應用做苗床的熔噴體和共型材料的製作方法
2023-05-31 10:36:21
專利名稱:應用做苗床的熔噴體和共型材料的製作方法
本發明涉及到以非織造物做為苗床的措施和應用。特別是涉及到提供熔噴物材料，這種材料已將種子和為萌發種子用的供養基質，例如肥料和超級吸收劑等摻合在一起。
黃麻纖維織造的和合成的結網用於侵蝕控制已有好幾年了。平網難以使土壤充分固定，也難掌握，並在擱放時易被撕裂。閉式網太貴，並且是不可降解的，易被網下生長的草抬起，可被風把網從地上吹起，最終必須把它拿掉致使侵蝕控制失效。
現有的網已被使用或已被建議應用於諸如公路的建造和維護、環境美化和露天採礦分離上。除了可能有某些環境美化類的應用以外，所有這些用途都要求一旦被網復蓋的面積被設置以後不需要很多維護的系統。如果一種產品，它既會被充分降解，使植物充分發育，還可提供恆定的侵蝕控制，這將是最理想的。
美國專利3,315,408(Fisher)是一個早期用人工織造物供土壤侵蝕控制用的例子。儘管此專利建議使用不同類型的紗線，包括可生物降解的紗線，和含有待釋放的藥劑或物質(例如肥料、農藥和除草劑等)的管形的或多孔芯的紗線，但此專利所講的織造物材料具有織造物材料不足的缺點，需要有一定的柔軟性，並且需是可編制的線。此外，所講的此織造物並不具有足夠的多方面適應性以提供一個完整的農業—園藝系統。
與網型相反，其它類型的，使用材料薄板的覆蓋料或地被物都已公開，例如，美國專利3,205,619(Henry)，美國專利3,303,323(Popa)，美國專利3,467,142(BoyLe)，美國專利3,511,694(Lippoldt等人)，美國專利3,427,194(Lippoldt等人)，以及美國專利3,516,196(Lippoldt等人)。 Henry，Popa，和Boyle等人的專利講了利用這樣一些薄板做灌溉或液體分流用。還有的建議把種子、殺真菌劑、肥料、殺蟲劑、除莠劑和生長激素等都裝到地被板上，用來促進草或其它植物的種植和生長。可參看美國專利3,557,491(Franklin等人)，美國專利3,160,986(Watson等人)。然而在以前不可能提供這樣的組分和適合要求的具有網眼結構的地面覆蓋物，特別是具有足夠的適應性和其它基本特徵的地面覆蓋物，為農業—園藝提供一完整系統。
美國專利3,848,359(Seitn等人)公開了用於侵蝕控制環境美化和其它農業用途的編織覆蓋物。公開了在這種織造物中可含有一個可降解的種子袋。此產品的缺點是，成形很複雜，再有，種子袋不易保留水份，必須被固定到織造物上，和容易移位。
美國專利4,429,001(Kolpan)和英國專利申請GB2,115,731(Minto等人)公開了在熔噴基質中使用強吸收劑物質做成一吸附層。在英國專利申請中公開了吸收劑材料可以是粘土，海綿或超級吸收劑。
美國專利4,100,324(Anderson等人)公開了用聚合物纖維和纖維素纖維的熔噴混合體製成一種非織造物。
仍然需要一種農業上用的織造物，它在播種期將是穩定的，在一合理的時間範圍內被降解，並進一步在萌發和抽芽期將給種子提供保護和營養。
本發明的一個目的是克服以前的人工材料、工藝過程和設備的缺點。
本發明的另一個目的是提供一種人工苗床或覆蓋物，它比以前的苗床更少需要澆水。
本發明的再一個目的是為製做人工苗床提供一種低成本的工藝過程和設備。
本發明的這些目的和其它目的都可以由提供一種已有種子摻合在其中的熔噴物材料來實現。除了摻合種子之外，最好還摻有吸收劑材料，例如纖維素纖維和超級吸收劑材料(如水凝膠)等。此外，最好熔噴聚合物能受太陽光和/或土壤中水的作用而降解。
