羽毛粉体、羽毛粉体の製造方法、土壌改良材およびそれを含む植物栽培土
【課題】 各種用途に有用な含水率が低く、かつ色や臭いの良い微細化された羽毛粉体、前記性状を有する羽毛粉体を工業的に有利に製造する方法を提供する。
【解決手段】 家禽類の羽毛を化学的粉砕処理してなり、特定の組成、サイズ分布、臭度および白色度を有する羽毛粉体、並びに（Ａ）家禽類の羽毛を、水系媒体中にて、ｐＨ１２．５〜１４．０および温度３０〜６０℃の条件下に、アルカリ剤にてアルカリ処理する工程、（Ｂ）前記（Ａ）工程で得られた羽毛を含むアルカリ処理液を、ｐＨ８．０〜１３．０および温度３０〜６０℃の条件下に、酸化剤にて酸化処理する工程、および（Ｃ）前記（Ｂ）工程で得られた酸化処理液を、中和、固液分離、洗浄および乾燥処理する工程、を含む羽毛粉体の製造方法である。
【解決手段】 家禽類の羽毛を化学的粉砕処理してなり、特定の組成、サイズ分布、臭度および白色度を有する羽毛粉体、並びに（Ａ）家禽類の羽毛を、水系媒体中にて、ｐＨ１２．５〜１４．０および温度３０〜６０℃の条件下に、アルカリ剤にてアルカリ処理する工程、（Ｂ）前記（Ａ）工程で得られた羽毛を含むアルカリ処理液を、ｐＨ８．０〜１３．０および温度３０〜６０℃の条件下に、酸化剤にて酸化処理する工程、および（Ｃ）前記（Ｂ）工程で得られた酸化処理液を、中和、固液分離、洗浄および乾燥処理する工程、を含む羽毛粉体の製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家禽類の羽毛を化学的粉砕処理してなる、含水率が低く、かつ色や臭いの良い微細化された羽毛粉体、前記性状を有する羽毛粉体を工業的に有利に製造する方法、前記羽毛粉体からなる土壌改良材、および該土壌改良材を含み、ビルの屋上や高速道路の中央分離帯などの緑化に好適に用いることができる植物栽培土に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
わが国においては、食肉用ブロイラーから排出される羽毛は、乾燥重量で年間約４万トンに達しているが、その中の極く一部が家畜用の飼料や肥料などに利用されているだけで、その大部分が焼却や廃棄処分されているのが実状である。
【０００３】
羽毛を構成している物質の一成分であるケラチンは、硬タンパク質の一種であり、水や有機溶媒に不溶で物理・化学的に安定であり、強度、撥水性、保湿性、耐候性などに優れている。
【０００４】
羽毛の利用技術として、これまで様々な方法が提案されているが、そのほとんどが、前記ケラチンタンパク質を可溶化、低分子化する方法に関するものである。
【０００５】
羽毛の他の利用方法として、フェザーミールがあり、このフェザーミールは、羽毛の積極的な活用法として注目されていたが、その生産性が低い上に市場性も低いという問題がある。
【０００６】
羽毛の利用技術として、例えば羽毛を弱アルカリ処理により低分子化することなく、微細化してなる羽毛微粉体の製造方法及び該微粉体を適宜の形状、構造に成形加工してなる羽毛微粉体の加工品が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この技術における羽毛微粉体の製造方法は、微粉体のサイズが大きく、また灰分などが混入しており、かつ粉体乾燥に長時間を要するなど、生産性が悪いなどの問題があった。
【０００７】
さらには、羽毛微細粉末と繊維組成物を主成分とする調湿紙（例えば、特許文献２参照）、羽毛粉体を塗工したリサイクル可能な耐水段ボール（例えば、特許文献３参照）が開示されている。しかしながら、これらの技術においては、羽毛微細粉末や羽毛粉末として羽毛をアルコール系溶剤に浸漬し、石臼式回転磨砕及びボール粉砕を施した調製粉末が用いられており、したがって、この粉末の調製において生産性が劣るという問題があった。
【０００８】
ところで、都心の気温が上昇するヒートアイランド現象の緩和や、断熱効果による省エネルギーを目的として、ビルの屋上の緑化が進められ、家屋の屋根についても緑化が検討されている。また、高速道路などの美観を保ち、運転者の疲労を癒すために、中央分離帯や路肩への植栽が進められている。しかし、路幅の制限を受けて路肩へ植栽する余地がなく、防音壁が剥き出しの状態で残されている箇所も多い。このような箇所で、防音壁そのものを緑化することができれば、美観を与え、反射光を減らし、吸音効果を発揮して、防音壁の性能を高めることができる。また、電柱や標識柱の側面には、柱の保護を目的として、小さい突起を有する金属板が巻き付けられている箇所が多いが、このような金属板も緑化することができれば、美観を高めることができる。
【０００９】
しかし、ビル屋上や道路の中央分離帯などには頻繁に給水や施肥をすることは容易ではないので、植物の生長が不十分であったり、枯死したりしやすい。また、ビル屋上や道路の中央分離帯は、一般に風が強いので、土壌が流亡しやすい。このために、保水力と保肥力に優れ、軽量で植物がしっかりと根をはり、風により土壌が流亡することがなく、条件のよくない場所においても、手間をかけることなく植物を栽培することができる植物栽培土が求められていた。
【特許文献１】特許第３７０５５３４号公報
【特許文献２】特許第３８７０３８２号公報
【特許文献３】特許第３０２６９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、羽毛が有する軽量性、撥水性、吸水性、吸油性、金属吸着性、遮音性、断熱性などの性状を利用して、吸油材、遮音材、断熱材、土壌改良材、植物栽培土、金属吸着剤などとして有用な含水率が低く、かつ色や臭いの良い微細化された羽毛粉体、前記性状を有する羽毛粉体を工業的に有利に製造する方法、前記羽毛粉体からなる土壌改良材、および該土壌改良材を含み、ビルの屋上や高速道路の中央分離帯などの緑化に好適に用いることができる植物栽培土を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、原材料として家禽類の羽毛を用い、これに特定の工程を施すことにより、その目的に適合し得る羽毛粉体が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、
［１］ 家禽類の羽毛を化学的粉砕処理してなり、かつ下記の性状を有することを特徴とする羽毛粉体。
（１）組成
脂質 ： ０．５〜３質量％
蛋白質 ： ８５〜９４質量％
炭水化物： ０〜２質量％
灰分 ： ０．５〜３質量％
水分 ： ５〜１０質量％
（２）サイズ分布
４メッシュ残 ： ５〜１９質量％
４メッシュパス・１６メッシュ残 ： ５０〜８５質量％
１６メッシュパス・２６メッシュ残： ３〜１５質量％
２６メッシュパス・３６メッシュ残： ３〜１０質量％
３６メッシュパス ： １〜５質量％
（３）臭度： １３０〜１５０
（４）白色度： ７０〜８０
［２］ （Ａ）家禽類の羽毛を、水系媒体中にて、ｐＨ１２．５〜１４．０および温度３０〜６０℃の条件下に、アルカリ剤にてアルカリ処理する工程、（Ｂ）前記（Ａ）工程で得られた羽毛を含むアルカリ処理液を、ｐＨ８．０〜１３．０および温度３０〜６０℃の条件下に、酸化剤にて酸化処理する工程、および（Ｃ）前記（Ｂ）工程で得られた酸化処理液を、中和、固液分離、洗浄および乾燥処理する工程、を含むことを特徴とする羽毛粉体の製造方法、
［３］ （Ａ）工程におけるアルカリ処理および／または（Ｂ）工程における酸化処理を機械的粉砕処理下に行う上記［２］項に記載の羽毛粉体の製造方法、
［４］ （Ａ）工程で用いるアルカリ剤が、アルカリ金属の水酸化物である上記［２］または［３］項に記載の羽毛粉体の製造方法、
［５］ （Ｂ）工程で用いる酸化剤が、過酸化水素、過塩素酸、過ギ酸および過酢酸の中から選ばれる少なくとも１種である上記［２］〜［４］項のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法、
［６］ （Ａ）工程における羽毛濃度が、乾燥羽毛基準で、水系媒体に対して２〜１０質量％である上記［２］〜［５］項のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法、
［７］ （Ｂ）工程と（Ｃ）工程との間に、機械的粉砕工程を設ける上記［２］〜［６］項のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法、
