DE963690C

DE963690C - Mittel zum Stabilisieren des Bodens

Info

Publication number: DE963690C
Application number: DEN8666A
Authority: DE
Inventors: Dr Jan Lolkema; Fredrick Andre Moeller
Original assignee: Scholtens Chemische Fabrieken NV
Current assignee: Scholtens Chemische Fabrieken NV
Priority date: 1953-03-23
Filing date: 1954-03-24
Publication date: 1957-05-09
Also published as: BE527489A; NL177068B; US2957834A; GB786265A; NL91383C; NL98116C; FR1143558A

Description

AUSGEGEBEN AM 9. MAI 1957

N 8666 IVa/ιό

Groningen (Niederlande)

ist in Anspruch genommen

Es ist bekannt, daß das im Boden vorhandene organische Material, insbesondere der Humus, auf die Struktur und dadurch auf die Luft-Wasser-Wirtschaft des Bodens einen, wesentlichen Einfluß ausübt. Die Struktur des Bodens wird erheblich durch den Prozentsatz der Teilchen bestimmt, die zu Aggregaten der richtigen, Größe und von genügender Stabilität vereinigt sind. Durch diese Aggregate wird die erwünschte Krümelstruktur ίο erzielt, die für die. Eigenschaften landwirtschaftlichen Kulturbodens von so großer Bedeutung ist. Im allgemeinen, ist die Struktur des Bodens besser, je größer der Prozentsatz an diesen Aggregaten ist. Landwirtschaftliche Forschungen ergaben, daß Polysaccharide des Polyurotiidtypus, die von den in dem Boden vorhandenen Mikroorganismen gebildet werden, beim Entstehen dieser Aggregate in der Natur eine durchaus wichtige Rolle spielen. Die Polyuronide sind jedoch bakterieller Zersetzung ausgesetzt, so daß die gebildeten Aggregate nicht stabil sind und auf die Dauer zu Pulver auseinanderfalten, dadurch geht die Krümelstruktur verloren, und der Boden, verliert seine gute Durchlüftung und Wasserregelung, so· daß die Oberflächenschichten in Trockenperioden leicht zerstäuben und bei reichlichem Regen weg-

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geschwemmt werden. Außerdem beeinträchtigt diese mangelhafte Durchlüftung und Wasserregelung -die Ertragsfähigkeit des Bodens in erheblichem Maße.

Zwecks Aufrechterhaltung der porösen Krümelstruktur war es daher im allgemeinen notwendig, regelmäßig große Mengen organischen Materials in den Boden einzubringen, aus dem durch bakterielle Umsetzung fortwährend Polyuronsäuren ίο gebildet werden. Man hat jedoch, auch vorgeschlagen, bestimmte Stoffe dem Boden, einzuverleiben, die dessen Struktur dauernd verbessern, wie hydirolysiertes Polyacrylnitril, Carboxymethylcellulose u. a.

Es wurde nun. gefunden:, daß der Boden sich rasch und in erheblichem Maße stabilisieren läßt, wenn man, eine geringe Menge eines in Wasser gelösten oder in kaltem Wasser löslichen oder quellbaren Stärkeproduktes zusetzt. Gegenstand der Erfindung ist ein Mittel zum Stabilisieren, des Bodens, bestehend aus oder enthaltend ein in Wasser lösliches oder quellbares Stärkeprodukt, z. B. Quellstärke.

Werden gemäß der Erfindung nicht in. kaltem Wasser lösliche oder quellbare Stärkeprodukte verwendet, sind diese dem Boden in verkleisterter und somit gelöster Form zuzusetzen-, weil sonst die erwünschte Wirkung nicht erzielt wird. Die in kaltem Wasser löslichen, oder quellbaren, Stärkeprodukte dagegen können sowohl in gelöstem Zustande wie in. trockner Form in dein Boden eingebracht werden.

Die Erfindung wird besonders an, Hand der Anwendung von Ouellstärke erläutert. Unter einer Ouellstärke wird hier ein Produkt verstanden, das erhalten wird, wenn ein Gemisch aus Stärke oder einem Stärkederivat und Wasser, vorzugsweise einer beschränkten Menge Wasser, z. B. 0,5 bis 2 Gewichtsteilen Wasser auf 1 Gewichtsteil Stärke, kurze Zeit auf eine hohe, über dem Verkleisterungspunkt liegende Temperatur erhitzt wird, wobei es zu einer dünnen Schicht ausgepreßt und gleichzeitig oder unmittelbar danach getrocknet wird.

45' Die zu benutzenden. Quellstärken können von verschiedenen natürlichen Stärkearten hergeleitet sein, z. B. von Kartoffelstärke, Maisstärke, Cassavastärke, Sagostärke, Weizenstärke und Klebestärken.; von den Komponenten, aus denen Stärke besteht, nämlich Amylose und Amylopektin, oder von, abgebauten Stärkeprodukten, wie löslicher Stärke und Dextrin. Sie können aus stärkehaltigen Produkten gewonnen, sein, die neben: Stärke andere Substanzen, enthalten, ohne daß diese andern Substanzen, entfernt werden, z. B. aus natürlichen oder künstlichen Gemischen, von Stärke oder Stärkederivaten mit Eiweiß und. gegebenenfalls Cellulose, wie Weizen-, Roggen*- oder Buchweizmehl, gemahlenen Cassava,- oder Maniokwurzeln u. dgl. Mit den vorstehend beschriebenen! Quellstärken wird, eine bedeutsame Verbesserung der physikalischen Eigenschaften: des Bodens· erzielt. Sie haben jedoch den Nachteil, daß sie leicht von den Mikroorganismen im Boden angegriffen werden, was zur Folge hat, daß ihre Wirkung bald nachläßt. Diesem Nachteil kann man entgegenkommen, indem man Quellstärken benutzt, die ein Konservierungsmittel enthalten. Zu diesem Zwecke kommen die zum Konservieren von Stärkeprodukten bekannten Mittel in Betracht, wie Kupfersulfat, Zinkchloridi, chlorierte Phenole oder K resole u..dgl. Vorzugsweise wird das Konservierungsmittel jedoch der Stärke oder dem Stärkederivat zugesetzt, bevor diese bzw. dieses in Gegenwart von Wasser in Quellstärke übergeführt wird.

