JP2023528750A - コンテナ基材の圧縮工程及び製品 - Google Patents
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Abstract
圧縮園芸スラブは、初期繊維と圧縮繊維の体積比が1:4~1:20の範囲で圧縮された複数の繊維を含む基材を備え、複数の繊維が、スラブの形状を有すると共に、基材の総重量に基づいて基材が約20~25重量%以下の含水率を有する場合の第1のセットの寸法と、基材の総重量に基づいて含水率が約20~25重量%より高くなった場合の第2のセッの寸法と、を有し、第2のセットの寸法が第1のセットの寸法よりも大きな値を有する。
Description
(関連出願との相互参照)
本出願は、2021年5月7日に出願された米国特許出願第63/021,533号(出願中)の利益を主張し、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるものとする。
本出願は、2021年5月7日に出願された米国特許出願第63/021,533号(出願中)の利益を主張し、その開示は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるものとする。
本開示は、栽培用培地として及び/又は様々な水耕栽培用途に使用され得る圧縮繊維基材製品、及びその製造方法に関する。
侵食が世界中に広がり、食料需要が高まるに従って、バランスの良い土壌を含まない培地を使用した作業が人気を集めている。通常、グローバッグに入れられた培地は、グローバッグを使用する顧客のもとに運ばれ、グローバッグから苗や植物の成長を促す。しかしながら、経済的・環境的な理由から、二酸化炭素排出量(carbon footprint)が少ない、あるいはゼロの製品への需要が高まっている。また、ピート等の再生不可能な資源を使用せず、より持続可能な資源を使用して、優れた実りある結果を出すことが求められている。この厳しいバランスを達成するために、植物の生育に最適な条件を備えつつ、輸送能力を最大限に発揮できる製品が求められている。
少なくとも1つの実施形態において、繊維製品を圧縮する工程が開示される。この工程は、製品が可撓性でありながら、再膨張時にその寸法と比較的膨らみのない表面とを保持するように、繊維製品の圧縮を可能にする。圧縮製品は、従来のグローバッグ培地よりも低い輸送コスト及び後述するより良い栽培条件を可能にする。圧縮工程は、最適な水分保持能力及び空気保持能力のために、マクロ細孔とミクロ細孔の理想的な比率を提供するように調整され得る。同時に、圧縮製品は、有機物、堆肥化可能なもの、又は代替の環境に優しい方法で使い捨てにすることができるものでもよい。
非限定的で例示的な実施形態において、圧縮された園芸用スラブが開示される。スラブは、初期繊維と圧縮繊維との圧縮比が1:4~1:20の範囲で圧縮された複数の繊維を有する基材を含む。複数の繊維は、スラブの形状を有すると共に、基材の総重量に基づいて基材が約20~25重量%以下の含水率を有する場合の第1のセットの寸法と、基材の総重量に基づいて含水率が約20~25重量%より高くなった場合の第2のセットの寸法と、を有してもよい。第2のセットの寸法は、第1のセットの寸法よりも大きな値を有する。基材は、木材繊維を含んでいてもよい。基材又はスラブは、肥料(複数可)、多量栄養素(複数可)、微量栄養素(複数可)、ミネラル(複数可)、バインダー(複数可)、天然ガム(複数可)、界面活性剤(複数可)、堆肥、紙、おがくず、又はそれらの組み合わせをさらに含んでいてもよい。スラブは、無菌であってもよい。スラブは、非毛細管孔よりも容積が大きい毛細管孔を有していてもよい。スラブが第1のセットの寸法又は第2のセットの寸法を有する場合に、スラブの表面は、実質的に膨らみを含まなくてもよい。スラブは、可撓性であり、かつ耐破損性であってもよい。第2のセットの寸法は、第1のセットの寸法よりも約1.25~5%大きくてもよい。
別の例示的な実施形態では、圧縮された園芸用スラブが開示される。スラブは、複数の圧縮繊維を含む繊維基材を含み、繊維基材は、約20~25重量%以下の含水率を有し、下記式(I)で定義される最終的なゆるみ嵩密度を有する。
ρx=ρ1*x (I)
ここで、ρxは最終的なゆるみ嵩密度であり、ρ1は初期のゆるみ嵩密度であり、xは4~20の任意の数値を含む圧縮係数である。
圧縮されたスラブは、スラブの長さ全体にわたって実質的に長方形の形状及び均一な寸法を有し、毛細管孔の容積が非毛細管孔の容積よりも大きくてもよい。ρ1は、1.35lbs/ft3(21.62kg/m3)と等しくてもよい。xは、12~28であってもよい。スラブの表面は、実質的に膨らみを含まなくてもよい。基材は、木材繊維を含んでいてもよい。
さらに別の実施形態では、圧縮された園芸用スラブを形成する方法が開示される。本方法は、初期のゆるみ嵩密度ρ1を有する複数のゆるい計量繊維を有する繊維基材をコンテナに充填することを含んでいてもよい。本方法は、繊維がスラブを形成するようにコンテナの形状及びコンテナの少なくとも一部の寸法を得る間に、初期繊維と圧縮繊維との圧縮比が1:4~1:20で、かつ最終的なゆるみ嵩密度ρx(ここで、ρx>ρ1)が達成されるような圧力下で、滞留時間にわたってコンテナ内で繊維を押圧することをさらに含んでいてもよい。また、本方法は、スラブの形状や寸法を損なうことなく、コンテナからスラブを取り出すことを含んでいてもよい。押圧することが、2つ以上の段階で提供されてもよい。滞留時間が、各段階において同じ値を有していてもよい。押圧することが、約60~350°F(15.5~177℃)の温度範囲で提供されてもよい。コンテナが所定の充填ラインを有していてもよく、充填することが、充填ラインより下方では繊維をコンテナに均一に充填し、充填ラインより上方では繊維をコンテナに不均一に充填することを含んでいてもよい。充填することが、コンテナの周囲に供給される繊維の量よりも少ない量の繊維を、コンテナの中央部分に供給することを含んでいてもよい。押圧は、基材を所望の最終的なゆるみ嵩密度ρxまで圧縮することによって、繊維基材中の非毛細管孔の体積を減少させることを含んでいてもよい。押圧することが、繊維基材を所望の最終的なゆるみ嵩密度ρxまで圧縮することによって、繊維基材中の非毛細管孔の容積を減少させることを含んでいてもよい。
本開示の実施形態が本明細書で説明されている。しかしながら、開示された実施形態は単なる例示であり、他の実施形態は、様々な代替形態を取り得ることが理解される。図は必ずしも縮尺通りではなく、特定の構成要素の詳細を示すために、いくつかの特徴が誇張又は最小化される可能性がある。したがって、本明細書に開示された特定の構造的及び機能的な詳細は、限定的に解釈されるべきではなく、単に、当業者が本発明を様々な形態で採用することを教示するための代表的な基礎として解釈されるべきである。当業者であれば理解できるように、いずれか1つの図を参照して図示及び説明された様々な特徴は、他の1つ以上の図に図示された特徴と組み合わせて、明示的に図示又は説明されていない実施形態を得ることができる。図示された特徴の組み合わせは、典型的な用途のための代表的な実施形態を提供する。しかしながら、本開示の教示と一致する特徴の様々な組み合わせ及び変更が、特定の用途又は実装のために所望され得る。
明示的に示される場合を除き、本明細書において寸法又は材料特性を示すすべての数量は、本開示の最も広い範囲を説明する際に「約(about)」という言葉によって修正されるものと理解されるべきである。
頭字語やその他の略語の最初の定義は、本明細書における同じ略語のその後のすべての使用に適用され、最初に定義された略語の通常の文法的な変形にも準用される。明示的に別段の記載がない限り、特性の測定値は、同じ特性について以前又は以後に参照されたのと同じ手法によって決定される。
本発明の1つ以上の実施形態に関連して、所与の目的に適した材料のグループ又はクラスの記載は、そのグループ又はクラスの任意の2つ以上の構成要素の混合物が適していることを意味する。化学的用語による構成要素の記載は、その記載において指定された任意の組み合わせに添加された時点の構成要素を指し、いったん混合された混合物の構成要素間の化学的相互作用を必ずしも排除するものではない。頭字語又はその他の略語の最初の定義は、本明細書における同じ略語のその後のすべての使用に適用され、最初に定義された略語の通常の文法的な変形に準用される。明示的に別段の記載がない限り、特性の測定は、同じ特性について以前又は以後に参照されたのと同じ手法によって決定される。
1つ以上の実施形態において、圧縮繊維基材を製造する方法が開示される。繊維基材は、スラブ(slab)又は厚板(plank)などの様々な製品に形成されてもよい。スラブ又は厚板は、繊維を含む細長い基材製品として定義されてもよい。圧縮繊維基材は、水耕栽培、種子の発芽、苗の支持、植物の成長、組織培養、挿し木、移植などの園芸目的、及び/又は成長の様々な段階にある作物の他の栽培作業に使用されてもよい。
本明細書に開示される圧縮繊維基材は、以下に詳細に説明するように、基材の物理的特性を実質的に変化させる方法によって製造することができる。この方法は、後述するように、天然、合成、又はそれらの組み合わせの任意の繊維基材に適用することができる。
基材が形成され得る材料は、少なくとも1種類の繊維を含んでいてもよい。材料は、繊維混合物を含んでいてもよい。材料は、複数種類の繊維を含んでいてもよい。材料は、天然繊維及び/又は合成繊維を含んでいてもよい。材料は、材料が合成成分を実質的に含まないように、専ら天然物であってもよい。基材は、土が少ないか、土の粒子を実質的に又は完全に含まないものである。基材は、有機物であってもよい。基材は、無菌であってもよいし、実質的に病原体を含まないものであってもよい。
