植被基及其生产方法

专利名称：植被基及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种植被基(vegetation basis)及其生产方法，该植4皮基通过将 皮-芯型聚酯切段纤维与人工土壤混合制成或者由纤维材料与热熔性粘合剂 以及作为余量的床土组成。更具体地，本发明涉及一种能提供适合植物生长 的条件的植被基及其制造方法，该植被基由普通的商用人工土壤与纤维材料 及热熔性粘合剂相混合以形成海绵状的网状松散结构，从而给人工土壤提供 了粘结强度，在其具有较轻的重量的同时，还具有半持久的耐久性以及在短 时间内降解的能力。
背景技术：
植被基即为由能为植物提供发芽、生根及生长条件的人工土壤制成的基
一般地，如果想在如屋顶、建筑物的垂直墙、混凝土街区、混凝土堤坝 以及混凝土潮沙堤坝的倾斜面等区域种植植物时，就需要人工土地和构造。 因此，为了消除在这些区域额外使用人工土壤及相关复杂结构的不便，并降 低建设成本，植被基已被使用。此外，通过短时间内简单的建设工作，植被 基已被广泛用来形成以防止由于在道路建设过程中开山辟河所造成的水土 流失的植被基。另外，由于城市化所造成的植被减少以及植物的作用，包括 空气净化、隔音、隔热等，已被重视，与现有技术中的仅通过攀援植物简单 绿化相比，已开展通过使用植被垫以多种植物来对建筑物垂直外墙或沿路的 隔音墙、桥墩、道路保持壁、安全岛等区域进行绿化的尝试。
应用最广植被基是植被垫。植被垫通常采用将人工土壤在方格模块中压 缩成形的方法制成。人工土壤通常被用于绿化例如屋顶的人工地面，为了用 人工土壤实施这项工作，采用植被垫。当比如屋顶利用植被垫绿化时，由于 植物的隔热效应，建筑物所需要的加热和制冷能量均会减少，也会避免城市 热岛效应所造成的城市大气温度高于郊区温度的现象，此外，还会为人们提供新鲜的空气和愉悦的心情。
对于植被垫所应考虑的主要方面包括首先，使植被垫或植被基能保持 最小的机械形状以便于使用；第二，其渗透性、吸收性、排水性以及所含有 的营养应适合植物的生长；第三，其重量和耐久性。
作为植被基的主要原料的床土的性质应符合以下要求，也就是(l)具有合 适的水、肥保持能力；(2)具有最适合植物^f艮系呼吸的渗透性；(3)不含有任 何细菌、害虫和种子；(4)保持酸度范围为接近中性的弱酸性；(5)统一的理 化性质；(6)床土要具有合适并统一尺寸的颗粒；(7)使用便利；以及(8)优越 的块成形性(根系可触性)。
植被垫所采用的人工土壤一般被分为作为适合播种的人工土壤的床土 和作为适合植物生长的人工土壤的培养土壤。用作人工土壤的床土很多公司 都有出售，尽管其组成比例各不相同，但其一般包含椰树泥炭(椰壳纤维)、 泥煤莒、蛭石、沸石、珍珠岩、水溶性肥料、抗菌物质、润湿剂。
在现有技术中，植被基或者采用将粘合剂加入人工土壤后进行压缩成 形，或者将人工土壤用天然纤维包裹(例如椰壳纤维)的方法制成。椰壳纤维 是一种从椰树果实上采集的纤维素纤维，没有很高的强度，但其有弹性且较 轻，特别是在海水中不易腐败，但由于强度和天气适应性差，限制了其作为 天然纤维的使用。
作为人工土壤的主要原料，由于具有低密度以及低单位成本，珍珠岩被 广泛的应用。尿素树脂通常被用作粘合剂。然而，该粘合剂的成分中含有对 植物生长具有不利影响的苯酚和曱醛。另外，当采用如尿素树脂的液体粘合 剂固化时，成形步骤必须使用高压力，而这会使在土壤中呈现的细孔消失。 所谓细孔就是位于土壤颗粒之间的空隙，是土壤的物理性质指标之一。当颗 粒尺寸大且统一时，在颗粒之间出现许多空隙以增大细孔。由于细孔起到保 持空气和水分的作用，因此也就可以说好的土壤就是具有良好吸水性和空气 流通性的土壤。因此，如果细孔减少了，就可能会给植物生长带来不利影响。
根据所使用的地点和植被垫的功能，耐久性是重要因素之一。目前为止， 许多用于绿化垂直墙壁的植被垫是采用天然纤维和床土制成的。然而，当生 产和处置植被垫一年或更长时间后，就会有植被垫由于自身的腐蚀而残损和 流失，其原有的功能也就随之而失去的问题。
现有技术中，用于植被基的典型种植方法如下在种植种子时，可以采用混合或直接撒播于表面的方法；如果是种植秧苗，就剪去其基部，然后将 土壤挖开并将秧苗栽上即可。因此，这样就存在问题当植被基处于几乎垂 直时，土壤就更容易从格栅孔中流失，也就更进一步降低了所述植被基的耐 久性。
