DE2202205A1 - Verfahren zur bodenkonditionierung sowie zur beeinflussung des pflanzenwachstums auf mineralischen und organogenen boeden unter verwendung von polyurethandispersionen - Google Patents
Verfahren zur bodenkonditionierung sowie zur beeinflussung des pflanzenwachstums auf mineralischen und organogenen boeden unter verwendung von polyurethandispersionenInfo
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Description
LEVERK U S E N - Bayerwerk
Zentralbereich
Patente, Maiken und Lizenzen
Bi/foH
(Ha) 17. JA!-:.'.G7':
Verfahren zur Bodenkonditionierung sowie zur Beeinflussung des
Pflanzenwachstums auf mineralischen und organogenen Böden unter Vervendung von Polyurethan-Dispersionen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhaltung der pflanzenphysiologisch wertvollen physikalischen Eigenschaften
von landwirtschaftlich und gärtnerisch genutzten mineralischen und organogenen Böden, welches gleichzeitig eine Depot-Düngewirkung
und Stimulation des Pflanzenwachstums mit sich bringt.
Im letzten Jahrzehnt vollzieht sich in der Landwirtschaft insbesondere
im Zuckerrüben- und Feldgemüseanbau - eine umwälzende
Veränderung, die im wesentlichen durch den Mangel an Arbeitskräften und Portschritte in der Landtechnik (z. B.
pilliertes und granuliertes Saatgut) und in der Unkrautbekämpfung hervorgerufen wird. Der Einsatz neuer chemischer
Unkrautbekämpfungsmittel ersetzt die übliche Handhacke. Die Saatgutqualität hat sich wesentlich verbessert. Im Zuckerrübenanbau
ist technisches und genetisches Monogermsaatgut entwickelt worden, das unpilliert und pilliert eine Einzelkornablage
auf den endgültigen Pflanzenabstand gestattet, ohne daß später das arbeitsaufwendige Vereinzeln von Pflanzen vorgenommen
werden muß. Es kommt zu einem störungsfreien Wachstum. Doppelpflanzen werden weitgehend vermieden.
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Will man die Einzelkornablage des Saatguts auf den Endabstand
in der Saatreihe in der Praxis verwirklichen, so ist es unerläßlich, Störungen des Saataufgangs und der Keimpflanzenentwicklung
weitgehendet zu vermeiden.
Besonders ist dafür zu sorgen, daß eine Verkrustung und Verdichtung
der Bodenoberfläche verhindert wird. Rübensaat und viele Gemüsesämereien reagieren nämlich besonders empfindlich
auf Bodenverhärtungen. Leider treten in den hoch industrialisierten westlichen Ländern Verschlechterungen des Strukturzustandes
von Ackerböden in zunehmendem Maße in Erscheinung. Verantwortlich hierfür sind:
a) die verstärkte Mechanisierung. Vor allem der Einsatz sehr
schwerer Erntemaschinen (Mähdrescher und Rübenroder) führt besonders in nassen Jahren zu starken Bodenverdichtungen;
b) die mangelnde Zufuhr von natürlichen Strukturregulatoren, wie Stallmist und Gründünger. In stark mechanisierten Landwirtschaftsbetrieben
steht, besonders bei geringer Viehhaltung, nur ungenügend Stallmist zur Verfügung. Eine Gründüngung
besitzt zudem auf bereits degradierten Böden nur geringe Erfolgsaussichten.
Es ist daher nicht verwunderlich, wenn Wissenschaftler in den letzten Jahren verstärkt bestrebt sind, eine physikalische
Konditionierung von Böden auch mit Syntheseprodukten zu erreichen.
Bekannt sind als sogenannte "Krümelbildner" bestimmte pulverförmige
Polyelektrolyte geworden, wie beispielsweise Polyvinyl= alkohol, Polyacrylnitrile, Polyacrylamide, Polymethacrylate,
Natrium- und Calcium-Salze von copolymerem Vinylacetat und
Methylester der Maleinsäure, Dimethylaminoäthylmethacrylat u.a.
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Diese Linearkolloide sind in der Lage, Einzelteilchen des Bodens zu wasserbeständigen Krümeln zu verkleben. Hierdurch
wird eine Zeitlang ein günstiger Strukturzustand im Boden aufrechterhalten, der günstig auf den Luft-, Wasser- und
Wärmehaushalt wirkt. Wegen des hohen Materialpreises ist ihr Einsatz leider bisher auf Sportplätze und Privatgärten
beschränkt geblieben.
Daneben versucht man, die günstigen Wirkungen, die von einer
Bodenbedeckung ("Mulch") mit natürlichen organischen Materialien, wie Stroh, Gras, Torf u. a., ausgehen, mit Kunststoff-
Folien nachzuahmen. Einen weiteren Schritt auf diesem Weg stellt das sogenannte " Flüssigmachen" dar. Hierzu werden
bisher Bitumen-, Öl-Latex-Erdölharz-Emulsionen, Vinylacetat, Carboxymethylcellulose, Calcium- bzw. Magnesium-Ligninsulfonate
sowie andere Verbindungen verwandt. Ihr Wirkungsmechanismus be ruht meistens entweder auf einer Filmbildung oder einer
Hydrophobierung.
In stärkeren Konzentrationen aufgebracht, vermögen manche dieser Verbindungen auch als sogenannte "Bodenverfestigungsmittel"
zu dienen. Mit ihrer Hilfe wird versucht, Kippen, Abraumhalden, Sanddünen und Böschungen erosionsunempfindlicher
zu machen und zum Teil mittels des sogenannten Hydro- saatverfahrens sogar zu begrünen. Der Wasser- und Windabtrag
läßt sich so stark herabsetzen. Das Ausbringen von erosions- hemmenden Stoffen auf einer Ackerfläche ist aus wirtschaftlichen
Gründen meistens nur über der Saat- bzw. Pflanzreihe möglich. Mit den vorgenannten Produkten ist vor allem im
Zuckerrübenanbau eine Heihe von Untersuchungen vorgenommen worden, das Auflaufen von Saatgut auch unter ungünstigen
Verhältnissen sicherzustellen. Hierbei zeigten sich bei den vorgenannten Produkten vielfach neben positiven auch negative
Wirkungen. So erweisen sich manche Filme für Keimpflänzchen als schlecht durchdririgbar. Das Ausbringen stellt bei manchen
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Verbindungen eine schmutzige, unangenehme Arbeit dar. Einige der Filme wirkten sich bei dem nachfolgenden Hacken störend
aus und verrotten später im Boden zu langsam. Manche Produkte zeigen eine zu geringe Beständigkeit gegenüber Platzregen und
Hagel; sie bilden Fladen, die bei Austrocknung leicht vom Wind fortbewegt werden. Auch gibt es einige Produkte, aus denen für
Keimung und Keimpflanzenwachstum toxisch wirkende Verbindungen freigesetzt werden.
Es wurde nun überraschend gefunden, daß Polyurethane in Form ihrer wäßrigen Dispersionen oder Lösungen hervorragend
zur Verbesserung von Böden, insbesondere von landwirtschaftlich und gärtnerisch genutzten Kulturböden, geeignet sind, wobei
die Applikation solcher Dispersionen oder Lösungen gleichzeitig zu einer Depot-Dünger-Wirkung sowie zu einer positiven Beeinflussung
des Pflanzenwachstums führt.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Bodenkonditionierung sowie zur Beeinflussung des Pflanzenwachstums
auf mineralischen und organogenen Böden durch Aufbringen
bzw. Imprägnierung derselben mit synthetischen Polymeren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf die mineralischen
und organogenen Kulturböden Polyurethane in Form ihrer wäßrigen Dispersionen oder Lösungen einwirken läßt.
Dieses neue und allgemein anwendbare Verfahren zur Bodenkonditionierung
und Beeinflussung des Pflanzenwachstums gestattet im Endeffekt eine wesentliche Ertragssteigerung bei
geringerem Arbeitsaufwand in den Kulturen.
