CA2098705A1 - Fibres de verre utilisees en tant que substrat pour culture hors-sol - Google Patents
Fibres de verre utilisees en tant que substrat pour culture hors-solInfo
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- A01G24/10—Growth substrates; Culture media; Apparatus or methods therefor based on or containing inorganic material
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Abstract
2098705 9307741 PCTABS00162 La présente invention concerne des fibres de verre destinées à être utilisées comme constituants pour un substrat de culture hors-sol, leur composition comprenant essentiellement les constituants suivants dont les proportions sont exprimées en pourcentage pondéral: SiO2 55 - 70 %, Al2O3 1 - 8 %, CaO 5 - 9 %, MgO 1,5 4 %, Na2O 13 - 18,5 %, K2O 0,5 - 10 %, Fe2O3 0 - 4 %, ZnO 0 - 4 %, MnO 0- 4 %, TiO2 0 - 4 %, P2O5 0 - 4 %, impuretés < 1 %, dont la somme des teneurs en B2O3, Li2O et F est inférieure ou égale à 1 %.
Description
WO93/077~1 2 ~ ~ ~ i O r) PCT/FR92/00971 ~IB~ES DE V~RRE ~TI~IS~ES EN T~N$
Q~B B~BSTRAT POUX CVL~RE ~OR8-~OL
L'invention concerne des fibres de verre destinées a être utilisees dans-le domaine de l'agriculture.
L'invention a pour obj~t, plus particulièrement, des fibres destinees à être utilisées en tant que constituants d'un substrat pour culture hors-sol.
De façon genérale, un substrat pour culture hors-sol doit possèder une resistance mécanique suffisante afin d'eviter un affaissement sous l'effet, a la ~ois du développement racinaire et d'une sollicitation mecanique due à un effet de mouillage et à une circulation de la solution nutritive au sein du substrat. De plus, il doit permettre une disponibilité de la solution nutritive pour la plante et assurer une bonne aération vis-a-vis des racines. Un cout et une masse volumique les plus faibles possiblas sont evidemment recherches.
De façon connue, les substrats de culture h~rs-sol sont fabriqués à partir de laine de roche. Ces substrats prësentent des proprietés avantageuses. Cependant, la laine de roche est obtenue à partir de fibres produites par un procedé dit de centrifugation externe. Ces proc!edés conduisent, ordinairement, à une proportion relativement importante de particules infibrées présentes dans le substrat et à des produits de densité relativement elevée, de l'ordre de ~o à 80 kg/m3O
Il a été également propose des substrats de culture hors-sol constitues de laine de verre. Cette laine de verre est obtenue a partir de fibres produites par un procede dit de centrifugation interne, détaillé dans la suite de la description. La masse volumique de ces substrats peut être ~ 3~
sensiblement plus faible et se situe, le plus fréquemment, entre 15 et 50 Kg/m3.
Des compositions de fibres de verre répondant aux caractéristiques exigées pour une utilisation en tant que substrat pour culture hors-sol ont été decrites.
Le brevet EP 201 426 decrit une composition verriere pour fibres destinees a être utilisees en tant que substrat pour culture hors-sol gui répond bien aux exigences mécaniques et hydrigues en matière de culture hors-sol.
Cependant, certains de ces constituants, libérés au contact de la solution nutritive, peuvent être défavorables a certains systemes de culture.
La présente invention a pour but de fournir des fibres dont la composition verrière presente des caractéristiques telles gu'elles soient fibrables selon le procéde dit de centrifugation interne, fibres destinées a la constitution de substrats pour la culture hors-sol.
La présente invention a pour bùt de fournir un substrat pour culture hors-sol de faible masse volumigue, jouant un rôle de maintien racinaire qui s'impregne facilement de solution nutritive et qui ne nuise pas à la croissance des plantes.
Les buts de l'invention sont atteints grâce a des fibres dont la composition verriere est la suivante :
SiO255 - 70 %
Al23 1 - 8 %
CaO 5 - 9 %
MgO1,5 - 4 %
Na20 13- 18,5 %
K20 0,5 - 10 %
Fe203 04 %
ZnO o- 4 %
MnO O- 4 %
Ti2 4 %
P205 0- 4 %
Impuretes < 1 %
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Q~B B~BSTRAT POUX CVL~RE ~OR8-~OL
L'invention concerne des fibres de verre destinées a être utilisees dans-le domaine de l'agriculture.
L'invention a pour obj~t, plus particulièrement, des fibres destinees à être utilisées en tant que constituants d'un substrat pour culture hors-sol.
