DE3685752T2

DE3685752T2 - Synthetisches substrat zum gebrauch bei der wurzelbildung von stecklingen und der aufzucht von saemlingen und pflanzen.

Info

Publication number: DE3685752T2
Application number: DE8686305306T
Authority: DE
Inventors: Alan Philip Perrin
Original assignee: Synthetic Substrates Ltd
Current assignee: Synthetic Substrates Ltd
Priority date: 1986-07-10
Filing date: 1986-07-10
Publication date: 1993-01-07
Anticipated expiration: 2006-07-11
Also published as: GB2169482A; GB2169482B; DE3685752D1; GB8430538D0

Description

Die Erfindung betrifft synthetische Substrate zur Verwendung beim Einpflanzen von Ablegern und beim Ziehen von Sämlingen und Pflanzen.
Das traditionelle Verfahren zum Einpflanzen von Ablegern und zum Ziehen von Sämlingen schloß die Verwendung natürlicher Materialien, wie Erde, Torf oder ähnlichem, ein. In den letzten Jahren wurden solche natürlichen Materialien jedoch in großem Ausmaß durch die Verwendung von synthetischen auf Kunststoff basierenden Materialien ersetzt. Diese können eine breite Vielfalt an Formen haben, z.B. können sie granulatförmig, geschreddet oder zellular sein. Die Erfindung betrifft insbesondere die letztgenannte zellulare Art von Material.
Um entweder für die erfolgreiche Einplanzung von Ablegern oder das Ziehen von Samen optimale Bedingungen zu schaffen, muß ein synthetisches Substrat sowohl für Luft als auch für die sich entwickelnde Wurzelstruktur durchlässig sein. Es muß außerdem leicht mit Wasser anfeuchtbar sein und entsprechende Feuchtigkeitsspeicherungsgrade aufweisen.
Wenn das Substrat aus durchgehendem zellularen Kunststoffmaterial (im Gegensatz zu granulierten oder geschreddeten partikeln) besteht, beispielsweise aus phenolen oder Polyurethanen, sind die Luftdurchlässigkeit und die Schaffung einer passenden Feuchtigkeit (und die Feuchtigkeitsspeicherung) in bedeutendem Ausmaß sich gegenseitig ausschließende Ziele. Dies ist die Folge der geringen Kapillarität herkömmlicher zellularer Materialien, die im wesentlichen eine ähnliche Porengröße besitzen.
Zum Beispiel empfehlen die Hersteller von aufgeschäumten Phenolsubstraten, daß der "Tisch" des Wassers bei einem 50 mm hohen zellularen Block auf 25 mm gehalten wird, d.h. bei 50 % der Höhe des Blockes. Dies verschwendet nicht nur Wasser und Energie (wenn Bodenwärme aufgrund latenter Wärmeeinwirkung geschaffen wird), sondern verhindert auch, daß Luft die Wurzeln erreicht. Es wurde herausgefunden, daß dieser Zustand in der Praxis eher die ungewünschte Wucherung von "wässernden" Wurzeln als die von "nährenden" Wurzeln unterstützt und die Anfälligkeit der Ableger oder Sämlinge für eine Wurzelverrottung erhöht.
Es ist das Hauptziel der Erfindung, ein verbessertes Substrat zur Verwendung beim Einpflanzen von Ablegern und beim Ziehen von Sämlingen zu schaffen, bei dem die Nachteile der bekannten Substrate bedeutend verringert sind.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß der Kapillaritätsgrad eines heterozellularen Kunststoffmaterials von seiner Dichte abhängt - je höher die Dichte ist, desto höher ist die Kapillarität. Es wurde erkannt, daß dies vorteilhaft verwendet werden kann, um ein wirksames Wässern und Lüften eines Ablegers oder Sämlings bei Verwendung eines Minimums an Wasser zu schaffen, während es die Wahrscheinlichkeit eines Vollsaugens verringert.