［８］ （Ｃ）工程で得られた乾燥羽毛粉体の水分含有率が１０質量％以下である上記［２］〜［７］項のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法、
［９］ 家禽類が鶏である上記［２］〜［８］項のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法、
［１０］ 上記［１］項に記載の羽毛粉体、または上記［２］〜［９］項のいずれか１項に記載の方法により得られた羽毛粉体からなる土壌改良材、および
［１１］ 上記［１０］項に記載の土壌改良材を含むことを特徴とする植物栽培土、
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、羽毛が有する軽量性、撥水性、吸水性、吸油性、金属吸着性、遮音性、断熱性などの性状を利用して、吸油材、遮音材、断熱材、土壌改良材、植物栽培土、金属吸着剤などとして有用な含水率が低く、かつ色や臭いの良い微細化された羽毛粉体を提供することができる。
【００１４】
さらに、前記性状を有する羽毛粉体を工業的に有利に製造する方法、前記羽毛粉体からなる土壌改良材、および該土壌改良材を含み、ビルの屋上や高速道路の中央分離帯などの緑化に好適に用いることができる植物栽培土を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず、本発明の羽毛粉体について説明する。
【００１６】
本発明の羽毛粉体は、家禽類の羽毛を化学的粉砕処理してなり、かつ下記の性状を有することを特徴とする。
［羽毛粉体の性状］
本発明の羽毛粉体は、
（１）組成
脂質 ： ０．５〜３質量％
蛋白質 ： ８５〜９４質量％
炭水化物： ０〜２質量％
灰分 ： ０．５〜３質量％
水分 ： ５〜１０質量％
（２）サイズ分布
４メッシュ残 ： ５〜１９質量％
４メッシュパス・１６メッシュ残 ： ５０〜８５質量％
１６メッシュパス・２６メッシュ残： ３〜１５質量％
２６メッシュパス・３６メッシュ残： ３〜１０質量％
３６メッシュパス ： １〜５質量％
（３）臭度： １３０〜１５０
（４）白色度： ７０〜８０
前記（１）の組成の測定において、脂質はエーテル抽出法、蛋白質は窒素定量換算法により分析し、炭水化物は残量として求めた値であり、また、灰分は直接灰化法により求めた値である。
【００１７】
水分については、試料約２ｇを秤量ビンに入れ、電子天秤で質量を測定し（Ａｇ）、恒温乾燥器１００℃で５時間乾燥させたのち、電子天秤で質量を測定し（Ｂｇ）、水分含有率を下記の式で算出した値である。
水分含有率（％）＝［（Ａ−Ｂ）／Ａ］×１００
さらに、サイズ分布については、水９９０ｍＬ中に試料１０ｇを投入し、スターラーで３０秒間攪拌したのち、標準篩を用いて篩い分けを行い、各サイズの質量割合（％）を求めた値である。なお標準篩い寸法：直径２００ｍｍ×高さ４５ｍｍ（ＪＩＳ Ｚ ８８０１）である。
【００１８】
本発明の羽毛粉体においては、下記の方法で測定した臭度は、１３０〜１５０であり、また、下記の方法で測定した白色度は、７０〜８０である。
＜臭度の測定方法＞
羽毛粉体１００ｇをチャック付きポリエチレン袋（４１０ｍｍ×２８０ｍｍ）に入れ、１時間後ポータブル型ニオイセンサー［コスモ電器社製、機種名「ＸＰ−３２９III」］で臭度を測定する。数値が小さいほど、臭いが少ない。
＜白色度の測定方法＞
坪量８０ｇ／ｍ2を目標に、パルプ５０質量％、羽毛粉体５０質量％の配合でシートマシンにより手抄し、白色度を、白色度計［スガ試験機社製、機種名「ＪＩＳ−Ｐ８２１２」］で測定する。数値が大きいほど、白色度が高い。
【００１９】
このような性状を有する本発明の羽毛粉体は、例えば以下に示す本発明の方法を採用することにより、工業的に有利に製造することができる。
【００２０】
本発明の羽毛粉体の製造方法（以下、単に製造方法と称することがある。）は、以下に示す（Ａ）工程、（Ｂ）工程および（Ｃ）工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
［（Ａ）工程］
本発明の製造方法における（Ａ）工程は、家禽類の羽毛を、水系媒体中において、ｐＨ１２．５〜１４．０および温度３０〜６０℃の条件下に、アルカリ剤にてアルカリ処理し、微細化する工程（以下、アルカリ微細化工程と称することがある。）である。
【００２２】
本発明において、原材料として用いる家禽類の羽毛としては、食肉用ブロイラー、産卵鶏、アヒル、カモなどの羽毛が挙げられるが、大量入手が可能な工業的観点から、ブロイラーおよび産卵鶏の羽毛が好適である。
【００２３】
この家禽類の羽毛は、水中で解離処理した羽毛を脱水してなる脱水ウエット羽毛を用いるのが好ましい。該脱水ウエット羽毛の水分含有率は、通常３０〜５０質量％程度である。
【００２４】
当該（Ａ）アルカリ微細化工程においては、前記の脱水ウエット羽毛を、水系媒体中にて、アルカリ剤によりアルカリ処理する。ここで、アルカリ剤としては、アルカリ金属の水酸化物が好ましく、具体的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどの水酸化アルカリ金属を用いることができるが、これらの中で、工業的な面から、水酸化ナトリウムが好適である。
【００２５】
水系媒体中でのアルカリ処理は、水酸化アルカリ金属水溶液を調製し、この水溶液中で、前記のウエット羽毛を、ｐＨ１２．５〜１４．０を維持しながら、３０〜６０℃の範囲の温度でアルカリ処理する。
【００２６】
このアルカリ処理における羽毛濃度としては、処理効果および生産性の観点から、乾燥羽毛基準で、水系媒体に対して２〜１０質量％であることが好ましく、３〜７質量％であることがより好ましい。
【００２７】
また、ｐＨが１２．５未満では、アルカリ処理による羽毛の微細化効果が充分に発揮されず、またｐＨが１４．０を超えると羽毛が溶解する傾向があり、得率が低下する。好ましいｐＨは１３．０〜１４．０である。さらに処理温度は３０〜６０℃の範囲である。この温度が３０℃未満ではアルカリ処理効果が充分に発揮されず、６０℃を超えると羽毛が溶解する傾向がみられ、得率が低下する。好ましい処理温度は３５〜５５℃である。
【００２８】
なお、このアルカリ処理における水酸化アルカリ金属の濃度としては、水酸化アルカリ金属が水酸化ナトリウムの場合、通常１質量％前後であり、この濃度で前記範囲のｐＨを維持することができる。
【００２９】
この（Ａ）アルカリ微細化工程におけるアルカリ処理時間としては、処理温度にもよるが、通常１０〜２０時間程度である。
【００３０】
このアルカリ処理は、微細化を促進させるために、反応容器として、攪拌機と底部にナイフミキサーを備えたものを用い、機械的粉砕処理を行うこともできる。
【００３１】
［（Ｂ）工程］
本発明の製造方法における（Ｂ）工程は、前記（Ａ）工程で得られた羽毛を含むアルカリ処理液を、ｐＨ８．０〜１３．０および温度３０〜６０℃の条件下で、酸化剤により酸化処理し、微細化する工程（以下、酸化微細化工程と称することがある。）である。
【００３２】
当該（Ｂ）工程の酸化微細化工程において用いられる酸化剤としては、例えば過酸化水素、過塩素酸、過ギ酸および過酢酸などを挙げることができる。これらの酸化剤は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよいが、これらの中で、酸化剤としての作用効果、入手性、取り扱い性、経済性などのバランスの観点から、過酸化水素が好適である。
【００３３】
当該（Ｂ）工程においては、前記（Ａ）工程で得られたｐＨ１２．５〜１４．０のアルカリ処理液を、ｐＨ８．０〜１３．０の範囲で酸化剤により酸化処理する関係上、前記アルカリ処理液を、まず必要に応じ、硫酸などの酸を用いて中和し、ｐＨを８．０〜１３．０の範囲に調整してから、酸化処理を行う。酸化剤の使用量は、酸化剤が過酸化水素である場合、前記（Ａ）工程で用いた羽毛の乾燥質量に対して、Ｈ2Ｏ2として１〜２５質量％程度、好ましくは３〜２０質量％である。過酸化水素の使用量を上記範囲とすることにより、羽毛の酸化微細化が効果的に行われる。
【００３４】