Die Stabilität der Quellstärken läßt sich auch dadurch verbessern;, daß sie in Gegenwart eines Aldehyds oder einer aldehydabspaltenden Substanz hergestellt werden..

Diese sogenannten Aldehydquellstärken werden in den britischen Patentschriften 494 927, 632 7S9 und 632 785 beschrieben.

Eine weitere Verbesserung der . Stabilität der Quellstärken läßt sich erzielen, wenn diese in Gegenwart sowohl eines Aldehyds wie einer Kunstharzkomponente bzw. eines Vorkondensats dieser Stoffe unter solchen Bedingungen hergestellt werden, daß die erhaltenen Produkte noch in kaltem Wasser löslich sind, z.B. gemäß der britischen Patentschrift 632 791 unter Verwendung von Aminotriazin, gemäß der USA.-Patentschrift 2 583 268 unter Verwendung von Phenol. Auch die Verwendung von. Harnstoff wird bereits vorgeschlagen.

In allen diesen Fällen, entstehen Produkte, in denen eine gewisse Kondensation zwischen der Stärke, dem Aldehyd und der Kunstharzkomponente aufgetreten ist. Diese Kondensation hat zur Folge, daß die Beständigkeit gegen Mikroorganismen erheblich gesteigert wird.

Eine Verbesserung der Stabilität läßt sich auch mit Aldehydquellstärken; erzielen, die nicht in der oben beschriebenen Weise in Gegenwart einer Kunstharzkomponente während des Quellstärkeprozesses hergestellt worden sind, sondern die in einem späteren Stadium mit der Kunstharzkomponente versetzt wurden;. Auch diese Gemische werden in der britischen Patentschrift 494927 beschrieben. Weiter kann man gegebenenfalls sowohl das Aldehyd bzw. die aldehydabspaltende Substanz wie die Kunstharzkomponente, gegebenenfalls in Form eines Vorkondensätes dieser Verbindungen, auf mechanischem Wege innig mit der Quellstärke in trocknem Zustande mischen;. Solche Gemische werden unter anderem in den britischen Patentschriften 633 342 und 634 368 beschrieben. Zwar ist in diesen Fällen die Kunstharzkomponente oder der Aldehyd, und. die Kunstharzkomponente bzw. ein Vorkondensa/t dieser Substanzen noch in freiem Zustande vorhanden, aber im Boden kann eine langsame Kondensation mit der Aldehydquellstärke bzw. Quellstärke eintreten, wodurch die Stabilität des Produktes erhöht wird. Die Bedingungen dazu sind am günstigsten in den oberen Schichten des Bodens, in denen durch Verdampfung des Wassers eine Konzentrierung der Lösung erfolgen kann,

und bei Zusatz landwirtschaftlicher Düngestoffe, die dem Boden eine saure Reaktion vermitteln.

Gegebenenfalls kann die Kondensation des Aldehyds oder des Vorkondensates mit einer Quellstärke dadurch, erleichtert werden, daß das trockne Ouellstärkepräparat oder die Lösung desselben mit einem Katalysator, meist einer sauer reagierenden oder säureabspaltenden Verbindung, versetzt wird. Als Bestandteil des eirnndtmgsgemäßen Mittels

ίο geeignete Kunstharzkomponeinten sind Verbindungen, die mit einem Aldehyd oder einer aldehydabspaltenden Substanz kunstharzartige Kondensationsprodukte zu bilden vermögen, z. B. Melamin, Harnstoff, Thioharnstoff, Phenol, Kresol, Resorcin, Dicyandiamid!, Aceton u. dgl.

Gemäß einer wichtigen Ausfübrungsfo<rm der Erfindung verwendet man als wasserlösliche Stärkederivate Stärkeäther und/oder -ester, mit denen sehr günstige Resultate erzielt werden können.

Diese Stärkeäther und/oder -ester können verschiedene Äthergruppen, Estergruppen oder Kombinationen! verschiedener dieser Gruppen, enthalten. Auch die Zahl dieser Gruppen je Glukoseeinheit kann, in erheblichem Maße variieren, wobei aber die Stärkeäther und -ester stets wasserlöslich sein bzw. in Wasser wenigstens aufquellen sollen.

Im allgemeinen, werden gute Ergebnisse bereits mit Produkten erzielt, in, denen der Verätherungs- bzw. Veresterungsgrad wesentlich niedriger ist, als einer vollständigen Umsetzung der Stärke entspricht. Bei beschleunigten Haltbarkeitsversuchen im Boden wurde festgestellt, daß bereits in Gegenwart von. durchschnittlich etwa 0,7 Äther- oder Estergruppen, je Glukoseeinheit eine für viele Anwendungszwecke ausreichende Stabilität im Boden erreicht wird. Vorzugsweise benutzt man jedoch Präparate, die wenigstens durchschnittlich eine Äther- und/oder Estergruppe je Glukoseeinheit enthalten. Es hat sich nämlich gezeigt, daß solche Äther und Ester von den Mikroorganismen im Boden nicht oder praktisch nicht angegriffen werden. Im allgemeinen verläuft dieser Angriff um so langsamer, je größer die Zahl der Äther- bzw. Estergruppen je Glukoseeinheit ist.

