CN86103668A - 应用做苗床的熔喷体和共型材料 - Google Patents

Abstract

本发明一般完成了提供一种熔喷材料的苗床，种子掺合在材料之中。最好除了掺合种子以外，还掺合有吸收剂材料，例如纤维素纤维和超级吸收剂材料(如水凝胶)。

Description

本发明涉及到以非织造物做为苗床的措施和应用。特别是涉及到提供熔喷物材料，这种材料已将种子和为萌发种子用的供养基质，例如肥料和超级吸收剂等掺合在一起。

黄麻纤维织造的和合成的结网用于侵蚀控制已有好几年了。平网难以使土壤充分固定，也难掌握，並在搁放时易被撕裂。闭式网太贵，並且是不可降解的，易被网下生长的草抬起，可被风把网从地上吹起，最终必须把它拿掉致使侵蚀控制失效。

现有的网已被使用或已被建议应用于诸如公路的建造和维护、环境美化和露天采矿分离上。除了可能有某些环境美化类的应用以外，所有这些用途都要求一旦被网复盖的面积被设置以后不需要很多维护的系统。如果一种产品，它既会被充分降解，使植物充分发育，还可提供恒定的侵蚀控制，这将是最理想的。

美国专利3，315，408（Fisher）是一个早期用人工织造物供土壤侵蚀控制用的例子。尽管此专利建议使用不同类型的纱线，包括可生物降解的纱线，和含有待释放的药剂或物质（例如肥料、农药和除草剂等）的管形的或多孔芯的纱线，但此专利所讲的织造物材料具有织造物材料不足的缺点，需要有一定的柔软性，並且需是可编制的线。此外，所讲的此织造物並不具有足够的多方面适应性以提供一个完整的农业-园艺系统。

与网型相反，其它类型的，使用材料薄板的覆盖料或地被物都已

公开，例如，美国专利3，205，619（Henry），美国专利3，303，323（Popa），美国专利3，467，142（Boyle），美国专利3，511，694（Lippoldt等人），美国专利3，427，194（Lippoldt等人），以及美国专利3，516，196（Lippoldt等人）。Henry，Popa，和Boyle等人的专利讲了利用这样一些薄板做灌溉或液体分流用。还有的建议把种子、杀真菌剂、肥料、杀虫剂、除莠剂和生长激素等都装到地被板上，用来促进草或其它植物的种植和生长。可参看美国专利3，557，491（Franklin等人），美国专利3，160，986（Watson等人）。然而在以前不可能提供这样的组分和适合要求的具有网眼结构的地面覆盖物，特别是具有足够的适应性和其它基本特征的地面覆盖物，为农业-园艺提供一完整系统。

美国专利3，848，359（Seitn等人）公开了用于侵蚀控制环境美化和其它农业用途的编织覆盖物。公开了在这种织造物中可含有一个可降解的种子袋。此产品的缺点是，成形很复杂，再有，种子袋不易保留水份，必须被固定到织造物上，和容易移位。

美国专利4，429，001（Kolpan）和英国专利申请GB2，113，731（Minto等人）公开了在熔喷基质中使用强吸收剂物质做成一吸附层。在英国专利申请中公开了吸收剂材料可以是粘土，海绵或超级吸收剂。

美国专利4，100，324（Anderson等人）公开了用聚合物纤维和纤维素纤维的熔喷混合体制成一种非织造物。

仍然需要一种农业上用的织造物，它在播种期将是稳定的，在一

合理的时间范围内被降解，並进一步在萌发和抽芽期将给种子提供保护和营养。

本发明的一个目的是克服以前的人工材料、工艺过程和设备的缺点。

本发明的另一个目的是提供一种人工苗床或覆盖物，它比以前的苗床更少需要浇水。

本发明的再一个目的是为制做人工苗床提供一种低成本的工艺过程和设备。

本发明的这些目的和其它目的都可以由提供一种已有种子掺合在其中的熔喷物材料来实现。除了掺合种子之外，最好还掺有吸收剂材料，例如纤维素纤维和超级吸收剂材料（如水凝胶）等。此外，最好熔喷聚合物能受太阳光和/或土壤中水的作用而降解。