为了解决这样的问题，已提出多种选择方案。例如，韩国登记专利 No. 10-0500963公开了 一种景天属植物植被垫，包括位于背面的天然纤维网， 位于该纤维网表面层之上的人工土壤层，分散、压缩于人工土壤层之上的景 天属植物营养体，以及附着在人工土壤层表面侧上的天然纤维网；韩国登记 专利No.10-0537293公开了一种植被垫，由40-50%重量比的椰子碎片， 40-50%重量比的椰树花粉，1-10%重量比的泥煤苔，1-10%重量比的腐败树 皮，天然肥料，无机微量元素添加剂置于利用从椰树果实上采集的椰壳纤维 制成的椰壳纤维织物上，接下来进行压缩成形处理。
然而，上述发明重点着眼于环境友好元素而采用天然纤维，利用所述天 然纤维网包裹植被垫的外围然后人工土壤在压力下成形。然而，由于所述方 法中的人工土壤自身并没有粘合性质，存在植被垫成形所用压力减少了人工 土壤中细孔的问题，而这是植物生长所不希望的。另外，当在垂直墙上使用 植被基一年或更长时间后，也存在植被基由于自身的腐蚀而残损和流失，并 使得所述植纟皮基不能达到原有的功能。
在用天然纤维包裹植被垫的外部时，其重量减少与被用来形成植被的轻 质土没有差别，此外，当植被垫暴露于阳光或遭遇剧烈的温度变化时，由于 天然纤维自身的不足，用来防止植被垫内人工土壤流失的天然纤维网具有较 差的耐久性，因此在处置植被垫之后，存在于植被垫中的人工土壤不久就会 流失，难以采用该植被垫达到其初始目的，并且还需要开展烦杂的重建工作。 另外还存在一个问题，由于在植被孔被分割成格栅状后种植植物，土壤就更 容易从这些孔中流失。当植被垫被置于大坡度的斜面、垂直墙或隔音墙上时， 这样的问题就更加突显了。另外，用网包裹植被垫的外部使得生产工序更加 复杂，最终会增加单位生产成本，同时由于椰壳纤维油的馏分膜片的作用， 使用椰壳纤维的外部包裹网可能会抑制植物对水分和营养的吸收。
另夕卜，韩国登记专利No. 10-0750564公开了 一种具有刚性栅格的植被垫， 该刚性栅格具有格栅网结构，其中，植被基由70-80%重量比的羧基曱基纤 维素，2-15%重量比的发芽和生根促进剂以及作为余量的水所组成的环境友好型粘合剂所粘合。然而，即使所用的粘合剂是环境友好型的，但使用至少 一部分粘合剂以具有最小的粘结强度，因此，粘合剂的成分就会阻止植被垫 中细孔的形成，此外，在植被垫上采用如此刚性的分割结构可能会引起增加 单位生产成本的问题。
为了长时间的维持垂直墙，就需要非腐纤维或框架。相对来说，在覆盖 例如护岸或者池塘等具有轻微坡度的结构时，就需要植被基能容易且快速地 腐败分解，这是因为由于该植被基是环境友好型的，所以当植物生根然后其 根系完全建立起来后，植被基也就会快速腐败并分解。

发明内容
发明目的
本发明是为了解决上述问题。本发明的目的是提供一种通过将人工土壤 与具有粘结强度的纤维混合制成的植被基。
本发明的另一个目的是提供一种具有适合植物生长的细孔的植被基，该 植被基通过将人工土壤与纤维材料和热熔性环境友好型粉末粘合剂(而不是 液体粘合剂)混合，以使得人工土壤具有足够的粘结强度，且能够在低温低
压下成形。
本发明的另一个目的是提供一种具有松散结构的海绵状植被基，通过利 用半持久性、非腐纤维提供该植被基。在此，松散结构意味着土壤结构是由 微粒先聚集成团粒，然后团粒再聚合而形成的，与微粒结构相比具有更多的 空隙，因此利于水和空气的流通，进而有助于植物根系的伸展。
本发明的另 一个目的是提供一种利用可生物分解的纤维制成的环境友 好型的植被基，以使植被基在植物生根之后能在很短时间内容易地分解。
本发明的再一个目的是提供一种人工土壤在干燥后能容易地吸水且具 有足够强度的植被基。
本发明的还一个目的是提供一种生产所述植被基的方法。
技术手段
为了达到本发明的目的，提供一种通过将皮-芯型聚酯切段纤维(staple fiber)与人工土壤相混合形成的植被基，皮-芯型聚酯切段纤维提供自身与人 工土壤之间的粘结强度。
为了达到本发明的另一个目的，植被基由纤维材料、热熔性粘合剂和人工土i裏组成。
在本发明中，通过制造能在低温低压下成形的植被基，同时消除当用包 括尿素树脂的液体粘合剂作为粘合物时人工土壤中细孔消失的弊端，以使有 利于植物生长的松散结构得以维持，采用能通过加热熔化然后冷却以实现粘 结强度的环境友好型细粉末状热熔性粘合剂与纤维状材料相混合来给人工 土壤提供粘结强度。
作为纤维材料， 一般的聚酯切段纤维、皮-芯型聚酯切段纤维或者皮-芯
