EP2131876A1 - Vorrichtung und verfahren zur eintragung von bodenverbesserungsmitteln - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur eintragung von bodenverbesserungsmitteln

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Publication number
EP2131876A1
EP2131876A1 EP08735024A EP08735024A EP2131876A1 EP 2131876 A1 EP2131876 A1 EP 2131876A1 EP 08735024 A EP08735024 A EP 08735024A EP 08735024 A EP08735024 A EP 08735024A EP 2131876 A1 EP2131876 A1 EP 2131876A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
soil
water
soil conditioner
swellable
weight
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08735024A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dietmar Plate
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Stockhausen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Stockhausen GmbH filed Critical Evonik Stockhausen GmbH
Publication of EP2131876A1 publication Critical patent/EP2131876A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C21/00—Methods of fertilising, sowing or planting
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01C—PLANTING; SOWING; FERTILISING
    • A01C21/00—Methods of fertilising, sowing or planting
    • A01C21/002—Apparatus for sowing fertiliser; Fertiliser drill
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L15/00—Chemical aspects of, or use of materials for, bandages, dressings or absorbent pads
    • A61L15/16—Bandages, dressings or absorbent pads for physiological fluids such as urine or blood, e.g. sanitary towels, tampons
    • A61L15/42—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L15/60—Liquid-swellable gel-forming materials, e.g. super-absorbents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F251/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F251/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof
    • C08F251/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof on to cellulose or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L51/00—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L51/02—Compositions of graft polymers in which the grafted component is obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds; Compositions of derivatives of such polymers grafted on to polysaccharides

Definitions

  • the invention relates to an apparatus and a method for recording soil improvers.
  • Turf turf
  • Core cultivation is widely used as a long-term program to reduce compacted conditions in the root-root zone.
  • Various different types of core cultivating machines are commercially available for this purpose.
  • EP 0 627 158 has proposed a culture device which injecting substantially incompressible fluids into the soil by means of sufficient pressure so as to cause rupture of the compacted soil layers.
  • incompressible liquids incompressible Newtonian liquids or hydraulic fluids are explicitly called water or liquid fertilizers and weedkillers.
  • EP 0 627 158 provide very good results in the aeration of the soil and thereby bring about improved water absorption of the soil, no measures are possible hereby which lead to a permanent storage of water and nutrients in the soil.
  • a disadvantage is in particular that when carrying out the cultivation according to EP 0 627 158 in the aqueous shooting of the products, located in the soil sludge parts, so-called fines with a particle size less than 0.1 mm in the lower part of the shot balloon are stored permanently and so a closure of Subsoil effect, so that the capillary structure of the soil is not preserved.
  • the task was therefore to develop such a method, which ensures a permanent increase in the usable water capacity of soils or plant-available water quantity and leads to a significant reduction in irrigation frequency, while ensuring a uniform water supply to the plants and ensures faster and better rooting, including a reduction of the nutrient discharge into the groundwater and so a cost reduction for irrigation and fertilization causes or provide a device for carrying out such a cultivation process.
  • soil conditioners all agents can be used which are in the form of a conveyable application form, preferably as a dispersion and particularly preferably as hydrogels in agricultural or gardening, for example as soil adjuvants for water and nutrient storage, as well as in artificial soils Plant breeding, and can be used as root protection gels.
  • the conveyable application form of the soil improving agent is not introduced into the soil or vegetation area to be cultivated in dry form, but the water-swelling soil conditioners are pre-swollen so that they are present as a dispersion of pre-swollen particles and / or as hydrogels.
  • the soil conditioner is at least one water-insoluble, crosslinked polymer which is a three-dimensional polymeric network and is capable of swelling and forming Hydrogels to absorb large amounts of water or aqueous liquids and to be able to retain the absorbed amount of liquid even under the influence of an external pressure, such as all crosslinked carboxylate-containing poly (meth) acrylates, which can form hydrogels.
  • these may also be water-swellable polymers based on natural substances such as, for example, polysaccharides, alginates, pectins, gelatin, guar, carboxymethylcellulose, etc., as well as synthetic substances such as acrylic acid, methacrylic acid, acrylamide, acrylonitrile, styrene and derivatives thereof based water-swellable or hydrogel-forming polymers.
  • natural substances such as, for example, polysaccharides, alginates, pectins, gelatin, guar, carboxymethylcellulose, etc.
  • synthetic substances such as acrylic acid, methacrylic acid, acrylamide, acrylonitrile, styrene and derivatives thereof based water-swellable or hydrogel-forming polymers.
  • poly (meth) acrylates containing carboxylate groups which are to be used according to the invention are those which are composed primarily and preferably of the monomers acrylic acid, acrylamide, methacrylic acid and methacrylamide, but also other water-soluble monomers such as acrylonitrile, methacrylonitrile, N, N Dimethylacrylamide, vinylpyridine and other water-soluble polymerizable acids and their salts, especially the maleic, fumaric, itaconic, vinylsulfonic or acrylamidomethylpropanesulfonic acid; furthermore hydroxyl-containing esters of polymerizable acids, in particular the hydroxyethyl and hydroxypropyl esters of methacrylic acid; also amino tendency wise and ammonium groups containing esters and amides of polymerizable acids such as dialkylamino, in particular the dimethyl- and Diethylaminoalkylester of acrylic and methacrylic acid, and the trimethyl and Trimethylammoniumalkylester and the
  • the poly (meth) acrylates to be used according to the invention can be formed exclusively from the abovementioned carboxylate-containing monomers or else be combined with the monomers not carrying carboxylate groups in a copolymer.
  • the proportion of carboxylate monomers is 90 to 10 mol%, preferably 60 to 30 mol%.
  • water-insoluble monomers can be copolymerized with the above monomers such as vinyl esters and the esters of acrylic and / or methacrylic acid with C ⁇ to alcohols, styrene and alkylated styrenes.
  • the proportion of the water-soluble monomers is 80 to 100 wt .-%, based on the total of the monomers.
  • monomers (hydrophobic) make up from 0 to 20% by weight of the monomers.
  • the acidic monomer components can be neutralized prior to polymerization, the degree of neutralization preferably being between 10 and 95 mol%, in particular between 50 and 90 mol%, and in particular between 70 and 95 mol%.
  • Suitable bases for the neutralization are all customary inorganic and organic compounds, particular preference is given to sodium hydroxide solution, potassium hydroxide solution and ammonia or ammonium hydroxide.
  • Monomers are copolymerized in small proportions of crosslinking monomers having more than one reactive group in the molecule. This results in partially crosslinked polymers which are no longer soluble in water, but only swellable.
  • crosslinking monomers are, for example, bi- or polyfunctional monomers, eg. B. amides such as Methylenbisacryl- or -methacrylamid or Ethylenbisacrylamid, further allyl compounds such as allyl (meth) acrylate, alkoxylated allyl (meth) acrylate reacted with preferably 1 to 30 moles of ethylene oxide, triallyl cyanurate, maleic acid diallyl esters, polyallylester, Tetraallyloxiethan, triallylamine, Tetraallylethylenediamine, allyl esters of phosphoric acid or phosphorous acid, furthermore crosslinkable monomers, such as the N-methylol compounds of amides such as methacrylamide or acrylamide and the ethers derived therefrom and esters of polyols and alkoxylated polyols, such as diacrylates or triacrylates, for example Butanediol or ethylene glycol diacrylate, polyg
  • the proportion of the crosslinking comonomers is 0.01 to 2.5 wt .-%, preferably 0.01 to 1, 0 wt .-% and particularly preferably 0.01 to 0.1 wt .-%, based on the totality of the monomers.