Die erfindungsgemäß verwendbaren Polyurethane werden zweckmäßigerweise
in Form von wäßrigen Lösungen oder wäßrigen Dispersionen hergestellt und zur Anwendung gebracht.
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Ba ist jedoch auch möglich, die Herstellung in der Schmelze oder in einem inerten, pflanzenphysiologisch verträglichen
Lösungsmittel vorzunehmen und erst kurz vor der Applikation alt Wasser auf die gewünschte Konzentration zu verdünnen.
Beispielsweise kann man ein Polyurethan mit 2 - 8 i» freien
Isocyanat-Gruppen in Form einer 70 - 98 #igen Lösung in Aceton,
Dipropylenglykoldiäthyläther oder auch völlig lösungsmittelfrei herstellen und diese Lösung bzw. Schmelze durch einfaches Verrühren
mit Wasser verdünnen, wobei eine wäßrige Lösung oder eine wäßrige Dispersion bzw. Emulsion gebildet wird.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Polyurethan-Dispersionen
werden in an sich bekannter Weise aus höhermolekularen Verbindungen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen
nit einem Molekulargewicht von 300 - 20.000, Polyisocyanaten
und gegebenenfalls mitzuverwendenden Kettenverlängerungsmitteln
mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen hergestellt.
Hierfür eignen eich alle bekannten und üblicherweise verwendeten
Komponenten. Beispiele sind in den belgischen Patentschriften 653 223, 669 954 und 673 432 und in der deutschen
Offenlegungsschrift 1 770 068 aufgeführt.
Besonders bevorzugte Komponenten sind:
a) Polyätheralkohole mit 2-3 OH-Gruppen und einem mittleren
Molekulargewicht von 300 - 10.000, insbesondere Polymerisate des Äthylenoxids und/oder Propylenoxids;
b) Polyesteralkohole mit 2-3 OH-Gruppen und/oder COOH-Gruppen mit einem mittleren Molekulargewicht von 400 - 10.000, insbesondere
die Ester von Phthalsäure, Adipinsäure, Bernstein= säure, Maleinsäure, Kohlensäure mit Glykolen, wie Äthylen=
glykol, Propylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol,
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Tetraäthylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan, Trimethy=
loläthan;
c) Polyisocyanate, insbesondere 1,6-Hexamethylendiisocyanat,
i-Isocyanatomethyl-5-isocyanato-i,3,3-trimethylcyclohexan,
Phthalsäure-bis-ß-isocyanatoäthylester, Bernsteinsäure-bisß-isocyanatoäthylester,
m-Xylylendiisocyanat, 4,4'-Bis-iso=
cyanato-cyclohexyl-methan, 4,4'-Bis-isocyanato-cyclohexylpropan,
2,4-Diisocyanato-i-methyl-cyclohexan, 2t6-Diiso=
cyanato-i-methyl-cyclohexan, Toluylendiisocyanat (Gemisch
aus 2,4- und 2,6-Isomeren), Diphenylmethandiisocyanat;
d) Kettenverlängerungsmittel, wie Äthylendiamin, Rizinusöl, Diäthylenglykol;
β) kationische Modifizierungsmittel, wie tertiäre Aminodiole, z. B. Butyldiäthanolamin, 2-^*^1-2^111^1^131111™)!^]^!-
1,3-propandiol in Kombination mit Säuren und/oder Quaternierungsmitteln,
z. B. Dimethylsulfat, Chloracetamid, Methylchlorid, Phosphorsäure, phosphorige Säure;
f) anionische Modifizierungsmittel, wie N-(2-Aminoäthyl)-3-aminopropansulfonat,
N-(2-Aminoäthyl)-2-aminoäthansulfonat, Lysin, Schwefelsäure, Dimethylolpropionsäure als Natrium-,
Kalium- oder Ammoniumsalze;
g) weitere Modifizierungsmittel, wie Harnstoff, Melamin, Di= cyandiamid, Formaldehyd, Acetaldehyd.
Dabei werden die Komponenten e) bzw. f) nur für die Herstellung von Dispersionen, die Komponenten g) insbesondere für Dispersionen
nach dem Schmelzdispergierverfahren benötigt. Die verwendeten Mengenverhältnisse können in an sich bekannter Weise
in weiten Grenzen variiert werden, je nachdem, ob weiche, flexible oder elastische oder harte oder thermoplastische
Polyurethane hergestellt werden sollen.
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Für die Herstellung wäßriger Lösungen von Polyurethanen kommen
aus der Gruppe b) nur Polycarbonate in Präge.
Zur Herstellung wäßriger Lösungen nichtioniscr-er Polyurethane
werden zweckmäßigerweise Polycarbonate des Tttraätl-ylenglykols
oder des TriäthylenglykolB oder auch z. B. des üotaäthylen-
glykols eingesetzt. Pur entsprechende wasserlösliche Polyäther=
polyurethane kommen Polyäthylenglykole in Betracht, die bis zu
höchstens 40 $ höhere ' .,yalkyleneinheiten enthalten können.
Die Herstellung der wasserlöslichen Polymeren erfolgt in an sich bekannter Weise durch Umsetzung mit äquivalenten oder
auch überschüssigen Mengen an Polyisocyanaten oder Chlor= ameisensäureestern und anschließendes Auflösen in Wasser
(vgl. z. B. Belgische Patentschrift 710 580, Französische Patentschriften 1 488 017 und 1 330 751, USA-Patentschriften
3 054 778 und 3 427 272).
Vorzugsweise werden keine oder nur untergeordnete Mengen (0,1 - 5 ^, bezogen auf Gesamtpolyurethan) an ,Kettenverlängerungsmitteln eingesetzt.
Die erfindungsgemäß einsetzbaren Polyurethan-Dispersionen können folgenden Dispersionstypen angehören:
1) Emulgatoren enthaltende Polyurethandispersionen
Zu deren Herstellung werden im allgemeinen übliche, nicht durch Salzgruppen modifizierte Polyurethane bzw. Polyharn
stoffe, welche vorzugsweise noch freie Isocyanat-Gruppen enthalten, unter Zuhilfenahme von nichtionischen, anioni
schen oder kationischen Emulgatoren und hochtourigen Mischern in Wasser dispergiert.
Nach einer besonders bevorzugten Arbeitsweise werden aus Polyestern und/oder Polyäthern, welche 2-4 endständige
Hydroxygruppen und ein mittleres Molekulargewicht von 500 - 4.000 aufweisen, und einem molaren Überschuß von
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Polyisocyanaten Urethangruppen und freie Isocyanat-Gruppen enthaltende Präpolymere hergestellt, welche unter Zusatz
von Emulgatoren und gegebenenfalls geringen Mengen organischer Lösungsmittel in Wasser unter Bildung eines Latex
dispergiert werden.
Dabei kann das Wasser kettenverlängernd wirkende Di- oder Polyamine enthalten. Ganz besonders bevorzugt sind Poly=
äther, welche durch Umsetzung von di- oder polyfunktioneilen
Alkoholen mit Fropylenoxid sowie gegebenenfalls zusätzlich Äthylenoxid hergestellt worden sind.
2) Emulgatorfreie Polyurethan-Ionomer-Dispersionen
Für das erfindungsgemäße Verfahren sind besonders emulgatorfrei aufgebaute Dispersionen geeignet, wobei insbesondere
emulgatorfreie Dispersionen anionischer Polyurethane mit Sulfonat- und Carboxylat-Gruppen sowie kationischer Poly=
urethane mit quartären Ammonium-Gruppen bevorzugt sind.
Bei der Herstellung von Dispersionen von Polyurethanen mit anionischen Gruppen wird im allgemeinen das Isocyanat-Gruppen
aufweisende Voraddukt in organischer Lösung mit der anionischen Komponente umgesetzt, Wasser zugefügt und das organische
Lösungsmittel abdestilliert. Es kann aber auch umgekehrt vorgegangen
werden, indem Wasser, das die anionische Komponente enthält, vorgelegt wird und dann das Isocyanat-Gruppen enthaltende
Voraddukt eingetragen wird. Zum Einbau geeignete anionische Komponenten sind beispielsweise die Alkalisalze von Aminosäuren,
wie Taurin, Methyltaurin, 6-Amino-capronsäure, Glycin, SuIfanil=
säure, Diaminobenzoesäure, Ornithin, Lysin, 1:1-Addukte von SuI-tonen,
wie Propansulton oder Butansulton, an Diamine, wie Äthylendiamin, Hydrazin oder 1,6-Hexamethylendiamin.
