人造苗床及其制造方法 【技术领域】
本发明涉及到含有100％纤维素纤维的非织造材料的制造和用途，其中100％纤维素纤维作为介质用于将所需要的种子、肥料、吸收湿气的水凝胶和/或除草剂掺入苗床。本发明特别是涉及到提供一种不含合成材料的具有基本的纤维素基础、完全可生物降解的苗床。
背景技术
多年来，人们利用植被美化环境、固定土壤。植被存在的一个特殊问题就是植物繁殖和/或生根需要很多时间。根生长缓慢、水保持力不足造成种子萌发受阻。为促进植物生长，研发了预制的种子载体，比如见美国专利号2648165(Nestor)，2826865(Chohamin)，2909003(Marshall)，3914901(Muldner)的公开文本。
种子载体是公知技术，且存在很多问题，如难以操作、含有非生物降解的成分、含有非均质的混合物、保水力差、货架寿命短。
现有的很多种子载体利用合成网、织物以及其他薄层材料作为支撑介质。网太脆弱，难以提供充分的土壤固定，使用时易扯破，另外也难操作。合成材料太贵，而且不可降解，易被在下面生长的植物富集。且网可因多的行人、车辆和疾风移位，最终必须把它拿掉致使侵蚀控制失效。
为加速支撑介质的生物降解，种子载体利用可生物降解材料如轻质纸作为底层材料，比如见美国专利号4173844(Knolle等)，4190981和4318248(Mulder)地公开文本。
美国专利号4283880(Fjeldsa)公开了一种“泥炭纸”，使用泥炭藓作种子基质材料。
现有的网已被应用或建议应用于诸如环境美化、公路的建设和维护以及露天矿的恢复。可能除了某些环境美化的应用外，所有这些应用都需要一旦被网覆盖的面积被种植后几乎不需要维护的系统。若有一种产品既可以被完全降解，使植被充分发育，还可以提供相当好的侵蚀控制，这将是最理想的。
美国专利号4786550(McFarland等)公开了使用熔喷法和共成型材料制造人造苗床的方法。该人造苗床包含种子、肥料、除草剂、超级吸收剂、纤维素纤维与合适聚合物如聚乙烯或聚丙烯结合构成的共成型材料。虽然该组合提供了适宜的苗床，但因为其中含有聚合物导致提高了生物降解时间。
纤维素纤维和纤维素为基础的材料用于制造人造苗床已有一段时间了，虽然这些材料益处较多，但它们总是与可以延长生物降解时间的其他合成材料一起使用，或者用织物材料或纤维网固定。因此，仍然需要一种在播种期稳定的、在合理的时间范围内降解、不含合成纤维、在萌芽和发芽期为种子提供保护和营养的人造苗床。
【发明内容】
本发明公开了一种包含以未使用过的、再生的或废弃的木浆纤维做基础的人造苗床，其通过液压系统、含有基于纤维素的粘合剂或胶合剂的干的非织造物空气吹制系统或含有基于纤维素的粘合剂或胶合剂的干的非织造物针刺系统形成。该苗床可包含种子、肥料、生长激素、水凝胶、除草剂、杀真菌剂、杀虫剂或其他促进种子发芽和生长、改善周边环境的添加剂。
人造苗床包括载体介质，其中该载体介质含有100％可生物降解的纤维素纤维、基于纤维素的粘合剂、种子、肥料、除草剂、水凝胶、除草剂、生长基质，这些物质均匀混合并形成预制的苗床，所述苗床具有延长的货架寿命。制造新苗床的方法包括通过空中压制法导入纤维素纤维、种子、肥料、除草剂、水凝胶以及生长介质，其中这些成分用可生物降解的基于纤维素的粘结剂粘结在一起。
本发明与现有技术相比有很多优点。本发明的人造苗床能使种子散布均匀。因为种子是嵌入材料中的，所以将不会从苗床上被冲走。本材料的重量很轻，这与草皮相比更易于播种。本发明降低了浇水频率，并允许在斜坡上播种。与草皮的使用相比，在阴面斜坡播种有了很大改善，因为草皮草在阴面生长不良。本发明产品在播种后并不需额外的覆盖物来防止干燥。
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保护种子免遭鸟类的吞食。本发明的材料还会快速降解，此降解过程由所使用的纤维素粘合系统控制。
