PL185080B1

PL185080B1 - Podłoże wzrostowe dla roślin

Info

Publication number: PL185080B1
Application number: PL96328077A
Authority: PL
Inventors: DeGrootJacobF.; HusemoenThorB.
Original assignee: Rockwool Int
Priority date: 1995-08-30
Filing date: 1996-08-30
Publication date: 2003-02-28
Also published as: JP3819031B2; CA2230791C; US6032413A; DE69611792T2; EP0849987A1; AU6986396A; EP0849987B1; ES2154833T3; JP2002503947A; WO1997007664A1; PL328077A1; CA2230791A1; DE69611792D1; DK0849987T3; GR3035723T3

Abstract

Podloze wzrostowe dla roslin, stanowiace zwarta hydrofilowa matryce z wlókien welny mineralnej zwiazanych spoiwem, o gestosci 15-150 kg/m3 i zawartosci spoiwa 1-10% wagowych, ewentualnie zawierajace substancje pomocnicze, znamienne tym, ze jako spoiwo zawiera hydrofilowa zywice furanowa stanowiaca produkt kopolime- ryzacji alkoholu furfurylowego i formaldehydu. (1 3 )B1 (51) IntCl7 A01G 31/00 PL PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest podłoże wzrostowe dla roślin, stanowiące zwartą hydrofilową matrycę z wełny mineralnej, związaną spoiwem.

Podłoża wzrostowe dla roślin mogą być w formie zatyczek wstawianych w otwór w tacy, bloków pokrytych folią na powierzchniach bocznych lub płyt owiniętych materiałem z tworzywa sztucznego.

W stosowanych obecnie podłożach wzrostowych dla roślin, opartych na zwartej matrycy z wełny mineralnej, jako utwardzane spoiwo zwykle stosuje się żywicę fenolowoformaldehydową. W przypadku stosowania tego typu spoiw matryca z wełny mineralnej musi zawierać tak zwany środek zwilżający dla nadania produktowi właściwości hydrofilowych. Tak więc matryca może zaabsorbować w stosunkowo krótkim czasie ilość wody potrzebną do uzyskania nasycenia.

Jakkolwiek powszechnie stosuje się tego typu znane podłoża wzrostowe dla roślin, to jednak ciągle prowadzi się badań dla ulepszenia podłoży wzrostowych dla roślin, w szczególności pod względem fitotoksyczności stosowanych produktów chemicznych. Fitotoksyczność może być spowodowana np. stosowanym środkiem zwilżającym lub spoiwem.

Zgodne z wynalazkiem podłoże wzrostowe dla roślin stanowi zwartą hydrofilową matrycę z włókien wełny mineralnej związanych spoiwem, o gęstości 15-150 kg/m³ i zawartości spoiwa 1-10%o wagowych, ewentualnie zawierające substancje pomocnicze, a cechą tego podłoża jest to, że jako spoiwo zawiera hydrofilową żywicę furanową stanowiącą produkt kopolimeryzacji alkoholu furfurylowego i formaldehydu.

Zgodne z wynalazkiem podłoża wzrostowe dla roślin zawierają zwartą matrycę z wełny mineralnej. Jako wełnę mineralną można stosować wełnę kamienną, wełnę szklaną i/lub wełnę żużlową. Tego typu matryce wytwarza się znanymi sposobami, jedynie w zależności od wyjściowej wełny.

Do wytwarzania zgodnych z wynalazkiem podłoży wzrostowych dla roślin można stosować zwartą matrycę z wełny mineralnej. Zwartość uzyskuje się przez utwardzanie stosowanej żywicy furanowej, w wyniku czego przenikające się wzajemnie włókna są połączone mechanicznie, dając połączenia zasadniczo wodoodporne. Stwierdzono jednak, że podłoża wzrostowe dla roślin mogą składać się z tak zwanego granulatu w postaci płatków z wełny mineralnej, złożonych z pewnej ilości włókien, o wielkości 0,2-5 cm.

