專利名稱：用于育苗的可生物降解托盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可生物降解的育苗托盤，該托盤用于培育植物幼苗或組織培養(yǎng)物。更準(zhǔn)確地說(shuō)，其涉及一種可生物降解的育苗托盤，該托盤是由通過(guò)紙漿的真空鑄造而獲得的紙漿模壓物所構(gòu)成的。
作為培育植物幼苗用的托盤、板或盆，通常使用塑料育苗托盤。然而，它們遇到使用后的處理問(wèn)題。
例如，已提出通過(guò)如下方式來(lái)獲得一種育苗托盤，即在縱向和橫向上成行排列合適數(shù)目的由具有柔韌性和彈性的塑料制成的幼苗盛放裝置，連接相鄰幼苗盛放裝置敞口的上周邊緣，并在幼苗盛放裝置的底部提供向下突出的盤狀部分其中盤狀部分能自由地向上突起(日本專利公開(kāi)7-327507/1995)。然而，由于這種育苗托盤使用塑料，所以在處理方面給環(huán)境造成了很大的負(fù)擔(dān)。
因此，研制了由通過(guò)紙漿的真空鑄造而獲得的紙漿模壓物所構(gòu)成的托盤。然而，它們遇到了低強(qiáng)度等問(wèn)題。
在此期間，為了得到一種具有高機(jī)械強(qiáng)度和高尺寸精度的紙漿模壓物，提出了通過(guò)以紙漿為原料的濕真空鑄造來(lái)生產(chǎn)紙漿模壓物，其含有JAPANTAPPI No.26-78(日本專利公開(kāi)10-311000/1998)中所定義的具有150-500％水保留能力的細(xì)纖維。盡管這種紙漿模壓物的使用沒(méi)有受到特別的限制，但其主要用作包裝材料，還沒(méi)有建議將其用于育苗托盤。
并且，還提出了一種育苗的方法，其中在置于傳統(tǒng)使用的塑料托盤中的可生物降解室(日本專利公開(kāi)10-225235/1998)和一種產(chǎn)品(日本專利公開(kāi)11-227110/1999)中培育幼苗，該產(chǎn)品中在可生物降解的塑料物體表面上形成了一層由非可生物降解物質(zhì)組成的薄膜。然而，由于它們使用了一種可生物降解的塑料作為主要組分，所以遇到了一個(gè)問(wèn)題，即目前它們必定是非常昂貴的材料。
并且，還提出了一種塑料模壓物，該塑料模壓物由95-60質(zhì)量％的可生物降解塑料和5-40質(zhì)量％的椰子殼(日本專利公開(kāi)10-67876/1998)和一種可生物降解材料的混合物所組成，所述可生物降解材料是通過(guò)將51-70％質(zhì)量％的可生物降解樹脂和30-49質(zhì)量％的紙漿粉揉合起來(lái)而得到的(日本專利公開(kāi)10-323810/1998)。然而，由于它們含有30％或更多的可生物降解的塑料組分，所以它們也遇到了同樣的問(wèn)題，即目前它們必定是昂貴的材料。
為了解決這種情況，提出了一種通過(guò)熱粘附無(wú)紡布而獲得的可生物降解鑄造產(chǎn)品，所述無(wú)紡布是由作為原料的可生物降解纖維和纖維素纖維的混合物組成的，其生產(chǎn)成本較低(日本專利公開(kāi)9-272760/1997)。然而，由于其主要由無(wú)紡布組成，所以通過(guò)鑄造使其具有三維結(jié)構(gòu)想必是困難的。
本發(fā)明是針對(duì)上述問(wèn)題而完成的，其目的是提供一種由具有高尺寸精度的紙漿模壓物構(gòu)成的育苗托盤，該托盤在長(zhǎng)期使用過(guò)程中能保持強(qiáng)度，育苗后容易降解，因此對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)擔(dān)較小。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了深入的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)鑄造后對(duì)用于托盤的紙漿模壓物進(jìn)行熱壓，可以改進(jìn)由紙漿模壓物構(gòu)成的育苗托盤的機(jī)械強(qiáng)度和尺寸精度，并且進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)如果向用于托盤的紙漿中加入可生物降解的樹脂，機(jī)械強(qiáng)度和尺寸精度可以得到進(jìn)一步的改進(jìn)，并且培育幼苗后，托盤能易于降解。他們因而實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明。
即，本發(fā)明提供了以下內(nèi)容。
(1)一種可生物降解的育苗托盤，其由通過(guò)含有可生物降解樹脂的紙漿經(jīng)真空鑄造和鑄造后熱壓而得到的紙漿模壓物所構(gòu)成。
(2)根據(jù)(1)的可生物降解的育苗托盤，其中可生物降解樹脂是由選自以下樹脂中的一種或它們中的兩種或多種的混合物所組成乙二醇-二羧酸縮聚物、聚交酯和聚內(nèi)酯，其為脂肪族聚酯。
(3)根據(jù)(1)或(2)的可生物降解的育苗托盤，其中以主要原料組分為基準(zhǔn)計(jì)，可生物降解樹脂的含量是25質(zhì)量％或更小。
(4)根據(jù)(1)-(3)之任一可生物降解的育苗托盤，其中的紙漿含有抗真菌劑。
(5)根據(jù)(1)-(4)之任一可生物降解的育苗托盤，其中的紙漿含有抗水劑和/或防水劑。
下文將詳細(xì)解釋本發(fā)明。
本發(fā)明的育苗托盤是由通過(guò)紙漿經(jīng)真空鑄造和鑄造后熱壓而得到紙漿模壓物所構(gòu)成的。
紙漿的原材料沒(méi)有特別限制，可以是任何用于傳統(tǒng)紙漿模壓物生產(chǎn)過(guò)程中的材料，例如，機(jī)械漿、磨木漿、化學(xué)漿、燒堿法漿、舊紙紙漿、溶解漿、韌皮紙漿、合成漿等。在本發(fā)明中，可以優(yōu)先使用通過(guò)將用過(guò)的紙如報(bào)紙、雜志和復(fù)印紙或有皺的紙細(xì)纖維化而獲得的舊紙紙漿。還可以使用含有熱熔樹脂等的舊紙紙漿。
用于本發(fā)明的可生物降解樹脂包括天然聚合物和合成聚合物?？缮锝到鈽渲奶烊痪酆衔锏膶?shí)例包括植物產(chǎn)生的多糖，如纖維素、淀粉和藻酸；動(dòng)物產(chǎn)生的多糖，如甲殼質(zhì)和透明質(zhì)酸；動(dòng)物產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，如骨膠原和白蛋白；微生物產(chǎn)生的聚酯，如聚(3-羥基鏈烷酸酯)；微生物產(chǎn)生的多糖，如透明質(zhì)酸等。
可生物降解樹脂的合成聚合物的實(shí)例包括乙二醇-二羧酸縮聚物如聚乙烯琥珀酸酯和聚丁烯琥珀酸酯；聚交酯如聚乙醇酸和聚乳酸；聚內(nèi)酯如聚(ε-己內(nèi)酯)；脂肪族聚酯如聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯和己二酸酯；多元醇如聚乙烯醇；聚碳酸酯如聚酯碳酸酯；聚酸酐、聚氰基丙烯酸酯、聚原酸酯、聚膦腈等。
這些物質(zhì)之中，由于可從淀粉中得到并且具有這樣一種特性，即被廢棄時(shí)能夠降解成二氧化碳和水，所以優(yōu)選使用聚交酯(聚乙二醇酸、聚乳酸等)，并且特別優(yōu)選使用聚乳酸。
盡管沒(méi)有特別限制可生物降解樹脂的形狀，但通常使用纖維樹脂。
以主要原料組分為基準(zhǔn)計(jì)，可生物降解樹脂的含量是25質(zhì)量％或更小，優(yōu)選10至20質(zhì)量％。
本發(fā)明中，“主要原料組分”包括可生物降解樹脂、機(jī)械漿、磨木漿等。如果使用熱熔樹脂，那么熱熔樹脂被包括在主要原料組分中。
該紙漿可以含有抗真菌劑?？拐婢鷦┑陌锬軌蛟谑褂闷陂g防止微生物如真菌在育苗托盤中進(jìn)行繁殖。以100重量份數(shù)份數(shù)的全部主要原料為基準(zhǔn)計(jì)，抗真菌劑的用量通常是5份或更少，優(yōu)選0.5-3份。
另外，該紙漿可含有抗水劑、防水劑、或者兩者皆有?？顾畡┗蚍浪畡┑陌锬軌蚍乐故褂闷陂g由水吸附引起的紙漿模壓物的變形或毀壞。以100重量份數(shù)的全部主要原料為基準(zhǔn)計(jì)，抗水劑或防水劑的用量通常是5份或更少，優(yōu)選0.5-5.0份。
只要不減少本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，紙漿還可含有其它添加劑如一種干機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng)劑、濕機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng)劑、pH調(diào)節(jié)劑等。以100重量份數(shù)的全部主要原料為基準(zhǔn)計(jì)，添加劑的用量通常是5重量份或更少，優(yōu)選0.5-3重量份。
而且，只要本發(fā)明通過(guò)使用可生物降解樹脂獲得的育苗托盤的可生物降解能力基本不被破壞，該紙漿就可含有一種常規(guī)的熱熔樹脂。以主要原料組分為基準(zhǔn)計(jì)，熱熔樹脂的用量?jī)?yōu)選25質(zhì)量％，更優(yōu)選20質(zhì)量％或更少。
本發(fā)明的可生物降解育苗托盤是一種育苗托盤，其通過(guò)以下方法獲得將含有可生物降解樹脂的紙漿進(jìn)行真空鑄造，由此獲得紙漿模壓物，然后在鑄造后對(duì)紙漿模壓物進(jìn)行熱壓而得到。由于可生物降解樹脂起著粘合劑的作用，因此托盤的機(jī)械強(qiáng)度和尺寸精度都得到了改進(jìn)。
育苗托盤可通過(guò)，例如下面的方法來(lái)生產(chǎn)。在含水溶液中使含有主要原料(如用過(guò)的紙和可生物降解塑料)的紙漿原料細(xì)纖維化，并加入各種形成懸浮液所需的添加劑。雖然沒(méi)有特別限制懸浮液中的固含量，以紙漿為基準(zhǔn)計(jì)，原料含量通常是0.5-10質(zhì)量％，優(yōu)選2-5質(zhì)量％。通過(guò)使用本發(fā)明的托盤培育幼苗時(shí)所需的營(yíng)養(yǎng)可以被加入到這種懸浮液中。
將得到的懸浮液轉(zhuǎn)移到紙制的容器中后，加入水以便獲得紙漿，其中加入水的量以使原料濃度低于大約2質(zhì)量％為準(zhǔn)。采用獲得的紙漿，通過(guò)使用金屬模具真空鑄造來(lái)生產(chǎn)紙漿模壓物。只要鑄造產(chǎn)品能以盆、板等形狀被用作培育幼苗的托盤，金屬模具的形狀就沒(méi)有特別限定，并且可以是任何形狀。
然后，通過(guò)采用真空泵等對(duì)紙漿模壓物真空鑄造。接著紙漿模壓物采用吹風(fēng)機(jī)型干燥機(jī)等在80-130℃下用熱空氣吹8-16小時(shí)進(jìn)行干燥，以使紙漿模壓物中的水含量變成大約0-5質(zhì)量％。
進(jìn)一步將紙漿模壓物在室內(nèi)保留大約24小時(shí)(溫度大約為20-30℃和濕度大約為40-60％RH)，以使紙漿模壓物中的含水量均等。
隨后將上述紙漿模壓物進(jìn)行熱壓。熱壓的溫度通常是100-300℃，優(yōu)選150-200℃。壓力通常是5-100kg/cm2，優(yōu)選30-50kg/cm2。熱壓時(shí)間通常是5-60秒，優(yōu)選5-10秒鐘。
本發(fā)明的育苗托盤通常是一種具有適用于多種幼苗的多室托盤。然而，為了使用，可以將托盤分成適用于單個(gè)幼苗的單室。而且，育苗后可將托盤按每株幼苗切開(kāi)，并用于以后的過(guò)程。
紙漿模壓物中的生物降解樹脂的含量可以控制本發(fā)明育苗托盤的降解周期。并且，通過(guò)控制生物降解周期能夠解決后處理問(wèn)題。
實(shí)施例下文將參照下列實(shí)施例和對(duì)比例更加詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
在下列實(shí)施例和對(duì)比例中，除非另有說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)“主要原料比例”指的是每一種主要原料相對(duì)于主要原料總量的質(zhì)量比，并且“添加劑比例”指的是發(fā)100重量份數(shù)總主要原料為基準(zhǔn)計(jì)的添加劑重量，其以“重量份數(shù)”來(lái)表示。主要原料比例不包括添加劑比例。
實(shí)施例1采用細(xì)纖維化裝置在含水溶液(濃度4質(zhì)量％)中對(duì)原料(舊報(bào)紙81質(zhì)量％、聚乳酸纖維(Cargill Co.制造)19質(zhì)量％)進(jìn)行離解?；旌衔镏屑尤氡?所示的各種添加劑，充分離解而獲得懸浮液。將這種懸浮液轉(zhuǎn)移到制紙漿的容器中，然后加入水以使?jié)舛冉档?質(zhì)量％，完全分散后獲得紙漿。然后，將用于生產(chǎn)育苗托盤的紙漿模壓物的金屬模具浸入到由紙漿模壓物鑄型機(jī)的攪拌紙漿中，通過(guò)真空抽吸作用，紙漿被吸附并層合在金屬模具上，其中的金屬模具長(zhǎng)580mm，寬280mm，高64mm。然后，從漿液中拉出金屬模具并旋轉(zhuǎn)180度。從上面看，紙漿模壓物的結(jié)構(gòu)是縱向排列6列和橫向排列12行(總共72個(gè)室)的室，這些室為3.5cm長(zhǎng)、3.5cm寬和5.8cm高(內(nèi)部體積約為70cm3)。