この酸化処理を、前述したようにｐＨ８．０〜１３．０の範囲、好ましくは８．５〜１３．０、より好ましくは９．０〜１２．５の範囲で実施することにより、羽毛の酸化微細化を効果的に行うことができる。処理温度は３０〜６０℃、好ましくは３５〜５５℃である。処理時間は処理温度にもよるが、０．５〜３時間程度、好ましくは１〜２．５時間である。この酸化処理終了液のｐＨは、通常かなり低下し、７．０〜１２．０程度となる。
【００３５】
本発明においては、当該（Ｂ）酸化微細化工程を施すことにより、前記（Ａ）アルカリ微細化工程のみの場合に比べて、羽毛はより細かい微細化物となり、羽軸の分解も起こる上、臭いや色も良くなる。
【００３６】
この酸化処理は、微細化を促進させるために、反応容器として、攪拌機と底部にナイフミキサーを備えたものを用い、機械的粉砕処理を行うこともできる。
【００３７】
［（Ｃ）工程］
本発明の製造方法における（Ｃ）工程は、前記（Ｂ）工程で得られた酸化処理液を、中和、固液分離、洗浄および乾燥処理する工程である。
【００３８】
本発明の製造方法においては、この（Ｃ）工程を実施する前に、前記（Ｂ）工程で得られた酸化処理液に残存している１〜３ｃｍ程度の羽軸を粉砕するために、所望により、該酸化処理液に機械的粉砕工程を施してもよい。例えば、（Ｂ）工程と（Ｃ）工程とを連結する配管中にラインミキサーを設置して、羽軸を粉砕する方法などを採用することができる。
【００３９】
当該（Ｃ）工程においては、前記（Ｂ）工程から、場合によりラインミキサーを通って送られてきた酸化処理液は、通常ｐＨが７．０〜１２．０程度の範囲にあるので、まず、該酸化処理液を、必要により硫酸などの酸により、ｐＨ７近辺まで中和する。次いで羽毛微細化物を固液分離したのち、充分に洗浄処理（水洗）する。固液分離手段としては、特に制限はなく、従来公知の回転遠心脱水機やフィルタープレスなどを用いて固液分離することができる。
【００４０】
このようにして固液分離された羽毛微細化物を乾燥処理する。乾燥処理手段に特に制限はなく、従来公知の各種乾燥機を用いることができるが、ドラムドライヤーの使用が、生産性の観点から有利である。
【００４１】
このようにして、水分含有率が、通常１０質量％以下、好ましくは７質量％以下の羽毛粉体が、仕込み羽毛（乾燥物として）に対して、６０質量％以上の得率で得ることができる。
【００４２】
本発明の羽毛粉体の製造方法によれば、羽毛のアルカリ微細化工程と酸化微細化工程を組み合せることにより、アルカリ微細化工程単独の場合に比べて、羽毛はより細かい微細化物となり、かつ臭いや色が良い上、乾燥羽毛粉体の含水率が、より低くなる。
【００４３】
本発明の方法で得られた乾燥羽毛粉体は、様々な用途、例えば断熱材、遮音材、吸油材、金属吸着剤、調湿材、防振材、土壌改良材などの材料として有用である。
【００４４】
次に、本発明の土壌改良材およびそれを含む植物栽培土について説明する。
［土壌改良材］
本発明の土壌改良材は、前述した本発明の羽毛粉体または本発明の方法で得られた羽毛粉体からなることを特徴とする。
【００４５】
当該羽毛粉体は、下記の特性を有することから、土壌改良材として有用である。
（１）みかけ比重が０．０５〜０．０８程度と極めて小さく、土壌に混入した場合、羽毛含有土壌は軽量となる。
（２）保水性に優れ、土壌に５〜１０質量％程度加えることにより、水分保持量が３０〜５０質量％程度増加する。
（３）羽毛表面には油脂分が付着しているので、撥水性を有し、土壌に混入することにより、栽培植物に対する根腐れ防止作用を発揮する。
［植物栽培土］
本発明の植物栽培土は、前述した羽毛粉体からなる土壌改良材を含むことを特徴とする。
【００４６】
当該植物栽培土に用いる土壌に特に制限はなく、例えば砂土、砂壌土、壌土、埴壌土、埴土などを、それぞれ単独で、あるいは適宜混合して用いることができる。さらに、川砂、軽石砂、溶岩砂、鹿沼土、ピート（水苔）、バーミキュライト、腐葉土なども土壌として用いることができる。これらの土壌は、植栽する植物の種類に応じて適切なものを選択することが好ましい。
【００４７】
当該植物栽培土における羽毛粉体の含有量は、土壌１００質量部に対して、保水性、土壌としての機能、羽毛粉体の混合性などの観点から、通常２〜２０質量部程度、好ましくは５〜１０質量部である。
【００４８】
本発明の植物栽培土は、保水力に優れ、軽量で植物がしっかりと根をはり、風による土壌の流亡を防止することができ、ビルの屋上や、高速道路の中央分離帯などの緑化に好適に用いることができる。
【００４９】
また、本発明の植物栽培土は、特開２００１−３２７２１９号公報記載のように、発泡ガラス片と併用することができる。
【００５０】
図１は、本発明の植物栽培土を用いた植栽の１例を示す概念図であって、本発明の植物栽培土と発泡ガラス片との併用系の場合である。
【００５１】
底部に排水口１を有するプランター２に、発泡ガラス片３と植物栽培土４とが収容され、該栽培土４の層において植物５が植栽されている状態が示されている。
【００５２】
図１で示すように、本発明の植物栽培土（以下、単に栽培土と称することがある。）と発泡ガラス片を併用する場合、発泡ガラス片が相互にほぼ接触し、発泡ガラス片の間隙に、発泡ガラス片の高さより低い厚さに栽培土が充填された状態であることが好ましい。発泡ガラス片が相互にほぼ接触していると、発泡ガラス片同士が支えあって、プランター中の発泡ガラス片の位置が安定する。また、発泡ガラス片の間隙に、発泡ガラス片の高さより低い厚さに栽培土を充填することにより、発泡ガラス片が有効な障壁となって、風などによる栽培土の流亡を防止することができる。栽培土層の厚さは、植栽する植物の種類により適宜選択することができ、例えば、栽培土層の厚さを発泡ガラス片の高さに近づけることができ、あるいは、植物によってはごく薄い栽培土層とすることもできる。
【００５３】
発泡ガラス片の寸法としては、球体の場合、直径は通常１０〜１００ｍｍ程度、好ましくは３０〜８０ｍｍである。また発泡ガラス片の密度は、破砕を防止し得る強度および軽量性のバランスの観点から、通常０．３〜１．２ｇ／ｃｍ3程度、好ましくは０．４〜０．８ｇ／ｃｍ3である。
【００５４】
栽培土層の厚さは、ビル屋上や道路の中央分離帯の緑化に用いられる植物を栽培する場合、１０〜８０ｍｍ程度である。
【００５５】
ビル屋上を緑化する場合、植栽する植物として、多年草であること、多量の給水と施肥を必要としないこと、高温、低温、強風などの過酷な気象条件に耐えることなどの条件を満たす植物が好ましい。このような植物としては、例えば、ベンケイソウ科の植物などを挙げることができる。
【００５６】
本発明の植物栽培土は保水力に優れ、また発泡ガラス片を併用する場合、該発泡ガラス片は吸水性を有することから、これらは降雨時には保水し、周囲の環境が乾燥してくると徐々に水分を放出する、したがって、日本国内の通常の気象の場合、年間を通じて給水する必要はない。
【００５７】
本発明の植物栽培土および併用し得る発泡ガラス片は、いずれも比重が小さく軽量であるので、既設のビルに対しても、建築物への負荷の小さい状態で緑化することができる。また、発泡ガラス片が風に対する障壁となり、楔効果を発揮するので、強風が吹いても、土壌の流亡が抑制される。
【実施例】
【００５８】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
【００５９】
なお、各例で得られた乾燥羽毛粉体の組成、臭度、白色度およびサイズ分布は、明細書本文に記載の方法に従って測定した。
実施例１
成鶏羽毛を水中に投入し、超音波洗浄装置により室温で１０分間洗浄したのち、脱水処理物（脱水羽毛）を原材料として用いた。この脱水羽毛の水分含有率は約４５質量％であった。
【００６０】
底部にナイフミキサーを備えた攪拌機付き反応容器で、水１３５０ｋｇと水酸化ナトリウム１３．５ｋｇを含むアルカリ水溶液を調製し、これに、上記脱水羽毛１００ｋｇ（乾燥羽毛約５５ｋｇ）を投入し、温度約５０℃、ｐＨ１３．４の条件でアルカリ処理を１５時間行った。
【００６１】
次いで、上記アルカリ処理液に、７０質量％硫酸水溶液１１．９Ｌを添加し、ｐＨを１２．５に調整したのち、３５質量％過酸化水素水を２０Ｌ添加し、温度約５０℃で酸化処理を１．５時間行ったところ、ｐＨは１０．２に低下した。さらに、この酸化処理液に、７０質量％硫酸水溶液２．３Ｌを添加して中和し、ｐＨを７．１に調整した。中和後の酸化処理液のｐＨは７．１、温度は４６℃であった。