本发明的特别优先的形式在于制品是用一种设备和工艺过程做出的，在其中产生空气成形的聚烯烃纤维和纤维素纤维的结构，並在成形过程中将种子和超级吸收剂颗粒掺在其中。这种形式下生产的制品含有嵌入到非织造熔喷材料的膨松结构中的种子，种子在那里可自由地抽芽，且不易被摇松或被鸟啄去。

附图简要说明

图1是本发明的一种制品的横截面片断。

图2是本发明的一种制品在抽芽之后的横截面片断。

图3是为本发明制品的成形设备的图解说明。

图4是按照本发明为制做一种多层制品的成形设备的图解说明。

图5、6和7都是按照本发明的多层制品的横截面片断。

图8是按照本发明的另一种成形设备的图解说明。

图9和10都是按照本发明的多层制品的横截面片断，这些也可以在图8的设备上制做。

实现本发明的模式

本发明的设备、工艺过程和制品都具有许多优点，远远超过已有的那些方法、设备和制品。用本发明制成的人工苗床可以保证使种子分散均匀。因为种子是嵌入材料中的，所以将不会从苗床上被冲走。本发明的制品在播种后並不需要任何覆盖物以预防干涸。此外，由于不需要稻草或其它材料，所以就减少了使用这些材料时被吹得到处皆是，弄得很难看的问题。本发明另一个优点是当种子处于萌发时期为防鸟提供了条件。本发明的材料将进一步被迅速降解，这种降解作用可由所用聚合物的结构来控制。本发明减少了给苗床浇水的次数，並允许在陡坡地播种。此外，与使用草皮相比，大大改善了在背阴处的坡地上播种，因为草场上的草在阴面生长不好。本材料的重量很轻，放下去播种比用草皮要容易得多。本发明的制品还可以含有添加物，如杀虫剂或除莠剂以抑制杂草生长，甚至可以染色在草生长之前使之呈现草的外观。用超级吸收剂与草种配合，则长草季节可超越正常的秋季和春季的种植时间。本发明的这些优点和其它优点在以下的详述中将显得更加明显。

图1是按照本发明的一个制品的横截面片断。图1的制品10是由空气成形的聚合物纤维12和木纤维14组成的网状物。制品10还含有种子16和超级吸收剂18。干的超级吸收剂18和种子16都被牢固地夹在纤维12和14的网内。用挤压后在空气成形时立即进行混合的方法使纤维12和14机械地结合在一起。热塑性聚合物和木浆纤维的混合物的熔喷方法是已知的，如在美国4，100，324

（Anderson等人）所公开的那样，可参考。纤维素纤维和熔喷聚合物的空气一成形的结合体通称为共型。把超级吸收剂引入到熔喷混合材料中的一个系统是在美国1984，4月23日，申请的申请号为602，993号的专利中公开的，（发明者Mcfarland等人），这个是与本发明共同设计的，因此可参考。

图2说明一种按照本发明的苗床20。种子24已经长出芽26和根28。根28穿入土壤30中。混合了的聚合物纤维32和木纤维34还没有降解到一个明显的程度。超级吸收剂18已吸收了水並膨胀了起来。

图3说明本发明的设备和工艺过程，它是由熔喷物挤压设备40组成，将熔喷物纤维44沉降到移动着的有小孔的传动带42上。挤压设备40包括一个聚合物加料斗46，聚合物被送入挤压装置48中。聚合物从中心喷管50中被挤压成一组细液流。这些细液流须经过由喷管口52和54来的高速空气流，这就使连续的液流断开並形成熔喷材料。紧接在喷管56之下，从喷管62将种子60投入到空气流中。通过鼓风机66把种子从贮存器64中吹出来。在种子装置下边有加入从喷管70中来的高级吸收剂68。超级吸收剂68是经鼓风机74从装料斗72引入的。紧接挤压喷管56下面加入由成纤器78来的脱落木纤维。虽然用图来说明时，种子、木纤维和超级吸收剂的各管口之间要有明显的距离，但是最好的装置是三个管口的位置安放得非常相近，紧接在熔喷挤压喷管56之下。由滚轮80把浆料引入成纤器78中，在这里把浆液打散並使之与由通道82来的空气流相会合，将纤维84吹到成形的材料流中，其中含有熔喷物81，超级吸收剂68和种子60。含有超级吸收剂68和种子60的熔喷

