Биоконтейнер

Предложенная полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно к области растениеводства, и может быть использовано при контей-нировании семян сельскохозяйственных культур, огородных, лекарственных и декоративных растений для хранения и перед посадкой в грунт. Кроме того, возможно применение для упаковки саженцев деревьев, лозы и ростков. Биоконтейнер шарообразной формы для посадки семян растений, спрессованный из порошка биогумуса и/или торфа, имеет глухую полость в виде усеченного конуса, открытую со стороны большего основания, меньшее основание которой с наружной поверхностью изделия образует перемычку, где в полости размещаются семена растений, и запрессованную пробкой из формообразующего вещества. Новым является то, что биоконтейнер выполнен с центральным цилиндрическим участком, соосным с конической полостью, образующая которой наклонена под углом 8-9° под заклинивание пробки, выполненной в форме автономно изготовленного шарика, а перемычка под глухой полостью составляет 0,3-0,4 высоты контейнера, при этом диаметр шарика пробки выбран соразмерным глубине запрессовки в коническую полость. Особенностью предложенного биоконтейнера является то, что он спрессован из порошкового вещества с влажностью 25-28%. Предложенное техническое решение обеспечило повышение показателей назначения биоконтейнера и его качественных характеристик в эксплуатации по назначению.

Предложенная полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно к области растениеводства, и может быть использовано при контейнировании семян сельскохозяйственных культур, огородных, лекарственных и декоративных растений для хранения и перед посадкой в грунт. Кроме того, возможно применение для упаковки саженцев деревьев, лозы и ростков.

Уровень данной области техники характеризует двухслойный биоконтейнер, описанный в патенте RU 2264698, А01C 1/06, 2005 г., который прессуется из биологически усваиваемого вещества с формированием в нем полости для размещения семени, которое затем сверху запрессовывается.

В качестве формообразующего биологически усваиваемого вещества внешней оболочки используется смесь (мас.%): 80 - биокомпоста, 4 - комплексного минерального удобрения, 5,9 - связующего карбоксиметилцеллюлозы, 1 - микрогранулы полиакрилового геля в качестве водосорбента, 0,1 - микроэлементов и биологически активных веществ, 9 - вспученного перлита (наполнителя).

В состав внутренней оболочки входят те же компоненты, но без минеральных солей и водосорбента, причем содержание биокомпоста составляет 85 мас.%.

К недостаткам описанного биоконтейнера следует отнести технологическую сложность послойного изготовления профильной конструкции и энергоемкость процесса его изготовления.

Наличие в составе биоконтейнера связующего - карбоксиметилцеллюлозы снижает функциональную надежность предпосевной подготовки семян растений, так как затрудняет дыхание семян, снижая тем самым их сохранность и уменьшая всхожесть в почве.

Прочно связанный монолитный биоконтейнер слишком медленно разрушается в почве, чем заметно задерживает пробуждение семени и приводит к более позднему выходу ростка на поверхность, замедляя развитие растения.

Более совершенным является биоконтейнер по патенту RU 2314666 С1, А01C 1/06 (2006.01), который по технической сущности и числу совпадающих признаков выбран в качестве наиболее близкого аналога предложенному биоконтейнеру.

Известный биоконтейнер представляет собой шарообразное изделие, спрессованное из биологически усваиваемого вещества, представляющего собой порошок биокомпоста (биогумуса) и/или торфа при его (2-4)-кратном уменьшении объема, в котором сформирована глухая полость для размещения семян, запечатываемая затем посредством прессования со стороны открытого большего основания полости основного формообразующего вещества с (1,5-1,8)-кратным уменьшением его объема.

Глухая полость в биоконтейнере выполнена в форме усеченного конуса, образующая которого наклонена под углом 20-35°, меньшим основанием обращенного внутрь биоконтейнера.

Глубина глухой полости выбрана таким образом, чтобы перемычка (L) - расстояние от меньшего основания усеченного конуса до наружной поверхности шарообразного биоконтейнера составляла 0,1-0,25 от его общей высоты (Н)

Особенностью этого биоконтейнера является то, что для формообразования изделия используются порошки биокомпоста и торфа влажностью 12-14% без использования дополнительного связующего.

В качестве формообразующего биологически усваиваемого вещества используется любое вещество, способное быть биологически усвоенным растением после пробуждения семени (при наличии достаточного количества влаги) и частичной переработки его почвенными микроорганизмами, а также способное при уменьшении объема в процессе прессования приобретать заданные форму и механическую прочность и сохранять их при длительном хранении, когда семена находятся в покое.

В качестве такого вещества в известном биоконтейнере использованы массой не менее 97% порошкообразные биокомпост, торф или их смесь с размерами частиц не более 2,5 мм..

Массовое соотношение высушенных до состояния сыпучести порошков биокомпоста и торфа подбирается по показателю наилучшей спрессовываемости, так как внесение каких-либо связующих веществ не допускается из-за резкого ухудшения при этом прорастания семян и замедления развития растений.

Описанная конструкция биоконтейнера обеспечивает повышение всхожести упакованных семян и более быстрый распад монолитной конструкции на части в почве с эффектом ее культивации, что достигается при значительном расширении разбухающего биоконтейнера.

Первое достигается за счет улучшения влажностного режима и условий дыхания семени при хранении, на которое исключено стрессовое воздействие в виде увлажнения с последующей сушкой по аналогу, а второе - структурой адгезионной связи порошкового исходного продукта без использования связующего.

Однако, продолжением достоинств известного биоконтейнера являются присущие недостатки.

Главный недостаток заключается в том, что при запечатывании глухой полости прямым прессованием формообразующего вещества возможны случаи повреждающих воздействий на семена усилиями щадящего режима осаживания, вследствие чего семена теряют способность к репродукции растений.

При отсутствии связующих и клеящих компонентов в структуре формообразующего вещества усилия прессования биоконтейнера значительны, что приводит к переуплотнению его сухого материала, который затруднительно диспергируется в естественных условиях посадочного грунта.

Относительно большой раствор конуса глухой полости биоконтейнера призван снизить нагрузку на семена за счет разложения усилия прессования порошкового материала пробки, однако является неприемлемым для запрессовывания готового шарика-пробки. В этом случае запрессованный шарик заметно выступает за габариты изделия.

При этом вынужденно формируется тонкая перемычка биоконтейнера под глухой полостью, которая является ненадежной теплозащитой примыкающего семени растения в сборе изделия, что может послужить причиной его замерзания в грунте при циклических перепадах весенних температур неустойчивого климата.

Опытная проверка изготовления биоконтейнеров по прототипу из порошкового вещества с влажностью 12-14% показала, что сформированный несущий монолит изделия нефункционален при посадке в почву без дополнительной обработки, например, увлажнением, так как практически он разрушается чрезвычайно долго, заметно задерживая всхожесть семян.

Задачей, на решение которой направлена настоящая полезная модель, является устранение отмеченных недостатков для дальнейшего усовершенствования конструкции биоконтейнера, технологичного в изготовлении, надежного для хранения семян и функционального по назначению.

Требуемый технический результат достигается тем, что известный биоконтейнер шарообразной формы для посадки семян растений, спрессованный из порошка биогумуса и/или торфа, имеющий глухую полость в виде усеченного конуса, открытую со стороны большего основания, меньшее основание которой с наружной поверхностью изделия образует перемычку, где в полости размещаются семена растений, и запрессованную пробкой из формообразующего вещества, по предложению авторов, он выполнен с центральным цилиндрическим участком, соосным с конической полостью, образующая которой наклонена под углом 8-9° под заклинивание пробки, выполненной в форме автономно изготовленного шарика, а перемычка под глухой полостью составляет 0,3-0,4 высоты контейнера, при этом диаметр шарика пробки выбран соразмерным глубине запрессовки в коническую полость.

Особенностью предложенного биоконтейнера является то, что он спрессован из порошкового вещества с влажностью 25-28%.

Отличительные признаки обеспечили повышение показателей назначения биоконтейнера и его качественных характеристик в эксплуатации по назначению.

Выполнение биоконтейнера с цилиндрическим участком, ось которого совпадает с осью конической полости, направлено на повышение точности смыкания частей штампового инструмента, упрощая техпроцесс глухого прессования готового профиля шарообразного изделия с поднутрением за один рабочий ход.

При этом расширяются технологические возможности биоконтейнера, в котором возможно ориентированно сажать в грунт ростки и черенки растений.

Наклон образующей конической полости под оптимизированным углом 8-9°, превышающим угол трения спрессованного материала, обеспечивает надежное крепление шариковой пробки в заданном положении ее заклинивания, вписанной в габариты наружного профиля изделия. Это упрощает автоматизацию посадочных работ биоконтейнеров из бункера, в котором не происходит сводов и заторов, через питатель с шиберным делителем потока, причем без ориентирующего приспособления.

Относительно малый угол наклона образующих конической полости обеспечивает свободное извлечение прессового инструмента сложного профиля без разрушений сформированного биоконтейнера.

Автономное изготовление шариковой пробки заданного размера упрощает сборку равнопрочных структурных элементов, не взаимодействующих при этом с размещенным внутри изделия семенами растений.

Выполнение перемычки под глухой полостью толщиной 0,3-0,4 высоты биоконтейнера обеспечивает расположение семян в любом пространственном положении сборного изделия близко к центру, что гарантирует необходимую теплоизоляцию при автоматической высадке в грунт в зоне неустойчивого климата, предохраняя весной семена от замерзания при циклических колебаниях температуры окружающей среды.

Прессование элементов контейнера из порошкового биогумуса (-компоста) и/или торфа с влажностью 25-28% осуществляется без специальных связующих, которые являются балластом, и надежно обеспечивает динамичное разрушение изделия на части при посадке в грунт.

При влажности подготовленного биогумуса, торфа менее 25% механическая прочность формируемого биоконтейнера неудовлетворительна, так как при прессовании не обеспечивается достаточного сцепления частиц порошка.

При влажности порошкового формообразующего материала более 28% прессование нетехнологично из-за повышения удельных нагрузок и экссудации излишков влаги. Избыток влаги в биоконтейнере может провоцировать преждевременное начало роста семян.

Следовательно, каждый существенный признак необходим, а их совокупность в устойчивой взаимосвязи является достаточной для достижения новизны качества, неприсущей признакам в разобщенности, то есть поставленная техническая задача решается не суммой эффектов, а новым сверхэффектом суммы признаков.

Сущность предложенной полезной модели поясняется чертежом, который имеет чисто иллюстративную цель и не ограничивает объема притязаний формулы. На чертеже изображены:

на фиг.1 - биоконтейнер;

на фиг.2 - то же, вариант выполнения.

Биоконтейнеры 1 для укупоревания семян растений выполняют разнообразной формы диаметром (D_к ) 20, 30 и 40 мм прессованием механической смеси порошковых компонентов, количественный и качественный состав которых определяется в зависимости от культуры, сорта и районирования растений.

В качестве примера выполнения композиции для формования биоконтейнеров ниже приведена смесь компонентов, мас.%:

Фракционность высушенных до влажности 25-28% биогумуса и торфа (верхового) определена диапазоном 3-5 мм, чтобы исключить технологическое пыление при дозировании..

Из приготовленной однородной смеси прессуют с коэффициентом 3,0-3,5 за один проход фигурного пуансона профильный биоконтейнер с формованием глухой полости 2 в форме усеченного конуса, образующая которого наклонена к оси под углом =8-9°.

Особенностью профиля биоконтейнера 1 является формирования цилиндрического пояска 3, ось которого совпадает с осью глухой полости 2.

После укладки в полость 2 контейнера 1 семени растения (условно не показано) она запечатывается запрессовкой автономно приготовленного из формообразующей смеси шарика 4, выполняющего роль пробки.

Оптимизированные геометрические соотношения характерных размеров биоконтейнера различного калибра сведены в таблицу, где:

D_к - диаметр формообразующей сферы;

Н - высота контейнера;

L - толщина перемычки;

- угол наклона образующей конической полости 2;

d_ш - диаметр шариковой пробки 4;

h - высота пояска 3.

Таблица
Dк, мм	Н, мм	L, мм	H/L	, °	d ш, мм	h, мм
20	18,9	7,4	0,39	9	7	7
30	28,5	11,5	0,40	8	10
40	37	12	0,32	8,5	15	12
40	60	20	0,33	8,5	20	35
- по варианту выполнения биоконтейнера фиг.2.

Предложенный биоконтейнер, выполненный из биологически усваиваемых растением веществ, включая органические и неорганические питательные вещества, биологически активные вещества, способствующие интенсивному росту и развитию растений, относится к твердым органическим удобрениям и соответствует СанПиН 1.2.1170-02 в качестве средства для предпосевной подготовки семян.

При неоднократном замораживании-размораживании биоконтейнер сохраняет свои свойства и надежно теплоизолирует упакованное семя растений.

Предложенный биоконтейнер является экологически чистым продуктом и не представляет опасности для жизни и здоровья человека и окружающей среды.

При случайном попадании продукта контейнеров в сточные воды токсических соединений не образуется. В воде может незначительно повыситься содержание азота, фосфора, калия органических веществ.

Качественный и количественный состав формообразующего материала для контейнера был рассчитан по математической модели планирования эксперимента и проверен при изготовлении опытных изделий, которые были успешно проверены в натурной подготовке семян к посадке в грунт.

Предложенный биоконтейнер обеспечивает оптимальные условия для прорастания семян различных сельскохозяйственных, плодовых и цветочных растений, а также для их дальнейшего роста и развития в наиболее критические начальные этапы.

Локальная концентрация питательных, стимулирующих и защитных веществ в зоне, непосредственно примыкающей к семени, экономит материальные ресурсы, а достаточная механическая прочность контейнеров, их структура и форма, соотношение элементов создают дополнительную защиту семян от недостаточно благоприятных условий в почвенной среде, а также от повреждений семян при упаковке и во время автоматической работы посевных агрегатов.

Предложенное техническое решение обеспечивает дополнительную возможность для оптимизации сроков сева, увеличивая точность посадки семян и ростков, что в конечном счете способствует росту урожайности и качеству растительной продукции.

Проведенный сопоставительный анализ предложенного технического решения с выявленными аналогами уровня техники, из которого полезная модель явным образом не следует для специалиста по агрономии, показал, что она не известна, а с учетом возможности промышленного серийного изготовления биоконтейнеров на действующем оборудовании, можно сделать вывод о соответствии критериям патентоспособности.

1. Биоконтейнер шарообразной формы для посадки семян растений, спрессованный из порошка биогумуса и/или торфа, имеющий глухую полость в виде усеченного конуса, открытую со стороны большего основания, меньшее основание которой с наружной поверхностью изделия образует перемычку, где в полости размещаются семена растений, и запрессованную пробкой из формообразующего вещества, отличающийся тем, что он выполнен с центральным цилиндрическим участком, соосным с конической полостью, образующая которой наклонена под углом 8-9° под заклинивание пробки, выполненной в форме автономно изготовленного шарика, а перемычка под глухой полостью составляет 0,3-0,4 высоты контейнера.

2. Биоконтейнер по п.1, отличающийся тем, что диаметр шарика пробки выбран соразмерным глубине запрессовки в коническую полость.

3. Биконтейнер по пп.1 и 2, отличающийся тем, что он спрессован из порошкового вещества с влажностью 25-28%.