【００６２】
次いで、上記酸化処理液を、回転遠心脱水器により、脱水・水洗処理して脱水羽毛を得たのち、ドラムドライヤーにて、温度１２５℃で乾燥処理し、水分含有率４．６質量％の乾燥羽毛粉体３７ｋｇを得た。得率は、仕込み羽毛の乾燥質量基準で６７％であった。
【００６３】
処理条件及び諸特性を表１に、サイズ分布を表２に示す。
実施例２
低部にナイフミキサーを備えた攪拌機付き反応容器で、水１３５０ｋｇと水酸化ナトリウム１３．５ｋｇを含むアルカリ水溶液を調製し、これに、実施例１で用いた脱水羽毛１００ｋｇ（乾燥羽毛約５５ｋｇ）を投入し、温度約５０℃、ｐＨ１３．２の条件でアルカリ処理を１７．５時間行った。
【００６４】
次いで、上記アルカリ処理液に、７０質量％硫酸水溶液１４Ｌを添加し、ｐＨを１２．０に調整したのち、３５質量％過酸化水素水を１０Ｌ添加し、温度約５０℃で酸化処理を１．５時間行ったところ、ｐＨは１０．０に低下した。
【００６５】
次に、この酸化処理液（温度４４℃）を、配管中に設置したラインミキサーを通して脱水工程へ移送し、回転遠心脱水器により、脱水・水洗処理して脱水羽毛を得たのち、ドラムドライヤーにて、温度１２５℃で乾燥処理し、水分含有率６．５質量％の乾燥羽毛粉体３０．９ｋｇを得た。得率は、仕込み羽毛の乾燥質量基準で５６％であった。
【００６６】
なお、前記実施例１では、得られた乾燥羽毛粉体中に、１〜２．４ｃｍの羽軸の混入がかなり見られたが、本実施例では、ラインミキサーを通すことにより、２〜３ｍｍ程度の羽軸が一部残っているのみであった。
【００６７】
処理条件及び諸特性を表１に、サイズ分布を表２に示す。
比較例１
攪拌機付き反応容器で、水１３５０ｋｇと水酸化ナトリウム１３．５ｋｇを含むアルカリ水溶液を調製し、これに、実施例１で用いた脱水羽毛１００ｋｇ（乾燥羽毛約５５ｋｇ）を投入し、温度約５０℃、ｐＨ１３．３の条件でアルカリ処理を１５時間行った。
【００６８】
次に、上記アルカリ処理液に、７０質量％硫酸水溶液１５．１Ｌを添加して、ｐＨ７．２に中和処理した。次いでこの中和処理液（温度４０℃）を回転遠心脱水器により、脱水・水洗処理して脱水羽毛を得たのち、ドラムドライヤーにて、温度１２５℃で乾燥処理し、水分含有率１０．４質量％の乾燥羽毛粉体３６．２ｋｇを得た。得率は、仕込み羽毛の乾燥質量基準で６６％であった。
【００６９】
処理条件及び諸特性を表１に、サイズ分布を表２に示す。
【００７０】
【表１】
【００７１】
【表２】
【００７２】
表１から、アルカリ処理と酸化処理を組み合わせた実施例１および実施例２の羽毛粉体は、アルカリ処理のみである比較例１の羽毛粉体に比べて微細化されており、かつ臭度および白色度がよいことが分かる。
実施例３
土壌としての赤玉土（みかけ比重０．７８、真比重１．３８）１９４ｇと、実施例２で得た羽毛粉体（水分６．５質量％）１９ｇ（赤玉土に対して９．８質量％）とを混合して植物栽培土Ａ（みかけ比重０．５４）２０６ｇを製造した。
【００７３】
この植物栽培土Ａ１４６ｇに十分に通水したところ、２８８ｇ（保水量１４２ｇ）になった。なお、赤玉土２０６ｇに十分に通水したところ、２８０ｇ（保水量７４ｇ）になった。
【００７４】
上記保水植物栽培土Ａと保水赤玉土について、保水率の経時変化を調べた。その結果を表３に示す。
【００７５】
なお、保水率は、［保水量／（植物栽培土量又は土壌量）］×１００、により求めた値である。
【００７６】
【表３】
【００７７】
表３から、本発明の植物栽培土Ａは、赤玉土のみのものに比べて、保水率がはるかに大きく、かつその経時変化が小さい。
実施例４
土壌として富士砂（みかけ比重１．１８）３３４ｇと、実施例２で得た羽毛粉体（水分６．５質量％）１８ｇ（富士砂に対して５．４質量％）とを混合して植物栽培土Ｂ（みかけ比重０．７４）３５２ｇを製造した。
【００７８】
この植物栽培土Ｂ１９８ｇに十分に通水したところ、２９８ｇ（保水量１００ｇ）になった。なお、富士砂２６９ｇに十分に通水したところ、３３０ｇ（保水量６１ｇ）になった。
【００７９】
上記植物栽培土Ｂと富士砂について、保水率の経時変化を調べた。その結果を表４に示す。
【００８０】
【表４】
【００８１】
表４から、本発明の植物栽培土Ｂは、富士砂のみのものに比べて、保水率がはるかに大きく、かつその経時変化が小さい。
実施例５
土壌として水苔（乾燥したものを水に４時間浸せきしたのち、常温で２４時間放置したもの：みかけ比重０．４３）１８７ｇと、実施例２で得た羽毛粉体（水分６．５質量％）１８ｇ（水苔に対して９．６質量％）とを混合して植物栽培土Ｃ（みかけ比重０．３２５）２０５ｇを製造した。
【００８２】
この植物栽培土Ｃ１０４ｇに十分に通水したところ、１８４ｇ（保水量８０ｇ）になった。なお、水苔１４０ｇに十分に通水したところ、１８０ｇ（保水量４０ｇ）になった。
【００８３】
上記植物栽培土Ｃと水苔について、保水率の経時変化を調べた。その結果を表５に示す。
【００８４】
【表５】
【００８５】
表５から、本発明の植物栽培土Ｃは、水苔のみのものに比べて、保水率がはるかに大きく、かつその経時変化が小さい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の羽毛粉体は、家禽類の羽毛を化学的粉砕処理により、微細化したものであって、含水率が低く、かつ色や臭いも良好であり、例えば断熱材、遮音材、吸油材、金属吸着剤、調湿材、防振材、土壌改良材などの材料として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の植物栽培土を用いた植栽の１例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ 排水口
２ プランター
３ 発泡ガラス片
４ 植物栽培土
５ 植物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家禽類の羽毛を化学的粉砕処理してなる、含水率が低く、かつ色や臭いの良い微細化された羽毛粉体、前記性状を有する羽毛粉体を工業的に有利に製造する方法、前記羽毛粉体からなる土壌改良材、および該土壌改良材を含み、ビルの屋上や高速道路の中央分離帯などの緑化に好適に用いることができる植物栽培土に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
わが国においては、食肉用ブロイラーから排出される羽毛は、乾燥重量で年間約４万トンに達しているが、その中の極く一部が家畜用の飼料や肥料などに利用されているだけで、その大部分が焼却や廃棄処分されているのが実状である。
【０００３】
羽毛を構成している物質の一成分であるケラチンは、硬タンパク質の一種であり、水や有機溶媒に不溶で物理・化学的に安定であり、強度、撥水性、保湿性、耐候性などに優れている。
【０００４】
羽毛の利用技術として、これまで様々な方法が提案されているが、そのほとんどが、前記ケラチンタンパク質を可溶化、低分子化する方法に関するものである。
【０００５】
羽毛の他の利用方法として、フェザーミールがあり、このフェザーミールは、羽毛の積極的な活用法として注目されていたが、その生産性が低い上に市場性も低いという問題がある。
【０００６】
羽毛の利用技術として、例えば羽毛を弱アルカリ処理により低分子化することなく、微細化してなる羽毛微粉体の製造方法及び該微粉体を適宜の形状、構造に成形加工してなる羽毛微粉体の加工品が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この技術における羽毛微粉体の製造方法は、微粉体のサイズが大きく、また灰分などが混入しており、かつ粉体乾燥に長時間を要するなど、生産性が悪いなどの問題があった。
【０００７】
さらには、羽毛微細粉末と繊維組成物を主成分とする調湿紙（例えば、特許文献２参照）、羽毛粉体を塗工したリサイクル可能な耐水段ボール（例えば、特許文献３参照）が開示されている。しかしながら、これらの技術においては、羽毛微細粉末や羽毛粉末として羽毛をアルコール系溶剤に浸漬し、石臼式回転磨砕及びボール粉砕を施した調製粉末が用いられており、したがって、この粉末の調製において生産性が劣るという問題があった。
【０００８】