Gdy zgodne z wynalazkiem podłoże wzrostowe dla roślin jest utwardzone i uformowane w postaci zwartego, hydrofilowego podłoża, to wytrzymałość na ściskanie takiego produktu (o dużej gęstości) może dochodzić do 50 kPa, np. wynosić 10-45 kPa.

Charakter hydrofilowy w odniesieniu do podłoża wzrostowego według wynalazku oznacza, że podłoże absorbuje wodę w znacznym stopniu/znacznej ilości, co można zmierzyć w tak zwanej próbie topienia w wodzie bez żadnego dodanego środka powierzchniowo czynnego ani przyłożenia siły mechanicznej do tego podłoża. Stwierdzono, że bez użycia środka zwilżającego, podłoże wzrostowe według wynalazku ma dobre (hydrofilowe) właściwości wzrostowe dla roślin.

185 080

Żywicę furanową można stosować w postaci koncentratu lub w postaci rozcieńczonej w odpowiednim rozpuszczalniku, takim jak woda. Zawartość stałego produktu w kompozycji żywicy furanowej do wstrzykiwania może wynosić od 1% wagowego do ogólnie poniżej 40% wagowych, np. 2-30% wagowych, zwykle 5-20% wagowych. Jako odpowiednie spoiwo z żywicy furanowej stosuje się produkty typu Farez M (TM) firmy Q0-Chemicals. Stosując takie żywice furanowe otrzymuje się podłoże wzrostowe dla roślin o doskonałej barwie brunatnawej. Gęstość takiego produktu wynosi około 10-150 kg/m³, np. 40-120 kg/m³.

Żywicę furanową można otrzymać w wyniku polimeryzacji, np. polimeryzacji poliaddycyjnej i polikondensacji, które są dobrze znane w tej dziedzinie wiedzy.

Dla zmniejszenia lepkości stosowanego produktu polimeryzacji można użyć współrozpuszczalnika. Odpowiednimi współrozpuszczalnikami są organiczne mono-, di- i polikwasy, takie jak kwas lewulinowy i kwas maleinowy. Współrozpuszczalnik można stosować w ilości do 15% wagowych, np. 2-10% wagowych, zwykle 4-8% wagowych.

W celu utwardzenia żywicy furanowej można dodawać katalizatora do kompozycji żywicy furanowej. Przykładami takich katalizatorów są kwasy nieorganiczne i organiczne, takie jak kwas chlorowodorowy i kwas maleinowy. Innymi przykładami katalizatorów są katalizatory Friedla-Crafitsa, takie jak chlorek glinu. Innymi przykładami są sole kwasów nieorganicznych i organicznych, takie jak siarczan amonu, azotan amonu i sole mocznika z kwasem toluenosulfonowym. W zależności od rodzaju katalizatora można go stosować w ilości do 20% wagowych, zwykle 1-15% wagowych, a korzystnie 8-10% wagowych.

Dla polepszenia spójności związania można dodać środka sprzęgającego na powierzchnie włóknistą, lub materiał włóknisty. Przykładami takich środków sprzęgających są silany lub organotytaniany i organocyrkoniany. Przykładami odpowiednich silanowych środków sprzęgających są N-metylo-J-aminopropylotrimetoksysilan i 3-aminopropylotrietoksysilan.

Ponadto w skład kompozycji żywicy furanowej mogą wchodzić środki powierzchniowo czynne i wypełniacze.

Dla uniknięcia powstawania pyłu podczas produkcji podłoży wzrostowych dla roślin oraz manipulowania tymi podłożami, można dodawać oleju hydrofobowego przy zachowaniu właściwości hydrofilowych otrzymanego produktu.