型的OEP(烯属聚乙烯聚丙烯纤维-即内部为熔点大约为165'C的聚丙烯纤
基。此外，为了提供能在植物生根后短时间内腐败分解以适用于小坡度(例 如护岸或池塘等)的植物基，可以采用可生物降解纤维作为纤维材料。适用
于本发明的可生物降解纤维包括玉米淀粉纤维或皮-芯型玉米淀;盼纤维。
此夕卜，还可包括膨润土或terra cottem [土壤植被与科特姆简称，为土壤 改良剂(译者注)]，这样生产的植4皮基在干后就能容易地吸收水分。
根据本发明的生产植被基的方法包括人工土壤和纤维材料的准备；所 述成分的混合的步骤；将产生的所述成分的混合物装填进模具中的步骤；将 所述装填的混合物加热成形的步骤；并干燥已成形混合物的步骤。如果需要， 在希望生产包含热熔性粘合剂、膨润土或Terra Cottem的植被垫时，这些材 料与所述材料相混合。 效果
由于根据本发明制造的植被基是由融化低熔点聚酯切段纤维而不是采 用粘合剂形成的海绵状纤维网状结构提供高粘结强度，因此不存在例如因粘 合剂成分所带来的抑制植物生长的问题，并通过将人工土^裏中细孔保持原样 来避免现有植被基不吸收水分的弊端。此外，通过利用膨润土或Terra Cottem 的强吸水性，本发明提供能吸收自然中少量降雨和水分的高强度植被垫，同 时还能保持供植物生长的足够营养和植被基的理化性能。再者，本发明还提 供通过混合不易腐败人造纤维来避免抑制植物生长问题的植被垫，即使不使 用任何例如网状物的辅助结构而仅通过加热或干燥就能把植被基制成多种 形状，因此即使在植被基为垂直构造的情况下也能保持其形状，由于人造纤 维的刚性，植被垫具有半耐久性。另外，如用可降解纤维来代替人造纤维， 植被基就能在植物生根后的短时间内分解，以取得环境友好的效果。


图1是示出本发明中形成在聚酯切段纤维和人工土壤颗粒之间的海绵状 网状结构的放大图。
图2a是示出本发明的以具有栽植穴的垫状成形的海绵状植被基的一个 实施例的视图。图2b是示出本发明的具有由纤维状材料、膨润土、人工土 壤和热熔性粘合剂制成的松散结构的海绵状成型植被基的一实施例的视图。
图3a是示出本发明的采用可生物降解纤维成形的用于护岸的植被基的 一个实施例的视图。图3b是示出本发明的由可生物降解纤维材料、人工土 壤和热熔性粘合剂制成的海绵状成型植被基的一实施例的视图。
图4是示出根据本发明生产的植被基的松散结构的视图。
附图标记说明
IO...聚酯切段纤维
12...熔化低熔点聚酯切段纤维所形成的结构
13…人工土壤颗粒
21...纤维材料
22-24...人工土壤的构成材料
25...热熔性粘合剂
26…膨润土或Terra Cottem
具体实施例方式
为了达到本发明的目的，提供包含100重量份的人工土壤和4-30重量 份的具有皮组分熔点为70-150°C、芯组分熔点至少为270。C的皮-芯型聚酯切 段纤维(在下文中称作"皮-芯型聚酯切段纤维")的植被基和/或包含0.2-8重 量份的热熔性粘合剂的植被基。
为了达到本发明的另 一个目的，提供一种包含0.1-5体积份的纤维材料， 0.1-5体积份的热熔性粘合剂和作为余量的人工土壤的植被基。
为了达到本发明的又一个目的，提供一种包含0.1-5体积份的纤维材料， 0.1-5体积份的热熔性粘合剂，0.5-10体积份的膨润土和作为余量的床土的植 被基。
为了达到本发明的又一个目的，提供一种包含0.1-5体积份的纤维材料，0.1-5体积份的热熔性粘合剂，0.5-10体积份的Terra Cottem和作为余量的床 土的植被基。
所述纤维材料可以选自聚酯切—艮纤维，皮-芯型聚酯切段纤维，OEP纤 维(为具有由低熔点聚乙烯构成的熔点大约为140-145。C的皮部和由聚丙烯构 成的熔点为160-165。C的芯部的纤维，用作包括尿布、卫生巾等的卫生材料， 以及用作其他各种目的非织造材料)，玉米淀粉纤维和皮-芯型玉米淀粉纤维。
在本发明中，通过制造能在低温低压下成形的植被基，避免了当在人工 土壤颗粒之间使用普通液体粘合剂时人工土壤细孔消失的弊端，为了保持有 利于植物生长的松散结构，皮-芯型聚酯切段纤维或通过加热熔化然后冷却 以提供粘结强度的热熔性粘合剂与纤维状材料一起用于为人工土壤提供粘 结强度。包含在根据本发明制造的植被基中的人工土壤的松散结构示出在图 1中。
