用于植物生长的可生物降解的泡沫基质、随其提供的植物系统以及用于制造此类基质的方法技术方案

本发明专利技术涉及用于植物生长的可生物降解的泡沫基质、随其提供的系统以及用于制造此类基质的方法。用于植物生长的可生物降解的泡沫基质包含可生物降解的聚合物和成核剂，其中可生物降解的聚合物是聚酯和/或芳族聚合物，并且其中可生物降解的泡沫基质提供能够使植物生长的开孔结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于植物生长的可生物降解的泡沫基质、随其提供的植物系统以及用于制造此类基质的方法本专利技术涉及一种用于植物生长的可生物降解的泡沫基质。在实践中，使用基质而不是使用土壤来使植物生长。用于植物生长的这样的基质是从水栽、半水栽、水培和类似系统已知的，其中植物在输送水、肥料和其他相关组分的可选择的介质中生长。例如，这样的(生长)系统可以应用于玻璃暖房/温室(glasshouses/greenhouses)中。在实践中，基质材料由诸如由无机纤维材料或泥碳/PUR制成的岩棉的合成材料制成，或者由可降解/可堆肥的材料制成，诸如具有聚合物片材的压缩椰壳塞或堆肥塞。植物的根部渗入基质并固定植物。通常，供给系统向植物根部提供水、肥料和其他相关组分，以能够使植物生长。这样的合成基质的一个问题涉及这样的事实：这些基质可能含有不期望的(农业)化学物质，这使得难以处理这种基质材料。此外，合成基质的塞对于最佳根部生长通常太湿。此外，在实践中，人们面临这种基质材料的这样材料的不可持续性，以及该材料经常容易损坏的事实。岩棉的具体问题是，岩棉可能导致根部疾病并且在人工处理期间是有害的。已知泥碳/PUR潜在地堵塞水基础设施，并且具有复杂的营养物组成。这样的可降解/可堆肥的基质的问题涉及这样的事实：这些基质可能含有难以定义的不期望的组成，这使得难以满足根部的营养物需求。这些可降解/可堆肥的基质污染水基础设施。此外，可降解/可堆肥的基质的塞通常是尺寸不稳定的。本专利技术为了其目的必须提供消除或至少减少上述问题中的一个或更多个的基质。这用根据本专利技术的用于植物生长的可生物降解的泡沫基质实现，该可生物降解的泡沫基质包含可生物降解的聚合物和成核剂，其中可生物降解的聚合物是聚酯和/或芳族聚合物，并且其中可生物降解的泡沫基质包括能够使植物生长的开孔结构。注意到，在本申请中，基质和泡沫基质可互换地使用，并且是指同一对象。根据本专利技术的泡沫基质包含可生物降解的聚合物，其是聚酯和/或芳族聚合物。在本专利技术的上下文中，可生物降解涉及由于微生物诸如细菌、真菌和藻类的作用而导致性质损失的降解。通过由可生物降解的聚合物制造根据本专利技术的可生物降解的泡沫基质，获得了用于植物生长的环境友好的基质。这显著减少了例如包括水培植物系统或其他合适的系统在内的玻璃暖房/温室中生长的植物和植物基质的环境足迹。作为使用可生物降解产品的另外的效果，基质优选地也是可堆肥的。在本专利技术的上下文中，可堆肥涉及通过生物过程的降解，导致产生CO2、水、无机化合物和生物质。因此，在根据本专利技术的泡沫基质中的可生物降解的聚合物能够被降解，从而防止水基础设施和/或水处理厂堵塞。此外，在根据本专利技术的泡沫基质中的可生物降解的聚合物是尺寸稳定的，这防止泡沫基质的积聚导致堵塞。作为使用这些可生物降解的聚合物的另外的优点，植物甚至可以从基质材料的降解中获益。由于使用降解产物用于植物生长，这导致基质既具有稳定/固定作用，又另外具有生长作用。这使得根据本专利技术的基质材料也是有成本效益的且高效的。作为另外的效果，基质材料的处理更容易，从而有助于为植物生长提供有效且高效的基质。根据本专利技术的泡沫基质的甚至另外的优点是基质是尺寸稳定的。就本专利技术而言，这意味着基质导致基质具有可压缩和可膨胀的柔性形状。当弯曲、压缩和/或膨胀时，基质将恢复到原始形状。尺寸稳定性的作用是基质易于运输并易于在农业系统中应用。在运输期间，基质不需要严格保护。当在农业系统中应用时，由于泡沫的形状将保持不变，可以不谨慎地使用基质。将基质提供为具有开孔结构的泡沫基质使得植物根部能够相对容易地渗入基质材料。这显著刺激根部生长。因此，这有助于植物生长的总效率。这样的开孔结构优选地涉及具有许多互连的开口或空隙或孔隙或孔的海绵型结构。这样的开孔结构具有的优点是：在基质中提供均匀且明确的水和/或空气分布。