本发明的产品还可以含有添加剂，如杀虫剂或除草剂，以抑制杂草生长，还可以给产品染色，使之在草生长前就呈现草的外观。将水凝胶与草种配合，则长草季节可超越正常的秋季和春季的种植时间。
综上所述，本发明的目的是克服现有技术中材料、工艺过程、设备的缺点，提供一种低成本、可生物降解的人造苗床。
本发明的另一个目的是提供由100％可生物降解的纤维素纤维构成的人造苗床，它比以前的苗床更少需要浇水。
根据以下的详述和附图说明，本发明的优点和目的将更为明显。
【附图说明】
图1为本发明产品的局部截面图。
图2为本发明产品在种子发芽后的局部截面图。
图3为按照本发明的多层苗床的局部截面图。
图4为按照本发明的一个多层苗床的局部截面图。
图5为本发明产品成形设备的图解说明。
【具体实施方式】
参照图1，按照本发明的人造苗床的局部截面图，人造苗床用10标记。图1中苗床10是由木浆(纤维素)纤维20和基于纤维素的粘合剂(未示出)组成的网状物。苗床10还含有种子21，也可任选地含有肥料23，水凝胶22或其他促进种子发芽和生长的添加剂如除草剂、杀虫剂和生长激素。干的水凝胶22和种子21都被紧固在纤维20的网内。纤维20在挤压中由基于纤维素的粘合剂粘合。这里涉及的木浆纤维和纤维素粘合剂的空气成形结合称为共成型。将水凝胶注入复合型材料的系统在美国专利号4604313已有公开，在此处作为参考。
图2为一种按照本发明的苗床110。种子121已经长出根124和芽125。根124穿入土壤T中。混合木浆纤维120和纤维素粘合剂(未示出)还未显著降解。水凝胶122吸水膨胀，肥料123持续为植物提供营养。
图3为由薄层230、231、232构成的本发明的一种板210的截面图。颗粒222是位于底层232中的水凝胶。颗粒221是位于中层222里的种子，颗粒223是位于最上层230中的肥料。
根据本发明可以形成备选的双层结构。该双层结构由起始层构成，该层由复合木浆纤维和纤维素粘合剂构成。上层含有种子、肥料和水凝胶。值得注意的是有些颗粒如种子可迁移到低层，这是由于在成形时去除了结构中的空气。该结构可通过用两罐的成形系统来制作，也可以用三罐系统来制作，其中有一个罐不使用。
图4为另一备选实施方案，其中苗床310也为多层，每层都含有木浆纤维320和基于纤维素的粘合剂(未示出)。上层含有肥料323。中层331含有水凝胶322，底层332接近地表T，只含有木浆纤维320和基于纤维素的粘合剂(未示出)。如图所示，在上层330和中层331之间的区域340以及中层331和底层332之间的区域341中，可种植种子321或其它合适的材料以充分利用不同特性的添加剂。由于上面的水凝胶322使种子321持续保湿，所以这种结构是相当理想的。当种子生长时，供给种子的肥料是可溶型的。这种方式的另一个变化是，使用前将木浆染色以基本上与地表颜色相配，以提供一个在种子发芽前看起来更美观的人造苗床。本发明的其它改动都是可能的，如改变挤压罐的数目、注射喷嘴的数目以及添加剂的种类。
任何适宜的添加剂都可与非织造熔喷聚合物和本发明的草种组合物提供。这些添加剂是染料、杀虫剂(如二嗪农)、除草剂、杀真菌剂(如环烷酸铜)和灭鼠剂。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。优选的添加剂特别为水凝胶，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。适于用在地被物上的典型种子为景天属植物的种子，苜蓿种子，常春藤种子，齿冠野豌豆种子和花种(如草夹竹桃属植物的种子)。优选草种，因其可大范围生长，种子颗粒小，可用一般的颗粒供应系统处理。地区特异性的种子可用来配合周围的环境，提高发芽和生长率。
除使用苗床以提供地面覆盖外，也可将其他种子嵌入苗床。例如，现有技术中靠种子繁殖的观赏植物可以放入人造苗床。这些种子并不仅仅包括香雪球，紫苑，水香花菜，矢车菊，dosmos，紫茉莉，万寿菊，月光花，牵牛花，雏菊，向日葵，甜豌豆，鱼尾菊，金鱼草，勿忘我，罂粟，野花，黑心金光菊的种子，以及其它种子。
