DE102008049743A1

DE102008049743A1 - Förderung des oberirdischen Wachstums von Pflanzen durch Superabsorber

Info

Publication number: DE102008049743A1
Application number: DE102008049743A
Authority: DE
Inventors: Aloys Prof.Dr. Hüttermann
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2010-04-01
Also published as: WO2010037630A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Einsatz von Superabsorbern zur Förderung des oberirdischen Wachstums von Pflanzen bzw. ein Verfahren zur Förderung des oberirdischen Wachstums von Pflanzen in superabsorberhaltigem Aufzuchtmedium.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Anbaus von Pflanzen, insbesondere unter ariden, semi-ariden oder sonstigen wasserarmen Bedingungen.
Bei Pflanzen ist es bei den meisten Anbaubedingungen von Vorteil, ein möglichst rasches oberirdisches Wachstum zu erreichen.
Dadurch ergibt sich für die Pflanze der Vorteil einer erhöhten photosynthetischen Aktivität.
Durch die erhöhte photosynthetische Aktivität werden die folgenden wirtschaftlichen Vorteile erreicht:

– Die Biomasseproduktion wird gesteigert.
– Die Wirtschaftlichkeit des Anbaus – insbesondere von Bäumen – wird erhöht.
– Die Jugendphase der Pflanzen, in denen diese besonders gegenüber Schadfaktoren wie Klimaunbillen oder Schädlinge empfindlich sind, wird verkürzt.

Es sind schon seit langem Mittel bekannt, die das Wachstum von Pflanzen fördern. Dies sind entweder Pflanzenhormone oder synthetisch hergestellte Chemikalien, die strukturelle Ähnlichkeiten zu Pflanzenhormonen aufweisen. Aufgrund der hohen Kosten und der bei diesen Mitteln notwendigen arbeitsaufwändigen Applikation spielen diese jedoch – abgesehen von der Bewurzelung von Stecklingen – derzeit in der Erwerbsgärtnerei praktisch keine Rolle.
Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Möglichkeit zu schaffen, beim Anbau von Pflanzen ein erhöhtes oberirdisches Wachstum zu erzielen.
Diese Aufgabe wird durch eine Verwendung nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren nach Anspruch 4 gelöst. Demgemäß wird die Verwendung von Superabsorbern zur Förderung des oberirdischen Wachstums von Pflanzen vorgeschlagen, bzw. ein Verfahren zur Förderung des oberirdischen Wachstums von Pflanzen, welche in einem Aufzuchtmedium aufgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, dass dem Aufzuchtmedium einen Superabsorber zugesetzt wird und/oder das Aufzuchtmedium einen Superabsorber umfasst.
Gemäß vorteilhaften und insofern bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Verwendung wird der Superabsorber einem Aufzuchtmedium zugesetzt bzw. umfasst das Aufzuchtmedium den Superabsorber.
Der Ausdruck „Superabsorber” im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet oder umfasst insbesondere ggf. wasserenthaltende, aber wasserunlösliches Polymere, deren Moleküle chemisch, z. B. durch kovalente oder ionische Bindungen, oder physikalisch, z. B. durch Verschlaufen der Polymerketten, zu einem dreidimensionalen Netzwerk verknüpft sind und welche in der Lage sind bei Zugabe von Wasser oder wässrigen Lösungen unter Volumenzunahme zu quellen.
Der Ausdruck „Förderung des oberirdischen Wachstums” beinhaltet und/oder umfasst insbesondere, dass die durchschnittliche oberirdische Trockenmasse, insbesondere der Stammtrockenmasse und/oder Trockenmasse von Blättern und/oder Zweigen gegenüber einer Kontrolle um ≥ 10%, bevorzugt ≥ 20%, noch bevorzugt ≥ 30%, sowie am meisten bevorzugt ≥ 50% erhöht ist. Bei vielen Anwendungen der vorliegenden Erfindung ist jedoch sogar eine noch erhöhte Trockenmasse gefunden worden.
Der Ausdruck „Aufzuchtmedium” beinhaltet und/oder umfasst im einfachsten Fall den Boden, in dem die jeweiligen Pflanzen aufgezogen werden, ist jedoch nicht darauf beschränkt.
Das Aufzuchtmedium kann auch z. B. eine Hydrokultur oder ein bodenfreies Kultursubstrat sein.
Bevorzugt als Aufzuchtmedium sind Gemische von Sand, Schluff und Ton im Feinboden mit unterschiedlichen Bodenskelettanteilen am Gesamtboden.
Der Ausdruck „Pflanzen” beinhaltet und/oder umfasst insbesondere und insofern auch bevorzugt alle Sprosspflanzen, weiterhin insbesondere und insofern auch bevorzugt alle Nutz- und Zierpflanzen, Getreide, Gräser und Bäume.
Bevorzugte Sprosspflanzen sind die aus den Klassen der Pinopsida, Dicotyledoneae und Monocotyledoneae. Dies betrifft insbesondere Bäume aus der Klasse der Pinopsida, Unterklasse Coniferae; Bäume und Zierpflanzen aus der Klasse der Dicotyledoneae, Unterklassen Hamamelidae, Rosidae, Dilleniidae, Lamiidae, Zierpflanzen und Getreide aus der Klasse der Monocotyledonae, Unterklasse Liliidae und Arecidae.
Bevorzugte Gräser sind insbesondere die Arten und Varietäten:
Lolium perenne
Poa pratensis L. Varietäten 'Award,' 'Liberator,' 'Chicago II,' 'Rambo,' 'NuBlue'
Poa annua var. reptans Hausskn.
Festuca arundinacea L. 'Barlexus'
Cynodon dactylon 'Bermuda Tifton 419'' ”Pers. x C. transvaalensis Burtt-Davy Cynodon spp., Cultivars: 'Sunstar', '13–14', 'SWI-1003',
'SWI-1012', 'SWI-1014', 'SWI-1041', 'SWI-1044', 'SWI-1045', 'SWI-1046', 'Arizona Common', 'Numex Sahara', 'Princess 77', 'Mohawk', 'FMC-6', 'SW'-1001', 'Sundevil', 'Southern Star', 'Riviera', 'Transcontinental', 'CIS-CD5', 'CIS-CD6', 'CIS-CD7', 'Panama', 'La Paloma', 'Yukon', 'TiftNo. 1', 'TiftNo. 2', and 'Sunbird'. Vegetative cultivars included 'TiftNo. 3', 'Tift No, 4', 'Tifway', 'Midlawn', 'Tifsport', 'MS-Choice', 'Aussie Green', 'GN-1' 'Premier' 'Ashmore' 'Patriot' 'OKC 70-18',
and 'Celebration'.'Transcontinental'. 'Aussie Green', 'MS-Choice', 'Princess 77', 'SWI-045', 'SWI-1041', and 'SWI-1012'. 'SWI-1014', 'Arizona Common',
'Sundevil', 'SR 9554', 'GN-1', and 'Patriot'.
Zoysia japonica cv. Lanyin 'Manila', {'Crowne' (Z. japonica Steud.), 'Palisades' (Z. japonica Steud.), 'EIToro' (Z. japonica Steud.), 'Meyer' (Z. japonica Steud.), 'Cavalier'
[Z. matrella (L.) Merr.],
Hemarthria compressa (L. f) R. Br.
Dactylis glomerata L.
Agrostis stolonifera L. 'Penn A-4'; ”Penncross”,
Agrostis canina L. 'Vesper', '7001', and 'Penn A-4',
Agrostis capillaris 'Leikvin', 'Nor'
Lolitan perenne
Microlaena stipoides (Labill.) R. Br var. stipoides
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäße Verwendung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren bei der Aufzucht von Pflanzen an jedem Abschnitt des Aufzuchtprozesses stattfinden kann. Es ist möglich (und insofern auch eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung), dass die Verwendung bzw. das Verfahren bei jungen Pflanzen stattfinden, die in dem Superabsorberhaltigen Aufzuchtmedium von Anfang an aufgezogen werden. Auf der anderen Seite ist es ebenfalls möglich (und insofern ebenfalls eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung), dass Pflanzen zunächst „konventionell” aufgezogen werden und dann ein weiteres Wachstum gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt.
Durch den überraschenden Effekt der erfindungsgemäßen Verwendung bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens kann insbesondere bei vielen Anwendungen einer oder mehrerer der folgenden Vorteile erreicht werden:

– Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens befindet sich der Superabsorber im Aufzuchtmedium, d. h. in den meisten Fällen wird dieses vor der Aufzucht der Pflanzen in den Boden eingearbeitet. Während der eigentlichen Aufzucht sind – abgesehen von einer gründlichen Bewässerung vor dem Einpflanzen – jedoch bei den meisten Anwendungen der vorliegenden Erfindung meist keine besonderen Schritte oder Vorsichtsmaßnahmen nötig. Somit ist eine Förderung des Oberirdischen Wachstums durch effiziente und unkomplizierte Maßnahmen möglich.
– Die Verwendung bzw. das Verfahren eignet sich für eine Automatisierung genauso wie für einen Einsatz im Großmaßstab, auch wenn prinzipiell die Verwendung und/oder das Verfahren nicht darauf beschränkt ist.
– Die vorliegende Erfindung umfasst keine wesentliche Beeinflussung, insbesondere keine Schädigung der Umwelt.
– Zum Einsatz oder Anwendung der vorliegenden Erfindung sind keine besonderen Fachkenntnisse erforderlich, so dass die Erfindung weltweit und insbesondere in Gegenden eingesetzt werden kann, wo kein ausgebildetes Personal wie Agraringenieure etc. zur Verfügung stehen.
– Überraschenderweise wurde bei vielen Anwendungen der vorliegenden Erfindung festgestellt, dass das erhöhte Wachstum schon nach kurzer Zeit, d. h. nach ein oder zwei Monaten feststellbar ist.