Die zu verwendenden Äther oder Ester können

unter Benutzung monofunktioneller oder bi- bzw. polyfunktioneller Reagenzien hergestellt werden.

Sehr günstige Resultate werden mit Oxyalkyläthern von Stärke erhalten. Die Löslichkeit und die aggregierenden Eigenschaften dieser Äther werden durch die im Boden, enthaltenen mehrwertigen Kationen,, wie Aluminium-, Calcium-, Magnesium-, Eisen-, Kupferionen u. dgl., nicht beeinträchtigt. Auch gemischte Oxyalkylcarboxyalkyläther von Stärke, insbesondere Äther, die unter Anwendung reaktiver Epoxyalkane und Halogenfettsäuren erhalten werden, ergeben, ausgezeichnete Resultate.

Die Stärkeäther und -ester können in mehr oder weniger reinem Zustand benutzt werden. Es ist also nicht erforderlich, das bei der Verätherung oder Veresterung erhaltene Rteaktionsgemisch von den bei der Reaktion gebildeten Salzen zu befreien, z. B. durch Fällen mit Alkohol oder Aussalzen mit anorganischen Salzen, sondern das Reaktionsgemisch, läßt sich auch als solches benutzen..

Besonders geeignet für den vorliegenden Zweck sind die Quellstärkeätiher und -ester, die gemäß der britischen Patentschrift 601 374 erhalten wurden.

Wenn Stärkeäther oder -ester benutzt werden, die ionogenie Gruppen, z. B. Carboxylgruppen, enthalten, werden sie zweckmäßig als Alkalisalze angewendet. Sie können jedoch auch ganz oder teilweise in Form von Erdalkalisalzen oder Salzen anderer Metalle zur Anwendung gelangen; in letzterem Falle wird es- meistens erforderlich sein, daß die Äther oder Ester auch noch andere hydrophile Gruppen enthalten, damit die Wasserlöslichkeit nicht verlorengeht.

Auch die Stärkeäther und/oder -ester kann man in der oben beschriebenen Weise in Kombination mit einem Aldehyd oder mit einem Aldehyd und einer Kunstharzkomponente anwenden, wodurch eine weitere Stabilitätserhöhung erzielt wird.

Gemäß einer Aus führungs form der Erfindung kann man auch anstatt wasserlöslicher oder in Wasser aufquellbarer Stärkeätfaer und/oder -ester ähnliche Äther und/oder Ester anderer in heißem Wasser löslicher oder zu einer viskosen kolloidalen Masse aufquellbarer Polysaccharide anwenden. Beispiele solcher Polysaccharide sind die wasserlöslichen oder in Wasser aufquellbaren Pflanzengummiarten, wie Gummiarabikum, Karayagummi, Shirazgummi, Tragantg-ummi, weiter Johannisbrotgummi, Tamarindemehl, Guar, Koniakumehl, Pektin, Alginate u. dgl Auch, in diesem Fälle sind wieder die wirksamsten und stabilsten Produkte diejenigen,, welche durchschnittlich wenigstens eine Äther- und/oder Estergruppen je Struktnr-. einheit enthalten.

Man kann auch Gemische aus Äthern und/oder Estern verschiedener Polysaccharide, z. B. von Stärke und Johannisbrotgummi, anwenden. Solche Präparate können dadurch erhalten, werden, daß die betreffenden Polysaccharide jedes für sich veträthert oder verestert und die Äther oder Ester gemischt werden, aber man kann, auch ein Gemisch der Polysaccharide dem Verätherungs- oder Veresterungsprozeß aussetzen, z. B. gemäß der britischen Patentschrift 601 374.

Die Einverleibung der obengenannten Ouellstärken in dem Boden kann in verschiedener Weise erfolgen. Man kann z. B. die Quellstärken als "5 solche oder in Wasser gelöst in. den Bode» einführen. In manchen Fällen, hat es jedoch Vorteile, Gemische der Quellstärken' mit festen Verdünnungsmitteln, bzw. Trägerstoffen, anzuwenden, und die Erfindung- bezieht sich auch auf aus solchen, Gemischen, bestehende Bodenverbesserungsmittel.

Als feste Verdünnungsmittel können, viele Substanzen, benutzt werden;, insbesondere inerte Trägerstoffe, wie Erde, Sand, Mergel, Ton, Kreide, ChinarTon, Talkum, Bentonit, Gips,

Stärke, Getreidemehl, lösliche Stärke und Dextrin, während für landwirtschaftliche Anwendungszwecke auch mineralische Düngemittel als feste Verdünnungsmittel in Betracht kommen. Im allgemeinen hat die Anwendung fester Verdünnungsmittel den Vorteil, daß das größere Volumen des auszustreuenden Produktes dessen gleichmäßige Verteilung über den Boden, erleichtert, während in vielen Fällen auch die- Streu-ίο fähigkeit des Produktes verbessert wird.

Für landwirtschaftliche Zwecke kann man diesen Gemischen aus Quellstärken und festen Verdünnungsmitteln, gegebenenfalls noch andere im Boden erforderliche Substanzen zusetzen, insbesondere landwirtschaftlich wichtige Stoffe, wie Unkrautvertilgungsmittel, Insekticide, Fungicide, Spurenelemente u. dgl. Selbstverständlich kann man diese Stoffe auch nicht mit einem festen Verdünnungsmittel vermischten Quellstärken zusetzen.

Die Menge des Verdünnungsmittels bzw. Trägerstoffes kann innerhalb weiter Grenzen variieren. Man kann. z. B. Gemische verwenden·, in denen die Mengen.· Quellstärke und Verdünnungsmittel die gleiche Größenordnung aufweisen.