Gemäß der Erfindung wird ein synthetisches Substrat zur Verwendung beim Einpflanzen von Ablegern und beim Ziehen von Sämlingen vorgesehen, mit einem geschäumten, halbstarren, im wesentlichen heterozellularen Kunststoff, der wenigstens einen Bereich mit einer relativ niedrigen Dichte hat, der eine relativ geringe Kapillarität aufweist, und der bei der Verwendung so angeordnet ist, daß er einen fortzupflanzenden Ableger oder Sämling aufnimmt, und einen Bereich relativ hoher Dichte hat, der eine höhere Kapillarität als der Bereich mit geringer Dichte aufweist.
Bei einer Ausführungsform weist das synthetische Substrat eine vielzahl der Bereiche mit relativ geringer Dichte auf, die dafür geeignet sind, bei der Verwendung fortzupflanzende Ableger oder Sämlinge aufzunehmen, wobei die Bereiche mit geringer Dichte von den Bereichen mit relativ hoher Dichte getrennt sind, die eine höhere Kapillarität aufweisen als die Bereiche mit geringer Dichte.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat das Substrat die Form eines Bandes mit einer Vielzahl von Bereichen niedriger Dichte, die in Längsrichtung des Bandes durch schmale Streifenbereiche mit höherer Dichte getrennt sind.
Die Bereiche mit geringer Dichte können beispielsweise insgesamt einen ovalen Querschnitt haben und können ein oder mehrere Sacklöcher zur Aufnahme von Ablegern oder Sämlingen enthalten.
Das synthetische Substrat kann als kapillare Matte für eine Übertragung von Wasser und/oder Nährstoffen zu den Pflanzen verwendet werden, wenn es so aufgebaut ist, daß es wenigstens einen Bereich mit relativ geringer Dichte hat, der eine relativ geringe Kapillarität hat und auf dem bei Verwendung eine oder mehrere Pflanzenbehälter oder -schalen gesetzt werden können, und wenigstens einen Bereich relativ hoher Dichte aufweist, der unterhalb des Bereichs mit relativ geringer Dichte angeordnet ist und eine höhere Kapillarität hat als der Bereich mit geringerer Dichte.
Vorzugsweise kann das zellulare Material ein Polyurethanschaum (entweder ein Polyester oder ein polyether) sein. Bei der folgenden Beschreibung ist das Grundmaterial ein solcher. In der Praxis ist es jedoch gleichfalls möglich, einige andere Schaumstoffe zu verwenden, die ähnliche Eigenschaften haben, wie geschäumte Phenole.
Polyurethane sind wärmehärtende Materialien, so daß sie normalerweise nicht nachträglich warmverformt werden können.
Wenn jedoch ein ausgewähltes polyurethan auf einen Grad aufgeschäumt wird, der eine relativ geringe Enddichte zur Folge hat (z.B. 7,5 kg/m³), wird die Dicke der Zellwände bis zu dem Punkt verringert, an dem die Kompressionsverformung des Schaums sehr hoch ist. Wenn Hitze und Druck aufgebracht werden, um ein gewünschtes Profil zu erzeugen, ist deswegen die darauffolgende Deformation für alle praktischen Zwecke dauerhaft (abhängig von dem Ausdehnungsgrad bei Nässe).
Da das Material ein Duroplast ist, bleiben die verformten Bereiche zellular. Die Größe und deshalb die Anzahl der Zellen pro Volumeneinheit sind natürlich eine Funktion des Verdichtungsgrads, der sich aus der induzierten verbleibenden Verformung ergibt.
Deshalb wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Formung eines wie oben beschriebenen synthetischen Substrats geschaffen, bei dem ein oder mehrere vorherbestimmte Bereiche eines Blocks aus geschäumtem Polyurethan oder anderen geeigneten Kunststoffen mit relativ geringer Dichte Hitze und Druck unterworfen werden, wobei das geschäumte Material mit geringer Dichte wahlweise zusammengedrückt und permanent verformt wird, um den Bereich oder die Bereiche mit relativ hoher Dichte zu erzeugen.
