可控制熟化过程的农产品用保护性覆材 【技术领域】
本发明涉及一种保护农产品的措施，其包括在收获前对所述产品的保护，并且特别涉及一种由无纺织物构成的农产品用保护性覆材，它既能保护农产品远离灰尘和昆虫，又能够改变或控制置于其中的农产品的熟化，同时该覆材还任选一次性使用。
背景技术
对于许多种类的农产品(包括食品类作物(象香蕉、菠萝等)和非食品类作物(象蔷薇属植物等))，人们希望在这些作物在相应的藤蔓和枝条上长熟和/或熟化的时候，保护它们远离尘土和昆虫。在过去，管状的聚乙烯薄膜被用来保护香蕉等农作物。但是，经验表明，这些类型的保护性覆材并不尽如人意，原因在于不利的透光率和湿气转移。为了使得湿气能够蒸发离开农产品(比如对于香蕉，不然的话可能引起污染，并促进霉菌和类似物的生长)，典型的是采用穿孔的聚乙烯薄膜。穿孔会使灰尘和其它的污染物进入，从而使覆材提供的保护性大打折扣。
已知透光率能够显著影响农作物的生长和成熟方式。比如，在种植园中大规模生长地香蕉，依照香蕉植株是位于阴暗处附近，还是位于象种植园外围的那些暴露于连续的日照之中的地方，其成熟率会有显著的差异。
进一步来说，使用迄今为止常规的塑料膜作为保护材料时，在挥发性催熟化学品(不论是内生的还是人工提供的)作用下的农产品熟化都会受到不利的影响。当我们观察像香蕉等食品类作物时，这种效果特别明显。当香蕉在没有覆盖任何保护材料的情况下生长时，发生自然熟化，结出的香蕉串的两端，要么太成熟，要么非常生，从而整串来讲获利较低。当将常规的薄膜用作保护材料时，截留的挥发性催熟化学物质，例如乙烯二氧化物和赤霉素等被集留其中，导致整串果实成熟过快，香蕉体型小，市场价值不高。
WO98/51578公开了一种由纤维纸制成的农产品用袋状覆材。然而，据信其中公开的构造在严酷或潮湿的环境下不能表现出所期望的耐用程度，也不能提供所期望的气体渗透性。
本发明提供一种改进形式的农产品用保护性覆材，其特别适合用于在收获农产品之前控制其原位催熟，而且其设计经济实用，并任选一次性使用。
发明概述
一种体现本发明原理的保护性覆材被用于农产品的保护(包括那些尚未收获的农产品，例如食品类作物(象香蕉、菠萝等)和非食品类作物(象蔷薇属植物等))。这种保护性覆材能够在农作物生长期间控制其熟化以获得最佳产品价值。这种保护性覆材既可以作成薄片状，覆盖整个或部分农产品的附近处；也可以被做成管状，并且其大小使所述覆材能够安置在相应的农产品的周围，使农产品实质上被套入其中。
本发明的保护性覆材由纤维状和/或长丝状成分形成的纤维无纺织物构成，纤维无纺织物能够调节作物的熟化过程，同时阻止灰尘和昆虫的通过，从而保护农作物免受潜在的有害环境条件的危害。农产品的熟化可以通过如下控制，即单独或者结合使用让通过保护性覆材各个区域的透光率随着孔隙的分布和开阔程度而变化的方法。透光率可以通过适宜方法来控制，以便降低农产品的光照水平。如下所述一项或多项措施的应用给出了控制透光率的实例：采用能够增强或减少反射率的涂刷区域；采用包含能调整反射率的染料、颜料和/或遮光剂等的纤维材料；改变纤维材料的密度；以及一层或多层纤维材料的层叠。此外或另选，整体保护性覆材的各个区域可以包含张开或者闭合的孔隙，以释放、隔离或者转移整个农产品周围生成或导入的挥发性催熟化学品。
覆材的纤维无纺织物包含选自热塑性聚合物、热固性聚合物、天然纤维以及它们的组合的纤维材料。所述无纺织物的纤维材料可以是热粘的、胶粘的，或者是水刺缠结的(水刺处理的)，以提供所期望的整合度的织物。所述纤维无纺织物可以只使用由长丝成分形成；或者结合短纤维而形成，以纺粘聚合物材料的形式形成织物。
本发明中的保护性覆材还可以被赋予另外的特性，以便其在农产品保护中的有效使用。如果需要的话，无纺织物可以包含一层或多层的其它衬底(比如像多孔聚合物膜或增强用棉麻织物)，可以采用水刺缠结方法、胶粘附着方法以及其它的合适的整合方法将它们整合到织物中。进一步的，从杀虫剂、杀菌剂、杀藻剂、腐败抑制剂、挥发性催熟化学品吸收剂、紫外线防护物质等中选出的一种或多种保护性增强物质可以被结合到纤维无纺织物中。这种保护性增强物质可以在聚合物中以熔融添加物的形式提供，以及作为纤维的表面处理、和/或对无纺织物的局部处理而提供。另外还可以使用颜料试剂。
本发明的第一种农产品保护方法，包括如下步骤：提供至少一张由纤维状和/或长丝状成分形成的无纺织物，用该无纺织物沿圆周或部分地围住农产品。该方法还包括，以预定的长度和宽度切割无纺织物形成所期望的农产品保护性覆材，紧邻农产品布置该保护性覆材，使其远离灰尘和/或昆虫。采用一些代表性的器具如胶、胶带、粘扣带、卡钉、拉链、夹子、扣子和带子等，可以将所述保护性覆材沿一边或多边持久地、半持久地或者暂时性地固定在农作物上。
本发明的第二种农产品保护方法，包括如下步骤，提供至少一张由纤维状和/或长丝状成分形成的无纺织物，将无纺织物的边沿部分连接在一起以形成管状。该方法还包括，以预定的长度切割该管状物以形成保护性覆材，将该保护性覆材放置于农作物的周围以使其远离灰尘和/或昆虫。该无纺织物可以包含热粘聚合物短纤维，或胶粘的纤维材料。当织物由纺粘聚合物材料形成时，该织物包含基本连续的聚合物长丝体。
进一步的，对于上述的每一种优选的实施方式，都可以采取各种方法构造薄片和/或连接方式，以形成贯穿保护性覆材并达到其下面的农作物的通孔。这种通透结构可以设置在保护性覆材的一个或多个区域上，或者在其整个长度方向或宽度方向上延伸，并且可以包括像折片、气口和交叠狭缝等典型构造，可以采用或者不采用进一步的手段以将这些通透结构固定在封闭位置。
从随后的详细说明、附图以及所附的权利要求中，可以非常明显地领会到本发明的其它特征和优点。
附图简要说明
图1是根据本发明原理的用于保护农产品的无纺织物的一个形成设备示意图；
图2是用于形成实施本发明的无纺织物的一个水刺成形表面的示意图；
图3是用于形成实施本发明的无纺织物的一个成形表面的示意图；
图3A-3D是用于水刺处理实施本发明的无纺织物的又一个成形表面的示意图；
图4是沿着农产品的外围施用的保护性覆材的侧示图；
图5是一个有代表性的改进的保护性覆材的侧示图，其上部区域被另一纤维材料层覆盖，以屏蔽光透射；
图6是一个有代表性的改进的保护性覆材的侧示图，其垂直中线部分有一连续的刷涂条带，以屏蔽光透射；以及
图7是一个有代表性的改进的保护性覆材的侧示图，其水平中线部分有一连续的刷涂条带，以屏蔽光透射。
发明详述
可以采取多种方式来实施本发明，附图和下文描述的是一种优选的实施方式，应该理解的是，此处的公开被认为是作为本发明的的一个范例，而并非试图将本发明限定在所描述的特定实施例范围之内。
本发明致力于一种农产品用保护性覆材，特别适合应用于例如农产品的保护、控制栽培前期和栽培过程中的香蕉、菠萝等的熟化。在许多农产品的生长期间，人们期望保护这些农产品远离灰尘(可能包括火山灰)和昆虫，同时控制作物发育成熟的速度和均一性。
体现本发明的基本原理的保护性覆材典型地可以是具有给定的长度和宽度的薄片；或者呈大致管状的构造，其大小正好能够使其紧贴相关的农作物。所述覆材包括由纤维状和/或长丝状成分形成的纤维无纺织物。所选择的纤维无纺织物可以控制透光率的水平和/或控制挥发性催熟化学品(像乙烯二氧化物和赤霉素等)的散发，同时阻碍灰尘的通过和昆虫的入侵。
所述纤维无纺织物可由选自热塑性聚合物、热固性聚合物、天然纤维、以及它们的组合的纤维材料形成。当以纺粘聚合物材料的形式提供织物时，纤维无纺织物可以由长丝状成分形成。无纺织物优选应具有大约10到100gm/m2的基重，在一个特别优选的形式中，其由热粘聚丙烯短纤维构成。
本发明的保护性覆材可以构造成不同的形式，以促使其在农作物保护的应用中更为经济合理。在一些应用场合下，可能需要在织物中结合至少一层的其它衬底，例如一层增强用棉麻织物或多孔聚合物膜，采用水刺缠结(水刺处理)可以促使这种麻织物的并入以形成纤维状无纺织物。