本發明的特別優先的形式在於製品是用一種設備和工藝過程做出的，在其中產生空氣成形的聚烯烴纖維和纖維素纖維的結構，並在成形過程中將種子和超級吸收劑顆粒摻在其中。這種形式下生產的製品含有嵌入到非織造熔噴材料的膨鬆結構中的種子，種子在那裡可自由地抽芽，且不易被搖松或被鳥啄去。
附圖簡要說明圖1是本發明的一種製品的橫截面片斷。
圖2是本發明的一種製品在抽芽之後的橫截面片斷。
圖3是為本發明製品的成形設備的圖解說明。
圖4是按照本發明為製做一種多層製品的成形設備的圖解說明。
圖5、6和7都是按照本發明的多層製品的橫截面片斷。
圖8是按照本發明的另一種成形設備的圖解說明。
圖9和10都是按照本發明的多層製品的橫截面片斷，這些也可以在圖8的設備上製做。
實現本發明的模式本發明的設備、工藝過程和製品都具有許多優點，遠遠超過已有的那些方法、設備和製品。用本發明製成的人工苗床可以保證使種子分散均勻。因為種子是嵌入材料中的，所以將不會從苗床上被衝走。本發明的製品在播種後並不需要任何覆蓋物以預防乾涸。此外，由於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。本發明另一個優點是當種子處於萌發時期為防鳥提供了條件。本發明的材料將進一步被迅速降解，這種降解作用可由所用聚合物的結構來控制。本發明減少了給苗床澆水的次數，並允許在陡坡地播種。此外，與使用草皮相比，大大改善了在背陰處的坡地上播種，因為草場上的草在陰面生長不好。本材料的重量很輕，放下去播種比用草皮要容易得多。本發明的製品還可以含有添加物，如殺蟲劑或除莠劑以抑制雜草生長，甚至可以染色在草生長之前使之呈現草的外觀。用超級吸收劑與草種配合，則長草季節可超越正常的秋季和春季的種植時間。本發明的這些優點和其它優點在以下的詳述中將顯得更加明顯。
圖1是按照本發明的一個製品的橫截面片斷。圖1的製品10是由空氣成形的聚合物纖維12和木纖維14組成的網狀物。製品10還含有種子16和超級吸收劑18。幹的超級吸收劑18和種子16都被牢固地夾在纖維12和14的網內。用擠壓後在空氣成形時立即進行混合的方法使纖維12和14機械地結合在一起。熱塑性聚合物和木漿纖維的混合物的熔噴方法是已知的，如在美國4,100,324(Anderson等人)所公開的那樣，可參考。纖維素纖維和熔噴聚合物的空氣一成形的結合體通稱為共型。把超級吸收劑引入到熔噴混合材料中的一個系統是在美國1984，4月23日，申請的申請號為602,993號的專利中公開的，(發明者Mcfarland等人)，這個是與本發明共同設計的，因此可參考。
圖2說明一種按照本發明的苗床20。種子24已經長出芽26和根28。根28穿入土壤30中。混合了的聚合物纖維32和木纖維34還沒有降解到一個明顯的程度。超級吸收劑18已吸收了水並膨脹了起來。
圖3說明本發明的設備和工藝過程，它是由熔噴物擠壓設備40組成，將熔噴物纖維44沉降到移動著的有小孔的傳動帶42上。擠壓設備40包括一個聚合物加料鬥46，聚合物被送入擠壓裝置48中。聚合物從中心噴管50中被擠壓成一組細液流。這些細液流須經過由噴管口52和54來的高速空氣流，這就使連續的液流斷開並形成熔噴材料。緊接在噴管56之下，從噴管62將種子60投入到空氣流中。通過鼓風機66把種子從貯存器64中吹出來。在種子裝置下邊有加入從噴管70中來的高級吸收劑68。超級吸收劑68是經鼓風機74從裝料鬥72引入的。緊接擠壓噴管56下面加入由成纖器78來的脫落木纖維。雖然用圖來說明時，種子、木纖維和超級吸收劑的各管口之間要有明顯的距離，但是最好的裝置是三個管口的位置安放得非常相近，緊接在熔噴擠壓噴管56之下。由滾輪80把漿料引入成纖器78中，在這裡把漿液打散並使之與由通道82來的空氣流相會合，將纖維84吹到成形的材料流中，其中含有熔噴物81，超級吸收劑68和種子60。含有超級吸收劑68和種子60的熔噴物被沉降到有小孔的傳送帶42上，用一排風扇裝置44畫出。由主動輥47和49移動的有小孔的傳送帶42將網板5輸送到裝置53上，在那裡被捲成卷以備儲存。為了供各種不同用途使用可將卷55再切割成一定大小。