  • the carboxylate-containing polymers to be used according to the invention may contain water-soluble polymers as the graft base, amounts of up to 30% by weight being preferred. These include, for example, partially or completely hydrolyzed polyvinyl chloride. nyl alcohols, starch or strong derivatives, cellulose or cellulose derivatives, lignin or Gigninderivate polyacrylic acids, polyglycols or mixtures thereof.
  • the polymers to be used can be postcrosslinked.
  • postcrosslinking which leads to a marked improvement in gel stability, fluid absorption under pressure and the rate of absorption
  • compounds which generally have at least two functional groups and which can crosslink the functional groups of the polymer on the surface of the polymer particles.
  • preference is given to alcohol, amine, aldehyde, glycidyl and epichloro functions, it also being possible to use crosslinker molecules having a plurality of different functions.
  • postcrosslinking agents may be mentioned by way of example: ethyl glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, polyethylene glycol, glycerol, polyglycerol, propylene glycol, diethanolamine, triethanolamine, polypropylene oxide, block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, sorbitan fatty acid esters, ethoxylated sorbitan fatty acid esters, ethoxylated sorbitan fatty acid esters, trimethylolpropane, ethoxylated trimethylolpropane, pentaethylene rythritol, ethoxylated pentaerythritol, polyvinyl alcohol, sorbitol, ethylene carbonate, propylene carbonate and polyepoxides such as ethylene glycol diglycidyl ether.
  • the postcrosslinking agent is used in an amount of from 0.01 to 10% by weight, preferably from 0.1 to 5% by weight, particularly preferably from 0.1 to 1% by weight, based on the polymer to be postcrosslinked.
  • the preparation of the poly (meth) acrylates to be used according to the invention can be carried out by customary processes; it is preferred to polymerize batchwise in aqueous solution in a polymerization vessel or continuously, for example on an endless belt.
  • the initiation of polymerization is carried out using customary initiators or redox systems which trigger a radical polymerization. With a practically adiabatic course of the polymerization, an aqueous polymer gel is formed with a corresponding initial concentration of 15 to 50% by weight of the monomers.
  • the Po can lymerisation so be made that the maximum temperature in the ⁇ ssri- is easy to control gene polymer gel.
  • the polymer mechanically marbled, dried, ground and optionally subjected to surface crosslinking.
  • the suspension polymerization process is also suitable in which the discrete polymer particles are already formed during the polymerization.
  • Suitable mixing units for applying the postcrosslinking agent are e.g. Patterson-Kelley mixer, DRAIS
  • Rubbing mixers Lödigemischer, Ruberg mixers, screw mixers, plate mixers and fluidized bed mixers as well as continuous vertical mixers in which the powder is mixed by means of rotating knives in rapid frequency (Schügi mixer).
  • the postcrosslinking agent preferably in the form of a solution has been mixed with the polymer, is heated to temperatures of 80 to 250 0 C, preferably to 135 to 250 0 C and particularly preferably heated to 150 to 200 0 C for carrying out the Nachvernetzungsre hope, the optimum The duration of reheating can be easily determined for the individual crosslinker types with a few experiments. It is limited by the point at which the desired property profile of the superabsorber is destroyed again as a result of heat damage. For example, the cure times for temperatures of 180 ° C. are usually less than 30 minutes.
  • the poly (meth) acrylates may further contain processing and conditioning aids such as potassium stearate, polyglycol, silicas, bentonites.
  • the residual monomer content of the poly (meth) acrylates to be used according to the invention is low and is less than 1000 ppm, for example less than 250 ppm.
  • the residual content of ecotoxicologically questionable monomers such as e.g. Acrylamide below 250 ppm, preferably below 100 ppm or more preferably below 50 ppm.
  • the absorption capacity of the poly (meth) acrylates to be used according to the invention for water and aqueous solutions can vary within wide limits and is set by the monomer constituents, the crosslinking agents and optionally the postcrosslinking agents. Preference is given to using those poly (meth) acrylates which absorb more than 30 g / g, preferably more than 50 g / g and particularly preferably more than 65 g / g of polymer from a synthetic soil solution having a conductivity of 2.5 ⁇ S.
  • the synthetic soil solution containing 10 l of water 0.71 g NaCl, 0.065 g NaN 3 , 1, 676 g KCl, 0.353 NH 4 Cl, 3.363 g MgCl 2 x 6H 2 O, 10.5 g CaCl 2 x 2H 2 O and 0.019 g of FeCl 3 ⁇ 6H 2 O.
  • 1 g of poly (meth) acrylate is stirred in 200 ml of this solution for 15 minutes with a magnetic stirrer, allowed to stand for 45 minutes and then filtered through a 100 mesh sieve. The absorption value results from the quotient of the amount of absorbed liquid and the weight of the polymer.
  • the soluble fractions of the poly (meth) acrylates to be used according to the invention are usually below 20% by weight, preferably below 15% by weight and very particularly preferably below 10% by weight.
  • the grain size of the polymers to be used in the process according to the invention may vary depending on the application, it is usually in the range of 0.2 to 3 mm.
  • the poly (meth) acrylates may be loaded with active ingredients which release them back to the environment in the course of the application according to the invention.
  • active ingredients include, but are not limited to, fertilizers, herbicides and pesticides.
  • Particularly preferred soil improvers according to the invention are those soil improvers for agricultural technology or agriculture, forestry and horticulture, which are sold by Stockhausen GmbH, Krefeld under the brand name STOCKSORB®. These are water-swellable, in particular superabsorbent polymers obtained by polymerization of the above-described components, in particular by
  • the soil conditioner preferably in the form of a water-swellable polymer such as e.g. STOCKOSORB® granules are introduced into a container in which a subset of at least one conveying or dispersing agent, usually water is introduced, and the soil conditioner is added with intensive stirring in the container, wherein at the same time the residual amount of the conveying or dispersing agent (Water) is supplied. It is also possible to introduce the total amount of the dispersing agent and then to mix the soil improver in the container. However, it is of great importance that the soil conditioner in the dispersant be homogeneously mixed, i. is present as a homogeneous suspension or dispersion, so that it can be applied in the soil of the vegetation area to be cultivated. According to the invention, the soil conditioner after the mixing process is particularly preferably in the form of a hydrogel.
  • the mixing ratio of soil improver in weight relative to the employed dispersing agent ranges from 0.5: 100 to 1:20.
  • Preferred mixing ratios are in the range from 1: 100 to 1:50, in particular 1:80 and 1:60.
  • step b. The deliverable application form of the soil improvement agent produced in step a.) Is brought to a delivery device by means of a delivery device, preferably a pump device.
  • the invention is preferably a mechanical, hydraulic or pneumatic pressure introduction device having injection nozzles and / or metallic hollow rods or hollow tines for introducing the soil improver, which are at a defined distance from one another and ensure a uniform distribution of soil conditioner, preferably should 300 up to 900 injection sites per m 2 grass or "turf area" are guaranteed.
  • the introduction device must be able to place the soil conditioner in the for Soil cultivation required depth, especially in the main root zone in green areas, preferably to a depth of 3 cm to 25 cm to bring.
  • the introduction device preferably has a pressure device, in particular in the form of an injection device for introducing the soil conditioner into the soil (soil injection device).