ところで、都心の気温が上昇するヒートアイランド現象の緩和や、断熱効果による省エネルギーを目的として、ビルの屋上の緑化が進められ、家屋の屋根についても緑化が検討されている。また、高速道路などの美観を保ち、運転者の疲労を癒すために、中央分離帯や路肩への植栽が進められている。しかし、路幅の制限を受けて路肩へ植栽する余地がなく、防音壁が剥き出しの状態で残されている箇所も多い。このような箇所で、防音壁そのものを緑化することができれば、美観を与え、反射光を減らし、吸音効果を発揮して、防音壁の性能を高めることができる。また、電柱や標識柱の側面には、柱の保護を目的として、小さい突起を有する金属板が巻き付けられている箇所が多いが、このような金属板も緑化することができれば、美観を高めることができる。
【０００９】
しかし、ビル屋上や道路の中央分離帯などには頻繁に給水や施肥をすることは容易ではないので、植物の生長が不十分であったり、枯死したりしやすい。また、ビル屋上や道路の中央分離帯は、一般に風が強いので、土壌が流亡しやすい。このために、保水力と保肥力に優れ、軽量で植物がしっかりと根をはり、風により土壌が流亡することがなく、条件のよくない場所においても、手間をかけることなく植物を栽培することができる植物栽培土が求められていた。
【特許文献１】特許第３７０５５３４号公報
【特許文献２】特許第３８７０３８２号公報
【特許文献３】特許第３０２６９７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、羽毛が有する軽量性、撥水性、吸水性、吸油性、金属吸着性、遮音性、断熱性などの性状を利用して、吸油材、遮音材、断熱材、土壌改良材、植物栽培土、金属吸着剤などとして有用な含水率が低く、かつ色や臭いの良い微細化された羽毛粉体、前記性状を有する羽毛粉体を工業的に有利に製造する方法、前記羽毛粉体からなる土壌改良材、および該土壌改良材を含み、ビルの屋上や高速道路の中央分離帯などの緑化に好適に用いることができる植物栽培土を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、原材料として家禽類の羽毛を用い、これに特定の工程を施すことにより、その目的に適合し得る羽毛粉体が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、
［１］ 家禽類の羽毛を化学的粉砕処理してなり、かつ下記の性状を有することを特徴とする羽毛粉体。
（１）組成
脂質 ： ０．５〜３質量％
蛋白質 ： ８５〜９４質量％
炭水化物： ０〜２質量％
灰分 ： ０．５〜３質量％
水分 ： ５〜１０質量％
（２）サイズ分布
４メッシュ残 ： ５〜１９質量％
４メッシュパス・１６メッシュ残 ： ５０〜８５質量％
１６メッシュパス・２６メッシュ残： ３〜１５質量％
２６メッシュパス・３６メッシュ残： ３〜１０質量％
３６メッシュパス ： １〜５質量％
（３）臭度： １３０〜１５０
（４）白色度： ７０〜８０
［２］ （Ａ）家禽類の羽毛を、水系媒体中にて、ｐＨ１２．５〜１４．０および温度３０〜６０℃の条件下に、アルカリ剤にてアルカリ処理する工程、（Ｂ）前記（Ａ）工程で得られた羽毛を含むアルカリ処理液を、ｐＨ８．０〜１３．０および温度３０〜６０℃の条件下に、酸化剤にて酸化処理する工程、および（Ｃ）前記（Ｂ）工程で得られた酸化処理液を、中和、固液分離、洗浄および乾燥処理する工程、を含むことを特徴とする羽毛粉体の製造方法、
［３］ （Ａ）工程におけるアルカリ処理および／または（Ｂ）工程における酸化処理を機械的粉砕処理下に行う上記［２］項に記載の羽毛粉体の製造方法、
［４］ （Ａ）工程で用いるアルカリ剤が、アルカリ金属の水酸化物である上記［２］または［３］項に記載の羽毛粉体の製造方法、
［５］ （Ｂ）工程で用いる酸化剤が、過酸化水素、過塩素酸、過ギ酸および過酢酸の中から選ばれる少なくとも１種である上記［２］〜［４］項のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法、
［６］ （Ａ）工程における羽毛濃度が、乾燥羽毛基準で、水系媒体に対して２〜１０質量％である上記［２］〜［５］項のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法、
［７］ （Ｂ）工程と（Ｃ）工程との間に、機械的粉砕工程を設ける上記［２］〜［６］項のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法、
［８］ （Ｃ）工程で得られた乾燥羽毛粉体の水分含有率が１０質量％以下である上記［２］〜［７］項のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法、
［９］ 家禽類が鶏である上記［２］〜［８］項のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法、
［１０］ 上記［１］項に記載の羽毛粉体、または上記［２］〜［９］項のいずれか１項に記載の方法により得られた羽毛粉体からなる土壌改良材、および
［１１］ 上記［１０］項に記載の土壌改良材を含むことを特徴とする植物栽培土、
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、羽毛が有する軽量性、撥水性、吸水性、吸油性、金属吸着性、遮音性、断熱性などの性状を利用して、吸油材、遮音材、断熱材、土壌改良材、植物栽培土、金属吸着剤などとして有用な含水率が低く、かつ色や臭いの良い微細化された羽毛粉体を提供することができる。
【００１４】
さらに、前記性状を有する羽毛粉体を工業的に有利に製造する方法、前記羽毛粉体からなる土壌改良材、および該土壌改良材を含み、ビルの屋上や高速道路の中央分離帯などの緑化に好適に用いることができる植物栽培土を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
まず、本発明の羽毛粉体について説明する。
【００１６】
本発明の羽毛粉体は、家禽類の羽毛を化学的粉砕処理してなり、かつ下記の性状を有することを特徴とする。
［羽毛粉体の性状］
本発明の羽毛粉体は、
（１）組成
脂質 ： ０．５〜３質量％
蛋白質 ： ８５〜９４質量％
炭水化物： ０〜２質量％
灰分 ： ０．５〜３質量％
水分 ： ５〜１０質量％
（２）サイズ分布
４メッシュ残 ： ５〜１９質量％
４メッシュパス・１６メッシュ残 ： ５０〜８５質量％
１６メッシュパス・２６メッシュ残： ３〜１５質量％
２６メッシュパス・３６メッシュ残： ３〜１０質量％
３６メッシュパス ： １〜５質量％
（３）臭度： １３０〜１５０
（４）白色度： ７０〜８０
前記（１）の組成の測定において、脂質はエーテル抽出法、蛋白質は窒素定量換算法により分析し、炭水化物は残量として求めた値であり、また、灰分は直接灰化法により求めた値である。
【００１７】
水分については、試料約２ｇを秤量ビンに入れ、電子天秤で質量を測定し（Ａｇ）、恒温乾燥器１００℃で５時間乾燥させたのち、電子天秤で質量を測定し（Ｂｇ）、水分含有率を下記の式で算出した値である。
水分含有率（％）＝［（Ａ−Ｂ）／Ａ］×１００
さらに、サイズ分布については、水９９０ｍＬ中に試料１０ｇを投入し、スターラーで３０秒間攪拌したのち、標準篩を用いて篩い分けを行い、各サイズの質量割合（％）を求めた値である。なお標準篩い寸法：直径２００ｍｍ×高さ４５ｍｍ（ＪＩＳ Ｚ ８８０１）である。
【００１８】
本発明の羽毛粉体においては、下記の方法で測定した臭度は、１３０〜１５０であり、また、下記の方法で測定した白色度は、７０〜８０である。
＜臭度の測定方法＞
羽毛粉体１００ｇをチャック付きポリエチレン袋（４１０ｍｍ×２８０ｍｍ）に入れ、１時間後ポータブル型ニオイセンサー［コスモ電器社製、機種名「ＸＰ−３２９III」］で臭度を測定する。数値が小さいほど、臭いが少ない。
＜白色度の測定方法＞
坪量８０ｇ／ｍ2を目標に、パルプ５０質量％、羽毛粉体５０質量％の配合でシートマシンにより手抄し、白色度を、白色度計［スガ試験機社製、機種名「ＪＩＳ−Ｐ８２１２」］で測定する。数値が大きいほど、白色度が高い。
【００１９】
このような性状を有する本発明の羽毛粉体は、例えば以下に示す本発明の方法を採用することにより、工業的に有利に製造することができる。
【００２０】