Der grundsätzliche Einsatz von Superabsorbern in Böden ist seit längerem Stand der Technik. In diesem Kontext sei u. a. auf die DE 198 13 425 A1 bzw. die US 6,484,441 B1 verwiesen, welche durch Zitierung hiermit inkorporiert werden. Der völlig überraschende erfinderische Effekt, der dieser Erfindung zugrunde liegt, ist jedoch in diesen Schriften nicht beschrieben und wird hier zum ersten Mal berichtet.
Eine vorteilhafte und insofern bevorzugte Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens beinhaltet, dass der Superabsorber im Aufzuchtmedium in einer Konzentration von ≥ 0,1% bis ≤ 1% (Trockengew./Gew. des trockenen Mediums) vorhanden ist. Dies hat sich in der Praxis besonders bewährt. Besonders bevorzugt ist der Bereich von ≥ 0,2% bis ≤ 0,8%, noch bevorzugt ≥ 0,3% bis ≤ 0,7%, sowie am meisten bevorzugt ≥ 0,4% bis ≤ 0,6%.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befinden sich ≥ 90% des Superabsorbers in einer Bodentiefe von ≥ 0 bis ≤ 50 cm.
Anstelle der Bezeichnung „Superabsorber” sind auch Bezeichnungen wie „hochquellfähiges Polymer” „Hydrogel” (oft auch für die trockene Form verwendet), „Hydrogel bildendes Polymer”, „Wasser absorbierendes Polymer”, „absorbierendes gelbildendes Material”, „quellfähiges Harz”, „Wasser absorbierendes Harz”, Wasser absorbierendes Polymer” oder ähnliche gebräuchlich. Es handelt sich dabei in allen Fällen insbesondere um vernetzte hydrophile Polymere, insbesondere Polymere aus (co)polymerisierten hydrophilen Monomeren, Pfropf(co)polymere von einem oder mehreren hydrophilen Monomeren auf einer geeigneten Pfropfgrundlage, vernetzte Cellulose- oder Stärkeether, vernetzte Carboxymethylcellulose, teilweise vernetztes Polyalkylenoxid oder in wässrigen Flüssigkeiten quellbare Naturprodukte, wie beispielsweise Guarderivate, wobei Superabsorber auf Basis teilneutralisierter Acrylsäure am weitesten verbreitet sind. Die wesentlichen Eigenschaften von Superabsorbern sind ihre Fähigkeiten, ein Vielfaches ihres Eigengewichts an wässrigen Flüssigkeiten zu absorbieren und die Flüssigkeit auch unter gewissem Druck nicht wieder abzugeben. Der Super absorber, der in Form eines trockenen Pulvers eingesetzt wird, wandelt sich bei Flüssigkeitsaufnahme in ein Gel, bei der üblichen Wasseraufnahme entsprechend in einen Superabsorber um. Die Vernetzung ist für synthetische Superabsorber wesentlich und ein wichtiger Unterschied zu üblichen reinen Verdickern, da sie zur Unlöslichkeit der Polymeren in Wasser führt. Lösliche Substanzen waren als Superabsorber nicht brauchbar. Das mit weitem Abstand wichtigste Einsatzgebiet von Superabsorbern ist das Absorbieren von Körperflüssigkeiten. Superabsorber werden beispielsweise in Windeln für Kleinkinder, Inkontinenzprodukten für Erwachsene oder Damenhygieneprodukten verwendet. Andere Anwendungsgebiete sind beispielsweise die als wasserzurückhaltende Mittel im landwirtschaftlichen Gartenbau, als Wasserspeicher zum Schutz vor Feuer, zur Flüssigkeitsabsorption in Lebensmittelverpackungen oder ganz allgemein zur Absorption von Feuchtigkeit.
Superabsorber können ein mehrfaches ihres Eigengewichts an Wasser absorbieren und unter gewissem Druck zurückhalten. Im Allgemeinen weist ein derartiger Superabsorber eine CRC („Centrifuge Retention Capacity”, Meßmethode siehe unten) von mindestens 5 g/g, vorzugsweise mindestens 10 g/g und in besonders bevorzugter Form mindestens 15 g/g auf. Ein „Superabsorber” kann auch ein Gemisch stofflich verschiedener einzelner Superabsorber sein oder ein Gemisch von Komponenten, die erst im Zusammenwirken superabsorbierende Eigenschaften zeigen, es kommt hier weniger auf die stoffliche Zusammensetzung an als auf die superabsorbierenden Eigenschaften.
Wichtig für einen Superabsorber ist nicht nur seine Absorptionskapazität, sondern auch die Fähigkeit, Flüssigkeit unter Druck zurückzuhalten (Retention, meist als „Absorption under Load” („AUL”) oder „Absorption against Pressure” („AAP”) ausgedrückt) sowie der Flüssigkeitstransport im gequollenen Zustand (meist als „Saline Flow Conductivity” („SFC”) ausgedrückt). Gequollenes Gel kann den Flüssigkeitstransport zu noch nicht gequollenem Superabsorber behindern bis verhindern („gel blocking”). Gute Transporteigenschaften für Flüssigkeiten besitzen beispielsweise Superabsorber, die im gequollenen Zustand eine hohe Gel festigkeit aufweisen. Gele mit nur geringer Gelfestigkeit sind unter einem angewendetem Druck (Körperdruck) deformierbar, verstopfen Poren in dem Superabsorber/Cellulosefaser-Saugkörper und verhindern dadurch eine weitere Flüssigkeitsaufnahme. Eine erhöhte Gelfestigkeit wird in aller Regel durch einen höheren Vernetzungsgrad erreicht, wodurch allerdings Absorptionskapazität des Produktes verringert wird. Eine elegante Methode zur Erhöhung der Gelfestigkeit stellt die Erhöhung des Vernetzungsgrads an der Oberfläche der Superabsorberpartikel gegenüber dem Inneren der Partikel dar. Dazu werden meist in einem Oberflächennachvernetzungsschritt getrocknete Superabsorberpartikel mit durchschnittlicher Vernetzungsdichte einer zusätzlichen Vernetzung in einer dünnen Oberflächenschicht ihrer Partikel unterworfen. Durch die Oberflächennachvernetzung steigt die Vernetzungsdichte in der Schale der Superabsorberpartikel, wodurch die Absorption unter Druckbelastung auf ein höheres Niveau gehoben wird. Während die Absorptionskapazität in der Oberflächenschicht der Superabsorberpartikel sinkt, weist ihr Kern durch das Vorhandensein beweglicher Polymerketten eine im Vergleich zur Schale verbesserte Absorptionskapazität auf, so dass durch den Schalenaufbau eine verbesserte Flüssigkeitsweiterleitung gewährleistet wird, ohne dass gel blocking auftritt. Es ist ebenfalls bekannt, insgesamt höher vernetzte Superabsorber zu erzeugen und den Vernetzungsgrad im Inneren der Partikel gegenüber einer äußeren Schale der Partikel nachträglich zu verringern.
Weiterhin werden unter „Superabsorber” im Sinne der vorliegenden Erfindung vernetzte hydrophile Polymere, insbesondere Polymere aus (co)polymerisierten hydrophilen Monomeren, Pfropf(co)polymere von einem oder mehreren hydrophilen Monomeren auf einer geeigneten Pfropfgrundlage, vernetzte Cellulose- oder Stärkeether, vernetzte Carboxymethylcellulose, teilweise vernetztes Polyalkylenoxid oder in wässrigen Flüssigkeiten quellbare Naturprodukte, wie beispielsweise Guarderivate verstanden.
Bevorzugt weist der mindestens eine Superabsorber eine Quellfähigkeit in destilliertem Wasser von mindestens ≥ 80 g/g, vorzugsweise mindestens ≥ 120 g/g und in besonders bevorzug ter Form mindestens ≥ 180 g/g sowie eine CRC („Centrifuge Retention Capacity”) von mindestens ≥ 40 g/g, vorzugsweise mindestens ≥ 80 g/g und in besonders bevorzugter Form mindestens ≥ 100 g/g auf.
Bevorzugt wird der mindestens eine Superabsorber durch Polymerisation einer Monomerlösung, enthaltend

a) mindestens ein ethylenisch ungesättigtes, säuregruppentragendes Monomer,
b) mindestens einen Vernetzer,
c) wahlweise ein oder mehrere mit dem Monomeren a) copolymerisierbare ethylenisch und/oder allylisch ungesättigte Monomere und
d) wahlweise ein oder mehrere wasserlösliche Polymere, auf die die Monomere a), b) und gegebenenfalls c) zumindest teilweise aufgepfropft werden können,

