PT93432A - Substrato para cultura fora do solo - Google Patents

Description

Memória descritiva referente ao pedido de patente de invenção em nome de Isovar Saint-fiobain, francesa, industrial, com sede em "Les Miroirs", 18, avenue d'Alsace, 924@Θ Courbevoie, França, para : "SUBSTRATO PARA CULTURA FORA DO SOLO" O presente invento refere-se a um substrato para cultura fora do solo que apresenta propriedades satisfatórias para a cultura de plantas. έ importante para o crescimento das plantas, que o substrato contenha ar e possa absorver e reter água ou soluções aquosas nutritivas.

Foi proposto, para a cultura fora do solo, substratos formados dum feltro de fibras minerais, tais como lã de rocha ou de vidro, porque esses substratos apresentam a vantagem de ser muito porosos, ocupando as fibras em geral no máximo 5 % do volume total dos substratos. Podem servir de suporte das raízes, de reserva de ar e de água ou de soluções nutritivas ; por outro lado, são leves e inertes qu ϊ m i c amen t-e. é conhecido que slo necessários vários substratos para a cultura de plantas e que dependem do estado de crescimento dessas plantas. Na., verdade, à medida do desenvolvimento das plantas, os substratos têm de possuir um volume maior e uma estrutura que permita oferecer-lhes elementos dos quais elas têm necessidade Cágua, ar, soluções 1 nutritivas) e o lugar suficiente para o desenvolvimento das raízes.

Actualmente, a cultura fora do solo em estufa compreende, pelo menos, duas êtapas. A primeira corresponde ao crescimento das plantas e procura dos substratos chamados muitas vezes cubos, pouco volumosos, quando o seu sistema radicular está pouco desenvolvido. No decurso da segunda étapa, os substratos de pouco volume são colocados sobre substratos de volume maior, também chamados "alimentos” para permitir um desenvolvimento mais completo das raízes e um bom crescimento das plantas. Os substratos "alimentos” têm, em geral, vários pequenos substratos chamados "cubos”. 0 presente invento diz respeito mais particularmente a esta segunda categoria de substrato íos "alimentos”) que, não sõmente devem oferecer âs plantas, um volume suficiente ao desenvolvimento das raízes, mas também a quantidade de água e de ar necessária ao seu crescimento e isto para várias plantas. A retenção de água, ou hidroretenção, dum substrato é uma característica importante para a realização da cultura das plantas. As condiçQes de humidade podem variar segundo vários factores, tais como, tipo de plantas a cultivar, o clima, as estações, o estado de desenvolvimento da planta. Sejam quais forem as condições de humidade desejadas para um tipo particular de substrato, é necessário que a água seja absorvida e retida numa certa medida pelo substrato ? não é preciso que esta se escoe imediatamente, deve pelo contrário ficar disponível para a planta. Realmente, a água ou a solução excessivamente ligada ao substrato ou escoando com rapidez excessiva não pode ser utilizada pela planta em boas condições.

Sabe-se que a hidrorei-entividade está ligada à

A capilaridade do feltro que constitui o substrato, capilaridade depende do diâmetro das fibras, portanto da sua finura e da massa volúmica do feltro obtido a partir dessas fibras.

Para uma mesma massa volúmica, a hidroretentividade dum feltro aumenta com a finura das fibras. Com feltros que contêm fibras do mesmo diâmetro s>édio, a nidroretentiyidade aumenta quando aumenta a massa volúmica.

Segundo o tipo de plantas a cultivar, pode ser vantajoso utilizar substratos de estrutura diferente na qual se pode fazer variar, nomeadamente a massa volúmica ε o diâmetro das fibras.

Por exemplo, um substrato apresentando uma retenção de água elevada deveria conter fibras de diâmetro fraco e apresentar uma massa, volúmica elevada.

Se, para um bom crescimento, a planta precisa de água, ela precisa também de ar. Substratos de massa volúmica elevada, que apresentem uma boa retenção de água, útil à planta, compreendem uma reserva de ar que pode ser insuficiente.