天然繊維は、木材チップ、木材繊維、樹皮、葉、針、又はそれらの組み合わせを含む1つ以上の木材成分を含んでいてもよい。木材成分は、針葉樹及び/又は落葉樹に由来してもよく、例えば、米国特許第2,757,150号に開示されているような、任意の便利な方法によって調製されてもよい。任意の種類の木材成分を使用することができ、例えば、イエローポプラなどの針葉樹品種の木材成分、ウエスタンレッドシダーなどのシダー、ダグラスファーなどのファー、カリフォルニアレッドウッド、特にポンデローサ、シュガー、ホワイト、イエローなどの松の品種の木材成分を使用することができる。他の有用な木材成分は、オーク、クルミ、マホガニー(Swietenia macrophylla、Swietenia mahagoni、Swietenia humilis)、ヘムロック、ダグラスファー、アービタエ、アッシュ、アスペン、バスウッド、バターナット、ホービーム、ブナ、ハンノキ、ニレ、カバノキ、ヘムロック、ヒッコリー、カラマツ、ローカスト、カエデ、コットンウッド、クリ、シトカスプルース、シカモア、ササフラス、シャドブッシュ、ヤナギ、チーリー、アップルなどの果樹、及びそれらの組み合わせから得ることができる。
例えば、木材成分とは、繊維状の樹木材だけを含むか、又は繊維状の樹木材だけでなく、繊維状の樹皮、針、葉、チップ、又はそれらの組み合わせを含む、繊維状の樹木材成分を指すことがある。「樹皮」という用語は、コルク(phellum)、コルク形成層(phellogen)、コルク皮層(phelloderm)、皮質、葉茎、維管束形成層、及び木部のうちの1つ以上を含む複数の幹組織を意味する。代替的に、基材は、樹皮、針、葉、チップ、又はそれらの組合せを含まないものであってもよい。さらに代替的に、基材は、樹皮、針、葉、チップ、及びこれらの組み合わせのうちの1つ以上を含まないものであってもよい。
天然繊維としては、ピート、コココア(coco coir)、籾殻、植物繊維、動物繊維、セルロース繊維、紙、堆肥、種子等、又はこれらの組み合わせが挙げることができる。ピートとは、泥炭地、沼地、泥炭、湿原、又はマスケグから採取された部分的に腐敗した有機物を指す。コア(coir)とは、ココナッツの外皮から採取した繊維のことである。籾殻(もみがら)とは、米粒を覆っているものを指す。植物繊維とは、綿、亜麻、麻、ジュート、サイザル麻、ラミー、ケナフ、籐、つる性繊維、アバカなどを指す。動物繊維とは、一般にタンパク質で構成される繊維をいう。動物繊維としては、羊毛、カシミヤ、アルパカ繊維、絹、ラクダ毛、モヘア又はアンゴラ繊維等を挙げることができる。セルロース繊維とは、植物の樹皮や木、葉など植物由来の原料から得られるセルロースのエーテルやエステルでできた繊維のことである。紙とは、木材、ぼろ布、草などに由来するセルロースパルプの湿った繊維を押し固め、乾燥させて柔軟なシート状にした薄い素材を指し、本明細書では、紙繊維、紙条、紙片など、又はそれらの組み合わせを含む任意の形態で使用することができる。堆肥とは、分解段階の異なる有機物を指す。種子は、保護用の外被に包まれた胚性植物を指す。種子は、樹木、低木、顕花植物など、あらゆる植物に由来していてもよい。代替的に、基材は、ピートのような再生不可能な資源は含まないものであってもよい。基材は、コココア、籾殻、動物繊維、セルロース、紙、又はそれらの組み合わせからの繊維を含まないものであってもよい。基材は、堆肥や種子を含まないものであってもよい。
基材は、人工繊維を含んでいてもよい。人工繊維は、1種類以上の人工繊維又は合成繊維を含んでいてもよい。合成繊維としては、熱可塑性繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイドなどのポリオレフィン、ポリエステル、ポリエーテルケトンなどのポリエーテル、ナイロン6、ナイロン6,6などのポリアミド、レーヨンなどの再生セルロース、ノーメックス、ケブラー、トワロン(登録商標)などのアラミド、グラスファイバー、ポリベンゾイミダゾール、カーボン/グラファイト、アセテート、トリアセテート、ビニオン、サラン、スパンデックス、ビナロン、ラステックス、オーロン、モダール、ダイニーマ/スペクトラ、サルファー、リヨセル、ポリベンゾイミダゾール繊維、ポリラクチド繊維、トリレンなど又はその組み合わせなど、ポリマー系材料から製造された任意の繊維を含んでいてもよい。
人工繊維は、少なくとも2種類の異なる材料及び/又は繊維を含むような二成分繊維であってもよい。人工繊維は、少なくとも1種類の二成分系繊維を含んでいてもよい。人工繊維は、複数の二成分繊維を含み、混合物を形成していてもよい。各繊維片(fibrous piece)は、第1の繊維からなる外側シェル(outer shell)と、第2の繊維からなる内側部分であるコア(core)とを含んでいてもよい。二成分繊維を有することにより、二成分繊維の一部を溶融させることができる一方で、繊維の一部を非溶融状態で残すことができる場合がある。外側シェルの溶融により、人工繊維を天然繊維に付着させることができる一方、内側コアが溶融しないため、人工繊維の構造を維持することができる場合がある。代替的に、単一成分の人工繊維を接着剤と組み合わせて使用することもできる。接着剤は、天然接着剤であっても合成接着剤であってもよい。接着剤は、以下に挙げる接着剤又はバインダーのいずれでもよい。
人工繊維又は二成分系繊維は、任意の人工繊維を含んでいてもよい。人工繊維は、コア、外側シェル、及び/又は単成分として、以下のものを含んでいてもよい。熱可塑性繊維、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフェニレンサルファイド等のポリオレフィン、ポリエステル、ポリエーテルケトン等のポリエーテル、ナイロン6、ナイロン6,6等のポリアミド、レーヨン等の再生セルロース、アラミド、ガラス繊維、ポリベンジミダゾール、カーボン/グラファイト、これらの組み合わせ等である。例えば、二成分繊維は、ポリエステルのコアと、ポリプロピレンの外側シェル又はシート、又はポリエチレン又は直鎖状低密度ポリエチレンの外側シェルと、を含んでいてもよい。別の例では、二成分繊維は、ポリプロピレンのコアとポリエチレンの外側シェルとを含んでいてもよい。さらに別の例では、ポリアミドのコアとポリオレフィンの外側シェルとを含んでいてもよい。人工繊維は、インターロック(interlocking)人工繊維を含んでいてもよい。
人工繊維は、疎水性であってもよいし、親水性であってもよい。人工繊維は、堆肥化可能、生分解性であってもよい。例えば、人工繊維は、基材に含まれる天然繊維と同じ時間枠内で分解するように設計された繊維であってもよい。人工繊維は、使用される材料が栽培期間の長さまで持続するが、その後は比較的容易に生分解されるような生分解性であってもよい。代替的に、非生分解性の人工繊維が使用される場合、人工繊維は、使用後に水耕栽培用培地の残りの成分から分離され、リサイクルされてもよい。人工繊維は、溶融温度を含む熱にさらされると、無害な成分に分解される場合がある。
基材は、庭木の廃材繊維、織物の廃材繊維、紙の廃材繊維などの各種の製造工程からの廃材繊維、又はそれらの組み合わせなどの、追加の繊維材料を含んでいてもよい。
基材は、さらに追加成分を含んでいてもよい。このような追加成分の例としては、肥料(複数可)、多量栄養素(複数可)、微量栄養素(複数可)、ミネラル(複数可)、バインダー(複数可)、天然ガム(複数可)、界面活性剤等、及びそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されるものではない。窒素肥料、リン酸肥料、カリ肥料、複合肥料等の肥料は、粒剤、粉剤、プリル剤等の形態で使用することができる。例えば、メラミン/ホルムアルデヒド、尿素/ホルムアルデヒド、尿素/メラミン/ホルムアルデヒド等の縮合物は、緩効性窒素肥料として機能することができる。栄養価は劣るが、通気性、吸水性を向上させる、あるいは環境に優しいなどの他の利点をもたらす肥料を用いてもよい。このような肥料の原料としては、例えば、農業用資材、動物の排出物、植物の排出物などを用いることができる。
栄養素は周知であり、例えば、多量栄養素(macronutrient)、微量栄養素(micronutrients)、及びミネラルを含むことができる。多量栄養素の例には、カルシウム、塩化物、マグネシウム、リン、カリウム、及びナトリウムが含まれる。微量栄養素の例も周知であり、例えば、ホウ素、コバルト、クロム、銅、フッ化物、ヨウ素、鉄、マグネシウム、マンガン、モリブデン、セレン、亜鉛、ビタミン類、有機酸、及び植物化学物質が挙げられる。その他の多量栄養素及び微量栄養素は、当技術分野でよく知られている。
また、基材はバインダーや接着剤を含んでいてもよい。バインダーは、天然物であっても合成物であってもよい。例えば、合成バインダーは、乳化重合によって製造され、水性分散液の形態又は噴霧乾燥粉末として使用される付加重合体などの様々なポリマーを含んでいてもよい。例えば、スチレン-ブタジエンポリマー、スチレン-アクリレートポリマー、ポリ酢酸ビニルポリマー、ポリ酢酸ビニル-エチレン(EVA)ポリマー、ポリビニルアルコールポリマー、ポリアクリル酸ポリマー、ポリアクリルアミドポリマー、及びそのアニオン性及びカチオン性変性コポリマー類似体、すなわちポリアクリルアミド-アクリル酸コポリマーなどを挙げることができる。また、粉末状のポリエチレンやポリプロピレンも使用することができる。使用する場合、合成バインダーは、水性形態、例えば、溶液、エマルジョン、又は分散液として使用することが好ましい。通常、バインダーは栽培用培地には使用されないが、水圧を加える栽培用培地には有用な場合がある。