Die oben, beschriebenen Bödenverbesserungsmittel werden im allgemeinen, dadurch erhalten, daß die Quellstärke und. das feste Verdünnungsmittel oder der Trägerstoff innig miteinander gemischt werden. Gegebenenfalls kann man das Verdünnungsmittel oder den Trägerstoff auch bereits zusetzen, bevor das Gemisch aus Stärke, Wasser und eventuellen, weiteren Zusätzen in Quellstärke übergeführt wird.

Wenn als Verdünnungsmittel Stoffe benutzt werden, die selbst noch eine Funktion im Boden· ausüben sollen und. die sich in Wasser nicht oder nur schlecht lösen, hat das Vermischen, und Einführen dieser Stoffe mit Quellstärken in den Boden noch den Vorteil, daß Quellstärken im allgemeinen gute Stabilisatoren sind, so daß sie die Lösung, Emulgierung oder Dispersion der betreffenden Verdünnungsmittel fördern. Dieser Vorteil ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung die Gemische aus Ouellstärke und Verdünnungsmittel vor ihrer Benutzung in Wasser emulgiert oder dispergiert werden. In dieser Weise werden, Emulsionen oder Dispersionen erhalten, die sich leicht versprühen oder zerstäuben lassen..

Für die praktische Anwendung der Erfindung haben die Quellstärken den Vorteil, daß sie in trocknem Zustande dem Boden, einverleibt werden können, sich dann aber rasch in der Boden,-feuchtigkeit lösen, bzw. darin aufquellen, so daß sie sofort wirksam sind und ihren aggregierenden und stabilisierenden Einfluß auf den. Boden ausüben können.

Was vorstehend über die Anwendüngsmethode der Quellstärken,, einschließlich der Quellstärkeäther und/oder -ester gesagt wurde, gilt gleichfalls für die wasserlöslichen oder in. Wasser aufquellenden. Äther und/oder Ester anderer Polysaccharide.

Benutzt man nicht in kaltem Wasser lösliche oder quellbare Stärkeprodukte, so müssen diese zunächst in warmem Wasser unter Verkleisterung gelöst werden, bevor sie in den Boden, eingebrächt werden können.. In diesen Lösungen, kann das Stärkeprodukt in ähnlicher Weise, wie vorstehend für Quellstärken beschrieben wurde, modifiziert oder stabilisiert werden. Man kann z. B. der gegebenenfalls gekühlten Lösung des Stärkeproduktes ein. Konservierungsmittel, einen Aldehyd und eine Kunstharzkomponente oder ein Kunstharzvorkondensat· und gegebenenfalls einen Kondensationskatalysator zusetzen. In dieser Lösung darf bereits eine gewisse Kondensation eingetreten sein, die aber nicht so weit fortgeschritten sein darf, daß sich bereits unlösliche Produkte gebildet haben. Ähnliches gilt für die Lösungen, die man durch Lösen von Quellstärke in kaltem Wasser hergestellt hat und in Form dieser Lösungen in den Boden, hineinbringen will. Auch diesen Lösungen, kann man einen Aldehyd und eine Kunstharzkomponente bzw. deren Vorkondensat, einen Kondensationskatalysator, ein. Konservierungsmittel u. dgl. zusetzen.

Die Bodenverbesserungsmittel gemäß der Erfindung können, zu verschiedenen. Zwecken verwendet werden, z. B. zur Verhinderung von Bedenerosion, durch Einwirkung von Wind und Regen, zur Erhöhung der Ertragsfähigkeit von Acker- und Garteiifiächeii, zur Urbarmachung oder Wiederurbarmachung von Kulturböden,, zur beschleunigten Anlage von Rasenflächen u. dgi. Die nach der Erfindung· angewendeten: Mittel können auch in Kombination miteinander oder mit bekannten Bodenverbesserungsmitteln, wie z. B. hydrolysierten Polyacrylnitril oder Carboxymethylcellulose, benutzt werden.

Ein anderes wichtiges Anwendungsgebiet der erfindungsgemäßen. Produkte, insbesondere der Kunstharzvorkondensate enthaltenden Quellstärken, ist das Stabilisieren, des Bodens beim Bau von. Straßen, Deichen,, Flugplätzen, u. dgl. Gegebenenfalls können zu diesem Zweck die Produkte nach der Erfindung in Kombination mit anderen Bodehstabilisierungsmitteln, wie· Abietinsäure, Asphalt- und Teeremulsionen u. dgl., benutzt werden, so daß die Bodenfläche nicht nur stabilisiert, sondern gleichzeitig auch, wasserabstoßend gemacht wird.

Die Menge des dem Boden einzuverleibenden Stärkeproduktes kann variieren und ist von der Art des Bodens sowie von dem gesetzten Ziel abhängig. Für landwirtschaftliche Zwecke, wie Verbesserung der Krümelstruktur des Bodens, Erosionsbekämpfung u. dgl., beträgt die Menge in der Praxis meistens etwa 0,05 bis 0,5 %, auf den zu behandelnden Boden berechnet. Für eine Stabilisierung des Bodens kann die erforderliche Menge jedoch bedeutend größer sein und von 1 bis 10 % variieren, während, in besonderen. Fällen noch höhere Prozentsätze in Betracht kommen.

Insbesondere die Stärkeäther und/oder -ester haben, als Bodenverbesserungsmittel eine lange

Lebensdauer, was darauf zurückzuführen ist, daß sie nicht oder wenig von Mikroorganismen, angegriffen werden. Eine unbeschränkte Lebensdauer des Präparats ist jedoch nicht immer erforderlich, und manchmal genügt bereits eine Wirksamkeit während einiger Monate. In solchen Fällen kann man sich in der Regel mit einem Substitutionsgrad von durchschnittlich weniger als eine Äther- oder Estergruppe je Glukoseeinheit bzw. Struktureinheit begnügen. Wenn, man jedoch, an die Stabilität des Bodens höhere Anforderungen stellt und wünscht, daß die Produkte lange Zeit wirksam bleiben, so wendet man vorzugsweise PoIysaccharidäther oder -ester an, die wenigstens eine Äther- oder Estergruppe je Glukoseeinheit bzw. Struktureinheit enthalten. Durch richtige Wahl der Zahl und/oder der Art der eingeführten Äther- oder Estergruppen gestattet die Erfindung in. einfacher Weise für jede Anwendungsmöglichkeit die zweckmäßigste: Verbindung zu wählen.

Es hat sich gezeigt, daß die Quellstärkeäther und/oder -ester, insbesondere die Quellstärkeoxyalkyläther, bei Anwendung in gleicher Konzentration auf bestimmte Bodenarten eine größere, in vielen Fällen, sogar erheblich größere Wirkung zeigen als andere für die Verbesserung der Struktur des Bodens empfohlene Stoffe, wie Carboxymethylcellulose und, hydrolysiertes Polyacrylnitril. Die verschiedenen Quellstärkearten haben weiter den. bedeutenden Vorteil, daß sie sich sehr rasch, in, kaltem Wasser lösen, bzw. darin aufquellen, so daß sie sofort im Boden, wirksam sind und, ihren aggregierenden und stabilisierenden Einfluß ausüben können. Zumal in längeren Perioden von trocknem und sonnigem Wetter ist diese große Reversibilität von durchaus großer Bedeutung.

Schließlich haben die Bodenverbesserungsmittel gemäß der Erfindung noch den Vorteil, daß sie billig fabriziert werden, können:, so daß sie wegen ihres verhältnismäßig niedrigen: Preises für viele Anwendungszwecke in Betracht kommen.

Man hat schon, vorgeschlagen, das Zusammenr backen von. mineralischen. Düngermitteln, wie z. B.

Ammoniumsulfat und Ammoniumnitrat, durch Zusatz von geringen Mengen Stärke oder stärkehaltiger Mehle, die in unverkleistertem Zustand benutzt werden, zu den betreffenden Stoffen, zu verhindern. Eine Verbesserung der Stabilität des Bodens wird dabei nicht beabsichtigt und auch nicht erreicht.

Die Erfindung wird an Hand nachstehender Beispiele erläutert:

Beispiele

i. 1000 Gewichtsteile feingemahlener lufttrockner Erde, bestehend aus· lehmhaltigem Sand, wurden innig mit 3 Gewicbtsteilen einer aus Kartoffelstärke hergestellten Quellstärke vermischt, worauf die Masse homogen mit 18 bis 20% Wasser angefeuchtet wurde. Die feuchte Masse wurde dann durch ein Sieb einer Maschenweite von, 4,2 mm gedruckt. Von den erhaltenen Körnern wurde die Fraktion mit einer Korngröße von. 3,1 bis 4,2 mm ausgesiebt. Der Rückstand wurde durch. Kneten und Sieben, gleichfalls zu Aggregaten, dieser Größe verarbeitet. Die Hälfte der so erhaltenen feuchten Körner vom Durchmesser 3,1 bis 4,2 mm wurde etwa 24 Stunden an der Luft getrocknet, während die andere Hälfte während der gleichen Zeit in. geschlossenen Topfen aufbewahrt wurde. Von, den an der Luft getrockneten, und in feuchtem Zustand, aufbewahrten Aggregaten, wurde aufs neue die Fraktion mit einer Korngröße von. 3,1 bis 4,2 mm durch. Sieben abgetrennt.

Zum Vergleich wurde in gleicher Weise der unbehandelte lehmhaltige Sand in lufttrockne und feuchte- Aggregate mit einem Durchmesser von 3.1 bis 4,2 mm übergeführt.

Die so erhaltenen, Fraktionen, wurden, darauf der sogenannten. Perkolationsprobe unterzogen, die fqlgenderweise ausgeführt wird:

40 g lufttrockne oder feuchte Aggregate- werden in eine Röhre vom Durchmesser 2,7 cm eingefüllt. Von unten her wird vorsichtig Wasser zugeführt, bis die ganze Perkolationsröhre gefüllt ist. Darauf wird die Perkolationsröhre oben an ein Überlaufgefäß angeschlossen, so daß eine konstante Druckhöhe des Wassers erhalten wird, die bei diesen Versuchen, etwa 17 cm betrug. Die Menge Wasser, die während der ersten 6 Minuten, durch die Röhre mit Bodena.ggrega.ten strömt, wird genau gemessen, und, stellt ein Kriterium für die Aggregierungsfähigkeit des untersuchten Produktes und für die Wasserbeständigkeit der untersuchten Aggregate dar.

Für die unbehandelte und die mit Quellstärke behandelte Erde wurden die in der Tabelle 1 aufgeführten Werte gefunden:

Tabelle 1

	Erde	Menge Wasser	Nach dem
	Quellstärke	in cm³	Perkolieren.
	Maisstärke	während
	Zustand ..	6 Minuten	feuchte
	lufttrockne	Körner
	Körner	9
Produkt	63	950
	45OO
		30
Unbehandelte	3720
Erde+ 0,3%
Erde + 0,3%
in gelöstem

2. 500 Gewichtsteile lufttrockner, lehmhaltiger Sand wurden homogen mit 100 Gewichtsteilen einer iViVoigen Maisstärkelösung angefeuchtet, worauf die feuchte Erde in der im Beispiel 1 besehn ebenen, Weise zu Aggregaten vom Durchmesser 3,1 bis 4,2 mm verarbeitet wurde. Die Hälfte der erhaltenen! Aggregate· wurde an der Luft getrocknet, während die andere Hälfte in feuchtem Zustand aufbewahrt wurde. Die lufttrockenen, bzw. feuchten· Körner wurden darauf

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der im Beispiel ι beschriebenen Perkolationsprobe unterworfen.. Die dabei gefundenen Werte sind in die vorstehende Tabelle ι aufgenommen.

