DE4122187C1 - Paraffin, wax or resin coating for wood fibre material - controlling biodegradation of material during critical period of plant growth - Google Patents

Abstract

Wood fibre material for a soil conditioner has a coating of paraffins, waxes or resins. Pref. the paraffin or resin is solid at room temp. The coating is extruded and comprises 0.5-3 wt.% of the dry mass. The wood fibre contains upto 40 vol.% bark. USE/ADVANTAGE - The coating controls the biodegradation of the material during the critical period of plant growth

Description

Die Erfindung betrifft Holzfaserstoffe zur allgemeinen Bodenverbesserung, welche insbesondere in Bereichen eingesetzt werden sollen, die bisher dem Naturtorf vorbehalten waren.The invention relates to wood pulp for general Soil improvement, which in particular in Areas that were previously used Natural peat were reserved.

Die Zerfaserung und Zerkleinerung von Reststoffen aller Art (nicht nur von Holzreststoffen) durch extrudieren ist eine bekannte und bewährte Technologie zur Gewinnung von Faserstoffen in unterschiedlicher Struktur.The defibration and shredding of residues of all kinds (not only of wood residues) Extrude is a known and proven Technology for the production of fibrous materials in different structure.

Den aus Sägeresthölzern gewonnenen Holzfaserstoffen haftete jedoch generell das Problem an, daß unmittelbar nach Herstellung ein spontaner und sehr vehementer, sich im Laufe der Zeit nur langsam logarithmisch abschwächender mikrobieller Abbau, insbesondere des darin enthaltenen Rindenanteils einsetzte. Dieser Effekt ist dadurch zu erklären, daß mit der Zerfaserung ein enormer Oberflächen­ zuwachs und eine optimale Durchlüftung und Porosität erreicht wird. Der intensive mikrobielle Zersetzungsprozeß hat jedoch zur Folge, daß das Pflanzenwachstum durch freiwerdende toxische Stoffe (z. B. Nitrit, Ammoniak) und der auftretenden Immobilisierung des für die Pflanzenernährung lebenswichtigen Stickstoffs in gelöster wie ungelöster Form stark beeinträchtigt wird. Verschiedentlich verwendete Zusatzstoffe wie Stickstoff, Mineralien, Spurenelemente, pH-stabilisierende Stoffe u. ä. ., die auf eine verbesserte Nährstoffversorgung des Substrats und damit der Pflanze abzielten, bewirkten meist das Gegenteil, indem sie den Rotteprozeß durch Schaffung noch günstigerer Rahmenbedingungen für Mikroben zusätzlich anheizte. The wood fiber derived from sawdust However, the general problem was that immediately after making a spontaneous and very more vehement, slow over time logarithmically attenuating microbial degradation, in particular of the bark portion contained therein began. This effect can be explained by that with the defibration an enormous surface growth and optimal ventilation and Porosity is achieved. The intense microbial Decomposition process, however, has the consequence that the Plant growth through released toxic substances (eg nitrite, ammonia) and the occurring Immobilization of the plant nutrition vital nitrogen dissolved in like Unresolved form is severely impaired. Various additives such as Nitrogen, minerals, trace elements, pH stabilizing Fabrics u. Ä., which improved on Nutrient supply to the substrate and thus the Targeted plant, usually caused the opposite, by creating the rotting process through creation favorable conditions for microbes in addition fueled.  

Die dadurch entstehende Zersetzungswärme erreicht im Inneren von aufgehäuftem Substrat Temperaturen von ca. 60-70°C. In dieser Form war der Einsatz von Holzfaserstoff zur Bodenverbesserung (Torfersatz) mit ähnlich universeller Verwendbarkeit nur in ganz engen Grenzen möglich.The resulting decomposition heat reached inside heaped substrate temperatures from about 60-70 ° C. In this form was the use of wood pulp for soil improvement (Peat substitute) with similar universal applicability only possible within very narrow limits.

Aufgabe der Erfindung mußte es also sein, den mikrobiellen Abbau während der aktiven, für Pflanzen schädlichen Phase kontrollierbar zu machen. Physikalische und chemische Eigenschaften des Holzfaserstoffes durften dadurch jedoch nicht beeinträchtigt werden.The object of the invention had to be so, the microbial degradation during active, for Plant harmful phase controllable too do. physical and chemical properties However, the wood pulp was not allowed thereby be affected.