熱硬化性バインダーも使用することができ、フェノール/ホルムアルデヒド縮合物、メラミン/ホルムアルデヒド縮合物、尿素/ホルムアルデヒド縮合物などである多種多様のレゾール型樹脂及びノボラック型樹脂が含まれる。これらの多くは、水溶液、エマルジョン、分散液の形態で供給され、一般に市販されている。
天然バインダーとしては、コーンスターチなどの各種デンプン、ヒドロキシアルキルセルロース、カルボキシアルキルセルロースなどの変性セルロース、グアーガム、トラガカントガムなどの天然由来のガムなどを挙げることができる。また、天然ワックスや合成ワックスも使用できる。
非限定的な例の基材は、木材チップ、木材塊などから作られた繊維、又はそれらの組み合わせなどの木材成分繊維を、約又は実質的に100重量%含んでいてもよい。別の非限定的な例では、基材は、50重量%、55重量%、60重量%、65重量%、70重量%、75重量%、80重量%、81重量%、82重量%、83重量%、84重量%、85重量%、86重量%、87重量%、88重量%、89重量%、90重量%、91重量%、92重量%、93重量%、94重量%、95重量%、96重量%、97重量%、98重量%、又は99重量%の木材成分を含んでいてもよい。基材は樹皮を含まないか、又は実質的に含まないものであってもよい。基材は、天然染料、人工染料、又はそれらの組み合わせを含んでいてもよい。また、基材は、おがくず又は複数の木材の粉末状粒子を含んでいてもよい。
さらに別の非限定的な例では、基材は、セルロース繊維と木材繊維、紙フレーク又は紙繊維と木材繊維、又はコア繊維と木材繊維を、様々な比率でブレンドしたものを含んでいてもよい。
基材は、少なくとも第1の種類の繊維と第2の種類の繊維とを、ある重量比又は体積比で含んでいてもよい。例えば、第1の繊維の種類又は成分と第2の繊維の種類又は成分との重量比又は体積比は、5:95、10:90、15:85、20:80、25:75、30:70、35:95、40:60、45:55、又は50:50であってもよい。代替的に、基材は、2種類以上の繊維のブレンドであってもよく、第3、第4、第5、第6、第7、第8、第9、又は第10の種類の繊維を、ある重量比又は体積比で含んでいてもよい。重量比又は体積比の例としては、5:25:70、10:20:70、20:20:60、20:30:50、20:40:40、33:33:33、5:5:20:70、10:10:20:60、10:20:30:40、20:20:40、25:25:25、20:20:20などを含むことができる。
繊維状の基材は、繊維製造工程中、繊維製造工程後、圧縮工程中、圧縮工程後、又はそれらの組み合わせで滅菌され、無菌製品をもたらすことができる。滅菌によって、コアのような代表的な培地の一部で発生している問題である病原菌汚染のリスクなしに世界中に輸送することが可能になる。
繊維状の基材は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第10,266,457号公報及び米国特許第10,519,373号公報に記載のプロセスにより調製することができる。このプロセスは、ステップa)~e)を含む。ステップa)において、初期組成物は、木材成分、樹皮などの繊維が作られる材料(複数可)及び/又は本明細書で示される他の材料を組み合わせることによって形成される。ステップb)において、初期組成物は、加圧容器内で微生物を死滅させるために高温に加熱される。典型的には、加熱ステップは、約250°F(121℃)以下から約500°F(260℃)以上の範囲、約300°F(149℃)~約400°F(204℃)の範囲、約320°F(160℃)~380°F(約193℃)の範囲の温度で実施されてもよい。加熱ステップは、微生物を死滅させるのに十分な時間、実施されてもよい。加熱ステップは、約35lb/in2(2.4kg/cm2)~約120lb/in2(8.4kg/cm2)の蒸気圧下、又は約50lb/in2(3.5kg/cm2)~約100lb/in2(7.0kg/cm2)の蒸気圧下で、約1分~約5分又はそれより長く実施されてもよい。例えば、加熱ステップは、約300°F(149℃)の温度で約3分間、約80lb/in2(5.6kg/cm2)で実施されてもよい。例えば、加熱ステップは、約300°F(149℃)の温度で約3分間実施されてもよい。この加熱ステップにより、繊維にバクテリアなどの生物を含まないような、実質的に無菌の繊維が得られる。加熱ステップ中の蒸気流量は、約4,000lbs/時間(1814kg/時間)~約15,000lbs/時間(6803kg/時間)であってよい。
ステップb)のための加圧容器及び関連プロセスの例は、参照により組み込まれた米国特許第2,757,150号公報に開示されており、この場合、木材チップは、チップを軟化させる加圧蒸気容器に供給される。
ステップc)では、初期組成物をリファイナー(refiner)によって処理し、繊維を形成する。リファイナーは、繊維を得るために複数のディスクを使用してもよい。リファイナーは、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第2,757,150号に規定されるように、木材、樹皮、ピート、コア繊維を互いから分離するために、2つ以上のディスク(そのうちの1つは回転する)を使用してもよい。リファイナーは、通常、ステップb)において使用される温度よりも低い温度で運転される。リファイナーは、約70°F(21℃)~約400°F(204℃)の範囲、約150°F(66℃)~約350°F(176℃)の範囲、約200°F(93℃)~約300°F(148℃)の範囲の温度で運転されてもよい。リファイナーは、水蒸気下で運転されてもよい。リファイナーは、大気圧又は約50lb/in2(3.5kg/cm2) 以下の圧力から約100lb/in2(7.0kg/cm2) 等の高圧で運転されてもよい。染料や界面活性剤などの追加成分の一部は、ステップc)で添加することができる。
ステップd)において、繊維は、天然繊維部分20の総重量を基準にして、繊維の含水率を約45重量%未満、約25重量%未満、約20重量%未満、又は約15重量%未満の値まで減少させるのに十分な時間、約400°F(204℃)~約600°F(316℃)の温度で乾燥される。乾燥ステップは、約1~10秒の長さであってもよく、約2~8秒の長さであってもよく、約3~5秒の長さであってもよい。乾燥ステップは、10秒より長くてもよい。ステップd)における繊維の乾燥のための例示的な装置は、フラッシュチューブドライヤーとすることができる。フラッシュチューブドライヤーは、その内部で粒子が均一に懸濁しているため、比較的短い時間で大量の繊維を乾燥させることが可能である。加熱されたガス流中に浮遊している間に、最大限の表面露出が達成され、繊維に均一な水分を与えることができる。
ステップb)、c)、及びd)の組み合わせにより、無菌であってもよい安定した繊維が得られる場合がある。任意のステップe)において、繊維はさらに精製され、本明細書で挙げた追加成分が添加されてもよい。このステップでは、任意の合成繊維を加えてもよい。この繊維は、ゆるい繊維混合物(loose fiber mixture)である。
ゆるい繊維混合物の含水率は、繊維の総重量に対して、約10~約50重量%、約20~約40重量%、又は約25~約35重量%であってもよい。ゆるい繊維の含水率は、約10重量%、11重量%、12重量%、13重量%、14重量%、15重量%、16重量%、17重量%、18重量%、19重量%、20重量%、21重量%、22重量%、23重量%、24重量%、又は25重量%であってもよい。ゆるい繊維の含水率は、約20重量%であってもよく、約20重量%以下であってもよく、最大で約20重量%であってもよい。後述するように、比較的高い含水率(30重量%以上)は、圧縮後の繊維のリバウンドの程度を増加させる可能性がある。ある程度のリバウンドは許容されるが、リバウンドと水戻し前に圧縮された繊維の再膨張を最小限にすることが望ましい。そのため、初期含水率は約30重量%以下、25重量%以下、又は20重量%以下とすることができる。
繊維混合物は、ゆるみ嵩密度(loose bulk density)ρ1を有するゆるい計量繊維(metered fiber)であってもよい。繊維は、得られる圧縮繊維がゆるみ嵩密度ρxを有するように圧縮されてもよい。ここで、ρxは、ρ1よりも高い値を有し、圧縮繊維がゆるい計量繊維よりも密であり、より濃縮され、より圧縮されていることを示す。圧縮繊維は、1200~1500%と同程度、同程度以上、又は同程度より大きい割合で圧縮されてもよい。圧縮繊維は、50~2000%、100~1600%、200~1000%、300~800%、又は400~500%と同程度、同程度以上、又は同程度より大きい割合で圧縮されてもよい。ゆるい計量繊維の最終的な圧縮は、50~2000%、100~1600%、200~1000%、300~800%、又は400~500%と同程度、同程度以上、同程度より大きい、同程度より小さい、又は同程度よりかなり大きい割合で圧縮されてもよい。圧縮率は、50%、100%、150%、200%、250%、300%、350%、400%、450%、500%、550%、600%、650%、700%、750%、800%、850%、900%、950%、1000%、1050%、1100%、1150%、1200%、1250%、1300%、1350%、1400%、1450%、1500%、1600%、1700%、1800%、1900%、又は2000%と同程度、同程度以上、同程度より大きい、同程度より小さい、又は同程度よりかなり大きくてもよい。圧縮後の繊維基材と圧縮前の繊維基材との圧縮比は、1:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1、8.5:1、9:1、9.5:1、10:1、10.5:1、11:1、11.5:1、12:1、12.5:1、13:1、13.5:1、14:1、14.5:1、15:1、15.5:1、16:1、16.5:1、17:1、17.5:1、18:1、18.5:1、19:1、19.5:1又は20:1と同程度、同程度以上、同程度より大きい、同程度より小さい、又は同程度よりかなり大きくてもよい。上に挙げた数値の範囲内の任意の密度ρxが想定されている。
