DE2202205A1 - Verfahren zur bodenkonditionierung sowie zur beeinflussung des pflanzenwachstums auf mineralischen und organogenen boeden unter verwendung von polyurethandispersionen - Google Patents

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FARBENFABRIKEN BAYER AG

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Verfahren zur Bodenkonditionierung sowie zur Beeinflussung des Pflanzenwachstums auf mineralischen und organogenen Böden unter Vervendung von Polyurethan-Dispersionen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhaltung der pflanzenphysiologisch wertvollen physikalischen Eigenschaften von landwirtschaftlich und gärtnerisch genutzten mineralischen und organogenen Böden, welches gleichzeitig eine Depot-Düngewirkung und Stimulation des Pflanzenwachstums mit sich bringt.

Im letzten Jahrzehnt vollzieht sich in der Landwirtschaft insbesondere im Zuckerrüben- und Feldgemüseanbau - eine umwälzende Veränderung, die im wesentlichen durch den Mangel an Arbeitskräften und Portschritte in der Landtechnik (z. B. pilliertes und granuliertes Saatgut) und in der Unkrautbekämpfung hervorgerufen wird. Der Einsatz neuer chemischer Unkrautbekämpfungsmittel ersetzt die übliche Handhacke. Die Saatgutqualität hat sich wesentlich verbessert. Im Zuckerrübenanbau ist technisches und genetisches Monogermsaatgut entwickelt worden, das unpilliert und pilliert eine Einzelkornablage auf den endgültigen Pflanzenabstand gestattet, ohne daß später das arbeitsaufwendige Vereinzeln von Pflanzen vorgenommen werden muß. Es kommt zu einem störungsfreien Wachstum. Doppelpflanzen werden weitgehend vermieden.

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Will man die Einzelkornablage des Saatguts auf den Endabstand in der Saatreihe in der Praxis verwirklichen, so ist es unerläßlich, Störungen des Saataufgangs und der Keimpflanzenentwicklung weitgehendet zu vermeiden.

Besonders ist dafür zu sorgen, daß eine Verkrustung und Verdichtung der Bodenoberfläche verhindert wird. Rübensaat und viele Gemüsesämereien reagieren nämlich besonders empfindlich auf Bodenverhärtungen. Leider treten in den hoch industrialisierten westlichen Ländern Verschlechterungen des Strukturzustandes von Ackerböden in zunehmendem Maße in Erscheinung. Verantwortlich hierfür sind:

a) die verstärkte Mechanisierung. Vor allem der Einsatz sehr schwerer Erntemaschinen (Mähdrescher und Rübenroder) führt besonders in nassen Jahren zu starken Bodenverdichtungen;

b) die mangelnde Zufuhr von natürlichen Strukturregulatoren, wie Stallmist und Gründünger. In stark mechanisierten Landwirtschaftsbetrieben steht, besonders bei geringer Viehhaltung, nur ungenügend Stallmist zur Verfügung. Eine Gründüngung besitzt zudem auf bereits degradierten Böden nur geringe Erfolgsaussichten.

Es ist daher nicht verwunderlich, wenn Wissenschaftler in den letzten Jahren verstärkt bestrebt sind, eine physikalische Konditionierung von Böden auch mit Syntheseprodukten zu erreichen.

Bekannt sind als sogenannte "Krümelbildner" bestimmte pulverförmige Polyelektrolyte geworden, wie beispielsweise Polyvinyl= alkohol, Polyacrylnitrile, Polyacrylamide, Polymethacrylate, Natrium- und Calcium-Salze von copolymerem Vinylacetat und Methylester der Maleinsäure, Dimethylaminoäthylmethacrylat u.a.

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Diese Linearkolloide sind in der Lage, Einzelteilchen des Bodens zu wasserbeständigen Krümeln zu verkleben. Hierdurch wird eine Zeitlang ein günstiger Strukturzustand im Boden aufrechterhalten, der günstig auf den Luft-, Wasser- und Wärmehaushalt wirkt. Wegen des hohen Materialpreises ist ihr Einsatz leider bisher auf Sportplätze und Privatgärten beschränkt geblieben.

Daneben versucht man, die günstigen Wirkungen, die von einer Bodenbedeckung ("Mulch") mit natürlichen organischen Materialien, wie Stroh, Gras, Torf u. a., ausgehen, mit Kunststoff- Folien nachzuahmen. Einen weiteren Schritt auf diesem Weg stellt das sogenannte " Flüssigmachen" dar. Hierzu werden bisher Bitumen-, Öl-Latex-Erdölharz-Emulsionen, Vinylacetat, Carboxymethylcellulose, Calcium- bzw. Magnesium-Ligninsulfonate sowie andere Verbindungen verwandt. Ihr Wirkungsmechanismus be ruht meistens entweder auf einer Filmbildung oder einer Hydrophobierung.