  • step c.) The introduction amount of the homogeneous dispersion or of the hydrogel of the soil improver necessary for soil cultivation is then introduced by means of introduction device into the soil depth region required for soil cultivation.
  • the amount of soil needed for cultivating the soil depends on the nature of the soil surface to be cultivated and on the nature of the soil conditioner.
  • an introduction amount calculated on the basis of dry polymer granules, more preferably of those granules available under the trademark Stockosorb®, of from 10 to 50 g / m 2 , preferably from 20 to 40 g / m 2 , depending on the vegetation area to be treated .
  • the annual introduction rate for the vegetation area to be cultivated when using Stockosorb® granules is 30 g / m 2 or when using a mixing ratio of, for example 1:80, this corresponds to a dispersion or hydrogel amount of 0.8 up to 4.0 l / m 2 .
  • Another object of the present invention is a device system for soil cultivation, especially of green areas and existing vegetation areas, the
  • the method or device system according to the invention is advantageous for cultivating green areas and vegetation areas, in particular lawn areas.
  • cher art suitable, for example, green and parks, sports fields, horse racing and golf courses, etc. suitable.
  • the soil conditioner can be introduced in particular in the form of a dispersion or a hydrogel without Schlämmablagerungen in the lower region of the soil to be cultivated, whereby a closure of the subsoil by too aqueous injections, as for example in US Pat the culture method according to EP 0627158 are described, is avoided.
  • the method or device according to the invention serve the following examples:
  • 1 high-pressure apparatus with at least 100 bar and flat jet nozzle (cold device), 1 container 300 to 600 liters with stirrer, which is mounted on a vehicle "ready for use” to function as a complete delivery vehicle, or together with the pressure equipment on a mobile carrier as a holistic System is mounted or can be used as a complete unit for the inventive method.
  • the further required amount of water or the remaining amount of Stockosorb® polymer is added to the container in order to obtain the desired mixing ratio of the dispersion or of the hydrogel for the selected amount of feed for the lawn to be cultivated.
  • the amount introduced here is 30 g / l, based on the defined container volume.
  • the soil improver is then introduced into the vegetation area to be cultivated by means of the injection nozzles, wherein 15 g / m 2 is introduced at a distance of 5 x 7 cm in the ground when crossing with the soil injection device, the device per m 2 ensures at least 300 injection sites.
  • the desired Stockosorb® amount can be doubled, without damaging the existing vegetation area, ie the total input of 30 g / m 2 is then in the ground to the desired depth, such as adjusted on the nozzle side, introduced or distributed.
  • the method according to the invention thus makes it possible to precisely define the amount of soil improver introduced and its distribution in the soil. This is necessary in order to take into account the different soil conditions and climatic conditions of the respective vegetation areas to be cultivated.
  • water-swellable soil conditioners described herein are particularly advantageous because it ensures uniform water absorption and release and stabilizes the injection spaces created during the introduction of the agent. In this way, it is particularly ensured that optimal plant growth is ensured during longer stress and dry periods, and the aesthetic appeal of high-quality vegetation areas such as "green areas” (landscaping, golf and sports areas, recreation facilities) can be obtained.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bodenkultivierung, insbesondere von Grünanlagen und bestehenden Vegetationsflächen umfassend die Schritte a.) Herstellung einer förderbaren Applikationsform eines Bodenverbesserungsmittels, in der das Bodenverbesserungsmittel als Dispersion vorgequollener Partikel und / oder als Hydrogel vorliegt, b.) Förderung der in Schritt a.) hergestellten Applikationsform des Bodenverbesserungsmittels zu einer Einbringungsvorrichtung, c.) Einbringen des Bodenverbesserungsmittels mittels Einbringungsvorrichtung sowie eine Vorrichtung zur Ausführung eines solchen Kultivierungsverfahrens.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Eintragung von Bodenverbesserungsmitteln
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Eintragung von Boden- Verbesserungsmitteln.
Die intensive Nutzung einer Vegetationsfläche - hier im besonderen eines Rasen- bzw. "Turf" areals und die notwendigen Erhaltungsmaßnahmen führen oft zu einem Vegeta- tionsverschleiss ("turf wear"), insbesondere zur Verbindung der festen Mikroteilchen im Boden. Diese Verdichtung entsteht durch eine Reduktion der großen oder Makroporenräume oder aber auch der Porenräume des Bodens insgesamt. Hierdurch wird die Wasserinfiltration, die Durchsickerung und Drainage im Boden vermindert, die Kapillarwirkung gebrochen sowie der Austausch der Bodengase, insbesondere Bodensauerstoff mit der Atmosphäre wird begrenzt. Weiterhin führt dies zu einer Verminderung des Wurzelwachstums und somit zu einer mangelnden Entwicklung des Rasens (Turf) z.B. wird in einigen Fällen eine substantielle Reduktion des Wurzelsystems und oft auch ein Absterben der tieferen Wurzeln verursacht.
Die geeignete Kultivierung von Vegetationsflächen, wie z.B. Rasen (Turf), um insbe- sondere die Drainage aber auch ein kräftiges Wurzelwachstum zu bewirken und um das Boden-Luft-Wasser-Verhältnis zu verbessern, ist immer ein Problem des Garten und Landschaftsbaus gewesen und Hersteller von Landmaschinen haben in der Vergangenheit eine große Zahl von Vorrichtungen gebaut und erprobt, um hierfür eine Lösung zu finden.
Kernkultivierung (Aerifizierung) ist als Langzeitprogramm weit verbreitet, um verdichtete Bedingungen in der Bodenwurzelzone zu verringern. Verschiedene unterschiedliche Arten von Kernkultivierungsmaschinen sind hierfür kommerziell erhältlich.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Anwendung solcher Kultivierungsmaschinen über einen langen Zeitraum zu einer Verdichtung des Bodens unterhalb der bearbeiteten Schicht, also des Unterbodens führen. Diese verdichteten unteren Bodenschichten stören zum einen die gewünschte Wasserzirkulation im Boden und zum anderen das gewünschte Wurzelwachstum der Vegetationsflächen bzw. des Rasens (Turf).
Zur Lösung dieses Problems der sogenannten Unterbodenlockerung ("subsoil cultivati- on") ist in der EP 0 627 158 eine Kultivierungsvorrichtung vorgeschlagen worden, die mittels eines ausreichenden Druckes im wesentlichen inkompressible Flüssigkeiten in den Boden einspritzt, um so ein Aufbrechen der verdichteten Bodenschichten zu bewirken. Als inkompressible Flüssigkeiten, i.e. inkompressible Newtonsche Flüssigkeiten oder auch Hydraulikflüssigkeiten werden explizit Wasser bzw. flüssige Düngemittel und Unkrautbekämpfungsmittel genannt.
Obgleich Vorrichtungen wie sie beispielsweise in der EP 0 627 158 beschrieben sind, sehr gute Ergebnisse bei der Bodenbelüftung liefern und hierdurch eine verbesserte Wasseraufnahme des Bodens bewirken, so sind hiermit jedoch keine Maßnahmen möglich, die zu einer dauerhaften Wasser- und Nährstoffspeicherung des Bodens führen. Nachteilig ist insbesondere, dass bei Durchführung der Kultivierung gemäß EP 0 627 158 bei dem wässrigem Einschießen der Produkte, im Boden befindliche Schlämmteile, sogenannte Feinteile mit einer Korngröße unter 0,1 mm im unteren Teil des Schussballons auf Dauer abgelegt werden und so eine Verschließung des Unter- bodens bewirken, so dass die Kapillarstruktur des Bodens nicht erhalten bleibt.
Bei Maßnahmen, die zu einer dauerhaften Wasser- und Nährstoffspeicherung des Bodens führen, handelt es sich insbesondere um das Einbringen von Bodenverbesserungsmitteln in Form von wasserquellbaren Polymerisaten, die beispielsweise als Bo- denhilfsstoffe zur Wasser- und Nährstoffspeicherung, sowie als Wurzelschutzgele vorteilhaft eingesetzt werden können. Exemplarisch sei hier auf die US 5,303,663 verwiesen, in der ein Verfahren zur Förderung des Pflanzenwachstums in Böden beschrieben wird und wasserabsorbierbare bzw. wasserquellbare Polymerisatpartikel in trockener Form in den Boden eingearbeitet werden. Solche Bodenverbesserungsmittel für die Agrartechnik bzw. Land-, Forst- und Gartenwirtschaft werden ebenfalls z.B. von der Firma Stockhausen GmbH, Krefeld unter dem Markennamen STOCKOSORB® vertrieben.
Diese Bodenverbesserungsmittel werden immer dann in den Boden eingebracht, wenn aufgrund der Bodenbeschaffenheit oder aufgrund klimatischer Bedingungen die Wasser- und Nährstoffspeicherung unzureichend ist. So ist beispielsweise die Wasser- und Nährstoffspeicherung sandiger und durchlässiger Böden äußerst begrenzt, weil das Regen- und Gießwasser für die Pflanzen größtenteils ungenutzt versickert und/oder durch die normalen Kapillaren zu schnell verdunstet. Darüber hinaus werden die Nähr- Stoffe aus dem Wurzelbereich sehr leicht ausgewaschen. Grundsätzlich gilt jedoch, dass die Menge an pflanzenverfügbarem Wasser mit über die Qualität des Pflanzenwachstums entscheidet, nichtsdestoweniger unterliegt die Wasserversorgung von Pflanzen starken Schwankungen. So sorgen beispielsweise Niederschlagsdefizite und Trockenperioden dafür, dass der Wassergehalt im Boden rasch unter das zum Wachstum benötigte Mindestmaß sinkt. Um Trockenschäden und Pflanzenausfälle zu vermeiden, ist dann eine intensive Bewässerung notwendig, was arbeitsintensiv ist. Insbesondere in den Trockenzonen der Erde sind Bewässerungsmaßnahmen äußerst kostenintensiv aufgrund der Knappheit der dort anzutreffenden natürlichen Wasserressourcen. Um in solchen Trockenzonen, bei denen es sich viel- fach auch um Urlaubsregionen handelt, effektiv Agrartechnik bzw. Land-, Forst- und Gartenwirtschaft z.B. in Form von Landschaftspflege und Instandhaltungen bei Begrünungen von Hotel- und Golfanlagen, Rasenflächen und Pferdesportanlagen etc. betreiben zu können, bedarf es daher eines ausgeklügelten Wassermanagements, denn oft verdunsten bis zu 50% des Wassers, bevor es zu den Wurzeln der Pflanzen gelangt.
Nachteilig für die Anwendung solcher wasserquellbaren Bodenverbesserungsmittel, wie sie z.B. in der vorgenannten US 5,303,663 beschrieben worden sind bzw. die unter dem Markennamen STOCKOSORB® vertriebenen wasserquellbaren Polymerisate der Firma Stockhausen GmbH, Krefeld war einmal der Umstand, insbesondere auf GoIf- und allen anderen Vegetations- und Rasenflächen, dass die Flächen nach der Applika- tion dieser Mittel nicht sofort bespielt werden konnten, was einer Anwendung dieser im übrigen sehr vorteilhaften Bodenverbesserungsmittel entgegenstand. Darüberhinaus konnte in der Praxis beobachtet werden, dass die Einarbeitung dieser wasserquellbaren Bodenverbesserungsmittel in trockener Form sich äußerst schwierig gestaltete bzw. die Einarbeitung in den Boden nur sehr ungleichmäßig war bzw. zu einer Desta- bilisierung des Bodens führte. Hieraus resultierte unmittelbar eine Veränderung des ursprünglichen Reliefs der Vegetationsfläche. Eine solche Veränderung des Bodenreliefs ist jedoch für Sport- und Golfanlagen völlig inakzeptabel.
Somit besteht ein Bedarf nach einem Kultivierungsverfahren, insbesondere für Grünan- lagen und schon vorhandene Vegetationsdecken, das einmal eine wirksame Bodenbelüftung (Aerifizierung) gewährleistet, ohne dass hierdurch das ursprüngliche Relief der Vegetationsfläche verändert wird und andererseits zu einer dauerhaften Wasser- und Nährstoffspeicherung des Bodens führt bzw. zu einer Vorrichtung zur Eintragung von Bodenverbesserungsmitteln zur Ausführung eines solchen Kultivierungsverfahrens. -A-
Aufgabe war daher ein solches Verfahren zu entwickeln, das eine dauerhafte Erhöhung der nutzbaren Wasserkapazität von Böden bzw. der pflanzenverfügbaren Wassermenge gewährleistet und zu einer signifikanten Reduktion der Bewässerungshäufigkeit führt, und gleichzeitig eine gleichmäßige Wasserversorgung der Pflanzen sicherstellt und für schnellere und bessere Bewurzelung sorgt, einschließlich einer Verringerung des Nährstoffaustrages ins Grundwasser und so eine Kostenreduktion für Bewässerung und Düngung bewirkt bzw. eine Vorrichtung zur Ausführung eines solchen Kultivierungsverfahrens bereitzustellen.
Völlig überraschend konnte ein Kultivierungsverfahren, insbesondere für bestehende Grünanlagen und vorhandene Vegetationsflächen gefunden werden, umfassend die Schritte
a.) Herstellung einer förderbaren Applikationsform eines wasserquellbaren Bodenverbesserungsmittels, in der das Bodenverbesserungsmittel als
Dispersion vorgequollener Partikel und / oder als Hydrogel vorliegt, b.) Förderung der in Schritt a.) hergestellten Applikationsform des Bodenverbesserungsmittels zu einer Einbringungsvorrichtung, c.) Einbringen des Bodenverbesserungsmittels mittels Einbringungsvorrich- tung.
Erfindungsgemäß sind als Bodenverbesserungsmittel alle Mittel einsetzbar, die in Form einer förderbaren Applikationsform, bevorzugt als Dispersion und erfindungsgemäß besonders bevorzugt als Hydrogele in der Agrartechnik bzw. Land- und Gartenwirt- schaft beispielsweise als Bodenhilfsstoffe zur Wasser- und Nährstoffspeicherung, als auch im künstlichen Boden zur Pflanzenzüchtung, sowie als Wurzelschutzgele Anwendung finden können.
Erfindungswesentlich ist jedoch, dass die förderbare Applikationsform des Bodenver- besserungsmittel nicht in trockener Form in die zu kultivierende Boden- bzw. Vegetationsfläche eingebracht wird, sondern die wasserquellbaren Bodenverbesserungsmittel vorgequollen werden, so dass sie als Dispersion vorgequollener Partikel und / oder als Hydrogel vorliegen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Bodenverbesserungsmittel mindestens ein wasserunlösliches, vernetztes Polymerisat, das ein dreidimensionales polymeres Netzwerk darstellt und in der Lage ist, unter Quellung und Ausbildung von Hydrogelen große Mengen an Wasser oder wässrigen Flüssigkeiten aufzunehmen und die absorbierte Flüssigkeitsmenge selbst bei Einwirkung eines äußeren Druckes zurückhalten zu können, wie beispielsweise alle vernetzten, Carboxylatgruppen enthaltenden Poly(meth)acrylate, die Hydrogele ausbilden können. Darüberhinaus kann es sich hierbei auch um auf natürlichen Stoffen wie z.B. Polysaccharide, Alginate, Pektine, Gelatine, Guar, Carboxymethylcellulose u.s.w. basierenden wasser- quellbaren Polymerisaten handeln sowie um auf synthetischen Stoffen wie Ac- rylsäure, Methacrylsäure, Acrylamid, Acrylnitril, Styrol sowie deren Derivate basierenden wasserquellbaren bzw. hydrogelausbildenden Polymerisaten han- dein.
Insbesondere sind als erfindungsgemäß einzusetzende, Carboxylatgruppen enthaltende Poly(meth)acrylate solche geeignet, die in erster Linie und bevorzugt aus den Monomeren Acrylsäure, Acrylamid, Methacrylsäure und Methacrylamid aufgebaut sind, ferner aber auch andere wasserlösliche Monomeren, wie Acrylnitril, Methacrylnitril, N,N-Dimethylacrylamid, Vinylpyridin sowie weitere wasserlösliche polymerisationsfähige Säuren und ihre Salze, insbesondere die Malein-, Fumar-, Itacon-, Vinylsulfon- oder Acrylamidomethylpropansulfonsäure; ferner hydroxygruppenhaltige Ester polymerisationsfähiger Säuren, insbesondere die Hydroxyethyl- und Hydroxypropylester der Me- thacrylsäure; weiter aminogruppenhaltige und ammoniumgruppenhaltige Ester und Amide polymerisationsfähiger Säuren wie die Dialkylaminoester, insbesondere die Di- methyl- und die Diethylaminoalkylester der Acryl- und der Methacrylsäure, sowie die Trimethyl- und Trimethylammoniumalkylester sowie die entsprechenden Amide.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden Poly(meth)acrylate können ausschließlich aus vorstehend genannten, carboxylatgruppenhaltigen Monomeren gebildet sein oder aber mit den keine Carboxylatgruppen tragenden Monomeren in einem Copolymerisat kombiniert sein. In den Copolymeren liegt der Anteil der Carboxylatmonomeren bei 90 bis 10 Mol.%, vorzugsweise bei 60 bis 30 Mol.%.
In geringen Mengen können noch zusätzlich gering oder völlig wasserunlösliche Monomere mit den vorstehenden Monomeren copolymerisiert werden wie etwa Vinylester und die Ester der Acryl- und/oder Methacrylsäure mit C^do-Alkoholen, Styrol und al- kylierte Styrole. Im Allgemeinen liegt der Anteil an den wasserlöslichen Monomeren bei 80 bis 100 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtheit der Monomeren. Die wasserunlösli- chen (hydrophoben) Monomeren machen in der Regel 0 bis 20 Gew.-% der Monomeren aus.
Die sauren Monomerbestandteile können vor der Polymerisation neutralisiert werden, wobei der Neutralisationsgrad bevorzugt zwischen 10 und 95 Mol.-% liegt, insbesondere zwischen 50 und 90 Mol.-%, sowie insbesondere zwischen 70 und 95 Mol.-%. Als Basen kommen für die Neutralisation alle gängigen anorganischen und organischen Verbindungen in Betracht, insbesondere werden bevorzugt Natronlauge, Kalilauge und Ammoniak bzw. Ammoniumhydroxid.
Zusammen mit den o.g. Monomeren werden in geringen Anteilen vernetzende Monomere mit mehr als einer reaktionsfähigen Gruppe im Molekül mitpolymerisiert. Dabei entstehen teilvernetzte Polymerisate, die nicht mehr in Wasser löslich, sondern nur quellbar sind.
Als vernetzende Monomere seien beispielsweise bi- oder mehrfunktionelle Monomere, z. B. Amide wie das Methylenbisacryl- bzw. -methacrylamid oder Ethylenbisacrylamid, ferner Allylverbindungen wie Allyl(meth)acrylat, alkoxyliertes Allyl(meth)acrylat mit vorzugsweise 1 bis 30 Mol Ethylenoxid umgesetzt, Triallylcyanurat, Maleinsäuredially- lester, Polyallylester, Tetraallyloxiethan, Triallylamin, Tetraallylethylendiamin, Allylester der Phosphorsäure bzw. phosphorigen Säure, ferner vernetzungsfähige Monomere, wie die N-Methylolverbindungen von Amiden wie dem Methacrylamid bzw. Acrylamid und die davon abgeleiteten Äther sowie Ester von Polyolen und alkoxylierten Polyolen, wie Diacrylate oder Triacrylate z.B. Butandiol- oder Ethylenglykoldiacrylat, Polyglykol- di-(meth)acrylate, Trimethylolpropantriacrylat, Di- und Triacrylatester des, vorzugweise mit 1 bis 30 Mol Alkylenoxid oxalkylierten (ethoxylierten) Trimethylolpropans, Acrylat- und Methacrylatester von Glycerin und Pentaerythrit, sowie des mit vorzugsweise 1 bis 30 Mol Ethylenoxid oxethylierten Glycerins und Pentaerythrits.
Bevorzugt werden Methylen- bzw. Ethylenbis(meth)acrylamid, N-Methylolacrylamide und Triallylamin verwendet. Der Anteil an den vernetzenden Comonomeren liegt bei 0,01 bis 2,5 Gew.-%, bevorzugt bei 0,01 bis 1 ,0 Gew.-% und besonders bevorzugt bei 0,01 bis 0,1 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtheit der Monomeren.
Die erfindungsgemäß einzusetzenden, Carboxylatgruppen enthaltenden Polymerisate können wasserlösliche Polymere als Pfropfgrundlage enthalten, wobei Mengen bis zu 30 Gew.-% bevorzugt sind. Dazu zählen unter anderem teil- oder vollverseifte Polyvi- nylalkohole, Stärke oder Starkederivate, Cellulose oder Cellulosederivate, Lignin oder Gigninderivate Polyacrylsäuren, Polyglykole oder deren Gemische.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die einzusetzenden Polyme- risate nachvernetzt sein. Zur Nachvernetzung, die zu einer deutlichen Verbesserung der Gelstabilität, der Flüssigkeitsaufnahme unter Druck und der Aufnahmegeschwindigkeit führt, werden Verbindungen eingesetzt, die in der Regel mindestens zwei funktionelle Gruppen besitzen und die die funktionellen Gruppen des Polymerisates an der Oberfläche der Polymerteilchen vernetzen können. Dabei sind Alkohol-, Amin-, Alde- hyd Glycidyl- und Epichlorfuktionen bevorzugt, wobei auch Vernetzermoleküle mit mehreren verschiedenen Funktionen einsetzbar sind.