其它一些可嵌入苗床的种子为在菜园使用的种子。这些种子并不仅仅包括芦笋，豆，甜菜，椰菜，孢子甘蓝，卷心菜，哈密瓜，胡萝卜，花椰菜，羽衣甘蓝，玉米，豇豆，黄瓜，茄子，菊苣，葫芦，香草，羽衣甘蓝，大头菜，韭菜，生菜，瓜，芥菜，秋葵荚，洋葱，欧洲防风草，豌豆，南瓜，萝卜，芜菁甘蓝，菠菜，南瓜，西红柿，芜箐，西瓜以及其它菜种。
农民也可以从本发明中得益。本发明使用方便，可减少种植时间，对设备要求低。此外，环境贫乏地区的农民可使用这种嵌入作物种子的苗床克服环境的缺陷。例如，世界干旱地区的农民可使用含有作物种子和水凝胶的苗床，减少必要的浇灌；土地贫瘠地区的农民可使用含有缓释肥的苗床，在整个萌发期为种子提供养分。嵌入苗床的作物种子可包括玉米，大麦，小麦，大豆，紫花苜蓿，燕麦，黑麦，棉花，高粱，烟草，芸苔，野豌豆以及青贮饲料的种子等。
本发明的薄板制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薄板的厚度。此外，薄板可被模压加工以增强其强度、耐磨性以及易于测量和分离。
超级吸收剂或水凝胶颗粒最好能够快速吸收并可大量持水。优选的颗粒包含经修饰淀粉(美国专利号3981100叙述了这种样品)和含有亲水基的高分子量丙烯酸聚合物。很多种类的水溶性水凝胶颗粒在市场上很易买到，并且可吸收高于自身重量20多倍的水，优选可吸收高于自身重量100多倍的水。这些吸收颗粒大小可各不相同，但通常优选在约50微米到约500微米之间的较好，这样能很好的保留在苗床中，并且在成形时易于处理，不至于在环境中产生粉尘。
种子、水凝胶以及其他材料的颗粒可在任何合适之处被导入纤维束中。种子可在纤维已稍固化的地方导入，这样种子不会受到高温破坏。然而，尽管熔喷流有点热，但是整个过程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并损伤到种子以前进行，种子一般由干的隔离外皮保护着。用机械力量足以把种子和其它颗粒捕获，一般不必使用纤维素粘合剂来将颗粒固定在适当位置。此外，如在图4中所说明的，过碎而不能吹送到空气流中的添加剂可被沉降到两层之间。
本发明的苗床根据需要可与其它产品合并使用。此外，苗床可用棉纸基质、其它可生物降解具渗透性的基于纤维素的或100％可生物降解的膜做成。在棉纸或可渗透基质上成形，可以降低水凝胶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性。
本发明的人造苗床可以各种不同的方式使用。一般，将复合层放置在地上并浇水，直到草种或其它种子材料发芽、生根。浇水时苗床形成地表的形状，并紧贴地表，因此降低了移动的可能性。纤维素纤维和粘合剂将随之降解并分散。此外，可先令整捆人造苗床预发芽，再将之铺于地面以便更迅捷的地面覆盖。这样一种工艺过程在播种地区会有好处，在这些地方快速生根是特别合乎需要的。此外，苗床可用于特殊基质形状以造成植物雕塑或灌木修剪。
参照图5，为用于制造苗床的设备，用450标记。材料装进入口460，再与木浆纤维一起送入传动带461。整个过程中可使用额外的入口(未示出)来改变材料的混合物或层数。传动带461从设备450中通过时，轧辊462将材料压平，使其具有适宜的密度。材料离开设备450前，加热设备463将材料加热，保证粘合材料具适宜的活性。加热过后，材料就冷却，可通过压花机464进行压纹以增加强度，或在材料离开输出带465前做出切痕。
本发明已经总的描述了将纤维素粘合剂添加到木浆纤维中，但也能利用其它来源的纤维素纤维，如花生种子、泥煤苔和新闻用纸都可以使用。其它能使苗床具有吸收性和强度的纤维素材料也适合用于本发明。
因为前述的内容是本发明人为实施本发明所公开的最优实施方案，以使相关领域的技术人员能够实施，所以明显地本领域技术人员很容易对本发明做出改进和变化。这样，不必解释便可限定这方面的内容，但应当包括前述的这些明显改变，并仅受本发明的要旨和范围以及后附权利要求的范围限定。