本発明の羽毛粉体の製造方法（以下、単に製造方法と称することがある。）は、以下に示す（Ａ）工程、（Ｂ）工程および（Ｃ）工程を含むことを特徴とする。
【００２１】
［（Ａ）工程］
本発明の製造方法における（Ａ）工程は、家禽類の羽毛を、水系媒体中において、ｐＨ１２．５〜１４．０および温度３０〜６０℃の条件下に、アルカリ剤にてアルカリ処理し、微細化する工程（以下、アルカリ微細化工程と称することがある。）である。
【００２２】
本発明において、原材料として用いる家禽類の羽毛としては、食肉用ブロイラー、産卵鶏、アヒル、カモなどの羽毛が挙げられるが、大量入手が可能な工業的観点から、ブロイラーおよび産卵鶏の羽毛が好適である。
【００２３】
この家禽類の羽毛は、水中で解離処理した羽毛を脱水してなる脱水ウエット羽毛を用いるのが好ましい。該脱水ウエット羽毛の水分含有率は、通常３０〜５０質量％程度である。
【００２４】
当該（Ａ）アルカリ微細化工程においては、前記の脱水ウエット羽毛を、水系媒体中にて、アルカリ剤によりアルカリ処理する。ここで、アルカリ剤としては、アルカリ金属の水酸化物が好ましく、具体的には水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウムなどの水酸化アルカリ金属を用いることができるが、これらの中で、工業的な面から、水酸化ナトリウムが好適である。
【００２５】
水系媒体中でのアルカリ処理は、水酸化アルカリ金属水溶液を調製し、この水溶液中で、前記のウエット羽毛を、ｐＨ１２．５〜１４．０を維持しながら、３０〜６０℃の範囲の温度でアルカリ処理する。
【００２６】
このアルカリ処理における羽毛濃度としては、処理効果および生産性の観点から、乾燥羽毛基準で、水系媒体に対して２〜１０質量％であることが好ましく、３〜７質量％であることがより好ましい。
【００２７】
また、ｐＨが１２．５未満では、アルカリ処理による羽毛の微細化効果が充分に発揮されず、またｐＨが１４．０を超えると羽毛が溶解する傾向があり、得率が低下する。好ましいｐＨは１３．０〜１４．０である。さらに処理温度は３０〜６０℃の範囲である。この温度が３０℃未満ではアルカリ処理効果が充分に発揮されず、６０℃を超えると羽毛が溶解する傾向がみられ、得率が低下する。好ましい処理温度は３５〜５５℃である。
【００２８】
なお、このアルカリ処理における水酸化アルカリ金属の濃度としては、水酸化アルカリ金属が水酸化ナトリウムの場合、通常１質量％前後であり、この濃度で前記範囲のｐＨを維持することができる。
【００２９】
この（Ａ）アルカリ微細化工程におけるアルカリ処理時間としては、処理温度にもよるが、通常１０〜２０時間程度である。
【００３０】
このアルカリ処理は、微細化を促進させるために、反応容器として、攪拌機と底部にナイフミキサーを備えたものを用い、機械的粉砕処理を行うこともできる。
【００３１】
［（Ｂ）工程］
本発明の製造方法における（Ｂ）工程は、前記（Ａ）工程で得られた羽毛を含むアルカリ処理液を、ｐＨ８．０〜１３．０および温度３０〜６０℃の条件下で、酸化剤により酸化処理し、微細化する工程（以下、酸化微細化工程と称することがある。）である。
【００３２】
当該（Ｂ）工程の酸化微細化工程において用いられる酸化剤としては、例えば過酸化水素、過塩素酸、過ギ酸および過酢酸などを挙げることができる。これらの酸化剤は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよいが、これらの中で、酸化剤としての作用効果、入手性、取り扱い性、経済性などのバランスの観点から、過酸化水素が好適である。
【００３３】
当該（Ｂ）工程においては、前記（Ａ）工程で得られたｐＨ１２．５〜１４．０のアルカリ処理液を、ｐＨ８．０〜１３．０の範囲で酸化剤により酸化処理する関係上、前記アルカリ処理液を、まず必要に応じ、硫酸などの酸を用いて中和し、ｐＨを８．０〜１３．０の範囲に調整してから、酸化処理を行う。酸化剤の使用量は、酸化剤が過酸化水素である場合、前記（Ａ）工程で用いた羽毛の乾燥質量に対して、Ｈ2Ｏ2として１〜２５質量％程度、好ましくは３〜２０質量％である。過酸化水素の使用量を上記範囲とすることにより、羽毛の酸化微細化が効果的に行われる。
【００３４】
この酸化処理を、前述したようにｐＨ８．０〜１３．０の範囲、好ましくは８．５〜１３．０、より好ましくは９．０〜１２．５の範囲で実施することにより、羽毛の酸化微細化を効果的に行うことができる。処理温度は３０〜６０℃、好ましくは３５〜５５℃である。処理時間は処理温度にもよるが、０．５〜３時間程度、好ましくは１〜２．５時間である。この酸化処理終了液のｐＨは、通常かなり低下し、７．０〜１２．０程度となる。
【００３５】
本発明においては、当該（Ｂ）酸化微細化工程を施すことにより、前記（Ａ）アルカリ微細化工程のみの場合に比べて、羽毛はより細かい微細化物となり、羽軸の分解も起こる上、臭いや色も良くなる。
【００３６】
この酸化処理は、微細化を促進させるために、反応容器として、攪拌機と底部にナイフミキサーを備えたものを用い、機械的粉砕処理を行うこともできる。
【００３７】
［（Ｃ）工程］
本発明の製造方法における（Ｃ）工程は、前記（Ｂ）工程で得られた酸化処理液を、中和、固液分離、洗浄および乾燥処理する工程である。
【００３８】
本発明の製造方法においては、この（Ｃ）工程を実施する前に、前記（Ｂ）工程で得られた酸化処理液に残存している１〜３ｃｍ程度の羽軸を粉砕するために、所望により、該酸化処理液に機械的粉砕工程を施してもよい。例えば、（Ｂ）工程と（Ｃ）工程とを連結する配管中にラインミキサーを設置して、羽軸を粉砕する方法などを採用することができる。
【００３９】
当該（Ｃ）工程においては、前記（Ｂ）工程から、場合によりラインミキサーを通って送られてきた酸化処理液は、通常ｐＨが７．０〜１２．０程度の範囲にあるので、まず、該酸化処理液を、必要により硫酸などの酸により、ｐＨ７近辺まで中和する。次いで羽毛微細化物を固液分離したのち、充分に洗浄処理（水洗）する。固液分離手段としては、特に制限はなく、従来公知の回転遠心脱水機やフィルタープレスなどを用いて固液分離することができる。
【００４０】
このようにして固液分離された羽毛微細化物を乾燥処理する。乾燥処理手段に特に制限はなく、従来公知の各種乾燥機を用いることができるが、ドラムドライヤーの使用が、生産性の観点から有利である。
【００４１】
このようにして、水分含有率が、通常１０質量％以下、好ましくは７質量％以下の羽毛粉体が、仕込み羽毛（乾燥物として）に対して、６０質量％以上の得率で得ることができる。
【００４２】
本発明の羽毛粉体の製造方法によれば、羽毛のアルカリ微細化工程と酸化微細化工程を組み合せることにより、アルカリ微細化工程単独の場合に比べて、羽毛はより細かい微細化物となり、かつ臭いや色が良い上、乾燥羽毛粉体の含水率が、より低くなる。
【００４３】
本発明の方法で得られた乾燥羽毛粉体は、様々な用途、例えば断熱材、遮音材、吸油材、金属吸着剤、調湿材、防振材、土壌改良材などの材料として有用である。
【００４４】
次に、本発明の土壌改良材およびそれを含む植物栽培土について説明する。
［土壌改良材］
本発明の土壌改良材は、前述した本発明の羽毛粉体または本発明の方法で得られた羽毛粉体からなることを特徴とする。
【００４５】
当該羽毛粉体は、下記の特性を有することから、土壌改良材として有用である。
（１）みかけ比重が０．０５〜０．０８程度と極めて小さく、土壌に混入した場合、羽毛含有土壌は軽量となる。
（２）保水性に優れ、土壌に５〜１０質量％程度加えることにより、水分保持量が３０〜５０質量％程度増加する。
（３）羽毛表面には油脂分が付着しているので、撥水性を有し、土壌に混入することにより、栽培植物に対する根腐れ防止作用を発揮する。
［植物栽培土］
本発明の植物栽培土は、前述した羽毛粉体からなる土壌改良材を含むことを特徴とする。
【００４６】
当該植物栽培土に用いる土壌に特に制限はなく、例えば砂土、砂壌土、壌土、埴壌土、埴土などを、それぞれ単独で、あるいは適宜混合して用いることができる。さらに、川砂、軽石砂、溶岩砂、鹿沼土、ピート（水苔）、バーミキュライト、腐葉土なども土壌として用いることができる。これらの土壌は、植栽する植物の種類に応じて適切なものを選択することが好ましい。
【００４７】