圖4中所示的設備可用來說明，用本發明有可能對工藝過程、設備和產品做某些變化和修改。圖4系統有三個熔噴擠壓罐110，112，和114。如圖所示，每一個罐裝有一進料鬥，為的是按照本發明加入特殊的材料。在圖4的多功能系統中，利用罐110，112和114中任何的一到三個罐都可通過這些加料鬥116，118，和120製成一種單層，雙層或三層的產品。此外，每一個罐中可以裝一樣的料或通過進料鬥116，118和120供應不同的添加料。值得注意的是在每一種情況下，成纖器122，124和126都是用來把脫落的纖維素纖維分別送到熔噴流128，130和132中。例如，擠壓器110可以擠壓熔噴的聚丙烯，脫落的木纖維將在134處加到其中。送料鬥116將會供應超級吸收劑136，以使鋪製成一種含有超級吸收劑140的單層熔噴物。然後單層的基質140將經過熔噴物擠壓器112的下方，在把纖維素纖維144吹入熔噴物流130之前，緊接著在那裡種子142將會被吹入熔噴流130中，熔噴物流130將被鋪製成一層含有熔噴物146的種子層，在含有熔噴物140的超級吸收劑層之上。然後140和146的雙層混合物會移至熔噴物加料鬥114之下，在這裡將會加入另一種聚丙烯132的熔噴流，緊接在加入脫落木纖維150之前把細粒的肥料148從這裡加入。此熔噴物流132將被鋪在前面的層146之上成為層152。這種三層的混合物含有用以保持溼度的超級吸收劑、種子、和為種子萌發用的肥料。然後可把由層140、層146和層152所形成的混合層156捲起或在脫離成形設備以後切割成適用的形狀。並不是把種子、肥料、和超級吸收劑等配料非得在所示之處引入不可，以任何次序引入它們都是可以的。此外，在某些例子中，在每層都混合有種子、超級吸收劑和肥料，這可能會更好。開動熔噴物加料器110，僅製成共型或熔噴聚合物而不加入其它的特殊物質也是可能的。如果顆粒較小並且顆粒容易被風扇裝置160吸下則這樣做可能是有利的。顆粒似乎不大可能被下一個風扇162和164吸去，因為顆粒被收集在第一個形成層140中。
圖5是由層140，層146和層152組成的本發明的一種板156的橫截面。顆粒136是在最低層裡的超級吸收劑。顆粒142是在中層146裡的種子，而顆粒148是在最上層152裡的肥料。
圖6的結構是按照本發明所製成的另一種雙層的結構。圖6的雙層結構是用一個起始層170製成的，該層由脫落木纖維和熔噴材料組成。種子174和肥料176以及超級吸收劑178都從上層172加入。值得注意的是有些顆粒，例如種子175已遷移到低層，這是由於在成形時通過結構的空氣將種子排出。圖6的結構可以用兩罐的成形系統來製做，也可以用象圖4那樣的系統，其中有一個罐不使用。
圖7是另一種替代的結構。在圖7的結構中，上層180配有肥料184。中層182配有超級吸收劑186，而緊挨著地鋪放的層188含有草籽190。由於上面的超級吸收劑使種子持續地保持溼潤，所以這種結構是相當理想的。當種子萌發時供給種子的肥料是可溶型的。這種方式的另一個變化是上層的聚合物纖維192，可以做成綠色聚合物被擠壓出或者在使用前把漿染成綠色以提供一個在抽芽之前為一較令人喜愛的人工苗床。本發明的其它變化包括可以改變擠壓罐的數目，顆粒投料管的數目、和添加料的變化。