In stärkeren Konzentrationen aufgebracht, vermögen manche dieser Verbindungen auch als sogenannte "Bodenverfestigungsmittel" zu dienen. Mit ihrer Hilfe wird versucht, Kippen, Abraumhalden, Sanddünen und Böschungen erosionsunempfindlicher zu machen und zum Teil mittels des sogenannten Hydro- saatverfahrens sogar zu begrünen. Der Wasser- und Windabtrag läßt sich so stark herabsetzen. Das Ausbringen von erosions- hemmenden Stoffen auf einer Ackerfläche ist aus wirtschaftlichen Gründen meistens nur über der Saat- bzw. Pflanzreihe möglich. Mit den vorgenannten Produkten ist vor allem im Zuckerrübenanbau eine Heihe von Untersuchungen vorgenommen worden, das Auflaufen von Saatgut auch unter ungünstigen Verhältnissen sicherzustellen. Hierbei zeigten sich bei den vorgenannten Produkten vielfach neben positiven auch negative Wirkungen. So erweisen sich manche Filme für Keimpflänzchen als schlecht durchdririgbar. Das Ausbringen stellt bei manchen

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Verbindungen eine schmutzige, unangenehme Arbeit dar. Einige der Filme wirkten sich bei dem nachfolgenden Hacken störend aus und verrotten später im Boden zu langsam. Manche Produkte zeigen eine zu geringe Beständigkeit gegenüber Platzregen und Hagel; sie bilden Fladen, die bei Austrocknung leicht vom Wind fortbewegt werden. Auch gibt es einige Produkte, aus denen für Keimung und Keimpflanzenwachstum toxisch wirkende Verbindungen freigesetzt werden.

Es wurde nun überraschend gefunden, daß Polyurethane in Form ihrer wäßrigen Dispersionen oder Lösungen hervorragend zur Verbesserung von Böden, insbesondere von landwirtschaftlich und gärtnerisch genutzten Kulturböden, geeignet sind, wobei die Applikation solcher Dispersionen oder Lösungen gleichzeitig zu einer Depot-Dünger-Wirkung sowie zu einer positiven Beeinflussung des Pflanzenwachstums führt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zur Bodenkonditionierung sowie zur Beeinflussung des Pflanzenwachstums auf mineralischen und organogenen Böden durch Aufbringen bzw. Imprägnierung derselben mit synthetischen Polymeren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man auf die mineralischen und organogenen Kulturböden Polyurethane in Form ihrer wäßrigen Dispersionen oder Lösungen einwirken läßt.

Dieses neue und allgemein anwendbare Verfahren zur Bodenkonditionierung und Beeinflussung des Pflanzenwachstums gestattet im Endeffekt eine wesentliche Ertragssteigerung bei geringerem Arbeitsaufwand in den Kulturen.

Die erfindungsgemäß verwendbaren Polyurethane werden zweckmäßigerweise in Form von wäßrigen Lösungen oder wäßrigen Dispersionen hergestellt und zur Anwendung gebracht.

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Ba ist jedoch auch möglich, die Herstellung in der Schmelze oder in einem inerten, pflanzenphysiologisch verträglichen Lösungsmittel vorzunehmen und erst kurz vor der Applikation alt Wasser auf die gewünschte Konzentration zu verdünnen. Beispielsweise kann man ein Polyurethan mit 2 - 8 i» freien Isocyanat-Gruppen in Form einer 70 - 98 #igen Lösung in Aceton, Dipropylenglykoldiäthyläther oder auch völlig lösungsmittelfrei herstellen und diese Lösung bzw. Schmelze durch einfaches Verrühren mit Wasser verdünnen, wobei eine wäßrige Lösung oder eine wäßrige Dispersion bzw. Emulsion gebildet wird.

Die für das erfindungsgemäße Verfahren geeigneten Polyurethan-Dispersionen werden in an sich bekannter Weise aus höhermolekularen Verbindungen mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen nit einem Molekulargewicht von 300 - 20.000, Polyisocyanaten und gegebenenfalls mitzuverwendenden Kettenverlängerungsmitteln mit reaktionsfähigen Wasserstoffatomen hergestellt.

Hierfür eignen eich alle bekannten und üblicherweise verwendeten Komponenten. Beispiele sind in den belgischen Patentschriften 653 223, 669 954 und 673 432 und in der deutschen Offenlegungsschrift 1 770 068 aufgeführt.

Besonders bevorzugte Komponenten sind:

a) Polyätheralkohole mit 2-3 OH-Gruppen und einem mittleren Molekulargewicht von 300 - 10.000, insbesondere Polymerisate des Äthylenoxids und/oder Propylenoxids;

b) Polyesteralkohole mit 2-3 OH-Gruppen und/oder COOH-Gruppen mit einem mittleren Molekulargewicht von 400 - 10.000, insbesondere die Ester von Phthalsäure, Adipinsäure, Bernstein= säure, Maleinsäure, Kohlensäure mit Glykolen, wie Äthylen= glykol, Propylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol,

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Tetraäthylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan, Trimethy= loläthan;

c) Polyisocyanate, insbesondere 1,6-Hexamethylendiisocyanat, i-Isocyanatomethyl-5-isocyanato-i,3,3-trimethylcyclohexan, Phthalsäure-bis-ß-isocyanatoäthylester, Bernsteinsäure-bisß-isocyanatoäthylester, m-Xylylendiisocyanat, 4,4'-Bis-iso= cyanato-cyclohexyl-methan, 4,4'-Bis-isocyanato-cyclohexylpropan, 2,4-Diisocyanato-i-methyl-cyclohexan, 2_t6-Diiso= cyanato-i-methyl-cyclohexan, Toluylendiisocyanat (Gemisch aus 2,4- und 2,6-Isomeren), Diphenylmethandiisocyanat;

d) Kettenverlängerungsmittel, wie Äthylendiamin, Rizinusöl, Diäthylenglykol;

β) kationische Modifizierungsmittel, wie tertiäre Aminodiole, z. B. Butyldiäthanolamin, 2-^*^1-2^111^1^131111™)!^]^!- 1,3-propandiol in Kombination mit Säuren und/oder Quaternierungsmitteln, z. B. Dimethylsulfat, Chloracetamid, Methylchlorid, Phosphorsäure, phosphorige Säure;

f) anionische Modifizierungsmittel, wie N-(2-Aminoäthyl)-3-aminopropansulfonat, N-(2-Aminoäthyl)-2-aminoäthansulfonat, Lysin, Schwefelsäure, Dimethylolpropionsäure als Natrium-, Kalium- oder Ammoniumsalze;

g) weitere Modifizierungsmittel, wie Harnstoff, Melamin, Di= cyandiamid, Formaldehyd, Acetaldehyd.