De façon genérale, un substrat pour culture hors-sol doit possèder une resistance mécanique suffisante afin d'eviter un affaissement sous l'effet, a la ~ois du développement racinaire et d'une sollicitation mecanique due à un effet de mouillage et à une circulation de la solution nutritive au sein du substrat. De plus, il doit permettre une disponibilité de la solution nutritive pour la plante et assurer une bonne aération vis-a-vis des racines. Un cout et une masse volumique les plus faibles possiblas sont evidemment recherches.
De façon connue, les substrats de culture h~rs-sol sont fabriqués à partir de laine de roche. Ces substrats prësentent des proprietés avantageuses. Cependant, la laine de roche est obtenue à partir de fibres produites par un procedé dit de centrifugation externe. Ces proc!edés conduisent, ordinairement, à une proportion relativement importante de particules infibrées présentes dans le substrat et à des produits de densité relativement elevée, de l'ordre de ~o à 80 kg/m3O
Il a été également propose des substrats de culture hors-sol constitues de laine de verre. Cette laine de verre est obtenue a partir de fibres produites par un procede dit de centrifugation interne, détaillé dans la suite de la description. La masse volumique de ces substrats peut être ~ 3~
sensiblement plus faible et se situe, le plus fréquemment, entre 15 et 50 Kg/m3.
Des compositions de fibres de verre répondant aux caractéristiques exigées pour une utilisation en tant que substrat pour culture hors-sol ont été decrites.
Le brevet EP 201 426 decrit une composition verriere pour fibres destinees a être utilisees en tant que substrat pour culture hors-sol gui répond bien aux exigences mécaniques et hydrigues en matière de culture hors-sol.
Cependant, certains de ces constituants, libérés au contact de la solution nutritive, peuvent être défavorables a certains systemes de culture.
La présente invention a pour but de fournir des fibres dont la composition verrière presente des caractéristiques telles gu'elles soient fibrables selon le procéde dit de centrifugation interne, fibres destinées a la constitution de substrats pour la culture hors-sol.
La présente invention a pour bùt de fournir un substrat pour culture hors-sol de faible masse volumigue, jouant un rôle de maintien racinaire qui s'impregne facilement de solution nutritive et qui ne nuise pas à la croissance des plantes.
Les buts de l'invention sont atteints grâce a des fibres dont la composition verriere est la suivante :
SiO255 - 70 %
Al23 1 - 8 %
CaO 5 - 9 %
MgO1,5 - 4 %
Na20 13- 18,5 %
K20 0,5 - 10 %
Fe203 04 %
ZnO o- 4 %
MnO O- 4 %
Ti2 4 %
P205 0- 4 %
Impuretes < 1 %
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2 ~ 9 ~ ri ~ ~ PCT/FR92/00971 dont la somme des teneurs en B203, Li20 et F est inférieure ou égale à 1 %.
Les impuretés comprennent tous les constituants ne figurant pas dans la liste précédente et qui sont apportes par les matieres premieres naturelles utilisees pour elaborer ces compositions verrieres. Les impuretés comprennent également certai~s constituants provenant d~agents d~affinage, tels que des sulfates, ajoutés dans le mélange de matieres premières vitrifiables.
Les fibres de verre selon l'invention sont susceptibles d'être obtenues par le procedé dit de centrifugation interne. Ce procedé permet l'obtention, de façon reproductible, de fibres pratiquement exemptes de particules infibrées. Par ailleurs, il est possible par ces techniques de produire des substrats de faible masse volumique.
Ce type de technique de production de fibres fait l'objet de nombreuses publications. On pourra se reporter, pour plus de détial, notammment aux brevet FR 1 382 917 et FR 2 443 436. SelPn ces techniques, le verre fondu est introduit à l'intérieur du centrifugeur et est projeté, sous l'effet de la force centrifuge, sur sa bande périphérique. Une multitude d'orifices sont aménages sur cette bande. Au travers de ~es orifices, le verre est projeté horizontalement. Les filets de verre en résultant sont etires avantageusement par des courants gazeux afin de les transformer en fibres.
Les fibres de verre selon 1' invention sont obtenues ~
partir de verres qui presentent des caractbristiques physiques permettant de les fibrer selon ce procedé. Ces caractéristiques sont définies ci-apres. Ils presentent, en particulier, une viscosité de 1000 poises a une température generalement inférieure a 1200-C et, de préférence, inferieure à 1150-C.