此外，根据本专利技术的泡沫基质提供了开孔结构，其中可生物降解的泡沫基质提供了能够吸水的开孔结构，吸水又促进植物生长。根据本专利技术的泡沫基质的甚至另外的优点是基质在手动处理中使用是安全的。这意味着基质可以安全的方式被使用。当处理基质时，不需要另外的安全保护措施，诸如防护手套、安全眼镜、防尘面罩以及类似物。根据本专利技术的泡沫基质的又一个优点是基质是卫生的和/或无菌的。这导致基质对疾病和/或真菌的传播具有降低的作用。植物疾病和/或真菌对植物有害，特别是当从植物根部开始时。根据本专利技术的泡沫基质的又一个优点是基质对于提供给生长的植物的营养液是基本上惰性的。这导致基质对有价值的营养物的浪费具有减少的作用。营养物可以被植物的根消耗，而不是流失。在目前优选的实施方案中，开孔结构包括至少50％的开孔含量。这意味着至少50％的基质体积以开口、孔隙、空隙和它们以通道的形式的连接部提供。这种开孔含量可以根据压汞法或气体物理吸附来测量。该测量用于测量比表面积和孔径的孔径分布。将理解，还可以进行其他合适的测量。在本专利技术的一种目前优选的实施方案中，总平均孔尺寸在0.001毫米-3.0毫米，优选地0.01毫米-2.0毫米，更优选地0.01毫米-1.5毫米的范围内，其中孔是互连的空隙。具有在如所提及的范围内或这些范围中的一个范围内的平均孔尺寸的泡沫基质能够使大部分植物根部容易渗入根据本专利技术的可生物降解的泡沫基质并且在根据本专利技术的可生物降解的泡沫基质中有效生长。优选地，75％的空隙具有在如所提及的一个或更多个范围内的孔尺寸。这与孔尺寸的实际分布有关。孔尺寸由空隙的特征长度或直径限定。孔尺寸通过根据ASTM3576-15在两个方向上对预定长度上的孔壁的数目计数来确定。在本专利技术的目前优选的实施方案中，可生物降解的聚合物选自聚癸二酸对苯二甲酸丁二醇酯和/或聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯和/或其混合物的组。已经示出，聚癸二酸对苯二甲酸丁二醇酯和/或聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯的使用提供了有效的可生物降解的泡沫基质，该泡沫基质是可生物降解的并且优选地是可堆肥的。此外，还示出，泡沫基质还提供了将植物固定在基质中，同时使植物根部能够渗入并生长到泡沫基质中的增加的可能性。这些可生物降解的聚合物特别有助于所得的用于植物生长的可生物降解的泡沫基质的柔性和韧性。除了上述可生物降解的聚合物之外，或作为上述可生物降解的聚合物的替代物，可生物降解的聚合物还可以是聚羟基链烷酸酯、聚(乳酸)、聚丁二酸丁二醇酯的组。这些可生物降解的聚合物可以作为上述聚合物的替代物应用，或者可以以其混合物使用。这样的混合物提供了涉及相对高的弹性模量和强度的有柔软且坚韧性质的基质。特别是聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯以及聚羟基链烷酸酯、聚(乳酸)、聚丁二酸丁二醇酯中的一种或更多种的组合的使用产生了一种混合物，在该混合物中聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯基本上有助于泡沫基质的柔性和韧性，并且其他可生物降解的聚合物有助于泡沫基质的强度和刚性。在目前优选的实施方案中，与聚癸二酸对苯二甲酸丁二醇酯和/或聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯在混合物中的聚羟基链烷酸酯、聚(乳酸)、聚丁二酸丁二醇酯的组的可生物降解的聚合物的量在10w本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于植物生长的可生物降解的泡沫基质，所述可生物降解的泡沫基质包含可生物降解的聚合物和成核剂，其中所述可生物降解的聚合物是聚酯和/或芳族聚合物，并且其中所述可生物降解的泡沫基质包括能够使植物生长的开孔结构。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181207 NL 20221531.用于植物生长的可生物降解的泡沫基质，所述可生物降解的泡沫基质包含可生物降解的聚合物和成核剂，其中所述可生物降解的聚合物是聚酯和/或芳族聚合物，并且其中所述可生物降解的泡沫基质包括能够使植物生长的开孔结构。


