CS267994B1

CS267994B1 - Seed package with controlled decomposition time and method of its production

Info

Publication number: CS267994B1
Application number: CS873259A
Authority: CS
Inventors: Anna Rndr Brklova; Jan Ing Homolac; Danuse Rndr Csc Provaznikova; Vratislav Ing Csc Dusek; Jarmila Rndr Martincova; Antonin Ing Jurasek
Original assignee: Anna Rndr Brklova; Jan Ing Homolac; Provaznikova Danuse; Vratislav Ing Csc Dusek; Jarmila Rndr Martincova; Antonin Ing Jurasek
Priority date: 1987-05-07
Filing date: 1987-05-07
Publication date: 1990-02-12
Also published as: CS325987A1

Abstract

Sadební obal s řízenou dobou rozpadu „vyrobený z polyolefinovýoh vláken či fólií je charakterizován ve své struktuře přítomností karbonylovýoh skupin. Štěpení základních vazeb polymerního řetezoe k tvorbě příčných vazeb je v poměru 0,8 až 1:1. Je vytvořený ve formě sáčků či plošné textilie, která se podrobí vysokoenergetiokému ionizačnímu záření plošným zdrojem Co^° nebo urychlovačem elektronů v rozsahu dávek 25 až 100 kGy pro polypropylenové obaly, s výhodou pak 50 kGy, pro PE sáčky dávkou 100 až 200 kGy, s výhodou pak 150 kGy. Sadební obal s řízenou dobou rozpadu je určen zejména pro výrobu obalových sazenic a semenáčků lesních a zahradních kultur libovolného tvaru a velikosti. Další vhodné použití z materiálu je využití pro výrobu geotextilií pro zatravnování svahů, břehů a pro výrobu spotřebitelských obalů.Planted packaging with controlled disintegration time "Made from polyolefin fibers or film is characterized in its structure the presence of carbonyl groups. Cleavage of basic polymer bonds the chain to form transverse bonds is in proportion 0.8 to 1: 1. It is created in form bags or fabrics to be subjected to high energy ionization radiation by a surface source of Co 2 ° or an accelerator electrons in the dose range of 25 to 100 kGy for polypropylene containers, preferably then 50 kGy, for PE bags dose 100 to 200 kGy, preferably 150 kGy. Planted packaging with controlled disintegration time it is intended especially for the production of packaging seedlings and seedlings of forest and garden cultures of any shape and size. Other suitable material use is used for the production of geotextiles for grassing slopes, banks and for production consumer packaging.

Description

Vynález se týká sadebního obalu a řízenou dobou rozpadu a způsobu jeho výroby, určený zejména pro výrobu obalovaných sazenio a semenáčků a zahradních kultur libovolného tvaru a velikosti, vhodný převážně pro mechanizovanou výrobu obalovaných sazenic na sázecích strojích.The invention relates to planting packaging and controlled disintegration time and to a process for its production, intended in particular for the production of coated seedlings and seedlings and garden crops of any shape and size, suitable mainly for mechanized production of coated seedlings on planting machines.