Eine besonders bevorzugte Herstellungsmethode für Polyurethan-Dispersionen,
welche erfindungsgemäß brauchbar'sind, besteht
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in der Polyaddition von Polyätherpolyolen vom mittleren Molekulargewicht
300 - 10.000, welche im wesentlichen aus Einheiten der allgemeinen Formel
-CH-CH2-O-R
aufgebaut sind, wobei R für Wasserstoff oder eine Methylgruppe steht, mit Polyisocyana.^n und ionischen Modifizierungsmitteln
zu einem flüssigen Präpolymeren, welches einen Gehalt an Isocyanat-Gruppen von 1 - 8 # aufweist. Dieses ionische Präpolymer,
dem zur Viskositätserniedrigung Lösungsmittel zugesetzt
werden können, wird anschließend durch Einrühren in Wasser dispergiert. Bei dieser Dispergiermethode werden weder
Emulgatoren noch hohe Schwerkräfte benötigt, da Präpolymer-Ionomere
selbstdispergierend sind.
Anstelle von Polyätherpolyolen können auch Polyesterpolyole eingesetzt werden, insbesondere solche, welche sich von der
Phthalsäure oder Adipinsäure ableiten.
Für die Einführung der anionischen oder kationischen Gruppierung gibt es viele Methoden, welche dem Fachmann bekannt
sind. Einige spezielle Möglichkeiten sind weiter unten beschrieben.
Zur Herstellung kationischer Polyurethan-Dispersionen geeignete AuBgangekomponenten sind z. B. in der deutschen Offenlegungsschrift
1 595 602 enthalten. Im allgemeinen wird das Polyurethanpolymer in organischer Lösung, z. B. in Aceton,
Tetrahydrofuran oder Methylenchlorid aufgebaut und gleichzeitig oder anschließend in ein Ionomer übergeführt. Nach
Mischen mit Wasser zu einer Dispersion wird das organische Lösungsmittel (teilweise) abdestilliert.
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Die Einführung der ionischen Zentren, insbesondere der quartären Ammoniumgruppe kann auf verschiedene Weise erfolgen,
z. B. dadurch, daß zum Aufbau der Polyurethane Komponenten zumindest anteilig verwendet werden, welche eine salzartige
oder zur Salzbildung befähigte Gruppe bereits enthalten, also z. B. (Poly-)Alkohole, (Poly-)Isocyanate mit quartären
Ammoniumgruppen und/oder tertiären basischen Stickstoffatomen.
Man kann die quartäre Ammoniumgruppe dabei auch im Zuge des
Polyurethanaufbaus erzeugen, wie dies z. B. in der deutschen Offenlegungsschrift 1 495 693 und in der deutschen Auslegeschrift
1 300 275 näher ausgeführt ist.
Eine weitere Methode zur Herstellung kationischer Polyurethan-Dispersionen
besteht darin, daß aus Verbindungen mit mindestens zwei primären oder sekundären Aminogruppen, Polyisocyanaten und
gegebenenfalls Polyhydroxyverbindungen Polyurethane aufgebaut werden, welche freie primäre und/oder sekundäre Aminogruppen
aufweisen, welche vor oder während des Vermischens mit Wasser durch neutralisierend wirkende Säuren und/oder mehr als äquivalenten
Mengen an Alkylierungsmitteln in Ammoniumgruppen übergeführt werden.
Man kann auch nichtionische Polyurethane, welche beispielsweise hochmolekular in organischer Lösung oder auch in der Schmelze
vorliegen können, durch Additions- oder Kondensationsreäktionen kationisch oder anionisch modifizieren. So kann man beispielsweise
Polyurethane, welche ungesättigte C=C-Doppelbindungen aufweisen, durch Addition von Verbindungen, welche wenigstens
eine zu Additionsreaktionen befähigte -OH-, -SH-, -NHH-, -SCl-Gruppe
und eine weitere zur Salzbildung befähigte Gruppe, z.B.
R OH
-N (R = H oder Alkyl), -S-, -P, -COOH, -SO,H, -Ρ"'
NR 0 · R
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oder eine entsprechende Salzgruppe aufweisen, zu Polyelektrolyten
modifizieren.
Umgekehrt lassen sich Polyurethanpolyelektrolyte auch herstellen durch Addition von Verbindungen, welche mindestens
eine ungesättigte C=C-Doppelbindung und mindestens eine der
oben aufgeführten zur Salzbildung befähigten Gruppe oder Salzgruppen enthält, an niohtionische Polyurethanpolymere.
Die Reaktion kann über Reaktivgruppen des Polyurethanpolymers, beispielsweise -OH-, -SH-, -NHR-, -SCl-Gruppen,
erfolgen oder auch durch eine Radikalreaktion, welche durch übliche Radikalbildner, wie Peroxide, Azoverbindungen, oder
auch thermisch oder durch Bestrahlung mit UV-Licht, Röntgen-, tf- oder Elektronenstrahlen ausgelöst worden sein kann. Als
Modifizierungsmittel· kommen beispielsweise ungesättigte Säuren, wie Acrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure,
Tetrahydrophthalsäure, Itaconsäure, Citraconsäure, Mesacon=
säure, Vinylsulfonsäure, Propen-(1)-sulfosäure-(1), oder deren
Salze in Betracht.
Besonders leicht lassen sich ionische Modifizierungen durch Kondensationsreaktionen durchführen, wie sie prinzipiell aus
der Chemie der Aminoplaste und Phenoplaste bekannt sind. Besonders geeignet sind Aminomethylierungs- und SuIfomethylierungsreaktionen
an Polyurethanen, welche vorteilhafterweise neben Urethangruppen noch andere durch einen Säurerest substituierte
-NH- oder -NH2-Grruppen enthalten.
Selbstverständlich lassen sich auch kombinierte Methoden anwenden. So kann man beispielsweise Acrylamid über eine
Methylenbrtlcke durch Kondensation mit einer Amino carbonsäure
oder Sulfonsäure ionisch modifizieren und das Produkt entweder an ein nichtionisches Polyurethan addieren, oder man
addiert an ein Diamin und setzt dieses dann beim Aufbau des Polyurethans als Kettenverlängerungsmittel ein. Eine weitere
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Modifizierungsmöglichkeit ist die Sulfonierung von Präpolymeren durch z. B. Schwefelsäure oder Oleum, wodurch ebenfalls Dispergierbarkeit
erreicht wird. Es ist offenkundig, daß dem Fachmann eine Fülle Möglichkeiten zur Verfügung stehen, Polyurethan-Ionomere
aufzubauen, die sich infolge dieser Modifizierung durch Selbetdispergierung oder Löslichkeit in Wasser sowie
durch besondere zwischenmolekulare Wechselwirkung auszeichnen.
Die Anwesenheit eines organischen Lösungsmittels beim Vermischen des Polyurethans mit Wasser unter Bildung einer Dispersion
ist nicht Bedingung. Sofern die Polyurethanmasse zum Zeitpunkt ihrer Vermischung mit Wasser bei der Arbeitstemperatur
rührbar bzw. maschinenteohnisch verarbeitbar ist, kann auf die
Anwesenheit eines Lösungsmittels weitgehend oder sogar ganz verzichtet werden.
Nach einem besonders bevorzugten und außerordentlich wirtschaftlichen
Verfahren werden Polyurethandispersionen lösungsmittelfrei durch Polykondensation von reaktive Endgruppen aufweisenden
Oligourethanelektrolyten mit Formaldehyde Spendern) im wäßrigen Zweiphasensystem hergestellt. Dabei wird der
gegebenenfalls Methylolgruppen aufweisende Oligourethanelektrolyt
bevorzugt in Form der Schmelze durch einfaches Vermischen mit Wasser dispergiert. Dieses Verfahren, nach
welchem erfindungsgemäß gut geeignete Dispersionen hergestellt werden können, ist ausführlich in der belgischen Patentschrift
730 543 beschrieben.
Nach einem ganz besonders bevorzugten Verfahren werden hierbei
Oligourethanprepolymere mit endständigen Isocyanatgruppen (ca.
0,8 - 10 # Isocyanat) mit Harnstoff oder einer anderen aminoplastbildenden
Verbindung umgesetzt; die so gebildeten, gegenüber Formaldehyd zumindest bifunktioneilen Präpolymeren werden
nach einer.der literaturbekannten oder der oben beschriebenen Methoden ionisch modifiziert und durch Vermischen mit Wasser
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dispergiert. Formaldehyd bzw. solchen abgebende Verbindungen
werden vor, während oder im Anschluß an die Dispergierung zugesetzt.
Üblicherweise wird die Polykondensation zum hochmolekularen Polyurethan zumindest anteilig in der Dispersion durch thermische
Nachbehandlung und/oder pH-Erniedrigung durchgeführt.
Es ist jedoch auch möglich, die Polykondensation erst auf dem
zu imprägnierenden Substrat, z,. B. im Freiland, durchzuführen.
Sofern wäßrige Polyurethan-Zubereitungen In erster Linie zur
Beeinflussung des Pflanzenwachstums eingesetzt werden und/oder eine Bodenbefestigung durch Filmbildung des Polyurethans nur
über einen kurzen Zeitraum gewünscht wird, können die genannten Oligourethane» welche beispielsweise endständige Acylaminogruppen
aufweisen, auch ohne Mitverwendung von Formaldehyd= (-ependern) appliziert werden. Eine Filmbildung tritt infolge
zwischenmolekularer Wechselwirkung trotz des verhältnismäßig niedrigen Molekulargewichts ein; der Abbau des Produkts im
Boden erfolgt jedoch rascher.
Sofern Formaldehyd zur Polykondensation der Oligourethane bei
der Herstellung und/oder der Applikation der wäßrigen Zubereitungen mitverwendet wird, ist dessen Boden-desinfizierende
Wirkung zu berücksichtigen. Ein Überschuß inhibiert zunächst den Abbau, so daß die Langzeitdüngewirkung wunschgemäß beeinflußt
werden kann. Wird eine Sofortdüngewirkung gewünscht, so sollte mit nur wenig oder ohne Formaldehyde-spender) gearbeitet
werden.
Für eine landwirtschaftliche Substrat-Imprägnierung mit Langzeit-Düngewirkung
sind besonders solche Polyurethan-Dispersionen geeignet, die aus endständige Biuretgruppen enthaltenden
Oligourethanprepolymeren durch Formaldehydpolykondensation
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hergestellt worden sind. Vorteilhaft wird die Kondensation unter Mitverwendung von weiterem Harnstoff, Melamin, Dicyan=
diamid, Benzoguanamin, welche praktisch als "Kettenverlängerungsmittel11
wirken, durchgeführt. Statt dessen oder auch zusätzlich können auch Aminoplast- oder Phenoplast-Vorkondeneate
eingesetzt werden. Zusätzlich oder auch anstelle des Formaldehyds können auch höhere Aldehyde und deren Acetale,
z. B. Chloracetaldehyd und Chloral als Carbonylkomponenten
eingesetzt werden.
Ganz besonders geeignet sind kationische Dispersionen, die im Feststoff mehr als 5 #, vorzugsweise 7 - 20 $, Stickstoff enthalten.
Zur Erzeugung ionischer Gruppen wird besonders vorteilhaft zumindest anteilig Phosphorsäure als Salzbildner eingesetzt.
Die so hergestellten filmbildenden Polyurethane sind gleichzeitig Poly-ammonium-poly-phosphate, welche allmählich durch
die Einwirkung des Sonnenlichts sowie durch allmähliche Hydrolyse zu einfachen Ammoniumphosphaten abgebaut werden
können und so eine Langzeitdüngung bewirken.
Beispiele für die Herstellung von wäßrigen Polyurethan-Dispersionen
finden sich in den deutschen Auslegeschriften 1 097 678, 1 187 012, 1 184 964, 1 178 586, 1 179 363, in den'belgischen
Patentschriften 653 223, 658 026, 669 954, 673 432 und 688 299, in der englischen Patentschrift 883 568, in der französischen
Patentschrift 1 108 785 und in der amerikanischen Patentschrift 3 178 310 sowie den deutschen Offenlegungsschriften 1 770 068,
1 939 911, 1 943 975. Bei niedrigen Gehalten an ionischen Gruppen
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(beispielsweise 4 - 200 Milliäquivalente pro 100 g Polyurethan)
erhält man Latices bzw. trübe Sole. Beträgt der Gehalt 200 - 500 Milliäquivalente, so liegen im allgemeinen echte wäßrige
Polyelektrolytlösungen vor. Werden gleichzeitig noch hydrophile
Polycarbonate oder Polyäther als Aufbaukomponenten eingesetzt, so können bereits wäßrige Lösungen mit ca. 40 - 200 Milliäquivalenten an ionischen Gruppen erhalten werden.
Die erfindungsgemäß verwendeten Polyurethan-Ionomer-Dispersionen
sind Ionenaustauscher und infolgedessen bei Beladung mit Pflanzennährstoff-Ionen als Bodenverbesserungs-mittel mit
Langzeit-Düngewirkung hervorragend geeignet.
Von besonderem Interesse sind Dispersionen solcher Polyurethan-
Ionomerer, welche zusätzlich freie saure Gruppen, insbesondere
Carboxylgruppen, enthalten, wodurch der unerwünschten Alkali- sierung des Bodens entgegengewirkt und eine pH~Stablli3ierung
erreicht wird.
Bei Anwendung als Saatreihenmulch werden Keimung und Auflaufen
von Saatgut besonders durch die Nährstoffionen NQ,", H2PO." und
K stimuliert. Vorzugsweise werden daher Polyurethane eingesetzt,
welche die genannten Ionen als Gegenionen enthalten. Selbstver ständlich können indessen diese Ionen auch in Form bekannter
Nährsalze den Polyurethandispersionen bzw. -lösungen zugesetzt
werden. Auch können die erfindungsgemäß eingesetzten Zuberei tungen beispielsweise Spurenelemente oder Wuchsstoffe enthalten.
Von besonderem praktischem Wert sind Polyurethan-Zubereitungen,
die Wachstumsregulatoren, wie Herbizide, oder Stauchemittel enthalten.
Ebenso können solche Polyurethan-Zubereitungen eingesetzt werden,
die Pestizide, wie Fungizide, Nematizide, Bakterizide, Insektizide, sowie Schutzmittel gegen Wildverbiß und gegen Nagetierfraß
enthalten. Dabei können ionische Pestizide und Herbizide auch als Gegenion vorliegen (z. B. Perchlorate). Nichtionische hydro-
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phobe Pestizide können den Polyurethan-Zubereitungen schon während des Herstellungsverfahrens zugesetzt werden, wodurch
sie miteinemulgiert werden und in stabiler Form in der fertigen Polyurethan-Zubereitung enthalten sind.
In Gemüse- und Nutzpflanzenkultüren, insbesondere im Zuckerrübenanbau,
wird durch die Oberflächenimprägnierung mit Polyurethan-Dispersionen insbesondere einer Bodenverkrustung
entgegengewirkt, die Struktur des Bodens verbessert und das lästige und aufwendige Hacken des Bodens unnötig gemacht.
Die erfindungsgemäß verwendbaren organischen Polymeren bewirken neben der Erhaltung von pflanzenphysiologisch wertvollen
physikalischen Eigenschaften von mineralischen und organogenen Kulturböden zusätzlich noch günstige, vorwiegend langzeitwirksame
Düngungs- und Stimulationseffekte bei zahlreichen Kulturpflanzen, vornehmlich im Rüben-, Tabak-, Gemüse-, Obst-, Wein-
und Zierpflanzenbau, aber auch in Baumschulen, in Parkanlagen, auf Friedhöfen und in anderen Bereichen der Garten- oder Landschaftsgestaltung
und -pflege.