Als Ausgangsmaterial für den Holzfaserstoff kommen verschiedenste, in vorzerkleinerter Form vorliegende Resthölzer wie z. B. Hackgut, Fräs- und Schälspäne, Rüttelgut und in geringeren Anteilen auch andere faserig strukturierte Stoffe wie z. B. Stroh in Frage. Über das Mischungsverhältnis der verschiedenen Materialien läßt sich die Faserstruktur (Porenvolumen, Grob- u. Feinanteil) steuern. Der Rindenanteil kann auf die Erfordernisse des Verwendungszweckes abgestimmt werden, darf aber 40 Vol.% wegen zu befürchtender pflanzenschädlicher Wirkung durch Gerbsäuren wie Tannine nicht überschreiten. Durch den Rindenanteil lassen sich insbesondere Sorptionsverhalten, pH- Pufferung, Farbton und Feinstruktur des Substrates beeinflussen. Ähnliches gilt für die Holzsorten. Hier sind insbesondere alle säurehaltigen Hölzer wie etwa die Kiefer zu meiden. Der Anteil dieser problembehafteten Holzarten sollte je nach Verwendungszweck und Empfindlichkeit der Zielpflanzen einen Bereich von ca. 0-10% nicht überschreiten. As starting material for the wood pulp come various, in pre-shredded form present residual wood such. B. wood chips, milling and Peeling chips, shaking and in smaller proportions Other fibrous structured materials such. B. Straw in question. About the mixing ratio of different materials can be the Fiber structure (pore volume, coarse and fine content) control. The bark portion can on the Requirements of the purpose agreed but may be 40 vol.% because of feared plant harmful effect by tannins such as Do not exceed tannins. By the bark portion In particular, sorption behavior, pH Buffering, color and fine structure of the substrate influence. The same applies to the types of wood. Here are in particular all acidic woods how to avoid the jaws. The proportion of this Problematic types of wood should vary depending on Purpose and sensitivity of the target plants a range of about 0-10% not exceed.  

Die wichtigsten physikalischen Kenngrößen des Endproduktes können als Richtwerte etwa wie folgt angegeben werden:The most important physical characteristics of the Final product can be approximate as follows be specified:

Rohdichte feucht:|130-280 g/lDensity wet: 130-280 g / l Rohdichte trocken:Density dry: 50-100 g/l50-100 g / l Trockengehalt:Dry matter content: 30- 50 Gew.-%30-50% by weight Porenanteil:Porosity: 90- 95 Gew.-%90-95% by weight Wasservolumen:Water volume: 60- 70 Vol.-%60-70% by volume

Als Hüllstoffe kommen sowohl Paraffine, Wachse und Harze, als auch alle diese Hüllstoffe enthaltenden Substanzen und Stoffgemische in Frage (z. B. die Montanwachs enthaltende Kohle). Entscheidend für die erwünschte Wirkung der Hüllstoffe ist die höchstmögliche Homogenität der Verteilung über die gesamte Oberfläche, und ein tiefes Eindringen in Mikrostrukturen des Materials. Dafür hat sich das Extrudierverfahren als besonders vorteilhaft erwiesen. Durch die großen Scher- und Reibungskräfte entstehen im gekapselten Arbeitsbereich der Extruderschnecken etwa 120-150°C, wodurch Wasserdampf entweicht, und der Faserstoff etwa 15- 20% an Feuchtigkeit verliert. Der Kapillarsog zieht den verflüssigten Hüllstoff (Schmelzpunkt der meisten Paraffine zwischen 50 und 70°C) in die Kapillaren. Dieser schlägt bei Abkühlung an den Wänden nieder und überzieht so einen Großteil der Gesamtoberfläche des faserigen Substrates mit einem hauchdünnen Film. Dieser bewirkt eine eklatante Abnahme der biologischen Aktivität des Faserstoffes. Der Verlauf der Rotte verhält sich nun umgekehrt proportional zum Abbau der Hüllstoffe, welche naturgemäß extrem beständig sind (siehe dazu Abb. 1 im Anhang). Suitable casings are paraffins, waxes and resins as well as all substances and mixtures containing these coating substances (eg the coal containing montan wax). Decisive for the desired effect of the sheaths is the highest possible homogeneity of the distribution over the entire surface, and a deep penetration into microstructures of the material. For this, the extrusion method has proved to be particularly advantageous. Due to the high shear and frictional forces, the encapsulated working area of the extruder screws generates about 120-150 ° C, whereby water vapor escapes and the fiber loses about 15-20% moisture. The capillary suction pulls the liquefied envelope (melting point of most paraffins between 50 and 70 ° C) into the capillaries. This precipitates on cooling on the walls and thus covers a large part of the total surface of the fibrous substrate with a wafer-thin film. This causes a blatant decrease in the biological activity of the pulp. The course of the cluster now behaves inversely proportional to the degradation of the envelopes, which are naturally extremely resistant (see Fig. 1 in the appendix).

