JP2018508232A

JP2018508232A - 灌漑チューブにおける根の侵入の改善

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Publication number: JP2018508232A
Application number: JP2017559276A
Authority: JP
Inventors: イオアニスヴイブレトソス; ジュニアロバートルドルフマシソン
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2015-02-02
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2018-03-29
Also published as: US20180014478A1; CN107205346A; BR112017015987A2; EP3253196A1; WO2016126591A1; IL253442A0

Abstract

地中灌漑チューブを覆う多孔性カバーを含む、地中灌漑チューブの領域を根または微生物集団の侵入から保護するための水性流体灌漑システムにおいて、カバーがチューブ表面の領域を本質的に覆い、カバーが３５ミクロン未満のピーク空隙容積を特徴とする非プレキシフィラメント状材料を含み、５００平方ミクロン以下の面積の非プレキシフィラメント状材料の任意の平面領域が、水性流体に暴露される時に連続したままである連続ポリマー構造を含有する、水性流体灌漑システム。

Description

地中点滴灌漑（ＳＤＩ）テープにおいて使用されるエミッターに植物の根が侵入する。結果としてＳＤＩエミッターが根、付着した土壌粒子、または微生物実体量（「微生物集団 (microbial mass)」）によって変形および目詰まりし、それらが最終的に破壊される。従って、目詰りしたエミッターの周りの土壌は灌漑されず、ＳＤＩテープに沿って不均一な流れをもたらし、全体にわたり、不十分な灌漑性能をもたらす。これは、補修および収穫高の低下でかなりコストがかかるＳＤＩの非常に不利な点である。

根の侵入問題は、ＳＤＩエミッターの幾何学的形状を再設計することによって、化合物および除草剤を添加することによってならびに灌漑管理によって緩和される。エミッターの大きさを低減することは役立っているが、それは水中に溶解したまたは懸濁した固形分による目詰り問題を生じている。塩素、酸および酸性肥料の導入は、根を酸化することによって根の侵入を防ぎ、改善するが、それは土壌への悪影響および他のシステム構成要素への損傷をもたらす。除草剤を灌漑水に添加するかまたはエミッターを除草剤でコーティングすることは、根端での根細胞の成長を止めるが、それらの環境過酷性のためにこのような除草剤は規制を受けやすく、認可によっておよび特定の場所において使用できるにすぎない。灌漑管理はエミッターの周りの領域が湿潤しているように保つと共に、それは微細な根がエミッター内で湿分を求める傾向を低減する。しかしながら、それは灌漑スケジュールの複雑さを増すと共に、問題を完全に除かずに水消費量を増加させる。

本発明は、化学添加剤を使用したりエミッターの再設計を必要としたりせずに表面点滴灌漑システムへの根の侵入の問題を解決することを意図している。Ｔｙｖｅｋ（登録商標）プレキシフィラメント状不織布ウェブの現在商業的に入手可能な銘柄は、地中灌漑システムにおいて使用するために開示されている。（例えば米国特許出願公開第２０１５００１６８８８号明細書。）本発明は、この出願において根の侵入問題を克服するために利用可能な材料の範囲を広げる。

本発明は、それらの空隙スペースの大部分が約３５マイクロメートル未満である多孔性灌漑材料に基づいており、それらの空隙スペースの間のそれらの隙間は接続された連続構造である。また、隙間は繊維構造またはフィブリル化構造を含んでもよい。

第１の実施形態において、本発明は、地中灌漑チューブの領域を根または微生物集団の侵入から保護するための方法を目的としている。方法は、多孔性カバーをこの領域の上に提供する工程を含み、そこで表面カバーがチューブ表面の領域を本質的に覆い、前記カバーが、ピーク空隙容積を特徴とし得る非プレキシフィラメント状材料を含む。ピーク空隙容積が３５ミクロン未満であり、５００平方ミクロン以下の面積の材料の任意の平面領域が、水性流体に暴露される時に連続したままである連続ポリマー構造を含有する。

さらなる実施形態において本発明は、多孔性カバーを領域の上に提供する工程を含む、地中灌漑チューブの領域を根または微生物集団の侵入から保護するための方法を目的としている。表面カバーがチューブ表面の領域を本質的に覆い、カバーが、ピーク空隙容積を特徴とし得る米国特許第７，７４４，９８９号明細書に記載される方法によって製造された材料を含む。ピーク空隙容積が３５ミクロン未満であり、５００平方ミクロン以下の面積の材料の任意の平面領域が、水性流体に暴露される時に連続したままである連続ポリマー構造を含有する。