圧縮繊維の最終的なゆるみ嵩密度は、式(I)により定義することができる。
ρx=ρ1*x (I)
ここで、ρxは最終的なゆるみ嵩密度であり、ρ1は初期のゆるみ嵩密度であり、xは4~20の間の任意の数値を含む圧縮係数であり、xは4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、又は20、或いは、本明細書に開示される任意の2つの数値を含む任意の範囲であってもよい。
非限定的な例では、ゆるい計量繊維又は繊維混合物は、圧縮前にゆるみ嵩密度ρ1=1.35lbs/ft3(21.62kg/m3)を有することができる。次に、繊維混合物は、2倍又は200%の圧縮を表すρ2=2.7lbs/ft3(43.25kg/m3)まで圧縮され、ρ1の密度が100%増加することになる。繊維混合物は、追加の圧縮を達成するためにさらに圧縮されてもよい。例えば、繊維混合物は、ρ3=5.5lbs/ft3(88.1kg/m3)まで圧縮されてもよく、これは最初のゆるい計量繊維と比較して4倍又は400%の圧縮を意味し、ρ1の密度が300%増加することになる。さらに、圧縮は、2.5倍又は250%の圧縮を表すρx=3.375lbs/ft3(54.06kg/m3)まで、300%の圧縮を表す4.05lbs/ft3(64.87kg/m3)まで、500%の圧縮を表す6.75lbs/ft3(108.12kg/m3)まで、600%の圧縮を表す8.1lbs/ft3(129.75kg/m3)まで、700%の圧縮を表す9.45lbs/ft3(151.37kg/m3)まで、800%の圧縮を表す10.8lbs/ft3(173kg/m3)まで、900%の圧縮を表す12.15lbs/ft3(194.62kg/m3)まで、又は1000%の圧縮を表す13.5lbs/ft3(216.25kg/m3)まで等とすることができる。
圧縮前のゆるい繊維は、非限定的な例として、約0.5~2.5lbs/ft3(約8.01~40.05kg/m3)、約1~2lbs/ft3(約16.02~32.04kg/m3)、又は約1.1~1.5lb/ft3(約17.62~24.03kg/m3)のゆるみ嵩密度ρ1を有していてもよい。ゆるい繊維は、非限定的な例として、約0.5、約0.6、約0.7、約0.8、約0.9、約1.0、約1.1、約1.2、約1.3、約1.4、約1.5、約1.6、約1.7、約1.8、約1.9、約2.0、約2.1、約2.2、約2.3、約2.4、又は約2.5(単位:lbs/ft3)のゆるみ嵩密度ρ1を有していてもよい。圧縮繊維は、非限定的な例として、約2~30lb/ft3(約32.04~480.55kg/m3)、約5~25lb/ft3(約80.09~400.46kg/m3)、又は約8~20lb/ft3(約128.15~320.37kg/m3)の圧縮繊維のゆるみ嵩密度ρxを有していてもよい。圧縮繊維は、非限定的な例として、約2、約2.5、約3、約3.5、約4、約4.5、約5、約5.5、約6、約6.5、約7、約7.5、約8、約8.5、約9、約9.5、約10、約10.5、約11、約11.5、約12、約12.5、約13、約13.5、約14、約14.5、約15、約15.5、約16、約16.5、約17、約17.5、約18、約18.5、約19、約19.5、約20、約20.5、約21、約21.5、約22、約22.5、約23、約23.5、約24、約24.5、約25、約25.5、約26、約26.5、約27、約27.5、約28、約28.5、約29、約29.5、又は約30(単位:lbs/ft3)の圧縮繊維のゆるみ嵩密度ρxを有していてもよい。グローバッグ内での水戻し及び膨張の後、水戻しされた繊維は、非限定的な例として、約4~15lb/ft3(約64.07~240.28kg/m3)、約5~10lb/ft3(約80.09~160.18kg/m3)、又は約6~8lb/ft3(約96.11~128.15kg/m3)のゆるみ嵩密度ρzを有していてもよい。グローバッグ内での水戻し及び膨張の後、水戻しされた繊維は、非限定的な例として、約4、約4.5、約5、約5.5、約6、約6.5、約7、約7.5、約8、約8.5、約9、約9.5、約10、約10.5、約11、約11.5、約12、約12.5、約13、約13.5、約14、約14.5、又は約15(単位:lbs/ft3)のゆるみ嵩密度ρzを有していてもよい。なお、各密度の関係は、ρ1<ρz<ρx、である。
上記で示されたように、圧縮は1つ以上の段階で行われてもよい。例えば、圧縮工程は、初期圧縮、二次圧縮、三次圧縮などを含んでいてもよい。初期圧縮などの圧縮は、ゆるい計量繊維を、容積Vcを有するコンテナに一定時間、すなわち滞留時間tの間だけ押し込むことによって行われてもよい。コンテナ容積Vcは、約3~5ft3(約0.085~0.141kg/m3)であってもよい。コンテナ容積Vcは、約0.025~20ft3(約0.0007~0.57kg/m3)、約0.1~10ft3(約0.0028~0.28kg/m3)、又は約0.25~2ft3(約0.007~0.057kg/m3)であってもよい。コンテナ容積Vcは、約075、約0.1、約0.2、約0.3、約0.4、約0.5、約0.6、約0.7、約0.8、約0.9、約1.0、約1.1、約1.2、約1.3、約1.4、約1.5、約1.6、約1.7、約1.8、約1.9、約2.0、約2.1、約2.2、約2.3、約2.4、約2.5、約2.6、約2.7、約2.8、約2.9、約3.0、約3.5、約4.0、約4.5、約5.0、約5.5、約6.0、約6.5、約7.0、約7.5、約8.0、約8.5、約9.0、約9.5、約10.0、約10.5、約11.0、約11.5、約12.0、約12.5、約13.0、約13.5、約14.0、約14.5、約15.0、約15.5、約16.0、約16.5、約17.0、約17.5、約18.0、約18.5、約19.0、約19.5、又は約20.0(単位:ft3)としてもよい。
コンテナは、任意のサイズ、形状、断面、又は構成を有していてもよい。例えば、コンテナは、箱、バケツ、キャニスター、カプセル、カートン、チャンバー、木箱、囲い、ペール、ポット、タンク、タブ、又は容器であってもよい。コンテナは、立方体、直方体(cuboid)、円柱、角柱(rectangular prism)、又は直方体(rectangular parallelepiped)の形状を有していてもよい。他の形状も考えられる。好ましい形状は、直方体又は立方体であってもよい。
コンテナは、圧縮のためにゆるい計量繊維が堆積されるメインチャンバと、繊維に圧力を加える押圧部材とを含む。押圧部材は、コンテナの寸法及び形状に対応する寸法及び形状を有する上部部材、ラム(ram)、プレス、又は蓋であってもよい。
コンテナ、押圧部材、又はその両方は、圧力下でコンテナの形状を維持できるほど頑丈な材料であれば、どのような材料で作られていてもよい。圧力は、繊維がコンテナ内で一旦圧縮される圧力の範囲であればよい。コンテナ、押圧部材、又はその両方は、繊維がコンテナ、コンテナの底部、コンテナの側部、又はそれらの組み合わせに対して圧縮されることによって発揮される圧力の範囲に耐えることが望ましい。コンテナ、押圧部材、又はその両方は、一度又は繰り返し圧力に耐え得ることが好ましい。コンテナと押圧部材とは、同じ材料から作られていてもよいし、異なる材料から作られていてもよい。
コンテナ、押圧部材、又はその両方は、金属、合金、プラスチック、複合材料、ガラス、金属ガラス、木材、レンガ、コンクリート等、又はそれらの組み合わせから作られていてもよい。金属及び/又は合金としては、ステンレス鋼、高張力鋼、炭素鋼、鉄、クロムなどの鋼を挙げることができる。プラスチックは、高密度ポリエチレン(HDPE)、高衝撃ポリスチレン(HIS)、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PETG)等の耐衝撃性プラスチックを含んでいてもよい。複合材料は、熱硬化性ポリエステル、ガラス/エポキシなどのガラス又は繊維強化熱硬化性材料、又はそれらの組み合わせを含んでいてもよい。コンテナは、圧縮工程及び/又は圧縮繊維製品の目視検査のために、少なくとも部分的に透明であってもよい。
少なくとも1つ以上の段階での圧縮は、0.1~60秒、2~50秒、3~40秒、4~20秒、又は5~10秒と同程度、同程度以上、又は同程度より長い一定時間、すなわち滞留時間だけ持続してもよい。滞留時間は、約3~40秒、又は約15~20秒であってもよい。滞留時間は、押圧部材を介して繊維に圧力が加えられている間の時間の長さを意味する。滞留時間、圧縮期間、または圧縮工程の単一の段階は、0.1秒、0.2秒、0.3秒、0.4秒、0.5秒、0.6秒、0.7秒、0.8秒、0.9秒、1.0秒、1.1秒、1.2秒、1.3秒、1.4秒、1.5秒、1.6秒、1.7秒、1.8秒、1.9秒、2.0秒、2.1秒、2.2秒、2.3秒、2.4秒、2.5秒、2.6秒、2.7秒、2.8秒、2.9秒、3.0秒、3.1秒、3.2秒、3.3秒、3.4秒、3.5秒、3.6秒、3.7秒、3.8秒、3.9秒、4.0秒、4.1秒、4.2秒、4.3秒、4.4秒、4.5秒、4.6秒、4.7秒、4.8秒、4.9秒、5.0秒、5.2秒、5.4秒、5.6秒、5.8秒、6.0秒、6.2秒、6.4秒、6.6秒、6.8秒、7.0秒、7.2秒、7.4秒、7.6秒、7.8秒、8.0秒、8.5秒、9.0秒、9.5秒、10秒、10.5秒、11秒、11.5秒、12秒、12.5秒、13秒、13.5秒、14秒、14.5秒、15秒、16秒、17秒、18秒、19秒、20秒、21秒、22秒、23秒、24秒、25秒、26秒、27秒、28秒、29秒、30秒、31秒、32秒、33秒、34秒、35秒、36秒、37秒、38秒、39秒、40秒、41秒、42秒、43秒、44秒、45秒、46秒、47秒、48秒、49秒、50秒、51秒、52秒、53秒、54秒、55秒、56秒、57秒、58秒、59秒、又は60秒と同程度、同程度以上、又は同程度より長い時間であってもよい。圧縮工程は、圧縮繊維のρx値及び/又は所定の寸法が達成される限り、任意の数の段階を有していてもよい。圧縮工程の各段階は、少なくとも1つの別の段階と同じ時間又は異なる時間だけ継続してもよい。
非限定的な例では、圧縮工程は、3つのステップ又は段階で行われてもよく、各段階は約1秒の滞留時間を有する。別の実施形態では、圧縮工程は、それぞれが異なる時間だけ継続する2つの段階のみを有し、第1段階は約2秒の滞留時間を有し、第2段階は約1.5秒の滞留時間を有する。代替的な実施形態では、圧縮工程は約3秒の滞留時間を有する単一段階の工程である。さらに別の実施形態では、各段階の滞留時間は約20~30秒であってもよい。
圧縮工程は、環境温度で行われてもよい。代替的に、繊維は、昇温中に圧縮されてもよい。圧縮温度は、約60~350F、約100~300F、又は約170~270F(約15.5~177℃、約38~149℃、又は約77~132℃)の範囲内であってもよい。圧縮温度は、約60F、約65F、約70F、約75F、約80F、約85F、約90F、約95F、約100F、約105F、約110F、約115F、約120F、約125F、約130F、約135F、約140F、約145F、約150F、約155F、約160F、約165F、約170F、約175F、約180F、約185F、約190F、約195F、約200F、約205F、約210F、約215F、約220F、約225F、約230F、約235F、約240F、約245F、約250F、約255F、約260F、約265F、約270F、約275F、約280F、約285F、約290F、約295F、約300F、約305F、約310F、約315F、約320F、約325F、約330F、約335F、約340F、約345F、約350Fの温度であってもよく、又は本明細書で挙げた任意の2つの数値の範囲としてもよい。
温度が高いと、圧縮工程終了後の繊維の滞留時間や潜在的なリバウンドを減少させる可能性がある。この範囲より低い圧縮温度は、滞留時間の増加をもたらす可能性がある。本開示を単一の理論に限定する訳ではないが、以下に説明するように、例示した範囲内の温度は、繊維間の緊密な保持に寄与し、スラブの中心に向かって水蒸気が移動することによって圧縮繊維スラブ内の圧力上昇に寄与すると考えられる。
圧縮工程により、コンテナの形状及びコンテナの少なくとも一部の寸法を有する圧縮繊維混合物を得ることができる。寸法は、幅及び厚さを含んでいてもよい。寸法は、予め定めた寸法であってもよい。圧縮繊維製品は、スラブであってもよい。圧縮繊維製品は、厚さ又は高さh、幅w、及び長さlを有していてもよい。h、w、及びlは、グローバッグ又はグローバッグスリーブの寸法に一致していてもよい。例示的な高さhは、2~10インチ、3~8インチ、又は4~6インチ(すなわち、5.1~25.4cm、7.6~20.3cm、又は10.2~15.2cm)と同程度、同程度以上、又は同程度以下でもよい。幅wは、3~10インチ、4~20インチ、6~16インチ、又は8~12インチ(すなわち、4.6~25.4cm、10.2~50.8cm、15.2~40.6cm、又は20.3~30.5cm)と同程度、同程度以上、又は同程度以下でもよい。長さlは、5インチ~10フィート、10インチ~8フィート、又は50インチ~5フィート(すなわち、12.7cm~3m、25.4cm~2.4m、又は1.27m~1.52m)と同程度、同程度以上、又は同程度以下でもよい。非限定的な例の圧縮スラブは、以下の寸法、すなわち、39.5”×8”×3”(100cm×20cm×7.5cm)の寸法、或いは、39.5”×6”×4”(100cm×15cm×10cm)の寸法を有していてもよい。
上述したように、コンテナは、圧縮工程中に繊維混合物で充填される。この工程は、圧縮工程が完了した後だけでなく、圧縮製品がグローバッグに挿入されて顧客によって展開された後にも、得られる圧縮製品が均一な表面を有するように、特定の方法でコンテナに充填することを含んでいてもよい。これは、コンテナの所定の充填ラインまで、コンテナを均一に充填することで達成され得る。充填ラインより上では、コンテナの中央部分内にはより少ない繊維が提供され、コンテナの角部及び端部(周囲)にはより多くの繊維が分配されるように、コンテナは不均一に充填されてもよい。充填ラインは、コンテナの底部、中央部、上部のいずれに配置されていてもよい。充填ラインの位置は、繊維混合物の種類、所望の最終寸法、所望の最終密度、その他の要因、又はそれらの組み合わせによって異なっていてもよい。この工程は、繊維の最低密度又は濃度がコンテナの中央部分にあり、繊維の最高密度又は濃度がコンテナの角部及び端部にあるように、繊維混合物をコンテナに充填することを含んでいてもよい。また、圧縮製品は、スラブ全体にわたって均一な密度の繊維を有し、リバウンド後及び水戻し後もスラブ全体にわたって均一な密度を保持することができる。
圧縮製品は、そのまま出荷されてもよいし、追加的に加工されてもよい。例えば、プロセスは、製品の上面において開口部又は半開口部を予めカット又は予めマーキングする工程を含んでいてもよい。代替的に、製品はスラブとして形成され、開口部がない状態であってもよい。製品は個別に包装されてもよいし、パレットに積載され、バルクとして包装されてもよい。製品は出荷され、顧客に受け取られたら、グローバッグ、ラップ、囲い、ケーシング、パウチ、サック、パケット、カバーなどに入れられ、圧縮製品に水分を加えることによって水戻しされてもよい。グローバッグは、布、紙、セルロース、又はプラスチック、又は良好な排水特性を有する他の通気性材料から作られてもよい。水分を補給すると、圧縮製品は、グローバッグ内でグローバッグの寸法に膨張する。
本明細書で説明する非限定的な概略プロセスは、図1に描かれている。ステップ100において、繊維混合物10は、コンテナ12に分配される。上述したように、充填は、充填ライン14まで、繊維が均一に分配されるような、特定の方法で行われてもよい。充填ライン14より上では、上述したように、繊維は不均一に分配されている。ステップ102では、圧縮繊維の所望の密度及び/又は寸法が達成されるまで、押圧部材16が容器12内の繊維混合物10に押し付けられる。押圧は、上述した滞留時間の間行われてもよく、上述したように複数の段階又はステップで行われてもよい。ステップ103において、圧縮製品18は、コンテナ12から取り出される。ステップ104からステップ108は、任意のステップである。ステップ104では、複数の圧縮製品8がパレット20に積載される。ステップ105では、圧縮製品18に、プラスチックラップなどの保護カバーが設けられる。ステップ106では、圧縮製品18が顧客の元へ搬送される。ステップ107において、個々の圧縮製品は、それぞれグローバッグ24を提供され、グローバッグ24内に挿入される。ステップ108において、圧縮製品18に水などの水分を加えることにより、圧縮製品18をグローバッグ24内で膨張させる。得られる製品は、グローバッグ24内でグローバッグ24の寸法に膨張した繊維を含む。
意外なことに、繊維圧縮工程が、繊維混合物の望ましい物理的性質に影響を与えることが発見された。具体的には、繊維混合物の保水能力(WHC:water holding capacity)とエアスペース(air space)とは、本明細書に記載の圧縮工程によって変化し得る。これらの特性の両方は、種子繁殖、苗の成長、植物の成長、及び水耕栽培において重要である。
保水能力(WHC)は、基材が保持できる水の量に関連し、基材中の毛細管孔(capillary pores)のキャビティに対応する。エアスペース、すなわち、空気保持能力は、基材中の植物が利用できる空気の量に関連し、基材中の毛細管孔以外のキャビティに対応する。毛細管と非毛細管、両方の種類の孔のキャビティの量は、基材内の水の移動の仕方に影響を与える。水耕栽培のような園芸的な取り組みを支援するために、基材は良好なグレードであり、大きな孔隙(pore spaces)から細かい孔隙までを含み、中間の孔隙をさらに含むことが望ましい。これにより、水は、透水性が途切れることなく、かつ、直接の水流のみではなく水流から水蒸気輸送に変化することなく、基材内を連続的、流動的又は安定的に移動することができるようになる。
意外なことに、圧縮工程が、毛細管孔及び非毛細管孔の数量及び容積と、繊維混合物中の毛細管孔と非毛細管孔の比率とを変化させることが発見された。具体的には、ゆるい計量繊維が本明細書に記載の圧縮工程の1つ以上の段階において圧縮されると、繊維の密度、保水能力(WHC)及び/又は毛細管孔若しくはキャビティの容積が増加する。同時に、繊維混合物内のエアスペース又は非毛管孔若しくはキャビティの容積は、密度の増加とともに減少する。
細孔は、流体や水の通り道として機能する。毛細管孔は、直径が2nm未満のミクロ細孔(micropores)又は細孔である。毛細管水は、毛細管力によって毛細管孔内に保持される。毛細管孔内の水は、重力によって基材から取り除くことができないほど強く保持される。
非毛細管孔又はキャビティは、毛細管力によって水を強固に保持しない、急速に排水される細孔又はキャビティである。非毛細管孔は、75μm以上のマクロ細孔(macropores)又はキャビティである。この非毛細管孔は、水の浸透と空気の流入を可能にする。
この工程は、繊維混合物内の大きな非毛細管孔又はキャビティを、より小さな毛細管孔又はキャビティに圧縮することを含む。これにより、この工程は、繊維混合物の構造を物理的に変化させる。この工程は、繊維混合物内でマクロ細孔をミクロ細孔にすることを含む。この工程は、マクロ細孔の一定量又は容積を、ミクロ細孔にすることを含む。この工程は、非毛細管孔又はマクロ細孔の初期の量又は容積Vnc1を、マクロ細孔の第2の又は最終的な量又容積Vnc2まで減少させることを含んでいてもよい。Vnc1は、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、又は99%と同程度、同程度以上、又は同程度以下だけ減少させてもよい。Vnc1は、85~90%と同程度、同程度以上、又は同程度以下だけ減少させてもよい。Vnc2は、Vnc1の約1%、約2%、約3%、約4%、約5%、約6%、約7%、約8%、約9%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、又は約99%であってもよい。Vnc2は、本明細書に記載のこの工程中に、Vnc1の約1~10%、約2~8%、又は約4~6%まで減少させてもよい。
この工程は、毛細管孔又はミクロ細孔の初期の量又は容積Vc1を、ミクロ細孔の第2の又は最終的な量又容積Vc2まで増加させることを含んでいてもよい。Vc1は、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、又は99%と同程度、同程度以上、又は同程度以下だけ増加させてもよい。Vc1は、Vnc2の約1%、約2%、約3%、約4%、約5%、約6%、約7%、約8%、約9%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%、約80%、約85%、約90%、約95%、又は約99%であってもよい。
上記の非限定的な例では、ゆるい計量繊維の混合物は、圧縮前にゆるみ嵩密度ρ1=1.35lbs/ft3(21.62kg/m3)を有することができる。次に、繊維混合物は、200%の圧縮を表すρ2=2.7lbs/ft3(43.25kg/m3)まで圧縮される。この圧縮により、x1のWHC(毛細管孔キャビティ)と、y1のエアスペース(非毛細管孔キャビティ)とが生じる。繊維をさらに圧縮して、さらなる圧縮を達成することもできる。例えば、繊維をρ3=5.5lbs/ft3(88.1kg/m3)まで圧縮することができ、これは、最初のゆるい計量繊維と比較して400%の圧縮を表す。この追加圧縮により、x2のWHCとy2のエアスペースとが発生し、x2>x1かつy1>y2となる。さらに圧縮すると、x3のWHC(ここで、x3>x2>x1)と、エアスペースy3(ここで、y3<y2<y1)とが得られる。
したがって、この工程は、繊維基材の繊維混合物の物理的特性を変更することと、ゆるみ嵩密度よりも高い密度で繊維基材の細孔キャビティ構造を変更することと、を含む。この工程は、繊維基材の密度及びWHCを増加させることを含む。この工程は、繊維基材のエアスペースを減少させることを含む。この工程は、繊維基材を所望の圧縮度ρxまで圧縮することによって、繊維基材中の毛細管孔キャビティの容積を増加させることを含む。この工程は、繊維基材を所望の圧縮度ρxまで圧縮することによって、繊維基材中の非毛細管孔キャビティの容積を減少させることを含む。
圧縮を大きくすると、細孔サイズが小さくなる。細孔サイズが小さいほど、WHCが高くなり、エアスペースが小さくなる。この工程は、圧縮繊維基材に対する、所望のミクロ細孔とマクロ細孔の比率を決定することを含んでいてもよい。所望の比率を決定することは、圧縮工程の前、圧縮工程中、及び/又は圧縮工程の後に実施されてもよい。この工程は、例えば、ゆるい計量繊維及び/又は圧縮繊維のWHC及びエアスペースを決定することを含んでいてもよい。WHC及びエアスペースを決定することは、理想的な/閾値の基材の透水性(conductivity)に応じた比率又は値に到達することを含んでいてもよい。WHC及びエアスペースを決定することは、1つ以上の方法によってWHC、エアスペースの容量、又はその両方を測定することを含んでいてもよい。
WHC及びエアスペースを測定するための例示的で非限定的な方法は、栽培用培地を水で飽和させ、排水させた後、水で満たされた基材の体積パーセントを測定するコンテナ容量試験(Container Capacity test)を含むことができる。これは、基材が保持できる水の最大量である。排水は、基材の高さに影響されるため、この特性はコンテナのサイズに依存する。コンテナの高さが高いほど水はけがよくなり、基材が水を保持する能力は低くなる。酸素保持能力は、基材を水で飽和させ、排水させた後、空気で満たされた基材の体積パーセントとして測定される。これは素材が有する最小限の空気の量である。酸素保持能力は、コンテナの容量とは逆の意味で、コンテナの高さにより影響を受ける。すなわち、コンテナの高さが高いほど、水はけがよくなり、その結果、エアスペースが広くなる。
代替的に、WHCは、水耕栽培用の繊維マルチ材の保水力を決定するための標準試験法であるASTM D7367-14によって測定されてもよい。さらに代替的に、基材の空気保持能力は、基材中で一旦生育した植物が利用できる水の量に着目した保水曲線の比較に基づいて評価されてもよい。土壌ベース及び土壌なしの両方の基材は、粒子及び細孔サイズの分析に基づいて、均一、良好、又はギャップ(uniform, well, or gap)のいずれかのグレードに分類することができる。均一グレードの基材は、同様の直径の粒子及び細孔を含む。均一グレードの基材の例としては、砂が挙げられる。良好グレードの基材は、様々なサイズの粒子及び細孔を含むが、大きな粒子から細かい粒子までの一貫した粒子の勾配(consistent gradation)を含んでいる。良好グレードの基材では、孔隙(pore spaces)も大きいものから細かいものまである。良好グレードの基材としては、例えば、シルト質ローム(silt loam)がある。一方、ギャップグレードの基材は、大きな粒子と細かい粒子とを含むが、中間サイズの粒子が欠けている。したがって、ギャップグレードの基材の細孔は、大きいか小さいかのどちらかであり、中間サイズ又は中程度のサイズの粒子の隙間(gap)が存在する。ギャップグレードの基材の例としては、樹皮が挙げられる。
中間サイズの細孔が存在しない場合、水は、大きな細孔と小さな細孔との間を移動し難くなる。したがって、細孔サイズの欠落は、透水性(hydraulic conductivity)の途切れを引き起こす可能性がある。それでも水は大きな細孔から小さな細孔に移動するが、その移動は、直接的な水の流れではなく、気相移動(vapor phase transport)で行われる。最適な培養基材は、大・中・小のサイズの粒子と細孔を有する、良好グレードの基材である。良好グレードの基材は、植物が利用できる水を最大化するのに有効な透水性を維持することができる。良好グレードの基材における緩やかな細孔の分布は、大きな細孔から小さな細孔への水の連続的な移動を可能にする。
したがって、この工程は、初期のゆるい計量繊維の混合物のWHC及びエアスペースを決定することと、繊維混合物における閾値細孔サイズ分布(threshold pore size distribution)を評価することと、閾値細孔サイズ分布を達成するために繊維混合物を圧縮することと、を含むことができる。閾値細孔サイズ分布の決定は、実験的又は数学的に行うことができる。
本明細書に記載される圧縮工程は、さらなる利点を有する。例えば、圧縮は、計量されたゆるい繊維と比較して、スラブなどの繊維圧縮物品又は製品の少なくとも1つの寸法を減少させることを可能にする。寸法は、高さ又は長さであってもよい。減少は、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、又は90%と同程度、同程度以上、同程度以下であってもよい。減少は、90~95%と同程度、同程度以上、同程度以下であってもよい。一方、寸法の減少は、パレット、輸送車両、又はその両方に積載され得る個々の物品の数量の増加をもたらす。
圧縮後、得られる圧縮製品は、いかなる膨らみもなく、比較的均一で平坦な表面、安定した寸法、スラブ全体の均一な密度、明確に画定された角部と側面を有している。いかなる膨らみもないとは、平坦な面において、塊、***、結節、束ね、又はその他の中断がない形状を意味する。圧縮製品は、輸送中、グローバッグに入れた後、及び/又は水分を補給した後でも、その形状及び特性を保持する。換言すれば、圧縮製品は、圧縮製品に水分を加えることによって製品が再膨張した後も、その形状を保持し、膨らみのない状態を維持する。同時に、製品は、明確に画定された端部、角部、側面、上面、及び底面を有する。また、この製品は、比較的容易に破損する傾向がある純粋なコア繊維の板材よりも柔軟であり、剛性も低い。このスラブは壊れにくい。
