DE4208733A1

DE4208733A1 - Aufwuchsmedium fuer pflanzen sowie verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE4208733A1
Application number: DE4208733A
Authority: DE
Inventors: Hans Kummermehr; Lothar Bihy
Original assignee: Gruenzweig und Hartmann AG
Current assignee: Saint Gobain Isover G+H AG
Priority date: 1992-03-18
Filing date: 1992-03-18
Publication date: 1993-09-23
Also published as: ZA931315B; JPH07506965A; DK0631466T3; AU672785B2; ATE140845T1; DE69303895D1; ES2090987T3; CA2132313A1; EP0631466A1; EP0631466B1; KR950700682A; DE69303895T2; AU3750293A; WO1993018642A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufwuchsmedium für Pflanzen aus gebundener Mineralwolle, insbesondere Stein wolle, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Aufwuchsmediums gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12. Die Erfindung betrifft ebenfalls die Verwendung eines Aufwuchsmediums ge mäß Patentanspruch 14 für die extensive Begrünung von erdbo denfreien Unterlagen sowie die Verwendung von kaltwasserun löslichen Polysaccharidprodukten zur Herstellung von Auf wuchsmedien für Pflanzen gemäß Patentanspruch 17.

Bei der Herstellung von Mineralwollevliesen ist neben der Zerfaserung selbst die Bildung des Vlieses als solches ein wichtiger Verfahrensschritt. Bekanntlich wird hierbei im An schluß an den Zerfaserungsvorgang auf die erzeugten Mineral fasern ein duroplastisches Bindemittelharz-, insbesondere ein solches auf Phenolharzbasis, gesprüht, das später unter Wär meeinwirkung aushärtet und den Mineralwolleprodukten ihre Formstabilität verleiht. Gleichzeitig wird bei dem Zerfase rungsvorgang ein Faser-/Gas-/Luft-Gemisch erzeugt, das zur Abtrennung der Fasern in einen kastenförmigen Schacht, den sogenannten Fallschacht, eingeführt wird. Dieser besitzt bo denseitig ein gasdurchlässiges umlaufendes Transportband, auf dem sich das Mineralwolle- bzw. Steinwollevlies bildet. Unter dem Transportband befindet sich eine Absaugvorrich tung, die einen bestimmten Unterdruck erzeugt.

Trifft nun das Bindemittel enthaltende Faser-/Gas-/Luft-Ge misch auf das Transportband auf, so wird das mit Bindemit telpartikeln versehene Gas-/Luft-Gemisch unterhalb des Transportbandes abgesaugt, und die Fasern legen sich als Wollebahn auf diesem ab.

Die bei der genannten Herstellung erhaltene, mit einem duro plastischen Bindemittelharz gebundene Mineralwollebahn weist aufgrund der späteren Aushärtung bei über 200°C und weite rer Polymerisation - neben einer vorteilhaften mechanischen Festigkeit - hydrophobe Eigenschaften auf. Eine derartige Hydrophobierung ist insbesondere für Formteile aus gebunde ner Mineralwolle erwünscht, die im Baugewerbe zur Wärme- und Schalldämmung eingesetzt werden, da sowohl an die mechani sche Festigkeit als auch an die Wasserresistenz dieser Pro dukte hohe Anforderungen gestellt werden müssen.

Sollen jedoch Formteile aus gebundener Mineralwolle z. B. als Aufwuchsmedium für die Kultivierung von Pflanzen in er deloser Kultur verwendet werden, so ist es erforderlich, daß das entsprechende Aufwuchsmedium aus Mineralwolle bzw. Steinwolle in der Lage ist, Wasser bzw. wäßrige Nährlösungen zu adsorbieren bzw. in seine Kapillarräume in weitgehend ho mogener Verteilung auf zunehmen, damit die Pflanzenwurzeln oder etwa auf die Mineralwolle aufgelegtes Saatgut hinrei chend mit Wasser bzw. Nährlösung versorgt werden. Konventio nell hergestellte Produkte aus gebundener Mineralwolle er füllen diese Erfordernisse an die Hydrophilie wegen des ty pischerweise verwendeten hydrophobierenden Bindemittelharzes jedoch nicht. Hierzu war es daher notwendig, den Mineralwol leprodukten mit geeigneten Zusätzen die erwünschten hydro philen Eigenschaften zu verleihen.

Aus der EP-A-0 201 426 ist es bekannt, mit einem duroplasti schen Bindemittelharz gebundene Mineralfasern, die zu Pflan zenkultursubstratblöcken weiterverarbeitet werden sollen, mit einem nicht-ionischen Tensid auf Basis von ethoxylierten Fettalkoholen zu imprägnieren.

Ferner ist es aus der DE-OS-20 57 945 bekannt, Mineralwolle produkte während der Herstellung durch Aufbringen einer Ten sid-Harzmischung auf die Fasern wasseraufnehmend zu machen. Insbesondere wird hierzu ein Harnstoff-Formaldehydharz als hydrophilierendes Mittel verwendet.

Jedoch weisen Hydrophilierungsmittel, welche die bekannten Tenside enthalten, neben Schwierigkeiten, die im Prozeßwas serkreislauf mit tensidhaltigen Hydrophilierungsmitteln auf treten können, den Nachteil auf, daß die Tenside im Laufe der Zeit selbst aus der Mineralwolle ausgewaschen werden, so daß die Mineralwolleprodukte ihre hydrophilen Eigenschaften verlieren und aufgrund des Gehaltes an Bindemittelharz wie der hydrophob werden.

Auch die EP-A-0 354 748 verwendet Tenside zusammen mit einem schwerlöslichen anorganischen Material, insbesondere pyrogener Kieselsäure. Hierbei scheint das Tensid die hydrophile Kie selsäure an der Faseroberfläche festzuhalten.

Ein derartiges Aufzuchtmedium weist jedoch ebenfalls den Nachteil auf, daß beispielsweise bei starker Bewässerung - etwa im Rahmen von Dachbegrünungsmaßnahmen - das Tensid aus gewaschen wird, wobei gleichzeitig das hydrophilierende Mit tel, nämlich Kieselsäure mit ausgewaschen wird, so daß sich ein derartiges Aufzuchtmedium für Pflanzen nur bedingt für einen Langzeiteinsatz eignet.

Die nicht vorveröffentlichte DE-OS 40 35 249 derselben An melderin, schlägt zur Umgehung der Tensidproblematik vor, Aufwuchsmedien aus gebundener Mineralwolle dadurch her zustellen, daß an die Mineralwolle ein reversibel wasserad sorbierendes, wasserunlösliches Mittel angelagert wird.

Als wasseradsorbierendes, wasserunlösliches Mittel schlägt die DE-OS 40 35 249 vor, pyrogene Kieselsäure oder einen organischen Superabsorber zu verwenden.

Als organischer Superabsorber dient insbesondere ein Acrylamid/Acrylsäure-Copolymer, welches unter Wasseraufnahme physikalisch quellfähig ist.

Ein Nachteil eines derartigen Aufwuchsmediums liegt jedoch in den relativ hohen Herstellungskosten bedingt durch die Kosten des organischen Superabsorbers.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Auf wuchsmedium für Pflanzen aus gebundener Mineralwolle mit guter mechanischer Festigkeit zur Verfügung zu stellen, wel ches die Wirkung eines Wasserspeichers hat, welches hydro phile Eigenschaften besitzt, die es auch unter Bewitterungs bedingungen nicht verliert und welches kostengünstig herge stellt werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1, im Hinblick auf das Verfahren zur Herstellung eines derartigen Aufwuchsmediums durch die kenn zeichnenden Merkmale des Anspruchs 12.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, erdbodenfreie Unterlagen, wie Dächer, Wände, Strafen und Wege bei extensiver Bewässerung durch Regen zu begrünen. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des An spruchs 14.

Die vorliegende Erfindung stellt insbesondere ein Aufwuchs medium für Pflanzen aus gebundener Mineralwolle, insbeson dere Steinwolle, zur Verfügung, wobei der Mineralwolle we nigstens an einem Teil ihrer Oberfläche mindestens ein kalt wasserunlösliches Polysaccharidprodukt anhaftet.

Dadurch, daß der Mineralwolleoberfläche ein kaltwasserunlös liches Polysaccharidprodukt anhaftet, wird einem derartigen Aufwuchsmedium zum einen die als Kultursubstrat erforderli che Hydrophilie verliehen und andererseits ist ein derarti ges Aufwuchsmedium weitgehend resistent gegenüber einer Aus waschung etwa durch Gießen oder Bewitterung. Diese Aus waschresistenz liegt darin begründet, daß das Polysaccharid produkt sich in kaltem Wasser praktisch nicht löst und so mit, wenn es einmal an die Fasern der Mineralwolle angela gert ist, durch kaltes Wasser nicht mehr abzulösen ist.

Ein derartiges Aufwuchsmedium weist daher den Vorteil auf, daß es leicht Wasser in flüssiger oder gasförmiger Form, z. B. als Regen, Gießwasser, Nebel oder in der Atmosphäre enthaltenen gasförmigen oder tröpfchenförmigen Wasserdampf aufnehmen kann.

Des weiteren weist ein erfindungsgemäßes Aufwuchsmedium den Vorteil auf, daß sich die Kapillarität der Mineralwolle der art erhöht, daß es möglich ist, die Aufwuchsmedien der vor liegenden Erfindung nur zu einem Teil in Wasser bzw. Nährlö sung für Pflanzen zu stellen, wobei die Pflanzen hinreichend mit Wasser versorgt werden, da das Wasser innerhalb des Auf wuchssubstrates aufgrund der Hydrophilie des verwendeten Po lysaccharidproduktes kapillar aufsteigen kann und sich weit gehend homogen über die Substrathöhe verteilt.