Para aumentar a capacidade de ventilação das raízes contidas no substrato, é possível por exemplo formar passagens de ar no substrato praticando orifícios na espessura do substrato. Também é possível diminuir a massa volúmica do substrato, tendo em conta o facto de que no entanto uma diminuição da massa volúmica acarreta uma diminuição da retenção de água. do substrato.

Mas a presença de orifícios no substrato ou então uma massa volúmica fraca pode diminuir a resistência mecânica Em particular, quando um substrato de pouca massa volúmica Cpara aumentar a sua reserva de ar) compreende fibras de pouco diâmetro, o que permite aumentar o fenómeno de capilaridade e, por consequência, a hidroret-entividade do substrato, a sua resistência mecânica é diminuída. Quando estão impregnados de água, esses substratos podem aluir e isto tanto mais quando o substrato é utilizado como "aiimentos" tendo vários "cubos”. As perdas de espessura, que daí resultam, acarretam sobretudo uma diminuição da reserva de ar e essas perdas de espessura são tanto mais elevadas quanto menor for a massa volúmica do substrato e fibras com diâmetro menor.

Procurou-se por isso fabricar substratos para cultura fora do solo que apresentem uma resistência mecânica suficiente para sofrer um aluimento mínimo durante a depressão hídrica, apresentando no entanto uma retenção de água e uma reserva de ar suficientes para um bom desenvolvimento das raízes e um crescimento satisfatório das plantas. 0 invento propõe um substrato para cultura fora do solo tendo essas propriedades. 0 substrato para cultura fora do solo, segundo o invento, é formado de fibras minerais ligadas por um ligani-e resinoso, reticulado térmicamente e caracteriza—se pelo facto de ser constituído por um feltro de fibras minerais, encerrando em certos casos um agente molhani-e, obtido pelo menos por uma compressão longitudinal contínua, com uma taxa compreendida entre 1,5 e 15, dum véu de fibras minerais no qual as fibras, na origem, têm tendência para se dispor segundo camadas ou estratos paralelos às faces inferior e superior deste véu, tendo lugar a compressão antes do tratamento térmico do véu que serve para reticular o ligante.

Por "compressão longitudinal contínua" entende-se

A que o véu de fibras minerais, que serve para fabricar o feltro, sofreu, antes do tratamento térmico para reticular o ligante, pelo menos uma compressão, em contínuo, por passagem entre pares de transportadores delimitando as suas faces inferiores e superiores, sendo a velocidade de cada par de transportadores inferior à dos paras de transportadores precedentes.

Por "taxa de compressão" entende—se a razão da massa de fibras por unidade da superfície antes e depois da compressão. 0 véu de fibras minerais é formado, como é vulgar sobretudo na fabricação de produtos fibrosos isolantes, por meio de depósito de fibras minerais veiculadas por uma corrente gasosa sobre um tapete transportador que é permeável ao gás e retem as fibras. As fibras depositam—se sob forma de estratos prèticamente paralelos ao plano do tapete transportador e nos quais têm uma orientação qualquer. A face inferior do véu resulta do empilhamento das fibras em contacto com o tapete, deposií-ando—se portanto pràticamente na paralela a esta face. 0 tratamento de compressão corresponde a um encrespamento do véu de fibras minerais que apresenta então, na espessura daquele segundo uma secção longitudinal correspondente ã diracção de deslocamento do véu sobre o tapete transportador, pequenos nós ou ondulações encasiradas. Estas pequenas ondulações podem ser observadas graças a uma ligeira variação de cor das fibras devido à presença do 1igante. A taxa de compressão aplicada ao véu de f i bras minerais, depende da qualidade das fibras, sobretudo do seu diâmetro. Para um substrato segundo o invento, esta tax :a é superior a 1,5 porque, para uma taxa inferior, g encrespamento é insuficiente para se obter um grande efeito de pequenas ondulações, conferindo ao substrato uma resistência mecânica elevada e uma possibilidade de melhor desenvolvimento de raízes na espessura do substrato. A taxa de compressão de preferência é inferior a 7 e é particularmente cerca de 4 a 5. A compressão longitudinal, pode associar-se uma compressão no sentido da espessura que pode ser efectuada em contínuo e, de preferência, de maneira progressiva.