Dabei werden die Komponenten e) bzw. f) nur für die Herstellung von Dispersionen, die Komponenten g) insbesondere für Dispersionen nach dem Schmelzdispergierverfahren benötigt. Die verwendeten Mengenverhältnisse können in an sich bekannter Weise in weiten Grenzen variiert werden, je nachdem, ob weiche, flexible oder elastische oder harte oder thermoplastische Polyurethane hergestellt werden sollen.

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Für die Herstellung wäßriger Lösungen von Polyurethanen kommen aus der Gruppe b) nur Polycarbonate in Präge.

Zur Herstellung wäßriger Lösungen nichtioniscr-er Polyurethane werden zweckmäßigerweise Polycarbonate des Tttraätl-ylenglykols oder des TriäthylenglykolB oder auch z. B. des üotaäthylen- glykols eingesetzt. Pur entsprechende wasserlösliche Polyäther= polyurethane kommen Polyäthylenglykole in Betracht, die bis zu höchstens 40 $ höhere ' .,yalkyleneinheiten enthalten können. Die Herstellung der wasserlöslichen Polymeren erfolgt in an sich bekannter Weise durch Umsetzung mit äquivalenten oder auch überschüssigen Mengen an Polyisocyanaten oder Chlor= ameisensäureestern und anschließendes Auflösen in Wasser (vgl. z. B. Belgische Patentschrift 710 580, Französische Patentschriften 1 488 017 und 1 330 751, USA-Patentschriften 3 054 778 und 3 427 272).

Vorzugsweise werden keine oder nur untergeordnete Mengen (0,1 - 5 ^, bezogen auf Gesamtpolyurethan) an ,Kettenverlängerungsmitteln eingesetzt.

Die erfindungsgemäß einsetzbaren Polyurethan-Dispersionen können folgenden Dispersionstypen angehören:

1) Emulgatoren enthaltende Polyurethandispersionen

Zu deren Herstellung werden im allgemeinen übliche, nicht durch Salzgruppen modifizierte Polyurethane bzw. Polyharn stoffe, welche vorzugsweise noch freie Isocyanat-Gruppen enthalten, unter Zuhilfenahme von nichtionischen, anioni schen oder kationischen Emulgatoren und hochtourigen Mischern in Wasser dispergiert.

Nach einer besonders bevorzugten Arbeitsweise werden aus Polyestern und/oder Polyäthern, welche 2-4 endständige Hydroxygruppen und ein mittleres Molekulargewicht von 500 - 4.000 aufweisen, und einem molaren Überschuß von

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Polyisocyanaten Urethangruppen und freie Isocyanat-Gruppen enthaltende Präpolymere hergestellt, welche unter Zusatz von Emulgatoren und gegebenenfalls geringen Mengen organischer Lösungsmittel in Wasser unter Bildung eines Latex dispergiert werden.

Dabei kann das Wasser kettenverlängernd wirkende Di- oder Polyamine enthalten. Ganz besonders bevorzugt sind Poly= äther, welche durch Umsetzung von di- oder polyfunktioneilen Alkoholen mit Fropylenoxid sowie gegebenenfalls zusätzlich Äthylenoxid hergestellt worden sind.

2) Emulgatorfreie Polyurethan-Ionomer-Dispersionen

Für das erfindungsgemäße Verfahren sind besonders emulgatorfrei aufgebaute Dispersionen geeignet, wobei insbesondere emulgatorfreie Dispersionen anionischer Polyurethane mit Sulfonat- und Carboxylat-Gruppen sowie kationischer Poly= urethane mit quartären Ammonium-Gruppen bevorzugt sind.

Bei der Herstellung von Dispersionen von Polyurethanen mit anionischen Gruppen wird im allgemeinen das Isocyanat-Gruppen aufweisende Voraddukt in organischer Lösung mit der anionischen Komponente umgesetzt, Wasser zugefügt und das organische Lösungsmittel abdestilliert. Es kann aber auch umgekehrt vorgegangen werden, indem Wasser, das die anionische Komponente enthält, vorgelegt wird und dann das Isocyanat-Gruppen enthaltende Voraddukt eingetragen wird. Zum Einbau geeignete anionische Komponenten sind beispielsweise die Alkalisalze von Aminosäuren, wie Taurin, Methyltaurin, 6-Amino-capronsäure, Glycin, SuIfanil= säure, Diaminobenzoesäure, Ornithin, Lysin, 1:1-Addukte von SuI-tonen, wie Propansulton oder Butansulton, an Diamine, wie Äthylendiamin, Hydrazin oder 1,6-Hexamethylendiamin.

