%〜250%の砂およびセメントからなる無機系固化剤を混合して水を加え固化させた土壌表面被覆材。
【請求項2】
粉砕した木質系チップ重量に対して重量比0.25%〜2.5%の第四級アンモニウム化合物を含浸させた後、木質系チップ重量比50%〜250%の砂およびセメントからなる無機系固化剤を混合して水を加え固化させることを特徴とする土壌表面被覆方法。
【請求項3】
請求項1における第四級アンモニウム化合物が、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライド、ココナットトリメチルアンモニウムクロライド、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、N,N−ジデシル−N−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムプロパノエート、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライドのいずれかから選ばれた1種、もしくは複数種を用いた請求項1に記載する土壌表面被覆材。
【請求項4】
請求項2における第四級アンモニウム化合物が、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライド、ココナットトリメチルアンモニウムクロライド、ジデシルジメチルアンモニウムクロライド、N,N−ジデシル−N−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)アンモニウムプロパノエート、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライドのいずれかから選ばれた1種、もしくは複数種を用いた請求項2に記載する土壌表面被覆方法。

【公開番号】特開2013−39120(P2013−39120A)
【公開日】平成25年2月28日(2013.2.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−191093(P2011−191093)
【出願日】平成23年8月17日(2011.8.17)
【出願人】(597165618)株式会社ネクスコ東日本エンジニアリング (18)
【出願人】(593182923)丸和バイオケミカル株式会社 (25)
【Fターム(参考)】