技术领域
[0001] 本
发明涉及护根物(mulch，覆盖料、覆/护盖物)形式的地面覆盖物(ground cover)，其包含一种或多种矿物质以及一种或多种功能试剂。还公开了其制造方法及其用途。该覆盖物进一步是可堆肥和可
生物降解的。
背景技术
[0002] 目前常见的解决方案是在种植
种子时使用基于塑料的膜。这种塑料膜会防止
杂草生长、降低所需
农药或
除草剂的量、提高
土壤的
温度以及控制土壤的
水分含量。
[0003] 塑料的问题之一是当农民在
收获作物后收回塑料膜时，所述膜的片留在土壤中并污染土壤。这就是为什么需要实施
可生物降解和可持续的解决方案的原因之一。已经准备就绪的的欧盟立法的变化似乎在不久的将来也倾向于可生物降解的替代物。
[0004] 在JP2000-083494中公开了一种用于保护作物
植物的农业用膜。在
摘要中还提及将
煤灰提供给土壤。所述灰可以是飞灰。
[0005] 在JP2002-238366中也公开了一种用于保护作物植物的农业用膜(参见摘要)。还公开了金属氢
氧化物盐。
[0006] 在JPH11-140261中公开了一种用于保护作物植物的农业用膜，其中所述膜可以含有金属氢氧化物。
[0007] 在JP2013-176314中公开了一种包括飞灰的覆盖片材材料。
[0008] 最后，在US1846185中公开了一种用Cu(OH)2处理的覆盖纸。
[0009] 在WO2012101329中还公开了一种地面覆盖护根物(ground cover mulch)，其包括形成幅材的含有植物
纤维的纸浆以及木馏出物。木馏出物包括桦木馏出物。此外，该公开内容还涉及用于制造地面覆盖护根物的方法以及桦木馏出物在地面覆盖护根物应用中的用途。
[0010] 基于纸的替代物面临生物降解能
力和
微生物侵害、机械强度和成本的问题。因此需要解决以上问题，并且仍然保持基于纸的覆盖所需的重要物理和机械标准，例如高强度、弹性、受控微生物降解能力和成本有效的产品。还需要一种地面覆盖物，优选为护根物的形式，其起到土壤稳定剂和土壤营养物的作用，优选具有时间释放作用。
[0011] 总结背景技术表明，纸和塑料护根物已被调查和使用。然而，纸或
纤维素膜的工业使用通常受到成本、强度以及过快的生物降解能力的限制。
[0012] 可以将各种组分添加到纸或纸表面来调节和控制其性质，但这通常会增加很多成本。还据称需要增强不透明度并且控制与基材降解有关的微生物活性。尤其从成本的
角度来看，使用较少量的
粘合剂也是可取的，并且还可取的是，填料还可以起到土壤增强剂的作用，例如帮助维持土壤的pH值。从制造和环境的角度来看，还需要在护根物内结合某些功能性化合物。因此需要解决一个或多个以上问题，例如成本和环境问题。
[0013] 本发明解决了基于可降解纤维的地面覆盖物的问题，例如，护根物(如用纸制成的护根物)的问题。由于土壤中的湿润条件和高微生物含量，需要对生物基护根物如基于纸的护根物进行处理，以提供受控的降解速率。同时，纸护根物或
生物膜应该是环境友好的并且具有一定的物理性质并且可耐水和耐
风。地面覆盖物中的材料还应优选地满足其他性质，例如使用可再生材料或衍生自这类材料的化合物(如飞灰和CO2。所述护根物应优选还具有可控的降解速率，并且如果留在土壤中不会成为农民的负担。
[0014] 因此需要一种改进的地面覆盖物，优选为护根物的形式。现已出人意料地发现，通过使用矿物质和功能试剂，可以提供这样性质的覆盖物，所述覆盖物解决了与基于纤维的(例如基于纤维素的)地面覆盖物(如护根物)有关的一个或更多的问题。
发明内容
[0015] 因此，通过根据第一方面提供一种护根物形式的地面覆盖物，本发明解决了一个或多个以上问题，提供了能够再利用矿物质的对环境无害的解决方案并且同时提供了受控的生物降解和