聚酯纤维是分子中具有酯基的聚合物为原料所生产的纤维的统称。聚酯 纤维具有多个优点，包括高强度，特别是打结强度和抗磨蚀强度，抗皱性， 快干性，抗化学制品或虫蛀等。另一个特点是耐热性。一般地，合成纤维不 耐热，但是特别的是聚酯具有很好的耐热性，其熔点大约为27(TC。对于聚 酯纤维，出于提高或改良的目的，许多尝试被用来改变其性质和功效。其中 之一是低熔点聚酯(LMP)纤维。该低熔点聚酯纤维具有70-150'C的熔点，因 此能在低温下熔化而不需要使用任何粘合剂即可粘合。
本发明使用皮-芯型聚酯切段纤维而非液体粘合剂，其中形成皮组分的 低熔点聚酯切段纤维熔化以提供人工土壤颗粒之间的直接粘结强度，同时在 聚酯纤维之间连接以形成网状结构。即，当皮-芯型聚酯切段纤维与人工土 壤相混合，然后加热到比皮组分的熔点高而比芯组分的熔点低的温度时，例 如70-250。C, ^l皮组分熔化以形成网状结构，而芯组分并没有熔化以形成网 状结构的框架，该网状结构的框架起到增加植被基粘结强度以及提供能够在 植物生长时牢固地固定其根系的结构的作用。即使不使用任何液体粘合剂， 随着皮组分的熔化所形成的网状结构为植被基提供粘结强度，因此即使不使 用任何辅助结构，例如用网状物包裹在外面，就能支撑植被基的形状，因此， 即使在植被基被垂直置于例如大坡度斜面、垂直墙或隔音墙等地方时，植被 基也能保持自身形状。此外，由于聚酯纤维的强度和抗风化性，植被基的形 状保持是半永久性的。本发明提供通过将100重量份的人工土壤和4-30重量份的皮-芯型聚酯 切段纤维混合而制成的植被基。如果所混合的皮-芯型聚酯切段纤维少于4 重量份，就不能给植被基提供足够的粘结强度；另外，如果所述纤维的含量 超过30重量份，聚酯纤维可能会相互缠结以至于粘结强度过大且人工土壤 比例降低，使得植被基不利于植物生长的需要。
本发明的皮-芯型聚酯切段纤维呈多股加捻状，采用本领域技术人员已 知的利用500转/分以上、6000转/分以下的各种混合器混合，如果转速低于 500转/分，切段纤维与人工土壤之间就不能很好地混合，而转速如果超过 6000转/分，旋转就过于强烈使得聚酯切段纤维相互缠绕在一起，人工土壤 本身可能会变形为过小的微粒使得土壤细孔变差。在将人工土壤和皮-芯型 聚酯切段纤维混合后，通过力口热所得到的混合物来熔化低熔点聚酯切段纤维 以形成海绵状网状结构。加热温度值范围优选为70-250°C。如果加热温度低 于70。C,低熔点聚酯切段纤维不能被熔化，而如果加热温度高于25(TC,作 为芯部组分的聚酯切段纤维会和低熔点纤维一起熔化。
同时，根据通过本发明人的研究可知，当仅使用皮-芯型切段纤维来生 产植被垫时，就可能存在粘合强力不足的问题，这样就可能造成植被基被容 易地损坏。当纤维的混合比例升至30重量份或更多以提高粘结强度时，粘 结强度得到提高，但水分容易蒸发，且由于存在如此多的纤维块使得植被基 不符合视觉美感的要求，同时给植物的生长带来负面影响。因此，我们发现 作为起到解决上述问题的粘合剂的作用的制剂，在约7(TC-20(TC熔化提供粘 结强度的粉末状高熔点粘合剂可在生产植被垫时额外以0.2-8重量份的用量 添加来提高植被垫的粘结强度以进一步解决上述问题。
该高熔点粘合剂是一种无污染的高熔点热熔性粘合剂，不需要使用任何 水和溶剂；该高熔点粘合剂通过混合三种主要成分制成，即原料聚合物、热 塑性树脂(20-50%)、增粘剂(30-50°/。)以及蜡(10-30%)来降低粘性并提高熔化 时的适应性，还含有抗氧化剂和填料；当在加热熔化状态下将其应用并粘结 于粘附体的表面时，粘合剂凝固以产生粘结作用。此粘合剂被用于饮料、糖 果、方便面、医药品等生活必需品的自动包装，其软化点(熔点)约为70°C-200 。C。这样的热熔粘合剂已被韩国登记专利No.lO-0815142等公开。热熔性粘 合剂包括具有橡胶和塑料的所有性质的热塑性聚氨基曱酸乙酯弹性树脂 (TPU)、由环氧基聚合而成的热塑性环氧树脂、属于热塑性树脂的聚酯树脂、以及在世界范围内广泛使用的聚乙烯树脂。低熔点的聚酯纤维在70-150。C能
被软化，因此可被用作热熔性粘合剂。虽然上述多种热熔性粘合剂中任何一 种都可用于本发明，但是聚氨基曱酸乙酯树脂被广泛用于制造植被基，因此 由于聚氨基曱酸乙酯树脂是一种具有优良弹性的弹性体，所以用于本发明的 产品更加有利。
虽然热熔性粘合剂具有包括条状、片状等的多种形式，但本发明采用细 粉末状的形式。采用细粉末状的热熔性粘合剂能避免采用现有粘合剂时，即 使用液体粘合剂时，所造成的人工土壤细孔减少的现象，且热熔性粘合剂在 生产过程中能够均匀混合。用热熔性粘合剂代替液体粘合剂还能防止在使用 液体粘合剂时产生的包含曱醛的挥发物质的生成，有利于工作环境。