Une autre caractéristique physique importante pourla production de fibres sont les températures de devitrifi-cation, c'est-à-dire les températures correspondant a la - . .
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- . .. ~ . .
WO93/07741 ~ PCT/FR92/00971 s formation de cristaux dans la masse vitreuse. Ces cristaux sont, en effet, susceptibles d'obturer les orifices du centrifugeur.
Plusieurs températures permettent de caractériser cette dévitrification :
- la température a laquelle la vitesse de croissance des cristaux est nulle, appelée couramment liguidus, - la température à laquelle la vitesse de croissance des cristaux est maximale.
De façon genérale, l'ecart entre la température correspondant a une viscosité de lO00 poises et la température du liquidus est, de préférence, supérieure ou egale a 50C.
Il est souhaitable d'obtenir une vitesse de croissance des cristaux minimale ; elle est inférieure à 3 microns/minute.
Une autre caracteristique importante a prendre en consideration est la resistance hydrolytique de la composition, particulierement lorsqu'elle est destinée a être utilisee en tant que substrat pour culture hors-sol.
Cette resistance est mesuree selon la methode standard de la Deutsche Glastechnische Gesellschaft (DGG).
La DGG des verres constituant les fibres selon l'invention est, de préference, inferieure ou égale a 30 milligrammes.
La composition des fibres de verre selon l'lnvention se caracterise par un faible taux d'oxyde de bore.
Il a en efffet ete constate que lorsque la somme des teneurs en poids de B203, Li2o et F dépasse l %, les quantites de ces eléments libérees par les fibres de verre dans la solution nutritive dépassent les seuils de tolerance de certaines plantes.
Les compositions de fibres de verre traditionnel-lement utilisées contiennent de l'ordre de 5 % en poids de B2O3, et jusqu'a 2 à 3 % de Li2o et F. Ces elements jouent un rôle important vis-a-vis de differentes propriétes du verre. En particulier, ils permettent de diminuer la -.
WO93/077~1 PCT/FR92/00971 20 9 ;~7 ~
viscosité, de reduire les risques de devitrification et d'ameliorer la resistance hydrolytique.
Les compositions selon l'invention permettent, malgré
la forte diminution de la proportion de ce constituant, voire leur suppression, de conserver des propriétés physiques et chimiques correctes.
Ainsi, une augmentation du taux d'oxydes alcalins permet de maintenir la viscosité dans des limites acceptables sans provoguer pour autant une accentuation de la devitrification, la teneur en oxyde de sodium étant toujours au moins égale a 13 %.
La teneur en Na2O ne doit pas dépasser environ 18,5%;
au-delà de cette valeur, la DGG du verre est trop élevee, ce gui nuit aux propriétés mecaniques des fibres.
D~autres oxydes alcalins peuvent être introduits dans la composition des fibres selon l'invention. Ainsi, K2O et Li2O abaissent la viscosite sans provoquer une diminution importante de la DGG.
La viscosité et la dévitrification sont egalement maintenues dans des limites acceptables grâce aux oxydes alcalino-terreux CaO et MgO. En particulier, la teneur en CaO doit être au m~ins egale a 5 % en poids pour éviter une augmentation trop importante de la viscosité. Au-dela de 9%, Cao entraine un accroissement sensible des risques de devitrification.
A12O3 est introduit dans la composition des fibres de verre selon l'invention ~ raison d'au molns 1 % en poids.
Cela a essentiellement pour effet de maintenir la DGG ~ des valeurs inférieures a 30 milligrammes malgré la forte proportion d'oxydes alcalins. La proportion d'A12O3 dans les compositions selon l'invention n'excede pas 8 % ; au-delà de cette valeur, la viscosité et les risques de devitrification augmentent considerablement.
D'autres oxydes peuvent être introduits dans la composition des fibres selon l'invention, tels que Zno, MnO
et Fe2O3, Tio2 et P2O5 .
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Ces oxydes ont pour effet de fluidifier le verre sans affecter la dévitrification du verre tout en améliorant la DGG.
Des séries d'essais, rassemblés dans le tableau en annexe, illustrent l'influence des constituants présents dans une composition verrière sur les caractéristiques physiques définies ci-dessus.
Les compositions de verre préférées selon l'invention, comprennent les constituants suivants dans les limites ci-après, exprimees en pourcentage pondéral :
siO2 58 - 67 %
Al2O3 4,5 - 7,5 %
CaO 5 _ 9 %
MgO l,5 - 4 %
Na2O 17 - 18,5 %
X2 0,5 _ 4 %
Fe23 o _ 3 %
ZnO o - 3 %
MnO o - 3 %
Tio2 0 - 3 %
P2O5 O - 3 %
Im~uretés < l %
dont la somme des teneurs en B2O3, Li2o et F est inférieure ou égale à l %.