施肥作用，所述护根物形式的地面覆盖物包括源自含有纤维的纸浆的、优选源自木质纤维素材料的纸基材，其已经形成幅材或形成片材，其特征在于纤维已经过涂覆，该涂覆优选包括在纤维上用一种或多种矿物质成核和/或沉淀，以及特征在于所述覆盖物包含一种或多种功能试剂。
[0016] 根据本发明的第二方面还提供了一种用于制造根据本发明的第一方面的地面覆盖物的方法，包括以下步骤：
[0017] a)提供纤维悬浮体，优选含有纤维的纸浆，最优选源自木质纤维素材料，[0018] b)提供一种或多种矿物质，
[0019] c)将矿物质涂覆到所述纤维上和/或所述纤维中，主要在以一种或多种金属
碳酸盐的形式沉淀时显现，优选通过使用水和/或气态CO2和/或碳酸钠或其混合物，[0020] d)任选地将一种或多种填料添加到具有沉淀的矿物质的纤维，
[0021] e)形成纸/板幅材基材，从而提供幅材基材，任选地接着干燥步骤，
[0022] f)将一种或多种功能试剂添加到幅材基材，以及
[0023] g)任选地提供一个或多个额外层，从而提供覆盖物。纸幅材基材还可以是多层纸。CO2优选从磨机的
烟道气中收集。金属碳酸盐包括但不限于碳酸
钙。换句话说，可以说在步骤b)中添加矿物质(其可以是金属氢氧化物或其混合物)，它们在步骤c)中反应，优选与碳酸盐反应，而同时可以存在填料。
[0024] 根据本发明的第三方面还提供了一种护根物形式的地面覆盖物，其可通过根据第二方面的方法获得。
[0025] 根据本发明的第四方面还提供了根据第一方面的护根物形式的地面覆盖物在栽培中的用途。这还包括在农业和
园艺中的用途。
具体实施方式
[0026] 在整个本
说明书中，在纤维的情况中，在用于地面覆盖物(例如护根物)的情况中，表述“涂覆”旨在包括所述纤维可以不被完全涂覆而是部分涂覆。在此情况中其还包括内腔负载，即纤维可以是内腔负载的。
[0027] 表述“纤维(fibre)”和“纤维(fiber)”在本说明书中可互换地进一步使用，意指相同的事物。
[0028] 在本说明书中提及的纸浆可以是化学纸浆、机械纸浆、
热机械纸浆或化学(热)机械纸浆(CMP或CTMP)。所述化学纸浆优选为亚
硫酸盐纸浆或
牛皮纸浆。
[0029] 纸浆可以由来自硬木、软木或这两种类型的纸浆组成。纸浆可以例如含有松树和
云杉的混合物或桦树和云杉的混合物。可以用于本发明的化学纸浆包括所有类型的化学木基纸浆，如漂白的、半漂白和未漂白的亚
硫酸盐纸浆、牛皮纸浆和苏打纸浆，以及这些的混合物。纸浆可以是溶解纸浆类型。纸浆还可以包含纺织物纤维、
聚合物或合成纤维。纸浆也可以来自农业(例如
马铃薯、竹子、小麦、
甘蔗渣或胡萝卜)。纸浆还可以是
纳米纤维素、微
原纤化纤维素或纤维素晶须。所述纳米纤维素、微原纤化纤维素或纤维素晶须还可以被化学改性。在本发明的上下文中，还可将所述纸浆类型组合。纸浆还可以含有合成纤维或生物纤维如PLA(聚乳酸)。纸浆还可以源自废纸(broke)、回收纸浆和残渣(sludge)。
[0030] 本说明书中提及的矿物质可以是一种或多种矿物质，例如源自一种或多种金属氢氧化物的碳化矿物质，所述金属氢氧化物例如为氢
氧化钙、氢氧化镁和/或飞灰，优选其中所述矿物质是已经回收的，因此所述矿物质是再利用的。
[0031] 在整个本说明书中，在地面覆盖物(例如护根物)的情况中，表述“矿物质”旨在还包括非碳化金属氢氧化物，例如氢氧化钙、氢氧化镁。在本发明的情况中，表述矿物质还包括飞灰，尽管这通常包含不同的矿物化合物。
[0032] 所述矿物质还可以以颗粒(细粒)的形式存在，其可以包含一种或几种金属氢氧化物。所述矿物质还可以被
煅烧。这提供了低
亮度材料。所述飞灰可以来自底灰、纺织物
过滤器、静电
除尘器。所述飞灰还可以是不同类型的，例如其可以来自
生物质或煤。
[0033] 来自造纸工业的飞灰中还存在不同的矿物相，其为例如