当与皮-芯聚酯切段纤维一起使用时，热熔性粘合剂的用量为0.2-8重量 份。如果其用量低于0.2重量份，就会造成工作效率低和人工土壤容易从植 被基上脱落的问题，这是由固结不足所造成。相反，如果其用量高于8重量 份，固结就过强且弹性P条低，此外，它看起来就像白色粉末而不具有良好的 外观。
皮-芯型聚酯切段纤维的使用导致在人工土壤颗粒之间提供直接的粘结 强度，与用于本发明的热熔性粘合剂的粘结强度一起在人工土壤颗粒之间提 供更强的粘结强度。另外，通过熔化低熔点聚酯纤维使聚酯纤维之间相互连 接以形成海绵状网状结构。当皮-芯型聚酯切段纤维与人工土壤相混合，然 后加热到比皮组分的熔点高而比芯组分的熔点低的温度时，仅低熔点聚酯纤 维熔化以形成网状结构，而芯组分的聚酯纤维没有熔化维持原状以形成网状 结构的框架，该网状结构的框架起到增加植被基粘结强度并提供能够在植物 生长时牢固地固定其根系的结构的作用。
在本发明中，我们发现热熔性粘合剂还能与普通聚酯切段纤维、可生物 降解纤维或OEP纤维、以及所述皮-芯型聚酯切段纤维一起使用。如果所述 纤维材料与粉末状热熔性粘合剂一起使用，热熔性粘合剂就要高温加热熔化 以提供人工土壤颗粒之间的直接粘结强度，并进一步提供纤维材料之间的连 接以形成海绵状网状结构。
当与皮-芯型聚酯切段纤维之外的其它纤维材料一起使用时，热熔性粘 合剂的用量为0.1-5体积份。如果用量低于0.1体积份，其缺点是工作效率 降低，植被基可能破裂或粉碎，当然也就造成人工土壤很快从植被基中流失，这是因为固结变得非常脆弱。相反，如果用量大于5体积份，固结就过强且 弹性降低，此外，这样其看起来就像白色粉末而不具有良好的外观。
本发明中使用的可生物降解纤维表示天然纤维，特别是玉米淀粉纤维或 者皮-芯型玉米淀粉纤维。在这种可生物降解纤维用于提坝保护或具有小坡 度的结构(例如池塘或水库)时，植被基具有在植物生根后就分解的优点，不 会造成环境污染。在使用包括纤维素纤维的普通天然纤维时，例如本发明中
的椰壳纤维，根据本发明，它们在生产过程中发生燃烧，例如在150。C时不
燃烧的玉米淀粉纤维适合于本发明。
在现代社会中广泛使用的普通塑料在自然环境下至少数百年才能降解 或通常不能降解，因此对外界是有害的。此外，由于对废弃乙烯袋、包装纸、 聚苯乙烯泡沫塑料等的不当处理，使得它们被—见为环境污染的主要因素。因 此，极其需要在自然环境下就容易降解的不会造成环境污染的新材料。根据 这种需要，提出了 "可生物降解塑料"或"可生物降解纤维"。
可生物降解纤维降解过程包括首先，微生物分泌出的水解酶使塑料分 子链分解为低分子的化合物；接着，分解物被微生物体吸收，进而代谢为各 种各样的生物分子、二氧化碳和水。可生物降解高分子借助于水解作用、氧、 或与酶(例如脂肪酶)相联接的水解酶而降解。降解率很大程度上取决于高分 子的结构和形态、微生物的繁殖条件、氧气活性等等。可完全降解的可生物 降解高分子包括聚己内酯(PCL)、聚羟基烷酸酯(PHA)、聚乳酸(PLA)、聚羟 基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)、聚丁二酸丁二醇酯(PBA)以及其他脂肪族聚酯和 天然高分子。
在这些可生物降解塑料中，PLA(聚乳酸)是低分子化合物的聚合体(单 体)，被称为乳酸，存在于生物体内，通过水的水解作用转化成低分子化合 物，然后由微生物分解。聚乳酸纤维根据以下程序制备通过葡萄糖发酵玉 米淀粉来制备乳酸，然后冷凝乳酸来制备聚乳酸，接下来再将聚乳酸进行熔 融纺丝或与聚酯或尼龙混合而熔化成形。玉米由淀粉、麸质、外壳、果皮和 纤维以及胚芽组成，其中淀粉含量为65。/。，淀粉可以通过发酵转化成乳酸。
美国Cargill公司开发了 一种聚乳酸原料(NatureWorks PLA)，其商标为 "Ingeo"。另外，还有3至4家日本公司和意大利的Novament公司也开发 并实际生产了PLA材料。已知，PLA具有H-(OCH(CH3)CO)n-OH的分子结构，熔点为大约175。C。因此，在本发明生产植被基所采用的高温下不会燃 烧，并留存在人工土壤中以保持植被基的框架。虽然普通玉米淀粉纤维也能 使用，而且由于皮-芯型玉米淀粉纤维也有市售，因此这样的商品同样可以 买来使用。它们可以制备成以使皮组分具有低熔点(例如130-140°C)，芯组分 具有高熔点(例如160-170°C)。皮-芯型玉米淀粉纤维具有与使用所述皮-芯型 聚酯切段纤维时相同的作用，因此在人工土壤中形成足够的细孔并使得土壤 具有坚固的结构。