Une autre famille de compositions verrieres preferees selon l'invention est decrite ci-dessous. Ces compositions se differencient par la substitutlon d'une partie de la soude par de la potas6e, permettant de limiter la liberation de sodium par les fibres au contact de la solution nutritive. Les limites sont expréimées ~en pourcentage ponderal :
sio2 55 - 65 %
Al2O3 4,5 - 7,5 %
CaO 5 - 8 %
MgO l,5 - 4 %
Na2O 13 - 17,5 %
K2O 4 - l0 %
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WO93/07741 2 a n ~ 7 0 ~ PCT/FR92/00971 Fe23 3 %
ZnO o- 3 %
MnO o- 3 %
Tio2 o P2O5 o_ 3 %
Impuretés < l %
dont la somme des teneurs en B203, Li2o et F est inferieure ou egale à l ~.
L'invention concerne également des substrats pour culture hors-sol constitues de fibres obtenues à partir d'une composition verriere selon l'invention.
Ces substrats produits par le procéde de centrifu-gation interne présentent, avantageusement, une faible masse volumique et sont facilement imprégnés par la solution nutritive. Ces substrats selon l'invention ne jouent pratiquement aucun rôle nutritionnel vis-à-vis de la plante et n'entravent pas la croissance des plantes : au contact de la solution nutritive, aucun elément nuisible n'est susceptible de se liberer a une teneur telle qu'il entrave la croissance des plantes.
En particulier, les inventeurs ont montré qu'un taux de bore, lithium et fluor, libere au contact de la solution nutritive, supérieur a 0,5 mg/l est nefaste à certains systèmes de culture. De même, des libérations excessives de lithium et de fluor ont des effets negatifs sur certains systemes de culture.
Les substrats selon 1'invention lib~rent, au contact de la solution nutritive, une teneur en bore, lithlum et fluor, inferieure ou égale ~ 0,5 mg/l. L'absence d'effets nuisibles pour les plantes est testee par une observation attentive du comportement des plantes cultivées ainsi que par une observation de leur croissance.
Avantageusement, selon l'invention, les substrats presentent une structure particuliere afin d'en améliorer la résistance mécanique.
Les substrats selon l'invention peuvent présenter une structure, decrite dans la demande de brevet FR 89 03372, ~ . .. .~ .
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~ 3 dans laquelle les fibres sont orientees suivant des directions aleatoires conférant à la matiere des propriétes isotropiques, en particulier une résistance mécanique améliorée.
La demande de brevet FR 90 158909, non publiée, décrit une autre structure afin d'ameliorer la résistance mécanique du substrat. Ce dernier est constitue d'un melange de fibres fines et de fibres plus grosses. Les fibres plus grosses confèrent une resistance mécaniq~e amelioree du substrat.
Les avantages de l'invention sont mis en évidence par des essais experimentaux decrits dans la description detaillée suivante.
La libération de bore, lithium et fluor d'un substrat au contact de la solution nutritive est testee. Deux échantillons de substrats, A et B, de dimensions identiques, conformes à l'invention (respectivement compositions 4 et 11 dans le tableau) sont immergés à
saturation, séparement, durant 6 semaines dans un bain de solution nutritive de compositon identique et de pH 5,9.
Les quantites de bore, lithium et de fluor liberées au bout de 6 semaines par les deux substrats testés sont reportées dans le tableau suivant (en mg par litre de solution nutritive) :
.
Substrat A B
~luor 0,06 0,03 Bore 0,07 0,09 Lithium 0,018 0,040 Total 0,148 0,160 Ces essais montrent l'influence de la composition des fibres de verre constituant un substrat sur les teneurs en bore, lithium et fluor libérées par les dites fibres dans la solution nutritive et permettent d'elaborer des WO93/07741 2 ~ ~ ~ r~ or~ PCT/FR92/00971 substrats en laine de verre compatibles avec 1'ensemble des systèmes de culture.