Quando um feltro comporta um agente molhante, o que é o caso em que este não apresente intrinsecassente um carácter hidrófilo suficiente, este agente pode ser introduzido de maneira conhecida em si, por exemplo, como descrito na publicação da patente EP—A—@3S 8Θ1. O substrato segundo o invento apresenta uma resistência mecânica melhorada. Em particular é mais resistente a um aiuimento quando está embebido de solução.

Por outro lado, segundo a direcção de corte do véu tratado para formar os substratos e a rotação eventual de 9Θ0. destes substratos, mudando assim as direcçoas respectivas das faces do feltro no substrato, pode aproveitar—se as características da estrutura segundo as direcções consideradas por exemplo para favorecer o desenvolvimento das raízes, em toda a sua espessura, as ondulações encastradas, impedindo a sua progressão rápida no sentido da gravidade. Isto é observado particularmente com substratos resultantes dum corte transversal ou longitudinal em relação à direcção de deslocamento do véu sobre o tapeta transportador.

Os feltros de fibras minerais que são úteis como substratos para a cultura fora do solo, de preferência, têm densidades inferiores a 6Θ kg/m® e, era particular, 9 compreendidas entre 15 e 3© kg/m-' e contêm fibras com diâmetro compreendido geralmente entre 2 Jkim e 12 JJm e, vantajosamente, inferior a 8 um, afim de apresentar uma hidroretentividade satisfatória para o crescimento de plantas. Uma substrato tendo uma hidroretentividade apropriada para a cultura das plantas contem pelo menos 5© % aproximadamente de âgua, para uma depressão de í© cm de água. Para determinar a quantidade de água que retem um substrato, chamada hidroretentividade, este ê submetido, depois de o ter embebido de água, a forças de sucção e determina-se o seu teor de água em função dessas forças. Define—se assim, para uma depressão dada, expressa em centímetros de água, o volume de água que está contido no substrato e que representa uma certa percentagem do volume do substrato.

Nas figuras dos desenhos anexos, dadas sòmente a título de exemplo : - A figura 1 representa esquemâticamente e em perspectiva um corte duma amostra comprovativa dum feltro obtido sem compressão longitudinal. — ft figura 2 representa esquemâticamente e em perspectiva um corte duma amostra de feltro obtida com compressão longitudinal e útil como substrato fora do solo, segundo o invento. Foram indicadas as direcções de cortes longitudinais por meio de x e transversais por meio de y. - A figura 3 representa a curva de deformação relativa < ã> em função duma tensão CkN/m·*·) aplicada sobre uma amostra comprovativa A obtida sem compressão longitudinal e numa amostra B, útil como substrato fora do solo segundo o invento, tendo sofrido uma compressão longitudinal. — A figura 4 representa um esquema geral duma instalação utilizável para formar feliros úteis como substrato fora do solo segundo o invento.

Como mostra a figura í, as fibras dum feltro convencional, que não foi submetido a uma compressão no sentido tía espessura, dispõem-se, duma maneira preferencial, paralelamente às faces do feltro. A disposição das fibras é sensivelmente a mesma, quer se considere o feltro no sentido longitudinal, designado pela seta, quer no sentido transversal íem relação ao tapete transportador sobre o qual é constitudo o feltro!. Este tipo de feltro, comprime-se fàcilmente no sentido da espessura, particularmente para baixas densidades. A figura 2 representa um feltro que sofreu uma compressão longitudinal antes do tratamento térmico que serve para reticular a composição do ligante. Longitudinalmente, verificam-se pequenos nós ou ondulaçSes encastradas % as fibras são dispostas segundo direcçães aleatórias. 7ransversalmente, a posição dominante das fibras, duma forma tipica, fica paralela às faces superior e inferior do feltro. Esta estrutura, como indicado anieriormente, permite um desenvolvimento importante das raízes em toda a espessura do substrato e uma resistência mecânica melhor. ormar um feltro de fibras para a cultura fora do solo, ito por exemplo no pedido de u de fibras minerais s formado o tapeie transportador, como