K získání sadebníoh obalů je z praxe i patentové literatury známa celá řada řešení. Pro pěstování sazenic se např. běžně užívá šestistěnnýoh voštinových buněk bez dna, vyrobených ze zpevněného papíru, z papíru laminovaného nástřikem polyetylénu nebo z tvrzeného polyetylénu. Nevýhodou těchto obalů je především neprostupnost stěn kořeny, takže je nutno zpravidla obaly před výsadbou odstranit. Rašelinooelulózové kelímky sice dovolují optimální prorůstání kořenů a snadnou manipulaci a výpěstky, nejsou však vhodné pro strojní vysazování. Sáčky z netkaných textilií, ve formě směsných roun, mají poměrně malou tvarovou stálost a jsou materiálově nehomogenní, takže kolísá poměr nerozložitelných syntetických a biologicky rozložitelných přírodních vláken a obsah fytoxiokých barvlv retardujících růst sazenio. Perforované sáčky z laminovaného papíru s výřezy u dna je nutno při výsadbě rozrušit. Polyetylenové fólie pak mají omezené použití vzhledem k vysokým nárokům na ruční práci. Řada dalších řešení je známa z patentové literatury. NSR patent č. 2354395 využívá k obalování sazenio např. řídké tkaniny z PAN vláken nánosované k lepšímu uchování vlhkosti substrátu a omezení drolení zeminy z vnitřní strany tenkou vrstvou PUR pěny. Většímu rozšíření však brání vysoké výrobní náklady. Dále je znám sadební obal z textilie vyrobené kombinací polyolefinových pásků s přízemi z biologicky rozložitelných vláken jako juty, konopí, celulózy ap., čímž po odbourání těchto vláken v půdě vznikají v mřížce z biologicky odolných P01 pásků volné prostory pro prorůstání kořínků. Výrobek vyhovuje po několik prvních let růstu dřeviny, se sílícími kořeny však nastává problém zaškrcování kořenů.A number of solutions are known from practice and patent literature for obtaining planting packaging. For example, hexagonal bottomless honeycomb cells made of reinforced paper, polyethylene-spray-laminated paper or hardened polyethylene are commonly used to grow seedlings. The main disadvantage of these packages is the impermeability of the roots to the walls, so it is usually necessary to remove the packages before planting. Although peat-cellulose crucibles allow optimal root growth and easy handling and growth, they are not suitable for machine planting. Nonwoven bags, in the form of blended webs, have relatively low dimensional stability and are materially inhomogeneous, so that the ratio of non-degradable synthetic and biodegradable natural fibers and the content of phytoxic dye-retardant dyes varies. Perforated laminated paper bags with cut-outs at the bottom must be broken during planting. Polyethylene films then have limited use due to the high demands on manual labor. Many other solutions are known from the patent literature. NSR Patent No. 2354395 uses, for example, a thin fabric of PAN fibers applied to coat the soot to better retain the moisture of the substrate and to reduce the crushing of the soil from the inside by a thin layer of PUR foam. However, higher production costs prevent greater expansion. Furthermore, a planting wrapper made of a fabric made of a combination of polyolefin tapes with yarns of biodegradable fibers such as jute, hemp, cellulose, etc. is known, whereby after degrading these fibers in the soil free spaces for roots grow in the grid of biologically resistant P01 tapes. The product is suitable for the first few years of tree growth, but with growing roots there is a problem of strangulation of roots.

Australský patent č. 463070 se zabývá zařízením pro výrobu sadbových hrnků ze směsi dřevité drti a syntetických vláken. Tyto obaly mají podobné nevýhody jako rašellnocelulózové kořenáčky.Australian Patent No. 4,63070 relates to an apparatus for making seed pots from a mixture of wood pulp and synthetic fibers. These packages have similar disadvantages as peat cellulose spices.

Kromě toho řada patentů popisuje výrobu sadebních obalů ve formě papírových nádob (např. franc, patent 2307459 aj.) nebo na bázi plastů (např. franc, patent 2464639, NSR pat. 23181Θ7 a 3018243 aj.), které však většinou vyžadují další manipulaci při odstraňování obalu před výsadbou.In addition, a number of patents describe the production of planting packaging in the form of paper containers (e.g. franc, patent 2307459 etc.) or based on plastics (e.g. franc, patent 2464639, NSR pat. 23181-7 and 3018243 etc.), which, however, mostly require further handling when removing packaging before planting.

Nedostatky uvedených řešení odstraňuje sadební obal podle vynálezu s řízenou dobou rozpadu ve formě sáčků vytvořených z textilií z polyolefinových (POL) vláken, s výhodou však z polypropylenových (POP) vláken a folií se změněnou molekulární a nadmolekulární strukturou získanou vysokoenergetlckým ionizujícím zářením. Textilií se přitom rozumí úplety, tkaniny, netkané textilie ve formě propletů nebo pojených roun nebo textilní mřížky. Jako vláken lze použít hedvábí, střiže, štěpené nebo ploché pásky nebo monofily.The disadvantages of these solutions are eliminated by the controlled disintegration packaging according to the invention in the form of sachets formed from polyolefin (POL) fiber fabrics, but preferably from polypropylene (POP) fibers and films with altered molecular and supramolecular structure obtained by high energy ionizing radiation. Textiles are understood to be knits, fabrics, nonwovens in the form of interweaves or bonded webs or textile meshes. Silk, staple, split or flat tapes or monofilaments can be used as fibers.