Geeignete Monomere a) sind beispielsweise ethylenisch ungesättigte Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Maleinsäure, Fumarsäure und Itaconsäure, oder deren Derivate, wie Acrylamid, Methacrylamid, Acrylsäureester und Methacrylsäureester. Besonders bevorzugte Monomere sind Acrylsäure und Methacrylsäure. Ganz besonders bevorzugt ist Acrylsäure.
Die Monomere a), insbesondere Acrylsäure, enthalten vorzugsweise bis zu 0,025 Gew.-% eines Hydrochinonhalbethers. Bevorzugte Hydrochinonhalbether sind Hydrochinonmonomethylether (MEHQ) und/oder Tocopherole.
Unter Tocopherol werden insbesondere Verbindungen der folgenden Formel verstanden
wobei R³ Wasserstoff oder Methyl, R⁴ Wasserstoff oder Methyl, R⁵ Wasserstoff oder Methyl und R⁴ Wasserstoff oder einen Säurerest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen bedeutet.
Bevorzugte Reste für R⁶ sind Acetyl, Ascorbyl, Succinyl, Nicotinyl und andere physiologisch verträgliche Carbonsäuren. Die Carbonsäuren können Mono-, Di- oder Tricarbonsäuren sein.
Bevorzugt ist alpha-Tocopherol mit R³ = R⁴ = R⁵ = Methyl, insbesondere racemisches alpha-Tocopherol. R⁶ ist besonders bevorzugt Wasserstoff oder Acetyl. Insbesondere bevorzugt ist RRR-alpha-Tocopherol.
Die Monomerlösung enthält bevorzugt höchstens 130 Gew.-ppm, besonders bevorzugt höchstens 70 Gew.-ppm, bevorzugt mindesten 10 Gew.-ppm, besonders bevorzugt mindesten 30 Gew.-ppm, insbesondere um 50 Gew.-ppm, Hydrochinonhalbether, jeweils bezogen auf Acrylsäure, wobei Acrylsäuresalze als Acrylsäure mit berücksichtigt werden. Beispielsweise kann zur Herstellung der Monomerlösung eine Acrylsäure mit einem entsprechenden Gehalt an Hydrochinonhalbether verwendet werden.
Die Vernetzer b) sind Verbindungen mit mindestens zwei polymerisierbaren Gruppen, die in das Polymernetzwerk radikalisch einpolymerisiert werden können. Geeignete Vernetzer b) sind beispielsweise Ethylenglykoldimethacrylat, Diethylenglykoldiacrylat, Allylmethacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Triallylamin, Tetraallyloxyethan, Di- und Triacrylate, gemischte Acrylate, die neben Acrylatgruppen weitere ethylenisch ungesättigte Gruppen enthalten, oder Vernetzermischungen.
Geeignete Vernetzer b) sind insbesondere N,N'-Methylenbisacrylamid und N,N'-Methylenbismethacrylamid, Ester ungesättigter Mono- oder Polycarbonsäuren von Polyolen, wie Diacrylat oder Triacrylat, beispielsweise Butandiol- oder Ethylenglykoldiacrylat bzw. -methacrylat sowie Trimethylolpropantriacrylat und Allylverbindungen, wie Allyl(meth)acrylat, Triallylcyanurat, Maleinsäurediallylester, Polyallylester, Tetraallyloxyethan, Triallylamin, Tetraallylethylendiamin, Allylester der Phosphorsäure sowie Vinylphosphonsäurederivate, wie sie beispielsweise in EP 343 427 A2 beschrieben sind. Weiterhin geeignete Vernetzer b) sind Pentaerythritoldi-, Pentaerythritoltri- und Pentaerythritoltetraallylether, Polyethylenglykoldiallylether, Ethylenglykoldiallylether, Glycerindi- und Glycerintriallylether, Polyallylether auf Basis Sorbitol, sowie ethoxylierte Varianten davon. Im erfindungsgemäßen Verfahren einsetzbar sind Di(meth)acrylate von Polyethylenglykolen, wobei das eingesetzte Polyethylenglykol ein Molekulargewicht zwischen 300 und 1000 aufweist.
Besonders vorteilhafte Vernetzer b) sind jedoch Di- und Triacrylate des 3- bis 15-fach ethoxylierten Glycerins, des 3- bis 15-fach ethoxylierten Trimethylolpropans, des 3- bis 15-fach ethoxylierten Trimethylolethans, insbesondere Di- und Triacrylate des 2- bis 6-fach ethoxylierten Glycerins oder Trimethylolpropans, des 3-fach propoxylierten Glycerins oder Trimethylolpropans, sowie des 3-fach gemischt ethoxylierten oder propoxylierten Glycerins oder Trimethylolpropans, des 15-fach ethoxylierten Glycerins oder Trimethylolpropans, sowie des 40-fach ethoxylierten Glycerins, Trimethylolethans oder Trimethylolpropans.
Ganz besonders bevorzugte Vernetzer b) sind die mit Acrylsäure oder Methacrylsäure zu Di- oder Triacrylaten veresterten mehrfach ethoxylierten und/oder propoxylierten Glycerine. Besonders vorteilhaft sind Di- und/oder Triacrylate des 3- bis 10-fach ethoxylierten Glycerins. Ganz besonders bevorzugt sind Di- oder Triacrylate des 1- bis 5-fach ethoxylierten und/oder propoxylierten Glycerins. Am meisten bevorzugt sind die Triacrylate des 3- bis 5-fach ethoxylierten und/oder propoxylierten Glycerins. Diese zeichnen sich durch besonders niedrige Restgehalte (typischerweise unter 10 Gew.-ppm) im wasserabsorbierenden Polymer aus und die wässrigen Extrakte der damit hergestellten wasserabsorbierenden Polymere weisen eine fast unveränderte Oberflächenspannung (typischerweise mindestens 0,068 N/m) im Vergleich zu Wasser gleicher Temperatur auf.
Mit den Monomeren a) copolymerisierbare ethylenisch ungesättigte Monomere c) sind beispielsweise Acrylamid, Methacrylamid, Crotonsäureamid, Dimethylaminoethylmethacrylat, Dimethylaminoethylacrylat, Dimethylaminopropylacrylat, Diethylaminopropylacrylat, Dimethylaminobutylacrylat, Dimethylaminoethylmethacrylat, Diethylaminoethylmethacrylat, Dimethylaminoneopentylacrylat und Dimethylaminoneopentylmethacrylat.
Als wasserlösliche Polymere d) können Polyvinylalkohol, Polyvinylpyrrolidon, Stärke, Stärkederivate, Polyglykole, formal ganz oder teilweise aus Vinylaminmonomeren aufgebaute Polymere wie teilweise oder vollständig hydrolysiertes Polyvinylamid (sogenanntes „Polyvinylamin”) oder Polyacrylsäuren, vorzugsweise Polyvinylalkohol und Stärke, eingesetzt werden.
Die Polymerisation wird wahlweise in Gegenwart üblicher Polymerisationsregler durchgeführt. Geeignete Polymerisationsregler sind beispielsweise Thioverbindungen, wie Thioglykolsäure, Mercaptoalkohole, z. B. 2-Mercaptoethanol, Mercaptopropanol und Mercaptobutanol, Dodecylmercaptan, Ameisensäure, Ammoniak und Amine, z. B. Ethanolamin, Diethanolamin, Triethanolamin, Triethylamin, Morpholin und Piperidin.
Die Monomere (a), (b) und gegebenenfalls (c) werden, wahlweise in Gegenwart der wasserlöslichen Polymere d), in 20 bis 80, vorzugsweise 20 bis 50, insbesondere 30 bis 45 Gew.-%iger wässriger Lösung in Gegenwart von Polymerisationsinitiatoren miteinander (co)polymerisiert. Als Polymerisationsinitiatoren können sämtliche unter den Polymerisationsbedingungen in Radikale zerfallende Verbindungen eingesetzt werden, z. B. Peroxide, Hydroperoxide, Wasserstoffperoxid, Persulfate, Azoverbindungen und die sogenannten Redoxinitiatoren. Bevorzugt ist der Einsatz von wasserlöslichen Initiatoren. In manchen Fällen ist es vorteilhaft, Mischungen verschiedener Polymerisationsinitiatoren zu verwenden, z. B. Mischungen aus Wasserstoffperoxid und Natrium- oder Kaliumperoxodisulfat. Mischungen aus Wasserstoffperoxid und Natriumperoxodisulfat können in jedem beliebigen Verhältnis verwendet werden. Geeignete organische Peroxide sind beispielsweise Acetylacetonperoxid, Methylethylketonperoxid, tert.-Butylhydroperoxid, Cumolhydroperoxid, tert.-Amylperpivalat, tert.-Butylperpivalat, tert.-Butylperneohexanoat, tert.-Butylperisobutyrat, tert.-Butylper-2-ethylhexanoat, tert.-Butylperisononanoat, tert.-Butylpermaleat, tert.-Butylperbenzoat, tert.-Butylper-3,5,5-tri-methylhexanoat und tert.-Amylperneodekanoat. Weitere geeignete Polymerisationsinitiatoren sind Azostarter, z. B. 2,2'-Azobis-(2-amidinopropan)dihydrochlorid, 2,2'-Azobis-(N,N-dimethylen)isobutyramidin-dihydrochlorid, 2-(Carbamoylazo)isobutyronitril und 4,4'-Azobis-(4-cyanovaleriansäure). Die genannten Polymerisationsinitiatoren werden in üblichen Mengen eingesetzt, z. B. in Mengen von 0,01 bis 5, vorzugsweise 0,1 bis 2 Mol-%, bezogen auf die zu polymerisierenden Monomere.
Die Redoxinitiatoren enthalten als oxidierende Komponente mindestens eine der oben angegebenen Perverbindungen und eine reduzierende Komponente, beispielsweise Ascorbinsäure, Glukose, Sorbose, Ammonium- oder Alkalimetallhydrogensulfit, -sulfit, -thiosulfat, -hyposulfit, -pyrosulfit oder -sulfid, Metallsalze, wie Eisen-II-ionen oder Silberionen oder Natriumhydroxymethylsulfoxylat. Vorzugsweise verwendet man als reduzierende Komponente des Redoxinitiators Ascorbinsäure oder Natriumpyrosulfit. Bezogen auf die bei der Polymerisation eingesetzte Menge an Monomeren verwendet man 1·10^–5 bis 1 Mol-% der reduzierenden Komponente des Redoxinitiators und 1·10^–5 bis 5 Mol-% der oxidierenden Komponente. Anstelle der oxidierenden Komponente oder zusätzlich kann man auch einen oder mehrere wasserlösliche Azostarter verwenden.
Bevorzugt wird ein Redoxinitiator bestehend aus Wasserstoffperoxid, Natriumperoxodisulfat und Ascorbinsäure eingesetzt. Beispielsweise werden diese Komponenten in den Konzentrationen 1·10^–2 Mol-% Wasserstoffperoxid, 0,084 Mol-% Natriumperoxodisulfat und 2,5·10^–3 Mol-% Ascorbinsäure bezogen auf die Monomere eingesetzt.
Die wässrige Monomerlösung kann den Initiator gelöst oder dispergiert enthalten. Die Initiatoren können dem Polymerisationsreaktor jedoch auch getrennt von der Monomerlösung zugeführt werden.
Die bevorzugten Polymerisationsinhibitoren benötigen für eine optimale Wirkung gelösten Sauerstoff. Daher können die Polymerisationsinhibitoren vor der Polymerisation durch Inertisierung, d. h. Durchströmen mit einem inerten Gas, vorzugsweise Stickstoff, von gelöstem Sauerstoff befreit werden. Dies geschieht mittels Inertgas, welches im Gleichstrom, Gegenstrom oder dazwischenliegenden Eintrittswinkeln eingeleitet werden kann. Eine gute Durchmischung kann beispielsweise mit Düsen, statischen oder dynamischen Mischern oder Blasensäulen erzielt werden. Vorzugsweise wird der Sauerstoffgehalt der Monomerlösung vor der Polymerisation auf weniger als 1 Gew.-ppm, besonders bevorzugt auf weniger als 0,5 Gew.-ppm, gesenkt. Die Monomerlösung wird wahlweise mit einem Inertgasstrom durch den Reaktor geführt.
Bevorzugt wird der mindestens eine Superabsorber durch Polymerisation einer wässrigen Monomerlösung und wahlweise einer anschließenden Zerkleinerung des Superabsorbers erhalten. Geeignete Herstellverfahren sind z. B.