被吸附和層合的紙漿模壓物通過(guò)抽吸作用向上轉(zhuǎn)動(dòng)，較高處具有真空抽吸作用的模具從上面拉緊紙漿模壓物。同時(shí)，釋放較低處金屬模具的抽吸作用壓力。然后，給出正的壓力將紙漿模壓物轉(zhuǎn)移到較高處模具。而后，從較高處模具中移出紙漿模壓物并通過(guò)吹熱空氣干燥，獲得育苗托盤的紙漿模壓物，該紙漿模壓物的含水量為7質(zhì)量％，平均厚度大約為3mm。通過(guò)在25℃和60％RH的條件下保持24小時(shí)來(lái)調(diào)節(jié)所得到的育苗托盤的紙漿模壓物的含水量。
將用于育苗托盤的干紙漿模壓物置于具有托盤的上側(cè)和下側(cè)的精確托盤形狀的一對(duì)金屬模具(凸模具和凹模具)之間，對(duì)其熱壓(200℃,40kg/cm2,10秒鐘)來(lái)獲得用于育苗托盤的紙漿模壓物。
另外，作為對(duì)比的實(shí)施例1，育苗托盤的紙漿模壓物的生產(chǎn)方法與上述方法相同，所不同的是用舊報(bào)紙(81質(zhì)量％)和PE(聚乙烯)纖維(產(chǎn)品名稱SWP,Mitsui PetrochemicalIndustries,Ltd.制造，19質(zhì)量％)作為原料。
育苗托盤的紙漿模壓物的主要原料組分如表1所示。
所用的添加劑是作為干機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng)劑的丙烯酸樹脂(Arakawa ChemicalIndustries Ltd.制造)、作為防水劑的松香(Arakawa ChemicalIndustries Ltd.制造)、作為抗水劑的聚烯烴衍生物(Saiden ChemicalIndustry Co.,Ltd.制造)、作為PH調(diào)節(jié)劑的硫酸鋁(Oji Paper Co.,Ltd.制造)、作為濕機(jī)械強(qiáng)度增強(qiáng)劑的聚酰胺樹脂(Arakawa Chemical Industries Ltd.制造)和作為抗真菌劑的含氮有機(jī)化合物(K.IChemicalIndustriesCo.,Ltd.制造)。表1主要原料組分
表2添加劑的組成
★1以100重量份數(shù)的總主要原料為基準(zhǔn)計(jì)，添加劑含量的質(zhì)量比例(重量份數(shù))而且，將由PP(聚丙烯)制成的傳統(tǒng)塑料托盤作為對(duì)比例2。將前述三種育苗托盤進(jìn)行如下評(píng)價(jià)。
<生物降解試驗(yàn)1>
按照J(rèn)IS K6950塑料-活化污泥有氧生物降解能力的檢測(cè)方法，測(cè)量了三種樣品的生物降解能力，所述樣品包括兩種通過(guò)上述方法生產(chǎn)的育苗托盤的紙漿模壓制品和所述塑料托盤。用降解后的剩余重量按照下面的公式計(jì)算生物降解速率。
公式(1)生物降解速率=[(原始重量-剩余重量)/(原始重量)]×100表3顯示兩種紙漿模壓托盤(對(duì)比例1，實(shí)施例1)和傳統(tǒng)塑料托盤(對(duì)比例2)的生物降解試驗(yàn)結(jié)果。從結(jié)果中可以清楚地看出，即結(jié)論是，以紙漿作為主要組成的托盤的降解速率(對(duì)比例1)明顯較高，而塑料托盤(對(duì)比例2)根本就沒(méi)有降解。可以進(jìn)一步看出當(dāng)可生物降解樹脂被用作粘合劑時(shí)，降解速率顯著提高(實(shí)施例1)。表3可生物降解速率
按照J(rèn)IS評(píng)價(jià)天數(shù)在上述試驗(yàn)中，由于采用了活化污泥，所以能夠準(zhǔn)確測(cè)定出可生物降解速率。被認(rèn)為優(yōu)選的是進(jìn)行進(jìn)一步的專業(yè)試驗(yàn)，其中將樣品放置在普通的土壤中。
<生物降解試驗(yàn)2>
因此，將上述制備的樣品埋在設(shè)計(jì)為農(nóng)用目的的土壤中，并測(cè)定生物降解速率。使用的土壤存在于NISSHINBO INDUSTRIES公司的研究和開(kāi)發(fā)中心的場(chǎng)地中。將樣品放置在土壤中2個(gè)月，然后測(cè)量重量。根據(jù)上述公式(1)計(jì)算生物降解速率。