物被沉降到有小孔的传送带42上，用一排风扇装置44画出。由主动辊47和49移动的有小孔的传送带42将网板5输送到装置53上，在那里被卷成卷以备储存。为了供各种不同用途使用可将卷55再切割成一定大小。

图4中所示的设备可用来说明，用本发明有可能对工艺过程、设备和产品做某些变化和修改。图4系统有三个熔喷挤压罐110，112，和114。如图所示，每一个罐装有一进料斗，为的是按照本发明加入特殊的材料。在图4的多功能系统中，利用罐110，112和114中任何的一到三个罐都可通过这些加料斗116，118，和120制成一种单层，双层或三层的产品。此外，每一个罐中可以装一样的料或通过进料斗116，118，和120供应不同的添加料。值得注意的是在每一种情况下，成纤器122，124和126都是用来把脱落的纤维素纤维分别送到熔喷流128，130和132中。例如，挤压器110可以挤压熔喷的聚丙烯，脱落的木纤维将在134处加到其中。送料斗116将会供应超级吸收剂136，以使铺制成一种含有超级吸收剂140的单层熔喷物。然后单层的基质140将经过熔喷物挤压器112的下方，在把纤维素纤维144吹入熔喷物流130之前，紧接着在那里种子142将会被吹入熔喷流130中，熔喷物流130将被铺制成一层含有熔喷物146的种子层，在含有熔喷物140的超级吸收剂层之上。然后140和146的双层混合物会移至熔喷物加料斗114之下，在这里将会加入另一种聚丙烯132的熔喷流，紧接在加入脱落木纤维150之前把细粒的肥料148从这里加入。此熔喷物流132将被铺在前面的层146之上成为层152。这种三层的混合物含有用以

保持湿度的超级吸收剂、种子、和为种子萌发用的肥料。然后可把由层140、层146和层152所形成的混合层156卷起或在脱离成形设备以后切割成适用的形状。並不是把种子、肥料、和超级吸收剂等配料非得在所示之处引入不可，以任何次序引入它们都是可以的。此外，在某些例子中，在每层都混合有种子、超级吸收剂和肥料，这可能会更好。开动熔喷物加料器110，仅制成共型或熔喷聚合物而不加入其它的特殊物质也是可能的。如果颗粒较小並且颗粒容易被风扇装置160吸下则这样做可能是有利的。颗粒似乎不大可能被下一个风扇162和164吸去，因为颗粒被收集在第一个形成层140中。

图5是由层140，层146和层152组成的本发明的一种板156的横截面。颗粒136是在最低层里的超级吸收剂。颗粒142是在中层146里的种子，而颗粒148是在最上层152里的肥料。

图6的结构是按照本发明所制成的另一种双层的结构。图6的双层结构是用一个起始层170制成的，该层由脱落木纤维和熔喷材料组成。种子174和肥料176以及超级吸收剂178都从上层172加入。值得注意的是有些颗粒，例如种子175已迁移到低层，这是由于在成形时通过结构的空气将种子排出。图6的结构可以用两罐的成形系统来制做，也可以用象图4那样的系统，其中有一个罐不使用。

图7是另一种替代的结构。在图7的结构中，上层180配有肥料184。中层182配有超级吸收剂186，而紧挨着地铺放的层188含有草籽190。由于上面的超级吸收剂使种子持续地保持湿润，所以这种结构是相当理想的。当种子萌发时供给种子的肥料是可溶型的。这种方式的另一个变化是上层的聚合物纤维192，可以做

成绿色聚合物被挤压出或者在使用前把浆染成绿色以提供一个在抽芽之前为一较令人喜爱的人工苗床。本发明的其它变化包括可以改变挤压罐的数目，颗粒投料管的数目、和添加料的变化。