Die vorgenannten negativen Wirkungen anderer Mulchprodukte
treten bei der Polyurethan-Dispersion nicht auf, sondern es ergeben sich darüber hinaus noch zusätzliche positive Effekte,
die den anderen Verbindungen nicht eigen sind. Hervorzuheben sind hier insbesondere eine Stickstoff-Depot-Düngerwirkung,
die nachfolgend von den Polyurethan-Dispersionen ausgeht. Nach dem Wirkungsgesetz der "Wachstumsfaktoren" von E. A.
Mitscherlich lassen sich gerade durch langsam und nachhaltig wirkende Stickstoffdünger die Erträge von Kulturpflanzen
noch erheblich steigern. Ferner ist die außerordentlich gute Pflanzenverträglichkeit dieser Verbindungen auch bei der späteren,
günstig verlaufenden Verrottung zu nennen. Polyurethan-Dispersionen sind zudem mit Herbiziden und anderen Wachstumsregulatoren
sowie Pestiziden, vornehmlich Nematiziden, Fungi-
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ziden, aber auch wasserlöslichen Düngemitteln gut mischbar,
bo daß eine kombinierte Ausbringung in einem Arbeitsvorgang möglich ist. Sie sind einfärbbar mit dunklen Materialien,
beispieleweise Ruß, um die Keimzeitdauer durch "eingefangene" Sonnenwärme zu verkürzen. In heißen Gebieten lassen sich durch
Mulchbänder, in die helle, strahlungsabweisende Stoffe eingearbeitet wurden, optimale Keimtemperaturen im Saatbett aufrechterhalten.
Die Mulchbänder zeigen sowohl unter gemäßigten, als auch unter warmen Kliriaverhältnissen eine mehrwöchige gute Beständigkeit,
so daß Sturzregen und Hagel keine vorzeitige Zerstörung des Bedeckungsstreifens hervorrufen können. Von besonderer
Bedeutung ist dieser Umstand für ei»? η Pflanzenbau unter
Verhältnissen, in denen weiträumig mit großen Tropfen beregnet wird. Die Mulchbänder werden nicht zerschlagen. So kommt es
nicht vor, daß die auflaufenden und sich entwickelnden Keimpflänzchen drrch auf die Blätter spritzende Bodenteilchen in
ihrer Assimilationatätigkeit beeinträchtigt werden. Da die Evaporation aus dem Boden durch die Mulchstreifen in Nähe der
Keimpflanzen erheblich herabgesetzt ist, kann man mit der gleichen Wassermenge eine viel größere Fläche beregnen als
bisher.
Unter aufgesprühten Polyurethan-Dispersionen bleibt die Bodenoberfläche
auch bei länger anhaltender Trockenheit feucht, so daß Keimung und Keimpflanzenentwicklung selten durch Wassermangel
gefährdet werden. Vom Keimling nicht durchstoßbare BodenverkruBtungen bilden sich nicht. Die auflaufenden Keimpflänzchen
können durch Oberboden und Mulchschicht ungehindert hindurchtreten. Bodenverdichtungen und -Verschlammungen, wie
bei ungeschütztem Boden, werden durch das Mulchen mit Poly= urethan-Dispersionen weitgehend vermieden.
Auch in nassen, regenreichen Jahren wird dank der Flüssigmulch-"Haut"
Keimung und Jungpflanzenentwicklung durch überschüssige Feuchte und Luftmangel im Keimbett kaum beeinträchtigt. Bei
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schwereren Böden wird durch die Bodenbedeckung die unerwünschte
Rißbildung im Boden, die zu Wurzelzerreißungen führen kann, stark eingeschränkt. Zugleich wird aber auch die Durchlüftbarkeit
des Bodens unter den Mulchbändern infolge der aufrechterhaltenen günstigen Struktur gefördert. Hierdurch wird der
keimende Same und die Keimpflanze im Wurzelbereich ausreichend mit dem lebensnotwendigen Sauerstoff versorgt.
Die vorteilhaften Vernältnieee im Keimbett unter der Plüssigmulchschicht
bewirken, daß sich der Gesamtaufgang des Saatguts erhöht und das Auflaufen frühzeitiger und gleichförmiger
erfolgt. Unter gegebenen Umständen läßt sich so auch Saatgut einsparen. Aufgrund des verbesserten und gesicherten Keimaufgangs
wird dasx Wachstum der Jungpflanzen beschleunigt und gesteigert.
Besonders bei ungünstigen Witterungsbedingungen und unvorteilhaften Standortverhältnissen tritt zu Tage, daß das
Flüssigmachen von Saatreihen das Kultur- und Ertragsrisiko, vor allem im Zuckerrüben-, Feldgemüse- und Tabakanbau, wesentlich
herabsetzen kann. Auch unter ariden Klimaverhältnissen und bei künstlicher Beregnung sind mit dem Flüssigmulchen
beachtliche Vorteile verbunden.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendenden polymeren
Verbindungen werden vorzugsweise in Form ihrer wäßrigen Dispersionen eingesetzt. Sie können aber auch als solche,
ferner in Form von Suspensionen, Granulaten, Pulvern, Pasten oder ölen angewendet werden. Die Anwendungsformen werden
in bekannter Weise hergestellt, z. B. durch Vermischen mit Streckmitteln, also flüssigen Lösungsmitteln und/oder festen
Trägerstoffen, gegebenenfalls unter Verwendung von oberflächenaktiven Mitteln, also Emulgiermitteln und/oder Dispergiermitteln.
Im Falle der Benutzung von Wasser als Streckmittel können z. B. auch organische Lösungsmittel als Hilfslösungsmittel
verwendet werden; als feste Trägerstoffe: natürliche Gesteinsmehle, wie Kaoline, Tonerden, Talkum und Kreide, und syntheti-
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sehe Gesteinamehle, wie hochdisperse Kieselsäure und Silikate;
als Emulgiermittel: nichtionogene und anionische Emulgatoren, wie Polyoxyäthylen-Fettsäure-Ester, Polyoxyäthylen-Fettalkohol-
Äther, z. B. Alkylarylpolyglykoläther, Alkylsulfonate und Aryl=
sulfonate; ale Dispergiermittel: z. B. Lignin, Sulfitablaugen
und Methylcellulose.
Die Polymeren können in diesen Anwendungsformen auch in Miβchung mit anderen isi Pflanzenbau gebräuchlichen Wirk
stoffen, wie Herbiziden und Wachstumsregulatoren sowie mit Pestiziden, vornehmlich Nematiziden, Fungiziden und Insek
tiziden, vorliegen. Die Formulierungen enthalten im allge meinen 0,1 - 99 # polymere Verbindungen, vorzugsweise zwischen 0,5 und 95 Gewichtsprozent.
Die aufgeführten Polymere können als solche, in Form ihrer Formulierungen oder in den daraus bereiteten Anwendungsformen, wie gebrauchsfertige Lösungen, emulgierbare Konzentrate,
Dispersionen, Emulsionen, Suspensionen, Spritzpulver, Pasten, lösliche Pulver, Stäubemittel und Granulate, angewendet werden.
Die Anwendung geschieht in üblicher Weise, z. B. durch Ver spritzen, Versprühen, Vernebeln, Verstäuben, Verstreuen, Gießen
und Inkrustieren.
Es bestehen zwei Möglichkeiten der Bodenkonditionierung:
a) Ein Aufbringen der genannten Polymeren in geringen Aufwand mengen als dünne Filme auf die Bodenoberfläche, um dieselbe
einerseits zu stabilisieren und sie so gegen Verkrustungen und Verschlammungen zu schützen, und um zum anderen durch
vorwiegend langsam frei werdende Verbindungen mit Düngungsund Stimulationswirkungen das Pflanzenwachstum zusätzlich
zu fördern. Durch später eventuell vorgenommene Bodenbear- beitungs- und PflegemaSnahmen gelangen die Polymere-"Häut-
chen" tiefer in den Boden, wo sie dann die beschriebenen
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ORiAi^AL INSPECTED
309830/1Ub
zusätzlichen Förderungen der Pflanzenentwicklung noch verstärkter hervorrufen.
b) Ein Einbringen der aufgeführten Polymere in größeren Aufwandmengen
in den Oberboden, um dort neben der Stabilisierung einer aufgelockerten günstigen Struktur noch zusätzliche
Düngungs- und Stimulationseffekte zu entfalten. Bei Anwendung von Polymeren mit Ionenaustauschereigenschaften
auf leichten sorptionsschwachen Böden können zudem das Sorptions- und Pufferungsvermögen verbessert werden.
Die eingesetzte Menge an organischen Polymeren kann je nach
Anwendung in größeren Bereichen schwanken. Sie hängt im wesentlichen von Art und Ausmaß der gewünschten Effekte ab.
Im allgemeinen liegen die Aufwandmengen zwischen 10 und 200 g Polymeren/qm, vorzugsweise zwischen 50 und 100 g/qm.
Bei Verwendung wäßriger Dispersionen liegt der Gehalt an organischen
Polymeren im allgemeinen zwischen 50 und 600 g/Liter.
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Heratellungs-Beispiele Nr. 1-13
Polyurethan-Dispersionen
Polyurethan-Dispersionen
Die Herstellung einiger beispielhaft ausgewählter typischer
Vertreter der erfindungsgemäß verwendeten Polyurethane wird im folgenden beschrieben:
Emulgatorfreie Polyurethan-Dispersion entsprechend Beispiel 1
der belgischen Patentschrift 721 033.
5000 g (2,9 Mol) eines Phthalsäure-Adipinsäure-Äthylenglykol-Mischesters
(Molverhältnis 1:1: 2,3) und 220 g (1,85 Mol) N-Methyldiäthanolamin werden bei 8O0C mit 1200 g (7,125 Mol)
1,6-Diisocya/iat~<hexan zur Reaktion gebracht. Man hält die
Temperatur 45 Minuten bei 130 - HO0C und setzt bei 1360C
275 g Harnstoff zu. Nach 80 Minuten bei 125 - 13O0C sind
keine Isocyanatgruppen mehr vorhanden. Man gibt 130 g Chlor= acetamid zu und rührt weitere 80 Minuten bei 125 - 1300C.
Nacheinander werden 700 g Wasser und 600 g 30 $ige wäßrige Formaldehydlösung eingerührt"; die Mischung wird eine Stunde
bei 75 - 78 C nachgerührt. Anschließend werden nacheinander eine Lösung von 50 g Essigsäure in 1000 g Wasser» 5000 g
Wasser von 900C und eine Lösung von 60 g Weinsäure in 1000 g
Wasser zugesetzt. Man erhält 15,2 kg eines milchigweißen, dünnflüssigen Polyurethan-Latex, Feststoff-Gehalt 44 #.
Ford-Becher-Viskosität 13,1 see. (Düse 4). Der Latex trocknet bei Raumtemperatur zu elastischen reißfesten Filmen auf.
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3 0 9 U 3 0 / 1 U b
220??DB
5,00 kg 1,6-Hexandiol-neopentylglykol-adipat,
Molekulargewicht 1970
0,36 kg 2-Äthyl-2-dimethylaminomethyl-1,3-propandiol
1,66 kg modifiziertes Hexamethylendiisocyanat
(NCO = 36,4 #)
0,42 kg Harnstoff
0,16 kg 85 #ige Phosphorsäure
0,80 kg 30 #iges Fozmalin
0,30 kg Glykolmonomethylätheracetat
11,00 kg Wasser
0,42 kg Harnstoff
0,16 kg 85 #ige Phosphorsäure
0,80 kg 30 #iges Fozmalin
0,30 kg Glykolmonomethylätheracetat
11,00 kg Wasser
Polyester, 2-Äthyl-2-dimethylaminomethyl-1,3-propandiol und
Harnstoff werden vorgelegt, auf 850C erhitzt und mit dem Di=
isocyanat versetzt. Bei der exothermen Reaktion wird eine Maximaltemperatur von 11O0C erreicht; man erhitzt auf 130 1350C,
hält 30 Minuten bei dieser Temperatur und stellt IR-spektroskopisch
fest,, daß die Schmelze frei von NCO-Gruppen ist. Man setzt Glykolraonomethylätheracetat zu, tropft bei
ca. 11O0G in 10 Minuten die Phosphorsäure in 2 Liter Wasser
zu, danach bei 900C in ca. 20 Minuten 4,5 kg heißes, entsalztes
Wasser und darauf eine Lösung von 0,8 kg 30 Formalin in weiteren 4,5 kg entsalztem Wasser. Man rührt eine
Stunde bei ca. 850C nach und kühlt den Ansatz ab.
Man erhält 20 kg eines feinteiligen, dünnflüssigen, filmbildenden,
kationischen Polyurethanlatex mit einem Peststoff-Gehalt von 38 #, Tyndalleffekt positiv; pH-Wert 5,5.
Rezeptur wie für Polyurethan-Dispersion Nr. 3. Setzt man jedoch anstelle von Hexandiol-neopentylglykol-adipat Hexandiol-
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O ?20??0R.
polycarbonat (Molekulargewicht 2000) ein, so erhält man die Polyurethan-Dispersion Nr. 4; bei Verwendung von Hexamethylen-diisocyanat
anstelle von modifiziertem Hexamethylendiisocyanat der Dispersion Nr. 3 kommt man zur Polyurethan-Dispersion
Nr. 5.
Rezeptur wie bei Polyurethan-Dispersion Nr. 3» allerdings wird statt Hexandiol-neopentylglykol-adipat Adipinsäuremodifiziertes
Hexandiol-polycarbonat (Molekulargewicht 2000) verwendet.
Völlig analog Polyurethan-Dispersion Nr. 3 erhält man aus
5f00 kg 1,6 Hexandiol-neopentylglykol-adipat
(Molekulargewicht 1740),
0,41 kg 2-Äthyl-2-dimethylaminomethyl-1,3-propandiol,
0,36 kg Harnstoff, 1,87 kg modifiziertes Hexamethylendiisocyanat
(NCO: 35,7 #),
0,18 kg 85 9&iger Phosphorsäure,
0,80 kg 30 #igem Formalin, 0,30 kg Glykolmonomethylätheracetat, 11,00 kg Wasser, entionisiert,
20,00 kg eines feinteiligen, dünnflüssigen, kationischen Poly=
urethanlatex; Peststoff-Gehalt: 40,5 #; pH-Wert: 5,5.
Der Latex trocknet zu einem transparenten, weichen Film auf.
gemäß Beispiel 15 der belgischen Patentschrift 673 432.
Analog Beispiel 15 der belgischen Patentschrift 673 432 wird ein Latex gemäß folgender Rezeptur hergestellt:
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ty
206,50 kg eines Phthalsäure-Hexandiol-Polyesters der
OH-Zahl 56
31,35 kg Hexamethylendiisocyanat
57,00 kg 10 Jeiges ADPS © -Lösung in Wasser/Aceton (1:1)
451,00 kg Aceton
248,00 kg Wasser
248,00 kg Wasser
© ADPS = H2N-(CH2)2-NH-(CH2)3-SO5K
Ausbeute: 480 kg eine? 50 #igen Latex.
3729 g eines Phthalsäure/Äthylenglykol-Polyesters der OH-Zahl 296 und 2730 g eines Phthalsäure/Äthylenglykol-Poly=
esters der OH-Zahl 153 werden im 60 Liter-VA-Kessel auf- ' geschmolzen und im Wasserstrahlvakuum 30 Minuten entwässert.