W celu otrzymania spoiwa prowadzi się kopolimeryzację alkoholu furfurylowego z formaldehydem. Dzięki stosowaniu formaldehydu jako komonomeru można odpowiednio regulować hydrofilowe właściwości żywicy. Formaldehyd można stosować w ilości do 50%, zwykle w ilości 1-45%, takiej jak 2-30%, np. 5-10%. Tak więc dzięki stosowaniu tego komonomeru można regulować właściwości hydrofilowe w pożądanym kierunku. Zamiast formaldehydu można ewentualnie stosować fenol.

Do kompozycji żywicy furanowej wytworzonej z użyciem formaldehydu jako komonomeru korzystnie dodaje się akceptora formaldehydu, takiego jak amoniak lub mocznik. Ilość amoniaku i/lub mocznika w kompozycji może wynosić około 5% wagowych, np. 0,1- 3% wagowych, a zwłaszcza 0,5-2% wagowych, w zależności od ilości użytego formaldehydu.

Korzystna jest żywica furanowa na bazie alkoholu furfurylowego i zawierająca w mniejszych ilościach formaldehyd, katalizatory, akceptory formaldehydu i środek sprzęgający.

Taką kompozycję żywicy furanowej stosuje się i nanosi na włókna z wełny mineralnej po ich wytworzeniu gdy unoszą się w powietrzu. Żywicę furanową stosuje się w takiej ilości, aby stanowiła ona około 1-10% wagowych, np. 1,5-5% wagowych, a zwłaszcza 2-3,5% wagowych podłoża wzrostowego dla roślin.

Stwierdzono, że nawet gdy podczas wytwarzania zgodnego z wynalazkiem podłoża wzrostowego dla roślin stosuje się 0,2 -0,5% oleju impregnacyjnego, to absorpcja wody nie zmienia się i jeszcze wynosi około 100%. W tabeli 1 podano właściwości podłoży wzrostowych według wynalazku, na bazie żywicy furanowej.

185 080

Tabela 1

Gęstość	100 kg/m³	45 kg/m³
Zawartość żywicy	3,1% wag.	2,9% wag.
Wytrzymałość na ściskanie	43 kPa
Wytrzymałość na ściskanie po starzeniu	36 kPa
Wytrzymałość na rozwarstwienie	11,5 kPa
Pęcznienie	2,5%
Absorpcja wody	100% obj	100% obj
Wytrzymałość na rozciąganie		15,5 kPa

Do wytwarzania podłoży wzrostowych o właściwościach hydrofitowych można stosować inne powszechnie znane żywice furanowe, dotychczas stosowane w innych celach, np. jako spoiwo do włókien szklanych i wytwarzania wyrobów izolacyjnych, do stosowania w procesach filtracji i rozdzielania. Takie żywice furanowe opisano np. w publikacji WO 94/26676. Wszystkie takie żywice mają właściwości hydrofitowe, co wynika z ich budowy chemicznej, a właśnie te właściwości są istotne w przypadku ich stosowania do wytwarzania podłoży wzrostowych dla roślin.

Wynalazek ilustrują poniższe przykłady. Wykazują one użyteczność hydrofitowych podłoży wzrostowych według wynalazku, zawierających spoiwo z żywicy furanowej. Należy podkreślić, że takie podłoża wzrostowe według wynalazku nie zawierają środka zwilżającego. Natomiast znane podłoża oparte na żywicy fenolowej, stosowane dla porównania w przykładach, zawierają tradycyjne środki zwilżające.

Przykład 1

Podłoża wzrostowe dla roślin, o gęstości 45 i 100 kg/m1 wytworzono znanym sposobem i zastosowano do hodowli roślin (zawartość żywicy furanowej wynosiła około 3% wag.). Na tych podłożach hodowano rośliny ogórków, które rosły i wydały plon w postaci ogórków podobnie jak rośliny ogórków, które rosły na podłożach wzrostowych opartych na żywicy fenolowo-formaldehydowej, zawierających środek zwilżający.