さらに別の実施形態において、米国特許第７，７４４，９８９号明細書に記載される方法によって製造される材料は、米国特許出願第１３／４６９，４３１号明細書に記載される方法によって伸長され得る。

本発明および比較例において使用される様々な多孔性材料のポロシメトリー測定の結果のプロットを示す。本発明において使用される特定のプレキシフィラメント状チューブの表面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を示す。本発明において使用される実験用不織布チューブＮＷ１の表面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を示す。本発明において使用される特定のＳＭＳチューブの表面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を示す。図４に見られるＳＭＳチューブと同様なＳＭＳチューブへの根の侵入を示す写真である。ＳＭＳチューブに侵入する根の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）である。プレキシフィラメント状チューブへの根の侵入が無いことを示す写真である。プレキシフィラメント状チューブを覆う紙への根の侵入を示し、プレキシフィラメント状チューブへの侵入がないことを示す写真である。プレキシフィラメント状チューブへの根の貫入が無いことを示すさらに別の写真である。根が貫入している紙層の横断面の走査電子顕微鏡写真を示す。

出願人は、本開示における全ての引用された文献の全内容を具体的に組み込む。さらに、量、濃度、または他の値もしくはパラメータが、範囲、好ましい範囲、または上側の好ましい値および下側の好ましい値のリストとして与えられる場合、これは、範囲が別個に開示されるかどうかにかかわらず、任意の上側範囲限界または好ましい値、ならびに任意の下側範囲限界または好ましい値の任意の対から形成されたすべての範囲を具体的に開示すると理解されるべきである。数値の範囲が本明細書中に記載される場合、別記しない限り、範囲は、それらの端点、および範囲内のすべての整数および分数を含めるものとする。範囲を規定する時に記載された特定の値に本発明の範囲を限定することを意図しない。

「本質的に〜からなる」とは、項目Ａが本質的に項目Ｂからなる場合、Ａの作用に影響を与えないさらなる項目が項目Ａに加えられてもよいことを意味する。

本明細書中で用いられるとき、用語「ポリマー」は一般的に、限定されないが、ホモポリマー、コポリマー（例えば、ブロック、グラフト、ランダムおよび交互共重合体など）、ターポリマー等、ならびにそれらのブレンドおよび変性物を含める。さらに、別に具体的に限定されなければ、用語「ポリマー」は、材料の全てのあり得る幾何学配置を含めるものとする。これらの配置には、限定されないが、アイソタクチック、シンジオタクチック、およびランダムシンメトリーが含まれる。

本明細書中で用いられるとき、用語「ポリオレフィン」は、炭素および水素だけから構成される一連の一般的に飽和した高分子炭化水素のいずれかを意味することが意図される。典型的なポリオレフィンには、限定されないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンの他、モノマーのエチレン、プロピレン、およびメチルペンテンの様々な組合せが含まれる。

本明細書中で用いられるとき、用語「ポリエチレン」は、エチレンのホモポリマーだけでなく、例えばエチレンとアルファ−オレフィンとのコポリマーなどの反復単位の少なくとも８５％がエチレン単位であるコポリマーをも包含することを意図する。好ましいポリエチレンには、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、および高密度ポリエチレンが含まれる。好ましい高密度ポリエチレンは、約１３０℃〜１４０℃の融点範囲上限、約０．９４１〜０．９８０グラム／立方センチメートルの範囲の密度、および０．１〜１００、好ましくは４未満のメルトインデックス（ＡＳＴＭＤ−１２３８−５７ＴＣｏｎｄｉｔｉｏｎＥよって定義される）を有する。

本明細書中で用いられるとき、用語「ポリプロピレン」は、プロピレンのホモポリマーだけでなく反復単位の少なくとも８５％がプロピレン単位であるコポリマーを包含することが意図される。好ましいポリプロピレンポリマーには、アイソタクチックポリプロピレンおよびシンジオタクチックポリプロピレンが含まれる。