Somit dient ein erfindungsgemäßes Aufwuchsmedium als Wasser speicher für Pflanzen.

Das Polysaccharidprodukt zur Herstellung des erfindungsge mäßen Aufwuchsmediums gemäß Anspruch 2 kann ausgewählt wer den aus der Gruppe bestehend aus:
Polysacchariden, Estern aus Polysacchariden und anorgani schen Säuren- Estern aus Polysacchariden und organischen Säuren, Polysaccharidethern;
Stärken, insbesondere Kartoffelstärken, Estern aus Stärke und anorganischen Säuren, Estern aus Stärke und organischen Säuren, Stärkeethern, stickstoffhaltigen Stärkeethern und kationischen Stärkeethern; sowie
deren Mischungen.

Eine derartige breite Palette von Polysaccharidprodukten weist den Vorteil auf, daß je nach Bedarf und je nach ge wünschter Hydrophilie ein geeignetes Polysaccharidprodukt ausgewählt werden kann.

Ein Aufwuchsmedium gemäß Anspruch 3 mit einem quaternären, kationischen Kartoffelstärkeether als Polysaccharidprodukt weist den Vorteil auf, daß aufgrund des makromolekularen Kations zum einen eine gute Anlagerung an die Mineralwoll oberfläche, insbesondere an Sauerstoff bzw. Sauerstoffionen der Si-O-Si-Bindungen der Steinwolle gestatten, so daß sich hieraus eine quasi-ionische Bindung ergibt. Eine derartige quasi-ionische Bindung hält das Polysaccharidprodukt mit re lativ großen elektrostatischen Kräften auf der Faseroberflä che zurück, so daß die Auswaschung eines solchen Polysaccha ridproduktes hierdurch drastisch vermindert wird, wenn nicht gar verhindert werden kann.

Zum anderen bewirkt eine derartige ionische Wechselwirkung des Polysaccharidproduktes mit der Faseroberfläche, daß ein derartiges Aufwuchsmedium stark hydrophile Eigenschaften zeigt, wodurch Wasser in ähnlicher Weise wie in Glaska pillaren aufgrund der Kapillarkräfte transportiert werden kann. Dieser Transport kann z. B. entgegen der Schwerkraft oder über weitere Strecken erfolgen, als dem hydrostatischen Druck ohne Berücksichtigung der Kapillarkräfte entsprechen würde.

Ein Aufwuchsmedium gemäß Anspruch 4 weist den Vorteil auf, daß einerseits eine ionische Wechselwirkung des Polysaccha ridproduktes mit der Faseroberfläche der Mineralwolle vor liegt und andererseits eine starke Hydrophilie im Bereich der Mineralwolle auftritt. Darüberhinaus ist ein derartiges Produkt koinmerziell z. B. unter dem Namen "Amylofax" erhält lich.

Ein Aufwuchsmedium gemäß Anspruch 5, welches gefällte und/oder pyrogene Kieselsäure enthält, hat den Vorteil, daß mit Hilfe dieser Kieselsäure und insbesondere mit Hilfe des Anteils der Kieselsäure an dem Aufwuchsmedium die Porengröße des Aufwuchsmediums beeinflußt werden kann. So verleiht ein hoher Kieselsäureanteil dem Aufwuchsmedium enge Poren und ein niedriger Kieselsäureanteil dagegen größere Poren.

Ein Aufwuchsmedium gemäß Anspruch 6, welches Tenside ent hält, hat den Vorteil, daß ein derartiges Produkt ohne lange Wartezeiten im Anschluß an die Herstellung nahezu sofort als Aufwuchsmedium verwendet werden kann.

Wenn das Aufwuchsmedium zur erdelosen Kultur von Pflanzen im Gebrauch ist, kann das Tensid ohne weiteres ausgewaschen werden, was jedoch keinen Einfluß auf die Hydrophilie des Aufwuchsmediums hat, da das Tensid bei einem Aufwuchsmedium der vorliegenden Erfindung - im Gegensatz zum Stand der Technik - für die Hydrophilie des Aufwuchsmediums nur eine untergeordnete Bedeutung hat und lediglich der Aktivierung des Aufwuchsmediums unmittelbar nach der Herstellung dient.

Aufwuchsmedien gemäß Anspruch 7 herzustellen, hat den Vor teil, daß Konzentrationen von wenigstens 0,1 Gew.-% Poly saccharidprodukt bereits hervorragende Hydrophiliewerte zei gen.

Ein bevorzugter Bereich liegt bei 0,1-1 Gew.-%, insbesondere bei 0,3-0,6 Gew.-% Polysaccharidprodukt, bezogen auf die Fa sermenge. Jedoch sind auch höhere Konzentrationen bis über 10 Gew.-% Polysaccharidprodukt, bezogen auf die Fasermenge, möglich. Eine praktische Obergrenze kann sich hierbei jedoch dadurch ergeben, daß bei einem derartig hohen Poly saccharidproduktanteil von über 10 Gew.-% der Polysaccha ridteil des Aufwuchsmediums unter Zersetzungsvorgängen, ins besondere durch Mikroorganismen abgebaut werden kann.

Das Aufwuchsmedium als Mineralwollefilz, insbesondere Stein wollefilz, mit Rohdichten von ca. 30-200 kg/m³, insbeson dere ca. 70-120 kg/m³ gemäß den Ansprüchen 8 und 9 auszu bilden, weist den Vorteil auf, daß ein derartiges Aufwuchs medium auf einer herkömmlichen Produktionslinie für solche Steinwollefilze im Industriemaßstab hergestellt werden kann.

Das Aufwuchsmedium gemäß Anspruch 10 als Formteil bzw. als Platte auszubilden, weist den Vorteil auf, daß mit derarti gen Platten leicht zu begrünende Flächen ausgelegt werden können.

Darüberhinaus weisen derartige Formteile noch den Vorteil auf, daß sie bei Bedarf und geeigneter Abstützung auch be gehbar sind.

Ein Aufwuchsmedium gemäß Anspruch 11 hat den Vorteil, daß Zusätze wie Düngemittel und/oder Pflanzenschutzmittel und/oder Fungizid und/oder Bakterizid zum einen der Pflanzenernährung sowie ihrem Schutz zugute kommen, und zum anderen können Fungizid und/oder Bakterizid dem mikrobiellen Abbau des Polysaccharidproduktes entgegenwirken.

Ein Aufwuchsmedium nach einem der Ansprüche 1-11 wird da durch hergestellt, daß man im Anschluß an den Zerfaserungs vorgang einer Mineralschmelze, insbesondere einer Basalt schmelze, das Polysaccharidprodukt, vorzugsweise gleichzei tig mit einem Bindemittel, zu der Mineralwolle gibt;
man die Mineralwolle einer thermischen Trocknungsbehandlung unterzieht; und
man ein derart erhaltenes Mineralwolleprimärprodukt an schließend einer Lufteinwirkung unterzieht, wobei sich das Mineralwolleprimärprodukt in ein hydrophiles Endprodukt um wandelt.

Dadurch, daß man im Anschluß an den Zerfaserungsvorgang ei ner Mineralschmelze das Polysaccharidprodukt gleichzeitig mit einem Bindemittel - vorzugsweise auf Phenolharzbasis - zu der Mineralwolle gibt, ergibt sich eine relativ homogene Verteilung von Bindemittel und Polysaccharidprodukt auf der Faseroberfläche. Insbesondere findet die Verteilung von Bin demittel und Polysaccharidprodukt auch auf der Oberfläche der einzelnen Fasern statt.

Dies liege darin begründet, daß das Aufbringen von Bindemit tel und Polysaccharidprodukt in der Regel im Fallschacht ge schieht, in welchem die Fasern noch kaum miteinander ver knäult sind.

Grundsätzlich kann das Polysaccharidprodukt jedoch auch an anderen geeigneten Prozeßstellen auf die Fasern der Mineral wolle aufgebracht werden.

Als Möglichkeiten des Aufbringens von Polysaccharidprodukten kommen sämtliche dem Fachmann bekannte Maßnahmen in Be tracht, beispielsweise Sprühen, Tauchen usw.

Während der Trocknung der so hergestellten Mineralwolle, vorzugsweise in einem Tunnelofen bei ca. 230°C, verdampft zunächst überschüssiges Wasser, welches den Fasern der Mine ralwolle aufgrund des aufgebrachten Bindemittels bzw. des Polysaccharidproduktes noch anhaftet. Hierdurch entsteht in nerhalb des Tunnelofens eine heile Feuchtluftatmosphäre, welche bewirkt, daß sich das kaltwasserunlösliche Poly saccharidprodukt zumindest kurzzeitig in eine hochviskose Polysaccharidproduktlösung umwandelt, welche dann aufgrund der erhöhten Temperatur und der benetzenden Eigenschaften des heil gelösten Polysaccharidproduktes aufgrund der sol chen Polysacchariden eigenen hydrophilen Eigenschaften über die Faseroberfläche der Mineralwolle kriecht und diese somit zu einem groben Teil benetzt.

Durch ein derartiges adhäsionsbedingtes Entlangkriechen der ankonzentrierten Polysaccharidproduktlösung wird der Poly saccharidfilm relativ dünn und kann so die Fasern mit einem Polysaccharidproduktfilm überziehen.

Aufgrund der im Tunnelofen herrschenden Temperatur verlieren diese Polysaccharidproduktfilme weiter an Wasser, so daß zum einen das Polysaccharidprodukt als trockenes Polysaccharid auf der Faseroberfläche abgeschieden wird und zum anderen das Phenolharz aushärtet.

Testet man ein derartiges Mineralwolleprimärprodukt unmit telbar nach dem Erkalten in Bezug auf seine hydrophilen Ei genschaften, so stellt man fest, daß das Mineralwolleprimär produkt nahezu keine hydrophilen Eigenschaften aufweist, ja sogar hydrophob ist.

Unterzieht man das so erhaltene Mineralwolleprimärprodukt anschließend einer Lufteinwirkung, insbesondere der Einwir kung von atmosphärischer Luft, so stellt sich überraschen derweise heraus, daß sich innerhalb eines Zeitraumes von mehreren Stunden bis mehreren Tagen das Mineralwolleprimärprodukt zu einem stark hydrophilen Endpro dukt umwandelt.

Dieses hydrophile Endprodukt erfüllt sämtliche Erfor dernisse, die an ein Aufwuchsmedium für Pflanzen gestellt werden.

Die überraschende Umkehr der Hydrophobie in eine starke Hy drophilie läßt sich dadurch erklären, daß aufgrund des Trocknungsvorganges dem Polysaccharidprodukt sämtliches vor handenes Wasser, auch solches, welches an intramolekularen Wasserstoffbrückenbindungen der OH-Gruppen des Polysacchari des bzw. der Ausbildung seiner Raumstruktur beteiligt ist, entfernt wird. Hierdurch ist es möglich, daß das Polysaccha rid-Makromolekül durch den Wasserentzug gezwungen wird, eine solche Konformation einzunehmen, daß sämtliche kovalent ge bundenen OH-Gruppen sich im Molekülinneren zueinanderkehren. Dies hat zur Folge, daß sämtliche hydrophoben Molekülteile an der Polysaccharidmoleküloberfläche zu liegen kommen, so daß die Polysaccharidprodukte, welche mit ihren hydrophilen Molekülteilen sowohl zu sich selbst als auch möglicherweise zur Oberfläche der Mineralfasern polare Wechselwirkungen eingehen, wodurch die Polysaccharide einerseits fest auf der Oberfläche der Mineralfasern anhaften und andererseits dem Mineralwolleprimärprodukt zunächst stark hydrophobe Eigen schaften verleihen.

Darüberhinaus ist es möglich, daß sich lange Polysaccharid ketten auch regelrecht um die Fasern der Mineralwolle schlingen und hierbei ihre hydrophoben Molekülteile von der Fasre abwenden.

Setzt man nun ein derartig hergestelltes Mineralwolleprimär produkt der Einwirkung von Luft, insbesondere atmosphäri scher Luft, aus, so nehmen die Polysaccharidmoleküle einen gewissen Anteil an dem in der atmosphärischen Luft enthalte nen Wasser auf, so daß sich ihre Konformation derart ändern kann, daß die hydrophilen Polysaccharidmolekülteile wieder auf der äußeren Oberfläche der Polysaccharidmoleküle zu lie gen kommen und somit dem Mineralwolleprodukt insgesamt stark hydrophile Eigenschaften verleihen.

Die sich verzögert ausbildende Hydrophilierung führt zu ei nem Aufwuchsmedium mit den gewünschten hydrophilen Eigen schaften.

Eine zusätzliche Tensidbeigabe zu den Fasern der Mineral wolle bewirkt eine Verkürzung der erforderlichen Lufteinwir kung. Dies liegt möglicherweise daran, daß sich das Polysaccharidmolekül - nach weitestgehendem Wasserentzug - mit Wasserdampf, wie er in der atmosphärischen Luft vor liegt, unter Tensideinwirkung schneller in seine ursprüngli che, energiegünstige Konformation zurückfaltet.

Ein zugesetztes Tensid hat nur eine untergeordnete Bedeutung für die Hydrophilie des erfindungsgemäßen Aufwuchsmediums, da es im Laufe der Zeit bei bestimmungsgemäßem Gebrauch oh nehin ausgewaschen wird.

Das Polysaccharidprodukt in Form einer wäßrigen Suspension gemäß Anspruch 13 auf zusprühen, weist den Vorteil auf, daß eine derartige Suspension eine gute Verarbeitbarkeit zeigt, da das Polysaccharidprodukt in kaltem Wasser unlöslich ist und somit nicht zu schwer verarbeitbaren hochviskosen Lösun gen führt, welche unweigerlich entstehen würden, wenn man kaltwasserlösliche Polysaccharidprodukte verwenden würde.

Ein derartiges Aufwuchsmedium kann besonders bevorzugt gemäß Anspruch 14 für die extensiv bewässerte Begrünung von erdbo denfreien Unterlagen, insbesondere für die Dachbegrünung ge mäß Anspruch 15 bzw. 16, verwendet werden.

Gemäß einer Ausführungsform gemäß Anspruch 16 wird ein Dach mit den erfindungsgemäßen Aufwuchsmedien mindestens teil weise bedeckt und mit Saatgut oder Pflanzen bestückt. Dabei ist es, insbesondere, wenn Saatgut zur Keimung verwendet werden soll, unter Umständen günstig, das Saatgut auf die Mineralwolleplatten aufzubringen und diese anschließend mit einer Humusschicht zu bedecken, um es vor Vogelfraß oder Windverwehung zu schützen. Da es möglich ist, das Aufwuchs medium als Mineralwolleplatte auszubilden, weist das Auf wuchsmedium eine derartige Stabilität auf, daß es - bei hin reichender Abstützung - auch für begehbare Dachabdeckungen verwendet werden kann.

Darüberhinaus weisen solche Aufwuchsmedien eine ausgezeich nete Witterungsstabilität auf.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung er geben sich anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispie les.

Beispiel

Ein als Formteil, insbesondere Platte, ausgebildetes Auf wuchsmedium aus gebundener Mineralwolle wird wie folgt her gestellt:

Hierzu wird eine Basaltschmelze - als Mineralschmelze - in bekannter Weise, beispielsweise im Düsenblasverfahren, zer fasert. Im Anschluß an den Zerfaserungsvorgang wird eine wäßrige Suspension eines quaternären, kationischen Kartof felstärkeethers gemäß folgender allgemeiner Formel

Stärke-O-CH₂-CH(OH)-CH₂-N⁺(CH₃)₃Cl⁻,

als kaltwasserunlösliches Polysaccharidprodukt auf die Fa sern auf gesprüht. Gleichzeitig wird aus derselben Düse, je doch aus einem anderen Vorratsbehälter eine wäßrige Binde mittelmischung - auf Phenolharzbasis - auf die Fasern ge sprüht. Im Anschluß an die Behandlung der Mineralfasern mit der Polysaccharidproduktsuspension und dem Bindemittel wer den die Fasern in bekannter Weise als Mineralwollebahn abge legt, dann einem Tunnelofen, dessen Innentemperatur bei ca. 230°C liegt, zugeführt. In dem Tunnelofen verliert die Mi neralwolle zunächst überschüssiges Wasser, welches sowohl von der Bindemittellösung als auch von der Poly saccharidproduktsuspension an den Fasern haftet. Hierdurch entsteht eine Feuchtraumatmosphäre mit hoher Temperatur und hoher Luftfeuchtigkeit.

Durch diese Umgebungsbedingungen wird es bewirkt, daß das Polysaccharidprodukt, im Beispielsfalle ein quaternärer, kationischer Kartoffelstärkeether, sich zu einer hochvisko sen Flüssigkeit löst, wodurch das Polysaccharid aufgrund seiner hydrophilen, insbesondere seiner Kationeneigenschaf ten, auf der Oberfläche der Mineralfasern entlangkriecht, so daß das Polysaccharid einen dünnen Film auf der Oberfläche der Mineralfasern ausbildet.

Anschließend verliert der Polysaccharidfilm weiter an Was ser, wodurch sich eine intramolekulare Anordnung der hydro philen Gruppen nach innen bzw. an die Mineralfaseroberfläche ergeben kann, so daß die hydrophoben Molekülteile des Kartoffelstärkeethers als Polysaccharidprodukt sich nach außen, d. h. von der Faseroberfläche abgewandt, ausrichten bzw. sich im Sinne einer van-der-Waals-Wechselwirkung an die hydrophoben Teile des Bindemittelharzes anlagern können. Ein derartiges Mineralwolleprodukt, im Beispielsfalle eine Mine ralwolleplatte, weist als Mineralwolleprimärprodukt zunächst stark hydrophobe Eigenschaften auf, weil Wasser, welches auf ein derartiges Produkt trifft, zunächst ledig lich mit den hydrophoben Molekülteilen des Polysaccharides bzw. des Bindemittels in Kontakt kommt.

Hierbei mag es auch eine Rolle spielen, daß das Bindemittel, im Beispielsfalle ein Phenolharz, mehr oder weniger gleich zeitig mit den oben beschriebenen Vorgängen am Polysaccha ridmolekül aushärtet, und möglicherweise auch teilweise mit Teilen des Saccharides reagieren kann.

Setzt man ein derart erhaltenes Mineralwolleprimärprodukt anschließend einer Lufteinwirkung, insbesondere einer atmo sphärischen Lufteinwirkung aus, so kehrt sich überraschen derweise die Hydrophobie des Mineralwolleprimärproduktes zu einer Hydrophilie um, da das in der Luft enthaltene Wasser teilweise von dem Polysaccharid aufgenommen wird, so daß die chemische Umgebung des Polysaccharids bewirkt, daß die hy drophilen Molekülteile sich wieder an die Polysaccharidmole küloberfläche bewegen, wodurch das Endprodukt stark hydro phile Eigenschaften erhält.

Die hydrophilen Eigenschaften eines derartig erhaltenen Auf wuchsmediums auf Mineralwollebasis sind nach mehreren Stun den bis mehreren Tagen, im Beispielsfalle drei Tagen, vollauf entwickelt.

Jedoch läßt sich die Umwandlung des Mineralwolleprimärpro dukts mit hydrophoben Eigenschaften zum hydrophilen Endpro dukt enorm beschleunigen, wenn Kieselsäure, entweder gefällt oder pyrogen erhalten, und/oder ein Tensid mit auf die Fa sern im Fallschacht aufgebracht werden.

Hierbei scheint das Tensid lediglich die Faltung bzw. die Konformation des Polysaccharidmakromoleküles nahezu spontan zu verändern, so daß fast unmittelbar im Anschluß an die Herstellung die Umwandlung von einem hydrophoben Produkt zu einem hydrophilen Aufwuchsmedium vollzogen ist.

Die Kieselsäure kann den obigen Umwandlungsvorgang mögli cherweise aufgrund ihrer Hygroskopie beschleunigen. Darüber hinaus bestimmt zugesetzte Kieselsäure die Porengröße mit, wobei die Regel gilt, daß mit höherer Kieselsäuremenge die Porengröße kleiner wird.

Ein derartiges Mineralwolleendprodukt läßt sich als Aufwuchsmedium für Pflanzen verwenden.

Ein typisches Aufwuchsmedium, welches nach dem oben be schriebenen Verfahren aus Steinwollefilz hergestellt wird, liegt als Platte vor mit einer Rohdichte von ca. 70 kg/m³ und enthält ca. 2,5 Gew.-% Bindemittel auf Basis von Phenol harz sowie 0,5 Gew.-% quaternären, kationischen Kartoffel stärkeether, bezogen auf die Fasermenge.

Die hydrophilen Eigenschaften der hergestellten Mineralwol leplatten als hydrophile Endprodukte sind z. B. durch den so genannten Sinktest meßbar. Weisen die Aufwuchsmedien aus ge bundener Mineralwolle hydrophile Eigenschaften auf, so müs sen sie nach ca. 30-240 sec. abgesunken sein, was sämtli che Mineralwolleplatten tun, wenn sie nach dem erfindungsge mäßen Verfahren hergestellt wurden.

Ein weiteres Maß für die hydrophilen Eigenschaften von Mine ralwolleprodukten ist die kapillare Wasseraufnahme. In die sem Test werden die zu untersuchenden Mineralwolleprodukte an ihren Stirnseiten mit Paraffin abgedichtet und mit ihrer Ober- bzw. Unterseite auf die Wasseroberfläche eines Was serbades von ca. 20°C gelegt. Die kapillare Wasseraufnahme beträgt für die erfindungsgemäß hergestellten Mineralwolle platten nach 30 sec. zwischen 100 und 200 g/dm², nach einer Stunde zwischen 190 und 225 g/dm² und nach 24 Stunden zwi schen 230 und 250 g/dm².

Um eine Verwendbarkeit der mittels kaltwasserunlöslichen Polysaccharidprodukten, insbesondere Kartoffelstärkeethern, in Form von Mineralwolleplatten hergestellten Aufwuchsme dien, welche zur Dachbegrünung verwendet werden können, zu gewährleisten, wurden die Aufwuchsmedien auf ihre Tauglich keit als Dünge- und Aufwuchssubstrat untersucht.

Hierbei stellt sich heraus, daß bei Anzuchtversuchen mit To matensamen eine Keimungsrate von über 90% erreicht wurde.

Außerdem lagen nur zahlenmäßig geringe Wurzeldeformationen vor, so daß die erhaltenen Mineralwolleplatten sich ausge zeichnet als Dünge- und Aufwuchssubstrat für Kulturpflanzen eignen.

Zum Zwecke von Dachbegrünungen ist es zweckmäßig, die Dach konstruktion mit einer wasserdichten Folie abzudecken und dann hierauf erfindungsgemäß hergestellte Aufwuchsmedien in Form von Mineralwolleplatten flächendeckend auf zulegen, wo durch eine einwandfreie Dachabdeckung gewährleistet ist, da die Formteile aus gebundener Mineralwolle der vorliegenden Erfindung gleichzeitig eine gute mechanische Stabilität auf weisen.

Bei einer Dachabdeckung von Steildächern ist es dabei zweck mäßig, zwischen den parallel zur Traufe verlaufenden Stoß flächen der Dachbegrünungsplatten durchgehende wasserdichte Streifen, z. B. aus normalen Mineralfaserplatten, einzulegen, damit auf die Platten auf treffendes Regenwasser aus diesem nicht sofort in Richtung Traufe abfließen kann.

Um einen mikrobiellen Abbau des Polysaccharidteiles des er findungsgemäßen Aufwuchsmediums zu vermeiden, kann bei spielsweise ein Fungizid, z. B. in Form von Kupfer- oder Silberionen zu den Fasern gegeben werden.

Damit steht ein leistungsfähiges, über lange Zeit verwendba res, und kostengünstig im Industriemaßstab herstellbares Aufwuchsmedium für die erdelose Kultur von Pflanzen zur Ver fügung, welche insbesondere für Dachbegrünungen eingesetzt werden kann.

Claims

1. Aufwuchsmedium für Pflanzen, aus gebundener Mineralwolle, insbesondere Steinwolle, dadurch gekennzeichnet, daß der Mineralwolle wenigstens an einem Teil ihrer Ober fläche mindestens ein kaltwasserunlösliches Polysaccha ridprodukt anhaftet.

2. Aufwuchsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysaccharidprodukt ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus:
Polysacchariden, Estern aus Polysacchariden und anorga nischen Säuren, Estern aus Polysacchariden und organi schen Säuren, Polysaccharidethern;
Stärken, insbesondere Kartoffelstärken, Estern aus Stärke und anorganischen Säuren, Estern aus Stärke und organischen Säuren, Stärkeethern, stickstoffhaltigen Stärkeethern und kationischen Stärkeethern; sowie
deren Mischungen.

3. Aufwuchsmedium nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysaccharidprodukt ein quaternärer, kationi scher Kartoffelstärkeether ist.

4. Aufwuchsmedium nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kartoffelstärkeether durch folgende chemische Formel repräsentiert wird: Stärke-O-CH₂-CH(OH)-CH₂-N⁺(CH₃)₃ X⁻,
worin X ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus: Halogen, insbesondere Chlor, OH, SO₄, oder dgl.

5. Aufwuchsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufwuchsmedium gefällte und/oder pyrogene Kieselsäure enthält.

6. Aufwuchsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufwuchsmedium Tenside enthält.

7. Aufwuchsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufwuchsmedium ca. 1 bis 5 Gew.-%, insbesondere ca. 2 bis 4 Gew.-%, vorzugs weise ca. 2 bis 3 Gew.-% eines Bindemittels auf Phenol harzbasis sowie wenigstens 0,1 Gew.-% Polysaccharidpro dukt, insbesondere Kartoffelstärkeether, bezogen auf die Fasermenge der Mineralwolle, enthält.

8. Aufwuchsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufwuchsmedium als Mi neralwollefilz, insbesondere Steinwollefilz, vorliegt.

9. Aufwuchsmedium nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Mineralwollefilz eine Rohdichte von ca. 30 bis 200 kg/m³, insbesondere ca. 70 bis 120 kg/m³ aufweist.

10. Aufwuchsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufwuchsmedium als Formteil, insbesondere als Platte, ausgebildet ist.

11. Aufwuchsmedium nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufwuchsmedium ein Dün gemittel und/oder ein Pflanzenschutzmittel und/oder ein Fungizid und/oder ein Bakterizid enthält.

12. Verfahren zur Herstellung eines Aufwuchsmediums nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
man im Anschluß an den Zerfaserungsvorgang einer Mine ralschmelze ein kaltwasserunlösliches Polysaccharidpro dukt, vorzugsweise gleichzeitig mit einem Bindemittel, zu der Mineralwolle gibt;
man die Mineralwolle einer thermischen Trocknungsbe handlung unterzieht; und
man ein derart erhaltenes Mineralwolleprimärprodukt an schließend einer Lufteinwirkung unterzieht, wobei sich das Mineralwolleprimärprodukt in ein hydrophiles End produkt umwandelt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß man das Polysaccharidprodukt in Form einer wäßrigen Suspension auf sprüht.

14. Verwendung eines Aufwuchsmediums nach einem der Ansprü che 1 bis 11 für die extensiv bewässerte Begrünung von erdbodenfreien Unterlagen.

15. Verwendung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufwuchsmedium für Dachbegrünungsmaßnahmen ein gesetzt wird.

16. Verwendung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dach mit dem Aufwuchsmedium nach einem der An sprüche 1 bis 11 mindestens teilweise bedeckt und mit Saatgut oder Pflanzen bestückt wird, wobei gegebenen falls Aufwuchsmedium, welches bevorzugt in Form von Formteilen vorliegt, mit einer Schutzschicht, insbeson dere aus Humus oder dergleichen, bedeckt wird.

17. Verwendung von kaltwasserunlöslichen Polysaccharidpro dukten zur Herstellung hydrophiler Mineralwolleprodukte mit erhöhtem Wasserrückhaltevermögen, welche sich be vorzugt als Aufwuchsmedium für Pflanzen in erdeloser Kultur eignen.

18. Verwendung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Polysaccharidprodukt ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus:
Polysacchariden, Estern aus Polysacchariden und anorga nischen Säuren, Estern aus Polysacchariden und organi schen Säuren, Polysaccharidethern;
Stärken, insbesondere Kartoffelstärken, Estern aus Stärke und anorganischen Säuren, Estern aus Stärke und organischen Säuren, Stärkeethern, stickstoffhaltigen Stärkeethern und kationischen Stärkeethern; sowie
deren Mischungen.