Man kühlt auf 800C ab und gibt bei dieser Temperatur 2775 g
Hexamethylendiieocyanat zu. Anschließend läßt man 2 Stunden bei 120 - 1250C reagieren, bis der NCO-Gehalt 2,1 - 2,2 $
beträgt. Man kühlt auf 7O0C ab und verdünnt mit 21 Liter
Aceton. Bei 550C werden rasch 1569 g 21 #ige ADPS ^-Lösung
in 2,7 kg Wasser eingerührt. 10 Minuten später werden 11,25 kg
Wasser zugesetzt. Anschließend wird Aceton im Wasserstrahlvakuum abdestilliert. Auebeute: 23,1 kg eines 41 zeigen Latex.
3,62 kg Polyester aus Phthalsäureanhydrid-Äthylenglykol
(Molekulargewicht 2250) 0,20 kg Dimethylolbuttersäure 0,81 kg Hexamethylendiisocyanat
0,22 kg Harnstoff 0,12 kg Dimethylaminoäthanol
0,50 kg 30 5»iges Formalin 1,50 kg Ulykolmonomethylätheracetat
10,00 kg entionisiertes Wasser
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309830/1Ub..
Polyester, Dimethylolbuttersäure und Glykolmonomethyläther=
acetat werden auf 750C gebracht und mit dem Diisocyanat
versetzt. Man hält 45 Minuten bei 85°C, erwärmt den Ansatz auf 1200C, fügt den Harnstoff zu und erhitzt weiter auf
130 - 1350C Man hält eine Stunde bei dieser Temperatur;
die Schmelze ist jetzt NCO-Gruppen-frei. Man kühlt auf ca.
1100C ab und disperglert durch Zusatz von Dimethylamine=
äthanol in 2 kg Wasser in ca. 10 Minuten, setzt darauf bei 850C 3 kg Wasser in ca. 10 Minuten und zuletzt 0,5 kg Formalin
in 5 kg Wasser zu. Man rührt eine Stunde bei 850C nach und
kühlt auf Raumtemperatur.
Man erhält 16 kg eines feinteiligen, dünnflüssigen, anioni-
echen Polyurethanlatex, der zu einem klaren Film auftrocknet,
einen Feststoff-Gehalt von 31 # hat und deutlichen Tyndalleffekt besitzt; pE^Wert: 6.
Man verfährt wie bei der Herstellung von Polyurethan-Dispersion
Nr. 11 angegeben, verwendet jedoch statt des Hexamethy= lendiisocyanates 865 g Toluylendiisocyanat (80 : 20 Isomeren
gemisch). Der Latex ist schwach gelbstichig, in allen anderen Eigenschaften aber wie bei Polyurethan-Dispersion Nr. 11
beschrieben.
500 g Polyester aus Adipinsäure, Phthalsäureanhydrid und
Xthylenglykol (Molekulargewicht 1740) 30 g N-Methyldiäthanolamin
33 g Harnstoff
140 g Hexamethylendiisocyanat
14 g Monochloracetamid
30 g Glykolmonomethylätheracetat 6 g Essigsäure
Le A T^n 1b1_ - 25 -
22077DR
33 g 30 #ige Weinsäure
65 g 30 #iges Formalin
1100 g Wasser, entionisiert
65 g 30 #iges Formalin
1100 g Wasser, entionisiert
Polyester, N-Methyldiäthanolamin und Harnstoff werden auf
7O0C erwärmt und in 2 Minuten mit dem Diisocyanat versetzt.
Die Innentemperatur steigt auf 1100C an, man erhitzt auf
1300C und fügt Harnstoff, Monochloracetamid und Glykolmono=
methylätheracetat zu. Man hält 40 Minuten bei 13O0C, kühlt
auf ca. 11O0C ab und fügt innerhalb 25 Minuten die Essigsäure
in 150 g Wasser, danach die Pormalinlösung und weitere 950 g
Wasser. Zuletzt wird in ca. 10 Minuten die Weinsäurelösung eingetropft und auf Raumtemperatur abgekühlt.
Man erhält I9OO kg eines kationischen Polyurethanlatex.
Der Latex ist grobteilig, dünnflüssig und sedimentiert nicht; er ist filmbildend, hat einen Peststoff-Gehalt von 39 $>
und einen pH-Wert von 4,5.
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• 309830/ 1 1 Ab
In einem Kastenversuch wurde in einen aufgelockerten, feld
feuchten Lehmboden, der stark zur Verschlammung und Verkru stung neigte, pilliertes Zuckerrübensaatgut 3 cm tief in das
Saatbett abgelegt bei einem Abstand in Reihe von 15 cm. Über den zugeetrichenen Saatreihen wurde nun bei der Hälfte der
Kästen auf die Bodenoberfläche mit Hilfe einer Spritzpistole Polyurethan-Dispersion Nr. 13 hauchdünn und in 6 cm breiten
Streifen aufgesprüht.
2
Es wurde pro m Bodenoberfläche ca. 80 g Trockensubstanz des Produktes aufgebracht. Die andere Hälfte der Kästen blieb unbehandelt.
5 Stunden nach dem Aufsprühen wurde jeweils die Hälfte der " flüssiggemachten" und der unbehandelten Kästen einer Sturz-
fegenbehandlung durch Beregnung der Kästen mit einer Grießkanne
aue 2 m Höhe unterworfen. Der Boden in den unbehandelten Kästen
verschlämmte sehr stark. Die Plüssigmulchschicht in den behan
delten Kästen bewirkte, daß dort die Krümelstruktur über den
Saatreihen erhalten blieb. Nach einer Trockenheitsperiode bil dete sich bei den beregneten unbehandelten Kästen eine starke,
vom Keimling nur schwer durchstoßbare Bodenkruste. Während der Saataufgang bei den flüssiggemachten beregneten Kästen 86 i*
betrug, waren in den verkrusteten Kästen nur 7 # des Saatgutes
aufgelaufen. In den Kästen ohne die Sturzregenbehandlung, die normal den Atmosphärilien ausgesetzt waren, wurde bei den ge-
mulenten Kästen gegenüber den unbehandelten ein Mehraufgang
von 23 £ ermittelt.
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Nachdem die Keimpflanzen etwa 10 cm hoch gewachsen waren, erfolgte eine Hacke, bei der ein großer Teil der aufgesprühten
Polyurethan-Dispersion in den Boden gelangte. Schon nach H Tagen zeigte eich an der schnellen wüchsigkeit und der
dunkelgrünen Blattfarbe, daß von dem Mulchmaterial eine langer anhaltende Düngungs- und Stimulationswirkung auf
das Rübenwachstum ausgeht. So erfüllt ein Mulchband mit Polyurethan-Dispersion neben seinen vielfältigen physikalischen
Aufgaben noch zusätzlich die Aufgabe eines Nähr- und Wirkstoffdepots.
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309830/1 US
220.7705
In einem Kastenversuch wurde in einen aufgelockerten, krümellabilen,
feldfeuchten Lehmboden pilliertes Kopfsalat-Saatgut ca. 1 cm tief in das Saatbett abgelegt, wobei der Kornabstand
in der Reihe 3 cm betrug. Über den zugestrichenen Saatreihen wurde nun bei der Hälfte der Kästen auf die Bodenoberfläche
mit Hilfe einer Spritzpistole eine Polyurethan-Dispersion Nr. sehr dünn in 8 cm breiten Streifen aufgesprüht.
2
Es wurde pro m Bodenoberfläche ca. 50 g Trockensubstanz des Produkts aufgebracht. Die andere Hälfte blieb unbehandelt. Bei den im Freien stehenden Kästen lief der Salat nach 7 Tagen auf. In den "flüssiggemulchten" Kästen erfolgte ein um 18 # besserer und gleichmäßigerer Aufgang als in den unbehandelten Kästen, wo eine geringfügige Bodenverdichtung an der Oberfläche infolge leichter Regenfälle beobachtet wurde.