Změny v molekulární a nadmolekulární struktuře polypropylenu v důsledku ozáření jsou charakterizovány hodnotou poměru štěpení základních vazeb v řetězcích k tvorbě příčných vazeb sííováním, přítomností karbonylových skupin a dále poklesem viskozity a pevnosti.Changes in the molecular and supramolecular structure of polypropylene due to irradiation are characterized by the ratio of the cleavage of the basic bonds in the chains to the formation of crosslinks by crosslinking, the presence of carbonyl groups and a decrease in viscosity and strength.

Hodnota poměru štěpení základních vazeb polymerního řetězce k tvorbě příčných vazeb u ozářeného polypropylenu ve výši 0,8-1 průkazně ukazuje na převahu degradačních procesů. Přítomnost karbonylových skupin, Identifikovaných Infračervenou spektrální analýzou, dokládá vzrůst absorpce oxidačního pásu v poloze 1720-1735 om“\ který náleží valenční vibraci karbonylové skupiny a je mírou oxidační degradace. V závislosti na zvyšující se dávoe ozáření se zvyšují hodnoty absorpce oxidačního pásu, takže např. při dávoe 50 kGy dosahují hodnoty 0,023 oproti hodnotě 0,000 u neozářeného polypropyThe value of the ratio of cleavage of the basic bonds of the polymer chain to the formation of cross-links in irradiated polypropylene in the amount of 0.8-1 clearly indicates the predominance of degradation processes. The presence of carbonyl groups, identified by infrared spectral analysis, demonstrates an increase in the absorption of the oxidation band at position 1720-1735, which belongs to the valence vibration of the carbonyl group and is a measure of oxidative degradation. Depending on the increasing radiation dose, the absorption values of the oxidation band increase, so that, for example, at a dose of 50 kGy they reach a value of 0.023 compared to a value of 0.000 for unirradiated polypropylene.

OS 267994 B1 lénu. Vlskozltní hodnoty rozpouštěného polypropylenu se zvyšující dávkou ozáření naopak klesají. Při dávoe 50 kGy se viskozita roztoku polymeru např. sníží průměrně na 41 % původní hodnoty neozářeného POP. Se vzrůstající dávkou ozáření prudce klesá i pevnost v tahu. Po absorbované dávoe 50 kGy klesne například pevnost v tahu podle druhu POP materiálu v průměru na 58 % původní hodnoty před ozářením.OS 267994 B1 flax. On the contrary, the fluorescence values of dissolved polypropylene decrease with increasing radiation dose. At a dose of 50 kGy, for example, the viscosity of the polymer solution decreases on average to 41% of the original value of the unirradiated POP. As the dose of radiation increases, so does the tensile strength. After an absorbed dose of 50 kGy, for example, the tensile strength according to the type of POP material drops on average to 58% of the original value before irradiation.

Takto vytvořený sadební obal ohřáni při předpěstění sazenio jejioh kořenový bal před rozpadnutím a mechanickým poškozením, ale po uplynutí delší doby, kdy je obal uložen spolu s rostlinou na konečné stanoviště, se postupně rozpadá nebo ztráoí své mechanické vlastnosti natolik, že nebrání prorůstání kořínků do okolní půdy.The seedling package thus formed is heated during pre-cultivation of the seedling of its root ball before disintegration and mechanical damage, but after a longer period of time, when the package is stored with the plant at the final site, it gradually disintegrates or loses its mechanical properties to such an extent that it does not prevent roots from growing soil.

Tato skutečnost je dána pokračující oxidační degradací polyoleflnového obalu rozpadem chemických vazeb peroxidovým mechanismem vlivem kyslíku přítomného obvykle v postačující koncentraci v látkách uchovávaných na vzduchu. Doba Životnosti polyoleflnového obalu je stejně jako změny získané v molekulární a nadmolekulární struktuře ihned po ozáření, úměrná dávoe vysokoenergetiokého ionizujícího záření.This is due to the continuing oxidative degradation of the polyolefin shell by the breakdown of chemical bonds by the peroxide mechanism under the influence of oxygen, usually present in sufficient concentration in airborne substances. The lifetime of the polyolefin coating, as well as the changes obtained in the molecular and supramolecular structure immediately after irradiation, is proportional to the dose of high-energy ionizing radiation.

Po dvouleté expozici polypropylenových obalů např. s dávkou 50 kGy klesne pevnost vláken na 20 - 25 % původní hodnoty.After two years of exposure to polypropylene packaging, eg with a dose of 50 kGy, the fiber strength drops to 20 - 25% of the original value.