按照本发明的另一种可替换的方式是图8的199设备。除了有两个颗粒送料器208和210之外，图8的设备相当于图4的。此外还装备有一个可渗透的基质材料194的原料槽192。送料器208和210适用于将颗粒200和202从颗粒储存装置204和206中输送到层140和146上面。这个系统特别适合于沉降那些太易损坏而不能投入到熔喷流中的种子。用于热敏材料的这些颗粒撒布器还可用来撒布活的热敏物质：如真菌孢子，酵母、幼虫、益虫卵或细菌等，为的是在苗床上做非化学性的有机病虫害控制。颗粒撒布器还适合于间歇地撒布着色剂或其它标记物，以便指示在所撒布材料的特性上的改变。图8的这种设备允许在添加料上形成很大的变化，无论是在三个熔喷物层中的每一层上，还是在两个熔喷物层之间。可以使用可渗透性的基质194做成容易处理並在成形时能减少添加料损失的基层。优良的可渗透性材料是一种纺粘型聚丙烯纤维基质。设备199可以在不使用某些添加料撒布器或者不用再外加基底层194的情况下工作。

图9和10是按照本发明所做出的制品的横截面。这些制品相似于图5和7的制品，但在两层之间具有由颗粒加料器208和210所加入的细粒材料。在图9中分层结构220有一个无添加料的共型222的基层，已把缓慢溶解的肥料大颗粒226施加到层222的表面224上。中层228是含有加入的超级吸收剂230的共型。已把种子234放置在层228表面上232处。顶层236是含有

外加入的超级吸收剂238的典型。

图10说明的是另一种三层结构240，它在一可渗透性的聚丙烯纺粘型材料241（例如用做菱形花纹衬板的材料）上做成的。底层242是一层熔喷聚丙烯纤维244。将缓慢生长的草种248从进料器208投放到层242和层246之间的界面245上，层246包含熔喷聚丙烯和木纤维之共型，超级吸收剂水凝胶250加入其中。经装料器210将快速生长的草种（例如一年生的黑麦草）投放到中层246与顶层254之间的界面252上，然后用层254覆盖这些种子，此层是由相同于层246的共型加上超级吸收剂256的颗粒所构成。混合层240是特别理想的，因为当慢速生长的草（例如兰草）缓慢生长时，快速生长的黑麦草将充做地被物。图8的设备可以用不同的方法操作，从而在结构上做出很大变化，在各层内，和在两层之间使用不同的添加料，以及用不同类型的浆料做为基底层。

本发明中制做熔喷材料的聚合物原料可以是任何一种适宜的聚合物。最好是聚乙烯和聚丙烯，因为可以把它们制成可降解的形式。按已知的方式，可以用增加或减少紫外光抑制剂的方法来控制聚乙烯和聚丙烯的降解。此外，人们已经知道，象美国专利3，795，654所公开的那样做成一种含有可水溶的稳定剂的聚烯烃，此稳定剂将被水从聚烯烃中浸出，没有暴露在阳光下的线型聚烯烃则可以被水降解。可在本发明中使用的其它聚合物还有如聚酯类如尼龙类，在这里聚合物可以是非常缓慢降解的或不降解的。某些容易发生泄流的坡地上使用稳定性聚合物可能是有益的。

任何适宜的添加料都可与非织选的熔喷聚合物和草种配料制成本发明的混合物。这些添加料有：颜料、农药（例如：二嗪农）、除莠

剂、杀真菌剂（例如环烷酸的铜盐）和灭鼠剂等。为使动物（例如狗或猫）远离新生长的植物还可添加气味防护剂。优先选用的添加料是超级吸收剂，尤其是水凝胶，因为它能给种子和肥料提供一个湿润的苗床以保证营养。

加到基质中的种子可以是任何所希望的类型。适合于用在地被物上的典型种子有费菜、车轴草、常春藤、野豌豆、和花类（例如天兰绣球属）的种子。最好的材料是草种，因为它广泛的生长，籽粒小，可用一般的颗粒供应系统处理。