Beispielhaft seien die folgenden Nachvernetzungsmittel genannt: Ethylglykol, Diethy- lenglykol, Triethylenglykol, Polyethylenglykol, Glycerin, Polyglycerin, Propylenglykol, Diethanolamin, Triethanolamin, Polyproylenoxid, Blockcopolymere aus Ethylenoxid und Propylenoxid, Sorbitanfettsäureester, ethoxylierte Sorbitanfettsäureester, ethoxylierte Sorbitanfettsäureester, Trimethylolpropan, ethoxyliertes Trimethylolpropan, Pentae- rythrit, ethoxyliertes Pantaerythrit, Polyvinylalkol, Sorbit, Ethylencarbonat, Propylencar- bonat und Polyepoxide wie etwa Ethylenglykoldiglycidylether.
Bevorzugt wird mit Ethylencarbonat als Nachvernetzungsmittel gearbeitet. Das Nachvernetzungsmittel wird in einer Menge von 0,01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 1 Gew.-% bezogen auf das nachzuvernetzende Polymerisat eingesetzt.
Die Herstellung der erfindungsgemäß einzusetzenden Poly(meth)acrylate kann nach üblichen Verfahren durchgeführt werden, bevorzugt wird in wässriger Lösung diskontinuierlich in einem Polymerisationsgefäß oder kontinuierlich, etwa auf einem endlosen Band polymerisiert. Die Polymerisationsauslösung erfolgt mit üblichen, eine radikali- sehe Polymerisation auslösenden Initiatoren bzw. Redoxsystemen. Bei einem praktisch adiabatischen Verlauf der Polymerisation entsteht bei entsprechender Anfangskonzentration von 15 bis 50 Gew.-% der Monomeren ein wässriges Polymergel. Durch die Wahl der Anfangsmonomerkonzentration und der entsprechenden niedrigen Starttemperatur im Temperaturbereich von 0 bis 500C, bevorzugt von 5 bis 25°C, kann die Po- lymerisation so geführt werden, dass die Maximaltemperatur im entstehenden wässri- gen Polymergel gut beherrschbar ist. Nach beendeter Polymerisation wird das PoIy- mergel mechanisch zerkleinert, getrocknet, gemahlen und gegebenenfalls einer Oberflächenvernetzung unterzogen.
Weiterhin ist zur Herstellung der Poly(meth)acrylate auch das Suspensionspolymerisa- tionsverfahren geeignet, bei dem die diskreten Polymerteilchen bereits während der Polymerisation ausgebildet werden.
Bei der Zugabe von Oberflächennachvernetzungsmitteln ist auf eine starke Durchmischung der Polymerteilchen zu achten. Geeignete Mischaggregate zum Aufbringen des Nachvernetzungsmittels sind z.B. Patterson-Kelley-Mischer, DRAIS-
Rubulenzmischer, Lödigemischer, Ruberg-Mischer, Schneckenmischer, Tellermischer und Wirbelschichtmischer sowie kontinuierlich arbeitende senkrechte Mischer, in denen das Pulver mittels rotierender Messer in schneller Frequenz gemischt wird (Schu- gi-Mischer). Nachdem der Nachvernetzungsmittel, vorzugsweise in Form einer Lösung mit den Polymerteilchen vermischt worden ist, wird zur Durchführung der Nachvernetzungsreaktion auf Temperaturen von 80 bis 2500C, bevorzugt auf 135 bis 2500C und besonders bevorzugt auf 150 bis 2000C erhitzt, die optimale Zeitdauer der Nacherhitzung kann für die einzelnen Vernetzertypen mit wenigen Versuchen leicht ermittelt werden. Sie ist durch den Punkt begrenzt, bei dem das gewünschte Eigenschaftsprofil des Superabsorbers infolge von Hitzeschädigung wieder zerstört wird. Beispielsweise liegen die Vernetzungszeiten für Temperaturen von 1800C für gewöhnlich unter 30 Minuten.
Die Poly(meth)acrylate können weiterhin Verarbeitungs- und Konditionierungshilfsmittel wie beispielsweise Kaliumstearat, Polyglykol, Kieselsäuren, Bentonite enthalten.
Der Restmonomergehalt der erfindungsgemäß einzusetzenden Poly(meth)acrylate ist gering und beträgt weniger als 1000 ppm, beispielsweise weniger als 250 ppm. Insbesondere liegt der Restgehalt von ökotoxikologisch bedenklichen Monomeren wie z.B. Acrylamid unter 250 ppm, bevorzugt unter 100 ppm bzw. besonders bevorzugt unter 50 ppm.
Das Absorptionsvermögen der erfindungsgemäß einzusetzenden Poly(meth)acrylate für Wasser und wässrige Lösungen kann in weiten Grenzen schwanken und wird durch die Monomerbestandteile, die Vernetzungsmittel und gegebenenfalls die Nachvernetzungsmittel eingestellt. Bevorzugt können solche Poly(meth)acrylate eingesetzt werden, die von einer synthetischen Bodenlösung mit einer Leitfähigkeit von 2,5 μS mehr als 30 g/g, bevorzugt mehr als 50 g/g und besonders bevorzugt mehr als 65 g/g Polymer absorbieren. Die synthetische Bodenlösung enthält auf 10 I Wasser 0,71 g NaCI, 0,065 g NaN3, 1 ,676 g KCl, 0,353 NH4CI, 3,363 g MgCI2 x 6H2O, 10,5 g CaCI2 x 2H2O und 0,019 g FeCI3 x 6H2O. 1 g Poly(meth)acrylat wird in 200 ml dieser Lösung für 15 min mit einem Magnetrührer gerührt, 45 min stehen gelassen und dann über ein 100 mesh-Sieb filtriert. Aus dem Quotienten der absorbierten Flüssigkeitsmenge und der Polymereinwaage ergibt sich der Absorptionswert.
Poly(meth)acrylat-Copolymere, die unter Verwendung von carboxylatgruppenfreien Comonomeren, insbesondere von Acrylamid hergestellt wurden, besitzen eine höhere Langzeitstabilität der Absorption gegenüber häufig wechselnden Feucht- und Trockenphasen während der Anwendung.
Die löslichen Anteile der erfindungsgemäß einzusetzenden Poly(meth)acrylate liegen üblicherweise unter 20 Gew.-%, bevorzugt unter 15 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt unter 10 Gew.-%.
Die Korngröße der im erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzenden Polymerisate kann je nach Anwendungsfall unterschiedlich sein, üblicherweise liegt sie im Bereich von 0,2 bis 3 mm.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können die Poly(meth)acrylate mit Wirkstoffen beladen sein, die sie im Laufe der erfindungsgemäßen Anwendung verzögert wieder an die Umgebung abgeben. Zu diesen Wirkstoffen zählen unter anderem Düngemittel, Herbizide und Schädlingsbekämpfungsmittel.
Erfindungsgemäß als Bodenverbesserungsmittel sind besonders bevorzugt solche Bodenverbesserungsmittel für die Agrartechnik bzw. Land-, Forst- und Gartenwirtschaft, die von der Firma Stockhausen GmbH, Krefeld unter dem Markennamen STO- CKOSORB® vertrieben werden. Hierbei handelt es sich um wasserquellbare, insbesondere superabsorbierende Polymerisate, die durch Polymerisation der oben beschriebenen Komponenten, insbesondere durch
a.) 55 bis 99,95 Gew.-% monoethylenisch ungesättigte Carboxylgruppen tragenden Monomeren, die gegebenenfalls teilneutralisiert sind b.) 0,05 bis 5,0 Gew.-% wenigstens eines Vernetzungsmittels, c.) O bis 40 Gew.-% weiteren, mit a.) copolymerisierbaren Monomeren, d.) 0 bis 30 Gew.-% einer wasserlöslichen Pfropfgrundlage, und sich die Bestandteile a.) bis d.) zu 100 Gew.-% ergänzen, erhältlich sind.
