專利名稱：人造苗床及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到含有100％纖維素纖維的非織造材料的制造和用途，其中100％纖維素纖維作為介質(zhì)用于將所需要的種子、肥料、吸收濕氣的水凝膠和/或除草劑摻入苗床。本發(fā)明特別是涉及到提供一種不含合成材料的具有基本的纖維素基礎(chǔ)、完全可生物降解的苗床。
背景技術(shù)：
多年來，人們利用植被美化環(huán)境、固定土壤。植被存在的一個特殊問題就是植物繁殖和/或生根需要很多時間。根生長緩慢、水保持力不足造成種子萌發(fā)受阻。為促進植物生長，研發(fā)了預(yù)制的種子載體，比如見美國專利號2648165(Nestor)，2826865(Chohamin)，2909003(Marshall)，3914901(Muldner)的公開文本。
種子載體是公知技術(shù)，且存在很多問題，如難以操作、含有非生物降解的成分、含有非均質(zhì)的混合物、保水力差、貨架壽命短。
現(xiàn)有的很多種子載體利用合成網(wǎng)、織物以及其他薄層材料作為支撐介質(zhì)。網(wǎng)太脆弱，難以提供充分的土壤固定，使用時易扯破，另外也難操作。合成材料太貴，而且不可降解，易被在下面生長的植物富集。且網(wǎng)可因多的行人、車輛和疾風(fēng)移位，最終必須把它拿掉致使侵蝕控制失效。
為加速支撐介質(zhì)的生物降解，種子載體利用可生物降解材料如輕質(zhì)紙作為底層材料，比如見美國專利號4173844(Knolle等)，4190981和4318248(Mulder)的公開文本。
美國專利號4283880(Fjeldsa)公開了一種“泥炭紙”，使用泥炭蘚作種子基質(zhì)材料。
現(xiàn)有的網(wǎng)已被應(yīng)用或建議應(yīng)用于諸如環(huán)境美化、公路的建設(shè)和維護以及露天礦的恢復(fù)。可能除了某些環(huán)境美化的應(yīng)用外，所有這些應(yīng)用都需要一旦被網(wǎng)覆蓋的面積被種植后幾乎不需要維護的系統(tǒng)。若有一種產(chǎn)品既可以被完全降解，使植被充分發(fā)育，還可以提供相當好的侵蝕控制，這將是最理想的。
美國專利號4786550(McFarland等)公開了使用熔噴法和共成型材料制造人造苗床的方法。該人造苗床包含種子、肥料、除草劑、超級吸收劑、纖維素纖維與合適聚合物如聚乙烯或聚丙烯結(jié)合構(gòu)成的共成型材料。雖然該組合提供了適宜的苗床，但因為其中含有聚合物導(dǎo)致提高了生物降解時間。
纖維素纖維和纖維素為基礎(chǔ)的材料用于制造人造苗床已有一段時間了，雖然這些材料益處較多，但它們總是與可以延長生物降解時間的其他合成材料一起使用，或者用織物材料或纖維網(wǎng)固定。因此，仍然需要一種在播種期穩(wěn)定的、在合理的時間范圍內(nèi)降解、不含合成纖維、在萌芽和發(fā)芽期為種子提供保護和營養(yǎng)的人造苗床。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種包含以未使用過的、再生的或廢棄的木漿纖維做基礎(chǔ)的人造苗床，其通過液壓系統(tǒng)、含有基于纖維素的粘合劑或膠合劑的干的非織造物空氣吹制系統(tǒng)或含有基于纖維素的粘合劑或膠合劑的干的非織造物針刺系統(tǒng)形成。該苗床可包含種子、肥料、生長激素、水凝膠、除草劑、殺真菌劑、殺蟲劑或其他促進種子發(fā)芽和生長、改善周邊環(huán)境的添加劑。