, - TABLEAU
Composition 1 2 3 4 5 6 7 SiO2 65,21 63,962,82 `64,98 64,21 64,21 64,21 Al203 4,55 4,55 4,45 4,53 4,55 4,55 4,55 CaO 7,65 7,85 7,75 7,62 7,65 7,65 7,65 . MgO 2,8 2,7 2,65 2,79 2,8 2,8 2,8 Na20 18,2 18,4 18,45 18,14 18,2 18,2 18,2 K20 1,05 1,05 1 1,05 1,05 1,05 1,05 Fe203 0,105 1,05 2,4 0,105 0,105 0,105 MnO 1 ZnO 1 Ti2o32 0,35 Li20 1 Impuretés 0,435 0,5 0,48 0,54 0,435 0,435 0,435 Proprietés Température à
une viscosi-té de 1000 poises ~-C) (1) 1120 1117 1103 1113 1076 1109 1110 Liquidus ('C) (1)-(2) ('C)160 147 113 155 136 137 Vitesse max de cristallisa-tion( m/mn) 1,8 1,41 1,58 1,7 1,88 1,76 DGG (mg) 29,2 26,5 29,2 30 29 ' WO 93/07741 ~ PCl'/FR92/00971 11 .
~ . TABLEAU (suite) Composition 8 10 - 12 13 ¦ 14 ¦ 15 SiO2 63,2163,15 63,25 60,9559,7 57,4 59,9 61,2 Al203 4,55 4,7 4,7 6,7 6,5 6,5 6,5 4,5 CaO 7,657,65 7,65 7,65 7,4 7,4 5,1 7,6 MgO 2,8 2,8 2,8 2,8 2,6 2,5 2,5 2,8 Na20 18,2 17,7 17,7 17,7 15,2 17,5 17,5 17,7 K20 1,05 0,9 0,9 1,2 5,8 5,8 5,8 1,2 Fe203 0,105 0,22 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 MnO 2 ZnO 2 B203 0,4 0,4 0,4 0,35 0,3 0,5 0,4 TiO2 0,18 2,1 2,1 1,7 1,8 1,8 2,5 Li20 .
P205 1,8 Impuretés 0,435 0,3 0,3 0,3 0,55 0,6 0,1 0,3 Propriétés _ Température à
une viscosi-té de 1000 poises (-C) (1) 1100 1118 1116 1119 1115 1066 liO3 1100 Liquidus (-C) (1)-(2) ('C) Vitesse max d cristallisa-tion( m/mn) 1,72 DGG (mg) 28 22,6 21,7 17,5 21 .:
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Les impuretés comprennent tous les constituants ne figurant pas dans la liste précédente et qui sont apportes par les matieres premieres naturelles utilisees pour elaborer ces compositions verrieres. Les impuretés comprennent également certai~s constituants provenant d~agents d~affinage, tels que des sulfates, ajoutés dans le mélange de matieres premières vitrifiables.
Les fibres de verre selon l'invention sont susceptibles d'être obtenues par le procedé dit de centrifugation interne. Ce procedé permet l'obtention, de façon reproductible, de fibres pratiquement exemptes de particules infibrées. Par ailleurs, il est possible par ces techniques de produire des substrats de faible masse volumique.
Ce type de technique de production de fibres fait l'objet de nombreuses publications. On pourra se reporter, pour plus de détial, notammment aux brevet FR 1 382 917 et FR 2 443 436. SelPn ces techniques, le verre fondu est introduit à l'intérieur du centrifugeur et est projeté, sous l'effet de la force centrifuge, sur sa bande périphérique. Une multitude d'orifices sont aménages sur cette bande. Au travers de ~es orifices, le verre est projeté horizontalement. Les filets de verre en résultant sont etires avantageusement par des courants gazeux afin de les transformer en fibres.
Les fibres de verre selon 1' invention sont obtenues ~
partir de verres qui presentent des caractbristiques physiques permettant de les fibrer selon ce procedé. Ces caractéristiques sont définies ci-apres. Ils presentent, en particulier, une viscosité de 1000 poises a une température generalement inférieure a 1200-C et, de préférence, inferieure à 1150-C.
Une autre caractéristique physique importante pourla production de fibres sont les températures de devitrifi-cation, c'est-à-dire les températures correspondant a la - . .
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WO93/07741 ~ PCT/FR92/00971 s formation de cristaux dans la masse vitreuse. Ces cristaux sont, en effet, susceptibles d'obturer les orifices du centrifugeur.
Plusieurs températures permettent de caractériser cette dévitrification :
- la température a laquelle la vitesse de croissance des cristaux est nulle, appelée couramment liguidus, - la température à laquelle la vitesse de croissance des cristaux est maximale.
De façon genérale, l'ecart entre la température correspondant a une viscosité de lO00 poises et la température du liquidus est, de préférence, supérieure ou egale a 50C.