3. Lufttrockner, lehmhaltiger Sand wurde innig mit 0,3 % einer Formaldehydquellstarke vermischt, die dadurch erhalten wurde, daß Kartoffelstärke in Gegenwart von 20% Formaldehyd nach Beispiel 1 der britischen Patentschrift 632 789 in Quellstärke übergeführt wurde. Die Erde wurde darauf mit etwa 20 % Wasser homogen· angefeuchtet und die eine Hälfte der feuchten Erde sofort zu lufttrockenen Aggregaten- vom Durchmesser 3,1 .bis 4,2 mm verarbeitet. Die andere Hälfte der feuchten Erde wurde 14 Tage in. einem geschlossenen. Topf bei 35° aufbewahrt und gleichfalls zu lufttrockenen. Körnern gleicher Größe verarbeitet.

Zum Vergleich wurde.der gleiche Versuch mit lehmhaltigem Sand unter Zusatz von 0,3 % aus Kartoffelstärke hergestellter unbehandelter Quellstärke ausgeführt. Die lufttrockenen Körner vom Durchmesser 3,1 bis 4,2 mm in den beiden Versuchen wurden darauf der im Beispiel 1 beschriebenen Perkolationsprobe unterworfen, wobei die in der Tabelle 2 aufgeführten Werte gefunden wurden·.

Tabelle 2

Produkt

Aldehydquellstärke
Quellstärke

Menge Wasser beim Perkolieren während 6 Minuten nach

ο Tagen | 14 Tagen

4 500-4300

4 200 520

4. 1000 Gewichtsteile lufttrockener, lehmhaltiger Sand wurden innig vermischt mit 1,25 Gewichtsteilen Ammoniumchlorid und. 25 Gewichtsteileni eines Que'llstärkepräparates, bestehend aus einem Gemisch einer in bekannter Weise hergestellten· Qüellstärke mit 25% DimethylolharnstofF. Die Erde wurde darauf mit Wasser bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa. 10%, auf Trockensubstanz berechnet, angefeuchtet. Aus. der in dieser Weise behandelten Erde, wurden mit Hilfe eines Rammapparates Scheiben (0 5,5 cm) hergestellt, wobei jeweils von. 50 g feuchter Erde ausgegangen, wurde.

Zum Vergleich wurden gleichfalls Scheiben, aus unbehandelter feuchter Erde hergestellt. Die Scheiben, wurden, 48 Stunden an der Luft getrocknet.

Die mit dem Quellsitärkepräparat stabilisierten Scheiben besaßen, eine diurchschniittliche Härte von 0,2 mm, gemessen mit dem Härtemesser Typus GM-578 von Georg Fischer, und fielen, beim Aufbewahren unter Wasser während mehrerer Wochen nicht auseinander. Die nicht stabilisierten Scheiben fallen, dagegen, wenn sie mit Wasser in Berührung· kommen, sofort auseinander, und ihre Härte beträgt nur 5 mm. Im Gegensatz zu der un,-behandeiten Erde läßt sich mit der Quellstärke behandelte Erde also ausgezeichnet stabilisieren.

5. 1500 Gewichtsteile lufttrockener Sand wurden innig mit 105 Gewichtsteilen eines Stabilisierungsmittels, bestehend aus einem Gemisch von 200 Gewi entstellen, einer gewöhnlichen, nicht abgebauten Quellstärke und 500 Gewichts teilen Gips, gemischt. Der Sand wurde darauf mit etwa 10% Wasser angefeuchtet, wonach in der im Beispiel 4beschriebenen Weise, ausgehend von 50 g der feuchten Masse, Scheiben, hergestellt wurden·. Zum Vergleich werden Scheiben aus feuchtem Sand hergestellt, der vorher in trockenem Zustande innig mit 5 % Gips vermischt wurde.

Die Scheiben, wurden. 48 Stunden an der Luft getrocknet, worauf die Härte und die Wasserfestigkeit bestimmt wurden. Die mit Qüellstärke und Gips stabilisierten Sandscheiben haben eine hohe Wasserfestigkeit und eine Härte von 0,9 mm, mit dem Härtemesser Typus GM-578 von Georg Fischer bestimmt, während die nur mit Gips stabilisierten Sandscheiben, innerhalb weniger Minuten in Wasser auseinanderfallen und so weich sind, daß ihre Härte sich nicht bestimmen, läßt.