• Gelpolymerisation im Batchverfahren bzw. Rohrreaktor und anschließender Zerkleinerung im Fleischwolf, Extruder oder Kneter.
• Polymerisation im Kneter, wobei durch beispielsweise gegenläufige Rührwellen kontinuierlich zerkleinert wird.
• Polymerisation auf dem Band und anschließende Zerkleinerung im Fleischwolf, Extruder oder Kneter.
• Emulsionspolymerisation, wobei bereits Perlpolymerisate relativ enger Gelgrößenverteilung anfallen.
• In-situ Polymerisation einer Gewebeschicht, die zumeist im kontinuierlichen Betrieb zuvor mit wässriger Monomerlösung besprüht und anschließend einer Photopolymerisation unterworfen wurde.

Die Umsetzung wird vorzugsweise in einem Kneter oder auf einem Bandreaktor durchgeführt.
Ein im Rahmen dieser Erfindung insbesondere bevorzugter Prozess ist die kontinuierliche Gelpolymerisation. Dabei wird zunächst eine Monomermischung hergestellt, indem zur Acrylsäurelösung in zeitlich und/oder räumlich getrennter Zugabefolge das Neutralisationsmittel, optionale Comonomere und/oder weitere Hilfsstoffe zugegeben werden, und die Mischung dann in den Reaktor überführt wird, oder bereits im Reaktor vorgelegt wird. Als letzte Zugabe erfolgt die Eindosierung des Initiatorsystems zum Start der Polymerisation. Im sich anschließenden kontinuierlichen Polymerisationsverfahren erfolgt die Reaktion zum Polymergel (d. h. dem im Lösungsmittel der Polymerisation – üblicherweise Wasser – zum Gel gequollenen Polymer), das im Falle einer gerührten Polymerisation bereits im Vorfeld zerkleinert wird. Das Polymergel wird anschließend getrocknet, falls erforderlich, auch gebrochen gemahlen und gesiebt und zur weiteren Oberflächenbehandlung transferiert.
Die Säuregruppen der erhaltenen Superabsorber sind üblicherweise teilweise neutralisiert, im Allgemeinen zu mindestens ≥ 25 Mol-%, vorzugsweise zu mindestens ≥ 27 Mol-% und in besonders bevorzugter Form mindestens ≥ 40 Mol-% sowie im Allgemeinen höchstens ≤ 85 Mol-%, vorzugsweise höchstens ≤ 80 Mol-% und in besonders bevorzugter Form höchstens ≤ 75 Mol-%, wozu die üblichen Neutralisationsmittel verwendet werden können, vorzugsweise Alkalimetallhydroxide, Alkalimetalloxide, Alkalimetallcarbonate oder Alkalimetallhydrogencarbonate sowie deren Mischungen. Statt Alkalimetallsalzen können auch Ammoniumsalze verwendet werden. Natrium und Kalium als Alkalimetalle besonders bevorzugt sind, ganz besonders bevorzugt jedoch Natriumhydroxid, Natriumcarbonat oder Natriumhydrogencarbonat sowie deren Mischungen. Üblicherweise wird die Neutralisation durch Einmischung des Neutralisationsmittels als wässrige Lösung oder bevorzugt auch als Feststoff erreicht. Beispielsweise kann Natriumhydroxid mit einem Wasseranteil deutlich unter ≤ 50 Gew.-% als wachsartige Masse mit einem Schmelzpunkt oberhalb ≥ 23°C vorliegen. In diesem Fall ist eine Dosierung als Stückgut oder Schmelze bei erhöhter Temperatur möglich.
Die Neutralisation kann nach der Polymerisation auf der Stufe des Hydrogels durchgeführt werden. Es ist aber auch möglich, die Neutralisation auf den gewünschten Neutralisationsgrad vollständig oder teilweise vor der Polymerisation durchzuführen. Bei teilweiser Neutralisation vor der Polymerisation werden im Allgemeinen mindestens ≥ 10 Mol-%, vorzugsweise mindestens ≥ 15 Mol-% sowie im Allgemeinen höchstens ≤ 40 Mol-%, vorzugsweise höchstens ≤ 30 Mol-% und in besonders bevorzugter Form höchstens ≤ 25 Mol-% der Säuregruppen in den eingesetzten Monomeren vor der Polymerisation neutralisiert, indem ein Teil des Neutralisationsmittels bereits der Monomerlösung zugesetzt wird. Der gewünschte Endneutralisationsgrad wird in diesem Fall erst gegen Ende oder nach der Polymerisation, vorzugsweise auf der Stufe des Hydrogels vor dessen Trocknung eingestellt. Die Monomerlösung wird durch Einmischen des Neutralisationsmittels neutralisiert. Der Superabsorber kann bei der Neutralisation mechanisch zerkleinert werden, beispielsweise mittels eines Fleischwolfes oder vergleichbaren Apparats zum Zerkleinern gelartiger Massen, wobei das Neutralisationsmittel aufgesprüht, übergestreut oder aufgegossen und dann sorgfältig untergemischt wird. Dazu kann die erhaltene Gelmasse noch mehrmals zur Homogenisierung gewolft werden.
In bevorzugter Form wird die Monomerlösung vor Polymerisation durch Zugabe des Neutralisationsmittels auf den gewünschten Endneutralisationsgrad eingestellt.
Die aus der Polymerisation erhaltenen Gele werden wahlweise einige Zeit, beispielsweise mindestens ≥ 30 Minuten, vorzugsweise mindestens ≥ 60 Minuten und in besonders bevorzugter Weise mindestens ≥ 90 Minuten sowie im Allgemeinen höchstens ≤ 12 Stunden, vorzugsweise höchstens ≤ 8 Stunden und in besonders bevorzugter Form höchstens ≤ 6 Stunden bei einer Temperatur von im Allgemeinen mindestens ≥ 50°C und vorzugsweise mindestens ≥ 70°C sowie im Allgemeinen höchstens ≤ 130°C und vorzugsweise höchstens ≤ 100°C gehalten, wodurch sich ihre Eigenschaften oft noch verbessern lassen.
Der neutralisierte Superabsorber wird dann mit einem Band- oder Walzentrockner getrocknet bis der Restfeuchtegehalt vorzugsweise unter ≤ 15 Gew.-%, insbesondere unter ≤ 10 Gew.-% liegt, wobei der Wassergehalt gemäß der von der EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) empfohlenen Testmethode Nr. 430.2-02 ”Moisture Content” bestimmt wird. Der trockene Superabsorber enthält folglich bis zu ≤ 15 Gew.-% Feuchtigkeit, vorzugsweise höchstens ≤ 10 Gew.-%. Entscheidend für die Einstufung als „trocken” ist insbesondere für Handhabung als Pulver (etwa zur pneumatischen Förderung, Abfüllung, Siebung oder sonstigen Verfahrensschritten aus der Feststoffverfahrenstechnik) ausreichende Rieselfähigkeit. Wahlweise kann zur Trocknung aber auch ein Wirbelbetttrockner oder ein beheizter Pflugscharmischer verwendet werden. Um besonders farblose Produkte zu erhalten, ist es vorteilhaft bei der Trocknung dieses Gels einen schnellen Abtransport des verdampfenden Wassers sicherzustellen. Dazu ist die Trocknertemperatur zu optimieren, die Luftzu- und -abführung muss kontrolliert erfolgen, und es ist in jedem Fall auf ausreichende Belüftung zu achten. Die Trocknung ist naturgemäß umso einfacher und das Produkt umso farbloser, je höher der Feststoffgehalt des Gels ist. Der Lösungsmittelanteil bei der Polymerisation wird daher so eingestellt, dass der Feststoffgehalt des Gels vor der Trocknung daher im Allgemeinen bei mindestens ≥ 20 Gew.-%, vorzugsweise bei mindestens ≥ 25 Gew.-% und in besonders bevorzugter Form bei mindestens ≥ 30 Gew.-% sowie im Allgemeinen bei höchstens ≤ 90 Gew.-%, vorzugsweise bei höchstens ≤ 85 Gew.-% und in besonders bevorzugter Form bei höchstens ≤ 80 Gew.-% liegt. Besonders vorteilhaft ist die Belüftung des Trockners mit Stickstoff oder einem anderen nicht-oxidierenden Inertgas. Wahlweise kann aber auch einfach nur der Partialdruck des Sauerstoffs während der Trocknung abgesenkt werden, um oxidative Vergilbungsvorgänge zu verhindern. Im Regelfall führt aber auch eine ausreichende Belüftung und Abführung des Wasserdampfes zu einem noch akzeptablen Produkt. Vorteilhaft hinsichtlich Farbe und Produktqualität ist in der Regel eine möglichst kurze Trocknungszeit.
Das getrocknete Hydrogel (das kein Gel mehr ist – auch wenn oft noch so genannt – sondern ein trockenes Polymer mit superabsorbierenden Eigenschaften, das unter den Begriff „Superabsorber” fällt) wird vorzugsweise gemahlen und gesiebt, wobei zur Mahlung üblicherweise Walzenstühle, Stiftmühlen, Hammermühlen, Schneidmühlen oder Schwingmühlen eingesetzt werden können. Die Partikelgröße des gesiebten, trockenen Superabsorbers beträgt vorzugsweise unter ≤ 1000 μm, besonders bevorzugt unter ≤ 900 μm, ganz besonders bevorzugt unter ≤ 850 μm, und vorzugsweise über ≤ 800 μm, besonders bevorzugt über ≥ 90 μm, ganz besonders bevorzugt über ≥ 100 μm.
Ganz besonders bevorzugt ist eine Partikelgröße (Siebschnitt) von ≥ 106 bis ≤ 850 μm. Die Partikelgröße wird gemäß der von der EDANA (European Disposables and Nonwovens Association) empfohlenen Testmethode Nr. 420.2-02 ”Particle size distribution” bestimmt.
Die so hergestellten trockenen superabsorbierenden Polymere werden üblicherweise als „Grundpolymere” bezeichnet und vorzugsweise anschließend oberflächennachvernetzt. Die Oberflächennachvernetzung kann in an sich bekannter Weise mit getrockneten, gemahlenen und abgesiebten Polymerpartikeln geschehen. Hierzu werden Verbindungen, die mit den funktionellen Gruppen des Grundpolymers unter Vernetzung reagieren können, meist in Form einer Lösung auf die Oberfläche der Grundpolymerpartikel aufgebracht. Geeignete Nachvernetzungsmittel sind beispielsweise:

• Di- oder Polyepoxide, etwa Di- oder Polyglycidylverbindungen wie Phosphonsäurediglycidylester, Ethylenglykoldiglycidylether oder Bischlorhydrinether von Polyalkylenglykolen,
• Alkoxysilylverbindungen,
• Polyaziridine, Aziridin-Einheiten enthaltende Verbindungen auf Basis von Polyethern oder substituierten Kohlenwasserstoffen, beispielsweise Bis-N-Aziridinomethan,
• Polyamine oder Polyamidoamine sowie deren Umsetzungsprodukte mit Epichlorhydrin,
• Polyole wie Ethylenglykol, 1,2-Propandiol, 1,4-Butandiol, Glycerin, Methyltriglykol, Polyethylenglykole mit einem mittleren Molekulargewicht Mw von 200–10000, Di- und Polyglycerin, Pentaerythrit, Sorbit, die Oxethylate dieser Polyole sowie deren Ester mit Carbonsäuren oder der Kohlensäure wie Ethylencarbonat oder Propylencarbonat,
• Kohlensäurederivate wie Harnstoff, Thioharnstoff, Guanidin, Dicyandiamid, 2-Oxazolidinon und dessen Derivate, Bisoxazolin, Polyoxazoline, Di- und Polyisocyanate,
• Di- und Poly-N-methylolverbindungen wie beispielsweise Methylenbis(N-methylolmethacrylamid) oder Melamin-Formaldehyd-Harze,
• Verbindungen mit zwei oder mehr blockierten Isocyanat-Gruppen wie beispielsweise Trimethylhexamethylendiisocyanat blockiert mit 2,2,3,6-Tetramethyl-piperidinon-4.

Bei Bedarf können saure Katalysatoren wie beispielsweise p-Toluolsulfonsäure, Phosphorsäure, Borsäure oder Ammoniumdihydrogenphosphat zugesetzt werden.
Besonders geeignete Nachvernetzungsmittel sind Di- oder Polyglycidylverbindungen wie Ethylenglykoldiglycidylether, die Umsetzungsprodukte von Polyamidoaminen mit Epichlorhydrin, 2-Oxazolidinon und N-Hydroxyethyl-2-oxazolidinon.
Die Oberflächennachvernetzung (oft auch nur „Nachvernetzung”) wird üblicherweise so durchgeführt, dass eine Lösung des Oberflächennachvernetzers (oft auch nur „Nachvernetzer”) auf den Superabsorber oder das trockene Grundpolymerpulver aufgesprüht wird.
Als Lösungsmittel für den Oberflächennachvernetzer wird ein übliches geeignetes Lösungsmittel verwendet, beispielsweise Wasser, Alkohole, DMF, DMSO sowie Mischungen davon. Besonders bevorzugt sind Wasser und Wasser/Alkohol-Mischungen wie zum Bespiel Wasser/Methanol, Wasser/Isopropanol, Wasser/1,2-Propandiol und Wasser/1,3-Propandiol.
Das Aufsprühen einer Lösung des Nachvernetzers wird vorzugsweise in Mischern mit bewegten Mischwerkzeugen, wie Schneckenmischern, Paddelmischern, Scheibenmischern, Pflugscharmischern und Schaufelmischern, durchgeführt werden. Besonders bevorzugt sind Vertikalmischer, ganz besonders bevorzugt sind Pflugscharmischer und Schaufelmischer. Geeignete und bekannte Mischer sind beispielsweise Lödige^®-, Bepex^®-, Nauta^®-, Processall^®- und Schugi^®-Mischer. Ganz besonders bevorzugt werden Hochgeschwindigkeitsmischer, beispielsweise vom Typ Schugi-Flexomix^® oder Turbolizer^®, eingesetzt.
Nach Aufsprühen der Vernetzer-Lösung kann wahlweise ein Temperaturbehandlungsschritt, im Wesentlichen zur Ausführung der Oberflächennachvernetzungsreaktion (dennoch meist nur als „Trocknung bezeichnet”) nachfolgen, bevorzugt in einem nachgeschalteten beheizten Mischer („Trockner”), bei einer Temperatur von im Allgemeinen mindestens ≥ 50°C, vorzugsweise mindestens ≥ 80°C und in besonders bevorzugter Form mindestens ≥ 90°C sowie im Allgemeinen höchstens ≤ 250°C, vorzugsweise höchstens ≤ 200°C und in besonders bevorzugter Form höchstens ≤ 150°C. Die mittlere Verweilzeit (also die gemittelte Verweilzeit der einzelnen Superabsorberpartikel) des zu behandelnden Superabsorbers im Trockner beträgt im Allgemeinen mindestens ≥ 1 Minute, vorzugsweise mindestens ≥ 3 Minuten und in besonders bevorzugter Form mindestens ≥ 5 Minuten sowie im Allgemeinen höchstens ≤ 6 Stunden, vorzugsweise höchstens ≤ 2 Stunden und in besonders bevorzugter Weise höchstens ≤ 1 Stunde. Dabei werden neben der eigentlichen Trocknung sowohl etwaige vorhandene Spaltprodukte als auch Lösungsmittelanteile entfernt. Die thermische Trocknung wird in üblichen Trocknern wie Hordentrocknern, Drehrohröfen oder beheizbaren Schnecken, vorzugs weise in Kontakttrocknern durchgeführt. Bevorzugt ist die Verwendung von Trocknern, in denen das Produkt bewegt wird, also beheizten Mischern, besonders bevorzugt Schaufeltrocknern, ganz besonders bevorzugt Scheibentrocknern. Geeignete Trockner sind beispielsweise Bepex^®-Trockner und Nara^®-Trockner. Überdies können auch Wirbelschichttrockner eingesetzt werden. Die Trocknung kann aber auch im Mischer selbst erfolgen, durch Beheizung des Mantels oder Einblasen eines vorgewärmten Gases wie Luft. Es kann aber auch beispielsweise eine azeotrope Destillation als Trocknungsverfahren benutzt werden. Die Vernetzungsreaktion kann sowohl vor als auch während der Trocknung stattfinden.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung wird zusätzlich die Hydrophilie der Partikeloberfläche der Grundpolymere durch Ausbildung von Komplexen modifiziert. Die Bildung der Komplexe auf der äußeren Schale der Partikel erfolgt durch Aufsprühen von Lösungen zwei- oder mehrwertiger Kationen, wobei die Kationen mit den Säuregruppen des Polymers unter Ausbildung von Komplexen reagieren können. Beispiele für zwei- oder mehrwertige Kationen sind formal ganz oder teilweise aus Vinylaminmonomeren aufgebaute Polymere wie teilweise oder vollständig hydrolysiertes Polyvinylamid (sogenanntes „Polyvinylamin”), dessen Amingruppen stets – auch bei sehr hohen pH-Werten – teilweise zu Ammoniumgruppen protoniert vorliegen oder Metallkationen wie Mg²⁺, Ca²⁺, Al³⁺, Sc³⁺, Ti⁴⁺, Mn²⁺, Fe^2+/3+, Co²⁺, Ni²⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Y³⁺, Zr⁴⁺, La³⁺, Ce⁴⁺, Hf⁴⁺, und Au³⁺. Bevorzugte Metall-Kationen sind Mg²⁺, Ca²⁺, Al³⁺, Ti⁴⁺, Zr⁴⁺ und La³⁺, und besonders bevorzugte Metall-Kationen sind Al³⁺, Ti⁴⁺ und Zr⁴⁺. Die Metall-Kationen können sowohl allein als auch im Gemisch untereinander eingesetzt werden. Von den genannten Metall-Kationen sind alle Metallsalze geeignet, die eine ausreichende Löslichkeit in dem zu verwendenden Lösungsmittel besitzen. Besonders geeignet sind Metallsalze mit schwach komplexierenden Anionen wie zum Beispiel Chlorid, Nitrat und Sulfat, Hydrogensulfat, Carbonat, Hydrogencarbonat, Nitrat, Phosphat, Hydrogenphosphat, Dihydrogenphosphat und Carboxylat, wie Acetat und Lactat. In besonders bevorzugter Form wird Aluminiumsulfat verwendet. Als Lösungsmittel für die Metallsalze können Wasser, Alkohole, DMF, DMSO sowie Mischungen dieser Komponenten eingesetzt werden. Besonders bevorzugt sind Wasser und Wasser/Alkohol-Mischungen wie zum Bespiel Wasser/Methanol, Wasser/Isopropanol, Wasser/1,2-Propandiol und Wasser/1,3-Propandiol.
Die Behandlung des Grundpolymeren mit Lösung eines zwei- oder mehrwertigen Kations erfolgt in gleicher Weise wie die mit Oberflächennachvernetzer, einschließlich des wahlweisen Trocknungsschritts. Oberflächennachvernetzer und polyvalentes Kation können in einer gemeinsamen Lösung oder als getrennte Lösungen aufgesprüht werden. Das Aufsprühen der Metallsalz-Lösung auf die Superabsorberpartikel kann sowohl vor als auch nach der Oberflächennachvernetzung erfolgen. In einem besonders bevorzugten Verfahren erfolgt die Aufsprühung der Metallsalz-Lösung im gleichen Schritt mit dem Aufsprühen der Vernetzer-Lösung, wobei beide Lösungen getrennt nacheinander oder gleichzeitig über zwei Düsen aufgesprüht werden, oder Vernetzer- und Metallsalz-Lösung vereint über eine Düse aufgesprüht werden können.
Sofern im Anschluss an die Oberflächennachvernetzung und/oder Behandlung mit Komplexbildner ein Trocknungsschritt durchgeführt wird, ist es vorteilhaft, aber nicht unbedingt notwendig, das Produkt nach der Trocknung zu kühlen. Die Kühlung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich erfolgen, bequemerweise wird das Produkt dazu kontinuierlich in einen dem Trockner nachgeschalteten Kühler gefördert. Dazu kann jeder zur Abfuhr von Wärme aus pulverförmigen Feststoffen bekannte Apparat verwendet werden, insbesondere jede oben als Trocknungsapparat erwähnte Vorrichtung, sofern sie nicht mit einem Heizmedium, sondern mit einem Kühlmedium wie etwa mit Kühlwasser beaufschlagt wird, so dass über die Wände und je nach Konstruktion auch über die Rührorgane oder sonstige Wärmeaustauschflächen keine Wärme in den Superabsorber eingetragen, sondern daraus abgeführt wird. Bevorzugt ist die Verwendung von Kühlern, in denen das Produkt bewegt wird, also gekühlten Mischern. beispielsweise Schaufelkühlern, Scheibenkühlern oder Paddelkühler wie etwa in Nara^®- oder Bepex^®-Kühlern. Der Superabsorber kann auch in der Wirbelschicht durch Einblasen eines gekühlten Gases wie kalter Luft gekühlt werden. Die Bedingungen der Kühlung werden so eingestellt, dass ein Superabsorber mit der für die Weiterverarbeitung gewünschten Temperatur erhalten wird. Typischerweise wird eine mittlere Verweilzeit im Kühler von im Allgemeinen mindestens ≥ 1 Minute, vorzugsweise mindestens ≥ 3 Minuten und in besonders bevorzugter Form mindestens ≥ 5 Minuten sowie im Allgemeinen höchstens ≤ 6 Stunden, vorzugsweise höchstens ≤ 2 Stunden und in besonders bevorzugter Weise höchstens ≤ 1 Stunde eingestellt und die Kühlleistung so bemessen, dass das erhaltene Produkt eine Temperatur von im Allgemeinen mindestens ≥ 0°C, vorzugsweise mindestens ≥ 10°C und in besonders bevorzugter Form mindestens ≥ 20°C sowie im Allgemeinen höchstens ≤ 100°C, vorzugsweise höchstens ≤ 80°C und in besonders bevorzugter Form höchstens ≤ 60°C aufweist.
Optional kann noch eine weitere Modifizierung der Superabsorber durch Zumischung feinteiliger anorganischer Feststoffe, wie zum Beispiel Siliziumdioxid, Aluminiumoxid, Titandioxid und Eisen(II)-oxid erfolgen, wodurch die Effekte der Oberflächennachbehandlung noch weiter verstärkt werden. Besonders bevorzugt ist die Zumischung von hydrophilem Siliziumdioxid oder von Aluminiumoxid mit einer mittleren Größe der Primärteilchen von ≥ 4 bis ≤ 50 nm und einer spezifischen Oberfläche von ≥ 50 – ≤ 450 m²/g. Die Zumischung feinteiliger anorganischer Feststoffe erfolgt bevorzugt nach der Oberflächenmodifizierung durch Vernetzung/Komplexbildung, kann aber auch vor oder während diesen Oberflächenmodifizierungen durchgeführt werden.
Wahlweise wird der Superabsorber mit weiteren üblichen Zusätzen und Hilfsstoffen versehen, die Lagerungs- oder Handhabungseigenschaften beeinflussen. Beispiele dafür sind Einfärbungen, opake Zusätze, um die Sichtbarkeit gequollenen Gels zu verbessern, was in manchen Anwendungen wünschenswert ist, Zusätze zur Verbesserung des Fließverhaltens des Pulvers, Tenside oder Ähnliches. Oft wird dem Superabsorber Entstaubungs- oder Staubbindemittel zugegeben. Entstaubungs- oder Staubbindemittel sind bekannt, beispielsweise werden Poly etherglykole wie Polyethylenglykol mit einem Molekulargewicht von ≥ 400 bis ≤ 20 000 g/Mol, Polyole wie Glycerin, Sorbit, Neopentylglykol oder Trimethylolpropan, die wahlweise auch ≥ 7 bis ≤ 20-fach ethoxyliert sind, verwendet. Auch ein endlicher Wassergehalt des Superabsorbers kann durch Wasserzugabe eingestellt werden, sofern gewünscht.
Die Feststoffe, Zusätze und Hilfsstoffe können jeweils in separaten Verfahrensschritten zugegeben werden, meist ist jedoch die bequemste Methode, sie dem Superabsorber im Kühler zuzugeben, etwa durch Aufsprühen einer Lösung oder Zugabe in feinteiliger fester oder in flüssiger Form.
Der oberflächennachvernetzte Superabsorber wird wahlweise in üblicher Weise gemahlen und/oder gesiebt. Mahlung ist hier typischerweise nicht erforderlich, meist ist aber zur Einstellung der gewünschten Partikelgrößenverteilung des Produkts das Absieben von gebildeten Agglomeraten oder Feinkorn angebracht. Agglomerate und Feinkorn werden entweder verworfen oder vorzugsweise in bekannter Weise und an geeigneter Stelle in das Verfahren zurückgeführt; Agglomerate nach Zerkleinerung. Die Partikelgröße der Superabsorberpartikel beträgt vorzugsweise höchstens ≤ 1000 μm, besonders bevorzugt höchstens ≤ 900 μm, ganz besonders bevorzugt höchstens ≤ 850 μm, und vorzugsweise mindestens ≥ 80 μm, besonders bevorzugt mindestens ≥ 90 μm, ganz besonders bevorzugt mindestens ≥ 100 μm. Typische Siebschnitte sind beispielsweise ≥ 106 bis 850 μm oder ≥ 150 bis ≤ 850 μm.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder einen Einsatz der erfindungsgemäßen Verwendung für oder im Zusammenhang mit