Eine besonders bevorzugte Herstellungsmethode für Polyurethan-Dispersionen, welche erfindungsgemäß brauchbar'sind, besteht

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in der Polyaddition von Polyätherpolyolen vom mittleren Molekulargewicht 300 - 10.000, welche im wesentlichen aus Einheiten der allgemeinen Formel

-CH-CH₂-O-R

aufgebaut sind, wobei R für Wasserstoff oder eine Methylgruppe steht, mit Polyisocyana.^n und ionischen Modifizierungsmitteln zu einem flüssigen Präpolymeren, welches einen Gehalt an Isocyanat-Gruppen von 1 - 8 # aufweist. Dieses ionische Präpolymer, dem zur Viskositätserniedrigung Lösungsmittel zugesetzt werden können, wird anschließend durch Einrühren in Wasser dispergiert. Bei dieser Dispergiermethode werden weder Emulgatoren noch hohe Schwerkräfte benötigt, da Präpolymer-Ionomere selbstdispergierend sind.

Anstelle von Polyätherpolyolen können auch Polyesterpolyole eingesetzt werden, insbesondere solche, welche sich von der Phthalsäure oder Adipinsäure ableiten.

Für die Einführung der anionischen oder kationischen Gruppierung gibt es viele Methoden, welche dem Fachmann bekannt sind. Einige spezielle Möglichkeiten sind weiter unten beschrieben.

Zur Herstellung kationischer Polyurethan-Dispersionen geeignete AuBgangekomponenten sind z. B. in der deutschen Offenlegungsschrift 1 595 602 enthalten. Im allgemeinen wird das Polyurethanpolymer in organischer Lösung, z. B. in Aceton, Tetrahydrofuran oder Methylenchlorid aufgebaut und gleichzeitig oder anschließend in ein Ionomer übergeführt. Nach Mischen mit Wasser zu einer Dispersion wird das organische Lösungsmittel (teilweise) abdestilliert.

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Die Einführung der ionischen Zentren, insbesondere der quartären Ammoniumgruppe kann auf verschiedene Weise erfolgen, z. B. dadurch, daß zum Aufbau der Polyurethane Komponenten zumindest anteilig verwendet werden, welche eine salzartige oder zur Salzbildung befähigte Gruppe bereits enthalten, also z. B. (Poly-)Alkohole, (Poly-)Isocyanate mit quartären Ammoniumgruppen und/oder tertiären basischen Stickstoffatomen.

Man kann die quartäre Ammoniumgruppe dabei auch im Zuge des Polyurethanaufbaus erzeugen, wie dies z. B. in der deutschen Offenlegungsschrift 1 495 693 und in der deutschen Auslegeschrift 1 300 275 näher ausgeführt ist.

Eine weitere Methode zur Herstellung kationischer Polyurethan-Dispersionen besteht darin, daß aus Verbindungen mit mindestens zwei primären oder sekundären Aminogruppen, Polyisocyanaten und gegebenenfalls Polyhydroxyverbindungen Polyurethane aufgebaut werden, welche freie primäre und/oder sekundäre Aminogruppen aufweisen, welche vor oder während des Vermischens mit Wasser durch neutralisierend wirkende Säuren und/oder mehr als äquivalenten Mengen an Alkylierungsmitteln in Ammoniumgruppen übergeführt werden.

Man kann auch nichtionische Polyurethane, welche beispielsweise hochmolekular in organischer Lösung oder auch in der Schmelze vorliegen können, durch Additions- oder Kondensationsreäktionen kationisch oder anionisch modifizieren. So kann man beispielsweise Polyurethane, welche ungesättigte C=C-Doppelbindungen aufweisen, durch Addition von Verbindungen, welche wenigstens eine zu Additionsreaktionen befähigte -OH-, -SH-, -NHH-, -SCl-Gruppe und eine weitere zur Salzbildung befähigte Gruppe, z.B.

R OH

-N (R = H oder Alkyl), -S-, -P, -COOH, -SO,H, -Ρ"' ^NR 0 · R

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oder eine entsprechende Salzgruppe aufweisen, zu Polyelektrolyten modifizieren.

Umgekehrt lassen sich Polyurethanpolyelektrolyte auch herstellen durch Addition von Verbindungen, welche mindestens eine ungesättigte C=C-Doppelbindung und mindestens eine der oben aufgeführten zur Salzbildung befähigten Gruppe oder Salzgruppen enthält, an niohtionische Polyurethanpolymere. Die Reaktion kann über Reaktivgruppen des Polyurethanpolymers, beispielsweise -OH-, -SH-, -NHR-, -SCl-Gruppen, erfolgen oder auch durch eine Radikalreaktion, welche durch übliche Radikalbildner, wie Peroxide, Azoverbindungen, oder auch thermisch oder durch Bestrahlung mit UV-Licht, Röntgen-, tf- oder Elektronenstrahlen ausgelöst worden sein kann. Als Modifizierungsmittel· kommen beispielsweise ungesättigte Säuren, wie Acrylsäure, Crotonsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Tetrahydrophthalsäure, Itaconsäure, Citraconsäure, Mesacon= säure, Vinylsulfonsäure, Propen-(1)-sulfosäure-(1), oder deren Salze in Betracht.

Besonders leicht lassen sich ionische Modifizierungen durch Kondensationsreaktionen durchführen, wie sie prinzipiell aus der Chemie der Aminoplaste und Phenoplaste bekannt sind. Besonders geeignet sind Aminomethylierungs- und SuIfomethylierungsreaktionen an Polyurethanen, welche vorteilhafterweise neben Urethangruppen noch andere durch einen Säurerest substituierte -NH- oder -NH₂-Grruppen enthalten.