当該植物栽培土における羽毛粉体の含有量は、土壌１００質量部に対して、保水性、土壌としての機能、羽毛粉体の混合性などの観点から、通常２〜２０質量部程度、好ましくは５〜１０質量部である。
【００４８】
本発明の植物栽培土は、保水力に優れ、軽量で植物がしっかりと根をはり、風による土壌の流亡を防止することができ、ビルの屋上や、高速道路の中央分離帯などの緑化に好適に用いることができる。
【００４９】
また、本発明の植物栽培土は、特開２００１−３２７２１９号公報記載のように、発泡ガラス片と併用することができる。
【００５０】
図１は、本発明の植物栽培土を用いた植栽の１例を示す概念図であって、本発明の植物栽培土と発泡ガラス片との併用系の場合である。
【００５１】
底部に排水口１を有するプランター２に、発泡ガラス片３と植物栽培土４とが収容され、該栽培土４の層において植物５が植栽されている状態が示されている。
【００５２】
図１で示すように、本発明の植物栽培土（以下、単に栽培土と称することがある。）と発泡ガラス片を併用する場合、発泡ガラス片が相互にほぼ接触し、発泡ガラス片の間隙に、発泡ガラス片の高さより低い厚さに栽培土が充填された状態であることが好ましい。発泡ガラス片が相互にほぼ接触していると、発泡ガラス片同士が支えあって、プランター中の発泡ガラス片の位置が安定する。また、発泡ガラス片の間隙に、発泡ガラス片の高さより低い厚さに栽培土を充填することにより、発泡ガラス片が有効な障壁となって、風などによる栽培土の流亡を防止することができる。栽培土層の厚さは、植栽する植物の種類により適宜選択することができ、例えば、栽培土層の厚さを発泡ガラス片の高さに近づけることができ、あるいは、植物によってはごく薄い栽培土層とすることもできる。
【００５３】
発泡ガラス片の寸法としては、球体の場合、直径は通常１０〜１００ｍｍ程度、好ましくは３０〜８０ｍｍである。また発泡ガラス片の密度は、破砕を防止し得る強度および軽量性のバランスの観点から、通常０．３〜１．２ｇ／ｃｍ3程度、好ましくは０．４〜０．８ｇ／ｃｍ3である。
【００５４】
栽培土層の厚さは、ビル屋上や道路の中央分離帯の緑化に用いられる植物を栽培する場合、１０〜８０ｍｍ程度である。
【００５５】
ビル屋上を緑化する場合、植栽する植物として、多年草であること、多量の給水と施肥を必要としないこと、高温、低温、強風などの過酷な気象条件に耐えることなどの条件を満たす植物が好ましい。このような植物としては、例えば、ベンケイソウ科の植物などを挙げることができる。
【００５６】
本発明の植物栽培土は保水力に優れ、また発泡ガラス片を併用する場合、該発泡ガラス片は吸水性を有することから、これらは降雨時には保水し、周囲の環境が乾燥してくると徐々に水分を放出する、したがって、日本国内の通常の気象の場合、年間を通じて給水する必要はない。
【００５７】
本発明の植物栽培土および併用し得る発泡ガラス片は、いずれも比重が小さく軽量であるので、既設のビルに対しても、建築物への負荷の小さい状態で緑化することができる。また、発泡ガラス片が風に対する障壁となり、楔効果を発揮するので、強風が吹いても、土壌の流亡が抑制される。
【実施例】
【００５８】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
【００５９】
なお、各例で得られた乾燥羽毛粉体の組成、臭度、白色度およびサイズ分布は、明細書本文に記載の方法に従って測定した。
実施例１
成鶏羽毛を水中に投入し、超音波洗浄装置により室温で１０分間洗浄したのち、脱水処理物（脱水羽毛）を原材料として用いた。この脱水羽毛の水分含有率は約４５質量％であった。
【００６０】
底部にナイフミキサーを備えた攪拌機付き反応容器で、水１３５０ｋｇと水酸化ナトリウム１３．５ｋｇを含むアルカリ水溶液を調製し、これに、上記脱水羽毛１００ｋｇ（乾燥羽毛約５５ｋｇ）を投入し、温度約５０℃、ｐＨ１３．４の条件でアルカリ処理を１５時間行った。
【００６１】
次いで、上記アルカリ処理液に、７０質量％硫酸水溶液１１．９Ｌを添加し、ｐＨを１２．５に調整したのち、３５質量％過酸化水素水を２０Ｌ添加し、温度約５０℃で酸化処理を１．５時間行ったところ、ｐＨは１０．２に低下した。さらに、この酸化処理液に、７０質量％硫酸水溶液２．３Ｌを添加して中和し、ｐＨを７．１に調整した。中和後の酸化処理液のｐＨは７．１、温度は４６℃であった。
【００６２】
次いで、上記酸化処理液を、回転遠心脱水器により、脱水・水洗処理して脱水羽毛を得たのち、ドラムドライヤーにて、温度１２５℃で乾燥処理し、水分含有率４．６質量％の乾燥羽毛粉体３７ｋｇを得た。得率は、仕込み羽毛の乾燥質量基準で６７％であった。
【００６３】
処理条件及び諸特性を表１に、サイズ分布を表２に示す。
実施例２
低部にナイフミキサーを備えた攪拌機付き反応容器で、水１３５０ｋｇと水酸化ナトリウム１３．５ｋｇを含むアルカリ水溶液を調製し、これに、実施例１で用いた脱水羽毛１００ｋｇ（乾燥羽毛約５５ｋｇ）を投入し、温度約５０℃、ｐＨ１３．２の条件でアルカリ処理を１７．５時間行った。
【００６４】
次いで、上記アルカリ処理液に、７０質量％硫酸水溶液１４Ｌを添加し、ｐＨを１２．０に調整したのち、３５質量％過酸化水素水を１０Ｌ添加し、温度約５０℃で酸化処理を１．５時間行ったところ、ｐＨは１０．０に低下した。
【００６５】
次に、この酸化処理液（温度４４℃）を、配管中に設置したラインミキサーを通して脱水工程へ移送し、回転遠心脱水器により、脱水・水洗処理して脱水羽毛を得たのち、ドラムドライヤーにて、温度１２５℃で乾燥処理し、水分含有率６．５質量％の乾燥羽毛粉体３０．９ｋｇを得た。得率は、仕込み羽毛の乾燥質量基準で５６％であった。
【００６６】
なお、前記実施例１では、得られた乾燥羽毛粉体中に、１〜２．４ｃｍの羽軸の混入がかなり見られたが、本実施例では、ラインミキサーを通すことにより、２〜３ｍｍ程度の羽軸が一部残っているのみであった。
【００６７】
処理条件及び諸特性を表１に、サイズ分布を表２に示す。
比較例１
攪拌機付き反応容器で、水１３５０ｋｇと水酸化ナトリウム１３．５ｋｇを含むアルカリ水溶液を調製し、これに、実施例１で用いた脱水羽毛１００ｋｇ（乾燥羽毛約５５ｋｇ）を投入し、温度約５０℃、ｐＨ１３．３の条件でアルカリ処理を１５時間行った。
【００６８】
次に、上記アルカリ処理液に、７０質量％硫酸水溶液１５．１Ｌを添加して、ｐＨ７．２に中和処理した。次いでこの中和処理液（温度４０℃）を回転遠心脱水器により、脱水・水洗処理して脱水羽毛を得たのち、ドラムドライヤーにて、温度１２５℃で乾燥処理し、水分含有率１０．４質量％の乾燥羽毛粉体３６．２ｋｇを得た。得率は、仕込み羽毛の乾燥質量基準で６６％であった。
【００６９】
処理条件及び諸特性を表１に、サイズ分布を表２に示す。
【００７０】
【表１】
【００７１】
【表２】
【００７２】
表１から、アルカリ処理と酸化処理を組み合わせた実施例１および実施例２の羽毛粉体は、アルカリ処理のみである比較例１の羽毛粉体に比べて微細化されており、かつ臭度および白色度がよいことが分かる。
実施例３
土壌としての赤玉土（みかけ比重０．７８、真比重１．３８）１９４ｇと、実施例２で得た羽毛粉体（水分６．５質量％）１９ｇ（赤玉土に対して９．８質量％）とを混合して植物栽培土Ａ（みかけ比重０．５４）２０６ｇを製造した。
【００７３】
この植物栽培土Ａ１４６ｇに十分に通水したところ、２８８ｇ（保水量１４２ｇ）になった。なお、赤玉土２０６ｇに十分に通水したところ、２８０ｇ（保水量７４ｇ）になった。
【００７４】
上記保水植物栽培土Ａと保水赤玉土について、保水率の経時変化を調べた。その結果を表３に示す。
【００７５】
なお、保水率は、［保水量／（植物栽培土量又は土壌量）］×１００、により求めた値である。
【００７６】
【表３】
【００７７】
表３から、本発明の植物栽培土Ａは、赤玉土のみのものに比べて、保水率がはるかに大きく、かつその経時変化が小さい。
実施例４
土壌として富士砂（みかけ比重１．１８）３３４ｇと、実施例２で得た羽毛粉体（水分６．５質量％）１８ｇ（富士砂に対して５．４質量％）とを混合して植物栽培土Ｂ（みかけ比重０．７４）３５２ｇを製造した。
【００７８】
この植物栽培土Ｂ１９８ｇに十分に通水したところ、２９８ｇ（保水量１００ｇ）になった。なお、富士砂２６９ｇに十分に通水したところ、３３０ｇ（保水量６１ｇ）になった。