– Nutzpflanzenanbau
– Rasenflächen
– Golfplätze
– Gemüseanbau
– Baumwollplantagen
– Aufforstungen
– Zierpflanzenanbau
– Treibhauskulturen
– Kulturen mit bodenfreien Substraten

Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile und Komponenten unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Beispiele, in denen mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt sind.
Untersuchte Pflanzen/Aufzuchtbedingungen:
Exemplarisch – und nicht als Beschränkung intendiert – wurden vier Monate alte Pflänzlinge von Eucalyptus grandis, Eucalyptus citriodora, Pinus caribaea, Araucaria cunninghamii, Melia volkensii, Grevillea robusta, Azadirachta indica, Maesopsis emini, und Terminalia superba untersucht. Die Pflänzlinge wurden von kommerziellen Baumschulen erhalten und anschließend im Treibhaus unter den jeweils günstigen Temperatur und Luftfeuchtebedingungen von 25–32°C und 50–95% aufgezogen.

Dabei wurden fünf Bodentypen (Sand, lehmiger Sand, Lehm, schlammiger Lehm und Ton) verwendet. Diese wurden zuvor untersucht, die Resultate (jeweils Mittelwerte von 5 Proben) sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1

Bodenwerte	Proben
Bodenwerte	A	B	C	D	E
Einstufung	Ton	schlammiger Lehm	Lehm	lehmiger Sand	Sand
Sand (%)	24.0	38.0	40.0	56.0	88.0
Schlamm (%)	12.0	54.0	50.0	20.0	04.0
Ton (%)	64.0	08.0	10.0	24.0	08.0
pH	6.0	4.6	4.5	6.9	5.6
organische Materie (%)	0.55	4.02	3.40	4.35	0.12
Stickstoff (%)	0.05	0.19	0.15	0.22	0.01
verfügbarer Phosphor (ppm)	3.50	13.60	11.76	72.42	43.11
Gehalt in mol/kg (me/100 g Boden)
Calcium	6.2	2.4	2.6	7.5	1.2
Magnesium	2.11	0.96	0.88	2.36	0.35
Kalium	0.35	0.22	0.26	0.87	0.10
Natrium	0.12	0.08	0.09	0.06	0.04
Kationenaustauschkapazität	12.2	9.5	8.5	13.8	4.6

Anbauversuche:
Die 5 Bodentypen wurden anschließend mit verschiedenen Mengen Superabsorber (Luquasorb, Fa. Basf) versetzt und und zwar einmal 0,2% (Trockengewicht Luquasorb/Trockengewicht Boden), 0,4% und 0% (Kontrolle). Fünfzehn Pflänzlinge (vier Monate alt) jeder der neun untersuchten Pflanzenarten wurden in einem geeigneten Topf mit jeweils 3 kg Boden der 5 Bodentypen versetzt.. In einem Treibhaus wurden die einzelnen Töpfe nach dem Zufallsprinzip verteilt und für einen Zeitraum von 8 Wochen zweimal täglich gewassert.
Am Ende der acht Wochen wurden die oberirdischen Teile aller Pflanzen oberhalb des Bodens abgeschnitten. Zur besseren Vergleichbarkeit wurden die Stämm von den Blättern und Zweigen getrennt und zur Biomassebestimmung bei 60° in einem Ofen getrocknet. Ebenfalls wurden die Länge der Stämme gemessen.

Tabelle 2 zeigt die Trockenmasse der Stämme für die einzelnen Pflanzen. Tabelle 2

			Trockenmasse der Stämme (g)
Pflanzenart	Menge Superabsorber	Ton	schlammiger Lehm	Lehm	lehmiger Sand	Sand
E. grandis
	Kontrolle	0.51^c	2.13^c	1.18^c	0.91^c	0.51^c
	0.2%	1.16^b	2.55^b	1.64^b	1.74^b	0.59^b
	0.4%	1.29^a	3.43^a	3.69^a	2.21^a	1.09^a
E. citriodora
	Kontrolle	0.40^c	1.35^c	1.64^c	0.70^c	0.36^c
	0.2%	0.43^b	1.69^b	2.09^b	1.54^b	0.50^b
	0.4%	0.60^a	2.09^a	2.11^a	2.23^a	0.92^a
P. caribaea
	Kontrolle	0.15^b	0.29^c	0.25^c	0.26^c	0.20^c
	0.2%	0.16^a	0.32^b	0.33^b	0.37^a	0.26^a
	0.4%	0.17^a	0.38^a	0.41^a	0.29^b	0.23^b
A. cunninghamii
	Kontrolle	0.24^c	0.40^b	0.26^c	0.29^b	0.20^b
	0.2%	0.26^b	0.42^a	0.33^b	0.30^b	0.25^a
	0.4%	0.33^a	0.42^a	0.40^a	0.32^a	0.21^b
M. volkensii
	Kontrolle	0.32^c	2.50^b	1.12^c	0.75^c	1.13^c
	0.2%	0.35^b	2.77^a	1.33^b	0.86^b	1.23^b
	0.4%	0.74^a	2.77^a	1.66^a	1.10^a	1.19^a
G. robusta
	Kontrolle	0.98^c	1.84^c	1.66^c	2.15^c	1.44^c
	0.2%	1.45^b	2.90^b	1.68^b	2.19^b	1.66^a
	0.4%	1.81^a	3.15^a	1.89^a	2.32^a	1.51^b
A. indica
	Kontrolle	0.73^c	1.10^c	1.07^c	0.51^c	0.81^c
	0.2%	0.97^b	1.94^a	1.69^b	1.15^b	1.09^a
	0.4% hydrogel	1.00^a	1.69^b	1.88^a	1.17^a	0.88^b
M. eminii	Kontrolle	0.28^b	0.50^c	0.55^c	0.44^c	0.17^b
	0.2%	0.28^b	0.66^b	0.65^b	0.45^b	0.18^b
	0.4% hydrogel	0.29^a	0.75^a	0.92^a	0.50^a	0.20^a
T. superba
	Kontrolle	0.79^c	1.76^c	1.68^c	1.30^b	0.89^c
	0.2%	0.94^b	1.83^b	1.90^b	1.74^a	0.95^b
	0.4%	0.98^a	1.85^a	2.02^a	1.30^b	1.05^a

Deutlich ist zu sehen, dass der Zusatz von Superabsorbern gemäß der vorliegenden Erfindung zu teilweise dramatischen Zuwächsen führt.
Tabelle 3 zeigt die Stammlängen (in cm) für die einzelnen Pflanzen. Auch hier sind deutlich die Zuwächse zu sehen.