Um processo para f minerais, útil como substrato segundo o invento, está descr patente europeu A-Í33 @83. 0 vé pelo depósito de fibras sobre indicado anteriormente. É aplicada uma composição de ligante sobre as fibras durante o seu trajecto para o tapeta transportador. 0 véu, eventualmente comprimido no sentido da espessura, é submetido pelo menos a uma compressão longitudinal em contínuo, por passagem entre pares de transportadores, diminuindo a velocidade de cada par de transportadores no sentido de deslocamento do véu. 0 véu é então tratado térmícaments para reticular o ligante e fixar a estrutura do feltro obtido. A figura 4 representa um esquema duma instalação utilizável para fabricar feltros de fibras minerais úteis como substrato para a cultura fora do solo e descrita no pedido de patente europeu EP-ft-133 Θ83.

Este esquema faz aparecer três partes bem distintas, uma na qual o feltro έ formado a partir das fibras, outra na qual o feltro έ comprimido longitudinalmente e por fim a parte na qual o feltro é tratado t-érmicamente para reticular o ligante. A instalação de formação de fibras está representada esquemàticamente por três dispositivos de centrifugação 1. A formação de fibras não está ligada a nenhum medo particular. 0 modo ao qual se faz referência, ê somente aquele que, no plano industrial, ê o mais largamente utilizado para a formação de fibras de vidro, mas são igualmente possíveis outras formas, sobretudo as utilizadas habitualmente para a formação de lã de rocha e que fazem intervir um conjunto de rodas de centrifugação sobre a parede periférica das quais o material é trazido para ser acelerado e projeci-sdo sob forma de fibras. montados ntrifugadores

Três dispositivos de centrifugação I em série. Nas grande insialaçSes, o número de pode atingir ou mesmo ultrapassar a dezena.

As fibras produzidas por cada um dos dispositivos de centrifugação 1 formam na origem um véu anular 2. São arrastados por correntes gasosas para a parte inferior da câmara de recepção C3) onde sa situa um tapeta transportador (4) permeável ao gás e que reiem as fibras. A circulação dos gases é garantida por uma aspiração alimentada sob o tapete transportador (43 a partir de caixões (53 em depressão em relação à atmosfera da camada (33.

As fibras depositam—se sobre o tapete transportador com uma espessura que vai aumentando até à saída da câmara de recepção.

No interior da câmara, meios não representados projectam sobre as fibras uma composição líquida de ligante. 0 véu (6> ao sair da câmara (33 é em geral relativamenta leve. A sua massa volúmica média é pequena para uma espessura grande. De resto, mercê do modo de formação do feltro, as fibras depositam-se sob a forma de estratos, praticamente paralelos ao plano do tapete transportador, nos quais têm uma orientação qualquer. For uma sucessão da modificações, este véu vai ser levado a uma massa volúmica muito sensivelmente aumentada e a uma orientação diferente das fibras.

Estas modificações podem compreender uma compressão do véu no sentido da espessura. Esta compressão pode ser obtida, por exemplo, como está mostrado na figura 4, fazendo-se passar o véu 6 entre dois transportadores (73 e (83. A distância que separa os dois transportadores vai diminuindo de preferência progressivamente no sentido do tíesfilamento do véu, para evitar a deterioração das fibras. A compressão no lugar no entanto ao long sentido da espessura do véu poda ter de todo o t-rajecto do véu antes da estufa 5 pode variar pr> t-raject-o do véu ou ser o por exemplo, mantendo transportadores que estão também dum par de transportado sgressivamente ao longo de todo o =ns tanta numa parte desse trajecto, onstante a distância entre dois em frente um do outro. Pode variar res para outro e, por exemplo, diminuir, depois aumentar, segundo o efeito de compressão pretendido. 0 véu passa em seguida entre os pares de transportadores (3, 1®) e (li, 12), sendo a velocidade de cada par inferior à dos pares de transportadores precedentes, o que ocasiona uma compressão longitudinal contínua do véu. 0 véu é, em seguida, introduzido directamente na estufa (13) onde o tratamento térmico garante a reticulação do ligante e a estabilização do produto. ft saída da estufa (135, o feltro obtido é cortado e acondicionado em função das utilizações preconizadas. A estrutura do feltro obtido depende sobretudo da massa volúmica do véu de fibras e da sua espessura. A regulação da distância entre dois transportadores que estão em frente um do outro permite fixar a massa voiúmica e a espessura, tendo em conta a espessura inicial do véu à saída da câmara de recepção (3) e a que deve ter o véu à entrada da estufa <13>.

