DE4225839A1 - Mineralwolle-Formkörper für die Anzucht von Pflanzen - Google Patents
Mineralwolle-Formkörper für die Anzucht von PflanzenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Mineralwolle-
Formkörper für die Anzucht von Pflanzen, insbesondere von
Jungpflanzen oder Setzpflanzen am endgültigen Standort.
Es ist allgemein bekannt, eine gesteuerte Anzucht ein- oder
mehrjähriger Pflanzen aus Samen durchzuführen, beispiels
weise bei wertvollen Gemüsen, Blumen und Gehölzen aller
Art. Dabei wird so vorgegangen, daß zunächst die Pflanzen
samen zu bestimmten Zeiten ins Saatbeet oder in Aussaat
kästen, die sich meist in Gewächshäusern befinden, ausgesät
werden. Sobald die Sämlinge zwei bis vier Oberblätter aus
getrieben haben, werden sie in regelmäßigen Abständen in
Anzuchtkästen, Pflanztöpfe oder Pflanzbeete ausgepflanzt.
Wenn die Jungpflanzen ausreichend groß sind, werden sie als
Setzpflanzen bzw. als Setzlinge an den endgültigen Standort
verbracht. Einige Forstgehölze, z. B. Waldkiefern, Trauben-
und Stieleichen, werden bereits in Art spezifischen Ab
ständen ins Saatbeet gesät und gelangen von hier nach ein
bis zwei Jahren an den endgültigen Standort.
Am endgültigen Standort werden diese Pflanzen dann in zuvor
gelockerte Böden eingesetzt. Das gilt insbesondere für
größere und schon etwas ältere Pflanzen. Auch die natür
liche Vermehrung, z. B. von Bäumen, findet in den obersten
humusreichen und ebenfalls lockeren Böden statt. Lockeres
Erdreich weist im allgemeinen ein Schüttgewicht von etwa
1200 bis 1400 kg/m3 auf, was eine offene Porösität von etwa
40 bis maximal 50% bedeutet. Böden weisen eine zumeist ab
gestufte Korngrößenverteilung auf, so daß sich die zuvor
aufgelockerten Böden vor allem durch Regeneinwirkung natür
lich verdichten, so daß die Porösität auf weniger als etwa
30% absinkt. Mit zunehmender Verdichtung verringern sich
die Kapillargrößen zwischen den einzelnen Bodenpartikeln,
wodurch die kapillare Saugfähigkeit steigt. Mit der Ver
ringerung der Porösität sinkt aber andererseits die
Wasserspeicherfähigkeit.
Es ist weiterhin zu beobachten, daß die z. B. an Verkehrs
wegen, im Forstbereich und im allgemeinen Landschaftsbau
angepflanzten Jungbäume und sonstige größere heimische
Pflanzen mit einem auf das bisherige Klima angepaßten
Wasserverbrauch vertrocknen, zumindest fast immer ein Teil
dieser Pflanzen. Man erkennt das Vertrocknen auch oftmals
erst nach einem längeren Zeitraum. Die Pflanzen stellen
nicht nur einen hohen materiellen Wert an sich dar, der
durch die Lohnkosten für die Anpflanzung, Pflege usw. zu
dem noch beträchtlich ansteigt, sondern die Pflanzen haben
auch einen hohen immateriellen Wert.
Eine regelmäßige Bewässerung ist in vielen Fällen nicht
möglich und bei sorgfältiger Durchführung wegen des hohen
Zeitbedarfs bei einer sachgerechten geringen spezifischen
Beaufschlagung sehr kostenaufwendig. Als Abhilfe werden
deshalb in den Wurzelbereich neu eingesetzter wertvoller
Pflanzen übliche Drainagerohre aus Polyvenylchlorid oder
ähnlichen Kunststoffen eingesetzt, deren Fassungsvermögen
bei einem Durchmesser von beispielsweise 10 cm und einer
durchschnittlichen Länge nur etwa 8 l Wasser beträgt. Wenn
man ein derartiges auf dem Umfang gelochtes Kunststoffrohr
mit Wasser füllt, läuft das Wasser nicht nur durch die
Löcher, sondern auch noch durch das untere offene Ende des
Rohres sehr schnell in tiefere Zonen des Bodens ab, wo es
von dem unterentwickelten Wurzelgeflecht der Neuanpflanzung
nicht erreicht werden kann. Es gibt auch Drainagerohre,
deren Wandungen mit Schlitzen versehen sind. Auch hier kann
ein Teil des eingefüllten Wassers durch diese Schlitze
herausrinnen. Das Wasser verteilt sich in einem trockenen
Boden gleichmäßig. Bei diesem bekannten Bewässerungssystem
wird erfahrungsgemäß weniger als etwa 25% des eingefüllten
Wassers überhaupt für die betreffende Pflanze erreichbar.
Es kommt hinzu, daß dieses Bewässerungssystem nahezu keine
Fähigkeit hat, nennenswerte Mengen an Oberflächenwasser,
das durch Regen anfällt, zu speichern und das Wasser lang
sam an die Neuanpflanzung abzugeben.
Es ist ferner bereits bekannt, insbesondere in Gärtnereien,
und zwar sowohl in Gewächshäusern als auch im Freien, zur
Pflanzenaufzucht, insbesondere beim Blumen- und Gemüse
anbau, Mineralwolle-Formkörper als Wasser- und Düngemittel
speicher anzuwenden. Die hier verwendeten Mineralwolle-
Formkörper bestehen im wesentlichen aus Steinwolle und
weisen ein Raumgewicht von größenordnungsmäßig 45 bis 65
kg/m3 auf.
Die Fasern dieser Formkörper sind gewöhnlich mit organi
schen Bindemitteln, wie Phenolharzen, Phenol-Harnstoff-
Formaldehydharzen od. dgl. gebunden. Auf Grund dieser
organischen Bindemittel verhalten sich die Formkörper
wasserabstoßend. An sich ist bekannt, diesen Wasser
abstoßungseffekt (Hydrophobie) durch die Zugabe eines
Tensids zu beseitigen. Grundsätzlich handelt es sich bei
diesen Steinwolle-Formkörpern um ein Material, das
identisch ist mit Wärmedämmstoffmaterial, das beispiels
weise zur Wärmedämmung von Gebäuden eingesetzt wird. Da
derartige Wärmedämmstoffe eine sehr lange Lebensdauer haben
müssen, sind die Steinwollfasern mit den Bindemitteln und
damit die Steinwolle-Formkörper so konzipiert, daß die
Bedingung der langen Lebensdauer erfüllt ist. Beim
bekannten Einsatz dieser Steinwolle-Formkörper als Substrat
kommt es also in dem sehr kurzen Zeitraum der Anwendung
nicht zu irgendeiner Korrosion bzw. zu einem Zerfall der
Steinwolle-Fasern.
Die bekannten Steinwolle-Formkörper werden z. B. in
Gärtnereien zusammen mit ihrem pflanzlichen Inhalt
allseitig offen auf Unterlagen abgelegt und kontinuierlich
mit Nährstofflösungen versorgt. Dies geschieht vielfach in
einem Umlaufverfahren, bei dem die aus dem Steinwolle-Form
körper wieder austretenden überschüssigen Nährstofflösungen
aufgefangen und erneut dosiert werden. An die mechanische
Belastbarkeit der Steinwolle-Formkörper als Ersatzsubstrat
werden weiter keine Anforderungen gestellt, weil sie
keinerlei Druckbelastungen od. dgl. ausgesetzt werden. Die
Steinwolle-Formkörper werden jeweils nach einer Pflanzen
generation wegen möglicher Infizierung mit Krankheitskeimen
verworfen, d. h. sie werden entweder in Deponien abgelagert
oder wenn möglich durch Umschmelzen wieder aufgearbeitet.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zu Grunde,
einen Mineralwolle-Formkörper zu schaffen, der über einen
längeren Zeitraum für die neu eingesetzte Pflanze mit
zunächst unterentwickeltem Wurzelwerk einen Wasserspeicher
bildet und der mit der Pflanze am endgültigen Standort ver
bleiben kann.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine wassersperrende oder die Wasserdurchlässigkeit hem
mende Überzugsschicht aus Tonmineralen, Lehmen oder deren
künstlichen Mischungen auf der Körperunterfläche und den
Körperseitenflächen, so daß im Innern ein Wasserspeicher
gebildet ist.
Auf diese Weise ergeben sich mehrere wesentliche Vorteile.
Nach dem Einsetzen des Mineralwolle-Formkörpers ins Erd
reich am endgültigen Standort und dem Einpflanzen der
betreffenden Pflanze in den Mineralwolle-Formkörper kann
man diesen mit Wasser und gegebenenfalls mit Nährstoff
lösungen füllen. Durch die wassersperrende oder zumindest
die Wasserdurchlässigkeit hemmende Überzugsschicht wird
verhindert, daß der so gebildete Wasserspeicher leerläuft.
Desweiteren weist die materialmäßig besondere Überzugs
schicht, wenn sie mit Wasser gesättigt ist, eine höhere
kapillare Saugkraft auf als das umgebende Erdreich, so daß
die Feuchtigkeit nur in sehr begrenztem Umfang an dieses
abgegeben wird. Die feuchte Überzugsschicht aus Ton
mineralen, Lehmen oder deren künstlichen Mischungen übt
andererseits einen starken Reiz auf die Feuchtesensoren der
Pflanzenwurzeln aus, so daß sich deren Wachstum in Richtung
der Feuchtekonzentration orientiert. Entweder umgeben dabei
die Wurzeln den gebildeten Wasserspeicher in der Fasermasse
oder sie wachsen in diesen hinein. Ein weiterer Vorteil
besteht darin, daß die offene Porösität des verwendeten
Faserhaufwerks innerhalb des Mineralwolle-Formkörpers auch
noch nach dem völligen Verbrauch der enthaltenden Feuchte
bzw. des Wassers wirksam ist. Es kann nämlich ungehindert
durch die Überzugsschicht durch Diffusionsvorgänge in dem
Porensystem des umgebenden Erdreichs Feuchtigkeit angezogen
werden und außerdem kommt es durch die Verbindung des
fasrigen Wasserspeichers mit der warmen Außenluft zu einem
Tauwasserausfall in der Fasermasse, der von der Pflanze
genutzt werden kann. Schließlich können in niederschlags
reichen Zeiten die Wurzeln der Pflanze die benötigte
Feuchtigkeit auch aus dem umgebenden Erdreich entnehmen.
Vorteilhafterweise weist die Fasermasse der Mineralwolle
eine Rohdichte von etwa 55 bis 135 kg/m3 und eine Druck
belastbarkeit von mehr als 20 kN/m2 bei 10% Deformation
auf. Die dadurch erreichbare Festigkeit ist ausreichend, um
einem Erdruhedruck bis zu einer Tiefe von etwa 1 m mit aus
reichender Sicherheit zu widerstehen. Bei örtlichen Gege
benheiten, bei denen die Gefahr besteht, daß die Mineral
wolle-Formkörper einer höheren Druckbelastung ausgesetzt
werden, z. B. durch den ruhenden Verkehr, wie parkende
Kraftfahrzeuge am Straßenrand in der Nähe eines Baumes,
sind Rohdichten bzw. Raumgewichte in dem vorgenannten
oberen Bereich zu verwenden. Dies gilt insbesondere, wenn
die Mineralwolle-Formkörper größere Scheibenform aufweisen.
Insbesondere bei derartigen plattenförmigen Formkörpern ist
es von Vorteil, wenn die Fasern innerhalb des Formkörpers
im wesentlichen senkrecht zur Erdoberfläche, also parallel
zu der größten Druckbeanspruchung, orientiert sind.
Zur Materialersparnis ist es ferner von Vorteil, daß die
Form dem Wurzelsystem der Pflanzenart und -größe angepaßt
ist, d. h., daß eine flächige Form bei Flachwurzlern oder
eine vertikal erstreckte Zylinder- oder Quaderform bei
Pfahlwurzlern gewählt wird. Auch das Volumen des Mineral
wolle-Formkörpers ist vorteilhafterweise der Größe der
Pflanze angepaßt und beträgt etwa 0,005 bis 0,05 m3. Bei
den zuvor angegebenen Rohdichten bzw. Raumgewichten beträgt
die offene Porösität der Fasermasse der Mineralwolle etwa
95,5 bis 99 Volumen-%, vorzugsweise 98 Volumen-%. Hieraus
ersieht man, daß die Porösität deutlich höher als die der
aufgelockerten Erde ist und wesentlich über der Porösität
liegt, die sich bei gesetzter bzw. verdichteter Erde
ergibt. Entsprechend groß ist der Wasserspeicher im Ver
hältnis zu dem Volumen des Mineralwolle-Formkörpers.
Aus nachfolgend noch näher erläuterten Gründen ist es vor
teilhaft, als Mineralwolle Steinwolle zu wählen. Die Stein
wolle des Formkörpers kann folgende chemische Zusammen
setzung aufweisen:
SiO2 45 bis 48%
Al2O3 13 bis 14%
TiO2 2 bis 3%
CaO 14 bis 20%
MgO 6 bis 12%
K2O 2 bis 3%
Na2O 2 bis 3%
Fe2O3 7 bis 10%.
Al2O3 13 bis 14%
TiO2 2 bis 3%
CaO 14 bis 20%
MgO 6 bis 12%
K2O 2 bis 3%
Na2O 2 bis 3%
Fe2O3 7 bis 10%.
Die Mischungen der Überzugsschicht bestehen vorteilhafter
weise aus Tonmineralen, wie Kaolinit, Halloysit,
Montmorilloniten oder aus Bentoniten mit Gesteinsmehlen
oder -sanden der Basalt-, Diabas-, Granit- oder Kalkstein
gewinnung oder aus zerkleinerten feldspathaltigen
Gesteinen. Auch natürliche Lehme können mit diesen
Zuschlägen angereichert werden. Die genannten Zuschläge
enthalten für das Pflanzenwachstum wichtige Verbindungen,
die über einen längeren Zeitraum örtlich konzentriert der
Pflanze zur Verfügung stehen. Als Tonminerale werden zweck
mäßig gemagerte Tonminerale verwendet, die besonders was
sersperrend sind.
Die Fasern innerhalb der Fasermasse können durch ein
duroplastisches organisches Bindemittel gebunden sein. Es
sind dann allerdings der Fasermasse zur hydrophilen Ein
stellung geringe Mengen Pflanzen unschädlicher nicht
ionogener Tenside zuzusetzen. Auf diese Weise wird die
Wasseraufnahmefähigkeit sehr wesentlich gesteigert, so daß
die gesamte Porösität als Wasserspeicher zur Verfügung
steht.
Um den künstlichen Wasserspeicher innerhalb des Mineral
wolle-Formkörpers nötigenfalls stärker an den Feuchtehaus
halt des umgebenden Erdreichs anzupassen, kann es in vielen
Fällen zweckmäßig sein, daß die Überzugsschicht einzelne
offene Stellen, vorzugsweise im oberen Bereich, d. h. in
der Nähe des oberen Randes, aufweist. Je nach Art der
Pflanzen oder der Bepflanzung ist es auch vorteilhaft,
mehrere Mineralwolle-Formkörper zu einer größeren umfassen
den Einheit zueinander zu gruppieren und in entsprechenden
Aushebungen des Erdreiches einzusetzen.
