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MATELAS CAPILLAIRE ET SYSTEME DE SUB-IRRIGATION
A BASE DE CELUI-CI
INTRODUCTION
La présente invention a pour objet un matelas capillaire ainsi qu'un système
de
sub-irrigation à base de celui-ci, lequel système présente une amélioration
notable
dans le contrôle de la distribution d'eau à des plantes poussant dans des pots
placés sur le matelas. L'invention se distingue en ce sens que la vitesse de
propagation de l'eau dans le matelas est nettement supérieure à celle que l'on
trouve dans les systèmes existants tout en gardant les avantages de la
capillarité
du matelas et de la distribution qui est uniforme en tout point de celui-ci.
DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
Il existe déjà des systèmes de sub-irrigation à base de matelas capillaires.
Toutefois, des faiblesses ont été notes dans l'usage de certains matelas avec
ou
sans brisures capillaires. A titre d'exemples de ces faiblesses, on peut citer
= une importante évaporation d'eau dans les matelas capillaire si ceux-ci ne
contiennent pas de brisure capillaire;
= une croissance d'algues en surface des films perforés due à des conditions
d'humidité de surface permanente reliées à des excès d'eau nécessaires
pour que celle-ci soit disponible en tout point des matelas;
= une saturation des substrats de culture dans les pots à cause d'excès
d'irrigation et inversement manque d'eau dans des pots éloignés des
sources d'approvisionnement en eau; et
= une croissance irrégulière des plantes suite à des approvisionnements en
eau différents entre les pots situés à proximité ou loin des sources
d'approvisionnement.
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Le brevet US 5,839,659 au nom de MURRAY décrit des matelas d'irrigation
préfabriqués et prêts à être installés. Ces matelas ont l'avantage de
permettre une
installation rapide d'un système de sub-irrigation alors qu'auparavant
l'utilisateur
devait faire l'assemblage de ce système lui-même. Ils ne procurent par contre
aucune amélioration par rapport aux systèmes existants en ce qui concerne
l'évaporation importante de l'eau, la croissance des algues et l'uniformité
d'alimentation de l'eau. Celle-ci se fait en inondant le matelas ce qui fait
en sorte
que l'alimentation des pots est variable et non contrôlée selon les besoins
des
plantes.
Le brevet US 6,178,691 au nom de CARON et coll. décrit une méthode pour
réduire l'évaporation de l'eau dans un matelas capillaire en introduisant dans
la
structure de celui-ci une couche fibreuse compressible et non absorbante entre
une couche capillaire et un film perforé de surface en contact avec les pots.
Le
contact entre la base des pots et le matelas capillaire est assuré seulement
dans
les zones comprimées par les pots et le substrat de culture assure
l'aspiration par
capillarité de l'eau provenant du matelas capillaire. Cette méthode a des
avantages. Toutefois, la couche compressible utilisée n'a pas nécessairement
une
résilience constante sur toute sa surface et ainsi augmente le risque de
rétention
d'eau dans le matelas avec la création de zones humides en surface des matelas
où les algues prolifèrent. Par ailleurs, la vitesse de diffusion de l'eau dans
la
couche capillaire peut être est insuffisante pour assurer une distribution
égale sur
la surface de culture, ceci étant dû à la nature même d'un feutre capillaire.
Dans ce
dernier cas, on peut trouver des grandes disparités de contenu en eau des
substrats des pots et par le fait même observer des croissances inégales des
plantes.
Le brevet CA 2,270,767 de la Demanderesse au nom de AUGER, décrit un
matelas capillaire, présentant une amélioration de la brisure capillaire
située entre
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la couche capillaire et le film perforé de surface. Pour ce faire, la couche
fibreuse
est remplacée par une couche de mousse d'épaisseur et de résistance à la
compression calibrées. Cette modification fait en sorte que le dessus du film
perforé demeure sec dans la zone entre les pots. Le taux d'évaporation est
similaire à celui observé dans les matelas décrits par CARON et coll. Ainsi on
n'observe pas la prolifération des algues ni la présence de zones humides.
Toutefois, ces deux types de matelas présentent un même inconvénient, à savoir
une vitesse de diffusion de l'eau trop faible pour assurer une uniformité
d'arrosage
en tout point du matelas.