按照本發明的另一種可替換的方式是圖8的199設備。除了有兩個顆粒送料器208和210之外，圖8的設備相當於圖4的。此外還裝備有一個可滲透的基質材料194的原料槽192。送料器208和210適用於將顆粒200和202從顆粒儲存裝置204和206中輸送到層140和146上面。這個系統特別適合於沉降那些太易損壞而不能投入到熔噴流中的種子。用於熱敏材料的這些顆粒撒布器還可用來撒布活的熱敏物質如真菌孢子，酵母、幼蟲、益蟲卵或細菌等，為的是在苗床上做非化學性的有機病蟲害控制。顆粒撒布器還適合於間歇地撒布著色劑或其它標記物，以便指示在所撒布材料的特性上的改變。圖8的這種設備允許在添加料上形成很大的變化，無論是在三個熔噴物層中的每一層上，還是在兩個熔噴物層之間。可以使用可滲透性的基質194做成容易處理並在成形時能減少添加料損失的基層。優良的可滲透性材料是一種紡粘型聚丙烯纖維基質。設備199可以在不使用某些添加料撒布器或者不用再外加基底層194的情況下工作。
圖9和10是按照本發明所做出的製品的橫截面。這些製品相似於圖5和7的製品，但在兩層之間具有由顆粒加料器208和210所加入的細粒材料。在圖9中分層結構220有一個無添加料的共型222的基層，已把緩慢溶解的肥料大顆粒226施加到層222的表面224上。中層228是含有加入的超級吸收劑230的共型。已把種子234放置在層228表面上232處。頂層236是含有外加入的超級吸收劑238的典型。
圖10說明的是另一種三層結構240，它在一可滲透性的聚丙烯紡粘型材料241(例如用做菱形花紋襯板的材料)上做成的。底層242是一層熔噴聚丙烯纖維244。將緩慢生長的草種248從進料器208投放到層242和層246之間的界面245上，層246包含熔噴聚丙烯和木纖維之共型，超級吸收劑水凝膠250加入其中。經裝料器210將快速生長的草種(例如一年生的黑麥草)投放到中層246與頂層254之間的界面252上，然後用層254覆蓋這些種子，此層是由相同於層246的共型加上超級吸收劑250的顆粒所構成。混合層240是特別理想的，因為當慢速生長的草(例如蘭草)緩慢生長時，快速生長的黑麥草將充做地被物。圖8的設備可以用不同的方法操作，從而在結構上做出很大變化，在各層內，和在兩層之間使用不同的添加料，以及用不同類型的漿料做為基底層。
本發明中製做熔噴材料的聚合物原料可以是任何一種適宜的聚合物。最好是聚乙烯和聚丙烯，因為可以把它們製成可降解的形式。按已知的方式，可以用增加或減少紫外光抑制劑的方法來控制聚乙烯和聚丙烯的降解。此外，人們已經知道，象美國專利3,795,654所公開的那樣做成一種含有可水溶的穩定劑的聚烯烴，此穩定劑將被水從聚烯烴中浸出，沒有暴露在陽光下的線型聚烯烴則可以被水降解。可在本發明中使用的其它聚合物還有如聚酯類如尼龍類，在這裡聚合物可以是非常緩慢降解的或不降解的。某些容易發生洩流的坡地上使用穩定性聚合物可能是有益的。
任何適宜的添加料都可與非織選的熔噴聚合物和草種配料製成本發明的混合物。這些添加料有顏料、農藥(例如二嗪農)、除莠劑、殺真菌劑(例如環烷酸的銅鹽)和滅鼠劑等。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。優先選用的添加料是超級吸收劑，尤其是水凝膠，因為它能給種子和肥料提供一個溼潤的苗床以保證營養。
加到基質中的種子可以是任何所希望的類型。適合於用在地被物上的典型種子有費菜、車軸草、常春藤、野豌豆、和花類(例如天蘭繡球屬)的種子。最好的材料是草種，因為它廣泛的生長，籽粒小，可用一般的顆粒供應系統處理。
本發明的板產品在收集以後可以進一步處理，方法是通過熱和壓力進行壓制來控制板的厚度。此外，板可被模壓加工以增加其強度和耐磨性。