表4顯示紙漿模壓托盤(對(duì)比例1，實(shí)施例1)和傳統(tǒng)制品(對(duì)比例2)的生物降解試驗(yàn)的結(jié)果。從表4中的結(jié)果中可以清楚地看出，本發(fā)明的育苗托盤顯示出突出的生物降解能力。表4生物降解速率
<機(jī)械強(qiáng)度測(cè)量試驗(yàn)>
在“育苗前”和“育苗后”(培養(yǎng)期1個(gè)月)采用每一種樣品來(lái)測(cè)量所制備的紙漿模壓物托盤(對(duì)比例1，實(shí)施例1)和塑料托盤(對(duì)比例2)的機(jī)械強(qiáng)度。從每種樣品的側(cè)壁取一部分(長(zhǎng)50mm，寬10mm)用作試樣。利用拉伸試驗(yàn)機(jī)(Instron 5544,Instron Japan Co.制造)對(duì)每一試樣進(jìn)行三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)。測(cè)試以5.0mm/分鐘的十字頭速率進(jìn)行，測(cè)量最大應(yīng)力(Pa)以及屈服點(diǎn)處的彈性模量(Pa)。結(jié)果見(jiàn)表5。
從結(jié)果中看出，當(dāng)以紙漿作為主要組分時(shí)(實(shí)施例1，對(duì)比例1)，盡管證實(shí)育苗后強(qiáng)度略有降低，但是其下降程度不大。塑料盤沒(méi)有發(fā)生強(qiáng)度變化(對(duì)比例2)。因此，證實(shí)了本發(fā)明的育苗托盤在育苗期間，強(qiáng)度沒(méi)有很大程度的降低。表53-點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的結(jié)果
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種在使用中具有高機(jī)械強(qiáng)度和尺寸精度以及在育苗后能容易降解的可生物降解的育苗托盤。
如此描述了本發(fā)明后，以不同方式進(jìn)行改變的同樣發(fā)明是顯而易見(jiàn)的。這種改變不能被認(rèn)為偏離了本發(fā)明的宗旨和范圍，并且所有這類改變對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的并且被包括在以下權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種可生物降解的育苗托盤，該育苗托盤是由含有可生物降解樹脂的紙漿通過(guò)真空鑄造，和鑄造后熱壓而獲得的紙漿模壓物所構(gòu)成的。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的可生物降解的育苗托盤，其中的可生物降解樹脂是由選自以下樹脂中的一種或它們中的兩種或多種的混合物所組成乙二醇二羧酸縮聚物、聚交酯和聚內(nèi)酯，其為脂肪族聚酯。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2的可生物降解的育苗托盤，其中以主要原料組分為基準(zhǔn)計(jì)，可生物降解樹脂的含量是25質(zhì)量％或者更少。
4．根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)的可生物降解的育苗托盤，其中的紙漿含有抗真菌劑。
5．根據(jù)權(quán)利要求1-4中任意一項(xiàng)的可生物降解的育苗托盤，其中的紙漿含有一種抗水劑和/或一種防水劑。
全文摘要
一種可生物降解的育苗托盤,其通過(guò)由紙漿真空鑄造并在鑄造后熱壓而獲得的紙漿模壓物而得到。因而,提供了一種由紙漿模壓物構(gòu)成的可生物降解的育苗托盤,其在使用中具有高機(jī)械強(qiáng)度和尺寸精度,并在培育幼苗后能易于降解。
文檔編號(hào)A01G9/10GK1310932SQ01112328
公開(kāi)日2001年9月5日 申請(qǐng)日期2001年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月29日
發(fā)明者長(zhǎng)谷川修, 大野洋次郎 申請(qǐng)人:日清紡績(jī)株式會(huì)社