Eine unterschiedliche Verdichtung resultiert in einer unterschiedlichen Porengröße (Zellengröße), was die Kapillarität erhöht. Der Kapillaritätsgrad kann weiterhin durch die Ausgestaltung des sich aus der wahlweisen Verdichtung und Deformation ergebenen Profils erhöht werden. Schmale Streifen mit erhöhter Kapillarität zwischen den Bereichen mit geringerer Dichte, die die Ableger und Sämlinge enthalten, können zu einer optimalen Wasserversorgung und -rückhaltung führen, ohne daß das Risiko besteht, daß sich die Ableger oder Sämlinge selber vollsaugen. Hierdurch können die Bereich mit größtem Feuchtigkeitsspeicherungsvermögen variiert werden, um einen gewünschten Feuchtigkeitsgrad zu schaffen, während die erforderliche Luftdurchlässigkeit erhalten wird.
Die Möglichkeit, den Polyurethanschaum unterschiedlich zu verdichten, bringt andere Vorteile mit sich. Die verdichteten Bereiche haben eine gute Feuchtigkeitskapazität und -speicherung, da die Verdunstungsrate verringert wird. Diese Bereiche helfen bei der Verringerung der Gefahr eines Überwässerns durch "Vergießen" von überschüssigem Wasser. Dieses letztgenannte Merkmal ist besonders dort von Bedeutung, wo Ableger benebelt werden. Zusätzlich schafft die erhöhte Dichte, insbesondere in Bereichen, die auf einen minimalen Querschnitt verringert sind, sowohl bei Nässe als auch bei Trockenheit eine beträchtlich erhöhte Reißfestigkeit.
Die Erfindung wird nachstehend lediglich beispielsweise mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen weiter beschrieben, in denen:
Fig. 1 einen Abschnitt eines Blocks aus zellularem Kunststoff zeigt, bevor er gemäß einem Aspekt der Erfindung verformt wird;
Fig. 2 eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines Substrats gemäß dieser Erfindung ist, die aus der in Fig. 1 gezeigten Komponente aus zellularem Material hergestellt ist;
Fig. 3 eine Draufsicht auf das Substrat von Fig. 2 ist;
Fig. 4 eine schematische Draufsicht ist, die ein Paar von erhitzten Platten oder Backen für eine Verwendung beim Verformen des Substrats von Fig. 2 und 3 zeigt;
Fig. 5 eine weitere Draufsicht auf die zwei Platten von Fig. 4 ist, die die Platten in ihrer "geschlossenen" Stellung zeigt;
Fig. 6 eine Vorderansicht ist, die die Ausbildung einer der Platten von Fig. 4 und 5 zeigt;
Fig. 7 eine Unteransicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist; und
Fig. 8 ein Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 7 ist.
Fig. 1 zeigt einen Block 10 aus geschäumtem zellularen Material mit geringer Dichte, wie einem Polyurethanschaum oder geschäumtem Phenol. Der Block 10 hat eine Höhe H und eine Dicke T. So ein Schaum ist in sich im wesentlichen heterozellular (d.h. er hat offene Zellen). Das Material hat eine "Maserung", die parallel zu seinem "Anstieg" ist. Die Maserungsrichtung ist durch den Pfeil G in Fig. 1 gezeigt.
Der in Fig. 1 gezeigte Schaumblock 10 wird als Rohling für die Bildung eines Bandes 12 aus einzelnen Zellen 14 mit geringer Dichte zum Pflanzen (Verwurzeln oder Ablegen) verwendet, die in Fig. 2 und 3 gezeigt sind.
Die Bildung des Bandes von Fig. 2 und 3 wird durch die Verwendung der in Fig. 4 und 5 gezeigten zwei erhitzten Platten 16, 18 erreicht, die wahlweise zueinander und weg voneinander verschoben werden können, wie es durch die Pfeile D in Fig. 4 angedeutet ist. Jede Platte 16, 18 trägt jeweils einen vorstehenden Steg 20, 22, der so ausgebildet ist, wie es am besten in Fig. 6 gezeigt ist. Die Platte 16 hat deswegen beispielsweise vier vertikale Stegabschnitte 20a, 20b, 20c, 20d, die an ihren unteren Enden durch einen horizontalen Stegabschnitt 20e miteinander verbunden sind. (In der Praxis wird die Anzahl der vertikalen Stegabschnitte passend zur erforderlichen Länge des Bandes ausgewählt.)
Das Rohteil 10 aus Schaum wird, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, zwischen die erhitzten Platten 16, 18 gesetzt, wobei die Höhe H des Rohteils so gewählt wird, daß sie im wesentlichen gleich der Höhe P der Platten ist. Die Platten 16, 18 werden dann zueinander bewegt, bis die sich gegenüberliegenden Stege durch einen geringen Abstand E getrennt sind.
Ein typischer Wert für E ist in der Praxis ein Abstand in der Größenordnung von 0,06 cm. In diesem Zustand wird das zellulare Material zwischen den sich gegenüberliegenden Stegen Hitze und Druck unterworfen und das Rohteil nimmt die in Fig. 5 gezeigte verformte Konfiguration an. Wenn die Platten danach wieder auseinanderbewegt werden, bleibt die Verformung und man erhält die in den Figuren 2 und 3 gezeigte Form, die (in diesem Fall) drei Bereiche 14 mit relativ geringer Dichte aufweist, die durch membranöse Bereiche 26 mit relativ hoher Dichte getrennt und an drei Seiten umgeben sind, die eine Dicke F haben, die im wesentlichen dem Plattenabstand E von Fig. 5 entspricht.
In jedem Bereich mit geringer Dichte kann durch irgendeine herkömmliche Einrichtung jeweils eine Sackbohrung 28 gebildet werden, um eventuell einen fortzupflanzenden Ableger oder Sämling aufzunehmen.
Hierdurch wird eine Vielzahl von getrennten an einem Band hängenden Zellen mit geringer Dichte geformt, deren vertikale Ebene parallel zur Maserung G des Schaums ist. Die freien Seitenwände 30 der Zellen 14 mit geringer Dichte haben eine leicht verdichtete Oberfläche, die ihrerseits (von ihrer oberen Einsatzebene 32 entfernt) an die hochverdichtete Membran 26 angrenzt.
Bei der Verwendung führt dieser Aufbau zur Förderung einer überwiegend nach unten gerichteten Wurzelentwicklung bei den in den Bohrungen angeordneten Ablegern und Sämlingen. Alle Teile der Zellen sind für die Wurzeln der Pflanzen äußerst durchlässig. Die Kombination der Maserung und der unterschiedlichen Verdichtung fördert jedoch zu Anfang das Wurzelwachstum eher in einer vertikalen als in einer seitlichen Richtung. Dies hat den Vorteil, daß eine Wurzelbeschädigung verhindert wird, wenn die einzelnen Zellen eventuell untereinander getrennt sind.
Bei einem praktischen Beispiel hat der ursprüngliche Rohling eine Anfangsdicke von 1,5 cm und ist so ausgewählt, daß er eine Dichte in der Größenordnung von 7,5 kg/m³ hat. Nach der Verformung durch Verwendung der vorstehenden Technik bleibt die Kerndichte der Zellen 14 bei 7,5 kg/m³. Die Oberflächendichte der Zellen 14 beträgt jedoch ungefähr 8,75 kg/m³, und die Dichte der verbindenden Membrane 26, die eine Dicke in der Größenordnung von 0,06 cm hat, liegt in der Größenordnung von 125 kg/m³.
Ein vergleichender Kapillaritätstest bei dem letztgenannten Beispiel zeigte folgendes:
Ein Band aus Polyurethanschaum mit einer Dicke von 1,5 cm, einer Höhe von 4,0 cm, einer Länge von 25 cm und einer Dichte von 7,5 kg/m³ (der das Grundmaterial für das Band darstellt) wurde in einer Schale angeordnet, die pigmentiertes Wasser mit einer Höhe von 4 mm enthielt. In derselben Schale befand sich eine Bandeinheit mit zehn Zellen, die gemäß der vorstehenden Technik hergestellt wurde. Beide Proben waren vor dem Eintauchen vollkommen feuchtigkeitsfrei. Die Prüfung nach 24 Stunden ergab folgendes:
Bei dem unverdichteten Schaumband betrug die Durchschnittshöhe der Wassereindringung 16 mm. Der Schaum war in diesem Bereich vollgesogen.
Bei dem gemäß der Erfindung hergestellten Band erreichte das Wasser die Oberseite des Bandes. Es wurde jedoch beobachtet, daß das Wasser vorzugsweise durch die verdichteten Bereiche aufgenommen wurde, d.h. in den verbindenden Membranen 26.
Durch die Verwendung der verdichteten Bereiche wird deshalb eine Einrichtung geschaffen, mit der sich eine passende Wasserversorgung für Ableger und Sämlinge in den Zellen 14 erreichen läßt, während das Problem des Vollsaugens vermieden wird. Da die Wurzeln nicht im Wasser sitzen müssen, wie es bei bekannten Substraten passieren kann, ist die Belüftung der Wurzeln erhöht.
Weiterhin ist die Wassertiefe, in die das Substrat eingetaucht werden muß, aufgrund der erhöhten Kapillarität der verdichteten Bereiche sehr viel geringer als bisher. Die notwenige Menge an Wasser kann daher entsprechend verringert werden. Daraus folgt, daß erforderliche Energie eingespart wird.
Es sollte herausgestellt werden, daß die Erfindung keineswegs auf die spezielle Ausbildung der in den Zeichnungen gezeigten, einen Ableger oder einen Sämling aufnehmenden Zelle 14 beschränkt ist, und daß irgendeine zweckmäßige Ausbildung zur Anpassung an die Umstände ausgewählt werden kann. Solche Zellen müssen nicht als Teil eines Bandes ausgebildet sein. Sie können beispielsweise einzeln geformte Zellen sein, oder sie können aus einem Block geformt sein, der durch zwei Sätze von sich gegeneinander senkrecht schneidenden Nuten oder Kanälen in parallele Zellreihen geteilt ist. In einem solchen Block werden die verdichteten Bereiche beispielsweise an den Grundflächen der Nuten oder Kanäle gebildet, um gemäß der Erfindung eine erhöhte Kapillarität zu erreichen.
Die Erfindung ist auch bei kapillaren Matten anwendbar, die dazu verwendet werden, darauf gestellte pflanzenbehälter oder -schalen mit Wasser und/oder Nährstoffen zu versorgen. Die Figuren 7 und 8 zeigen ein Beispiel einer solchen Ausführungsform, die die Form einer insgesamt ebenen Scheibe 32 hat, deren Hauptteil 34 aus heterozellularem Schaummaterial mit niedriger Dichte gebildet ist, wie aus Polyurethanschaum oder einem geschäumten Phenol. Die Unterseite des Teils 34 mit niedriger Dichte trägt jedoch einen Abschnitt 36 mit relativ hoher Dichte, der beispielsweise dadurch gebildet wurde, daß eine Oberfläche des Materials mit niedriger Dichte einer selektiven Wärmebehandlung in einer erhitzten Presse unterzogen wurde. Vorzugsweise ist auf der unteren Fläche des Teils 36 mit hoher Dichte ein Muster aus Stegen und Aussparungen ausgebildet (beispielsweise wie in Fig. 7 gezeigt), so daß, wenn die Scheibe 32 auf einer ebenen Fläche in der in Fig. 8 gezeigten Orientierung angeordnet ist, ein Kontakt mit der ebenen Fläche nur durch die Stege hergestellt wird. Die obere Fläche 38 der Scheibe 32 kann, wie erforderlich, eben oder profiliert/gemustert sein.
Obwohl als Scheibe gezeigt, kann die Matte irgendeine gewünschte Umfangsform haben, abhängig von der Größe und Form der Pflanzenschalen oder -behälter, mit denen sie verwendet wird.

Claims

1. Synthetisches Substrat zur Verwendung beim Einpflanzen von Ablegern und beim Ziehen von Sämlingen, gekennzeichnet durch einen geschäumten, halbstarren, im wesentlichen heterozellularen Kunststoff mit wenigstens einem Bereich (14), der eine relativ niedrige Dichte hat, eine relativ niedrige Kapillarität aufweist und bei der Verwendung so angeordnet ist, daß er einen fortzupflanzenden Ableger oder Sämling aufnimmt, und mit wenigstens einem Bereich (26), der eine relativ hohe Dichte hat und eine höhere Kapillarität als der Bereich mit niedriger Dichte aufweist.

2. Synthetisches Substrat nach Anspruch 1, welches eine Vielzahl der genannten Bereiche (14) mit relativ niedriger Dichte aufweist, die dafür geeignet sind, bei der Verwendung fortzupflanzende Ableger oder Sämlinge aufzunehmen, wobei die Bereiche (14) mit niedriger Dichte durch die Bereiche (26) mit relativ hoher Dichte getrennt sind, welche eine höhere Kapillarität als die Bereiche (14) mit niedriger Dichte haben.

3. Synthetisches Substrat nach Anspruch 2, bei welchem das Substrat die Form eines Bandes hat, welches eine Vielzahl von Bereichen (14) niedriger Dichte aufweist, die in Längsrichtung des Bandes durch schmale Streifenbereiche (26) mit höherer Dichte getrennt sind.

4. Synthetisches Substrat nach Anspruch 3, bei welchem die Bereiche (14) mit niedriger Dichte insgesamt einen ovalen Querschnitt haben.

5. Synthetisches Substrat nach Anspruch 3 oder 4, bei welchem die Bereiche mit niedriger Dichte ein oder mehrere Sacklöcher (28) für die Aufnahme von Ablegern oder Sämlingen aufweisen.

6. Synthetisches Substrat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem das zellulare Material ein Polyurethanschaum oder geschäumtes Phenolharz ist.

7. Synthetisches Substrat nach Anspruch 1, welches einen ersten, langgestreckten Abschnitt, der eine relativ niedrige Dichte und eine relativ niedrige Kapillarität hat und wenigstens ein Sackloch enthält, das in eine Stirnfläche des ersten Abschnitts für die Aufnahme eines fortzupflanzenden Ablegers oder Sämlings mündet, und einen zweiten Abschnitt aufweist, der eine relativ hohe Dichte und eine höhere Kapillarität als der erste Abschnitt hat und den gesamten ersten Abschnitt mit Ausnahme der das Sackloch enthaltenden Stirnfläche umgibt.

8. Verwendung eines synthetischen Substrats als Kapillarmatte zur Übertragung von Wasser und/oder Nährstoffen auf Pflanzen, wobei das Substrat wenigstens einen Bereich hat, der eine relativ niedrige Dichte und eine relativ niedrige Kapillarität aufweist und auf welchem bei der Verwendung ein oder mehrere Pflanzenbehälter oder Tröge plaziert werden können, und wenigstens ein Bereich mit relativ hoher Dichte unter dem Bereich mit relativ niedriger Dichte angeordnet ist und eine höhere Kapillarität als der Bereich mit niedriger Dichte aufweist.

9. Verwendung eines synthetischen Substrats nach Anspruch 8, wobei das Substrat die Form einer insgesamt ebenflächigen Platte hat, deren beide gegenüberliegende Oberflächen von den Bereichen relativ hoher bzw. relativ niedriger Dichte gebildet werden.