CN113575359A - 一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于绿化工程技术领域，具体涉及一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法，包含营养基质选择、营养基质干燥、营养基质筛分、计量、常温混合、热混合、成型、脱模和打孔九个步骤。本发明中，先通过常温混合，使得物料中的各种组分均混合均匀，然后再通过热空气的作用，使得物料发生软化，更易压制成型。将热混合后的热空气用于基质的干燥，充分利用了热量，起到了节约能源的作用，使得生产加工成本进一步降低。本发明的方法生产的种植体可广泛用于城市道路、广场、居民小区、边坡等的绿化，材料透气性、吸水保水率高，易于植物生长及根系发展。
Description
技术领域
本发明属于绿化工程技术领域，具体涉及一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法。
背景技术
随着城市化进程的加快，高楼林立，水泥建筑物大量拥入城市，城市热岛效应更为明显，为增加绿地面积，城市对土壤的需求更加强烈。但是，城市中肥沃的表土资源越来越紧缺，并且单纯的土壤也不能适应屋顶绿化、墙体绿化工程的要求，因此人们不断的探索性价比最高的人工栽培土进行城市绿化。
立体绿化是指对一切建筑物和构筑物所形成的再生空间，运用现代园林和建筑中的各种手段进行多形式、多层次的绿化和美化，是屋顶绿化和垂直绿化的统称。相较普通绿化，立体绿化无论在实施与维护成本、单位面积绿量等方面尚有一定差距，技术也不够成熟。
立体绿化基质是指由不同种类的有机物和无机物单一或由两种以上按照一定的比例混配组成，具有防火、防腐性能，且具有轻质、通透与保蓄性能良好的特性，用来代替自然土壤进行立体绿化种植的固型物质。作为栽培基质，其在立体绿化中扮演着不可或缺的角色，既要考虑建筑物的荷载能力，也要考虑对植物的支撑固定效果；不仅要使植物正常生长，又要控制养分，使其缓慢生长，减少对建筑物的荷载。
由北京农学院任主编单位的《立体绿化栽培基质通用技术标准》即将公布实施，该标准中对立体绿化栽培基质提出了如下要求：轻质、抗风、抗漂浮、抗水侵蚀、无杂草和病虫害，具有良好的通气、透水状况，良好 的抗压实性和防火性能，可适当地提供和保蓄养分，可随时间的推移保持性质稳定。立体绿化基质所用的泥炭、椰糠、树皮、蛭石等天然物质应无污染、无异味，工业废弃物应无毒无害，农林废弃物和食品制药废弃物应经过堆肥发酵无害化处理，性质应稳定。
众所知周，植物在生长过程中对水的需求量极大，正常种植的植物多需要每天浇水。在实际的立体栽培过程中，由于植物种植在空中，种植基质在具备良好的透水性的同时，还应当具备保水的作用，以确保植物在生产过程中能够尽量少浇水，从而减少因浇水所带来的工作量。然而，种植基质的保水性与透水性以及自身的重量相互矛盾，保水性好必然带来透水性差且重量较大，故现有技术中在对种植体进行生产加工时，多注重透水性及轻质的研究，鲜有人关注种植基质保水性的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法。
本发明是通过如下技术方案来实现的：
一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法，包含如下步骤：
（1）营养基质选择，选择腐植土和/或泥炭土作为营养基质；
（2）营养基质干燥，用步骤（6）中热混合后的余热对步骤（1）中所选取的营养基质进行干燥，使得营养基质中的游离水含量为30-50%；
（3）营养基质筛分，将经过干燥的营养基质过5mm的方孔筛，取筛下物备用；
（4）计量，先按照以下重量份比称取物料，营养基质100份，纤维8-12份，胶结剂15-20份；然后按照物料总重量的1-5‰称取亲水剂；
（5）常温混合，将步骤（4）中称取的物料和亲水剂加入搅拌机中搅拌，控制搅拌时间为10-15min，搅拌速度为40-60r/min；
（6）热混合，常温混合完成后，向搅拌机中通入温度为120-180℃的热空气，在搅拌速度为40-60r/min的条件下继续搅拌5-10min，得到加热物料；加热完成后的热空气返回步骤（2）中用于营养基质干燥；
（7）成型，将成型模具预热至120-180℃，将步骤（6）中得到的加热物料置于经过预热的成型模具中，在压力为3.5-4.5MPa的条件下静压成型，压制时间为2-5min；
（8）脱模，压制成型完成后，将成型模具中的块状物料脱模，并将得到的块状物料自然冷却至室温后得备用；
（9）打孔，在经过自然冷却的块状物料上采用打孔装置开设种植孔，所述的种植孔沿块状物料的厚度方向开设，开设有种植孔的块状物料即为轻质保水型种植体；打孔过程中获得的物料渣和物料块返回步骤（5）中。