本開示を単一の理論に限定する訳ではないが、圧縮繊維混合物中の繊維の少なくとも一部は、圧縮前の状態において、繊維の少なくとも一部がその長さに沿って真っ直ぐでないように、ねじれ、もつれ、渦巻き、折れ曲がり、湾曲、ひだ、しわ等を有すると考えられる。圧縮中は、ねじれが折り目や溝となり、ねじれがより硬くなり、繊維はその湾曲、折り目、又はねじれの形状を保持するようになる。含水率約20%以下では、圧力、圧縮温度、及び/又は圧縮工程の時間が増加しても、ひだはその形状を保持する。圧縮工程は、折り畳まれた繊維がその折り畳まれた状態を維持した時点で終了してもよい。水分を約20%以上に上げると、繊維は水戻しを開始する。水戻しの間、繊維は水滴が繊維内に浸透するように膨潤し、折り目が部分的に開く。したがって、圧縮繊維の少なくとも一部は、部分的に開いた繊維を含み、これが残りの繊維を押して、元の圧縮前のねじれの方向に繊維の部分的な再膨張を引き起こす可能性がある。繊維の一部は、水戻し状態の間に部分的に再び開くが、繊維は、水戻しが、飽和及び排水後の約40%~80%の範囲の体積含水率をもたらす場合であっても、本明細書で説明されるように、スプリングバック(spring-back)が約1~3体積%に制限される十分な量の絡まった繊維を含む。
圧縮後、圧縮製品は、実質的にその形状及び寸法を保持する。しかし、圧縮製品は、圧縮後、製品がコンテナから取り出された後、水戻しを行う前に、圧縮製品の少なくとも1つ又は1つの寸法が増加するように、ある程度はリバウンド又はスプリングバックする可能性がある。寸法の例としては、圧縮製品の高さがある。高さの増加は、繊維の弾性特性が繊維を元のゆるい繊維の形態に戻す傾向があるため、材料のリバウンドに起因する可能性がある。温度上昇、初期含水率、物理的な取り扱いなど、特定の環境条件がリバウンドを増加させると考えられている。一方、コンテナ内での保持時間、圧力、プレス温度、又はそれらの組み合わせを増やすことで、リバウンドを最小化及び/又は排除できることが判明した。圧縮製品の全体的なリバウンド又は体積の増加は、約1~3体積%であってもよい。
圧縮繊維は、本明細書に記載のプロセスの結果として、従来のグローバッグ製品よりも低い含水率を有することができる。その結果、圧縮繊維は、輸送目的のためにより低い重量を有し、従来のグローバッグ製品よりも水戻しによる膨張が大きい。水戻しによる膨張の際にも、本明細書に記載の製品は、従来のグローバッグ製品よりも低い含水率を有する及び/又は保持することができ、これは植物の成長に影響を与える可能性がある。具体的には、本明細書に記載の製品の比較的低い含水率は、植物をより生産的になるように誘導し、植物が、茎、葉、及び根の代わりに種子や果実を生成することに集中させることができる。
さらに、圧縮繊維は、水耕栽培又は他の園芸用途のための認定有機スラブを製造するために、認定有機材料から調製されてもよい。圧縮繊維製品は、例えば、暖房目的で焼却する、リサイクルする、又は堆肥化するなど、環境に優しい方法で廃棄することができる。例えば、圧縮繊維製品は、温室を暖めるために、栽培期間の終了後に焼却することができる。圧縮製品の焼却は、代替の園芸製品の焼却よりも少ない灰をもたらすこともある。例えば、例示的な灰試験では、木材チップ及び天然染料を含む圧縮繊維製品は、コココアの厚板よりも少ない灰をもたらした。
さらに、圧縮工程では、さまざまな方法で二酸化炭素排出量を削減することができる。第1に、圧縮繊維製品の寸法が小さくなることで、より多くの数量の製品を積み込み、輸送することができる。第2に、圧縮繊維製品の園芸用途が終了した後は、エネルギー源として利用することができる。さらに、圧縮繊維製品の有益な特性は、栽培能力と収穫量とを向上させるため、植物及び果実の成長を促進させることができる。したがって、同じ量の果実を生産するために、代替製品を使用する場合よりも、圧縮製品を介して栽培が行われる場合の方が、必要な繊維混合物の量が少なくなる。
(実施例1)
非限定的な実施例では、ゆるい計量繊維基材はρ1を有する。基材はρ1の2倍小さいρ2まで圧縮され、これは200%の圧縮に相当する。圧縮繊維のWHCとエアスペースとが評価されて、WHCを増加させ、かつエアスペースを減少させるために、さらに圧縮することが望ましいと判断される。この評価には、200%圧縮時のVncとVcの比(Vnc:Vc)を求めることが含まれる。圧縮工程はこの比を求めることを含んでいてもよい。この圧縮工程は、繊維基材をρ1の3倍小さいρ3にまで追加圧縮することを含んでいてもよく、これは300%圧縮に相当する。評価は、300%圧縮時のVncとVcの比(Vnc:Vc)を決定することを含んでいてもよい。
非限定的な実施例では、ゆるい計量繊維基材はρ1を有する。基材はρ1の2倍小さいρ2まで圧縮され、これは200%の圧縮に相当する。圧縮繊維のWHCとエアスペースとが評価されて、WHCを増加させ、かつエアスペースを減少させるために、さらに圧縮することが望ましいと判断される。この評価には、200%圧縮時のVncとVcの比(Vnc:Vc)を求めることが含まれる。圧縮工程はこの比を求めることを含んでいてもよい。この圧縮工程は、繊維基材をρ1の3倍小さいρ3にまで追加圧縮することを含んでいてもよく、これは300%圧縮に相当する。評価は、300%圧縮時のVncとVcの比(Vnc:Vc)を決定することを含んでいてもよい。
(実施例2)
木材チップからの木材繊維及び天然染料を含む樹皮のない繊維基材を、13:1の圧縮比で圧縮し、50lbs(22.68kg)のベール(bale)にした。このベールは、搬送され、木材繊維開封装置で開封されて、約1.3lbs/ft3(20.98kg/m3)のゆるみ嵩密度まで膨張させることができる。その後、繊維は計量室に搬送され、約1.925 lbs(約0.873kg)のゆるい計量繊維が計量され、圧縮コンテナに搬送された。このコンテナは、10”×4.5”(すなわち、25.4cm×11.43cm)の矩形断面を有するチャンバーであった。チャンバーの高さは約8’(すなわち、約2.43m)であった。繊維がチャンバー内に計量されると、計量繊維を圧縮するために押圧部材がチャンバー内に吊り下げられた。押圧部材は、チャンバーの矩形断面と同じ寸法である10”×4.5”(すなわち、25.4cm×11.43cm)であった。押圧部材は、プレート付きのロッドであった。押圧部材は、繊維が13.5”×10”×4.5”(すなわち、34.3cm×25.4cm×11.43cm)の所定の寸法で、かつ607.5in3又は0.3515ft3(9955cm3)の所定の密度になるまで、滞留時間にわたって繊維に押し付けられた。押圧部材を繊維から持ち上げてチャンバーから出す前に、約1秒の滞留時間にわたって押圧部材を介して圧力が加えられた。木材繊維製品の写真を図2及び図3に示す。
木材チップからの木材繊維及び天然染料を含む樹皮のない繊維基材を、13:1の圧縮比で圧縮し、50lbs(22.68kg)のベール(bale)にした。このベールは、搬送され、木材繊維開封装置で開封されて、約1.3lbs/ft3(20.98kg/m3)のゆるみ嵩密度まで膨張させることができる。その後、繊維は計量室に搬送され、約1.925 lbs(約0.873kg)のゆるい計量繊維が計量され、圧縮コンテナに搬送された。このコンテナは、10”×4.5”(すなわち、25.4cm×11.43cm)の矩形断面を有するチャンバーであった。チャンバーの高さは約8’(すなわち、約2.43m)であった。繊維がチャンバー内に計量されると、計量繊維を圧縮するために押圧部材がチャンバー内に吊り下げられた。押圧部材は、チャンバーの矩形断面と同じ寸法である10”×4.5”(すなわち、25.4cm×11.43cm)であった。押圧部材は、プレート付きのロッドであった。押圧部材は、繊維が13.5”×10”×4.5”(すなわち、34.3cm×25.4cm×11.43cm)の所定の寸法で、かつ607.5in3又は0.3515ft3(9955cm3)の所定の密度になるまで、滞留時間にわたって繊維に押し付けられた。押圧部材を繊維から持ち上げてチャンバーから出す前に、約1秒の滞留時間にわたって押圧部材を介して圧力が加えられた。木材繊維製品の写真を図2及び図3に示す。
(実施例3)
天然繊維を含む圧縮製品を調整し、従来の圧縮ピート製品と比較した。3ft3(0.085m3)の従来の圧縮ピート製品の重量は55lbs(24.96kg)であり、水戻しにより2倍の6ft3(0.170m3)まで膨張した。この圧縮ピート製品の35個のユニットは、寸法d1×d2を有する従来のパレットに収まった。これに対し、本明細書に記載した工程で製造された圧縮製品は、37%軽量で、重量35lbs(15.88kg)であり、2.1ft3(0.059m3)に詰められ、3.3倍の7ft3(0.198m3)まで膨張した。寸法d1×d2を有するパレットに 40個が収まった。このように、本明細書に記載された製品は、より軽量で、より大きな体積まで膨張し、パレットに収まる個数が増え、製品をより経済的で二酸化炭素排出量が少ないものにした。