6. 1000 Gewichtsteile Cassavastärke wurden in alkalischem Medium in bekannter Weise zunächst mit 200 Gewichitsteilen Epoxyäthan behandelt und nach Neutralisierung dies Alkalis mit 200 Gewichtsteilen eines methylierten Hexamethylolmelamins versetzt, worauf das ganze Reaktionsgemisch in der in der britischen Patentschrift 632 791 beschriebenen Weise in trockene Form gebracht wurde. 20 Gewichtsteile dar in dieser Weise hergestellten Quellstärkepräparate wurden, in feimvermahlenem Zustande innig mit 1000 Gewichtsteilen lufttrockenem, lehmhaltigem Sand vermischt. Die Masse wurde darauf mit 100 Gewichtsteilen. i°/oiger Phosphorsäure angefeuchteit, worauf in der im Beispiel 4 beschriebenen Weise Scheiben von 50 g hergestellt wurden. Nach dreitägigem Aufbewahren an der Luft haben die Scheiben eine gute Wasserfestigkeit und eine Härte von 0,6 mm. An der Luft getrocknete Scheiben aus- unbehandeltem, lehmhaltigem Sand fallen in Wasser sofort auseinander und sind soi weich, daß ihre Härte mit dem Härtemesser Typus GM-578 nicht gemessen werden kann,. Daraus läßt sich erkennen, daß die physika,-lischen Eigenschaften des lehmhaltigen Sandes durch einen geringen Zusatz des genannten Quellstärkepräparates wesentlich, geändert werden:.

7. 2000 Gewichtsteile Kartoffelstärke wurden, in alkalischem Medium in bekannter Weise zunächst mit 440 Gewichtsteilen Epoxyäthan, und. dann, mit 950 Gewichitsteilen Monochloressigsäure behandelt, worauf die Reaktiomsmasse im der in der britischen Patentschrift 601 374 beschriebenen Weise getrocknet wurde.

100 Gewichtsteile des in dieser Weise hergestellten gemischten Oxyäthylcarboxymethylquellstärke'-äthers wurden in äußerst fein vermahlenem Zustande innig mit 60 Gewichtsteilen Chinaton vermischt. Das Gemisch stellt ein wertvolles Bodenverbesserungsmittel dar, das bereits bei Anwendung in einem Prozentsatz von. 0,1 bis 0,3% durch Bildung wasserbeständiger Aggregate die

Struktur verschiedener Bodenarten, wie z. B. von lehmhaltigern Sand und Ton, rasch und· in erhebe lichem Maße verbessert.

8. Mit einem in bekannter Weise hergestellten Oxyäthyläther von Cassavastärke, der durchschnittlich 1,4 Äthergruppen je Glukoseeinheit enthält, werden, beschleunigte Haltbarkeitsversuche· bei 35° durchgeführt. Die Versuche zeigten, daß der Stärkeäther nach dreimonatigem Aufbewahren

ίο in warmer feuchter Erde noch nichts von seiner ursprünglichen) Wirksamkeit verloren hatte. Weil der Stärkeäther hygroskopisch ist und sich dementsprechend schwierig homogen durch den zu beihandelnden Boden verteilen läßt, wird zur Herstel- lung eines pulverformigen^ leicht streubareniBodenr Verbesserungsmittels ein Gemisch aus 100 Gewichtsteilen des· Stärkeäthers· und 150 Gewichts'-teilen Kreide einige Male durch eine Schlagkreuzmühle geführt und dabei derart fein vermählen, daß das Endprodukt vollständig durch ein Sieb mit Maschenweite 0,15 mm passiert.

9. In einen durch inniges Vermischen, von 1000 Gewichtsteilen Stärke, 1200 GewichtSiteilen warmem Wasser und 125 Volum teilen ion-Kalilauge erhaltenen· Alkalistärkekleister wurden bei einer Temperatur von 50 bis 6o° innerhalb von 5 Stunden! 1100 Gewichtsteile Epoxyäthan eingeführt. Nach östündiger Reaktionsdauer wurde¹ die Masse mit 'Phosphorsäure neutralisiert und mit Wasser verdünnt, bis die Stärkeätherkonzentration etwa ι °/o beträgt.

Es wurde mit dieser Lösung ein Acker, der die Neigung hatte, im Frühling stark zu stauben, besprüht. Es- ergab sich, daß das Stäuben in wirk- samer Weise vermieden wurde. Der benutzt© S tärkeoxyäthylather weist bei Analyse des Reinproduktes einen Substitutionsgrad von 2,1 auf, d. h'., er enthält 2,1 Äthergruppen je Pyranosering.

10. Ein in bekannter Weise hergestellter Quellstärkeo'xypropyläther, der 0,6 Äthergruppen je Glukoseeinheit enthält, wurde mit der gleichen Gewichtsmenge eines käuflichen Mischdüngers N.P.K. (12 :10 :2o) vermischt, worauf eine verdünnte Lösung des· Gemisches in Wasser hergestellt wurde. In dieser verdünnten Lösung wurde die gewünschte Menge Grassaat dispergiert und die Dispersion dann auf den vorbehandelten Boden zersprüh*.

Nach dieser Behandlung mit Bodenverbesserungsmittel, Saat und mineralischen Düngemitteln wurde die Oberflächenschicht des Bodens in üblicher Weise weiterbehandelt.

11. 2000 Gewichtsteile Cassavastärke wurden in alkalischem Medium in bekannter Weise zunächst mit 2000 Gewichtsteilen Monoehloressigsäure veräthert und dann mit 3500 Gewichtsteilen Bentonit versetzt, worauf das ganze Reaktionsgemisch in der in der niederländischen Patentschrift 55 779 beschriebenen Weise in Trockenform gebracht wird. Das Trockenprodukt wurde so fein vermählen, daß es vollständig durch ein Sieb mit einer Maschenweite von· 0,15 mm hindurchgeht. Es zeigt sich, daß das· in dieser Weise hergestellte Bodenverbesserungsmittel bei Anwendung in äußerst geringen Prozentsätzen den Gehalt an wasserbeständigen Aggregaten in lehmhaltigem Sand lange Zeit in sehr erheblichem Maße erhöht.