本明細書中で用いられるとき、用語「プレキシフィラメント」は、不規則な長さの多数の薄い、リボン状の、フィルムフィブリル要素の三次元一体網目構造またはウェブを意味する。典型的に、これらは約４マイクロメートル未満の平均フィルム厚さおよび約２５マイクロメートル未満のメジアンフィブリル幅を有する。数学的に円形面積に変換される場合に平均フィルムフィブリル断面積により、約１マイクロメートル〜２５マイクロメートルの間の有効直径が得られる。プレキシフィラメント状構造物において、フィルムフィブリル要素は、構造物の長さ、幅および厚さの全体にわたって様々な場所において不規則な間隔で不連続に結合および分離して連続した三次元網目構造を形成する。プレキシフィラメント状ウェブの例は、米国特許第３，０８１，５１９号明細書（Ｂｌａｄｅｓら）、米国特許第３，１６９，８９９号明細書（Ｓｔｅｕｂｅｒ）、米国特許第３，２２７，７８４号明細書（Ｂｌａｄｅｓら）、米国特許第３，８５１，０２３号明細書（Ｂｒｅｔｈａｕｅｒら）（その内容をそれらの全体において参照によって本明細書に組み入れる）に記載されたフラッシュ紡糸法によって製造されるものである。市販のプレキシフィラメント状ウェブの例は、ＤｕＰｏｎｔＣｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，Ｄｅｌａｗａｒｅ）によって名称Ｔｙｖｅｋ（登録商標）として供給されるシートである。

「非プレキシフィラメント状」とは、フラッシュ紡糸法によって製造されないが依然として繊維状、且つ固められていてもよい構造を有する場合がある材料を意味する。

用語「不織布」は、多数の不規則に分散された繊維を含有するウェブを意味する。繊維は一般的に、互いに接着されることができ、または接着されないこともできる。繊維はステープル繊維または連続繊維であることができる。繊維は、単一の材料または多数の材料を、異なる繊維の組合せとして、またはそれぞれ異なる材料を含む同様の繊維の組合せとしてのいずれかで含むことができる。

本発明は、地中灌漑チューブの領域を根または微生物集団の侵入から保護するための方法を目的としている。方法は、多孔性カバーをこの領域の上に提供する工程を含み、そこで表面カバーがチューブ表面の領域を本質的に覆い、前記カバーが、ピーク空隙容積を特徴とし得る非プレキシフィラメント状材料を含む。ピーク空隙容積が３５ミクロン未満であり、５００平方ミクロン以下の面積の材料の任意の平面領域が、水性流体に暴露される時に連続したままである連続ポリマー構造を含有する。

本発明のさらなる実施形態において３００平方ミクロン以下の面積の材料の任意の平面領域が、水性流体に暴露される時に連続したままである連続ポリマー構造を含有してもよい。さらに別の実施形態において１００平方ミクロン以下の面積の材料の任意の平面領域が、水性流体に暴露される時に連続したままである連続ポリマー構造を含有してもよい。

さらに別の実施形態において５０平方ミクロン以下の面積の材料の任意の平面領域が、水性流体に暴露される時に連続したままである連続ポリマー構造を含有してもよい。

材料は繊維を含んでもよく、連続ポリマー構造は、複数の固められた繊維から形成されてもよい。また、連続ポリマー構造は微孔性フィルムであってもよい。また、連続ポリマー構造はＳＭＳ不織布ウェブを含んでもよい。