Selbstverständlich lassen sich auch kombinierte Methoden anwenden. So kann man beispielsweise Acrylamid über eine Methylenbrtlcke durch Kondensation mit einer Amino carbonsäure oder Sulfonsäure ionisch modifizieren und das Produkt entweder an ein nichtionisches Polyurethan addieren, oder man addiert an ein Diamin und setzt dieses dann beim Aufbau des Polyurethans als Kettenverlängerungsmittel ein. Eine weitere

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Modifizierungsmöglichkeit ist die Sulfonierung von Präpolymeren durch z. B. Schwefelsäure oder Oleum, wodurch ebenfalls Dispergierbarkeit erreicht wird. Es ist offenkundig, daß dem Fachmann eine Fülle Möglichkeiten zur Verfügung stehen, Polyurethan-Ionomere aufzubauen, die sich infolge dieser Modifizierung durch Selbetdispergierung oder Löslichkeit in Wasser sowie durch besondere zwischenmolekulare Wechselwirkung auszeichnen.

Die Anwesenheit eines organischen Lösungsmittels beim Vermischen des Polyurethans mit Wasser unter Bildung einer Dispersion ist nicht Bedingung. Sofern die Polyurethanmasse zum Zeitpunkt ihrer Vermischung mit Wasser bei der Arbeitstemperatur rührbar bzw. maschinenteohnisch verarbeitbar ist, kann auf die Anwesenheit eines Lösungsmittels weitgehend oder sogar ganz verzichtet werden.

Nach einem besonders bevorzugten und außerordentlich wirtschaftlichen Verfahren werden Polyurethandispersionen lösungsmittelfrei durch Polykondensation von reaktive Endgruppen aufweisenden Oligourethanelektrolyten mit Formaldehyde Spendern) im wäßrigen Zweiphasensystem hergestellt. Dabei wird der gegebenenfalls Methylolgruppen aufweisende Oligourethanelektrolyt bevorzugt in Form der Schmelze durch einfaches Vermischen mit Wasser dispergiert. Dieses Verfahren, nach welchem erfindungsgemäß gut geeignete Dispersionen hergestellt werden können, ist ausführlich in der belgischen Patentschrift 730 543 beschrieben.

Nach einem ganz besonders bevorzugten Verfahren werden hierbei Oligourethanprepolymere mit endständigen Isocyanatgruppen (ca. 0,8 - 10 # Isocyanat) mit Harnstoff oder einer anderen aminoplastbildenden Verbindung umgesetzt; die so gebildeten, gegenüber Formaldehyd zumindest bifunktioneilen Präpolymeren werden nach einer.der literaturbekannten oder der oben beschriebenen Methoden ionisch modifiziert und durch Vermischen mit Wasser

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dispergiert. Formaldehyd bzw. solchen abgebende Verbindungen werden vor, während oder im Anschluß an die Dispergierung zugesetzt.

Üblicherweise wird die Polykondensation zum hochmolekularen Polyurethan zumindest anteilig in der Dispersion durch thermische Nachbehandlung und/oder pH-Erniedrigung durchgeführt.

Es ist jedoch auch möglich, die Polykondensation erst auf dem zu imprägnierenden Substrat, z,. B. im Freiland, durchzuführen.

Sofern wäßrige Polyurethan-Zubereitungen In erster Linie zur Beeinflussung des Pflanzenwachstums eingesetzt werden und/oder eine Bodenbefestigung durch Filmbildung des Polyurethans nur über einen kurzen Zeitraum gewünscht wird, können die genannten Oligourethane» welche beispielsweise endständige Acylaminogruppen aufweisen, auch ohne Mitverwendung von Formaldehyd= (-ependern) appliziert werden. Eine Filmbildung tritt infolge zwischenmolekularer Wechselwirkung trotz des verhältnismäßig niedrigen Molekulargewichts ein; der Abbau des Produkts im Boden erfolgt jedoch rascher.

Sofern Formaldehyd zur Polykondensation der Oligourethane bei der Herstellung und/oder der Applikation der wäßrigen Zubereitungen mitverwendet wird, ist dessen Boden-desinfizierende Wirkung zu berücksichtigen. Ein Überschuß inhibiert zunächst den Abbau, so daß die Langzeitdüngewirkung wunschgemäß beeinflußt werden kann. Wird eine Sofortdüngewirkung gewünscht, so sollte mit nur wenig oder ohne Formaldehyde-spender) gearbeitet werden.

Für eine landwirtschaftliche Substrat-Imprägnierung mit Langzeit-Düngewirkung sind besonders solche Polyurethan-Dispersionen geeignet, die aus endständige Biuretgruppen enthaltenden Oligourethanprepolymeren durch Formaldehydpolykondensation

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hergestellt worden sind. Vorteilhaft wird die Kondensation unter Mitverwendung von weiterem Harnstoff, Melamin, Dicyan= diamid, Benzoguanamin, welche praktisch als "Kettenverlängerungsmittel¹¹ wirken, durchgeführt. Statt dessen oder auch zusätzlich können auch Aminoplast- oder Phenoplast-Vorkondeneate eingesetzt werden. Zusätzlich oder auch anstelle des Formaldehyds können auch höhere Aldehyde und deren Acetale, z. B. Chloracetaldehyd und Chloral als Carbonylkomponenten eingesetzt werden.

Ganz besonders geeignet sind kationische Dispersionen, die im Feststoff mehr als 5 #, vorzugsweise 7 - 20 $, Stickstoff enthalten. Zur Erzeugung ionischer Gruppen wird besonders vorteilhaft zumindest anteilig Phosphorsäure als Salzbildner eingesetzt.

Die so hergestellten filmbildenden Polyurethane sind gleichzeitig Poly-ammonium-poly-phosphate, welche allmählich durch die Einwirkung des Sonnenlichts sowie durch allmähliche Hydrolyse zu einfachen Ammoniumphosphaten abgebaut werden können und so eine Langzeitdüngung bewirken.

Beispiele für die Herstellung von wäßrigen Polyurethan-Dispersionen finden sich in den deutschen Auslegeschriften 1 097 678, 1 187 012, 1 184 964, 1 178 586, 1 179 363, in den'belgischen Patentschriften 653 223, 658 026, 669 954, 673 432 und 688 299, in der englischen Patentschrift 883 568, in der französischen Patentschrift 1 108 785 und in der amerikanischen Patentschrift 3 178 310 sowie den deutschen Offenlegungsschriften 1 770 068, 1 939 911, 1 943 975. Bei niedrigen Gehalten an ionischen Gruppen

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(beispielsweise 4 - 200 Milliäquivalente pro 100 g Polyurethan) erhält man Latices bzw. trübe Sole. Beträgt der Gehalt 200 - 500 Milliäquivalente, so liegen im allgemeinen echte wäßrige Polyelektrolytlösungen vor. Werden gleichzeitig noch hydrophile Polycarbonate oder Polyäther als Aufbaukomponenten eingesetzt, so können bereits wäßrige Lösungen mit ca. 40 - 200 Milliäquivalenten an ionischen Gruppen erhalten werden.

Die erfindungsgemäß verwendeten Polyurethan-Ionomer-Dispersionen sind Ionenaustauscher und infolgedessen bei Beladung mit Pflanzennährstoff-Ionen als Bodenverbesserungs-mittel mit Langzeit-Düngewirkung hervorragend geeignet.

Von besonderem Interesse sind Dispersionen solcher Polyurethan- Ionomerer, welche zusätzlich freie saure Gruppen, insbesondere Carboxylgruppen, enthalten, wodurch der unerwünschten Alkali- sierung des Bodens entgegengewirkt und eine pH~Stablli3ierung erreicht wird.

Bei Anwendung als Saatreihenmulch werden Keimung und Auflaufen von Saatgut besonders durch die Nährstoffionen NQ,", H₂PO." und K stimuliert. Vorzugsweise werden daher Polyurethane eingesetzt, welche die genannten Ionen als Gegenionen enthalten. Selbstver ständlich können indessen diese Ionen auch in Form bekannter Nährsalze den Polyurethandispersionen bzw. -lösungen zugesetzt werden. Auch können die erfindungsgemäß eingesetzten Zuberei tungen beispielsweise Spurenelemente oder Wuchsstoffe enthalten.

Von besonderem praktischem Wert sind Polyurethan-Zubereitungen, die Wachstumsregulatoren, wie Herbizide, oder Stauchemittel enthalten.

Ebenso können solche Polyurethan-Zubereitungen eingesetzt werden, die Pestizide, wie Fungizide, Nematizide, Bakterizide, Insektizide, sowie Schutzmittel gegen Wildverbiß und gegen Nagetierfraß enthalten. Dabei können ionische Pestizide und Herbizide auch als Gegenion vorliegen (z. B. Perchlorate). Nichtionische hydro-

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phobe Pestizide können den Polyurethan-Zubereitungen schon während des Herstellungsverfahrens zugesetzt werden, wodurch sie miteinemulgiert werden und in stabiler Form in der fertigen Polyurethan-Zubereitung enthalten sind.

In Gemüse- und Nutzpflanzenkultüren, insbesondere im Zuckerrübenanbau, wird durch die Oberflächenimprägnierung mit Polyurethan-Dispersionen insbesondere einer Bodenverkrustung entgegengewirkt, die Struktur des Bodens verbessert und das lästige und aufwendige Hacken des Bodens unnötig gemacht.

Die erfindungsgemäß verwendbaren organischen Polymeren bewirken neben der Erhaltung von pflanzenphysiologisch wertvollen physikalischen Eigenschaften von mineralischen und organogenen Kulturböden zusätzlich noch günstige, vorwiegend langzeitwirksame Düngungs- und Stimulationseffekte bei zahlreichen Kulturpflanzen, vornehmlich im Rüben-, Tabak-, Gemüse-, Obst-, Wein- und Zierpflanzenbau, aber auch in Baumschulen, in Parkanlagen, auf Friedhöfen und in anderen Bereichen der Garten- oder Landschaftsgestaltung und -pflege.

Die vorgenannten negativen Wirkungen anderer Mulchprodukte treten bei der Polyurethan-Dispersion nicht auf, sondern es ergeben sich darüber hinaus noch zusätzliche positive Effekte, die den anderen Verbindungen nicht eigen sind. Hervorzuheben sind hier insbesondere eine Stickstoff-Depot-Düngerwirkung, die nachfolgend von den Polyurethan-Dispersionen ausgeht. Nach dem Wirkungsgesetz der "Wachstumsfaktoren" von E. A. Mitscherlich lassen sich gerade durch langsam und nachhaltig wirkende Stickstoffdünger die Erträge von Kulturpflanzen noch erheblich steigern. Ferner ist die außerordentlich gute Pflanzenverträglichkeit dieser Verbindungen auch bei der späteren, günstig verlaufenden Verrottung zu nennen. Polyurethan-Dispersionen sind zudem mit Herbiziden und anderen Wachstumsregulatoren sowie Pestiziden, vornehmlich Nematiziden, Fungi-