Zur künstlichen Auffüllung des Wasserspeichers können
jeweils flexible Kunststoffrohre nach demselben Bauprinzip
wie bekannte Drainagerohre dem Mineralwolle-Formkörper
zugeordnet werden. Die Kunststoffrohre sind am Mantel
gelocht oder geschlitzt und können mit Wasser gefüllt
werden, das nach dem Mineralwolle-Formkörper hin rieselt.
Zweckmäßigerweise sind diese Kunststoffrohre mit hydrophil
eingestellter gebundener oder ungebundener Steinwolle
gefüllt, so daß sie als zusätzliche Wasserspeicher wirken.
Das Raumgewicht der Steinwolle innerhalb der Kunststoff
rohre beträgt zweckmäßigerweise 32 bis 50 kg/m3, so daß das
Wasser langsam ausrinnt.
Es hat sich für den hier in Betracht kommenden Anwendungs
bereich als besonders vorteilhaft erwiesen, daß die Fasern
der Steinwolle aus einer kalkreichen Schmelze mit etwa 45
bis 59 Masse-% an CaO, etwa 31 bis 47 Masse-% an SiO2,
geringen Mengen an Aluminiumoxid und Eisenoxid, weniger als
1 Masse-% an P2O5 und geringe Mengen an Alkalien
erschmolzen sind.
Für den Anwendungsbereich der Mineralwolle-Formkörper als
Steinwolle-Substrat ist es ferner von besonderem Vorteil,
wenn die Fasern der Fasermasse mit anorganischen Binde
mitteln, wie Wasserglas, Monoaluminiumphosphat, Bentoniten
oder Tonmineralen, gebunden sind.
Schließlich wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die
Fasern nicht wie bei der Mineralwolleherstellung zu Wärme
zwecken üblich mit durchschnittlich etwa 800 bis über 1000
K/min abgeschreckt werden, sondern, daß die Steinwollefasern
unmittelbar nach ihrer Bildung mit etwa 150 bis 300 K/min
abgeschreckt werden und daß während des Abreckvorganges
jeweils Verweilzeiten bei Temperaturen über 750° vorgesehen
werden, so daß eine Mikrokristallisation eintritt. Die
Mikrokristallisation bzw. die Bildung von Kristallisations
keimen tritt dadurch ein, daß einmal ein hoher Kalkgehalt
und zum anderen eine wesentlich verringerte Abkühlgeschwin
digkeit gewählt wird. Auf jeden Fall werden dadurch die
Mineralfasern instabil und brüchiger, wodurch ihre Lebens
dauer im Vergleich zu Mineralwolleerzeugnissen zu Wärme
dämmzwecken begrenzt bzw. wesentlich verkürzt wird. Es wird
damit angestrebt, daß im Laufe der Zeit ein Zerfall des
Mineralwolle-Formkörpers mitsamt der Überzugsschicht
eintritt, wobei die Bestandteile der Fasern und der
Überzugsschicht zumindest teilweise von den Pflanzen
aufgenommen werden können. Diese Vorgänge erstrecken sich
über die Dauer von mehreren Jahren, und zwar solange, bis
die Pflanzen so weit angewachsen sind und ein so großes
Wurzelwerk entwickelt haben, daß die Gefahr des
Vertrocknens nicht mehr gegeben ist.
Claims (16)
1. Mineralwolle-Formkörper für die Anzucht von Pflanzen,
insbesondere von Jungpflanzen oder Setzpflanzen am
endgültigen Standort, gekennzeichnet durch eine was
sersperrende oder die Wasserdurchlässigkeit hemmende
Überzugsschicht aus Tonmineralen, Lehmen oder deren
künstlichen Mischungen auf der Körperunterfläche und
den Körperseitenflächen, so daß im Innern ein Wasser
speicher gebildet ist.
2. Mineralwolle-Formkörper nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fasermasse der Mineralwolle
eine Rohdichte von etwa 55 bis bis 135 kg/m3 und eine
Druckbelastbarkeit von mehr als 20 kN/m2 bei 10%
Deformation aufweist.