本发明的板产品在收集以后可以进一步处理，方法是通过热和压力进行压制来控制板的厚度。此外，板可被模压加工以增加其强度和耐磨性。

吹送的纤维最好是微纤维，其直径平均小于约10微米，因为这样的纤维在纤维的每单位体积中可提供较多个点与颗粒接触。平均直径小于5甚至1微米的非常细的纤维也可以使用，特别是同很细小的种子或水凝胶颗粒一起使用。

超级吸收剂或水凝胶颗粒最好是能在压力下迅速吸收並保留大量的液体。较好的颗粒应包括：改良的淀粉、在美国专利3，981，100内叙述了这种样品、和含有亲水基的高分子量的丙烯酸聚合物。各种各样水可溶性的超级吸收剂颗粒都是在市场上很容易买到的，並且可吸收超过其本身重量20倍以上的水，而最好的可吸收超过其本身重量100倍的水。吸收剂的颗粒大小可以很不相同，但一般在约90微米到约425微米之间的较好，为的是能很好的保留在苗床上，并且在成形时容易掌握，不致于在环境中产生粉尘。

种子、超级吸收剂和其它材料的颗粒可以在任何合适之处被送入

微纤维的熔喷流中。可以在熔喷纤维已稍固化的地方引入种子，这样可使种子不会受到高温破坏。然而既使熔喷流是有点熔化状，但是在熔喷时非常高的冷却速率将防止给种子实质性的破坏，因为冷却将在热能传递到並损伤到种子以前进行，种子一般用于的隔离外皮保护着。用机械力量足以把种子和其它的颗粒捕获，这种聚合物的结合料一般不需要把颗粒固定在应有的位置上。此外，象在图8中所说明的，吹送到空气流中的过碎的添加料可能会被沉降到两层之间。

如果需要本发明的人工铺料与其它产品相结合。可以做成带有纺粘布的混合铺料。事实上，这会是较理想的，因为在熔喷物成形过程中有时使用纺粘布做为载板。此外，也可以在组织基质或其它可渗透膜上做成。在组织或纺粘物基质上成形会减少超级吸收剂或草种通过成形空气系统时被排出到有小孔的传送带底下的可能。

可以各种不同的方式使用本发明的人工床。典型的是，将混合板固定在地上並浇水，直到草或其它种子抽了芽並生了根。熔喷材料和纤维素纤维将随之降解並散开。此外，也可将整捆的人工苗床浸湿並保持在特定温度下，直到已经开始萌发。然后可将其展开並铺放到地上以便更快地装备成地被物。这样一种工艺过程对在场地上播种会有好处，例如棒球场或者儿童游戏场，在这些地方使草快速生根长起来是特别合乎需要的。

另外，可以使用此基质物作为装饰方法，例如用它复盖各种形像的物体並使草萌芽以造成一个有生命的雕塑品。

本发明已经总地描述了将脱落木纤维从浆料中添加到熔喷料中，但另一方面也可以利用其它来源的纤维素纤维。典型的其它来源有落花生种子、泥炭藓、和白报纸等。这些以及其它的纤维素材料对于

本发明都会是适合的，因为用它们的目的是提供一种吸收剂结构以及给基质一定的强度。

由以上叙述可明显地看出，本发明的设备、工艺过程和制品在本发明的精神范围以内都可以有许多变化，本发明的范围仅以权利要求的范围为限。

文件名称    页    行    补正前    补正后

说明书    2    2    3，303，323    3，302，323

14    Seitn    Seith

6    2    网板5    网板51

9    7    草种    草种255

Claims (34)

1、由一种熔喷聚合物和多数种子组成的一种制品。

2、权利要求1的制品，还包含纤维素纤维。

3、权利要求1的制品，还包含超级吸收剂。

4、权利要求1的制品，制品中含有许多层。

5、权利要求1的制品，在制品的多层中每层内含有添加物。

6、权利要求1的制品，该制品中还包含纤维素纤维和超级吸收剂。

7、权利要求1的制品，所述制品中含有一种纺粘型聚合物材料的底板。

8、权利要求1的制品，其中所述的熔喷聚合物是一种线型聚烯烃，并容易受日光或水的作用而降解。

9、权利要求1的制品，至少还含有一种从下列配料中选定的一种配料，这些配料包括：肥料、超级吸收剂、着色剂、除莠剂、杀真菌剂、灭鼠剂、防动物、细菌和孢子的气味防护剂。