Da der überwiegend aus Zellulose bestehende reine Holzanteil relativ biologisch stabil ist (Lignin), hängt die Dosierung der Hüllstoffe in erster Linie vom gewählten - wesentlich leichter zersetzbaren - Rindenanteil ab. Als zweckmäßig haben sich die im Diagramm (Abb. 2) wiedergegebenen Dosen erwiesen. Eine weitere Erhöhung verstärkt den Stabilisierungseffekt zusätzlich, bringt aber bei Überdosierung eine unerwünschte Kapselung des Faserstoffes mit sich, wodurch der Stoffaustausch zwischen Substrat und Umgebung beeinträchtigt werden kann.Since the predominantly cellulose existing pure wood content is relatively biologically stable (lignin), the dosage of the shells depends primarily on the selected - much easier decomposable - bark component. As appropriate, the doses shown in the diagram ( Fig. 2) have proved. A further increase additionally enhances the stabilizing effect, but entails an undesired encapsulation of the pulp in the event of overdosing, as a result of which the mass transfer between the substrate and the surroundings can be impaired.

Bei so behandelten Holzfaserstoffen bleiben pflanzenschädliche Wirkungen völlig aus. Das Material kann unmittelbar nach Herstellung bedenkenlos eingesetzt, verpackt oder gelagert werden. Über die Variation der Dosis der Hüllsubstanzen kann zusätzlich die Stabilität und Variabilität des Materials insofern ausgeweitet werden, als dann bedenkenlos andere, das Nährstoffangebot ergänzende Zusätze zugegeben werden können. Der Faserstoff gerät dadurch nicht mehr aus seinem Reaktionsgleichgewicht.Stay with treated wood pulp plant-damaging effects completely. The Material can be made immediately after production used without hesitation, packed or stored become. About the variation of the dose of Envelope substances can additionally the stability and Variability of the material extended so far then, without hesitation, others Nutrient supply additional additives added can be. The pulp does not get this more from his reaction equilibrium.

Physikalische Eigenschaften des Faserstoffes wie auch die Wasserkapazität werden bei Beachtung der angegebenen Dosen durch das Aufbringen der Hüllstoffe nicht meßbar verändert. Grundsätzlich können Hüllstoffe auch in flüssiger Form verwendet werden. Die Möglichkeit der leichteren Auswaschung ist dabei jedoch zu bedenken. Wegen ihrer hohen Elastizität haben sich in den Versuchen das Paraffinum Durum und sog. Mikroparaffine als besonders geeignet erwiesen.Physical properties of the pulp like also the water capacity will be in compliance with the indicated doses by applying the Covers not measurably changed. in principle Covers can also be used in liquid form become. The possibility of easier leaching is, however, to be considered. Because of their high Elasticity have in the trials that Paraffinum durum and so-called microparaffins as proved particularly suitable.

Claims (5)

1. Holzfaserstoff zur Bodenverbesserung, gekennzeichnet durch eine Umhüllung aus Paraffinen, Wachsen oder Harzen.1. Wood pulp for soil improvement, characterized by a coating of paraffins, waxes or resins. 2. Holzfaserstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Rindenanteil von bis zu 40 Vol.% aufweist.2. wood pulp according to claim 1, characterized that he has a bark content of up to 40% by volume. 3. Holzfaserstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er von Paraffinen oder Harzen umhüllt ist, die bei Raumtemperatur in festem Zustand sind.3. wood pulp according to claim 1 or 2, characterized that it is covered with paraffins or resins is at room temperature in a solid state are. 4. Holzfaserstoff nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung durch einen Extrudiervorgang auf den Holzfaserstoff aufgebracht worden ist.4. wood pulp according to claim 1 to 3, characterized that the envelope by an extrusion process has been applied to the wood pulp. 5. Holzfaserstoff nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung einen Gewichtsanteil von 0,5% bis 3% der Trockenmasse des Holzfaserstoffes ausmacht.5. wood pulp according to claim 1 to 4, characterized that the wrapper is a weight fraction from 0.5% to 3% of the dry matter of the wood pulp accounts.