人造苗床包括載體介質(zhì)，其中該載體介質(zhì)含有100％可生物降解的纖維素纖維、基于纖維素的粘合劑、種子、肥料、除草劑、水凝膠、除草劑、生長基質(zhì)，這些物質(zhì)均勻混合并形成預(yù)制的苗床，所述苗床具有延長的貨架壽命。制造新苗床的方法包括通過空中壓制法導(dǎo)入纖維素纖維、種子、肥料、除草劑、水凝膠以及生長介質(zhì)，其中這些成分用可生物降解的基于纖維素的粘結(jié)劑粘結(jié)在一起。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有很多優(yōu)點。本發(fā)明的人造苗床能使種子散布均勻。因為種子是嵌入材料中的，所以將不會從苗床上被沖走。本材料的重量很輕，這與草皮相比更易于播種。本發(fā)明降低了澆水頻率，并允許在斜坡上播種。與草皮的使用相比，在陰面斜坡播種有了很大改善，因為草皮草在陰面生長不良。本發(fā)明產(chǎn)品在播種后并不需額外的覆蓋物來防止干燥。
此外，由于不需要稻草或其它材料，所以就減少了使用這些材料時被吹得到處皆是，弄得很難看的問題。本發(fā)明另一個優(yōu)點是當種子處于萌發(fā)時保護種子免遭鳥類的吞食。本發(fā)明的材料還會快速降解，此降解過程由所使用的纖維素粘合系統(tǒng)控制。
本發(fā)明的產(chǎn)品還可以含有添加劑，如殺蟲劑或除草劑，以抑制雜草生長，還可以給產(chǎn)品染色，使之在草生長前就呈現(xiàn)草的外觀。將水凝膠與草種配合，則長草季節(jié)可超越正常的秋季和春季的種植時間。
綜上所述，本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中材料、工藝過程、設(shè)備的缺點，提供一種低成本、可生物降解的人造苗床。
本發(fā)明的另一個目的是提供由100％可生物降解的纖維素纖維構(gòu)成的人造苗床，它比以前的苗床更少需要澆水。
根據(jù)以下的詳述和


，本發(fā)明的優(yōu)點和目的將更為明顯。

圖1為本發(fā)明產(chǎn)品的局部截面圖。
圖2為本發(fā)明產(chǎn)品在種子發(fā)芽后的局部截面圖。
圖3為按照本發(fā)明的多層苗床的局部截面圖。
圖4為按照本發(fā)明的一個多層苗床的局部截面圖。
圖5為本發(fā)明產(chǎn)品成形設(shè)備的圖解說明。
具體實施例方式
參照圖1，按照本發(fā)明的人造苗床的局部截面圖，人造苗床用10標記。圖1中苗床10是由木漿(纖維素)纖維20和基于纖維素的粘合劑(未示出)組成的網(wǎng)狀物。苗床10還含有種子21，也可任選地含有肥料23，水凝膠22或其他促進種子發(fā)芽和生長的添加劑如除草劑、殺蟲劑和生長激素。干的水凝膠22和種子21都被緊固在纖維20的網(wǎng)內(nèi)。纖維20在擠壓中由基于纖維素的粘合劑粘合。這里涉及的木漿纖維和纖維素粘合劑的空氣成形結(jié)合稱為共成型。將水凝膠注入復(fù)合型材料的系統(tǒng)在美國專利號4604313已有公開，在此處作為參考。
圖2為一種按照本發(fā)明的苗床110。種子121已經(jīng)長出根124和芽125。根124穿入土壤T中。混合木漿纖維120和纖維素粘合劑(未示出)還未顯著降解。水凝膠122吸水膨脹，肥料123持續(xù)為植物提供營養(yǎng)。
圖3為由薄層230、231、232構(gòu)成的本發(fā)明的一種板210的截面圖。顆粒222是位于底層232中的水凝膠。顆粒221是位于中層222里的種子，顆粒223是位于最上層230中的肥料。
根據(jù)本發(fā)明可以形成備選的雙層結(jié)構(gòu)。該雙層結(jié)構(gòu)由起始層構(gòu)成，該層由復(fù)合木漿纖維和纖維素粘合劑構(gòu)成。上層含有種子、肥料和水凝膠。值得注意的是有些顆粒如種子可遷移到低層，這是由于在成形時去除了結(jié)構(gòu)中的空氣。該結(jié)構(gòu)可通過用兩罐的成形系統(tǒng)來制作，也可以用三罐系統(tǒng)來制作，其中有一個罐不使用。