吹送的纖維最好是微纖維，其直徑平均小於約10微米，因為這樣的纖維在纖維的每單位體積中可提供較多個點與顆粒接觸。平均直徑小於5甚至1微米的非常細的纖維也可以使用，特別是同很細小的種子或水凝膠顆粒一起使用。
超級吸收劑或水凝膠顆粒最好是能在壓力下迅速吸收並保留大量的液體。較好的顆粒應包括改良的澱粉、在美國專利3,981,100內敘述了這種樣品、和含有親水基的高分子量的丙烯酸聚合物。各種各樣水可溶性的超級吸收劑顆粒都是在市場上很容易買到的，並且可吸收超過其本身重量20倍以上的水，而最好的可吸收超過其本身重量100倍的水。吸收劑的顆粒大小可以很不相同，但一般在約90微米到約425微米之間的較好，為的是能很好的保留在苗床上，並且在成形時容易掌握，不致於在環境中產生粉塵。
種子、超級吸收劑和其它材料的顆粒可以在任何合適之處被送入微纖維的熔噴流中。可以在熔噴纖維已稍固化的地方引入種子，這樣可使種子不會受到高溫破壞。然而既使熔噴流是有點熔化狀，但是在熔噴時非常高的冷卻速率將防止給種子實質性的破壞，因為冷卻將在熱能傳遞到並損傷到種子以前進行，種子一般用幹的隔離外皮保護著。用機械力量足以把種子和其它的顆粒捕獲，這種聚合物的結合料一般不需要把顆粒固定在應有的位置上。此外，象在圖8中所說明的，吹送到空氣流中的過碎的添加料可能會被沉降到兩層之間。
如果需要本發明的人工鋪料與其它產品相結合。可以做成帶有紡粘布的混合鋪料。事實上，這會是較理想的，因為在熔噴物成形過程中有時使用紡粘布做為載板。此外，也可以在組織基質或其它可滲透膜上做成。在組織或紡粘物基質上成形會減少超級吸收劑或草種通過成形空氣系統時被排出到有小孔的傳送帶底下的可能。
可以各種不同的方式使用本發明的人工床。典型的是，將混合板固定在地上並澆水，直到草或其它種子抽了芽並生了根。熔噴材料和纖維素纖維將隨之降解並散開。此外，也可將整捆的人工苗床浸溼並保持在特定溫度下，直到已經開始萌發。然後可將其展開並鋪放到地上以便更快地裝備成地被物。這樣一種工藝過程對在場地上播種會有好處，例如棒球場或者兒童遊戲場，在這些地方使草快速生根長起來是特別合乎需要的。
另外，可以使用此基質物作為裝飾方法，例如用它復蓋各種形像的物體並使草萌芽以造成一個有生命的雕塑品。
本發明已經總地描述了將脫落木纖維從漿料中添加到熔噴料中，但另一方面也可以利用其它來源的纖維素纖維。典型的其它來源有落花生種子、泥炭蘚、和白報紙等。這些以及其它的纖維素材料對於本發明都會是適合的，因為用它們的目的是提供一種吸收劑結構以及給基質一定的強度。
由以上敘述可明顯地看出，本發明的設備、工藝過程和製品在本發明的精神範圍以內都可以有許多變化，本發明的範圍僅以權利要求
的範圍為限。
權利要求
1.由一種熔噴聚合物和多數種子組成的一種製品。
2.權利要求
1的製品，還包含纖維素纖維。
3.權利要求
1的製品，還包含超級吸收劑。
4.權利要求
1的製品，製品中含有許多層。
5.權利要求
1的製品，在制品的多層中每層內含有添加物。
6.權利要求
1的製品，該製品中還包含纖維素纖維和超級吸收劑。
7.權利要求
1的製品，所述製品中含有一種紡粘型聚合物材料的底板。
8.權利要求
1的製品，其中所述的熔噴聚合物是一種線型聚烯烴，並容易受日光或水的作用而降解。
9.權利要求
1的製品，至少還含有一種從下列配料中選定的一種配料，這些配料包括肥料、超級吸收劑、著色劑、除莠劑、殺真菌劑、滅鼠劑、防動物、細菌和孢子的氣味防護劑。
10.製做人工生長床的工藝過程，特徵在於它包括至少熔噴一種聚合物材料流並將種子沉降到該熔噴材料中。
11.權利要求
10的工藝過程，還包括把種子和超級吸收劑引入到所述形成的流中。
12.權利要求
10的工藝過程，還包括把種子和天然吸收劑纖維引入到至少一種所述的聚合物材料流中。