チューブは本質的にこの材料からなってもよく、または一般的にこの材料から構成されてもよい。

表面層が固められた繊維を含む場合、固められた繊維は、任意の与えられた繊維が少なくとも２つの他の繊維に接着される三次元網目構造に固められる。

固められた繊維は、熱接着、溶剤接着、接着剤接着および前述のものの任意の組合せからなる群から選択される手段によって固められていてもよい。

カバーはパッチの形態であってもよい。

本発明の材料は不織布、例えばＳＭＳ不織布ウェブであってもよい。不織布は、物理的性質の所望の改良をもたらすために当技術分野に公知の方法（例えばカレンダリング）によって固められることができる。用語「固められた」は一般的に、材料、特に不織布が、圧縮されるプロセスに供されており、その全体的な多孔度が低減されていることを意味する。本発明の一実施形態において紡糸されたままの不織布は、１つのロールが非パターン化軟質ロールであり１つのロールが非パターン化硬質ロールである２つの非パターン化ロールの間のニップに供給される。一方または両方のロールの温度、ロールの組成物および硬度、および不織布に適用される圧力を変化させて、所望の最終用途性質をもたらすことができる。本発明の一実施形態において、一方のロールがステンレス鋼などの硬質合金であり、他方が軟質金属またはポリマー被覆ロールまたはＲｏｃｋｗｅｌｌＢ７０未満の硬度を有する複合ロールである。２つのロール間のニップ内のウェブの滞留時間は、好ましくは約１ｍ／分〜約５０ｍ／分の間のウェブの線速度によって制御され、２つのロール間のフットプリントは、ウェブが両方のロールと同時に接触して移動する縦方向（ＭＤ）の距離である。フットプリントは、２つのロール間のニップに加えられる圧力によって制御され、一般的に力／ロールの線横方向（ＣＤ）寸法で測定され、好ましくは約１ｍｍ〜約３０ｍｍの間である。

さらに、任意選択により、繊維ポリマーのガラス転移温度（Ｔ_g）と最も低い融解開始温度（Ｔ_om）との間の温度まで加熱されている間に、材料を伸長することができる。伸長は、ウェブがカレンダーロールニップを通過する前および／または後、ならびに縦方向または横方向のどちらかまたは両方で行うことができる。

繊維に用いられる時に用語「連続した」は、破断または細断されるのとは対照的に１つの連続流において不織布構造物を製造しながら繊維が敷設されていることを意味する。

領域における「連続構造物」という用語は、領域における構造物上の任意の点に、構造物の表面を離れることが必要とされない物体によって任意の他の点から達することができることを意味する。

「空隙容積」とは、以下に説明される水銀ポロシメトリーを使用する測定の結果を意味する。

「パッチ」とは、チューブ表面全体より小さく且つ材料のパッチが無い時にほかの場合なら根の侵入を受けやすいであろうチューブ表面の領域の上にカバーが置かれてもよいことを意味する。

「メルトブローン繊維」は、溶融熱可塑性材料を、溶融した糸またはフィラメントとして、複数の微細な、通常は円形のダイ毛管を通して、集中する、通常は高温且つ高速のガス、例えば空気の流れの中に押し出して、溶融熱可塑性材料のフィラメントを希薄化して繊維を形成することによって形成される繊維である。メルトブローイングプロセスの間に溶融フィラメントの直径は延伸空気によって所望の大きさに低減される。その後、メルトブローン繊維は、高速ガスストリームにより運ばれて、収集表面上に堆積されて、ランダムに分散したメルトブローン繊維のウェブを形成する。このようなプロセスは、例えば、Ｂｕｎｔｉｎらに対する米国特許第３，８４９，２４１号明細書、Ｌａｕに対する米国特許第４，５２６，７３３号明細書、およびＤｏｄｇｅ，ＩＩらに対する米国特許第５，１６０，７４６号明細書（それらの全てをこの参照によってこれにより本明細書に組み込む）に開示されている。メルトブローン繊維は連続的または不連続的であってもよい。

本明細書中で用いられるとき用語「スパンボンド繊維」は、例えば、Ａｐｐｅｌらに対する米国特許第４，３４０，５６３号明細書、およびＤｏｒｓｃｈｎｅｒらに対する米国特許第３，６９２，６１８号明細書、Ｍａｔｓｕｋｉらに対する米国特許第３，８０２，８１７号明細書、Ｋｉｎｎｅｙに対する米国特許第３，３３８，９９２号明細書および米国特許第３，３４１，３９４号明細書、米国特許第３，５０２，７６３号明細書、およびＤｏｂｏらに対する米国特許第３，５４２，６１５号明細書によって記載されるように、溶融熱可塑性材料を、押し出されたフィラメントの直径を有する紡糸口金の複数の微細な、通常は円形の毛管からフィラメントとして押し出し、次いで急速に低減されることによって形成される小直径繊維を指す。スパンボンド繊維は一般的に連続しており、７ミクロンより大きく、より詳しくは、それらは通常、約１５〜５０ミクロンの間である。

スパンボンド繊維とメルトブローン繊維とを、例えば、ここで「ＳＭＳ」と呼ばれるスパンボンド−メルトブローン−スパンボンド構造物として一緒に積層することができる。また、ＳＭＳ構造物をカレンダー処理することができる。

「固められた繊維」とは、熱接着、接着剤接着または溶剤接着を含めることができる或る手段によってそれらの一部が互いに接着される、繊維の集まりを意味する。連続繊維の集まりが連続構造物を形成することができる。

「微孔性フィルム」とは、厚さがその他の寸法よりもずっと小さく、好ましくは０．１ｍｍ〜２ｍｍの間であり、一般的にミクロンまたはサブミクロン寸法のオーダーである細孔がその厚さを貫通している本質的に二次元の構造物を意味する。実施例は、膨張ポリテトラフルオロエチレンフィルム（ｅＰＴＦＥ）または充填されるポリオレフィンから形成される微孔性フィルムである。

ｅＰＴＦＥ膜は、多数の異なった公知の方法によって調製することができるが、好ましくは、米国特許第４，１８７，３９０号明細書；米国特許第４，１１０，２３９号明細書；および米国特許第３，９５３，５６６号明細書（それらの全てを参照によって本明細書に組み込む）に記載されるようにポリテトラフルオロエチレンを膨張させてｅＰＴＦＥを得ることによって調製される。「多孔性」とは、膜が水ゲージの２０ｍｍで少なくとも０．０５立方メートル／分／平方メートル（ｍ／分）の通気性を有することを意味する。水の２０ｍｍ以上で２００ｍ／分の通気性を有する膜を使用することができる。細孔は、ｅＰＴＦＥのノードとフィブリルとの間に形成される微細孔である。

同様に、米国特許第５，２３４，７５１号明細書、米国特許第５，２１７，６６６号明細書、米国特許第５，０９８，６２５号明細書、米国特許第５，２２５，１３１号明細書、米国特許第５，１６７，８９０号明細書、米国特許第４，１０４，３９４号明細書、米国特許第５，２３４，７３９号明細書、米国特許第４，５９６，８３７号明細書、特開平１０７８８２３号公報および特開平３−２２１５４１号公報のいずれかに記載される膜を使用することができ、そこで未膨張である押出または造形ＰＴＦＥを加熱して、物品を焼結または半焼結する。次に、この焼結または半焼結物品を伸長して、所望の多孔度および所望の性質を形成する。

特別な用途のために、ＰＴＦＥに充填材を提供して、特別な用途のためにＰＴＦＥの性質を変えることができる。例えば、セラミックフィルター（ＳｉＯ₂）と限られた量のマイクロガラス繊維とをＰＴＦＥ材料に導入することができることが米国特許第４，９４９，２８４号明細書から知られ、欧州特許第Ｂ−０−４６３１０６号明細書において、二酸化チタン、ガラス繊維、カーボンブラック、活性炭等が充填剤として言及される。

さらなる非限定的な実施例において、高度に充填されるポリマー、通常ポリオレフィンから微孔性フィルムを調製するための技術が公知である。また、このようなウェブは本発明の膜として使用するために適している。典型的にポリオレフィン、通常、ポリエチレンの組合せに充填剤、通常はＣａＣＯ₃を配合し、フィルムとして押出および伸長して、微孔性フィルムを形成する。

本発明の濾過膜として使用するための微孔性フィルムの適した例には、米国特許第４，４７２，３２８号明細書、米国特許第４，３５０，６５５号明細書および米国特許第４，７７７，０７３号明細書（それらの全てを参照によって本明細書に組み込む）に記載された微孔性フィルムが含まれる。

ウェブ試料の静水頭圧力（水頭またはＨＨ）測定を方法ＡＡＴＣＴＭ１２７によってＴｅｘｔｅｓｔ計測器ＦＸ３０００ハイドロテスターを使用して実施した。水頭は、第１のおよび第３の水滴浸入で記録され、第３の水滴浸入での圧力として水柱のセンチメートル（ｃｍｗｃ）単位で記録される。

ガーレイヒル多孔度は、ガスに対するシート材料のバリアの尺度である。特に、それは、特定の圧力勾配が存在する材料の領域を大量のガスが通過するのにどれぐらいの時間がかかるかということの尺度である。ガーレイヒル多孔度は、ローレンツェン・アンド・ウェットレ・モデル１２１Ｄデンソメーター（Ｌｏｒｅｎｔｚｅｎ＆ＷｅｔｔｒｅＭｏｄｅｌ１２１ＤＤｅｎｓｏｍｅｔｅｒ）を使用してＴＡＰＰＩＴ−４６０ｏｍ−８８に従って測定される。この試験は、１００立方センチメートルの空気が約１２．４５ｃｍの水の圧力下で直径２．５４ｃｍの試料を通過する時間を測定する。結果は秒単位で表され、通常、ガーレイ秒と称される。

Ｆｒａｚｉｅｒ通気性は多孔性材料の通気性の尺度であり、それはＡＳＴＭＤ７３７に従って測定された。この測定において、１２４．５Ｎ／ｍ²の差圧（０．５インチの水柱）を好適にはクランプで固定された布試料に適用し、得られた空気流量を測定し、較正されたオリフィスを有するＳｈｅｒｍａｎＷ．ＦｒａｚｉｅｒＣｏ．デュアルマノメーターを使用してｆｔ³／ｆｔ²／分の単位で記録する。

空隙容積を水銀ポロシメトリーによって測定した。この技術は、ポロシメーターの使用によって水銀を高い圧力で材料中に侵入させることを必要とする。細孔径は、液体の表面張力の反力に対して液体を細孔に圧入するために必要とされる外圧に基づいて測定される。

円筒形細孔を有する上記の材料のためのウォッシュバーンの式として知られる力平衡式は以下に与えられる：^[1]
Ｄ＝−４ΩＣｏｓβ／Ｐ
上式中、
Ｐ＝加圧力、ＰＳＩＡ
Ω＝表面張力、４８５ダイン／ｃｍ
β＝接触角、１３０°
Ｄ＝細孔直径、μｍ

大部分の固形分に対する水銀の接触角は１３５°〜１４２°の間である。真空下での２０℃の水銀の表面張力は４８０ｍＮ／ｍである。様々な代入によって、式は次のようになる：
Ｄ＝１８０．４５７／Ｐ（６０，０００ＰＳＩ約３０Å）
円筒形細孔モデル
ｄＶ＝ｎ（πＤ²／４）Ｌ
ｄＡ＝ｎ（πＤ）Ｌ
ｄＡ＝（４／Ｄ）ｄＶ

圧力が増加するとき、累積細孔容積も増加する。累積細孔容積から、全容積の５０％が増加されている圧力および細孔直径を見出し、メジアン細孔直径を与えることができる。

Ｔｙｖｅｋ（登録商標）のプレキシフィラメント状ウェブは、ＤｕＰｏｎｔ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）から得られ、米国特許第３，０８１，５１９号明細書（Ｂｌａｄｅｓら）、米国特許第３，１６９，８９９号明細書（Ｓｔｅｕｂｅｒ）、米国特許第３，２２７，７８４号明細書（Ｂｌａｄｅｓら）、米国特許第３，８５１，０２３号明細書（Ｂｒｅｔｈａｕｅｒら）に記載された方法によって様々に調製された。

米国特許第７，７４４，９８９号明細書の方法によって製造され、米国特許出願第１３／４６９，４３１号明細書の方法に従って伸長された実験用不織布、ＳＭＳおよび紙を調べて、根が湿分のために自然に引き寄せられる場合にそれらが小さな空隙スペース内に侵入することを可能にする要因を決定した。以下のものを一緒に実地試験した；Ｔｙｖｅｋ（登録商標）灌漑チューブ（すなわち、１０７３Ｂ、一方の面が１０７３Ｂで他方の面が１０５５Ｂである１０７３Ｂ／１０５５Ｂ、および米国特許第７，７４４，９８９号明細書に記載され、ここでＮＷ１と称される実験用構造物）、ＳＭＳ、およびＴｙｖｅｋ（登録商標）灌漑チューブの１０７３Ｂ面の１つに付着されて完全に覆う新聞用紙。使用される材料の空隙スペースの分布を示す図と表。

以下の性質を試料について測定した。表１の試料５はＭｉｄｗｅｓｔＦｉｌｔｒａｔｉｏｎＣｏ．（Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，ＯＨ．）から得られたＳＭＳ試料であった。試料１、２、および４はＴｙｖｅｋ（登録商標）プレキシフィラメント状ウェブ（ＤｕＰｏｎｔ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ．）であった。