Para mais pormenores sobre um processo e um dispositivo utilizáveis para se obter um feltro útil para a produção de substrato fora do solo, segundo o invento, faz—se referência ao pedido de patente europeia A 133 083, menc ionado anieriormente. A compressão no sentido da espessura do véu, associada à compressão longitudinal, permite formar-se um feltro que compreende camadas superficiais superior e inferior nas quais as fibras são orientadas praticamente em paralelo ao plano do tapete transportador. A camada superficial inferior resulta do empilhamento das fibras em contacto com o tapete transportador. A camada superficial 11 superior resulta da compressão no sentido da espessura. A presença destas duas camadas superficiais contribui para o re-arranjo das fibras no interior do feltro, segundo direcçães aleatórias, durante a compressão longitudinal.

Esses feltros, utilizados como substratos para a cultura fora do solo, favorecem, pela presença destas camadas superficiais contendo fibras orientadas praticamenta em paralelo ao plano do tapete transportador, o estabelecimento da água ou da solução nutritiva sobre toda a superfície do substrato.

Os exemplos seguintes, não limitativos, ilustram o invento.

Os exemplos correspondem respec t i vamente a um substrato comprovativo A, formado a partir dum feltro que não foi comprimido longitudinalmente (figura i> e a um substrato B, segundo o invento, formado a partir dum feltro, que foi comprimido longitudinalmente, tal como representado na figura 2

Os substratos A ε B são formados de fibras de vidro de diâmetro médio igual a 6 >Um. um feltro «habitual, o tapete e tratado volúmica é O substrato de prova A é constituído por de fibras de vidro discontínuas obtido de maneira isto é, o véu de fibras de vidro formadas sobre transportador é comprimido no sentido ida espessura térmicamente para formar um feltro. A sua massa iguaj as κο/nr- G feltro da que provem o substrato B, segundo o invento, ê fabricado pelo processo descrito no pedido de patente europeia A 133 083 e posto era prática numa instalação tal como a representada esquemáticamente na figura 12 4. 4. Α= velocidades dos vários transportadores são reguladas para terem uma taxa de compressão final de 4. A velocidade do orgão de recepção e do primeiro grupo <7, 8) de transporx-adores é de 3Ô a/an. A velocidade do segundo grupo Í3, li?) de transportadores ê de 14 m/mn, a do terceiro grupo Uii ίΛ·} us m/»n. A velocidade de deslocamento do feltro na estufa é de 6 ®/»n. A distância entre os dois transportadores do primeiro grupo ê constante e igual a 1ΘΘ mm, a distância entre os transportadores do segundo grupo de 12Θ mm e a distância entre os transportadores do terceiro grupo de 80 mm. Depois da passagem na estufa, é obtido um feltro tendo uma massa voiúmica de 22 kq/m^. A espessura nominal dos dois substratos A e 8 é de /o mm.

Avalia-se a resistência à compressão destes dois substratos examinando a sua deformação relativa Cem %> era função duma tensão Cem . Ver figura 3.

