CS261266B1 - Pojivo pro výrobu minerálně vláknitých desek pro hydroponii - Google Patents

Abstract

Pojivo na bázi fenolformaldehydové nebo moěovinoformaldehydové pryskyřice a organofunkfiních silanů je modifikováno přísadou.polyetylenglykolu v množství do 150 hmot. dílů na 100 hmot. dílů sušiny pryskyřičné složky pojivá.

Description

Vynález se týká pojivá pro výrobu minerálně vláknitých desek pro hydroponii na bázi fenolformaldehydových nebo močovinoformaldehydových pryskyřic a organofunkčních silanů.

Výrobky z minerálních vláken pojené organickými pojivý jsou používány především jako izolační materiály v průmyslu a ve stavebnictví. V poslední době však tyto materiály nacházejí uplatnění i jako médium pro hydroponní pěstování rostlin, zejména květin a zeleniny. Tato aplikace výrobků z minerálních vláken však klade v některých směrech na jejich vlastnosti zcela jiné nároky, než tomu je u izolantů. Zatímco vlastní minerální vlákna, tedy vlákna na bázi tavených hornin, především čediče a jiných nerostů, ale i vysokopecní strusky, jsou smáčitelná vodou, v průběhu výroby po postřiku roztoky pojiv na bázi fenolformaldehydových nebo močovinoformaldehydových pryskyřic a následném tepelném zpracování, kdy dojde k vytvrzení pojivá, se stávají hydrofobními. Avšak minerálně vláknité desky, které nejsou smáčitelné vodou nelze pro hydroponii použít. Takováto deska vykazuje totiž malou vzlínavost, je nerovnoměrně smočena a tak by jen malá část kořenů měla vhodné podmínky pro příjem živin z hydroponního roztoku. Proto je třeba vlastnosti výrobků upravit, a to již při jejich výrobě tak, aby při částečném ponoření v roztoku živin rovnoměrně tekutiny nasávaly, přitom musí určitá část mezi vlákny zůstat zaplněna vzduchem, nutným pro dýchání kořenů. Navíc si musí výrobek i po delším styku s vodným roztokem živin podržet svůj tvar bez podstatných deformací. Proto je možno použít jen pojiv, která jsou odolná vůči působení vody, resp. živných roztoků. Avšak reaktivní pojivá odolná vůči vodě mají po vytvrzení tendenci vodu odpuzovat. Naproti tomu pojivá smáčitelná vodou nejsou proti jejímu působení odolná a pevnost pojení se snižuje až po úplné rozdružení materiálu. Pro pojení rovněž není možno použít pojiv, resp. přísad pojiv, která podléhají plísním nebo jsou toxická. Rovněž nemají ve větším množství vázat živiny z hydroponního roztoku. Je tedy zřejmé, že je možno použít pouze pojivá nerozpustná ve vodě, která jsou reaktivní a získají odolnost vůči působení vody. Je nutno vyloučit pojivá rozpustná jen v organických rozpouštědlech a pojivá, která mohou minerální vlákno korodovat nebo jinak působit žíravé či korozivně. Je prokázáno, že je možno použít obvyklých pojiv na bázi fenol- nebo močovinoformaldehydových pryskyřic zvýšením jejich hydrofility například přídavkem vhodných tenzidů. Tenzidy je třeba volit s ohledem na rozpustnost ve vodě, stabilitu při teplotách nad 200 °C, při níž nesmí dojit •k jejich odtékání, destrukci nebo reakci jejich hydrofilní části s pojivém apod. Na druhé straně však použitím tenzidů se zhorší rozpustnost pryskyřičných složek pojivá a přitom dávka tenzidu potřebná pro dosažení požadované smáčitelnosti již způsobí nežádoucí oddělováni pryskyřičné složky ve formě lepivého a rychle sedimentujícího kalu. Tenzid je sice možno aplikovat na vlákna odděleně od pojivá, vyžaduje to však instalaci doplňkových zařízení a navíc by bylo nutno používat zředěných roztoků a následné odpařování většího množství vody by zvyšovalo energetickou náročnost výroby.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje a danou problematiku řeší pojivo podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že pojivo obsahuje modifikační přísadu polyetylenglykolu, zejména o průměrné molekulové hmotnosti 600, v množství do 150 dílů hmot. na 100 hmot. dílů sušiny pryskyřičné složky pojivá.

Tento polyetylenglykol má již dostatečně vysoký bod varu a tudíž nedochází k jeho ztrátám při tepelném zpracování výrobku, přičemž při teplotách kolem 20 °C je ještě tekutý a dobře se v pojivu rozpouští. Polyetylenglykolem modifikované pojivo má plně zachovány své pojivé schopnosti a výrobek si ponechává své běžné mechanické vlastnosti, navíc však získává vlastnosti potřebné pro jeho uplatnění při hydroponním pěstování rostlin, dobrou nasákavost, stálost tvaru, neovlivňuje vlastní růst rostlin.

Očinky řešení dle předmětného vynálezu budou dále podrobněji doloženy na příkladu jeho provedení.

Bylo připraveno 5 vzorků pojivá, z nichž první byl bez modifikační přísady, další čtyři pak obsahovaly 7,5, 15,0, 30,0 a 60,0 dílu polyetylenglykolu na 100 sušiny pryskyřičné složky pojivá. Pojivo bylo připraveno z poměrových složek 1 000 ml 40% roztoku metylfenolu,

200 g technické močoviny, 2 000 ml vody, po jejímž rozpuštění byla přidána přísJalšná dávka polyetylénglykolu s průměrnou molekulovou hmotností 600 a dále 120 ml 25% čpavkové vody a nakonec 0,6 g aminotrietoxysilanu rozpuštěného ve 100 ml vody.

Připraveným roztokem pojivá byla smáčena minerální vlákny která byla vytvrzována v přípravku o rozměrech 120x120x70 mm. Po vysušení bylo pojivo vytvrzeno horkým vzduchem o teplotě 200 °C. Po ochlazení byly okraje odříznuty a byly nařezány vzorky o rozměrech 45x45x45 mm. Získané vzorky byly položeny na děrovaný rošt umístěný 5 mm pod hladinou vody a ponechány nasávat vodu po dobu 5 minut. Z rozdílu hmotnosti před a po ponoření do vody byla vypočtena hodnota vzlínavosti, vyjadřující v procentech naplnění mezer mezi vlákny vodou. U jednotlivých vzorků pak byla hodnocena pevnost v tahu při 10% lineární deformaci vzorku a stálost pevnosti vyjádřená v procentním snížení pevnosti v tlaku po expozici vzorků v páře při teplotě 112 °C po dobu 30 min. Výsledky měření jsou uvedeny v následující tabulce.

Obsah polyetylénglykolu v hmot. dílech na 100 hmot. dílů sušiny pryskyřice

	0	7,5	15	30	60	120
Vzlínavost (%)	2,8	16	40	76	88	90
pevnost v tahu (kPa)	12,3	12,2	12,2	12,7	13,2	13,3
stálost pevnosti (%)	76	71,2	66,1	64,3	65,6	67,2

Z naměřených výsledků je patrno, že s rostoucím množstvím polyetylénglykolu se vzlínavost výrobku zvyšuje. Hodnota 88 % je plně postačující pro dobrý růst rostlin, další zvyšování obsahu polyetylénglykolu je již neúčelné. Mechanické vlastnosti se v celém rozsahu podstatně nemění. Hotový výrobek nevykázal tendenci k tvorbě plísní a použitá modifikační přísada nemá nepříznivé hygienické vlastnosti a neohrozí zdárný vývoj pěstovaných rostlin.

Obdobných výsledků bylo dosaženo u pojivá připraveného z 1 000 ml čtyřicetiprocentního roztoku metylfenolu obsahujícího jako katalyzátor hydroxid barnatý BalOH^· Po přidání 2 000 mi vody byl při stálém míchání přidáván dvacetiprocentní síran amonný (NH₄)₂ ^SO4' až do dosažení pH 7,0. K zneutralizovanému roztoku bylo pak přidáno 300 ml polyetylénglykolu s průměrnou molekulovou hmotností 600 a dále 150 ml dvacetiprocentní čpavkové vody a 0,4 g aminoalkyltritoxysilanu rozředěného ve 100 ml vody. Po důkladném promíchání bylo pojivo připraveno k použití.

Dosažené výsledky a vhodnost pojivá dle vynálezu pro účely hydroponního pěstování rostlin dokumentuje rovněž pěstitelský pokus. Z plstěného materiálu na bázi čedičové vlny pojené pojidlem dle vynálezu byly nařezány kostky o rozměrech 10x10x10 cm, do nichž bylo vysazeno 300 ks sazenic rajčat. Souběžně byl proveden pokus s rostlinami zasazenými do půdního substrátu. Dodávka živin byla zajištěna pravidelným napouštěním živného roztoku, přičemž byla udržována 1 cm výška hladiny roztoku. Výška vysazených rostlin byla 5 cm.

Po třiceti dnech pěstování byla výška rostlin pěstovaných v čedičové plsti 35 až 40 cm oproti 15 až 20 cm rostlin zasazených do půdního substrátu. Výrazný byl rozdíl v kořenovém systému, který byl u rostlin v plsti velmi mohutný a rostliny výborně pokračovaly v růstu i po výsadbě do pěstební plochy na desky řezané na rozměry 100x25 cm. Rozdíl v kvalitě rostlin vypěstovaných v uvedených prostředcích byl výrazný, což dokazuje i výsledek sklizně. U rostlin pěstovaných v půdním substrátu byla první sklizeň provedena po 58 dnech od výsadby s přínosem 0,35 kg plodů zim, kdežto hydroponní způsob pěstování poskytl první sklizen již za 40 dní a do stejného dne jako v předešlém případě činila sklizeň 1,0 kg plodů zim výsadby. Rostliny i plody byly zcela zdravé.

Claims (1)

1. Pojivo pro výrobu minerálně vláknitých desek pro hydroponii na bázi fenolformaldehydových nebo močovinoformalfehydových pryskyřic a organofunkčních silanů, vyznačující se tím, že obsahuje modifikační přísadu polyetylenglykolu, zejména o průměrné molekulové hmotnosti 600, v množství do 150 hmot. dílů na 100 hmot. dílů sušiny pryskyřičné složky pojivá.