2.根据权利要求1所述的用于植物生长的可生物降解的泡沫基质，其中所述开孔结构包括根据压汞法或气体物理吸附测量的至少50％的开孔含量。


3.根据前述权利要求中任一项所述的用于植物生长的可生物降解的泡沫基质，还包括在0.001毫米-3.0毫米的范围内，优选地在0.01毫米-2.0毫米的范围内，更优选地在0.01毫米-1.5毫米的范围内的总平均孔尺寸，其中孔是互连的空隙。


4.根据前述权利要求中任一项所述的用于植物生长的可生物降解的泡沫基质，其中所述可生物降解的聚合物选自聚癸二酸对苯二甲酸丁二醇酯和/或聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯的组。


5.根据前述权利要求中任一项所述的用于植物生长的可生物降解的泡沫基质，其中所述可生物降解的聚合物是聚羟基链烷酸酯、聚(乳酸)、聚丁二酸丁二醇酯的组中的一种或更多种。


6.根据前述权利要求中任一项所述的用于植物生长的可生物降解的泡沫基质，其中所述聚酯和/或芳族聚合物是支化的和/或交联的。


7.根据前述权利要求中任一项所述的用于植物生长的可生物降解的泡沫基质，其中所述成核剂选自滑石、纤维素、水滑石、氢氧化钙、碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸铝、碳酸氢铝、碳酸钙、碳酸氢钙、硬脂酸钙或其混合物的组。


8.根据前述权利要求中任一项所述的用于植物生长的可生物降解的泡沫基质，其中所述可生物降解的泡沫基质是一体挤出的泡沫。


9.根据前述权利要求中任一项所述的用于植物生长的可生物降解的泡沫基质，其中所述开孔结构包括开孔含量，其中所述可生物降解的泡沫基质的所述开孔含量是根据压汞法或气体物理吸附测量的至少70％，优选地所述可生物降解的泡沫基质的所述开孔含量是根据压汞法或气体物理吸附测量的至少80％，更优选地所述可生物降解的泡沫基质的所述开孔含量是根据压汞法或气体物理吸附测量的至少90％，最优选地所述可生物降解的泡沫基质的所述开孔含量是根据压汞法或气体物理吸附测量的至少95％。


10.根据前述权利要求中任一项所述的用于植物生长的可生物降解的泡沫基质，其中所述可生物降解的泡沫基质的总孔体积在5cm3g-1-100cm3g-1的范围内，优选地在5cm3g-1-50cm3g-1的范围内，更优选地在5cm3g-1-25cm3g-1的范围内。


11.根据前述权利要求中任一项所述的用于植物生长的可生物降解的泡沫基质，其中所述可生物降解的泡沫基质具有至多60℃或更低的玻璃化转变温度，优选地至多30℃或更低的玻璃化转变温度，更优选地至多0℃或更低的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·蒂特玛，马基恩·贝尔雅斯，文森特·范阿森，伊内塔·斯坦库特，
申请(专利权)人：泡沫栽培私人有限责任公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL