DD292828A5 - Verfahren zur modifizierung von substratmaterialien auf mineralfaserbasis - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Modifizierung von Substratmaterialien auf der Basis von kuenstlich erzeugten Mineralfasern, die fuer den gaertnerischen Anbau genutzt werden. Erfindungsgemaesz werden bei der Herstellung der Mineralfasern tensidische polyfunktionelle Sulfobetaine der Formel I zugesetzt, wodurch Substratmaterialien erhalten werden, die ein fuer den gaertnerischen Anbau optimales Wasser-Luft-Verhaeltnis aufweisen. Zusaetzlich wird diesen Materialien durch die Einbringung der tensidischen polyfunktionellen Sulfobetaine eine fungistatische Wirkung verliehen. Die Aufwendungen fuer den Pflanzenschutz insbesondere bei der Jungpflanzenanzucht koennen beim Einsatz der erfindungsgemaesz hergestellten Materialien wesentlich reduziert werden. Formel I{Substratmaterialien; kuenstlich erzeugte Mineralfasern; tensidische polyfunktionelle Sulfobetaine; optimales Wasser-Luft-Verhaeltnis; fungistatische Wirkung}

Description

in welcher

R₁ und R2 niedere Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Oxyalkylenreste mit 1 bis

10Ethylenoxid-/Propylenoxideinheiten R₃ einen geradkettigen oder verzweigten Alkylrest mit 8-22 Kohlenstoffatomen oder einem

Alkylrest, deram Kettenanfang die Gruppe CH2-CONH-,(CH₂)2-NHCO oder

(CH₂)3-NHCO enthalten kann und Wasserstoff, eine Methylgruppe, SO₂Na oder

SO₃Na bedeuten, behandelt werden

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Gehalt an tensidischen

polyfunktionellen Sulfobetaninen 0,01 bis 10% bezogen auf das Gewicht der Mineralfasern beträgt.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Modifizierung von Substratmaterialien auf der Basis von künstlich erzeugten Mineralfasern, die für den gärtnerischen Anbau genutzt werdon.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Substratmaterialien auf der Basis von künstlich erzeugten Mineralfasern werden nach dem bekannten Stand der Technik zur optimaleren Gestaltung ihrer pflanzenbaulichen Eigenschaften mit Tensiden verschiedener Stoffgruppen behandelt. Im

Mittelpunkt steht dabei die Ausprägung einer stärkeren Hydrophilität des Gesamtmaterials, um einen optimalen Transport von Wasser bzw. Nährlösungen zu sichern.

So wird zum Beispiel Alkylarylpolyglykoläther (SU 1.253.527) in einer Menge bis zu 1 % bezogen auf das Gewicht der

Mineralfasern als Hydrophilisator gemeinsam mit Phenolformaldehydharz während des Absetzvorganges der Mineralfasern im Produktionsprozeß zugeführt.

Mit der SE 419.853 wird ein Verfahren bekannt gemacht, daß die Zugabe eines Tensides {Reaktionsprodukt aus Oktylphenol und

Äthylenoxyd) separat oder in Verbindung mit dem Bindemittel während der Flugphase der Mineralfasern bis zu deren

Vliesbildung beim Herstellungsprozeß beinhaltet.

Die versuchsweise Anwendung der beschriebenen Verfahren zeigte jedoch, daß die resultierenden Substratmaterialien in

wichtigen, für die pflanzenbauliche Nutzung entscheidenden Eigenschaften nicht den Ansprüchen genügen.

Das trifft insbesondere für das Verhältnis von Wasser- und Luftkapazität in den erfindungsgemäßen Substratmaterialien zu.

Für die Wasserkapazität wurden Werte von 286 Vol.-% und für die Luftkapazität von a 11 Vol.-% ermittelt. Die für eine gute

Pflanzenentwicklung sowie optimale Ertragsleistungen notwendigen Werte der Substratmaterialien liegen bei <75 Vol.-% für die Wasserkapazität bzw. bei >20Vol.-% für die Luftkapazität.

Zur Vermeidung dieser Nachteile wurde vorgeschlagen, mehrere Schichten eines wasserabsorbierenden sowie

wasserabweisenden, sauerstoffspeichernden Mineralfasermaterials miteinander zu kombinieren (EP 209.958), Die Erzeugung von Substratmaterialien auf dieser Basis ist jedoch mit einem hohen technisch-technologischen Aufwand verbunden.

Die Anwendung von Tensiden zur Modifizierung von Substratmaterialien auf Mineralfaserbasis, in derem Ergebnis Produkte mit optimalen pflanzenbaulichen Eigenschaften entstehen, die gleichzeitig fungistatische Eigenschaften aufweisen, ist dagegen

nicht bekannt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, durch die gezielte Modifizierung von künstlich erzeugten Mineralfasern mittels Tensiden, Substraterzeugnisse mit optimalen pflanzenbaulichen Eigenschaften zu erhalten.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Substraterzeugnisso auf der Basis künstlich erzeugter Mineralfasern mit optimalen pflanzenbaulichon Eigenschaften zu erzeugen und diese gleichzeitig mit einer fungistatischen Wirkung auszustatten. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei der Herstellung der Substratmaterialien auf der Basis künstlich erzeugter Mineralfasern neben den üblichen Hilfsstoffen und Bindemitteln mindestens ein tensidisches polyiunktionollos Sulfobetain oder ein Gemisch dieser Sulfobetaine entsprechend der allgemeinen Formel I

R₃-N''

R₂ X 1 '

in welcher

RtundRj niedere Alkylreste mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Oxyalkylenreste mit 1 bis

10 Ethylenoxid/Propylenoxideinheiten; R₃ einen geradkettigon oder verzweigten Alkylrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen oder einen

Alkylrest, der am Kettenanfang die Gruppe CH^CONH-^CH^NHCO- oder (CH₂I₃-NH-CO-enthalten kann und

X Wasserstoff, eine Mothylgruppe, SO₂Na oder SO₃Na bedeuten,

eingebracht wird.

Die Einbringung der tensidischen, polyfunktionellen Sulfobetaine kann dabei sowohl gemeinsam mit dem Bindemittel, vorzugsweise Phenolformaldehydharz, als auch separat durch Eindüsung während der Flugphase der künstlich erzeugten Mineralfasern vor dem Vliesbildungsprozeß erfolgen.

Eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in der nachfolgenden Tauchbehandlung der Substratmaterialien bzw. deren Besprühung mit Lösungen von polyfunktionellen Sulfobetainen der Formel I. Überraschenderweise wurde gefunden, daß die Einbringung von tensidischen polyfunktionellen Sulfobetainen vorzugsweise in einer Menge von 0,01... 5%, bei der Herstellung von Substratmaterialien auf der Basis künstlich erzeugter Mineralfasern zu einer Modifizierung der erhaltenen Produkte führt, die durch ein optimales Verhältnis von Wasser- zu Luftkapazität gekennzeichnet ist.

Daraus resultieren verbesserte pflanzenbauliche Eigenschaften dieser Materialien. Außerdem wird durch die erfindungsgemäße Zugabe der tensidischen polyfunktionellen Sulfobetaine gleichzeitig eine Ausrüstung der Substratmaterialien mit fungistatischen Eigenschaften gegenüber Schadpilzen verschiedener taxonomischer Stellung erreicht, wie es von uns unlängst gefunden worden ist.

So können Probleme bei der Jungpflanzenanzucht, die insbesondere in der Gestaltung eines optimalen Umgebungsmilieus und der Gewährleistung der phytosanitären Sicherheit bestehen, durch den Einsatz von erfindungsgemäß modifizierten Mineralfasern überraschend einfach überwunden werden.

Durch die Erhöhung der Jungpflanzenanzuchtsicherheit sowie durch das optimale Wachstum bedingte Steigerungen der Erträge bei liydror onischen Anbauverfahren liegen bei Gurke und Tomate in der Größenordnung von 5%.

oder können erheblich verringert werden. Damit ist eine Einsparung von Pflanzenschutzmitteln sowie eine Einsparung an Arbeitsaufwand verbunden.

Die aus dem bekannten Stand der Technik vorhandenen Aggregate und Baugruppen der Produktionsanlagen können bei der erfindungsgemäßen Modifizierung der Substratmaterialien uneingeschränkt angewandt werden.

Dabei sind die eingesetzten tensidischen polyfunktionellen Sulfobetaine mit den eingesetzten Bindemitteln, vorzugsweise Phenolformaldehydharz gut mischbar.

Die erfindungsgemäß eingesetzten tensidischen polyfunktionellen Sulfobetaine der allgemeinen Formel I können z. B. nach den DD 154.443, DD 225.990, DD 225.991, DD 259.850 oder DD 259852 erhalten werden. Danacn gewinnt man zunächst durch Allylierung von entsprechend funktionalisierten tertiären Aminen (Ri, R₂, R₃, N mit der für R₁, R₂ und R₃ in der allgemeinen Formel I genannten Bedeutung) Allylammoniumsalzen als Zwischenprodukte, die durch nachfolgende partielle Sulfosulfinierung mit Hydrogensulfit/Oxidationsmittel zu den polyfunktionellen Sulfobetainen umgesetzt werden.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung wird nachfolgend an fünf Ausführungibeispielen erläutert:

Mineralfasern werden in bekannter Weise erzeugt und anschließend erfindungsgemäß mit Bindemittel sowie tensidischen polyfunktionellen Sulfobetainen oder anderen Gemischen behandelt. Hierzu wird ein Gemisch, bestehend aus 5%iger wäßriger Phenolformaldehydharzlösung und einer 1%igen Lösung polyfunktioneller Sulfobetaine bzw. deren Gemische (bezogen auf den Mineralfaseranteil) durch Sprühen auf die frisch gebildeten Mineralfasern aufgebracht.

Die Vliesbildung erfolgt dann auf herkömmliche Weise. Die sich anschließende Aushärtung des Phenolformaldehydharzes (Polykondensation) wird bei Temperaturen von 190 bis 200⁰C vorgenommen. Durch die anschließende Verarbeitung, z. B. wahlweise Schneid-, Bohrbearbeitung bzw. Granulieren, und nachfolgendes Konfektionieren wird das Mineralfaservlies in die jeweils gewünschte Form gebracht. Dadurch entstehen gärtnerisch nutzbare Substratmaterialien in Form von Flocken, Granalien, Würfeln, Matten, Platten, Paletten usw., die durch die Modifizierung mittensidischen polyfunktionellen Sulfobetainen qualitativ verbesserte Eigenschaften aufweisen, die anhand der Wasserkapa/ität, der Luftkapazität, des gesättigten Feuchtigkeitsgehaltes der erhaltenen Produkte sowie der durch sie verursachten Wachstumshemmung gegenüber Schadpilzen verschiedener taxonomischer Stellung charakterisiert werden.

Die fungizide Wirksamkeit der erhaltenen Produkte gegenüber den Testpilzen wird in herkömmlicher Weise als Hemmung dos Radialwachstums der Pilze auf Malzagar-Nöhrmedium (2% Malz) in Potrischalon bei einer Inkubationstomperatur von 25°C bestimmt. 5g des hergestellten Produktes werden foln zerfasert und in eine Petrischale geproßt, mit dem erhitzten flüssigen Makagar überschichtet und nach dem Erkalten des Gemisches mit einem Myzelstück von 1 cm Durchmesser beimpft. Die Wachstumsmossungen werden vorgenommen, wenn die Kontrollvarianten, die unbehandelten Mineralfasern enthalten, zu 70 bis 90% des Schalendurchmessers gewachsen sind. Die Auswertung erfolgt durch Berechnung der prozentualen Wachstumshemmung für die jeweilige Variante gegenüber der Kontrolle mit unbehandolten Mineralfasern.

Beispiel 1

Substratwürfel aus mit 1%iger wäßriger Hexadecyl/octadecyl-bls-lpolyoxyethylenl-S-sulfopropyl-ammonium-betain/ Natriumhexadecyl/octadecyl-bis-(polyoxyethylen)-(2 sulfinato)-3-sulfopropyl-ammonium-betain 1:1 Gemischlösung modifizierter Mineralfasern.

Wasserkapazität	H^tAn iiAn	72,4Vol.-%
Luftkapazität	ΙΙΖΘΠ Vori 24%	21,6Vol.-%
gesättigter Feuchtigkeitsgehalt riiArvM^Hn/i #ia/iAnisol* ^^f^l^Qrirv	12%	85,5Vol.-%
snemmung gegenuuer ocnaup Pythiumultimum	37%	bCniuUoiiUr \Oi\
Fusarium oxsporum	54%
Botrytiscinerea	40%
Phytophthora infestans	30%
Phytophthora nicotiane
Phytophthora cactorum

Beispiel 2

Substratmatten aus mit 1%iger wäßriger Hexadecyl/octadecyl-bis-lpolyoxyethylenl-S-sulfopropyl-ammonim-betain/ Natriumhexadecyl/octadecyl-bis-(polyoxyethylen)-(2 sulfinato)-3-sulfopropyl-ammonium-betain 1:1 Gemischlösung modifizierter Mineralfasern.

Wasserkapazität	ί|«Λη \tOT<	72,4Vol.-%
Luftkapazität	MiOlI VOI' 30%	21,6Vol.-%
gesättigter Feuchtigkeitsgehalt cnAMiminn nu/iflni'inAf C^nflnn	18%	78,2Vol.-% ίΛπΙΑπύηΟΓ tfiU
bllül !IllUliy yCyUlIUUtJf OLfllaUU Pythiumultimum	35%	atllloUolltJI XaA
Fusarium oxysporum	45%
Botrytiscinerea	43%
Phytophthora infestans	34%
Phytophthora nicotiane
Phytophthora cactorum

Beispiel 3

Durch Tauchbehandlung in einer 1%igen wäßrigen 1:1 Gemischlösung von Hexadecyl/octadecyl-bis-fpolyoxyethylenl-S-sulfopropyl-ammonium-betain/Natrium-hexadecyl/octadecyl-bis-(polyoxyethylen)-(2sulfinato)-3-sulfopropyl-ammonium- betain modifizierter Substratwürfel:

Wasserkapazität	I^An ι/αιί	75,2Vol.-%
Luftkapazität	ΙΖΘΠ V6i! 28%	22,3Vol.-%
gesättigter Feuchtigkeitsgehalt	15%	87,0Vol.-%
snemmung gegenuuer ocnaopi Pythiumultimum	40%	scnieuenor iax
Fusarium oxysporum	50%
Botrytiscinerea	44%
Phytophthora infestans	35%
Phytophthora nicotiane
Phytophthora cactorum

Beispiel 4

Durch Tauchbehandlung in einer 1%igon wäßrigen Lösung von Dodecyl/tetradecyl-bis-(polyoxyethylen)-3-sulfopropylammonium-betain modifizierter Substratwürfel:

Wasserkapazität 75,0Vol.-%

Luftkapazität 22,3Vol.-%

gesättigter Feuchtigkeitsgehalt 81,0Vol.-%

Wachstumshemmung gegenüber Schadpilzen verschiedener taxonomlscher Stellung Im Agarplattentest:

Pythiumultimum	27%
Fusarium oxysporum	19%
Botrytiscinerea	35%
Phytophthora infestans	46%
Phytophthora nicotiane	38%
Phytophthora cactorum	30%

Beispiel 5 *

Durch Tauchbehandlung in einer 1%igen wäßrigen Lösung von Hexadecyl/octadecyl-bis-fpolyoxyethylenl-S-sulfopropylammonium-betain modifizierter Substratwürfel:

Wasserkapazität	ΪΙτΑΠ WOT	75,6Vol.-%
Luftkapazität	II&UM VtJI 30%	23,4Vol.-%
gesättigter Feuchtigkeitsgehalt chomiDi mn παπαπη hftr Qp h η rl η i	17%	82,5Vol.-% cphlAHftnor tnv
biiüiiifiiuiiy ^jcijuiiuuoi ouiiaujji Pythiumultimum	40%	ablllcuaiiui Ια λ
Fusarium oxysporum	50%
Botrytiscinerea	37%
Phytophthora infestans	38%
Phytophthora nicotiane
Phytophthora cactorum

Claims (1)

1. Verfahren zur Modifizierung von Substratmaterialien auf Mineralfaserbasis, gekennzeichnet
dadurch, daß die künstlich erzeugten Mineralfasern neben der Behandlung mit den üblichen Hilfsund Trägerstoffen sowie Bindemitteln mit einem Tensid oder eine^r.i Gemisch von Tensiden aus der Gruppe der polyfunktionellen Sulfobetaine der allgemeinen Formel I ₍

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