專利名稱：加速園圃紙降解的方法與園圃紙的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種園圃紙的降解方法與用于實(shí)施該方法的園圃紙。正如下面將要描述的，本發(fā)明還涉及實(shí)施所述方法的酶溶液。
在下面的說明中，特別描述了與覆蓋生菜相關(guān)的本發(fā)明的降解方法以及園圃紙。
但是，這種紙可用于覆蓋任何種類的植物，例如草莓、葡萄、西紅柿、小西葫蘆、茄子、甜椒、黃瓜、分蔥等曾提出過多種覆蓋材料。
首先，人們知道黑色塑料薄膜，盡管它們的單位面積重量很低，但優(yōu)點(diǎn)是堅(jiān)固，因此耐老化。但是，這些塑料薄膜有許多缺陷，其中一個缺陷特別是不可生物降解。由于顯而易見的生態(tài)原因，塑料不能夠埋藏在土壤中。因此，收獲結(jié)束后，耕種者希望耕土地，應(yīng)該除去全部塑料。這種操作費(fèi)用估計(jì)為總覆蓋成本的20％。
另外，塑料受到太陽輻射照射時被非常快地加熱，生菜葉貼近粘性土壤，并粘附在覆蓋薄膜上，因此只能隨除去的薄膜被除去。估計(jì)除去一噸塑料可帶走一噸植物和所述塑料粘住留下的土壤。這樣，塑料實(shí)際上是不可循環(huán)的，因此對于這樣的操作，洗滌費(fèi)用是極不可取的。
為了解決這些不同的問題，同時研制了園圃紙。特別在文件FR-A-2 016 071中描述的這些紙用脲-醛樹脂處理，為的是提高它們在濕狀態(tài)下的強(qiáng)度，于是降低了在地里使用時出現(xiàn)的破裂危險(xiǎn)。
但是，雖然進(jìn)行了這種處理，但在可使紙膨脹的灌溉期和可使紙收縮的干燥期的影響下，該紙還可能破裂。
另外，特別地，采用疏水樹脂處理紙不可避免地導(dǎo)致紙的生物降解性降低。事實(shí)上，觀察到這些類型的紙只是2年后才能達(dá)到完全的生物降解。
換句話說，面對的一個復(fù)雜問題是，在一定的時間內(nèi)要使用耐惡劣天氣的園圃紙，同時這種紙?jiān)谑斋@之后非常短的時間內(nèi)又能夠降解。
為了解決這個問題，申請人研制了一種加速園圃紙降解的方法，該紙的纖維素纖維浸漬一種使紙具有耐惡劣天氣特性的疏水樹脂，根據(jù)這種方法，往紙上噴灑一種使樹脂和纖維素同時降解的酶溶液。
換句話說，本發(fā)明的方法是在栽培區(qū)域上鋪蓋一種紙，紙的纖維浸漬一種樹脂，使紙變得能耐潮濕，因此變成不可撕破的，同時與使用期相吻合。于是，例如，涉及草莓時，該紙?jiān)谠耘鄥^(qū)域應(yīng)該保持9個月，而涉及生菜時，這個時間僅6個星期。在收獲之后，噴灑酶溶液使紙降解，所述溶液不僅能夠大大地加速纖維素的降解速度，而且還因樹脂降解而避免樹脂在土壤中的任何積累。為了更加加速紙的降解，然后耕地，以便將紙埋入土壤中。
根據(jù)本發(fā)明方法的第一個特征，疏水樹脂選自單一的或混合的下述物質(zhì)脲-甲醛樹脂、蜜銨-甲醛樹脂、聚酰-胺-表氯醇樹脂、聚乙烯-亞胺樹脂、淀粉衍生物。
這些樹脂是本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的，確切地在Grenoble紙技術(shù)中心于1986年1月第11期《le point sur…》文件中描述過。
在一種有利的實(shí)施方式中，選擇的樹脂是聚酰-胺-表氯醇樹脂。
另外，為了同時降解樹脂和纖維素，酶溶液含有能夠催化水解樹脂-樹脂、樹脂-纖維素和纖維素-纖維素鍵的酶。
在下文和權(quán)利要求中，術(shù)語“樹脂-樹脂鍵”表示能夠被水解樹脂的單體之間的鍵。
同樣地，術(shù)語“樹脂-纖維素鍵”表示樹脂與纖維素連接的酯鍵。
最后，術(shù)語“纖維素-纖維素鍵”表示纖維素的糖苷鍵。
為了催化水解樹脂與纖維素連接的酯鍵，選擇的酶是酯酶。
同樣地，為了催化水解纖維素的糖苷鍵，酶是選自單一或混合的細(xì)胞外生物降解酶、內(nèi)葡聚糖酶和β-葡糖苷酶的纖維素酶。
最后，根據(jù)所述鍵的性質(zhì)，選擇能夠催化水解構(gòu)成樹脂單體之間的鍵的酶。
實(shí)際上，涉及聚酰-胺-表氯醇樹脂，酶選自酰胺酶和胺酶。
正如已經(jīng)說明的，本發(fā)明還涉及用于實(shí)施上述方法的園圃紙。
除了本發(fā)明的園圃紙應(yīng)該具有如能夠根據(jù)前述方法被降解的組成之外，還應(yīng)該具有能夠用作覆蓋材料的許多性質(zhì)。
于是，該紙應(yīng)該耐惡劣天氣，如雨和風(fēng)，和耐極端的氣候條件，如冷、熱，因此應(yīng)該具有極好的機(jī)械性質(zhì)。
因此，申請人確定的目的是制得一種紙，該紙可耐150-250千帕頂破強(qiáng)力。
紙應(yīng)該具有的另外一個特征是，在灌溉水能夠灌到土壤和植物根部的情況下，它是可透水的。但是，紙的孔隙應(yīng)該具有如此的體積，以致這些孔隙可限制處在覆蓋物下水蒸汽的蒸發(fā)，為了保持在土壤中足夠濕度也應(yīng)如此。
為了獲得這樣一些性質(zhì)，申請人確定的目的是制得一種紙，該紙的透氣性為在1千帕低壓下，表面積為10厘米2，在六十秒內(nèi)1500-3500厘米3。
為了達(dá)到這些目的，本發(fā)明的園圃紙的特征在于，它含有纖維組合物，以重量計(jì)含有·40-60％，有利地是50％產(chǎn)樹脂植物的未漂白牛皮紙漿，·10-30％，有利地是20％闊葉樹的未漂白牛皮紙漿，·20-40％，有利地是30％脫色(désencré)包裝紙漿。
未漂白牛皮紙漿及其生產(chǎn)方式為本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟知。同樣地，脫色包裝紙漿如從包裝殘留物得到也為人們所知。
根據(jù)另外一個特征，園圃紙還含有以紙重量計(jì)為0.5-15％樹脂，有利地是7-8％樹脂。
若紙中樹脂濃度低于0.5％重量，這種紙沒有足夠的耐潮濕性，灌溉或下雨時就會破裂。若樹脂濃度高于15％重量，得到的紙沒有最佳的機(jī)械強(qiáng)度，因此這種紙變得在經(jīng)濟(jì)上意義不大。
另外，為了避免微生物在紙表面繁衍，這種紙還含有抑真菌劑。
在一種有利的實(shí)施方式中，抑真菌劑只是灑在要埋的紙區(qū)域。在這種情況下，可使用空氣加壓噴嘴在制紙機(jī)噴灑實(shí)現(xiàn)抑真菌劑的沉積。
此外，當(dāng)灌溉作物時，為了提高紙的伸長能力，而當(dāng)干燥時，防止其破裂，紙要呈褶縐形式。采用在制紙機(jī)上縐紙操作所獲得的這種褶縐，一方面能夠使紙適合于土地的形狀，因此土地稍微不平是可接受的，另外一方面在接下的灌溉和干燥作用下能夠使紙適應(yīng)于尺寸變化。
本發(fā)明還涉及用于實(shí)施加速前述園圃紙降解方法的酶溶液。
當(dāng)然，正如已經(jīng)說明的，所述酶溶液的組成隨使用樹脂和所述酶應(yīng)該發(fā)揮作用的地方性質(zhì)而改變。
但是實(shí)際上，該溶液總是含有能夠?qū)⒗w維素-纖維素鍵打斷的纖維素酶和能夠?qū)渲?纖維素鍵打斷的酯酶。