Les systèmes d'irrigation par matelas capillaires présentent tous des
inconvénients
comparativement aux tables inondables qui utilisent un principe de
fonctionnement
basé sur des arrosages de faibles quantités d'eau, mais à des fréquences
rapprochées. La manière idéale d'arroser les plantes est de leur fournir de
petites
quantités d'eau à la fois en évitant de saturer le substrat de culture de la
plante.
Les avantages de ces méthodes d'irrigation sont décrites par Peter Ling dans
une
publication #876 du bulletin OFA sous le titre : "How to determine when to
irrigate
automatically". La réduction de la saturation du substrat dans la zone
racinaire,
est un moyen efficace de réduire les maladies affectant les racines, elle
permet de
conserver un degré d'oxygénation élevé, de mieux contrôler la croissance des
plants et éviter l'étiolement. Les traitements phytosanitaires consécutifs à
des
conditions d'humidité élevées sont réduits par l'utilisation de cette méthode
d'irrigation.
Les systèmes actuels de sub-irrigation par matelas capillaires compensent la
non
uniformité de distribution en eau ou le manque de diffusion loin de la source
d'approvisionnement en eau en inondant les matelas lorsque possible pour avoir
la
certitude d'apporter suffisamment d'eau aux pots. Toutefois, les conséquences
d'un tel système sont la croissance d'algues en surface des matelas, un
système
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racinaire perturbé et sujet aux maladies et finalement l'obtention des
rendements
de croissance médiocres.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
La présente invention a pour but de fournir un nouveau matelas capillaire qui,
grâce à sa structure, permet lorsqu'il est utilisé dans un système de sub-
irrigation
de gérer la croissance des plantes tout en obtenant une irrigation et
croissance
uniforme.
Plus précisément, la présente invention a pour objet un matelas capillaire
utilisé
dans un système de sub-irrigation, lequel matelas permet d'irriguer les plants
de
pots placés sur celui-ci avec une quantité d'eau sensiblement égale en tout
point
grâce à un débit d'eau élevé dans le plan du matelas, ce débit étant nettement
supérieur à celui obtenu avec les matelas capillaires utilisés dans le
commerce
pour irriguer des plantes par le dessous. Selon l'invention, on contourne
cette
limitation en combinant une couche de diffusion de l'eau d'irrigation, de
permittivité
élevée, avec une couche de transfert capillaire de plus faible permittivité,
mais de
montée capillaire plus importante, cette combinaison permettant d'assurer un
débit
vertical suffisant pour alimenter rapidement toutes les plantes placées sur le
matelas capillaire.
Le matelas capillaire selon l'invention telle que revendiquée est caractérisé
en ce
qu'il comprend :
une couche imperméable de dessous;
une partie centrale comprenant une couche inférieure à porosité suffisante
pour assurer une transmittivité élevée d'eau et une couche supérieure
capillaire
ayant une transmittivité inférieure à celle de la couche inférieure mais une
hauteur
capillaire plus élevée, les tuyaux d'alimentation en eau s'étendant dans le
matelas
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le long de celui-ci pour être en contact direct avec lesdites couches
inférieure et
supérieure de la partie centrale;
une couche de bris capillaire disposée sur la couche supérieure de la partie
centrale; et
5 un film de surface perforé disposé sur la couche de bris capillaire pour
laisser
passer l'eau vers les plantes en pots;
la couche imperméable de dessous et le film de surface perforée étant joints
aux bords dudit matelas pour assurer une étanchéité desdits bords.
1o Tel que précédemment indiqué, des tuyaux d'alimentation perforés sont
placés
entre des bandes faites de non tissé comportant les deux couches, à savoir une
couche capillaire et une couche de diffusion placée en dessous de la couche
capillaire. Ces bandes peuvent être de largeur variable, de sorte que les
zones de
diffusion de l'eau d'irrigation reçoivent rapidement le fluide. La largeur de
ces
bandes est adaptée aux besoins d'irrigation en eau des pots. Une alternative
consiste à placer les tuyaux d'irrigation entre les couches en liant celles-ci
entre
elles tout en laissant des espaces non liés pour que les tuyaux d'irrigation
puissent
se dilater ou se contracter librement.
Le système de sub-irrigation est livré et installé sous forme de rouleaux
scellés sur
les cotés latéraux en rabattant et en soudant les bords d'un film imperméable
positionné à la face inférieure du produit au produit qui forme la surface
poreuse
du dessus du matelas. Les bandes de distribution de l'eau d'irrigation sont
installées entre les tuyaux perforés disposés à des intervalles déterminés
pour
alimenter de manière uniforme les pots posés sur le matelas. Une alternative
consiste à remplacer ces bandes par un ensemble de deux couches liées
ensemble en laissant des zones libres pour les tuyaux d'irrigation.
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Une couche de mousse assurant la brisure capillaire peut être disposée en
dessous de la surface poreuse en contact avec les pots. Une telle couche de
mousse permet de réduire les pertes par évapotranspiration. Cet usage est déjà
décrit par la demanderesse sous le brevet CA 2, 270, 767 au nom de Auger.
L'invention et ses avantages seront mieux compris à la description détaillée
mais
non limitative qui suit, faite en se référant aux dessins annexés.
DESCRIPTION DES DESSINS
La Figure 1 est une vue semi-éclatée de dessus montrant un matelas capillaire
selon un mode préférentiel de réalisation de l'invention, installé sur un
support plan
et dont les tubes d'alimentation en eau sont installés entre la couche de
distribution
et la couche capillaire;
La Figure la est une vue en coupe selon la ligne I-I d'une section du matelas
illustré sur la Figure 1;
La Figure 2 est une vue semi-éclatée de dessus montrant un matelas capillaire
selon un autre mode préférentiel de réalisation de l'invention, installé sur
un
support plan et dont les tubes d'alimentation en eau sont situés entre des
bandes
comprenant un assemblage de la couche de distribution et de la couche
capillaire;
La Figure 2a est une vue en coupe selon la ligne II-II d'une section du
matelas
illustré sur la Figure 2;
La Figure 3 est une vue partielle en perspective montrant une portion d'un
matelas
capillaire selon l'invention ayant des points en protubérance en dessous de sa
partie centrale;
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La Figure 4 est une vue partielle en perspective montrant une portion d'un
matelas
capillaire selon l'invention ayant une grille en dessous de sa partie
centrale;
La Figure 5 est une vue partielle en perspective montrant une portion d'un
matelas
capillaire où des bouclettes ont été créées par aiguilletage en dessous de sa
partie
centrale.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTION
Les régies de culture des plantes en pots requièrent des cycles courts. Une
simulation de ce cycle indique que pour une population de pots de 4" de
diamètre,
la demande en eau par cycle peut varier de 41/m2 à 27 I/m2 , ceci impliquant
un
temps d'arrosage de 17 à 118 minutes avec les systèmes conventionnels
comparativement un temps de 5 à 32 minutes avec le nouveau système de sub-
irrigation selon l'invention, qui comprend, comme éléments de base :
Un système d'approvisionnement en eau de plantes selon l'invention est
constitué
par
= une source d'alimentation en eau; et
= un matelas capillaire qui distribue uniformément et rapidement l'eau venant
de la source d'alimentation et sur lequel sont placés une série de pots
contenant des plantes dans leur substrat de croissance.
A ces éléments de base, il est souhaitable de combiner également, si besoin
est :
= des capteurs mesurant le degré de saturation en eau des substrats de
croissance;
= un système de régulation entre les mesures des capteurs et l'alimentation
en eau des matelas; et/ou
un système de récupération des eaux de drainage.
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Le matelas capillaire faisant l'objet de la présente invention tel qu'illustré
dans les
dessins ci-joints, se présente sous la forme d'une pièce de longueur et de
largeur
variables qui peut être livrée en rouleau que l'on déroule à l'installation.
Tels qu'ils sont illustrés sous leur forme déroulée dans les dessins annexés,
chaque matelas comprend une couche imperméable de dessous (1) également
appelée couche de base , qui est étanche dans les conditions normales
d'utilisation du matelas, ceci empêchant la perte des eaux d'irrigation du
matelas.
1o Chaque matelas comprend également une partie centrale (4) incluant une
couche
inférieure (2) de distribution de l'eau à transmittivité élevée supérieure à
10-4m2/s
et une couche supérieure capillaire (3) qui assurent le transfert de l'eau
d'irrigation
entre la couche de distribution et la base des pots placés sur un film perforé
(6)
permettant le passage de l'eau. Les couches combinées (2) et (3) se présentent
sous la forme de bandes séparées de largeur définie, qui sont disposées dans
le
sens longitudinal du rouleau. Le fait d'utiliser des bandes distinctes dans
l'assemblage du matelas capillaire a l'avantage d'assurer une distribution
rapide de
l'eau à travers le matelas.
Les couches (2) et (3) du matelas capillaire peuvent être assemblées par
aiguilletage sur toute la largeur du matelas, mais en gardant des zones non
liées
identifiées (8) sur la Figure 1 pour pouvoir y introduire les tuyaux
d'alimentation en
eau (9).
Alternativement, tel qu'illustré sur la Figure 2, ces couches peuvent être
assemblées pour remplir les espaces entre les tuyaux d'alimentation (9). Les
tuyaux d'alimentation (9) se présentent sous la forme de tubes perforés (9)
qui sont
disposés entre les bandes capillaires telles qu'illustrées sur la Figure 2 ou
en
sandwich entres les couches (2) et (3) telles qu'illustrées sur la Figure 1,
dans le
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but d'alimenter celles-ci avec un débit suffisant pour fournir l'eau en
quantité
suffisante de sorte que le cycle d'arrosage soit le plus court possible.
L'apport
nécessaire pour obtenir les meilleures performances du matelas varie de 0.6 à
1.41/min/m2.
Une couche de mousse alvéolaire résiliente (5) faite de cellules ouvertes est
avantageusement placée sur la couche supérieure capillaire (3) pour créer une
jonction entre le matelas capillaire et les pots (10) à alimenter tout en
gardant une
brisure capillaire dans les zones non comprimées.
Tel que déjà mentionné ci-dessus, un film de surface perforé (6) est
avantageusement disposé sur le dessus du tout pour laisser passer l'eau
d'irrigation tout en évitant un encrassement du matelas capillaire ou la
pénétration
de racines dans celui-ci.
Une jonction (11) est bien entendu réalisée sur les bords du matelas entre la
couche imperméable inférieure (1) et le film de surface (6) pour assurer
l'étanchéité des bordures.
Tel que déjà mentionné, un dispositif de récupération d'eau et de drainage
peut
également compléter la structure du matelas capillaire pour permettre de
récupérer
ou retirer les surplus d'eau et les canaliser vers un dispositif de
récupération/traitement.
De préférence, la couche imperméable de base (1) formant le dessous du matelas
capillaire selon l'invention, est constituée d'une feuille à très faible
perméabilité soit
moins de 1 x E-09m/s pouvant être un film plastique de polyéthylène ou de
polypropylène d'un grammage de 50 à 150g/m2 , un tissu ou un non tissé enduit
de
polymère de façon à être étanche à l'eau, ledit tissu enduit pouvant peser de
70 à
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150g/m2, l'enduction de polymère pouvant peser de 20 à 80g/m2. Cette couche de
base (1) peut aussi être faite à partir de films de polymères co-extrudés
renforcés
avec des grilles de nylon ou de polyester, ces films co-extrudés pouvant avoir
des
couleurs différentes. La largeur de ces couches de base peut varier et être
adaptée
s à la largeur du matelas capillaire à fabriquer. Ainsi la largeur peut varier
d'un mètre
à plus de 4 mètres. La composition du polymère et son épaisseur de la couche
de
base sont déterminés par la compatibilité avec le polymère de couche de
surface
avec laquelle elle sera liée par une soudure à l'air chaud, aux ultrasons ou
par
induction.
La couche inférieure (2) de la partie centrale du matelas servant à la
distribution de
l'eau est avantageusement une couche de porosité telle que sa transmittivité
soit
élevée, à savoir haute d'au moins de 5E-05m2/s, idéalement de 1 E-04m2/s et
plus.
Cette couche peut être constituée de diverses structures poreuses permettant
d'obtenir les transmittivités requises pour une répartition rapide de l'eau
sous la
couche capillaire. Elle peut par exemple être faite à partir de non tissé
aiguilleté ou
thermo-lié constitué de fibres de polyester ou de polypropylène ou un mélange
de
ces fibres ayant un titre de 6 à 60 deniers, de préférence entre 8 et 30
deniers de
porosité telle que la transmittivité soit d'au moins 5E-05m2/s. La
densification de
ces fibres se fera soit par aiguilletage ou par chaleur et compression de
sorte à
pouvoir aussi résister à l'écrasement par les pots et conserver une
transmittivité en
usage sous la charge des pots remplis de terre et de plantes d'au moins 8E-
05m2/s.
Ainsi, on peut utiliser des points de polymère fondu (12) tel qu'illustré sur
la Figure
3, et sont d'épaisseur d'au moins 0.5mm, préférablement de là 3mm, lequel
polymère peut être fait à base de polyéthylène, polyester, polyamide,
polypropylène ou autres matières thermoplastiques qui peuvent être appliquées.
On peut aussi utiliser des grilles de plastique (13) tel qu'illustré sur la
Figure 4, qui
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sont à permittivité élevée, ou encore des feuilles avec espaces cannelés, La
couche de diffusion peut aussi être réalisée en aiguilletant une partie de la
couche
capillaire sous forme de boucles espacées tournées vers la couche étanche de
sorte à ce que l'eau puisse circuler entre les lignes créées par ces boucles
(16) tel
qu'illustré sur la Figure 5. Des structures textiles telles des tissus
tridimensionnels
dont les deux faces sont espacées à l'aide de filaments résistants à la
compression
peuvent aussi être employées comme des mousses hautement résilientes de
polyuréthane à cellules ouvertes résistantes à la compression, toutes ces
options
peuvent être envisagées sans changer l'esprit de la présente invention.
Par exemple, la couche inférieure (2) illustrée sur les Figures 1 et 2 peut
être
fabriquée sous forme de non tissé aiguilleté de grammage de 100 à 500g/m2, à
partir de fibres de polyester de 17 à 30 décitex, son épaisseur pouvant varier
de 1
à 3mm. Elle peut aussi être fabriquée sous forme de non tissé thermo-lié de
grammage de 100 à 400g/m2, à partir d'un mélange de fibres de 6 à 17 décitex
et
d'une épaisseur de 1.5 à 4mm. Ces produits ont des perméabilités suffisantes
pour
assurer une répartition rapide à travers toute la surface du matelas.
La couche supérieure (3) de la partie centrale du matelas servant à la
transmission
de l'eau a avantageusement une transmittivité inférieure à celle de la couche
inférieure sous jacente mais une hauteur capillaire plus élevée. Cette couche
supérieure (3) assure le transfert par capillarité entre l'eau distribuée par
la couche
(2) à haute transmittivité inférieure et les pots (10) placés sur le matelas
capillaire.
Cette couche agit aussi comme couche régulatrice du débit de transfert d'eau
d'alimentation des plantes. Cette couche capillaire (3) peut être faite de non
tissé
aiguilleté fait à partir de fibres ayant un degré de mouillabilité élevée tels
des fibres
artificielles comme la viscose, la fibre de lyocell ou des fibres naturelles
comme le
coton, ou encore des fibres synthétiques comme le polyester traité hydrophile,
ou
encore un mélange de fibres synthétiques telles le polyester, le
polypropylène, le
nylon ou le PLA, et de fibres naturelles ou artificielles. On peut envisager
aussi des
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structures capillaires réalisées par des technologies autres. Par exemple, les
structures fibreuses peuvent être réalisées par hydro-liage, par liaison
chimique ou
par thermo-liage en autant qu'elles aient une degré de capillarité élevé.
Aussi, la couche supérieure (3) peut être fabriquée sous forme de non tissé
aiguilleté de grammage de 150 à 500g/m2, à partir d'un mélange de 60% de
fibres
de polyester de 3,3 décitex et de 40% de fibres de lyocell de 1.7décitex, et
d'une
épaisseur de 1 à 3mm. Cette couche supérieure (3) se doit dans tous les cas
d'être
conçue de sorte à apporter une quantité suffisante d'eau à la base de plantes.
La couche inférieure (2) de dispersion de l'eau et la couche supérieure
capillaire
(3) de la partie centrale (4) du matelas sont superposées de façon à ce que
l'eau
apportée par la série de tuyaux perforés (9) puisse être acheminée à travers
la
couche de dispersion située entre la feuille étanche constituant la base du
matelas
et mouiller rapidement la couche capillaire (3) en contact avec elle. Le
contact peut
être consolidé par des moyens mécaniques, tel l'aiguilletage des couches entre
elles, préférablement en transférant des fibres de la couche supérieure
capillaire
dans la couche inférieure, les fibres transférées assurant une saturation plus
rapide de la couche capillaire par effet de mèche, on peut aussi coudre par
points
les deux couches à intervalles réguliers à l'aide de fils synthétiques. Les
deux
couches peuvent aussi être assemblées ponctuellement à l'aide d'ultrasons qui
fusionne les fibres thermoplastiques. D'autres méthodes connues de l'homme de
l'art peuvent être employées en autant qu'elles n'entravent pas le
fonctionnement
des deux couches superposées. Évidemment ceci ne s'applique pas si la zone de
dispersion est crée par des protubérances sous forme de points ou de
bouclettes.
Dans les cas où d'autres matériaux sont utilisés comme couche de dispersion,
des
techniques de collages peuvent aussi être utilisées.
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La disposition des couches (2) et (3) de transmission de l'eau dans le matelas
doit
bien entendu tenir compte de la méthode d'alimentation en eau de celui-ci. De
manière générale, l'eau est alimentée dans les matelas capillaires à l'aide de
tuyaux (9) également appelés drip tapes , qui sont de forme oblongue ou
cylindrique et sont percés à intervalles réguliers d'orifices de dimension
calibrée.
Ces tuyaux (9) doivent être positionnés à des intervalles calculés de sorte à
assurer un débit d'alimentation suffisant pour les plantes et ce dans un temps
donné. Ceci implique donc que selon les utilisations, la quantité d'eau à
amener à
la plante nécessite l'utilisation de plusieurs drips tapes positionnés à
intervalles
1o définis. Cet arrangement peut être réalisé de diverses manières.
Ainsi, selon un premier type d'arrangement qui est illustré sur la Figure 2,
la partie
centrale (4) du matelas composée de la couche de dispersion et de la couche
capillaire, peuvent être coupées en bandes continues de largeur variables qui
sont
disposées entre la couche imperméable de base (1) du matelas et la couche (5)
assurant la brisure capillaire. Lors de l'assemblage des composantes du
matelas,
ces bandes continues sont déroulées en même temps que la base étanche du
matelas, avec un intervalle libre de 1 à 3 centimètres selon la largeur des
tuyaux
qui sont déroulés simultanément et librement sur la couche de base (1) entre
les
bandes. En pratique, ces bandes sont collées sur la couche imperméable (1)
alors
que les tuyaux ne sont pas collés afin de les laisser se dilater et se
contracter
librement afin de ne pas déformer le matelas.
Selon un second type d'arrangement illustré sur la Figure 1, l'assemblage des
tuyaux d'irrigation (9) et des couches de la partie centrale (4) du matelas
s'effectue
en emprisonnant les tuyaux entre la couche de distribution (2) et la couche
capillaire (3). Les couches (2) et (3) sont liées de part et d'autre des
tuyaux (9) qui
sont espacés selon la quantité d'eau qu'ils peuvent apporter aux plantes.
L'assemblage peut être fait en aiguilletant la couche capillaire dans la
couche de
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distribution, ceci en laissant libres d'aiguilles, les zones (8) dans
lesquelles sont
insérés les tuyaux (9) d'approvisionnement en eau. Ainsi les tuyaux sont
positionnés par-dessus la couche de distribution (2), ce qui fait en sorte que
l'eau
peut rapidement être distribuée dans le matelas capillaire. Ces tuyaux (9)
sont
aussi captifs de la zone libre d'aiguilletage, ce qui évite des déplacements
latéraux
pendant la pose ou l'usage des matelas.
D'autres méthodes de liaison peuvent bien sûr être envisagées telle la liaison
ponctuelle par ultrasons, des bandes de colle, de la couture ou du piquage.
La couche de bris capillaire (5) permettant de diminuer l'évapotranspiration
de
l'eau est un élément connu en soi et déjà mentionné dans des brevets
antérieurs.
Cette couche (5) doit être de nature compressible et permettre le passage de
l'eau
lorsqu'elle est sous pression. Des structures fibreuses de faible densité ou
des
mousses à cellules ouvertes sont utilisées. Dans le cadre de la présente
invention,
cette couche (5) est déposée sur le dessus des couches de transmission de
l'eau
(3) et des tuyaux d'irrigation (9). Par exemple, on utilisera des mousses de
polyuréthane à cellules ouvertes d'une épaisseur de 1.2 à 3.6mm. D'autres
mousses résilientes à cellules ouvertes peuvent toutefois être utilisées,
telles des
mousses de polypropylène ou de polyéthylène.
Le film de porosité calibré (6) utilisé comme protection de surface et sur
lequel sont
déposées les plantes en pots, est en pratique déroulé sur les couches
superposées déjà décrites et les bords (11) du matelas peuvent alors être
scellés
en assurant une liaison entre la couche de surface et la couche de base
étanche.
La couche de surface (6) peut être faite à partir des mêmes matériaux que la
couche imperméable de base (1). La différence toutefois est qu'elle sera
perforée
par divers moyens mécaniques. L'aiguilletage de cette couche à raison de 40 à
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200 perforations par cm2 avec des aiguilles très fines ou sans barbes ou la
perforation à l'aide de cylindres garnis de pointes est un moyen simple
d'obtenir le
résultat désiré. La couche de surface (6) peut consister en un film plastique
de
polyéthylène ou de polypropylène d'un grammage de 80 à 250g/m2, ou d'un tissé
5 ou d'un non-tissé enduit de polymère de façon à être étanche à l'eau, ledit
tissé
enduit pouvant peser de 70 à 200g/m2, l'enduction de polymère pouvant peser de
à 80g/m2. La couche de base (1) peut aussi être faite à partir de films de
polymères co-extrudés renforcés avec des grilles de nylon ou de polyester, ces
films co-extrudés pouvant avoir des couleurs différentes.
La couche de surface (6) doit de préférence avoir une bonne résistance aux
rayons
ultra violets, à la circulation des employés ayant à s'occuper des plantes en
pots
(10) posées sur le matelas, et enfin aux cycles de gel dégel qui pourraient
endommager cette surface. La couche de surface (6) peut aussi être faite d'un
non-tissé aiguilleté, thermo-lié ou lié chimiquement. La couche peut être
traitée de
sorte à éviter la propagation des racines sortant de la base des pots.
La liaison entre la couche imperméable de base (1) et la couche de surface (6)
de
façon à ce que l'eau du matelas capillaire ne puisse déborder de celui-ci se
fait en
repliant la couche de base (1) sur les zones latérales (17) et aux extrémités
du
matelas. Cette liaison peut être faite en soudant le repli de la couche
imperméable
sur le dessous ou sur le dessus de la couche de surface (6), pourvu bien sûr
qu'il y
ait compatibilité des polymères assurant la liaison. Cette liaison peut être
faite par
soudure à l'air chaud, par contact, par induction ou par ultrasons. Une bande
de
collage peut aussi être apportée pour faciliter le scellage.
Le matelas capillaire sous forme de rouleau une fois assemblé peut alors être
déroulé sur une surface rectifiée pour assurer la meilleure planéité possible.
Ses
tuyaux d'irrigation (9) sont alors raccordés à un circuit d'alimentation en
eau. A la
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sortie du matelas, des dispositifs peuvent être utilisés pour permettre au
besoin de
diriger le surplus d'eau dans un système de traitement ou de recirculation des
eaux.
Le matelas selon l'invention peut être avantageusement utilisé dans les
conditions
hivernales sans avoir besoin de recourir à des systèmes de chauffages
connexes.
De l'eau préalablement chauffée à une température entre 15 C et 45 C peut être
distribuée rapidement dans le matelas de sorte à ce que celui-ci conserve une
température entre 15 C et 25 C selon la nature des plants posés sur le
matelas.
Exemple de réalisation
Un matelas capillaire selon l'invention a été réalisé et testé à titre d'essai
en
comparaison avec d'autres connus.
La partie centrale (4) du matelas selon l'invention ainsi réalisée pour
assurer la
diffusion de l'eau incluait :
- une couche de distribution (2) fabriquée sous forme de non tissé aiguilleté
contenant 100% de fibres de polyester de titre de 17 décitex et de 50mm de
longueur, le grammage de ce non tissé étant de 170gm2 et son épaisseur de 2mm
sous une charge de 1 Ooz; et
- une couche capillaire (3) fabriquée sous forme de non tissé aiguilleté de
235gm2 composé d'un mélange de 65% de fibres de polyester de 3.3 décitex et de
35% de fibres de viscose de 1.7 décitex, avec une épaisseur de 1.8mm.
Ces deux couches ont été combinées en aiguilletant la couche capillaire dans
la
couche de distribution à raison de 100 perforations par cm2. La structure
combinée
avait une épaisseur de 3.5mm
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La transmittivité a alors été comparée avec diverses composantes de matelas
capillaires, en l'occurrence des couches capillaires utilisées actuellement et
des
couches de dispersion des liquides ainsi que la combinaison des couches
capillaires et des couches de dispersion. Quatre niveaux de pression ont été
étudiés, variant de 0 à 8 kilopascal. Un arrangement de pots standard dans une
serre soumet le matelas capillaire à des pressions de 3 à 8 kilopascals.
Table 1: valeurs de transmittivité sous charge de couches en m2/s
Pression Couche de Couche Couche de Couche capillaire
(kpa) distribution capillaire distribution + couche commerciale
capillaire selon
l'invention
0 1.25E-04 2.00E-05 1.40E-04 1.45E-05
4 1.10E-04 1:75E-05 1.10E-04 1.25E-05
8 7.90E-05 1.75E-05 8.50E-05 1.00E-05
Table 2 : débit dans le plan des matelas sous charge en I/min/m
Couche de
Pression Couche de Couche distribution + Couche
(kpa) distribution capillaire couche capillaire
capillaire selon commerciale
l'invention
0 0.777 0.1225 0.8185 0.092
4 0.6635 0.10715 0.654 0.0765
8 0.4845 0.0863 0.5035 0.06125
Dans ces essais, les débits de propagation de l'eau d'irrigation ont été plus
de 10
fois supérieurs grâce à l'ajout de la couche de distribution sous jacente à la
couche
capillaire.
Des essais comparatifs ont également été effectués pour mesurer la vitesse de
propagation de l'eau dans divers matelas capillaires. Un débit d'eau constant
a été
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appliqué à l'entrée de divers dispositifs de matelas capillaires de 20cm de
large et
1 mètre de longueur. On a mesuré le temps nécessaire au front d'eau pour
atteindre des distances déterminées. Ces essais ont été effectués avec des
matelas non recouverts de pots qui exercent une charge statique sur les
matelas.
Les paramètres de mesure étaient les suivants:
= Temps nécessaire pour atteindre les intervalles de 12, 24 et 32 pouces
= Vitesse de déplacement du front d'eau en cm/min
= Volume d'eau dans le système à l'avancée du front d'eau en I/m2
Tableau 3 : Déplacement de l'eau dans les matelas capillaires
Contenu en eau Temps de Vitesse de
des matelas déplacement déplacement
Produit en I/m2 en min en cm/min
12" 24" 36" 12" 24" 36" 12" 24" 36"
invention 3.6 4.4 5.0 2.4 5.9 10.1 12.5 10.3 9.1
matelas selon
US 6,178,691
3.4 4.0 4.5 5.6 13.1 22.1 5.5 4.7 4.2
matelas selon
CA2,270, 767 2.2 2.8 3.3 5.4 13.5 24.6 5.6 4.5 3.7
Ces essais effectués à titre de tests d'application ont montré que la vitesse
de
déplacement de l'eau est deux fois plus rapide en introduisant une couche de
distribution de transmittivité de l'ordre de 1.2E-04m2/s.
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Il va de soi que diverses modifications pourraient être apportées au matelas
capillaire décrit ci-dessus sans sortir du cadre de la présente invention.