Es wurde pro m Bodenoberfläche ca. 50 g Trockensubstanz des Produkts aufgebracht. Die andere Hälfte blieb unbehandelt. Bei den im Freien stehenden Kästen lief der Salat nach 7 Tagen auf. In den "flüssiggemulchten" Kästen erfolgte ein um 18 # besserer und gleichmäßigerer Aufgang als in den unbehandelten Kästen, wo eine geringfügige Bodenverdichtung an der Oberfläche infolge leichter Regenfälle beobachtet wurde.
2 Tage nach dem Auflaufen wurden die Kästen in den Bereich einer Regenkanone gebracht, von welcher aus die Kästen 15 Minuten
lang aus ca. 40 m Entfernung mit relativ großen Tropfen beregnet wurden. An den Salatkeimpflänzchen zeigte sich bei den
unbehandelten Kästen neben einer starken Bodenverschlämmung eine sehr ausgeprägte Verschmutzung durch aufgespritzte Bodenteilchen,
die bei den "flüssiggemulchten" Kästen fast völlig ausblieb. In einer nachfolgenden Trockenperiode entwickelten
sich die stark verschmutzten Pflänzchen weniger rasch. So ergab sich nach dem Abernten des Salates nach 6 Wochen im Frischsubstanz-Ertrag
zwischen "flüssiggemacht" und unbehandelt ein Unterschied von ca. 43 i».
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3 0 S tT' *' ·■ 14b
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Zur Ermittlung von Langzeitdünger- und Stimulationswirkungen
wurden Präparate in einem wenig zersetzten Hochmoorboden ge prüft, dem pro Liter 3 g kohlensaurer Kalk, 1,5 g eines Mikro-
elemente enthaltenden Volldüngers mit einem Nährstoffverhältnis von N : P3O5 : K3O : MgO = 12 : 12 : 17 : 2 (Complesal), 2 mg
Ammoniummolybdat sowie 15 mg Eisendinatriumdiamintetraacetat
(mit 5 £ Pe) zugemischt waren.
Nach Einmischung von 5 bzw. 20 ml des jeweiligen Polymere-
Präparates in 500 ml des Kulturbodens wurde er 6 Wochen lang im Gewächshaus bei folgenden Feuchten des Kulturmediums stehen
gelassen:
a) normal, um 80 Gew.-^ Wasser
b) hoch, um 85 Gew.-# Wasser
c) niedrig, um 75 Gew.-^ Wasser
und mit Kohlrabi-Jungpflänzchen (Sorte Roggli's Treib A Forcer)
bepflanzt und bei den genannten Feuchten kultiviert. In Kon trollansätzen hingegen wurde der Boden sofort nach Einmischung
des Präparates bepflanzt.
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Präparat: Polyurethan-Dispersion Nr. 10
Einmischungsmenge: 5 ml pro 500 ml Boden
EuItürfeuchte: normal (ca. 80 Gew.-# Wasser)
Erntegewicht -
Gramm Frischsubstanz pro Topf (Durchschnittsgewicht)
sofort bepflanzt | nach 6 Wochen Warte zeit bepflanzt |
|
mit Präparat | 9,7 | 19,6 |
ohne Präparat | 8,1 | 12,5 |
Mehrertrag
(in Gramm Frischsubstanz) |
1,6 | 7,1 |
Präparat: Polyurethan-Dispersion Nr. 1 Binmischungsmenge: 5 ml pro 500 ml Boden
Kulturfeuchte: hoch (ca. 85 Gew.-^ Wasser)
Versuchsergebnie:
Erntegewicht =
Gramm Frischeubstanz pro Topf
(Durchschnittsgewicht)
sofort bepflanzt | nach 6 Wochen Warte zeit bepflanzt |
|
mit Präparat | 17,2 | 22,8 |
ohne Präparat | 15,6 | 16,2 |
Mehrertrag
(in Gramm Pri βohsube tanz) |
1,6 | 6,6 |
Le A U 161
- 31 -309830/ 1 Uo
Präparat: Polyurethan-Dispersion Nr. 9 Einmischungsmenge: 5 ml pro 500 ml Boden
Kulturfeuchte: niedrig (ca. 75 Gew.-% Wasser)
Versuchsergebnis:
Erntegewicht =
Gramm Frischsubstanz pro Topf (Durchschnittsgewicht)
sofort bepflanzt | nach 6 Wochen Warte zeit bepflanzt |
|
mit Präparat | 13,3 | 20,9 |
ohne Präparat | 8,8 | H,4 |
Mehrertrag (in Gramm Frischsubstanz) |
4,5 | 6,5 |
Präparat: Polyurethan-Dispersion Nr. 2 Einmischungsmenge: 20 mg/500 ml Boden
Versuchsergebnis:
Erntegewicht = Gramm Frischsubstanz pro Topf
bei Auspflanzungen nach 6-wöchiger Standzeit des Substrates (Durchschnittsgewicht)
Kulturfeuchten | normal | hoch | niedrig |
mit Präparat | 18,0 | 26,2 | 24,5 |
ohne Präparat | 12,5 | 16,2 | 14,4 |
Mehrertrag (in Gramm Frischsubstanz) |
5,5 | 10,0 | 10,1 |
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3 0 9 8 3 0/
i H D
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Präparat: Polyurethan-Dispersion Nr. Einmischungsmenge: 5 ml pro 500 ml Boden
Kulturfeuchte: niedrig
Versuchsergebnis:
Erntegewicht = Gramm Frischsubstanz
(Durchschnittsgewicht) Boden nach 6 Wochen Wartezeit bepflanzt
mit Präparat | 21,6 |
ohne Präparat | 14,4 |
Mehrertrag
(in Gramm Frischsubstanz) |
7,2 |
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Claims (9)
- Patentansprücheί1) Verfahren zur Bodenkonditionierung sowie zur zusätzlichen Beeinflussung des Pflanzenwachstums auf mineralischen und organogenen Böden durch Aufbringen von bzw. Imprägnieren der Bodenoberflächen bzw. Bodenkrumen mit synthetischen Polymeren zur Erhaltung von pflanzenphysiologisch wertvollen physikalischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Böden Polyurethane in Form ihrer wäßrigen Dispersionen oder Lösungen einwirken läßt.
- 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wäßrige Dispersionen von Polyurethan-Ionomeren eingesetzt werden.
- 3) Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß solche Polyurethan-Ionomer-Dispersionen eingesetzt werden, welche Polyammonium-polyurethan-polyphosphate, -polynitrate bzw. Kaliumsalze von Polyurethan-polyeäuren enthalten.
- 4) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daJ3 solche Polyurethan-Ionomer-Dispersionen eingesetzt werden, welche neben ionischen Zentren freie Säuregruppen mit puffernder Wirkung aufweisen.
- 5) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß solche Polyurethan-Ionomer-Diapersionen eingesetzt werden, welche neben ionischen Zentren freie Aminogruppen mit puffernder Wirkung aufweisen.
- 6) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Polyurethan-Zubereitungen eingesetzt werden, welche Wachstumsregulatoren, wie Herbizide, oder &tauchemittel enthalten.Le A 14 161 - 34 -309830/ IUb2202705
- 7) Verfahren nach Ansprüchen 1 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Polyurethan-Zubereitungen eingesetzt werden, welche Pestizide, wie Fungizide, Nematizide, Bakterizide, Insektizide sowie Mittel zur Wühlmaus-Bekämpfung enthalten.
- 8) Verwendung von Polyurethan-Dispersionen oder -Lösungen gemäß Anspruch 1 zur Bodenkonditionierung sowie zur Beeinflussung des Pflanzenwachstums auf mineralischen und organogenen Böden.
- 9) Mittel zur Bodenkonditionierung sowie zur Beeinflussung des Pflanzenwachsturns auf mineralischen und organogenen Böden, dadurch gekennzeichnet, daß sie Polyurethan- Dispersionen oder -Lösungen gemäß Anspruch 1 enthalten.Le A U 161 - 35 -3 0 9 8 3 0/ iUb
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
BE794153D BE794153A (fr) | 1972-01-18 | Procede de mise en condition du sol et de regulation de la croissance des vegetaux dans des sols mineraux et organogenes, au moyen de dispersions de polyurethanne | |
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