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ziden, aber auch wasserlöslichen Düngemitteln gut mischbar, bo daß eine kombinierte Ausbringung in einem Arbeitsvorgang möglich ist. Sie sind einfärbbar mit dunklen Materialien, beispieleweise Ruß, um die Keimzeitdauer durch "eingefangene" Sonnenwärme zu verkürzen. In heißen Gebieten lassen sich durch Mulchbänder, in die helle, strahlungsabweisende Stoffe eingearbeitet wurden, optimale Keimtemperaturen im Saatbett aufrechterhalten. Die Mulchbänder zeigen sowohl unter gemäßigten, als auch unter warmen Kliriaverhältnissen eine mehrwöchige gute Beständigkeit, so daß Sturzregen und Hagel keine vorzeitige Zerstörung des Bedeckungsstreifens hervorrufen können. Von besonderer Bedeutung ist dieser Umstand für ei»? η Pflanzenbau unter Verhältnissen, in denen weiträumig mit großen Tropfen beregnet wird. Die Mulchbänder werden nicht zerschlagen. So kommt es nicht vor, daß die auflaufenden und sich entwickelnden Keimpflänzchen drrch auf die Blätter spritzende Bodenteilchen in ihrer Assimilationatätigkeit beeinträchtigt werden. Da die Evaporation aus dem Boden durch die Mulchstreifen in Nähe der Keimpflanzen erheblich herabgesetzt ist, kann man mit der gleichen Wassermenge eine viel größere Fläche beregnen als bisher.

Unter aufgesprühten Polyurethan-Dispersionen bleibt die Bodenoberfläche auch bei länger anhaltender Trockenheit feucht, so daß Keimung und Keimpflanzenentwicklung selten durch Wassermangel gefährdet werden. Vom Keimling nicht durchstoßbare BodenverkruBtungen bilden sich nicht. Die auflaufenden Keimpflänzchen können durch Oberboden und Mulchschicht ungehindert hindurchtreten. Bodenverdichtungen und -Verschlammungen, wie bei ungeschütztem Boden, werden durch das Mulchen mit Poly= urethan-Dispersionen weitgehend vermieden.

Auch in nassen, regenreichen Jahren wird dank der Flüssigmulch-"Haut" Keimung und Jungpflanzenentwicklung durch überschüssige Feuchte und Luftmangel im Keimbett kaum beeinträchtigt. Bei

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schwereren Böden wird durch die Bodenbedeckung die unerwünschte Rißbildung im Boden, die zu Wurzelzerreißungen führen kann, stark eingeschränkt. Zugleich wird aber auch die Durchlüftbarkeit des Bodens unter den Mulchbändern infolge der aufrechterhaltenen günstigen Struktur gefördert. Hierdurch wird der keimende Same und die Keimpflanze im Wurzelbereich ausreichend mit dem lebensnotwendigen Sauerstoff versorgt.

Die vorteilhaften Vernältnieee im Keimbett unter der Plüssigmulchschicht bewirken, daß sich der Gesamtaufgang des Saatguts erhöht und das Auflaufen frühzeitiger und gleichförmiger erfolgt. Unter gegebenen Umständen läßt sich so auch Saatgut einsparen. Aufgrund des verbesserten und gesicherten Keimaufgangs wird dasx Wachstum der Jungpflanzen beschleunigt und gesteigert. Besonders bei ungünstigen Witterungsbedingungen und unvorteilhaften Standortverhältnissen tritt zu Tage, daß das Flüssigmachen von Saatreihen das Kultur- und Ertragsrisiko, vor allem im Zuckerrüben-, Feldgemüse- und Tabakanbau, wesentlich herabsetzen kann. Auch unter ariden Klimaverhältnissen und bei künstlicher Beregnung sind mit dem Flüssigmulchen beachtliche Vorteile verbunden.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zu verwendenden polymeren Verbindungen werden vorzugsweise in Form ihrer wäßrigen Dispersionen eingesetzt. Sie können aber auch als solche, ferner in Form von Suspensionen, Granulaten, Pulvern, Pasten oder ölen angewendet werden. Die Anwendungsformen werden in bekannter Weise hergestellt, z. B. durch Vermischen mit Streckmitteln, also flüssigen Lösungsmitteln und/oder festen Trägerstoffen, gegebenenfalls unter Verwendung von oberflächenaktiven Mitteln, also Emulgiermitteln und/oder Dispergiermitteln. Im Falle der Benutzung von Wasser als Streckmittel können z. B. auch organische Lösungsmittel als Hilfslösungsmittel verwendet werden; als feste Trägerstoffe: natürliche Gesteinsmehle, wie Kaoline, Tonerden, Talkum und Kreide, und syntheti-

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sehe Gesteinamehle, wie hochdisperse Kieselsäure und Silikate; als Emulgiermittel: nichtionogene und anionische Emulgatoren, wie Polyoxyäthylen-Fettsäure-Ester, Polyoxyäthylen-Fettalkohol- Äther, z. B. Alkylarylpolyglykoläther, Alkylsulfonate und Aryl= sulfonate; ale Dispergiermittel: z. B. Lignin, Sulfitablaugen und Methylcellulose.