普通聚酯切段纤维、皮-芯型聚酯切段纤维或OEP纤维按照占植被基体 积0.1-5体积份的用量来使用。如果所述体积比小于0丄纤维材料不足以形 成并支撑植被基结构的框架，因此，经过2-3年一些天然纤维腐败后，这种 问题可能会在半永久性植被基上发生。相反，如果体积比高于5体积份，纤 维过量混合，在经常或大量浇灌时，暴露于表面的床土且包括可以被添加的 膨润土或Terra Cottem都可能被冲走，而形成棉花状软团或非编织布，人工 土壤的比率减少使得植被基不适于植物生长。虽然没引起特别的问题，但却 会对环境造成影响，因此是不合适的。由于上述原因，玉米淀粉纤维和皮-芯型玉米淀粉纤维就按照上述体积比使用。也就是说，在体积比小于0.1的 情况下，纤维材料不足以形成并支撑植被基结构的框架；而体积比大于5体 积份时，就会形成棉花状软团或非编织布，并带来植物生长所不希望的问题。
才艮据本发明生产的植被垫可以额外地包括膨润土或Terra Cottem。膨润 土具有的特性包括吸收5倍自身重量的水并与在水反应时与原始体积相比体 积增长大约13-16倍的性质，以及当与作为分散在水中以提高粘附能力、凝 胶力和悬浮度的活性粘土的其他材料混合时的粘附性质。另外，钠质膨润土 没有化学活性，所以对被粘附材料的化学性质没有影响。此外，由于膨润土 的特性不因时间流逝及高温等条件而改变，所以膨润土可以改善园艺用床土 因在受热而完全干燥时不吸收水分的弊端，也能被用来建造具有完全能供植 物生长的充足营养和理化性质的植净支基，同时由于膨润土强大的吸水性，还 能被用来建造具有在短时间内快速吸收少量降雨并能易于且均勻吸收自然 界水分的植被基。Terra Cottem被用作吸收水分的介质，因此与膨润土起同 样的作用。
在本发明中，膨润土按照占植被基总体积的0.5-10体积份的用量来使 用。如果膨润土以低于0.5体积份的比率混合，就会造成不能给植被基提供足够粘结强度和在仅使用纤维材料时植被基的表面粗糙以及人工土壤从植 被基中流失等弊端，这样植被基就极其容易损坏和破碎，以至于在自身成形 过程中出现严重问题，并影响工作效率。而一旦体积比高于10体积份，其
体积比过大，排水性显著降低，对植物根系生长带来负面影响。Terra Cottem 的用量也为0.5-10体积份。当Terra Cottem的用量超过10体积4分时，它甚 至可能从植物根系吸水而干燥植物，而长时间的水分润湿作用会导致植物根 系的腐败，并且其中的水分吸收产生的体积膨胀会引起植被垫形状的破坏。 如果Terra Cottem的用量低于0.5体积份，水分不能均匀分散，生产成本上 升，其使用意义不大。
本发明所使用的纤维为长度为2-20mm的切段纤维。如果切4殳纤维长度 小于2mm,由于网状结构形成较弱，难以为植被基提供足够的粘结强度； 而如果长度大于20mm，纤维就会互相缠结，也就不能与人工土壤均匀混合， 进一步地，成形后过于固结而阻碍植物根系的生长。
人工土壤一般是可商业上获得的，通常包括椰树泥炭(椰壳纤维)、泥煤 莒、蛭石、沸石、珍珠岩、氷溶性肥料、抗菌物质以及润湿剂，其组分和组 成比例会因制造商而有所不同。
虽然与人工土壤一起使用的本发明的各组分的混合可采用本领域普通 技术人员已知的各种搅拌器，但是利用旋转力来混合它们是最适合的。由于 皮-芯型聚酯切段纤维、聚酯切段纤维、可生物降解纤维或OEP纤维呈现各 股相互均勻粘附状，所以需要在旋转时使其与人工土壤混合以分裂所述纤 维。由于上述原因，转速要求在500-6000转/分。
当人工土壤和皮-芯型聚酯切段纤维、聚酯切段纤维、OEP或可生物降 解纤维或OEP与热熔性粘合剂相混合(如果需要还与膨润土或Terra Cottem 混合)，然后加热该混合物时，熔化的热熔性粘合剂形成海绵状网状结构， 混合有膨润土的情况下，由于膨润土的粘结强度使得该结构具有更高的粘结 强度。加热温度的优选范围是70-250°C。如果加热温度低于70°C,皮组分 的纤维和热熔性粘合剂不能熔化；而如果加热温度高于250°C,对材料的加 热就可能引起燃烧。加热温度的下限必须高于所采用的热熔性粘合剂的熔点 的下限和皮-芯型纤维的皮组分的熔点的下限。加热温度的上限必须低于芯 组分熔点的上限。