Il est souhaitable d'obtenir une vitesse de croissance des cristaux minimale ; elle est inférieure à 3 microns/minute.
Une autre caracteristique importante a prendre en consideration est la resistance hydrolytique de la composition, particulierement lorsqu'elle est destinée a être utilisee en tant que substrat pour culture hors-sol.
Cette resistance est mesuree selon la methode standard de la Deutsche Glastechnische Gesellschaft (DGG).
La DGG des verres constituant les fibres selon l'invention est, de préference, inferieure ou égale a 30 milligrammes.
La composition des fibres de verre selon l'lnvention se caracterise par un faible taux d'oxyde de bore.
Il a en efffet ete constate que lorsque la somme des teneurs en poids de B203, Li2o et F dépasse l %, les quantites de ces eléments libérees par les fibres de verre dans la solution nutritive dépassent les seuils de tolerance de certaines plantes.
Les compositions de fibres de verre traditionnel-lement utilisées contiennent de l'ordre de 5 % en poids de B2O3, et jusqu'a 2 à 3 % de Li2o et F. Ces elements jouent un rôle important vis-a-vis de differentes propriétes du verre. En particulier, ils permettent de diminuer la -.
WO93/077~1 PCT/FR92/00971 20 9 ;~7 ~
viscosité, de reduire les risques de devitrification et d'ameliorer la resistance hydrolytique.
Les compositions selon l'invention permettent, malgré
la forte diminution de la proportion de ce constituant, voire leur suppression, de conserver des propriétés physiques et chimiques correctes.
Ainsi, une augmentation du taux d'oxydes alcalins permet de maintenir la viscosité dans des limites acceptables sans provoguer pour autant une accentuation de la devitrification, la teneur en oxyde de sodium étant toujours au moins égale a 13 %.
La teneur en Na2O ne doit pas dépasser environ 18,5%;
au-delà de cette valeur, la DGG du verre est trop élevee, ce gui nuit aux propriétés mecaniques des fibres.
D~autres oxydes alcalins peuvent être introduits dans la composition des fibres selon l'invention. Ainsi, K2O et Li2O abaissent la viscosite sans provoquer une diminution importante de la DGG.
La viscosité et la dévitrification sont egalement maintenues dans des limites acceptables grâce aux oxydes alcalino-terreux CaO et MgO. En particulier, la teneur en CaO doit être au m~ins egale a 5 % en poids pour éviter une augmentation trop importante de la viscosité. Au-dela de 9%, Cao entraine un accroissement sensible des risques de devitrification.
A12O3 est introduit dans la composition des fibres de verre selon l'invention ~ raison d'au molns 1 % en poids.
Cela a essentiellement pour effet de maintenir la DGG ~ des valeurs inférieures a 30 milligrammes malgré la forte proportion d'oxydes alcalins. La proportion d'A12O3 dans les compositions selon l'invention n'excede pas 8 % ; au-delà de cette valeur, la viscosité et les risques de devitrification augmentent considerablement.
D'autres oxydes peuvent être introduits dans la composition des fibres selon l'invention, tels que Zno, MnO
et Fe2O3, Tio2 et P2O5 .
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Ces oxydes ont pour effet de fluidifier le verre sans affecter la dévitrification du verre tout en améliorant la DGG.
Des séries d'essais, rassemblés dans le tableau en annexe, illustrent l'influence des constituants présents dans une composition verrière sur les caractéristiques physiques définies ci-dessus.
Les compositions de verre préférées selon l'invention, comprennent les constituants suivants dans les limites ci-après, exprimees en pourcentage pondéral :
siO2 58 - 67 %
Al2O3 4,5 - 7,5 %
CaO 5 _ 9 %
MgO l,5 - 4 %
Na2O 17 - 18,5 %
X2 0,5 _ 4 %
Fe23 o _ 3 %
ZnO o - 3 %
MnO o - 3 %
Tio2 0 - 3 %
P2O5 O - 3 %
Im~uretés < l %
dont la somme des teneurs en B2O3, Li2o et F est inférieure ou égale à l %.
Une autre famille de compositions verrieres preferees selon l'invention est decrite ci-dessous. Ces compositions se differencient par la substitutlon d'une partie de la soude par de la potas6e, permettant de limiter la liberation de sodium par les fibres au contact de la solution nutritive. Les limites sont expréimées ~en pourcentage ponderal :
sio2 55 - 65 %
Al2O3 4,5 - 7,5 %
CaO 5 - 8 %
MgO l,5 - 4 %
Na2O 13 - 17,5 %
K2O 4 - l0 %
.