13.權利要求
10的工藝過程，還包括至少兩個製做熔噴多聚物的擠壓罐和一條移動的有小孔的傳送帶，在傳送帶上收集熔噴物纖維。
14.權利要求
10的工藝過程，其中還有一種移動並有小孔的構件，用來收集熔噴材料。
15.權利要求
13的工藝過程，其中把不同的添加料引入到每一種聚合物流中。
16.權利要求
10的工藝過程，其中所述過程包括第一個罐用來製做含有纖維素纖維的熔噴材料，至少其它罐中的一個用來製做含有顆粒的熔噴材料，顆粒是在成形時引入到材料流中的，所述的顆粒在這裡包括種子、肥料、超級吸收劑、除莠劑、殺真菌劑、著色劑、和它們的混合物。
17.權利要求
10的工藝過程，其中所述的聚合物材料是一種線型聚烯烴，並容易受陽光而降解。
18.權利要求
14的工藝過程，其中將可滲透的腹板在收集所述的熔噴材料以前，安置在有小孔的構件上。
19.製做混合製品的工藝過程，它包括提供第一條有脫落木纖維引入到其中的熔噴物的材料流。收集所述的第一條材料流來製做一種腹板，提供至少二分之一的熔噴聚合物的材料流，內含引入到其中的脫落木纖維，將所述熔噴物材料流的至少二分之一收集到該腹板上，並把種子加到至少一個收集腹板上及熔噴物流中。
20.權利要求
19的工藝過程，其中將所述的種子沉降到所述腹板的表面上，並用熔噴物材料覆蓋，此材料是從至少二分之一的所述材料流中得到。
21.權利要求
19的工藝過程，包括將超級吸收劑加到至少一個所述收集腹板上和所述熔噴物流中。
22權利要求
19的工藝過程，包括將所述腹板收集到一個可滲透的紡粘型材料上。
23.為製做混合型熔噴物製品的設備，包括一個擠壓裝置，至少能形成一條熔噴材料流；一種投料裝置，將纖維素纖維投入到至少一個所述熔噴物的材料流中；為把種子投入到至少一個所述熔噴材料所成形的流中的投料裝置；以及收集熔噴聚合物材料、種子、和纖維素纖維的混合物的裝置。
24.權利要求
23的設備，包括多個為熔噴材料用的擠壓裝置，隨後將熔噴材料沉降到相同移動的收集裝置中。
25.權利要求
23的設備，包括投料裝置，至少投入是下列配料中的一種，主要包括超級吸收劑、肥料、和著色劑。
26.權利要求
23的設備，其中所述的為投入種子和纖維素纖維的裝置包括輸送所述種子和超級吸收劑到一空氣流中的裝置。
27.權利要求
23的設備，其中所述的收集裝置是一條移動的有小孔的傳送帶。
28.為製做混合材料的設備，包括製做熔噴聚合物材料的裝置和把種子加到所述熔噴物材料上的裝置。
29.權利要求
28的設備，其中所述的投放種子的裝置包括一個撒布器，位於所述熔噴物材料的收集器之上。
30.為萌發種子的一個工藝過程，包括提供一種苗床，其中含有熔噴聚合物，許多種子，把所述苗床放在一合適的基底上並溼潤該苗床。
31.權利要求
30的工藝過程，其中所述的苗床還包含有超級吸收劑。
32.權利要求
30的工藝過程，其中所述的苗床還至少含有一種選自以下的材料超級吸收劑、著色劑、除莠劑、殺孢子一真菌劑、滅鼠劑、為防動物和細菌用的氣味防護劑。
33.權利要求
30的方法，其中所述的聚合物是紫外光可降解的聚丙烯。
34.權利要求
30的方法，其中所述的苗床還含有脫落的木纖維。
專利摘要
本發明一般完成了提供一種熔噴材料的苗床，種子摻和在材料之中。最好除了摻和種子以外，還摻和有吸收劑材料，例如纖維素纖維和超級吸收劑材料(如水凝膠)。
文檔編號A01C1/04GK86103668SQ86103668
公開日1986年12月10日 申請日期1986年5月5日
發明者蒂莫西·莫裡斯·麥克法蘭, 詹姆斯·約瑟夫·奧康納 申請人:金伯利-克拉克公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan