[发明专利]耐用纤维植物生长容器和相关材料与方法

说明书

发明人：Dagfinn Andersen,John Ward，和Herald Reiersen

相关申请的交叉参考

本申请要求2015年1月19日提交的美国临时专利申请号62/105,068的权益，为了所有目的，其全部公开内容在本文中特意通过参考引入。

发明背景

可生物降解的植物生长容器或花盆常用于生长幼苗。当幼苗接近成熟时，整个花盆可以移植到地下。这是有利的，因为与生长介质一起栽培整个花盆避免需要干扰幼苗的根团，进而最小化或预防移植震动。可生物降解花盆，例如泥炭和椰子壳纤维盆的另一优点是，根部能通过盆壁渗透，这将有助于在田野里直接栽培盆。而采用塑料或高树脂盆在盆壁没有引入孔的情况下是不可能的。

可生物降解花盆也可在自动化幼苗生产中使用。然而，许多目前可获得的可生物降解花盆缺少自动化工艺所要求的结构强度，这通常牵涉通过机器臂来提升和移植盆。可生物降解花盆的缺陷也可产生对自动化机械的挑战，从而使得机器臂难以抓握和运输盆。进一步地，在自动化工艺中牵涉的盆常常遭受热和湿气，因盆吸湿和变弱导致引起溶胀。变弱的盆可在生产过程中因盆断裂导致产生问题，或者引起进一步下游的分配链问题。例如，在运输到零售商之前，在温室工作台上储存时，含幼苗的可生物降解盆可进一步遭受湿气和热，或者在运输过程中本身经历这种条件。

由于许多可生物降解花盆具有结构缺点，因此常常使用塑料花盆。对于直接移植到地下来说，不期望使用合成塑料花盆，从而要求移植幼苗和进而引起应力。常常针对单一用途设计，合成的塑料盆在使用之后不断被丢弃。塑料花盆坐落于垃圾堆内，在此它们需要花费多年分解。可获得生物塑料盆，但常常花费太长的时间分解，以致于无法允许直接移植到地下。生物塑料盆还通常不允许根部渗透，这意味着在植物根部到达周围土壤内之前的时间中，盆必须降解。

期望具有便于自动化处理的可生物降解花盆，它可耐受储存和运输条件，且可由最终用户直接移植到地下。

发明概述

本文描述了可生物降解的植物生长容器，或花盆，它包括诸如聚乙烯醇(PVA)，聚乙酸乙烯酯(PVAC)，蜡乳液，或其组合之类的添加剂。添加剂可以在生产过程中掺入到可生物降解花盆内，或者添加剂可浸渍在不含添加剂的可生物降解花盆内。本文还描述了制造可生物降解花盆的方法和操作盒(kit)。

在本文描述的一个特别的实施方案中，描述了一种可生物降解花盆，它包括诸如蜡乳液，PVAC，PVA或其组合之类的添加剂。可生物降解花盆可由可生物降解花盆材料，例如泥炭纤维，椰子壳纤维，麦秆，纸浆，甘蔗渣纤维，木纤维，亚麻，洋麻，剑麻，消化过的粪肥，及其组合制造。合适的消化过的粪肥包括，但不限于，来自牛，猪，羊，鸡，火鸡或类似动物的消化过的粪肥。在一些实施方案中，可生物降解花盆由泥炭和纸浆制造。在一些实施方案中，可生物降解花盆进一步包括山梨酸钾和/或石灰。

本文中使用的蜡乳液可包括提供增加的断裂力强度，疏水性，抗真菌生长或这些性能的任何组合的任何蜡乳液。该蜡乳液可以是阴离子，非离子或阳离子的蜡乳液。在优选的实施方案中，乳液的分散相是石蜡。蜡乳液可具有最多约45％的不挥发物含量，但一些合适的阳离子乳液可具有略微较大的不挥发物含量。在本文描述的某些方面中，有用的蜡乳液具有约25％至约45％的不挥发物含量。对于阴离子乳液来说，蜡乳液的pH范围可以是约8.0至约12.5，或者对于阳离子乳液来说，可以是约4.0至约6.5。蜡乳液的分散相(固体蜡含量)可以是最多约45％。蜡乳液的粘度可以是最多约450厘泊(cps)。在本文描述的一个特别的方面中，蜡乳液的粘度低于200cps。在特别的实施方案中，蜡乳液是或者乳液71731MOD，或者乳液80939M。在其他特别的实施方案中，蜡乳液是乳液11226，乳液28640，乳液73950，或乳液73550。

可生物降解花盆可包括蜡乳液，其浓度为最多约20％干重蜡/干重可生物降解花盆材料。可调节在盆内蜡乳液的浓度，以提供具有所需特征，例如增加的拉伸强度，疏水性，或抗真菌生长或依赖时间的可生物降解性的可生物降解花盆。

在某些实施方案中，可生物降解花盆包括PVA，当在实验室中浸泡盆时，其浓度为最多约10％(w/v)，或者当在工厂中制造盆时，其浓度为最多10％(w/w；重量PVA/重量干盆生物材料)。(参见本文中实施例关于实验室方法和工厂方法的描述)。类似于蜡乳液，可调节PVA的浓度，以提供具有所需拉伸强度或依赖时间的可生物降解性的可生物降解花盆。较高的PVA浓度通常导致较高的断裂点强度和湿强度，以及盆较长的降解时间。