Změny vyvolané v ozářeném polyolefinu procesem oxidační degradace snižují dále jeho odolnost vůči působení fyziologických roztoků, huminových kyselin ap. Ozářené POD obaly přitom neobsahují žádné toxické příměsi negativně působící na klíčení a vývoj rostlin.The changes induced in the irradiated polyolefin by the process of oxidative degradation further reduce its resistance to the action of physiological solutions, humic acids and the like. Irradiated POD packaging does not contain any toxic additives that have a negative effect on germination and plant development.

Dalšími výhodami je především jeho vhodnost pro mechanizované sázení výkonnými stroji, tvarová stabilita při jeho plnění a vlastní sázení, snadná manipulace s obalenými sazenioemi a dobrá skladnost prázdných obalů před plněním a sázením.Other advantages are, above all, its suitability for mechanized betting with powerful machines, dimensional stability during filling and self-planting, easy handling of coated seedlings and good stowage of empty packages before filling and planting.

Postup výroby sadebních obalů dle vynálezu spočívá ve výrobě POL textilie příp. fólie jejím konfekcionování do tvaru sáčků vhodné velikosti a tvaru a jejich ozáření vysokoenergetickým ionizujícím zářením. K výrobě základní textilie se používá běžných textilních technologií jako např. pletení, tkaní nebo proplétání, k výrobě fólií běžné plastikářské technologie. Konfekclonování vyrobených textilií do tvaru sáčků se provádí běžným šitím nebo svařováním.The process for the production of planting packaging according to the invention consists in the production of POL textiles or foils its assembly into the shape of bags of suitable size and shape and their irradiation with high-energy ionizing radiation. Conventional textile technologies such as knitting, weaving or interlacing are used for the production of the base fabric, and conventional plastics technology is used for the production of films. Confection of the produced textiles into the shape of bags is performed by conventional sewing or welding.

Obaly jsou pak podrobeny vysokoenergetiokému ionizačnímu ozáření plošným zdrojem gama záření ^°Co nebo urychlovačem elektronů v prostředí atmosférického kyslíku a to pro polypropylenové obaly v dávce 25-100 kGy s výhodou pak 50 kGy, pro polyetylenové obaly v dávce 100-200 kGy s výhodou 150 kGy.The packages are then subjected to high-energy ionization irradiation with a planar source of gamma radiation ^ ° Co or an electron accelerator in an atmospheric oxygen environment for polypropylene packages at a dose of 25-100 kGy, preferably 50 kGy, for polyethylene packages at a dose of 100-200 kGy, preferably 150 kGy.

Dávka záření se přitom volí tak, aby ztráta mechanických vlastností sadebních obalů podle vynálezu dosáhla stupnš, při kterém mohou být sílícími prorůstajícími kořeny výpěstku rozrušeny maximálně do tří let.The radiation dose is selected so that the loss of the mechanical properties of the planting packages according to the invention reaches a degree to which the growing roots of the sprouts can be disrupted within a maximum of three years.

K úpravě půdních podmínek tj. potlačení kyselosti půdy a zásobování rostliny biogenním prvkem lze do POL určeného k výrobě sadebních obalů přidat až 30 % objemových uhličitanu vápenatého ve formě jemně mletého vápence.Up to 30% by volume of calcium carbonate in the form of finely ground limestone can be added to the POL intended for the production of planting packaging to adjust soil conditions, ie suppress soil acidity and supply the plant with a biogenic element.

Příklad 1Example 1

Sadební obal z POP hedvábí jemnosti 330 dtex f 64 ve tvaru válcového sáčku, vyrobeného z dutinného úpletu se zapletenými dny ve vzdálenostech 25 cm od sebe, s velikostí ok 3 mm, na dvoulůžkovém pletacím rašlu a dělením 12 E. Průměr dutiny 12 cm odpovídá průměru osazovacího ústrojí sázecího stroje. Sáček je ozářen dávkou 50 kGy Ionizujícího vysokoenergetiokého záření ^°Co, čímž se dosáhlo zbytkové pevnosti 59 %* Po dvou letech pevnost poklesla pokračující oxidační degradací na 25 %· Příklad 2Seed cover made of POP silk of fineness 330 dtex f 64 in the shape of a cylindrical bag, made of hollow knit with knitted bottoms at distances of 25 cm from each other, with a mesh size of 3 mm, on a double knitting rasch and 12 E division. mounting device of the planting machine. The bag is irradiated with a dose of 50 kGy of ionizing high-energy radiation ^ ° Co, thus achieving a residual strength of 59% * After two years, the strength decreased by 25% with continued oxidative degradation · Example 2