虽然加热可以采用本领域普通4支术人员已知的各种加热方式，但是优选微波高频烘干器的方式加热。使用微波加热时，可以在短时间内获得需要的 温度，热量在短时间内平稳传递到混合物以均匀地形成整个成分都具有坚固 粘结强度的海绵状网状结构，同时熔化皮组分的纤维和热熔性粘合剂以及干
燥膨润土。在本发明中，需要使用微波10-600秒。如果微波的使用时间少 于10秒，加热不足；而如果时间超过600秒，则每小时的生产量就降低， 从而增加了单位生产成本。加热可以采用蒸汽或其它能量形式。上述蒸汽加 热是一种能够将热量均匀地传输到各种形式的三维结构中的改进的方法。釆 用的蒸汽压力优选设置在2-7kg/cm2。如果压力低于2kg/cm2,热量就不足以 输送进混合物；而如果压力高于7kg/cm2,适合植物生长的细孔可能就会在 该压力下消失从而抑制植物的生长。
微波是一种电磁波，代表具有非常短的波长的电磁波。指的是一般频率 为约1000MHz(兆赫)-30GHz(千兆赫)，波长为l-30cm的电波。其中，除去 那些用于通信的之外，普通工业领域中通常所4吏用的频率为 915MHz-2.45GHz，此频率也常用于家用高频干燥器。
在成形混合物的过程中，可以同时进行成形步骤和加热步骤，也即成形 是在加压状态下对具有一定形状的模具内的混合物加热而执行的。由于本发 明的植被基能容易地加工，所以能通过变换模具来生产具有不同形状和尺寸
的要被模制的植被基。因此，植被基能成形为具有栅格状式样的垫子，此外， 根据模具的形状(包括分块形式或动物形状)，能生产多种式样的植被基。再
者，可以在植被基成形过程中预先成形栽植穴，就能便于进行种植。
根据本发明的生产植被垫的过程包括人工土壤、皮-芯型聚酯切段纤
如果需要，还准备膨润土或Terra Cottem;混合所述组分的步骤；将上述组 分的混合物装填进模具的步骤；对所述已装填混合物加压的步骤；对所述已 装填混合物加热成形的步骤；干燥已成形的混合物的步骤。
在将混合物装填进模具时，混合的材料以定量从测量装置中排出，装填 进具有栽植穴(将植物种植在植被基上时所需要的穴)的模具中，以形成具有 栽植穴的植被基。在成形完成的同时，完成了植被基的生产。此过程具有双 重功效没有产生污染材料，并通过高蒸汽温度完全根除了各种微生物和害 虫。
通过以下示例对本发明作具体说明。这些实施例用来说明本发明，但并不限制本发明的范围。
示例1:包含皮-芯型聚酯切段纤维的植被垫的生产
人工土壤采用Seoul Bio有限公司出售的Baroker⑧床土，其用量为100 重量份。皮-芯型聚酯纤维(Ezbon-L⑧，Saehan工业公司，韩国)用量为20重 量份，切成6mm的长度。将其输送进旋转混合器中，以3000转/分的转速 混合在一起。可以确信，相互之间的扭转使得皮-芯型聚酯切段纤维被松开 并与人工土壤充分混合。混合物被装填进栅格式样的模具中，然后被送进高 频加热器(ANYHYDRO⑧，Jeenyang Platech有限公司，韩国)，在4kg/cm2的 压力下以17(TC的温度加热200秒来生产栅格式样的含有皮-芯型聚酯切段纤 维的植被垫(图2a， 2b)。使用的频率为2.45GHz。可以确定，植被垫中的土 壤被制成呈松散结构(图1)。
示例2:包含皮-芯型聚酯切段纤维和热熔性粘合剂的植被垫的生产
具有动物形状的植被垫采用除了添加以聚氨基曱酸乙酯树脂 (UNEX4073,DAKOTA,比利时)作为热熔性粘合剂外与示例1完全相同方法 生产，该粘合剂的用量为5重量份(图3a、 3b)。可以确信，植被垫中的土壤 被制成呈松散结构(图1)。
示例3:包含聚酯切段纤维的植被基的生产
人工土壤采用Seoul Bio有限公司出售的Baroker⑧床土，其用量为95 体积份。聚酯纤维用量为3体积份，切成10mm的长度。作为热熔性粘合剂， 从市场购买的熔点为13(TC的聚亚安酯树月旨(UNEX4073,DAKOTA,比利时)， 用量为2体积份。将其输送进旋转混合器中，以4000转/分的转速将其混合 在一起。可以确信，相互之间的扭转使得皮-芯型聚酯切段纤维被松开并与 人工土壤充分混合。混合物被装填进栅格式样的模具中，然后被送进高频加 热器(ANYHYDRO⑧，Jeenyang Platech有限公司，韩国)内，在5kg/cm2的压 力下以170。C的温度加热200秒来生产栅格式样的含有聚酯切段纤维的植被 垫(图2a， 2b)。使用的频率为2.45GHz。可以确信，植被垫中的土壤被制成 呈松散结构(图1和4)。然而，膨润土被排除在图4之外。