Przykład 2

Stosowano podobne podłoża wzrostowe według wynalazku jak w przykładzie 1 (zawierające dodatkowo 0,5% oleju impregnacyjnego), do hodowli pieprzycy siewnej (zwykle stosowany roztwór odżywczy, EC=1, pH 6,7) W porównaniu ze znanym podłożem wzrostowym lub granulatem nie zauważono żadnej różnicy we wzroście po ośmiu dniach. W próbie na toksyczność nie stwierdzono żadnych różnic we wzroście po ośmiu dniach.

Przykład 3

Podłoża wzrostowe według wynalazku w postaci bloków wzrostowych o standardowych wymiarach, zawierające żywice furanową jako spoiwo, testowano w próbach hodowli roślin prowadzonych w cieplarni. Bloki zawierały 2% wag. żywicy furanowej; podczas ich produkcji nie dodawano oleju mineralnego. Ponieważ istotne są hydrofitowe właściwości tych bloków, toteż podczas ich produkcji mierzono czas zatapiania. Uzyskano doskonały czas zatapiania wynoszący tylko 8-12 sekund. Testowano rośliny pomidorów i ogórków, a uzyskane wyniki porównano z wynikami uzyskanymi z użyciem podłoży wzrostowych dla roślin w postaci bloków wykonanych z takiej samej wełny mineralnej, lecz z użyciem żywicy fenolowej jako spoiwa.

W przypadku pomidorów, w 13 dni po zasianiu rośliny pomidorów zasadzono w blokach wzrostowych, a wyniki oceniono w 23 dni po zasianiu.

W przypadku ogórków, sianie przeprowadzono po nasyceniu, a wyniki oceniono w 22 dni po zasianiu.

Wyniki wzrostu roślin (masa świeżych roślin [g/roślinę]) były następujące. Rośliny pomidorów: 136,2 g/roślinę i 116,2 g/roślinę odpowiednio w przypadku żywicy furanowej i żywicy fenolowe].

185 080

W przypadku ogórków hodowanych z użyciem bloków wzrostowych zawierających żywicę furanową uzyskano 82,3 g na roślinę, a z użyciem bloków wzrostowych zawierających żywicę fenolową - 81,5 g na roślinę.

Przykład 4

W tabeli 2 podano wyniki prób hodowli roślin ogórków, pomidorów i słodkiej papryki, uzyskane w próbach hodowli w pełnej skali na płytach. Płyty zawierały 2 - 3,3% wagowych spoiwa, a wyniki dla podłoża wzrostowego z żywicą furanową podano jako % wartości dla podłoża wzrostowego z żywicą fenolową.

Tabela 2

	Ogórek	Pomidor	Słodka papryka
Wysokość roślin	15 dni: 99% 22 dni: 100%	14 dni: 110% 20 dni: 113%	20 dni: 99% 28 dni: 104%
Masa świeżych roślin	15 dni: 105% 22 dni- 101%	14 dni: 105% 20 dni: 109%	20 dni. 102% 28 dni: 97%

Przykład 5

Wnioski wynikające z prób wzrostowych w pełnej skali dla hodowli ogórków, pomidorów i słodkiej papryki po 4-6 miesiącach od daty zasiania były następujące. Nie stwierdzono znaczącej różnicy odnośnie oporu przenikania, pH, zawartości wody i przewodności właściwej dla płyt związanych żywicą furanową w porównaniu z płytami związanymi żywicą fenolową. Materiał związany żywicą furanową zapewniał lepsze ukorzenienie od początku, nieznacznie wcześniejsze zbiory owoców i lepszą wytrzymałość płyt.

185 080

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenie patentowe

Podłoże wzrostowe dla roślin, stanowiące zwartą hydrofilową matrycę z włókien wełny mineralnej związanych spoiwem, o gęstości 15-150 kg/m'³ i zawartości spoiwa 1-10% wagowych, ewentualnie zawierające substancje pomocnicze, znamienne tym, ze jako spoiwo zawiera hydrofilową żywicę fUranową stanowiącą produkt kopolimeryzacji alkoholu furfurylowego i formaldehydu.