纤维无纺织物可以包含聚合物材料，所述聚合物材料中结合有选自杀虫剂、杀菌剂、杀藻剂、腐败抑制剂、挥发性催熟化学品吸收剂、紫外线防护物质等的一种或多种保护性增强物质。也可考虑在织物的聚合物材料中，在需要改变透光率的区域中整体地施加颜料试剂。这种保护性增强物质可以在形成无纺织物的聚合物中以熔融添加物的形式提供；或在织物的形成之前，包含在对形成织物的纤维材料的表面处理之中。可以将一种或多种的保护性增强物质用于无纺织物形成以后的局部处理中，这也落于本发明的范围之内。
下述的实施例描述了形成用于制造本发明的保护性覆材的无纺织物的各种技术方案。在随后的应用中，至少一张无纺织物可以以薄片的形式使用；或者其边缘连接形成管状物，所述管状物被切割成规定的长度，以形成预期的保护性覆材。管状物形成的步骤中，织物的边缘部分可以采用热粘、胶粘或缝合的方式连接。所述保护性覆材通常被置于相关农产品周围或其上部，使它们远离灰尘和/或昆虫。
实施例1热粘梳理短纤维
本发明的保护性覆材由无纺织物形成，该无纺织物由通常的梳理型2.0英寸长、9.0旦尼尔的短聚丙烯纤维制成。梳理纤维卷的基重为每平方米45克。梳理过的纤维垫通过轧光机辊隙，以每线性英寸450磅的压力被热粘结，该轧光机支撑辊表面的温度是300-310°F，压花辊表面温度是300-310°F；以点状花纹粘结，该粘结面积相当于总表面积的9％。加工典型的无纺织物的总线速度大约为400英尺/分钟，该织物被做成管状以形成本发明的保护性覆材。
实施例2纺粘长丝成分
粘合的预成形纤维网可以在商业化的纺粘生产线上以标准的加工条件生产。特别适用于具有每平方米20克的基重、1.8旦尼尔的聚酯长丝的预成形纤网。预成形纤网通过轧光机粘合，轧光机的温度为200-220℃，间隙压力为每线性英寸320磅。纺粘纤维网被成形为管状以形成本发明的保护性覆材。
实施例3非开孔水刺织物
采用图1所示的成形设备，通过提供含100重量％的聚酯纤维的(例如Wellman提供的T-472 PET，1.2dpf，纤维长度1.5英寸)预成形纤维网可以制造根据本发明所述的无纺织物。所述预成形的纤维垫可以使用如图1中所示意的一系列的缠结喷管(entangling manifold)进行缠结。图1示出了形成根据本发明所述的无纺织物的水刺缠结设备。该设备包括一个传送带12形式的成孔表面，预成形纤维垫P置于其上，由缠结喷管14进行预缠结，缠结喷管14包括许多个支管。在本例中，缠结喷管14的每一个支管包括三个带孔板(orifice strip)，每个上面的120微米的孔口排列成每英寸42.3个，三个支管依次工作在100、300和600磅/平方英寸的压力下，线速度为每分钟45英尺。预成形纤维网随后通过两组蒸汽干燥罐于300°F下干燥。预成形纤维网的基重为1.5盎司/平方码(±7％)。
预成形纤维网再接收一层每平方码2.0盎司的含有空气的型号为472 PET的纤维垫。用一系列的缠结支管对预成形纤维网和纤维垫进行进一步缠结，支管的操作压力依次为100、300和600磅/平方英寸，线速度为每分钟45英尺。图1中的缠结设备还包括一个成象转筒18，其包含一个三维成象转印设备，使在已经缠结处理的预成形纤维网层上形成图案。成象转印设备包含一个可移动的成象表面，该表面相对于一组缠结支管22移动，缠结支管22与成象转印设备的成象表面所界定的三维部分一起在所形成的织物上产生图像和图案。缠结支管22包括排列成每英寸42.3个的120微米孔口，每个支管操作压力为2800磅/平方英寸。印有图案的无纺织物随后通过两组蒸汽干燥罐于300°F下干燥。
如图2所示，转筒18的三维成象转印设备配备有产生非开孔图案的成像表面。
实施例4开孔水刺织物
以上述实施例的处理方法制造织物，不同的是，如图3所示，转筒18配备有产生开孔图案的成像表面。
实施例5非开孔水刺织物结合麻织物
使用图1的装置制造一种复合无纺织物，其中成象设备18配备有如图3A-3D所示的“八角形/方形”成像表面。缠结处理的织物层由1.5英寸长、1.5旦尼尔的聚酯短纤维制成，经梳理、交叠，用Perfojet2000Jetlace缠结机器进行缠结。PET织物层16是7×5目、70旦尼尔麻织物，可购自Conwed Plastics公司(Minneapolis，明尼苏达)。热粘结的2.0旦尼尔聚酯热粘纤维层被用作粘结层20，目标基重为50gsm。
纤维层以每分钟40英尺的速度被摊开，继而被三个连续的缠结喷管22冲击，每个缠结喷管操作压力为4000-psi。每个缠结喷管22分布有排列成每英寸42.3个的120微米孔口。
实施例6纺粘结合薄膜挤出
将14％压花面积的热轧过的85克每平方米(gsm)纺粘聚丙烯预先缠绕好为一卷，用作基材。采用一个五段挤出机系统，在该基材上施加共-聚酯薄膜挤出。共-聚酯高分子混合物由65％(w/w)的乙基甲基丙烯酸酯和35％(w/w)共-聚酯聚合物组成。五段挤出机的每段依次工作在350°F、450°F、485°F、525°F和515°F。熔融膜挤出的熔化温度为477°F。浇注点的温度是，对于捏合辊为80°F，对于排出辊为65°F，对于剥离辊为70°F。浇注站辊压力是，对于捏合辊为75磅每平方英寸，对于剥离辊为60磅每平方英寸。加工此材料的总线速为51英尺每分钟。
实施例7无纺织物的机械压制
如果要求保护用品具有增强的整合性，可以采用机械压制的方法进一步处理无纺织物。
--机械预缩整理(Sanforizing)
为增加本发明中的无纺织物的柔韧和悬垂性，可以对织物进行轻微的压制，例如采取机械预缩整理(Sanforized(R)是Cluett，Peabody &Co.，Inc的注册商标)。已发现这种处理可以增强织物的手感和悬垂性，对织物的机械性能没有不利的影响，对形成的图案也没有害处。
--阻尼预缩工艺(Micrexing)
用于本发明的无纺织物可以经过一种微皱缩整理过程来进行机械压制。所用的微皱缩整理设备可以从Micrex公司(Walpole，马萨诸塞州)商购获得，其名称为该公司的注册商标MICREX。专利号为3,260,778、3,416,192、3,810,280、4,090,385和4,717,329的美国专利描述了进行MICREXING操作的设备，它们作为参考引用于此。在这样的设备中，借助施压装置通过底层结构施加预定量的压力，并将压力施加在连续供给无纺织物薄片的路径上。无纺织物由旋转的驱动辊运载，压力隔着无纺织物施加在旋转的驱动辊上。无纺织物在施加的压力作用下与一个减速表面相抵触。减速的表面和施加的压力相结合，使织物产生绉皱，从而在无纺织物的平坦表面上时纤维成分发生扭曲。
为了使上述的作为范例的保护性覆材能够调控使用该保护性覆材的相关农产品的熟化过程，可以改进或者改变该覆材的一个或多个区域，引入调控透光率和/或挥发性催熟化学品的措施。如下的一种或几种措施的运用，代表了透光率控制措施的实例：采用能够增强或减少反射率的涂刷区域；采用包含用于调节反射率的染料、颜料和/或遮光剂等的纤维材料；改变纤维材料的密度；以及一层或多层纤维材料的层叠。图5到图7描述的是根据本发明的一个保护性覆材，其已经被用于具有代表性的食品类农作物。在图5中，对该覆材的上部进行了改进，以影响农产品的熟化过程，在此处是覆材上部具有较低的透光率。当光源处于从上向下照射的位置时，这种形式的保护性覆材是特别有利的。图6和图7中，交错的区域具有不同的熟化性能。类似这样的改进存在于保护性覆材的至少一个区域上，这种改进包括透光率的变化和/或挥发性催熟物的分离、释放或者转移的改变。
从以上所叙述的内容，在不偏离本发明的本质和新理念的情况下，可以作出许多的修改或变化。应该理解的是，这里公开的特定的实施方案并不是试图或者应该被引申为对本发明的限制。根据所附的权利要求，公开的内容意味着所有这样的修改都将落入权利要求的范围之内。