也可以通过选用设置有分孔柱的成型模具替代步骤（9）中的打孔，使得压制成型的过程中通过分孔柱的作用压制出种植孔。
所述的纤维选择回潮率＜9%、断裂伸长率＞10%、纤度为0.8-1.3dtex、长度10-30mm的植物或化学纤维。
所述的胶结剂为热塑和/或热固材料粉体，胶结剂的粒度要求为过100目方孔筛筛余量＜10%。
所述的热塑材料为聚乙烯和/或聚氯乙烯；所述的热固材料为熔点低于150℃热固型橡胶。所述的热固型橡胶为TPU、EAA、EPDM和EVA中的至少一种。
步骤（4）中所述的亲水剂为环境友好型的钾钠肥皂、土温、司盘、聚氧乙烯月桂醇醚、亲水硅油中的任一种。
步骤（9）中所述的种植孔的内径为40-60mm。
步骤（9）中块状物料的厚度与种植孔的深度之差为0-5mm，这使得种植孔既可以是贯穿种植体的通孔，也可以是保留厚度为5mm以内的底层的直孔。所述的种植孔为贯穿种植体的通孔时，其用于根茎成熟的植物的移栽；所述的种植孔为不贯穿种植体的直孔时，该种植体用于植物的种植。
步骤（9）中所得到的轻质保水型种植体的物理性能如下：表观干密度为250-300kg/m3，真密度为300-400kg/m3，撕裂强度为0.1-0.5MPa，吸水率为150-200%。
所述的TPU为热塑性聚氨酯弹性体橡胶、EAA为乙烯丙烯酸共聚物、EPDM为三元乙丙橡胶、EVA为乙烯-醋酸乙烯共聚物。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明提供了一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法，通过该方法生产的种植体在满足《立体绿化栽培基质通用技术标准》的要求的同时，还兼顾了保水性、撕裂强度和轻质性。本发明得到的种植体的干密度为250-300kg/m3，真密度300-400kg/m3，满足轻质的要求，适合在空中种植使用；本发明得到的种植体的撕裂强度为0.1-0.5MPa，能够很好的防止由于植物根系的扩张对带来的损坏，确保了立体种植的安全；本发明得到的种植体的吸水率为150-200%，保证了该种植体具备良好的保水性能，使用本发明的方法值得的的种植体进行立体栽培，能够减少浇水次数从而降低种植成本。本发明的方法生产的种植体可广泛用于城市道路、广场、居民小区、边坡等的绿化，材料透气性、吸水保水率高，易于植物生长及根系发展。
本发明中，先通过常温混合，使得物料中的各种组分均混合均匀，然后再通过热空气的作用，使得物料发生软化，更易压制成型。本申请中将热混合后的热空气用于基质的干燥，充分利用了热量，起到了节约能源的作用，使得生产加工成本进一步降低。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不受实施例所限制。
实施例1
一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法，包含如下步骤：
（1）营养基质选择，选择腐植土作为营养基质；
（2）营养基质干燥，用步骤（6）中热混合后的余热对步骤（1）中所选取的营养基质进行干燥，使得营养基质中的游离水含量为30%；
（3）营养基质筛分，将经过干燥的营养基质过5mm的方孔筛，取筛下物备用；
（4）计量，先按照以下重量份比称取物料，营养基质100份，纤维8份，胶结剂20份；然后按照物料总重量的5‰称取亲水剂；纤维选择回潮率为1.5%、断裂伸长率25%，纤度为1.3dtex，长度为30mm的化学纤维；胶结剂中聚乙烯和TPU 各10份；亲水剂为钾钠肥皂；
（5）常温混合，将步骤（4）中称取的物料和亲水剂加入搅拌机中搅拌，控制搅拌时间为10min，搅拌速度为60r/min；
（6）热混合，常温混合完成后，向搅拌机中通入温度为120℃的热空气，在搅拌速度为40r/min的条件下继续搅拌10min，得到加热物料；加热完成后的热空气返回步骤（2）中用于营养基质干燥；
（7）成型，将成型模具预热至120℃，将步骤（6）中得到的加热物料置于经过预热的成型模具中，在压力为3.5MPa的条件下静压成型，压制时间为5min；
（8）脱模，压制成型完成后，将成型模具中的块状物料脱模，并将得到的块状物料自然冷却至室温后得备用；
（9）打孔，在经过自然冷却的块状物料上采用打孔装置开设种植孔，所述的种植孔沿块状物料的厚度方向开设，开设有种植孔的块状物料即为轻质保水型种植体；打孔过程中获得的物料渣和物料块返回步骤（5）中。种植孔选择内径为60mm并贯穿种植体的通孔。
本实施例得到的轻质保水型种植体用于根茎成熟的植物的移栽。经测试：其表观干密度为250kg/m3，真密度为300kg/m3，撕裂强度为0.1MPa，吸水率为200%。
实施例2