【００７９】
上記植物栽培土Ｂと富士砂について、保水率の経時変化を調べた。その結果を表４に示す。
【００８０】
【表４】
【００８１】
表４から、本発明の植物栽培土Ｂは、富士砂のみのものに比べて、保水率がはるかに大きく、かつその経時変化が小さい。
実施例５
土壌として水苔（乾燥したものを水に４時間浸せきしたのち、常温で２４時間放置したもの：みかけ比重０．４３）１８７ｇと、実施例２で得た羽毛粉体（水分６．５質量％）１８ｇ（水苔に対して９．６質量％）とを混合して植物栽培土Ｃ（みかけ比重０．３２５）２０５ｇを製造した。
【００８２】
この植物栽培土Ｃ１０４ｇに十分に通水したところ、１８４ｇ（保水量８０ｇ）になった。なお、水苔１４０ｇに十分に通水したところ、１８０ｇ（保水量４０ｇ）になった。
【００８３】
上記植物栽培土Ｃと水苔について、保水率の経時変化を調べた。その結果を表５に示す。
【００８４】
【表５】
【００８５】
表５から、本発明の植物栽培土Ｃは、水苔のみのものに比べて、保水率がはるかに大きく、かつその経時変化が小さい。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明の羽毛粉体は、家禽類の羽毛を化学的粉砕処理により、微細化したものであって、含水率が低く、かつ色や臭いも良好であり、例えば断熱材、遮音材、吸油材、金属吸着剤、調湿材、防振材、土壌改良材などの材料として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の植物栽培土を用いた植栽の１例を示す概念図である。
【符号の説明】
【００８８】
１ 排水口
２ プランター
３ 発泡ガラス片
４ 植物栽培土
５ 植物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
家禽類の羽毛を化学的粉砕処理してなり、かつ下記の性状を有することを特徴とする羽毛粉体。
（１）組成
脂質 ： ０．５〜３質量％
蛋白質 ： ８５〜９４質量％
炭水化物： ０〜２質量％
灰分 ： ０．５〜３質量％
水分 ： ５〜１０質量％
（２）サイズ分布
４メッシュ残 ： ５〜１９質量％
４メッシュパス・１６メッシュ残 ： ５０〜８５質量％
１６メッシュパス・２６メッシュ残： ３〜１５質量％
２６メッシュパス・３６メッシュ残： ３〜１０質量％
３６メッシュパス ： １〜５質量％
（３）臭度： １３０〜１５０
（４）白色度： ７０〜８０
【請求項２】
（Ａ）家禽類の羽毛を、水系媒体中にて、ｐＨ１２．５〜１４．０および温度３０〜６０℃の条件下に、アルカリ剤にてアルカリ処理する工程、（Ｂ）前記（Ａ）工程で得られた羽毛を含むアルカリ処理液を、ｐＨ８．０〜１３．０および温度３０〜６０℃の条件下に、酸化剤にて酸化処理する工程、および（Ｃ）前記（Ｂ）工程で得られた酸化処理液を、中和、固液分離、洗浄および乾燥処理する工程、を含むことを特徴とする羽毛粉体の製造方法。
【請求項３】
（Ａ）工程におけるアルカリ処理および／または（Ｂ）工程における酸化処理を機械的粉砕処理下に行う請求項２に記載の羽毛粉体の製造方法。
【請求項４】
（Ａ）工程で用いるアルカリ剤が、アルカリ金属の水酸化物である請求項２または３に記載の羽毛粉体の製造方法。
【請求項５】
（Ｂ）工程で用いる酸化剤が、過酸化水素、過塩素酸、過ギ酸および過酢酸の中から選ばれる少なくとも１種である請求項２〜４のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法。
【請求項６】
（Ａ）工程における羽毛濃度が、乾燥羽毛基準で、水系媒体に対して２〜１０質量％である請求項２〜５のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法。
【請求項７】
（Ｂ）工程と（Ｃ）工程との間に、機械的粉砕工程を設ける請求項２〜６のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法。
【請求項８】
（Ｃ）工程で得られた乾燥羽毛粉体の水分含有率が１０質量％以下である請求項２〜７のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法。
【請求項９】
家禽類が鶏である請求項２〜８のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の羽毛粉体、または請求項２〜９のいずれか１項に記載の方法により得られた羽毛粉体からなる土壌改良材。
【請求項１１】
請求項１０に記載の土壌改良材を含むことを特徴とする植物栽培土。
【請求項１】
家禽類の羽毛を化学的粉砕処理してなり、かつ下記の性状を有することを特徴とする羽毛粉体。
（１）組成
脂質 ： ０．５〜３質量％
蛋白質 ： ８５〜９４質量％
炭水化物： ０〜２質量％
灰分 ： ０．５〜３質量％
水分 ： ５〜１０質量％
（２）サイズ分布
４メッシュ残 ： ５〜１９質量％
４メッシュパス・１６メッシュ残 ： ５０〜８５質量％
１６メッシュパス・２６メッシュ残： ３〜１５質量％
２６メッシュパス・３６メッシュ残： ３〜１０質量％
３６メッシュパス ： １〜５質量％
（３）臭度： １３０〜１５０
（４）白色度： ７０〜８０
【請求項２】
（Ａ）家禽類の羽毛を、水系媒体中にて、ｐＨ１２．５〜１４．０および温度３０〜６０℃の条件下に、アルカリ剤にてアルカリ処理する工程、（Ｂ）前記（Ａ）工程で得られた羽毛を含むアルカリ処理液を、ｐＨ８．０〜１３．０および温度３０〜６０℃の条件下に、酸化剤にて酸化処理する工程、および（Ｃ）前記（Ｂ）工程で得られた酸化処理液を、中和、固液分離、洗浄および乾燥処理する工程、を含むことを特徴とする羽毛粉体の製造方法。
【請求項３】
（Ａ）工程におけるアルカリ処理および／または（Ｂ）工程における酸化処理を機械的粉砕処理下に行う請求項２に記載の羽毛粉体の製造方法。
【請求項４】
（Ａ）工程で用いるアルカリ剤が、アルカリ金属の水酸化物である請求項２または３に記載の羽毛粉体の製造方法。
【請求項５】
（Ｂ）工程で用いる酸化剤が、過酸化水素、過塩素酸、過ギ酸および過酢酸の中から選ばれる少なくとも１種である請求項２〜４のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法。
【請求項６】
（Ａ）工程における羽毛濃度が、乾燥羽毛基準で、水系媒体に対して２〜１０質量％である請求項２〜５のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法。
【請求項７】
（Ｂ）工程と（Ｃ）工程との間に、機械的粉砕工程を設ける請求項２〜６のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法。
【請求項８】
（Ｃ）工程で得られた乾燥羽毛粉体の水分含有率が１０質量％以下である請求項２〜７のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法。
【請求項９】
家禽類が鶏である請求項２〜８のいずれか１項に記載の羽毛粉体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の羽毛粉体、または請求項２〜９のいずれか１項に記載の方法により得られた羽毛粉体からなる土壌改良材。
【請求項１１】
請求項１０に記載の土壌改良材を含むことを特徴とする植物栽培土。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−３１０６６（Ｐ２０１０−３１０６６Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１８１８３９（Ｐ２００８−１８１８３９）
【出願日】平成２０年７月１１日（２００８．７．１１）
【出願人】（５９９０４６２５４）有限会社梅田事務所 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月１１日（２００８．７．１１）
【出願人】（５９９０４６２５４）有限会社梅田事務所 (11)
【Ｆターム（参考）】
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