3. Mineralwolle-Formkörper nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Form dem Wurzelsystem
der Pflanzenart und -größe angepaßt ist, eine flächige
Form bei Flachwurzlern oder eine vertikal erstreckte
Zylinder- oder Quaderform bei Pfahlwurzeln.
4. Mineralwolle-Formkörper nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der
Größe der Pflanze angepaßt ist und etwa 0,005 bis
0,05 m3 beträgt.
5. Mineralwolle-Formkörper nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die offene
Porösität der Fasermasse der Mineralwolle etwa 95,5
bis 99 Volumen-%, vorzugsweise 98 Volumen-% beträgt.
6. Mineralwolle-Formkörper nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Mineral
wolle Steinwolle gewählt ist.
7. Mineralwolle-Formkörper nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Steinwolle eine chemische
Zusammensetzung aufweist von
SiO2 45 bis 48%
Al2O3 13 bis 14%
TiO2 2 bis 3%
CaO 14 bis 20%
MgO 6 bis 12%
K2O 2 bis 3%
Na2O 2 bis 3%
Fe2O3 7 bis 10%.
Al2O3 13 bis 14%
TiO2 2 bis 3%
CaO 14 bis 20%
MgO 6 bis 12%
K2O 2 bis 3%
Na2O 2 bis 3%
Fe2O3 7 bis 10%.
8. Mineralwolle-Formkörper nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischungen
der Überzugsschicht aus Tonmineralen, wie Kaolinit,
Halloysit, Montmorilloniten oder aus Bentoniten mit
Gesteinsmehlen oder -sanden der Basalt-, Diabas-,
Granit- oder Kalksteingewinnung oder aus zerkleinerten
feldspathaltigen Gesteinen bestehen.
9. Mineralwolle-Formkörper nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern
innerhalb der Fasermasse durch ein duroplastisches
organisches Bindemittel gebunden sind, und daß der
Fasermasse zur hydrophilen Einstellung geringe Mengen
pflanzenunschädlicher, nichtionogener Tenside
zugesetzt sind.
10. Mineralwolle-Formkörper nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugs
schicht einzelne offene Stellen, vorzugsweise im
oberen Bereich, aufweist.
11. Mineralwolle-Formkörper nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch ein zugeordnetes
gelochtes Kunststoffrohr nach Art eines Drainage
rohres.
12. Mineralwolle-Formkörper nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß das Kunststoffrohr mit hydrophil
eingestellter gebundener oder ungebundener Steinwolle
gefüllt ist.
13. Mineralwolle-Formkörper nach Anspruch 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das Raumgewicht der Steinwolle
etwa 32 bis 50 kg/m3 beträgt.
14. Mineralwolle-Formkörper nach Anspruch 6 oder einem der
Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fasern der Steinwolle aus einer kalkreichen Schmelze
mit etwa 45 bis 59 Masse-% an CaO, etwa 31 bis 47
Masse-% an SiO2, geringen Mengen an Aluminiumoxid und
Eisenoxid, weniger als 1 Masse-% an P2O5 und geringe
Mengen an Alkalien erschmolzen sind.
15. Mineralwolle-Formkörper nach einem der Ansprüche 6 bis
14, dadurch gekennzeichnet, daß die Steinwollefasern
unmittelbar nach ihrer Bildung mit etwa 150 bis 300
K/min abgeschreckt sind, und daß während des
Abschreckvorganges Verweilzeiten bei Temperaturen über
750°C vorgesehen sind, derart, daß eine Mikrokristal
lisation eintritt.
16. Mineralwolle-Formkörper nach einem der Ansprüche 1 bis
8 und 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fasern der Fasermasse mit anorganischen Bindemitteln,
wie Wasserglas, Monoaluminiumphosphat, Bentoniten oder
Tonmineralen, gebunden sind.
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