圖4為另一備選實施方案，其中苗床310也為多層，每層都含有木漿纖維320和基于纖維素的粘合劑(未示出)。上層含有肥料323。中層331含有水凝膠322，底層332接近地表T，只含有木漿纖維320和基于纖維素的粘合劑(未示出)。如圖所示，在上層330和中層331之間的區(qū)域340以及中層331和底層332之間的區(qū)域341中，可種植種子321或其它合適的材料以充分利用不同特性的添加劑。由于上面的水凝膠322使種子321持續(xù)保濕，所以這種結(jié)構(gòu)是相當理想的。當種子生長時，供給種子的肥料是可溶型的。這種方式的另一個變化是，使用前將木漿染色以基本上與地表顏色相配，以提供一個在種子發(fā)芽前看起來更美觀的人造苗床。本發(fā)明的其它改動都是可能的，如改變擠壓罐的數(shù)目、注射噴嘴的數(shù)目以及添加劑的種類。
任何適宜的添加劑都可與非織造熔噴聚合物和本發(fā)明的草種組合物提供。這些添加劑是染料、殺蟲劑(如二嗪農(nóng))、除草劑、殺真菌劑(如環(huán)烷酸銅)和滅鼠劑。為使動物(例如狗或貓)遠離新生長的植物還可添加氣味防護劑。優(yōu)選的添加劑特別為水凝膠，因為它能給種子和肥料提供一個濕潤的苗床以保證營養(yǎng)。
加到基質(zhì)中的種子可以是任何所希望的類型。適于用在地被物上的典型種子為景天屬植物的種子，苜蓿種子，常春藤種子，齒冠野豌豆種子和花種(如草夾竹桃屬植物的種子)。優(yōu)選草種，因其可大范圍生長，種子顆粒小，可用一般的顆粒供應(yīng)系統(tǒng)處理。地區(qū)特異性的種子可用來配合周圍的環(huán)境，提高發(fā)芽和生長率。
除使用苗床以提供地面覆蓋外，也可將其他種子嵌入苗床。例如，現(xiàn)有技術(shù)中靠種子繁殖的觀賞植物可以放入人造苗床。這些種子并不僅僅包括香雪球，紫苑，水香花菜，矢車菊，dosmos，紫茉莉，萬壽菊，月光花，牽?；?，雛菊，向日葵，甜豌豆，魚尾菊，金魚草，勿忘我，罌粟，野花，黑心金光菊的種子，以及其它種子。
其它一些可嵌入苗床的種子為在菜園使用的種子。這些種子并不僅僅包括蘆筍，豆，甜菜，椰菜，孢子甘藍，卷心菜，哈密瓜，胡蘿卜，花椰菜，羽衣甘藍，玉米，豇豆，黃瓜，茄子，菊苣，葫蘆，香草，羽衣甘藍，大頭菜，韭菜，生菜，瓜，芥菜，秋葵莢，洋蔥，歐洲防風(fēng)草，豌豆，南瓜，蘿卜，蕪菁甘藍，菠菜，南瓜，西紅柿，蕪箐，西瓜以及其它菜種。
農(nóng)民也可以從本發(fā)明中得益。本發(fā)明使用方便，可減少種植時間，對設(shè)備要求低。此外，環(huán)境貧乏地區(qū)的農(nóng)民可使用這種嵌入作物種子的苗床克服環(huán)境的缺陷。例如，世界干旱地區(qū)的農(nóng)民可使用含有作物種子和水凝膠的苗床，減少必要的澆灌；土地貧瘠地區(qū)的農(nóng)民可使用含有緩釋肥的苗床，在整個萌發(fā)期為種子提供養(yǎng)分。嵌入苗床的作物種子可包括玉米，大麥，小麥，大豆，紫花苜蓿，燕麥，黑麥，棉花，高粱，煙草，蕓苔，野豌豆以及青貯飼料的種子等。
本發(fā)明的薄板制品在收集以后可以進一步處理，方法是通過熱和壓力進行壓制來控制薄板的厚度。此外，薄板可被模壓加工以增強其強度、耐磨性以及易于測量和分離。
超級吸收劑或水凝膠顆粒最好能夠快速吸收并可大量持水。優(yōu)選的顆粒包含經(jīng)修飾淀粉(美國專利號3981100敘述了這種樣品)和含有親水基的高分子量丙烯酸聚合物。很多種類的水溶性水凝膠顆粒在市場上很易買到，并且可吸收高于自身重量20多倍的水，優(yōu)選可吸收高于自身重量100多倍的水。這些吸收顆粒大小可各不相同，但通常優(yōu)選在約50微米到約500微米之間的較好，這樣能很好的保留在苗床中，并且在成形時易于處理，不至于在環(huán)境中產(chǎn)生粉塵。
種子、水凝膠以及其他材料的顆?？稍谌魏魏线m之處被導(dǎo)入纖維束中。種子可在纖維已稍固化的地方導(dǎo)入，這樣種子不會受到高溫破壞。然而，盡管熔噴流有點熱，但是整個過程非常高的冷卻速率將防止給種子實質(zhì)性的破壞，因為冷卻將在熱能傳遞到并損傷到種子以前進行，種子一般由干的隔離外皮保護著。用機械力量足以把種子和其它顆粒捕獲，一般不必使用纖維素粘合劑來將顆粒固定在適當位置。此外，如在圖4中所說明的，過碎而不能吹送到空氣流中的添加劑可被沉降到兩層之間。