Sadební obal s POP štěpených pásků jemnosti 890 dtex ve tvaru válcového sáčku průměru 12 cm vyrobený z plochého snovního úpletu na osnovním stávku Textlma 5223 s děle ním 18 B, jehož plášť a dno jsou spojeny sešitím na šicím stroji a hotový sáček je ozářen dávkou 50 kGy ionizujícího vysokoenergetického záření, mající za následek okamžitý pokles pevnosti na 34 % pevnosti původní.Planting cover with POP split tapes of fineness 890 dtex in the shape of a cylindrical bag with a diameter of 12 cm made of a flat dreamy knit for a Textlma 5223 warp strike with a 18 B division, whose mantle and bottom are connected by sewing on a sewing machine and the finished bag ionizing high-energy radiation, resulting in an immediate decrease in strength to 34% of the original strength.

Příklad 3Example 3

Sadební obal na bázi polypropylenu ve tvaru válcového sáčku průměru 12 cm vyrobený z propletu stroje Malimo 1600 s osnovou z POP hedvábí jemnosti 440 dtex f 64 s ůtkem z POP fibrilováného pásku jemnosti 660 dtex, jehož plášť a dno jsou spojeny svářením a hotový sáček je ozářen dávkou vysokoenergetického ionizujícího záření 50 kGy. Zbytková pevnost po ozáření činí 69 %» přičemž po 2 letech byl zaznamenán další pokles na 49 % původní pevnosti před ozářením.Planting cover based on polypropylene in the shape of a cylindrical bag with a diameter of 12 cm made of the interweaving machine Malimo 1600 with warp of POP silk fineness 440 dtex f 64 with a loop of POP fibrillated tape fineness 660 dtex, whose shell and bottom are joined by welding and the finished bag is irradiated a dose of high-energy ionizing radiation of 50 kGy. The residual strength after irradiation is 69%, with a further decrease to 49% of the original strength before irradiation after 2 years.

Příklad 4Example 4

Sadební obal z vytlačované síťoviny Polynet ze směsi 80 % POP a 20 % PE na výrobním zařízení Barmag ve tvaru hadice průměru 12 cm s velikostí ok 4 mm. Hadice se seká na délku 25 cm, dno se spojí kovovou sponkou a hotový sáček se ozáří dávkou 100 kGy, čímž se dosáhne zbytkové pevnosti 24 %.Seed cover made of extruded Polynet mesh made of a mixture of 80% POP and 20% PE on a Barmag production plant in the shape of a hose with a diameter of 12 cm and a mesh size of 4 mm. The hose is cut to a length of 25 cm, the bottom is connected with a metal clip and the finished bag is irradiated with a dose of 100 kGy, thus achieving a residual strength of 24%.

Kromě sadebních obalů lze podobných materiálů použít i pro výrobu geotextillí např. pro zpevňování břehů, hrází, svahů, pro výrobu spotřebitelských obalů aj.In addition to planting packaging, similar materials can also be used for the production of geotextiles, eg for strengthening banks, dams, slopes, for the production of consumer packaging, etc.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

1. Planting packaging with a controlled disintegration time, in the form of bags, formed by a fabric of polyolefin fibers or. polyolefin film, characterized in that the polymer of polyolefin fibers or the bag film has in its molecular structure the presence of carbonyl groups and the cleavage of the basic bonds of the polymer chain to form crosslinks is in the ratio 0.8 - 1 and 1.

2. Planting material according to claim 1, characterized in that the polyolefin fibers or films contain up to 30% by volume of calcium carbonate units.

3. Method of production of planting packaging with controlled disintegration time made of textiles from polyolefin fibers or polyolefin films, characterized in that the finished bags are subjected to high-energy ionization irradiation with a surface source of gamma radiation θ ° 0ο or an electron accelerator, namely POP bags with a dose of 25-100 kGy, preferably with a dose of 50 kGy, PET bags with a dose of 100-200 kGy with preferably 150 kGy.