一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法，包含如下步骤：
（1）营养基质选择，选择泥炭土作为营养基质；
（2）营养基质干燥，用步骤（6）中热混合后的余热对步骤（1）中所选取的营养基质进行干燥，使得营养基质中的游离水含量为50%；
（3）营养基质筛分，将经过干燥的营养基质过5mm的方孔筛，取筛下物备用；
（4）计量，先按照以下重量份比称取物料，营养基质100份，纤维12份，胶结剂18份；然后按照物料总重量的1‰称取亲水剂；纤维选择回潮率为1.2%、断裂伸长率28%，纤度为1.1dtex，长度为20mm的化学纤维；胶结剂中聚氯乙烯3份、EAA 15份；亲水剂为司盘；
（5）常温混合，将步骤（4）中称取的物料和亲水剂加入搅拌机中搅拌，控制搅拌时间为15min，搅拌速度为40r/min；
（6）热混合，常温混合完成后，向搅拌机中通入温度为140℃的热空气，在搅拌速度为45r/min的条件下继续搅拌9min，得到加热物料；加热完成后的热空气返回步骤（2）中用于营养基质干燥；
（7）成型，将成型模具预热至140℃，将步骤（6）中得到的加热物料置于经过预热的成型模具中，在压力为4MPa的条件下静压成型，压制时间为4min；
（8）脱模，压制成型完成后，将成型模具中的块状物料脱模，并将得到的块状物料自然冷却至室温后得备用；
（9）打孔，在经过自然冷却的块状物料上采用打孔装置开设种植孔，所述的种植孔沿块状物料的厚度方向开设，开设有种植孔的块状物料即为轻质保水型种植体；打孔过程中获得的物料渣和物料块返回步骤（5）中。种植孔选择内径为40mm且保留厚度为3mm的底层的直孔。
本实施例得到的轻质保水型种植体用于植物的种植。经测试：其表观干密度为300kg/m3，真密度为400kg/m3，撕裂强度为0.5MPa，吸水率为150%。
实施例3
一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法，包含如下步骤：
（1）营养基质选择，选择泥炭土和腐殖土作为营养基质；
（2）营养基质干燥，用步骤（6）中热混合后的余热对步骤（1）中所选取的营养基质进行干燥，使得营养基质中的游离水含量为40%；
（3）营养基质筛分，将经过干燥的营养基质过5mm的方孔筛，取筛下物备用；
（4）计量，先按照以下重量份比称取物料，营养基质100份，其中泥炭土和腐殖土各50份，纤维12份，胶结剂15份；然后按照物料总重量的3‰称取亲水剂；纤维选择回潮率为8.5%、断裂伸长率11%，纤度为1.3dtex，长度为10mm的植物纤维；胶结剂选择EPDM；亲水剂为亲水硅油；
（5）常温混合，将步骤（4）中称取的物料和亲水剂加入搅拌机中搅拌，控制搅拌时间为12min，搅拌速度为50r/min；
（6）热混合，常温混合完成后，向搅拌机中通入温度为180℃的热空气，在搅拌速度为60r/min的条件下继续搅拌5min，得到加热物料；加热完成后的热空气返回步骤（2）中用于营养基质干燥；
（7）成型，将成型模具预热至140℃，将步骤（6）中得到的加热物料置于经过预热的成型模具中，在压力为4.5MPa的条件下静压成型，压制时间为2min；
（8）脱模，压制成型完成后，将成型模具中的块状物料脱模，并将得到的块状物料自然冷却至室温后得备用；
（9）打孔，在经过自然冷却的块状物料上采用打孔装置开设种植孔，所述的种植孔沿块状物料的厚度方向开设，开设有种植孔的块状物料即为轻质保水型种植体；打孔过程中获得的物料渣和物料块返回步骤（5）中。种植孔选择内径为40mm的通孔。
本实施例得到的轻质保水型种植体用于根茎成熟的植物的移栽。经测试：其表观干密度为285kg/m3，真密度为373kg/m3，撕裂强度为0.26MPa，吸水率为184%。
实施例4
一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法，包含如下步骤：
（1）营养基质选择，选择泥炭土和腐殖土作为营养基质；
（2）营养基质干燥，用步骤（6）中热混合后的余热对步骤（1）中所选取的营养基质进行干燥，使得泥炭土中的游离水含量为50%，腐殖土中的游离水含量为30%；
（3）营养基质筛分，将经过干燥的营养基质过5mm的方孔筛，取筛下物备用；
（4）计量，先按照以下重量份比称取物料，营养基质100份，其中泥炭土和腐殖土各50份；纤维9份，胶结剂20份；然后按照物料总重量的2‰称取亲水剂；纤维选择回潮率为1.5%、断裂伸长率35%，纤度为1.1dtex，长度为15mm的化学纤维；胶结剂中EVA、EAA各10份；亲水剂为聚氧乙烯月桂醇醚；
（5）常温混合，将步骤（4）中称取的物料和亲水剂加入搅拌机中搅拌，控制搅拌时间为14min，搅拌速度为50r/min；