.. ,. . , ~' ' .
WO93/07741 2 a n ~ 7 0 ~ PCT/FR92/00971 Fe23 3 %
ZnO o- 3 %
MnO o- 3 %
Tio2 o P2O5 o_ 3 %
Impuretés < l %
dont la somme des teneurs en B203, Li2o et F est inferieure ou egale à l ~.
L'invention concerne également des substrats pour culture hors-sol constitues de fibres obtenues à partir d'une composition verriere selon l'invention.
Ces substrats produits par le procéde de centrifu-gation interne présentent, avantageusement, une faible masse volumique et sont facilement imprégnés par la solution nutritive. Ces substrats selon l'invention ne jouent pratiquement aucun rôle nutritionnel vis-à-vis de la plante et n'entravent pas la croissance des plantes : au contact de la solution nutritive, aucun elément nuisible n'est susceptible de se liberer a une teneur telle qu'il entrave la croissance des plantes.
En particulier, les inventeurs ont montré qu'un taux de bore, lithium et fluor, libere au contact de la solution nutritive, supérieur a 0,5 mg/l est nefaste à certains systèmes de culture. De même, des libérations excessives de lithium et de fluor ont des effets negatifs sur certains systemes de culture.
Les substrats selon 1'invention lib~rent, au contact de la solution nutritive, une teneur en bore, lithlum et fluor, inferieure ou égale ~ 0,5 mg/l. L'absence d'effets nuisibles pour les plantes est testee par une observation attentive du comportement des plantes cultivées ainsi que par une observation de leur croissance.
Avantageusement, selon l'invention, les substrats presentent une structure particuliere afin d'en améliorer la résistance mécanique.
Les substrats selon l'invention peuvent présenter une structure, decrite dans la demande de brevet FR 89 03372, ~ . .. .~ .
- ' ~ .
- '~
~ 3 dans laquelle les fibres sont orientees suivant des directions aleatoires conférant à la matiere des propriétes isotropiques, en particulier une résistance mécanique améliorée.
La demande de brevet FR 90 158909, non publiée, décrit une autre structure afin d'ameliorer la résistance mécanique du substrat. Ce dernier est constitue d'un melange de fibres fines et de fibres plus grosses. Les fibres plus grosses confèrent une resistance mécaniq~e amelioree du substrat.
Les avantages de l'invention sont mis en évidence par des essais experimentaux decrits dans la description detaillée suivante.
La libération de bore, lithium et fluor d'un substrat au contact de la solution nutritive est testee. Deux échantillons de substrats, A et B, de dimensions identiques, conformes à l'invention (respectivement compositions 4 et 11 dans le tableau) sont immergés à
saturation, séparement, durant 6 semaines dans un bain de solution nutritive de compositon identique et de pH 5,9.
Les quantites de bore, lithium et de fluor liberées au bout de 6 semaines par les deux substrats testés sont reportées dans le tableau suivant (en mg par litre de solution nutritive) :
.
Substrat A B
~luor 0,06 0,03 Bore 0,07 0,09 Lithium 0,018 0,040 Total 0,148 0,160 Ces essais montrent l'influence de la composition des fibres de verre constituant un substrat sur les teneurs en bore, lithium et fluor libérées par les dites fibres dans la solution nutritive et permettent d'elaborer des WO93/07741 2 ~ ~ ~ r~ or~ PCT/FR92/00971 substrats en laine de verre compatibles avec 1'ensemble des systèmes de culture.
, - TABLEAU
Composition 1 2 3 4 5 6 7 SiO2 65,21 63,962,82 `64,98 64,21 64,21 64,21 Al203 4,55 4,55 4,45 4,53 4,55 4,55 4,55 CaO 7,65 7,85 7,75 7,62 7,65 7,65 7,65 . MgO 2,8 2,7 2,65 2,79 2,8 2,8 2,8 Na20 18,2 18,4 18,45 18,14 18,2 18,2 18,2 K20 1,05 1,05 1 1,05 1,05 1,05 1,05 Fe203 0,105 1,05 2,4 0,105 0,105 0,105 MnO 1 ZnO 1 Ti2o32 0,35 Li20 1 Impuretés 0,435 0,5 0,48 0,54 0,435 0,435 0,435 Proprietés Température à
une viscosi-té de 1000 poises ~-C) (1) 1120 1117 1103 1113 1076 1109 1110 Liquidus ('C) (1)-(2) ('C)160 147 113 155 136 137 Vitesse max de cristallisa-tion( m/mn) 1,8 1,41 1,58 1,7 1,88 1,76 DGG (mg) 29,2 26,5 29,2 30 29 ' WO 93/07741 ~ PCl'/FR92/00971 11 .