*HHは、それを超えると水がTyvek（登録商標）を透過する水圧である。
**100ccの空気が12.45cmの水の圧力下で1in²のTyvek（登録商標）を透過するのにかかる時間(sec)
***Frazierが、0.5inの水の圧力下でft³/ft²/分の単位で空気流を測定する
NW1は、米国特許第7,744,989号明細書に従って調製された材料である。

プレキシフィラメント状チューブ、ＮＷ１チューブ、およびＳＭＳ灌漑チューブが作られ、トウモロコシを使用して実地試験された。全ての種類が畑に並べて設置され、それらは植物の根に接触可能な表面空隙を有した。根に暴露前の試料の空隙スペースの分布が表２に示され、図１にプロットされる。一実施例において、材料１のチューブもまた、新聞用紙で覆われて試験された。

Ｔｙｖｅｋ（登録商標）１０５５Ｂおよび１０７３Ｂのフィラメント間空隙スペースの大部分は０．５〜３４．７マイクロメートルの間の範囲である。ＳＭＳの空隙スペースの大部分（約８１％）は３４．７〜３４８．４マイクロメートルの間に測定されたが、他方、同じ範囲についてＴｙｖｅｋ（登録商標）１０５５Ｂ、１０７３Ｂ、ＮＷ１、および紙については２３〜４７％しか測定されなかった。Ｔｙｖｅｋ（登録商標）、ＳＭＳおよび紙の空隙の大きさは３４８．４マイクロメートルもあると測定されたが、それらは依然として典型的なＳＤＩエミッターよりも小さい。

根の暴露前の試料の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）が図２〜４に示される。

図２は、本発明において使用されるチューブ材料２、プレキシフィラメント状ウェブの表面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を示す。図３は、本発明において使用されるチューブ材料３、実験用不織布材料ＮＷ１の表面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を示す。これらの図は、約１０ミクロンの距離尺度、または１００平方ミクロンの面積尺度のこれらの構造物内で繊維が固められる程度を示す。

図４は、本発明において使用されるチューブ材料５、ＳＭＳウェブの表面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）を示す。図４において、繊維は１０ミクロンの距離尺度で固められていないが、繊維の完全な融着は、接着が行われている「菱形」形状の箇所で生じる。従って、完全に固められていない繊維を見出すことは１００平方ミクロンの面積尺度で可能である。

様々な多孔性材料から製造される灌漑チューブを２つの別個の実地試験において試験した。

実地試験１
様々な材料および長さによる灌漑チューブをトウモロコシの列の間に約７６ｃｍ離れた平行な列で砂質畑に設置した。チューブを砂質土壌の表面の約２５ｃｍ下に埋め、様々な加圧力で水を充填した。チューブの様々な種類および長さのセグメントを畑に並べて設置した。表３は、使用されるチューブの種類、それらの加圧力およびチューブセグメントの長さを示す。チューブは１つの種まき期間中畑を灌漑し、観察および分析のためにそれらが掘り出されるまで約１５ヶ月間地中にあった。図５、６および７は、畑から掘り出された様々なチューブ試料における根の暴露の効果を示す。図５および６は、ＳＭＳチューブが根の侵入のために著しい損傷を受けたことを示す。図５は、ＳＭＳチューブに沿って根の侵入がどれぐらい広範であったかを示す。図６は、チューブの壁を通って侵入する根を示すＳＭＳチューブの横断面の走査電子顕微鏡写真である。図７は、プレキシフィラメント状ウェブがこのような侵入を受けなかったことを示す。プレキシフィラメント状チューブセグメントが地中で折られ根が折り目に囲まれる場合でも、根の侵入がないことまたは他のあらゆる損傷が観察された。

実地試験２
この実地試験においてチューブの一方の面を覆う紙層を有するプレキシフィラメント状材料１のチューブを使用した。２つのプレキシフィラメント状ウェブ層と上部の紙とを全て超音波で融着した。チューブをトウモロコシの列の間に約７６ｃｍ離れた平行な列でローム性砂質畑に設置した。チューブをローム性砂質土壌の表面の約３８ｃｍ下に埋め、約１６０ｃｍｗｃの加圧力で水を充填した。チューブは１つの種まき期間中畑を灌漑し、観察および分析のためにそれらが掘り出されるまで約４ヶ月間地中にあった。図８および９の写真に示されるように紙への根の貫通は観察されたが、紙と接触しているプレキシフィラメント状ウェブへの根の貫通は観察されなかった。図１０は、根が貫入している紙層の横断面の走査電子顕微鏡写真を示す。

Ｔｙｖｅｋ（登録商標）プレキシフィラメント状構造物とは反対に、疎水性オレフィンポリマーから製造されるＳＭＳチューブは、それらの繊維層への根の貫通を起こす。ＳＭＳは、強い熱接着された固められた領域と固められていない繊維とからなる。それらの空隙スペースの８０％超が３４．７〜３４８．４マイクロメートルの間に測定された。土壌と接触しているスパンボンド層の固められていない領域に根が侵入し、それらは、メルトブローン層に平行な経路をたどる場合があり、またはそれらは３つの全ての層を貫通してチューブの内側に達する場合がある。

別の場合、１０５５Ｂおよび１０７３Ｂの全空隙スペース容積の２倍を超える全空隙スペース容積を有するよりいっそうの開放構造を有するＮＷ１は根の侵入を受けた。反対に、Ｔｙｖｅｋ（登録商標）１０７３Ｂ灌漑チューブの一方の面に付着されて覆う新聞用紙は根の侵入を起こしたが、Ｔｙｖｅｋ（登録商標）の面のどれも、紙と接触している面も他方の面も根の侵入を起こさなかった。紙空隙スペースの大部分は、０．５〜３４．７マイクロメートルの間である点においてプレキシフィラメント状ウェブに似ているが、紙は親水性であり、湿潤時にそれはその固められた連続構造を失い、根が貫通し得る。

Claims

地中灌漑チューブの領域を根または微生物集団の侵入から保護するための水性流体灌漑システムにおいて、地中灌漑チューブを覆う多孔性カバーを含み、前記カバーがチューブ表面の前記領域を本質的に覆い、前記カバーが３５ミクロン未満のピーク空隙容積を特徴とする非プレキシフィラメント状材料を含み、５００平方ミクロン以下の面積の前記非プレキシフィラメント状材料の任意の平面領域が、水性流体に暴露される時に連続したままである連続ポリマー構造を含有する、水性流体灌漑システム。
３００平方ミクロン以下の面積の前記材料の任意の平面領域が、水性流体に暴露される時に連続したままである連続ポリマー構造を含有する、請求項１に記載の灌漑システム。
１００平方ミクロン以下の面積の前記材料の任意の平面領域が、水性流体に暴露される時に連続したままである連続ポリマー構造を含有する、請求項１に記載の灌漑システム。
５０平方ミクロン以下の面積の前記材料の任意の平面領域が、水性流体に暴露される時に連続したままである連続ポリマー構造を含有する、請求項１に記載の灌漑システム。
前記連続ポリマー構造が微孔性フィルムである、請求項１に記載の灌漑システム。
前記チューブが本質的に前記非プレキシフィラメント状材料からなる、請求項１に記載の灌漑システム。
前記非プレキシフィラメント状材料が繊維を含み、前記連続ポリマー構造が複数の固められた繊維から形成される、請求項１に記載の灌漑システム。
前記固められた繊維が、任意の与えられた繊維が少なくとも２つの他の繊維に接着される三次元網目構造材料に固められる、請求項８に記載の灌漑システム。
前記材料がＳＭＳ構造を有する、請求項９に記載の灌漑システム。
前記固められた繊維が、熱接着、溶剤接着、接着剤接着および前述のものの任意の組合せからなる群から選択される手段によって固められている、請求項８に記載の灌漑システム。
前記カバーがパッチの形態である、請求項１に記載の灌漑システム。
地中灌漑チューブの領域を根または微生物集団の侵入から保護するための方法において、多孔性カバーを領域の上に提供する工程を含み、表面カバーが前記チューブ表面の前記領域を本質的に覆い、前記カバーが、ピーク空隙容積を特徴とし得る米国特許第７，７４４，９８９号明細書に記載される方法によって製造された材料を含み、ピーク空隙容積が３５ミクロン未満であり、５００平方ミクロン以下の面積の前記材料の任意の平面領域が、水性流体に暴露される時に連続したままである連続ポリマー構造を含有する、方法。