石英、方解石、石灰、
硅酸钙、硬
石膏、镁硅钙石(merwenite)、菱镁矿和钙
铝黄
长石。主要化学元素是CaO、SiO2和Al2O3(从高到低的顺序)。飞灰的粒度分布根据
锅炉类型、焚烧条件等而不同。典型的造纸灰分的所有颗粒均<500μm，50％<30μm。在本发明的上下文中，其他可能的飞灰还可以是煤飞灰和木飞灰(条件是CaO含量足够高)。来自废料焚烧的飞灰也是可能的，但可能被污染，因此可能需要额外的处理。来自烟道气处理中的不同步骤的飞灰也可用于此情况。也可以使用不同种类的改进性质的处理方法，例如分级(
分馏)和/或
研磨。飞灰还可以被纯化。
[0034] 步骤c)中的所述涂覆程序(其可涉及在纤维上成核、沉淀和/或结晶)可进一步根据作为现场或离线方法的替代的在线技术进行。
[0035] 所述涂覆程序还可以对纤维级分(fraction)的一部分进行(其可以在将所述级分添加到经处理的纤维的其余部分之前进行)并且还可在不同的纤维浓度下进行。涂覆程序还可以在其他功能试剂(例如性能化学品)的存在下进行。
[0036] 在整个本说明书中，表述“热塑性材料(thermoplastic)”旨在包括任何可用于制造地面覆盖物(如护根物)的情况中的热塑性聚合物(其可以是化石来源的)。所述聚合物可以是，但不限于，
丙烯酸酯如PMMA，PP(聚丙烯)，PE(聚乙烯)如HDPE(高
密度PE)，MDPE(中密度PE)，LDPE(低密度PE)，PA(聚酰胺)如尼龙，PS(聚苯乙烯)，聚氯乙烯(PVC)，聚砜，醚
酮或聚四氟乙烯(PTFE)。PE可进一步是经交联的(PEX)。其还可以是包含两种或更多种所述聚合物的共聚物或包含两种或更多种所述聚合物的混合物。优选地，使用PP(聚丙烯)或PE(聚乙烯)。
[0037] 根据本发明的第一方面的另一个优选的实施方案，地面覆盖物还含有一种或多种填料。
[0038] 根据本发明的第一方面的另一个优选的实施方案，填料选自滑石、
高岭土、石灰、
二氧化硅和氧化铝或其组合。
[0039] 根据本发明的第一方面的另一个优选的实施方案，功能试剂是一种或多种
着色剂和/或一种或多种性能化学品。所述功能试剂可改进不透明度和降低的亮度。第一方面的所述基材还可以被表面施胶、浸渍或
表面处理以提供诸如受控机械性质、生物降解能力和/或疏水性的特征。
[0040] 根据本发明的第一方面的另一个优选的实施方案，性能化学品选自：强度添加剂、疏水性试剂和助留化学品(retention chemical)或其组合。所述性能化学品还可以是以下的一种或多种：
[0041]
湿强度化学品，其可以是例如UF
树脂(尿素-甲
醛)、三聚氰胺-甲醛树脂(MF)、聚酰胺-胺表氯醇(PAAE)、表氯醇(ECH)、聚丙烯酰胺/乙二醛、
淀粉/乙二醛
[0042]
水溶性聚合物，如
固定剂(PDADMAC、CPAM、PEI、PVAm、阳离子淀粉)、助留化学品(阳离子PAM、PAM、阴离子PAM、PEI、阳离子淀粉、两性淀粉、PEO等)、干强度剂(阳离子淀粉、不同的树胶、基于丙烯酰胺的聚合物(PAM)、聚乙烯胺(PVAm)、CMC、壳聚糖等)和湿强度剂(参见上文)。
[0043] 施胶分散体，如烷基烯酮二聚体(AKD)、烯基
琥珀酸酐(ASA)、松香。
[0044] 颜料CaCO3等和有机颜料，如淀粉颜料。
[0045] 表面施胶或涂覆(涂料)化学品，包括
[0046] -胶乳，如苯乙烯/丁二烯、苯乙烯/丙烯酸酯，或SMA，SMI，PE乳液，纳米淀粉[0047] -交联剂
[0048] -控制电或介电性质的化学品，如
电解质
[0049] -控制表面强度以及例如粉化(dusting，撒粉、除尘)的粘合剂
[0050] 根据本发明的第一方面的另一个优选的实施方案，着色剂包括一种或多种UV吸收剂和/或