Die Wirkung der in den Beispielen 7 bis 11 beschriebenen Stärke^ bzw. Quellstärkeäther wurde nach der im Beispiel 1 beschriebenen Methode mit derjenigen von QueMstärke und mit der dreier bekannter Bodenverbesserungsmittel verglichen, Es wurden dafür verwendet: 1. Colloresin, M. V., ein Carboxymethylcelluloseäther, 2. Natriumalgiuat, 3. Aerotil, hauptsächlich ein hydrolysiertes Polyacrylnitril.

Alle Produkte wurden bis zum gleichen Feinheitsgrad vermählen und mit lehmhaltigem Sand in einem Prozentsatz von 0,3 Gewichtsprozent gemischt. Es wurde dann -die Aggregierfähigkeit in der im Beispiel 1 beschriebenen Weise bestimmt.

Auch wurde die Dauer der Wirkung dieser Produkte im Boden geprüft. Dazu wurden die Proben des feuchten, lehmhaltigen Sandes in Topfen bei 35° aufbewahrt, wobei die Masse zeitweise gelüftet wurde. In regelmäßigen Zeitabständen, wurde ein Teil der bei 35⁰ aufbewahrten Erde in der beschriebenen Weise zu Körnern vom Durchmesser 3, ι bis 4,2 mm granuliert und nach dem Trocknen an der Luft der Perkolationsprobe unterworfen.

Die Wirkung der untersuchten Produkte auf lehmhaltigen Sand und die Resultate der beschleunigten Haltbarkeitsversuche finden, sich in nachstehender Tabelle.

Tabelle

Produkt

Menge Wasser in cm³ nach, dem Perkolieren
während 6 Minuten nach

ο Tagen 15 Tagen

30 Tagen

60 Tagen

Unbehandelt

Quellstärke

Quellstärkeäther nach Beispiel 7
Stärkeäther nach Beispiel 8 ...'..

Stärkeäther nach Beispiel 9

Quellstärkeäther nach Beispiel 10
Quellstärkeäther nach Beispiel 11

Colloresin M. V

Natriumalginat

Aerotil

310 3920 4480 6 5500 5250 3720 2400

580 4600 360
5380
5600
5480
4300
4080
95

4560

5220
5260
5 600
3600
4340

142
4400

5300
5500

5370
2 000
4220

4270

Aus diesen Versuchen geht hervor, daß unverätherte Quellstärke ihre Wirksamkeit in feuchtem, lehmhaltigem Sand bei 35° bereits nadi 15 Tagen praktisch völlig verloren hat. Die Stärkeäther mit einem Substitutionsgrad je Glukoseeinheit von mehr als ι (Beispiele 7, 8, 9 und 11) dagegen haben, unter den, gleichen Bedingungen nach 60 Tagen ihre Wirksamkeit vollständig oder praktisch vollständig behalten. Das Produkt nach Beispiel 10

mit einem Substitutionsgrad von 0,6 Äthergruppen je Glukoseeinheit hat in der gleichen, Zeit zwar mehr als die Hälfte seiner ursprünglichen Wirksamkeit verloren, zeigt jedoch trotzdem noch eine wesentliche Wirkung, wenn man die mit diesem Präparat behandelte Erde mit unbehandelter Erde vergleicht. Es zeigt sich, daß von den übrigen Produkten Natriumalginat auf lehmhaltigen Sand nur eine geringe Wirkung ausübt, während Colloresin M. V. anfangs eine ziemlich gute Wirkung zeigt,

die jedoch bald vollständig verschwindet. Das Bodenverbesserungsmittel Aerotil dagegen erweist sich als äußerst wirksam und weist auch eine gute Beständigkeit gegen Bodenmikroorganismen auf.

Claims

Patentansprüche:

i. Mittel zum Stabilisieren des- Bodens, bestehend aus oder enthaltend ein in Wasser lösliches oder quellbares Stärkeprodukt, z. B. Quellstärke.
2. Bodenverbesserungsmittel nach Anspruch i, gekennzeichnet durch einen. Gehalt an wasserlöslichen oder in Wasser quellenden, Stärkeäthern und bzw. oder -estern, z. B. Ouellstärkeäthern und bzw. oder -estern, insbesondere Oxyalkyläthern, oder wasserlöslichen oder in Wasser quellenden Äthern und bzw. oder Estern anderer mit heißem Wasser eine Lösung oder eine viskose kolloidale Masse ergebender Polysaccharide.
3. Bodenverbesserungsmittel nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Stärkebzw. Polysaccharidäthern und bzw. oder -estern, die je Struktureinheit durchschnittlich mindestens 0,7, vorzugsweise mehr als 1 Äther- und bzw. oder Estergruppen, enthalten,.
4. Bodenverbesserungsmittel nach Ansprüchen ι bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem einen Aldehyd bzw. eine aldehydabspaltende Substanz undi gegebenenfalls eine Kunstharzkomponente bzw. ein Kunstharzvorkondensat enthält.
5. Bodenverbesserungsmittel nach Anspruch^, gekennzeichnet durch einen Gehalt an Quellstärke, die in. Gegenwart dies Aldehyds und gegebenenfalls der Kunstharzkomponente hergestellt worden ist.
6. Bodenverbesserungsmittel nach Ansprüchen; ι bis 5, gekennzeichnet durch einen Gehalt an einem anderen Konservierungsmittel als einem Aldehyd.
7. Bodenverbesserungsmittel nach, Ansprüchen ι bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß es außerdem landwirtschaftlich wirksame Stoffe und bzw. oder feste Verdünnungsmittel und bzw. oder Trägerstoffe enthält.
8. Bodenverbesserungsmittel nach Ansprüchen ι bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es Wasser gegebenenfalls in. zur Lösung der übrigen Bestandteile ausreichenden Mengen enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 348 184.

© 609 706/257 10.55 709 513/176 5.57