~ . TABLEAU (suite) Composition 8 10 - 12 13 ¦ 14 ¦ 15 SiO2 63,2163,15 63,25 60,9559,7 57,4 59,9 61,2 Al203 4,55 4,7 4,7 6,7 6,5 6,5 6,5 4,5 CaO 7,657,65 7,65 7,65 7,4 7,4 5,1 7,6 MgO 2,8 2,8 2,8 2,8 2,6 2,5 2,5 2,8 Na20 18,2 17,7 17,7 17,7 15,2 17,5 17,5 17,7 K20 1,05 0,9 0,9 1,2 5,8 5,8 5,8 1,2 Fe203 0,105 0,22 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 MnO 2 ZnO 2 B203 0,4 0,4 0,4 0,35 0,3 0,5 0,4 TiO2 0,18 2,1 2,1 1,7 1,8 1,8 2,5 Li20 .
P205 1,8 Impuretés 0,435 0,3 0,3 0,3 0,55 0,6 0,1 0,3 Propriétés _ Température à
une viscosi-té de 1000 poises (-C) (1) 1100 1118 1116 1119 1115 1066 liO3 1100 Liquidus (-C) (1)-(2) ('C) Vitesse max d cristallisa-tion( m/mn) 1,72 DGG (mg) 28 22,6 21,7 17,5 21 .:
. . . .
..
- .
~. . . .
Claims (8)
1. Fibres de verre destinées à être utilisées comme constituants pour un substrat de culture hors-sol, carac-térisées en ce que leur composition comprend essentiellement les constituants suivants dont les proportions sont exprimées en pourcentage pondéral :
dont la somme des teneurs en B2O3, Li2O et F est inférieure ou égale à 1 %.
dont la somme des teneurs en B2O3, Li2O et F est inférieure ou égale à 1 %.
2. Fibres de verre selon la revendication 1, caracté-risées en ce que leur composition comprend essentiellement les constituants suivants dont les proportions sont exprimées en pourcentage pondéral :
dont la somme des teneurs en B2O3, Li2O et F est inférieure ou égale à 1 %.
dont la somme des teneurs en B2O3, Li2O et F est inférieure ou égale à 1 %.
3. Fibres de verre selon la revendication 1, caractérisées en ce que leur composition comprend essentiellement les constituants suivants dont les proportions sont exprimées en pourcentage pondéral :
dont la somme des teneurs en B2O3, Li2O et F est inférieure ou égale à 1 %.
dont la somme des teneurs en B2O3, Li2O et F est inférieure ou égale à 1 %.
4. Substrat pour la culture hors-sol constitué de fibres de verre dont la composition comprend essentiellement les constituants suivants dont les proportions sont exprimées en pourcentage pondéral :
dont la somme des teneurs en B2O3, Li2O et F est inférieure ou égale à 1 %.
dont la somme des teneurs en B2O3, Li2O et F est inférieure ou égale à 1 %.
5. Substrat pour la culture hors-sol selon la revendication 4 constitué de fibres de verre dont la composition comprend essentiellement les constituants suivants dont les proportions sont exprimées en pourcentage pondéral :
dont la somme des teneurs en B2O3, Li2O et F est inférieure ou égale à 1 %.
dont la somme des teneurs en B2O3, Li2O et F est inférieure ou égale à 1 %.
6. Substrat pour la culture hors-sol selon la revendication 4 constitue de fibres de verre dont la composition comprend essentiellement les constituants suivants dont les proportions sont exprimées en pourcentage pondéral :
dont la somme des teneurs en B2O3, Li2O et F est inférieure ou égale à 1 %.
dont la somme des teneurs en B2O3, Li2O et F est inférieure ou égale à 1 %.
7. Substrat pour la culture hors-sol selon les revendications 4, 5 et 6, caractérisé en ce qu'il est constitue de fibres qui, au contact d'une solution nutritive, ne libèrent que des éléments dont la nature et la concentration dans la solution nutritive sont dénués d'effets susceptibles d'entraver la croissance des plantes.
8. Substrat pour la culture hors-sol selon la revendication 7, caractérisé en ce que lorsque le substrat est saturé à 75 % en volume par une solution nutritive, la teneur en bore, en lithium ou en fluor libérée dans cette dernière est inférieure ou égale à 0,5 mg/l.
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