炭黑。
[0051] 根据本发明的第一方面的另一个优选的实施方案，所述地面覆盖物还包含一种或多种
杀生物剂和/或营养物。杀生物剂可以是杀
真菌剂或杀细菌剂或其组合。营养物还可以是光合作用的刺激物。
[0052] 根据本发明的第一方面的另一个优选的实施方案，炭黑源自非化石来源，优选源自非化石来源的
有机废物残渣或生物质。该来源优选为木质素。
[0053] 根据本发明的第一方面的另一个优选的实施方案，所述覆盖物还包括一个或多个额外层。所述层可以由纳米纤维素、微原纤化纤维素和/或纤维素晶须形成，或由热塑性材料形成，或由包含木质纤维素来源的纤维以及一种或多种热塑性材料两者的
复合材料形成。所述纳米纤维素、微原纤化纤维素或纤维素晶须可以优选以0.2-40g/m2的量添加，或更优选以1-30g/m2的量添加，或最优选以5-25g/m2的量添加。所述纳米纤维素、微原纤化纤维素或纤维素晶须可以以悬浮体的形式添加，其还可以包含适合于所述情况的其他工艺或性能化学品。额外层可以提供与增强的水阻隔性、熏蒸、氧气阻隔性等有关的增强的特性，但是其还可对强度性质以及尺寸
稳定性有影响，这也很重要。
[0054] 根据本发明的第二方面的方法的另一个优选的实施方案，该形成用干铺或湿铺工艺进行，优选湿铺工艺。
[0055] 根据本发明的第二方面的方法的另一个优选的实施方案，步骤c)和d)在纸/板生产线的湿部进行。如前所述，纸可以是多层纸。
[0056] 根据本发明的第二方面的方法的另一个优选的实施方案，步骤f)还包括添加一种或多种杀生物剂和/或营养物。
[0057] 如上所述，本发明提供了在制备成本有效的地面覆盖物、优选地为纸护根物的形式时，使用矿物质涂覆的纤维作为材料。此外，合成的矿物质可以优选地通过使
用例如CO2沉淀到纤维上。通过该固定方法，可以降低基材的成本，增强不透明度并增强生物杀伤(biocidic)作用(控制降解)。该方法还需要较少的粘合剂，并且还可以用作土壤的营养物。另外，本发明从环境角度解决了飞灰的结合的问题。因此，本发明还允许以有效的方式再利用和散布飞灰(作为地面覆盖物的一部分)，这是一种对生态无害的解决方案。
[0058] 原料(优选包括飞灰)的组成应优选具有高含量的CaO(>30％)，而亮度较不显著。事实上，为了防止光透射，较低亮度等级是更优选的。暗色颜料将使得在表面处理步骤中对黑色颜料(填料)的需求减少。通过利用该方法，可以控制功能试剂和矿物质对土壤的配量。
[0059] 飞灰中还可以有一定量的Fe、Mg、Na、K、Zn等，其可充当示踪剂。
[0060] 使用飞灰(而不是石灰)还可以减少CO2排放。另外，人们可以预料，飞灰本身对于护根物形式的地下覆盖物具有农药效果。此外，根据本发明的第一方面，因为飞灰结合在地面覆盖物中，较少的飞灰(与通常的飞灰添加方法相比)会被水冲洗到
地下水。根据本发明的第一方面的地面覆盖物，例如护根物，还可以有助于(例如在
温室环境中)改进冬季的保温和夏季的冷却，以延长生长季节。地面覆盖物还可以有助于土壤调节/
土壤改良，以改善贫瘠土壤或重建土壤。所述地面覆盖物还可以有助于增强将碳
锁定到土壤中的土壤管理机制。所述地面覆盖物也可以以这样的方式作出贡献，即可以需要较少量的化学
肥料。在额外的施肥化学品例如
磷酸盐、尿素等的存在下还可能发生沉淀，这也可以增强地面覆盖物的所述效果。
[0061] 本发明的每个方面的优选的特征对于其他方面中的每一个均作了必要的
修改。本文提及的
现有技术文件在法律允许的最大程度上被并入。
[0062] 鉴于本发明的以上详细描述，其他修改和变化对于本领域技术人员将变得显而易见。然而，显而易见的是，可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行这类其他修改和变化。