天然繊維を含む圧縮製品を調整し、従来の圧縮ピート製品と比較した。3ft3(0.085m3)の従来の圧縮ピート製品の重量は55lbs(24.96kg)であり、水戻しにより2倍の6ft3(0.170m3)まで膨張した。この圧縮ピート製品の35個のユニットは、寸法d1×d2を有する従来のパレットに収まった。これに対し、本明細書に記載した工程で製造された圧縮製品は、37%軽量で、重量35lbs(15.88kg)であり、2.1ft3(0.059m3)に詰められ、3.3倍の7ft3(0.198m3)まで膨張した。寸法d1×d2を有するパレットに 40個が収まった。このように、本明細書に記載された製品は、より軽量で、より大きな体積まで膨張し、パレットに収まる個数が増え、製品をより経済的で二酸化炭素排出量が少ないものにした。
(実施例4)
本明細書に記載された圧縮工程に従って圧縮された繊維混合物の代替的なスラブ又は厚板を図4に示す。このスラブは、木材と樹皮繊維とコア繊維とを用いて調製された。
本明細書に記載された圧縮工程に従って圧縮された繊維混合物の代替的なスラブ又は厚板を図4に示す。このスラブは、木材と樹皮繊維とコア繊維とを用いて調製された。
(実施例5)
圧縮スラブは以下の方法で調整した。1.17lbs/ft3(18.74kg/m3)の密度と、18%の含水率を有する2.5lbs(1.14kg)のゆるい充填繊維を、38”×51/4”×20”(96.52cm×12.95cm×50.8cm)の寸法を有する金属チャンバーに配置した。押圧部材をゆるい繊維の上に置いた。繊維を約1500PSIで約40秒間プレスして、チャンバーの長さと幅、及び0.5インチ(1.27cm)の高さを得た。圧縮直後、スラブの高さは7/8”(2.22cm)に増加し、スラブがコンテナの外に残された状態で2時間後には、スラブの高さは約11/4”(3.18cm)まで増加した。スラブの長さは3/4”(1.91cm)、スラブの幅は7/20”(0.35cm)に増加した。2時間経過後もスラブの寸法がそれ以上増加することはなかった。最終的に圧縮されたスラブの寸法は、383/4”×53/5”×11/4”(97.27cm×13.30cm×3.18cm)であった。図5は、2時間経過後のスラブを示したものである。図5から分かるように、スラブは実質的に均一な形状及び寸法を有し、上部には膨らみがない。
圧縮スラブは以下の方法で調整した。1.17lbs/ft3(18.74kg/m3)の密度と、18%の含水率を有する2.5lbs(1.14kg)のゆるい充填繊維を、38”×51/4”×20”(96.52cm×12.95cm×50.8cm)の寸法を有する金属チャンバーに配置した。押圧部材をゆるい繊維の上に置いた。繊維を約1500PSIで約40秒間プレスして、チャンバーの長さと幅、及び0.5インチ(1.27cm)の高さを得た。圧縮直後、スラブの高さは7/8”(2.22cm)に増加し、スラブがコンテナの外に残された状態で2時間後には、スラブの高さは約11/4”(3.18cm)まで増加した。スラブの長さは3/4”(1.91cm)、スラブの幅は7/20”(0.35cm)に増加した。2時間経過後もスラブの寸法がそれ以上増加することはなかった。最終的に圧縮されたスラブの寸法は、383/4”×53/5”×11/4”(97.27cm×13.30cm×3.18cm)であった。図5は、2時間経過後のスラブを示したものである。図5から分かるように、スラブは実質的に均一な形状及び寸法を有し、上部には膨らみがない。
実施例5の圧縮スラブをさらにグローバッグに挿入し、スラブの長さに沿って滴下装置から約3ガロンの水を10分間かけて与えて完全に膨張させることにより、水戻しした。水戻しされたスラブは、全方向に膨張し、グローバッグを満たした。図6と図7は、グローバッグのスリーブを切断し、スラブの周りから取り除いた後の、グローバッグスリーブ内の水戻し後のスラブの断面を示している。図8には、バッグを取り除いた後の水戻しされたスラブの全長が示されている。このように、水戻しされたスラブは、グローバッグの所望の寸法に膨張し、グローバッグを取り除いた後も、表面に膨らみがなく、その寸法と形状を維持している。
(実施例6~11)
以下の表1は、本明細書に記載の圧縮工程によって調製された実施例6~12をキャプチャしたものである。
以下の表1は、本明細書に記載の圧縮工程によって調製された実施例6~12をキャプチャしたものである。
表1-圧縮スラブ6~11の圧縮・水戻し後の物理的特性
(実施例12~14)
各々が100重量%の木材繊維組成を有し、以下の表2に示す異なる密度を有する試料12~14を、同じ条件(同じ圧力及び同じ保持時間)で圧縮した。図9は、実施例12~14の様々なリバウンドの度合いを示しており、初期含水率がリバウンドの度合いに影響を与える可能性があることを示している。
各々が100重量%の木材繊維組成を有し、以下の表2に示す異なる密度を有する試料12~14を、同じ条件(同じ圧力及び同じ保持時間)で圧縮した。図9は、実施例12~14の様々なリバウンドの度合いを示しており、初期含水率がリバウンドの度合いに影響を与える可能性があることを示している。
以下の表3は、本明細書に記載の圧縮工程によって調製された実施例15~29をキャプチャしたものである。
表3-圧縮スラブ15~29の圧縮・水戻し後の物理的特性
例示的な実施形態が上述されているが、これらの実施形態が本発明のすべての可能な形態を説明することは意図されていない。むしろ、本明細書で使用される用語は、限定ではなく説明のための用語であり、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能であることが理解される。さらに、様々な実施形態の特徴を組み合わせて、本発明のさらなる実施形態を形成することができる。
Claims (20)
- 圧縮された園芸用スラブであって、
初期繊維と圧縮繊維の体積比が1:4~1:20の範囲で圧縮された複数の繊維を含む基材を備え、
前記複数の繊維が、スラブの形状を有すると共に、前記基材の総重量に基づいて前記基材が約20~25重量%以下の含水率を有する場合の第1のセットの寸法と、前記基材の総重量に基づいて前記含水率が約20~25重量%より高くなった場合の第2のセットの寸法と、を有し、
前記第2のセットの寸法が、前記第1のセットの寸法よりも大きな値を有する、
スラブ。 - 前記基材が、木材繊維を含む、請求項1に記載のスラブ。
- 肥料、多量栄養素、微量栄養素、ミネラル、バインダー、天然ガム、界面活性剤、堆肥、紙、おがくず、又はそれらの組み合わせをさらに含む、請求項2に記載のスラブ。
- 無菌であり、かつ、前記圧縮繊維において前記初期繊維よりも毛細管孔の非毛細管孔に対する高い比率を有する、請求項2に記載のスラブ。
- 非毛細管孔よりも容積が大きい毛細管孔を有する、請求項2に記載のスラブ。
- 前記第1のセットの寸法又は前記第2のセットの寸法を有する場合に、前記スラブの表面には実質的に膨らみがない、請求項2に記載のスラブ。
- 可撓性と耐破損性とを有する、請求項2に記載のスラブ。
- 前記第2のセットの寸法が、前記第1のセットの寸法よりも約1.25~5%大きい、請求項2に記載のスラブ。
- 圧縮された園芸用スラブであって、
複数の圧縮された繊維を含む繊維基材であって、約20~25重量%以下の含水率を有し、下記式(I)で定義される最終的なゆるみ嵩密度を有する、繊維基材を備え、
ρx=ρ1*x (I)
式中、ρxは最終的なゆるみ嵩密度であり、ρ1は初期のゆるみ嵩密度であり、xは4~20の任意の数値を含む圧縮係数であり、
前記圧縮されたスラブが、前記スラブの長さ全体にわたって実質的に長方形の形状及び均一な寸法を有し、毛細管孔の容積が非毛細管孔の容積よりも大きい、
スラブ。 - ρ1=1.35lbs/ft3(21.62kg/m3)である、請求項9に記載のスラブ。
- xが12~28である、請求項9に記載のスラブ。
- 前記スラブの表面に実質的に膨らみがない、請求項9に記載のスラブ。
- 前記繊維基材が、木材繊維を含む、請求項9に記載のスラブ。
- 圧縮された園芸用スラブを形成する方法であって、
初期のゆるみ嵩密度ρ1を有する複数のゆるい木材の計量繊維を有する繊維基材をコンテナに充填することと、
繊維がスラブを形成するように前記コンテナの形状及び前記コンテナの少なくとも一部の寸法を得る間に、初期繊維と圧縮繊維の圧縮比が1:4~1:20で、かつ最終的なゆるみ嵩密度ρx(ここで、ρx>ρ1)が達成されるような圧力下で、滞留時間にわたって前記コンテナ内で繊維を押圧することと、
前記スラブの形状や寸法を損なうことなく、前記コンテナから前記スラブを取り出すことと、
を含む方法。 - 前記押圧することが、2つ以上の段階で提供される、請求項14に記載の方法。
- 前記滞留時間が、各段階において同じ値を有する、請求項14に記載の方法。
- 前記押圧することが、60~350F(15.5~177℃)の温度範囲で提供される、請求項14に記載の方法。
- 前記コンテナが所定の充填ラインを有し、
前記充填することが、前記充填ラインより下方では前記繊維を前記コンテナに均一に充填し、前記充填ラインより上方では前記繊維を前記コンテナに不均一に充填することを含む、請求項14に記載の方法。 - 前記充填することが、前記コンテナの周囲に供給される繊維の量よりも少ない量の繊維を、前記コンテナの中央部分に供給することを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記押圧することが、前記繊維基材を所望の最終的なゆるみ嵩密度ρxまで圧縮することによって、前記繊維基材中の非毛細管孔の容積を減少させることを含む、請求項14に記載の方法。
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