Este teste é efectuado submetendo-se amostras de 0,16 m·^ a pressões diferentes utilizando um dinamomeiro Instron 1135. 3 que, submetido á mesma valoresj o suost-raí-o A de t-o B sagundo o invento,

Pode verificar-se na figur tensão, pelo menos para os pequenos prova deforma—se mais que o substr· embora tendo uma massa voiúmica <28 kq/m°? mais elevada. resistente utilizável indicámos, torna-o mai substrato B, segundo o invento, é portanto mais à compressão, o que, o torna vantajosameníe para a cultura fora do solo. Na verdade, como já 0 facto dele ser mais resistente meeânicamente, 1 resistente ao aluimento quando está embebido de água ou de solução. □ substrato conserva portanto melhor as características iniciais e, em particular, a relação ar/água necessária para um bom desenvolvimento das raízes e um crescimento satisfatório das plantas. Além disso, substratos com resistência mecânica melhorada podem ser obtidos com feltros de pequena massa volúmica tpor exemplo 22 kg/m-) e contendo fibras de diâmetro médio relativamente pequeno CS jUm). Assim, o presente invento fornece substratos, utilizáveis nomeadamente como "alimentos” podendo receber vários cubos, que, não sómente, contêm uma reserva de ar maior, como também apresentam uma boa hidroretentividade, características que permitem melhor desenvolvimento das raízes e melhor crescimento da planta.

J 14.

Claims (3)

1. REIVINDICAÇÕES iâ — Substrato para cultura fora do solo, formado de fibras minerais ligadas por um liganta resinoso, reticulado tèrmicamente, caracterizado pelo facto de ser constituído por um feltro de fibras minerais, encerrando, no caso presente, um agente molhante, obtido por pelo menos uma compressão longitudinal contínua, a uma taxa compreendida entre í,5 e 15, dum véu de fibras minerais no qual as fibras, na origem, têm a tendência para se dispor segundo camadas ou estratos paralelos ãs faces inferior e superior do véu, tendo lugar a compressão antes do tratamento térmico do véu que faz a reiiculação do ligant-e. 2ã - Substrato de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo facto de o diâmetro médio das fibras estar compreendido entre
2. 2 JUat e 12 ^m. 3ã — Substrato de acordo com qualquer uma das reivindicaçSes 1 ou £, caracterizado pelo facto de o feltro ter uma massa volumétrica inferior a 6Θ kg/ra-*. 4a. - Substrato de acordo com a reivindicação 3, caracterizado peio facto de o feltro ter uma massa volumétrica compreendida entre 15 e 3Θ fcg/m3. 5â - Substrato de acordo com qualquer uma das reivindicaçSes í a 4, caracterizado pelo facto de ser constituído dum feltro obtido por compressão longitudinal contínua a uma taxa inferior a 7, part-icularment-e cerca de 4- constituído por β— — Substrato de acordo com qualquer uma das reivindicaçSes í a 5, carac terizado pelo facto de ser um feltro obtido por compressão longitudinal contínua e compressão no sentido da espessura. 7ã - Substrato de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caract-erizado pelo facto de ser formado de fibras de vidro. 85- - Substrato de acordo com qualquer uma das reivindicações i a 7, caraeterizado pelo facto de ser constituído por um feltro de fibras minerais cortado segundo uma direcção transversal em relação à direcção de deslocamento do véu sobre o tapete transportador sobre o qual se forma. S— ~ Substrato de acordo com qualquer uma das reivindicações í a 7, caracterizado pelo facto de ser constituído por um feltro de fibras minerais cortado segundo uma direcção longitudinal em relação â direcção de deslocamento do véu sobre o tapeí-e transportador sobre o qual se forma. íôà — Substrato de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 ou 9, caracterizado pelo facto de ser constituído por feltro cortado segundo uma direcção transversal ou longitudinal e tendo sofrido uma rotação de 90°. Correspondente pedido foi depositado em França, sob o n2. 89 Θ3 372, em 15 de Março de 1989, cuja prioridade reivindica. Foi inventor; Bernard Kafka, francês, engenheiro, domiciliado em
3. 3 Avenue du Srand Cerf - Auvillers, 60290 Rantigny, França. Lisboa, Π

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