（6）热混合，常温混合完成后，向搅拌机中通入温度为160℃的热空气，在搅拌速度为55r/min的条件下继续搅拌6min，得到加热物料；加热完成后的热空气返回步骤（2）中用于营养基质干燥；
（7）成型，将成型模具预热至160℃，将步骤（6）中得到的加热物料置于经过预热的成型模具中，在压力为3.8MPa的条件下静压成型，压制时间为4.5min；
（8）脱模，压制成型完成后，将成型模具中的块状物料脱模，并将得到的块状物料自然冷却至室温后得备用；
（9）打孔，在经过自然冷却的块状物料上采用打孔装置开设种植孔，所述的种植孔沿块状物料的厚度方向开设，开设有种植孔的块状物料即为轻质保水型种植体；打孔过程中获得的物料渣和物料块返回步骤（5）中。种植孔选择内径为50mm且保留厚度为4.5mm的底层的直孔。
本实施例得到的轻质保水型种植体用于植物的立体种植。经测试：其表观干密度为260kg/m3，真密度为385kg/m3，撕裂强度为0.35MPa，吸水率为190%。
Claims (9)
1.一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法，其特征在于，包含如下步骤：
（1）营养基质选择，选择腐植土和/或泥炭土作为营养基质；
（2）营养基质干燥，用步骤（6）中热混合后的余热对步骤（1）中所选取的营养基质进行干燥，使得营养基质中的游离水含量为30-50%；
（3）营养基质筛分，将经过干燥的营养基质过5mm的方孔筛，取筛下物备用；
（4）计量，先按照以下重量份比称取物料，营养基质100份，纤维8-12份，胶结剂15-20份；然后按照物料总重量的1-5‰称取亲水剂；
（5）常温混合，将步骤（4）中称取的物料和亲水剂加入搅拌机中搅拌，控制搅拌时间为10-15min，搅拌速度为40-60r/min；
（6）热混合，常温混合完成后，向搅拌机中通入温度为120-180℃的热空气，在搅拌速度为40-60r/min的条件下继续搅拌5-10min，得到加热物料；加热完成后的热空气返回步骤（2）中用于营养基质干燥；
（7）成型，将成型模具预热至120-180℃，将步骤（6）中得到的加热物料置于经过预热的成型模具中，在压力为3.5-4.5MPa的条件下静压成型，压制时间为2-5min；
（8）脱模，压制成型完成后，将成型模具中的块状物料脱模，并将得到的块状物料自然冷却至室温后得备用；
（9）打孔，在经过自然冷却的块状物料上采用打孔装置开设种植孔，所述的种植孔沿块状物料的厚度方向开设，开设有种植孔的块状物料即为轻质保水型种植体；打孔过程中获得的物料渣和物料块返回步骤（5）中。
2.根据权利要求1所述的一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法，其特征在于，所述的纤维选择回潮率＜9%、断裂伸长率＞10%、纤度为0.8-1.3dtex、长度10-30mm的植物或化学纤维。
3.根据权利要求1所述的一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法，其特征在于，所述的胶结剂为热塑和/或热固材料粉体，胶结剂的粒度要求为过100目方孔筛筛余量＜10%。
4.根据权利要求3所述的一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法，其特征在于，所述的热塑材料为聚乙烯和/或聚氯乙烯；所述的热固材料为熔点低于150℃热固型橡胶。
5.根据权利要求4所述的一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法，其特征在于，所述的热固型橡胶为TPU、EAA、EPDM和EVA中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法，其特征在于，步骤（4）中所述的亲水剂为环境友好型的钾钠肥皂、土温、司盘、聚氧乙烯月桂醇醚、亲水硅油中的任一种。
7.根据权利要求1所述的一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法，其特征在于，步骤（9）中所述的种植孔的内径为40-60mm。
8.根据权利要求1或7中任意一项所述的一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法，其特征在于，块状物料的厚度与种植孔的深度之差为0-5mm。
9.根据权利要求1所述的一种用于立体绿化的轻质保水型种植体的生产方法，其特征在于，步骤（9）中所得到的轻质保水型种植体的物理性能如下：表观干密度为250-300kg/m3，真密度为300-400kg/m3，撕裂强度为0.1-0.5MPa，吸水率为150-200%。
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