本發(fā)明的苗床根據(jù)需要可與其它產(chǎn)品合并使用。此外，苗床可用棉紙基質(zhì)、其它可生物降解具滲透性的基于纖維素的或100％可生物降解的膜做成。在棉紙或可滲透基質(zhì)上成形，可以降低水凝膠或草種通過成形空氣系統(tǒng)時被排出到有小孔的傳送帶底下的可能性。
本發(fā)明的人造苗床可以各種不同的方式使用。一般，將復(fù)合層放置在地上并澆水，直到草種或其它種子材料發(fā)芽、生根。澆水時苗床形成地表的形狀，并緊貼地表，因此降低了移動的可能性。纖維素纖維和粘合劑將隨之降解并分散。此外，可先令整捆人造苗床預(yù)發(fā)芽，再將之鋪于地面以便更迅捷的地面覆蓋。這樣一種工藝過程在播種地區(qū)會有好處，在這些地方快速生根是特別合乎需要的。此外，苗床可用于特殊基質(zhì)形狀以造成植物雕塑或灌木修剪。
參照圖5，為用于制造苗床的設(shè)備，用450標記。材料裝進入口460，再與木漿纖維一起送入傳動帶461。整個過程中可使用額外的入口(未示出)來改變材料的混合物或?qū)訑?shù)。傳動帶461從設(shè)備450中通過時，軋輥462將材料壓平，使其具有適宜的密度。材料離開設(shè)備450前，加熱設(shè)備463將材料加熱，保證粘合材料具適宜的活性。加熱過后，材料就冷卻，可通過壓花機464進行壓紋以增加強度，或在材料離開輸出帶465前做出切痕。
本發(fā)明已經(jīng)總的描述了將纖維素粘合劑添加到木漿纖維中，但也能利用其它來源的纖維素纖維，如花生種子、泥煤苔和新聞用紙都可以使用。其它能使苗床具有吸收性和強度的纖維素材料也適合用于本發(fā)明。
因為前述的內(nèi)容是本發(fā)明人為實施本發(fā)明所公開的最優(yōu)實施方案，以使相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤悦黠@地本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易對本發(fā)明做出改進和變化。這樣，不必解釋便可限定這方面的內(nèi)容，但應(yīng)當包括前述的這些明顯改變，并僅受本發(fā)明的要旨和范圍以及后附權(quán)利要求的范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種人造苗床，其包含種子、纖維素纖維以及100％可生物降解的基于纖維素的粘合劑。
2.如權(quán)利要求1所述的人造苗床，其中所述苗床包括添加的下列一種或多種添加劑肥料、除草劑、殺蟲劑、殺昆蟲劑、殺真菌劑以及超級吸收劑。
3.如權(quán)利要求1所述的人造苗床，其中所述苗床被染色以基本上與周圍地表相配。
4.如權(quán)利要求1所述的人造苗床，其中所述苗床包含草種。
5.如權(quán)利要求1所述的人造苗床，其中所述苗床包含地區(qū)特異性的種子。
6.如權(quán)利要求1所述的人造苗床，其中所述苗床包含觀賞植物的種子。
7.如權(quán)利要求1所述的人造苗床，其中所述苗床包含菜種。
8.如權(quán)利要求1所述的人造苗床，其中所述苗床包含作物種子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包含以未使用過的、再生的或廢棄的木漿纖維做基礎(chǔ)的人造苗床，其通過液壓系統(tǒng)、含有基于纖維素的粘合劑或膠合劑的干的非織造物空氣吹制系統(tǒng)或含有基于纖維素的粘合劑或膠合劑的干的非織造物針刺系統(tǒng)形成。該苗床可包含種子、肥料、生長激素、水凝膠、除草劑、殺真菌劑、殺蟲劑或其他促進種子發(fā)芽和生長、改善周邊環(huán)境的添加劑。
文檔編號A01C1/04GK1646003SQ03802816
公開日2005年7月27日 申請日期2003年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月30日
發(fā)明者D·K·摩爾 申請人:埃茨格林聯(lián)合責任有限公司