Tabelle 3

	Menge Superabsorber	Stammlänge (cm)
Pflanzenart		Ton	schlammiger Lehm	Lehm	lehmiger Sand	Sand
E. grandis
	Kontrolle	1.20^c	1.53^c	1.57^c	1.63^c	1.10^c
	0.2%	1.67^b	1.80^b	1.80^b	1.93^b	1.17^b
	0.4%	1.73^a	1.93^a	2.47^a	2.07^a	1.60^a
E. citriodora
	Kontrolle	1.07^c	1.73^c	1.77^c	1.50^c	1.17^c
	0.2%	1.20^b	1.97^b	1.90^b	1.60^b	1.40^b
	0.4%	1.27^a	2.50^a	2.00^a	2.33^a	1.60^a
P. caribaea
	Kontrolle	0.33^b	0.33^c	0.37^b	0.30^c	0.40^b
	0.2%	0.40^a	0.37^b	0.37^b	0.40^a	0.47^a
	0.4%	0.40^a	0.40^a	0.40^a	0.37^b	0.47^a
A. cunninghamii
	Kontrolle	0.40^b	0.53^b	0.47^b	0.33^c	0.33^b
	0.2%	0.43^a	0.60^a	0.47^b	0.40^b	0.37^a
	0.4%	0.44^a	0.60^a	0.50^a	0.43^a	0.37^a
M. volkensii
	Kontrolle	0.90^c	1.93^c	1.23^c	1.37^b	1.23^c
	0.2%	0.93^b	2.27^a	1.30^a	1.37^b	1.47^a
	0.4%	1.17^a	1.97^b	1.27^b	1.50^a	1.47^a
G. robusta
	Kontrolle	0.80^c	1.60^c	1.60^b	1.40^c	1.40^c
	0.2%	1.17^b	1.87^b	1.60^b	1.53^b	1.87^a
	0.4%	1.53^a	2.17^a	1.73^a	1.60^a	1.43^b
A. indica
	Kontrolle	1.13^c	1.20^c	1.23^b	1.07^c	0.93^c
	0.2%	1.20^b	1.43^a	1.25^a	1.30^b	1.13^a
	0.4% hydrogel	1.27^a	1.40^b	1.27^a	1.43^a	1.03^b
M. eminii	Kontrolle	0.80^c	0.87^c	0.90^c	0.83^c	0.80^b
	0.2%	0.87^b	1.00^b	0.93^b	0.97^b	0.83^a
	0.4% hydrogel	0.93^a	1.07^a	1.13^a	1.07^a	0.83^a
T. superba
	Kontrolle	1.27^c	1.27^b	1.20^b	1.20^c	1.03^b
	0.2%	1.40^b	1.40^a	1.27^a	1.27^b	1.17^b
	0.4%	1.47^a	1.40^a	1.27^a	1.37^a	1.23^a

Tabelle 4 zeigt die Trockenmasse der Zweige und Blätter für die einzelnen Pflanzen. Hier sind zum Teil erhöhte Trockenmassen um mehr als das doppelte der Kontrolle (vor allem für 0,4% Superabsorber) feststellbar. Tabelle 4

	Menge Superabsorber	Trockenmasse der Zweige und Blätter (g)
Pflanzenart		Ton	schlammiger Lehm	Lehm	lehmiger Sand	Sand
E. grandis
	Kontrolle	2.88^c	12.85^c	6.08^c	4.58^c	3.53^c
	0.2%	5.82^b	15.59^b	7.80^b	7.80^b	5.39^b
	0.4%	6.56^a	15.94^a	17.02^a	9.31^a	7.67^a
E. citriodora
	Kontrolle	3.06^c	9.18^c	10.45^c	4.56^c	3.07^c
	0.2%	4.00^b	9.49^b	11.89^b	9.63^b	3.64^b
	0.4%	12.25^a	11.62^a	13.30^a	11.52^a	6.17^a
P. caribaea
	Kontrolle	1.28^c	2.78^c	2.56^c	2.71^c	1.61^c
	0.2%	1.38^b	3.15^b	3.47^b	3.36^a	1.92^a
	0.4%	1.68^a	3.53^a	4.02^a	2.95^b	1.83^b
A. cunninghamii
	Kontrolle	2.18^c	1.05^c	2.78^c	3.09^c	2.27^c
	0.2%	2.96^b	3.32^b	3.23^b	3.64^b	2.77^a
	0.4%	3.09^a	3.79^a	4.13^a	3.69^a	2.63^b
M. volkensii
	Kontrolle	0.31^c	7.56^c	3.48^c	1.76^c	2.84^c
	0.2%	0.53^b	8.35^b	3.65^b	2.50^b	3.52^a
	0.4%	1.63^a	9.07^a	5.03^a	3.94^a	3.19^b
G. robusta
	Kontrolle	4.08^c	8.41^b	5.94^c	9.22^c	5.03^c
	0.2%	4.23^b	11.07^a	6.57^b	9.66^b	6.29^a
	0.4%	7.68^a	11.00^a	7.76^a	9.87^a	5.64^b
A. indica
	Kontrolle	1.15^c	3.09^c	1.98^c	1.15^c	0.93^c
	0.2%	1.19^b	4.61^a	3.72^b	1.99^b	1.35^a
	0.4% hydrogel	1.57^a	3.40^b	3.97^a	2.47^a	1.21b
M. eminii	Kontrolle	0.51^c	2.60^c	2.37^c	1.48^c	0.50^c
	0.2%	0.66^b	2.64^b	3.40^b	1.50^b	0.65^b
	0.4% hydrogel	0.68^a	2.77^a	2.42^a	1.77^a	0.79^a
T. superba
	Kontrolle	0.74^c	3.40^c	3.51^c	2.82^c	1.10^c
	0.2%	0.93^b	4.08^b	4.01^b	3.49^a	1.40^b
	0.4%	0.96^a	4.41^a	4.05^a	3.28^b	1.82^a

Wie insgesamt in den Ergebnissen gut zu sehen, ist das erhöhte Wachstum „gesund”, d. h. es findet sowohl eine Erhöhung der Masse wie der Länge der Stämme als auch in den Blättern und Zweigen statt.
Weiterhin wurde die vorliegende Erfindung anhand der Aufzucht von Gras (Golfrasen) untersucht. Hierzu wurde eine Golfrasenmischung, wie sie auf dem Golfplatz Golfclub Hardenberg, Levershausen verwendet wird, bei Aufzuchtversuchen gemäß der vorliegenden Erfindung sowie Kontrollversuchen verwendet
Es wurden Versuchspflanzen unter sonst gleichen Bedingungen in einem Boden aufgezogen, der einmal kein, einmal 0,2% sowie einmal 0,4% der Menge eines Superabsorbers (Luquasorb, Fa. BASF) enthielt. Diese Pflanzen wurden zweieinhalb Monate im Gewächshaus bei guter Bewässerung (kein Wasserstress) angezogen. Das Fehlen von Wasserstress wurde durch tägliche Messung der Wasserpotentiale des Bodens überprüft.
Dabei konnte bei einer Verwendung von 0,4% Luquasorb eine Erhöhung der Halmtrockenmasse um mehr als das Doppelte erzielt werden. Die genauen Daten sind in Tabelle 5 angegeben Tabelle 5

Versuch Halmwachstum (in g)

Kontrolle 12,77

0,2% SAP 14,90

0,4% SAP 26,00
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 19813425 A1 [0019]
- US 6484441 B1 [0019]
- EP 343427 A2 [0035]

Claims

Verwendung von Superabsorbern zur Förderung des oberirdischen Wachstums von Pflanzen
Verwendung nach Anspruch 1, wobei der Superabsorber einem Aufzuchtmedium zugesetzt wird bzw. das Aufzuchtmedium den Superabsorber umfasst.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Konzentration des Superabsorbers im Aufzuchtmedium ≥ 0,1% bis ≤ 1% (Trockengew./Gew. des trockenen Mediums) beträgt.
Verfahren zur Förderung des oberirdischen Wachstums von Pflanzen, welche in einem Aufzuchtmedium aufgezogen werden, dadurch gekennzeichnet, dass dem Aufzuchtmedium einen Superabsorber zugesetzt wird und/oder das Aufzuchtmedium einen Superabsorber umfasst.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Konzentration des Superabsorbers im Aufzuchtmedium ≥ 0,1% bis ≤ 1% (Trockengew./Gew. des trockenen Mediums) beträgt.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, wobei sich ≥ 90% des Superabsorbers in einer Bodentiefe von ≥ 0 bis ≤ 50 cm befinden.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für – Nutzpflanzenanbau – Rasenflächen – Golfplätze – Gemüseanbau – Baumwollplantagen – Aufforstungen – Zierpflanzenanbau – Treibhauskulturen – Kulturen mit bodenfreien Substraten