Zur Herstellung der förderbaren Applikationsform des einzusetzenden Bodenverbesserungmittels in Schritt a.) wird das Bodenverbesserungsmittel, vorzugsweise in Form eines wasserquellbaren Polymerisates wie z.B. STOCKOSORB® - Granulat in einen Behälter eingebracht, in dem eine Teilmenge mindestens eines Förder- bzw. Disper- giermittels, üblicherweise Wasser vorgelegt ist, und das Bodenverbesserungsmittel unter intensivem Rühren in den Behälter eingetragen wird, wobei gleichzeitig die Restmenge des Förder- bzw. Dispergiermittels (Wasser) zugeführt wird. Es ist auch möglich, die Gesamtmenge des Förder- bzw. Dispergiermittels vorzulegen und anschließend das Bodenverbesserungsmittel in dem Behälter zu vermischen. Es ist je- doch von großer Wichtigkeit, dass das Bodenverbesserungsmittel in dem Förder- bzw. Dispergiermittels homogen vermischt ist, d.h. als homogene Suspension bzw. Dispersion vorliegt, so dass es in den Boden der zu kultivierenden Vegetationsfläche appliziert werden kann. Erfindungsgemäß besonders bevorzugt liegt das Bodenverbesserungsmittel nach dem Mischvorgang in Form eines Hydrogeles vor.
Das Mischungsverhältnis von Bodenverbesserungsmittel in Gewicht im Verhältnis zum eingesetzten Förder- bzw. Dispergiermittel liegt im Bereich von 0,5:100 bis 1 :20. Bevorzugte Mischungsverhältnisse liegen im Bereich von 1 :100 bis 1 :50, insbesondere 1 : 80 bzw. 1 :60.
In Schritt b.) wird die in Schritt a.) hergestellte förderbare Applikationsform des Bodenverbesserungmittels, mittels einer Fördervorrichtung, vorzugsweise eine Pumpenvorrichtung zu einer Einbringungsvorrichtung gebracht.
Erfindungsgemäß bevorzugt handelt es sich um eine mechanisch, hydraulisch oder mit Luftdruck arbeitende Einbringungsvorrichtung, die Injektionsdüsen und/oder metallische Hohlstäbe bzw. Hohlzinken zur Einbringung des Bodenverbesserungsmittels aufweist, die in einem definierten Abstand zueinander stehen und eine gleichmäßige Verteilung des Bodenverbesserungsmittels gewährleisten, vorzugsweise sollten 300 bis 900 Injektionsstellen pro m2 Gras- bzw. "Turffläche" garantiert werden. Weiterhin muss die Einbringungsvorrichtung in der Lage sein, das Bodenverbesserungsmittel in die zur Bodenkultivierung benötigte Tiefe, insbesondere in die Hauptwurzelzone bei Grünflächen, vorzugsweise bis in eine Tiefe von 3 cm bis 25 cm einzubringen.
Bevorzugt weist die Einbringungsvorrichtung eine Druckvorrichtung, insbesondere in Form eines Injektionsgerätes zur Einbringung des Bodenverbesserungsmittels in den Boden auf (Bodeninjektionsgerät).
In Schritt c.) wird dann die zur Bodenkultivierung notwendige Einbringmenge der homogenen Dispersion bzw. des Hydrogels des Bodenverbesserungsmittels mittels Ein- bringungsvorrichtung in den zur Bodenkultivierung erforderlichen Bodentiefenbereich eingebracht.
Die zur Bodenkultivierung notwendige Einbringmenge ist hierbei abhängig von der Beschaffenheit der zur kultivierenden Bodenfläche sowie von der Art des Bodenverbesse- rungsmittels. Erfindungsgemäß bevorzugt ist eine Einbringmenge, berechnet auf der Grundlage von trockenen Polymerisatgranulaten, besonders bevorzugt solchen Granulaten, die unter der Marke Stockosorb® erhältlich sind, von 10 bis 50 g/m2, bevorzugt 20 bis 40 g/m2, je zu behandelnder Vegetationsfläche. In einer erfindungsgemäß besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt die jährliche Einbringmenge für die zu kultivierende Vegetationsfläche bei Verwendung von Stockosorb®-Granulaten 30 g/m2 bzw. bei Verwendung eines Mischverhältnisses von beispielsweise 1 :80 entspricht dies einer Dispersions- bzw. Hydrogelmenge von 0,8 bis 4,0 l/m2.
Ein weiterer Gegenstand der hier vorliegenden Erfindung ist ein Vorrichtungssystem zur Bodenkultivierung, insbesondere von Grünanlagen und vorhandenen Vegetationsflächen, das
a.) Behälter mit Rührvorrichtungen b.) Dispergiermittel- bzw. Hydrogelzuführungen c.) Fördervorrichtung d.) Einbringungsvorrichtung
umfasst, wie es zuvor zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben worden ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. Vorrichtungssystem ist vorteilhaft zur Kultivierung von Grünanlagen und Vegetationsflächen, insbesondere von Rasenflächen jegli- cher Art geeignet beispielsweise von Grün- und Parkanlagen, Sportplätze, Pferderennbahnen sowie Golfplätze etc. geeignet.
So war es völlig überraschend, dass die Einarbeitung von wasserquellbaren Boden- Verbesserungsmittel wie z.B. Stockosorb®, die sich in trockener Form außerordentlich schwierig gestaltete, nunmehr gleichmäßig in bestehende Vegetationsflächen eingearbeitet werden können, wodurch eine Veränderung des ursprünglichen Reliefs der Vegetationsflächen vermieden werden. Darüberhinaus können nach Anwendung solcher wasserquellbaren Bodenverbesserungsmittel, insbesondere auf Golf- und allen ande- ren Rasenflächen die Flächen nach der Applikation dieser Mittel sofort wieder bespielt werden, was zu einer signifikanten Erweiterung des Anwendungsspektrums dieser im übrigen sehr vorteilhaften Bodenverbesserungsmittel führt.
Besonders vorteilhaft ist auch, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. Vor- richtungssystem in besonderer Weise eine dauerhafte Erhöhung der nutzbaren Wasserkapazität von Böden bzw. der pflanzenverfügbare Wassermenge bei der Kultivierung von Grünflächen, insbesondere in Trockengebieten gewährleistet ist und zu einer signifikanten Reduktion der Bewässerungshäufigkeit führt. Gleichzeitig wird eine gleichmäßige Wasserversorgung der Pflanzen sichergestellt und für schnellere und bessere Bewurzelung gesorgt, einschließlich einer Verringerung des Nährstoffaustra- ges ins Grundwasser. Es ist ersichtlich, dass hierdurch eine große Kostenreduktion für Bewässerung und Düngung bewirkt wird, die der Knappheit der Ressource Wasser, insbesondere in Trockengebieten Rechnung trägt.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Vorrichtungssystems ist, dass das Bodenverbesserungsmittel insbesondere in Form einer Dispersion bzw. eines Hydrogeles ohne Schlämmablagerungen im unteren Bereich des zu kultivierenden Bodens eingebracht werden kann, wodurch eine Verschließung des Unterbodens durch zu wässrige Injektionen, wie sie beispielsweise in dem Kultivierungsverfahren gemäß EP 0 627 158 beschrieben werden, vermieden wird. Zur weiteren Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. Vorrichtung dienen die folgenden Beispiele:
Geräte:
2 Wasserzuführungen
1 Hochdruckapparatur mit mindestens 100 bar und Flachstrahldüse (Kaltgerät), 1 Behälter 300 bis 600 Liter mit Rührwerk, der auf einem Fahrzeug "rasentauglich" montiert ist, um als komplettes Zulieferfahrzeug zu fungieren, oder der zusammen mit der Druckapparatur auf einem fahrbaren Träger als ganzheitliches System montiert ist oder als Kompletteinheit für das erfindungsgemäße Verfahren genutzt werden kann.