10、制做人工生长床的工艺过程，特征在于它包括至少熔喷一种聚合物材料流並将种子沉降到该熔喷材料中。

11、权利要求10的工艺过程，还包括把种子和超级吸收剂引入到所述形成的流中。

12、权利要求10的工艺过程，还包括把种子和天然吸收剂纤维引入到至少一种所述的聚合物材料流中。

13、权利要求10的工艺过程，还包括至少两个制做熔喷多聚物的挤压罐和一条移动的有小孔的传送带，在传送带上收集熔喷物纤维。

14、权利要求10的工艺过程，其中还有一种移动並有小孔的构件，用来收集熔喷材料。

15、权利要求13的工艺过程，其中把不同的添加料引入到每一种聚合物流中。

16、权利要求10的工艺过程，其中所述过程包括：第一个罐用来制做含有纤维素纤维的熔喷材料，至少其它罐中的一个用来制做含有颗粒的熔喷材料，颗粒是在成形时引入到材料流中的，所述的颗粒在这里包括：种子、肥料、超级吸收剂、除莠剂、杀真菌剂、着色剂、和它们的混合物。

17、权利要求10的工艺过程，其中所述的聚合物材料是一种线型聚烯烃，并容易受阳光而降解。

18、权利要求14的工艺过程，其中将可渗透的腹板在收集所述的熔喷材料以前，安置在有小孔的构件上。

19、制做混合制品的工艺过程，它包括提供第一条有脱落木纤维引入到其中的熔喷物的材料流。收集所述的第一条材料流来制做一种腹板，提供至少二分之一的熔喷聚合物的材料流，内含引入到其中的脱落木纤维，将所述熔喷物材料流的至少二分之一收集到该腹板上，並把种子加到至少一个收集腹板上及熔喷物流中。

20、权利要求19的工艺过程，其中将所述的种子沉降到所述腹板的表面上，並用熔喷物材料覆盖，此材料是从至少二分之一的所述材料流中得到。

21、权利要求19的工艺过程，包括将超级吸收剂加到至少一个所述收集腹板上和所述熔喷物流中。

22、权利要求19的工艺过程，包括将所述腹板收集到一个可渗透的纺粘型材料上。

23、为制做混合型熔喷物制品的设备，包括一个挤压装置，至少能形成一条熔喷材料流;一种投料装置，将纤维素纤维投入到至少一个所述熔喷物的材料流中;为把种子投入到至少一个所述熔喷材料所成形的流中的投料装置;以及收集熔喷聚合物材料、种子、和纤维素纤维的混合物的装置。

24、权利要求23的设备，包括多个为熔喷材料用的挤压装置，随后将熔喷材料沉降到相同移动的收集装置中。

25、权利要求23的设备，包括投料装置，至少投入是下列配料中的一种，主要包括：超级吸收剂、肥料、和着色剂。

26、权利要求23的设备，其中所述的为投入种子和纤维素纤维的装置包括输送所述种子和超级吸收剂到一空气流中的装置。

27、权利要求23的设备，其中所述的收集装置是一条移动的有小孔的传送带。

28、为制做混合材料的设备，包括制做熔喷聚合物材料的装置和把种子加到所述熔喷物材料上的装置。

29、权利要求28的设备，其中所述的投放种子的装置包括一个撒布器，位于所述熔喷物材料的收集器之上。

30、为萌发种子的一个工艺过程，包括提供一种苗床，其中含有熔喷聚合物，许多种子，把所述苗床放在一合适的基底上並湿润该苗床。

31、权利要求30的工艺过程，其中所述的苗床还包含有超级吸收剂。

32、权利要求30的工艺过程，其中所述的苗床还至少含有一种选自以下的材料：超级吸收剂、着色剂、除莠剂、杀孢子-真菌剂、灭鼠剂、为防动物和细菌用的气味防护剂。

33、权利要求30的方法，其中所述的聚合物是紫外光可降解的聚丙烯。

34、权利要求30的方法，其中所述的苗床还含有脱落的木纤维。

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