根據(jù)一種有利的實(shí)施方式，酶溶液含有以重量計(jì)·10-20％纖維素酶，·15-40％酰胺酶，·15-40％酯酶，·10-35％胺酶。
實(shí)際上，按照每平方米0.01-1克，有利地是0.3-0.4克純酶噴灑酶溶液。
根據(jù)本發(fā)明另一種實(shí)施方式，酶溶液可以在微膠囊中直接地加入紙中。
因此，收獲后園圃紙埋入土壤里，特別是采用耕作方法埋入土壤之后，即裝有酶溶液的微膠囊的壁在機(jī)械作用下打破時，園圃紙就會降解。
換句話說，本發(fā)明還涉及園圃紙?jiān)诼袢胪寥乐竽軌蚩焖俳到獾膱@圃紙，該紙的纖維素纖維被浸漬一種使紙具有耐惡劣天氣特性的疏水樹脂，其特征在于該紙還含有裝酶溶液的微膠囊，在埋入土壤之后微膠囊的壁被打破，因此放出能夠同時催化水解樹脂和纖維素纖維的酶。
生產(chǎn)酶溶液的微膠囊以及將它們加入紙中，在本領(lǐng)域的技術(shù)人員范圍內(nèi)是已知的操作，因此不再作更詳細(xì)說明。
此外，如前所述，酶溶液含有能夠催化水解樹脂-樹脂鍵、樹脂-纖維素鍵、纖維素-纖維素鍵的酶。
有利地，這些酶選自酯酶、纖維素酶、酰胺酶和胺酶。
為了紙具有令人滿意的耐惡劣天氣的性能，它含有以紙重量計(jì)為0.5-15％重量，有利地是7-8％重量樹脂。
通過下述實(shí)施例將更好地體現(xiàn)本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)。


圖1表示酶水溶液在涂布聚酰胺-胺-表氯醇樹脂的纖維素纖維上不同的作用位點(diǎn)。
圖2表示本發(fā)明紙的機(jī)械特性隨時間的跟蹤。
A/酶的水溶液作用位點(diǎn)圖1表示了在纖維素纖維被浸漬一種聚酰胺-胺-表氯醇樹脂的情況下，本發(fā)明酶溶液中含有的酶的不同作用位點(diǎn)。
在圖1a上，框內(nèi)表示連接樹脂單體的酰胺鍵，噴灑時由酰胺酶類型的酶催化其鍵的水解。
在圖1b上，框內(nèi)表示連接樹脂單體的胺鍵，噴灑時由胺酶類型的酶催化其鍵的水解。
同樣地，在圖1c上，框內(nèi)表示連接樹脂與纖維素的酯鍵，噴灑時由酯酶類型的酶催化其鍵的水解。
最后，在圖1d上，示意圖表示纖維素的糖苷鍵，因纖維素酶類型的酶，特別是細(xì)胞外生物降解酶、內(nèi)葡聚糖酶和β-葡糖苷酶的存在而催化其鍵的水解。
B/本發(fā)明園圃紙的生產(chǎn)實(shí)施例1生產(chǎn)其組成如下的園圃紙纖維組成·50％產(chǎn)樹脂植物的未漂白牛皮紙漿，·20％闊葉樹的未漂白牛皮紙漿，·30％脫色包裝紙漿。
染料·炭黑 以干紙漿計(jì)5.2％添加劑·聚酰胺-胺-表氯醇樹脂 以干紙漿計(jì)3％·陽離子淀粉 以干紙漿計(jì)0.8％使用纖維懸浮液，然后用FOURDRINIER型平臺式造紙機(jī)生產(chǎn)紙薄膜，其機(jī)械特性列于下表
實(shí)施例2生產(chǎn)其組成如下的園圃紙纖維組成·50％產(chǎn)樹脂植物的未漂白牛皮紙漿，·20％闊葉樹的未漂白牛皮紙漿，·30％脫色包裝紙漿。添加劑·蜜胺甲醛樹脂 以干紙漿計(jì)5.5％·陽離子淀粉以干紙漿計(jì)0.8％紙板機(jī)械特性列于下表
為了提高紙對土壤中含有的細(xì)菌和真菌的抗性，在造紙機(jī)網(wǎng)上水線處按照1200ppm活性物質(zhì)噴灑抑真菌產(chǎn)品(由INTACE S.A.銷售的FONGICIDE B-350)。
采用空氣加壓噴嘴進(jìn)行并控制噴灑，以便其在紙保護(hù)帶表面上淀積得比未處理部分更牢。該產(chǎn)品隨瀝水時吸入的水一起擴(kuò)散到紙的本體中。因此，紙放在栽培區(qū)域上時，處理的區(qū)域會埋入土壤中，而未處理區(qū)域留在地表面。
還觀察到，使用實(shí)施例1和2生產(chǎn)的紙，能夠?qū)滋旌鸵雇淼耐寥罍囟茸兓拗圃诩s4-5℃范圍。
因此，對塑料覆蓋物與如實(shí)施例1和2提出的覆蓋物在距栽培土壤5厘米處測量的溫度，可得出下述溫度變化
在白天和夜晚溫度變化越小，植物生長量越多的情況下，這樣一種紙性質(zhì)是特別有利的。
C/本發(fā)明紙的機(jī)械性質(zhì)跟蹤為了評價本發(fā)明紙的機(jī)械性質(zhì)，進(jìn)行過不同試驗(yàn)。
為此，往箱里裝松軟沃土，其上固定本發(fā)明的園圃紙，同時將紙的每個端部埋入該土壤中。
因此，園圃紙有所謂的“土壤外”部分和埋入土壤的部分。
對土壤外部分評價了不同的參數(shù)，即拉伸強(qiáng)度和真菌繁殖。
對埋入土壤的部分評價了在土壤表面處紙的撕裂強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、降解和真菌繁殖。
在特定的條件下，即溫度為28℃和高于95％相對濕度的飽和濕度空氣，研究了這些不同參數(shù)。
每3天進(jìn)行這些測量，這相應(yīng)于敞開田間試驗(yàn)每9天進(jìn)行一次測量。這些結(jié)果列于圖2所示的表中。
正如這個表所表明的，在紙組合物中有殺真菌劑可以在十天栽培期，也即在敞開田間上于三十天栽培期避免真菌的任何繁殖。
同樣地，埋入土壤部分的撕裂強(qiáng)度以及拉伸強(qiáng)度在栽培三十天后還是令人滿意的。
反過來，未觀察到埋入土壤部分紙的任何降解，這樣可以證實(shí)該樹脂大大地提高了紙耐惡劣天氣的性能。
D/紙的降解制備一種酶溶液，該溶液含有以重量計(jì)·15％纖維素酶·30％酰胺酶·30％酯酶·25％胺酶。
得到的溶液稀釋到1％，然后按照10-100克/米2噴灑在紙上和收獲后的植物殘留物上。然后耕作土地。
在不到15天園圃紙完全降解。
由前面說明內(nèi)容可非常好地得出本發(fā)明和優(yōu)點(diǎn)。
特別應(yīng)指出，因本發(fā)明紙的組成，特別是存在樹脂，本發(fā)明紙的優(yōu)點(diǎn)是，該紙具有耐惡劣天氣的特性，同時通過噴灑酶溶液，或者在耕土地之后紙中所述酶溶液微膠囊破裂，在收獲后15天時間內(nèi)，該紙能夠非?？焖俚亟到狻?br> 因此，在收獲之后不再需要除去覆蓋物，耕種者可以非常低的成本清理土地。相反地，植物廢物返回土壤中卻構(gòu)成了極好的綠色肥料。
權(quán)利要求
1.園圃紙加速降解的方法，其紙纖維素纖維被浸漬一種使紙具有耐惡劣天氣特性的疏水樹脂，根據(jù)這種方法，往紙上噴灑一種能同時使樹脂和纖維素降解的酶溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于該樹脂選自單一的或混合的下述物質(zhì)脲-甲醛樹脂、蜜銨-甲醛樹脂、聚酰-胺-表氯醇樹脂、聚乙烯-亞胺樹脂、淀粉衍生物。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于酶溶液含有能夠催化水解樹脂-樹脂鍵、樹脂-纖維素鍵、纖維素-纖維素鍵的酶。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于酶選自酯酶、纖維素酶、酰胺酶和胺酶。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于纖維素酶選自細(xì)胞外生物降解酶、內(nèi)葡聚糖酶和β-葡糖苷酶的纖維素酶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于按照每平方米紙為0.01-1克純酶將酶溶液噴灑在紙上。
7.用于實(shí)施權(quán)利要求1-6之一所述方法的園圃紙。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的紙，其特征在于它含有纖維組合物，以重量計(jì)含有·40-60％產(chǎn)樹脂植物的未漂白牛皮紙漿，·10-30％闊葉樹的未漂白牛皮紙漿，·20-40％脫色包裝紙漿。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的紙，其特征在于它還含有以紙重量計(jì)為0.5-15％重量的樹脂，有利地是7-8％。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的紙，其特征在于它還含有抑真菌劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的紙，其特征在于它呈褶縐狀。
12.用于實(shí)施權(quán)利要求1-6之一所述方法的酶溶液。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的酶溶液，其特征在于它含有以重量計(jì)·10-20％纖維素酶，·15-40％酰胺酶，·15-40％酯酶，·10-35％胺酶。
14.在埋入土壤之后能夠快速降解的園圃紙，該紙的纖維素纖維被浸漬一種使紙具有耐惡劣天氣特性的疏水樹脂，其特征在于該溶液還含有裝酶溶液的微膠囊，在埋入土壤之后微膠囊的壁被打破，因此放出能夠同時催化水解樹脂和纖維素的酶。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的紙，其特征在于該樹脂選自單一的或混合的下述物質(zhì)脲-甲醛樹脂、蜜銨-甲醛樹脂、聚酰-胺-表氯醇樹脂、聚乙烯-亞胺樹脂、淀粉衍生物。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的紙，其特征在于酶溶液含有選自能夠催化水解樹脂-樹脂鍵、樹脂-纖維素鍵、纖維素-纖維素鍵的酶。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的紙，其特征在于酶選自酯酶、纖維素酶、酰胺酶和胺酶。
18.根據(jù)權(quán)利要求14-17之一的紙，其特征在于它還含有纖維組合物，以重量計(jì)含有·40-60％產(chǎn)樹脂植物的未漂白牛皮紙漿，·10-30％闊葉樹的未漂白牛皮紙漿，·20-40％脫色包裝紙漿。
19.根據(jù)權(quán)利要求14-18之一的紙，其特征在于它還含有以紙重量計(jì)為0.5-15％重量的樹脂，有利地是7-8％。
全文摘要
園圃紙加速降解的方法,其紙纖維素纖維被浸漬一種使紙具有耐惡劣天氣特性的疏水樹脂,根據(jù)這種方法,往紙上噴灑一種同時使樹脂和纖維素降解的酶溶液。用于實(shí)施該方法的園圃紙。
文檔編號D21H25/02GK1327496SQ00802178
公開日2001年12月19日 申請日期2000年9月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月5日
發(fā)明者J·杜紹德, L·布維爾 申請人:阿爾斯特羅姆研究及權(quán)能中心