1. Herstellung der förderbaren Applikationsform des Bodenverbesserungsmittels
In einen 300 I Behälter mit Rührwerk, in dem 100 I Wasser vorgelegt worden sind, werden 3 kg Stockosorb® 500medium/micro(1 :100) oder eine Teilmenge hiervon unter intensivem Rühren homogenisiert. Neben dem Rührwerk ist der Einsatz einer Hoch- druckapparatur für den Rührvorgang vorteilhaft, um eine sichere Homogenisierung der Dispersion bzw. des Hydrogeles des einzusetzenden Bodenverbesserungsmittels zu gewährleisten.
Während des Rühr- und Mischvorgangs wird die weitere benötigte Wassermenge bzw. die Restmenge an Stockosorb®- Polymerisat in den Behälter zugeführt, um das gewünschte Mischungsverhältnis der Dispersion bzw. des Hydrogeles für die gewählte Einbringmenge für das zu kultivierende Rasenstück zu erhalten. Die Einbringmenge beträgt hier 30 g/l, bezogen auf das definierte Behältervolumen.
2. Schritt b.)
Nach der Herstellung der homogenen Dispersion des Bodenverbesserungsmittels, die bei Verwendung von Stockosorb® in Form eines Hydrogeles vorliegt, wird dieses Hydrogel unmittelbar unter ständigem Rühren und Verwendung einer Pumpe zu einem Bodeninjektionsgerät gefördert, die die Dispersion bzw. das Hydrogel des Bodenverbesserungsmittels in die benötigte Bodentiefe einbringt. 3. Schritt c.)
Mit dem vorgenannten Bodeninjektionsgerät wird dann mittels der Injektionsdüsen das Bodenverbesserungsmittel in die zu kultivierende Vegetationsfläche eingebracht, wobei man bei einer Überfahrt mit dem Bodeninjektionsgerät 15 g/m2 in einem Abstand von 5 x 7 cm in den Boden einbringt, wobei das Gerät pro m2 mindestens 300 Injektionsstellen sicherstellt. Mit einer zweiten Überfahrt, die genau cross erfolgen sollte, kann die gewünschte Stockosorb®-Menge verdoppelt werden, ohne die bestehende Vegetationsfläche zu beschädigen, d.h. die gesamte Einbringmenge von 30 g/m2 ist dann in den Boden bis auf die gewünschte Tiefe, wie düsenseitig eingestellt, eingebracht bzw. verteilt.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt es somit, die Einbringungsmenge des Bodenverbesserungsmittels sowie dessen Verteilung in den Boden genau zu definieren. Dies ist notwendig, um den unterschiedlichen Bodenverhältnissen und klimatischen Bedingungen der jeweilig zu kultivierenden Vegetationsflächen Rechnung zu tragen.
Abschließend sind nach Einbringung der wasserquellbaren Bodenverbesserungsmittel in den Boden die verwendeten Gerätschaften unverzüglich zu reinigen, da aufgrund der Quelleigenschaften der eingesetzten Polymerisate die Reinigung unnötig erschwert werden würde.
Die hier beschriebene Einbringungstechnik von wasserquellbaren Bodenverbesserungsmitteln ist besonders vorteilhaft, da sie eine gleichmäßige Wasseraufnahme und Wasserabgabe gewährleistet und die bei der Einbringung der Mittel entstandenen Injektionsräume stabilisiert. Hierdurch ist insbesondere sichergestellt, dass bei längeren Stress- und Trockenperioden ein optimales Pflanzenwachstum gewährleistet wird und der ästhetische Reiz von hochwertigen Vegetationsflächen wie „Grünanlagen" (Landschaftsbau, Golf- und Sportflächen, Erholungsanlagen) erhalten werden kann.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Bodenkultivierung, insbesondere von Grünanlagen und bestehenden Vegetationsflächen umfassend die Schritte
a.) Herstellung einer förderbaren Applikationsform eines Bodenverbesserungsmittels, in der das Bodenverbessemngsmittel als Dispersion vorgequollener Partikel und / oder als Hydrogel vorliegt, b.) Förderung der in Schritt a.) hergestellten Applikationsform des Bodenverbesserungsmittels zu einer Einbringungsvorrichtung, c.) Einbringen des Bodenverbesserungsmittels mittels Einbringungsvorrichtung.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die förderbare Applikationsform des Bodenverbesserungsmittels mittels einer Mischvorrichtung hergestellt wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die förderbare Applikationsform des Bodenverbesserungsmittels eine homogene Dispersion oder ein Hydrogel des Bodenverbesserungsmittels ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Bodenverbesserungsmittel ein wasserquellbares, insbesondere superabsorbierendes Polymerisat ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngrösse des wasserquellbaren, insbesondere superabsorbierenden Polymerisates im Bereich 0,2 bis 3 mm liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserquellbare, insbesondere superabsorbierende Polymerisat durch Polymerisation der Komponenten
a.) 55 bis 99,95 Gew.-% monoethylenisch ungesättigte Carboxylgruppen tragenden Monomeren, die gegebenenfalls teilneutralisiert sind b.) 0,05 bis 5,0 Gew.-% wenigstens eines Vernetzungsmittels, c.) 0 bis 40 Gew.-% weiteren, mit a.) copolymerisierbaren Monomeren, d.) 0 bis 30 Gew.-% einer wasserlöslichen Pfropfgrundlage, und sich die Bestandteile a.) bis d.) zu 100 Gew.-% ergänzen, erhältlich ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserquellbare, insbesondere superabsorbierende Polymerisat an der
• Oberfläche mindestens einmal nachvernetzt ist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die homogene Emulsion und/oder Dispersion des Bodenverbesserungsmittels mittels einer Fördervorrichtung zu einer Einbringungsvorrichtung oder in dieser gefördert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervorrichtung eine Pumpe und/oder ein Pumpensystem ist.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringungsvorrichtung das Bodenverbesserungsmittel in eine Tiefe von 3 bis 25cm einbringt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einbringungsvorrichtung eine Druckvorrichtung in Form eines Injektionsgerätes zur Einbringung des Bodenverbesserungsmittels in den Boden aufweist.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenverbesserungsmittels in Form eines Hydrogeles in den Boden eingebracht wird.
13. Vorrichtungssystem zur Bodenkultivierung, insbesondere von Grünanlagen und schon bestehenden Vegetationsflächen zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
BERICHTBGTES BLATT (REGEL 91)
»SA/EP
14. Vorrichtungssystem zur Bodenkultivierung nach Anspruch 13, umfassend a.) Behälter mit Rührvorrichtungen b.) Emulsions- bzw. Dispergiermittelzuführungen c.) Fördervorrichtung d.) Einbringungsvorrichtung
BERICHTBGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP
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