示例4:包含玉米淀粉纤维的植被垫的生产
在示例3的条件下，用熔点为165。C的玉米淀粉纤维(Ingeo⑧，Cargill 公司，美国)代替示例3中的皮-芯型聚酯切段纤维来生产栅格式样植被垫。 可以确信，植被垫中的土壤被制成呈松散结构(图1和4)。然而，膨润土被排除在图1之外。
示例5:具有栽植穴的植被垫的生产
保持示例l中的其他条件，混合物从测量装置中排出，填进具有栽植穴
的模具中，以形成具有栽植穴的植被基(图2a, 2b)。 示例6:包含膨润土的植被基的生产
将示例3中的床土变为93体积份，皮-芯型聚酯切段纤维用量为2体积 份，切成10mm的长度，膨润土(Volclay Super Gel ,Volclay Korea,韩国)用 量为2.5体积份，热熔性粘合剂为2.5体积份，按照与示例1完全相同方法 生产栅格式样植被垫。可以确信，植被垫中的土壤被制成呈松散结构(图4)。
示例7:包含Terra Cottem的植#1垫的生产
除了用2.5体积份的Terra Cottem (TerraCottem , Terra Green有限乂>司， 韩国)来代替膨润土外，在示例5的条件下生产栅格式样植被垫。可以确信， 植被垫中的土壤被制成呈松散结构(图4)。然而，图4中的膨润土表示Terra Cottem 。
权利要求
1. 一种植被基，包括100重量份的人工土壤和4至30重量份的皮-芯型聚酯切段纤维。
2. 如权利要求1所述的植被基，其特征在于，还包括0.2至8重量份的 热炫性粘合剂。
3. —种植被基，包括0.1至5体积份的纤维材料，0.1至5体积份的热 熔性粘合剂和作为余量的床土 。
4. 如权利要求3所述的植被基，其特征在于，还包括0.5至10体积份的膨润土。
5. 如权利要求3所述的植被基，其特征在于，还包括0.5至10体积份 的Terra Cottem。
6. 如权利要求3-5中任一项所述的植被基，其特征在于，所述纤维材料 选自聚酯切段纤维、皮-芯型聚酯切段纤维、OEP纤维(烯属聚乙烯聚丙烯纤 维)、玉米淀粉纤维和皮-芯型玉米淀粉纤维组成的组。
7. 如权利要求6所述的植被基，其特征在于，所述纤维材料选自玉米淀 粉纤维和皮-芯型玉米淀粉纤维组成的組。
8. 如权利要求3-5中任一项所述的植被基，其特征在于，所述热熔性粘 合剂选自热塑性聚氨基曱酸乙酯弹性树脂、环氧树脂、聚酯基树脂、聚乙烯 和低熔点聚酯纤维组成的组。
9. 一种制备植被基的方法，该方法包括准备人工土壤和皮-芯型聚酯 切段纤维的步骤；混合所述组分的步骤；将产生的所述组分的混合物装填进 模具的步骤；对所述已装填混合物加压的步骤；对所述已装填混合物加热成 形的步骤；以及干燥已成形混合物的步骤。
10. 如权利要求9所述的制备植被基的方法，其中，还包括添加热熔性 粘合剂。
11. 一种制备植被基的方法，包括准备人工土壤、纤维材料和热熔性 粘合剂的步骤；混合所述组分的步骤；将产生的所述组分的混合物装填进模 具的步骤；对所述已装填混合物加压的步骤；对所述已装填混合物加热成形 的步骤；以及干燥已成形混合物的步骤。
12. 如权利要求11所述的制备植被基的方法，其特征在于，还包括添加膨润土。
13. 如权利要求11所述的制备植被基的方法，其特征在于，还包括添加Terra Cottem。
14. 如权利要求11-13中任一项所述的制备植被基的方法，其特征在于， 所述纤维材料选自聚酯切段纤维、皮-芯型聚酯切段纤维、OEP纤维(烯属聚 乙烯聚丙烯纤维)、玉米淀粉纤维和皮-芯型玉米淀粉纤维组成的组。
15. 如权利要求10-12中任一项所述的制备植被基的步骤，其特征在于， 所述模具具有栽植穴。
16. —种根据权利要求14所生产的植被基。
全文摘要
本发明公开了一种植被基及其生产方法。该植被基可在低压低温下成形，通过利用皮-芯型纤维的粘性或在人工土壤中添加例如环境友好的粉末型热熔性粘合剂和纤维材料来保持适合植物生长的松散结构，代替使用液体粘合剂，如果需要，可添加膨润土或Terra Cottem，使植被基甚至可以在成形之后烘干的情况下也能易于吸收并保持水分，本发明还涉及该植被垫的制备方法。另外，本发明还提供了一种能在植物生根后短时间内分解的环境友好型植被基及其制备方法。
文档编号A01G31/00GK101427648SQ20081017858
公开日2009年5月13日 申请日期2008年9月12日 优先权日2007年9月14日
发明者朴玜映 申请人:朴玜映