Die Polymeren können in diesen Anwendungsformen auch in Miβchung mit anderen isi Pflanzenbau gebräuchlichen Wirk stoffen, wie Herbiziden und Wachstumsregulatoren sowie mit Pestiziden, vornehmlich Nematiziden, Fungiziden und Insek tiziden, vorliegen. Die Formulierungen enthalten im allge meinen 0,1 - 99 # polymere Verbindungen, vorzugsweise zwischen 0,5 und 95 Gewichtsprozent.

Die aufgeführten Polymere können als solche, in Form ihrer Formulierungen oder in den daraus bereiteten Anwendungsformen, wie gebrauchsfertige Lösungen, emulgierbare Konzentrate, Dispersionen, Emulsionen, Suspensionen, Spritzpulver, Pasten, lösliche Pulver, Stäubemittel und Granulate, angewendet werden. Die Anwendung geschieht in üblicher Weise, z. B. durch Ver spritzen, Versprühen, Vernebeln, Verstäuben, Verstreuen, Gießen und Inkrustieren.

Es bestehen zwei Möglichkeiten der Bodenkonditionierung:

a) Ein Aufbringen der genannten Polymeren in geringen Aufwand mengen als dünne Filme auf die Bodenoberfläche, um dieselbe einerseits zu stabilisieren und sie so gegen Verkrustungen und Verschlammungen zu schützen, und um zum anderen durch vorwiegend langsam frei werdende Verbindungen mit Düngungsund Stimulationswirkungen das Pflanzenwachstum zusätzlich zu fördern. Durch später eventuell vorgenommene Bodenbear- beitungs- und PflegemaSnahmen gelangen die Polymere-"Häut- chen" tiefer in den Boden, wo sie dann die beschriebenen

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zusätzlichen Förderungen der Pflanzenentwicklung noch verstärkter hervorrufen.

b) Ein Einbringen der aufgeführten Polymere in größeren Aufwandmengen in den Oberboden, um dort neben der Stabilisierung einer aufgelockerten günstigen Struktur noch zusätzliche Düngungs- und Stimulationseffekte zu entfalten. Bei Anwendung von Polymeren mit Ionenaustauschereigenschaften auf leichten sorptionsschwachen Böden können zudem das Sorptions- und Pufferungsvermögen verbessert werden.

Die eingesetzte Menge an organischen Polymeren kann je nach Anwendung in größeren Bereichen schwanken. Sie hängt im wesentlichen von Art und Ausmaß der gewünschten Effekte ab. Im allgemeinen liegen die Aufwandmengen zwischen 10 und 200 g Polymeren/qm, vorzugsweise zwischen 50 und 100 g/qm.

Bei Verwendung wäßriger Dispersionen liegt der Gehalt an organischen Polymeren im allgemeinen zwischen 50 und 600 g/Liter.

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Heratellungs-Beispiele Nr. 1-13
Polyurethan-Dispersionen

Die Herstellung einiger beispielhaft ausgewählter typischer Vertreter der erfindungsgemäß verwendeten Polyurethane wird im folgenden beschrieben:

Polyurethan-Dispersion Nr. 1

Emulgatorfreie Polyurethan-Dispersion entsprechend Beispiel 1 der belgischen Patentschrift 721 033.

Polyurethan-Dispersion Nr. 2

5000 g (2,9 Mol) eines Phthalsäure-Adipinsäure-Äthylenglykol-Mischesters (Molverhältnis 1:1: 2,3) und 220 g (1,85 Mol) N-Methyldiäthanolamin werden bei 8O⁰C mit 1200 g (7,125 Mol) 1,6-Diisocya/iat~<hexan zur Reaktion gebracht. Man hält die Temperatur 45 Minuten bei 130 - HO⁰C und setzt bei 136⁰C 275 g Harnstoff zu. Nach 80 Minuten bei 125 - 13O⁰C sind keine Isocyanatgruppen mehr vorhanden. Man gibt 130 g Chlor= acetamid zu und rührt weitere 80 Minuten bei 125 - 130⁰C. Nacheinander werden 700 g Wasser und 600 g 30 $ige wäßrige Formaldehydlösung eingerührt"; die Mischung wird eine Stunde bei 75 - 78 C nachgerührt. Anschließend werden nacheinander eine Lösung von 50 g Essigsäure in 1000 g Wasser» 5000 g Wasser von 90⁰C und eine Lösung von 60 g Weinsäure in 1000 g Wasser zugesetzt. Man erhält 15,2 kg eines milchigweißen, dünnflüssigen Polyurethan-Latex, Feststoff-Gehalt 44 #. Ford-Becher-Viskosität 13,1 see. (Düse 4). Der Latex trocknet bei Raumtemperatur zu elastischen reißfesten Filmen auf.

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Polyurethan-Dispersion Nr. 3

5,00 kg 1,6-Hexandiol-neopentylglykol-adipat, Molekulargewicht 1970

0,36 kg 2-Äthyl-2-dimethylaminomethyl-1,3-propandiol 1,66 kg modifiziertes Hexamethylendiisocyanat

(NCO = 36,4 #)
0,42 kg Harnstoff
0,16 kg 85 #ige Phosphorsäure
0,80 kg 30 #iges Fozmalin
0,30 kg Glykolmonomethylätheracetat
11,00 kg Wasser

Durchführung;

Polyester, 2-Äthyl-2-dimethylaminomethyl-1,3-propandiol und Harnstoff werden vorgelegt, auf 85⁰C erhitzt und mit dem Di= isocyanat versetzt. Bei der exothermen Reaktion wird eine Maximaltemperatur von 11O⁰C erreicht; man erhitzt auf 130 135⁰C, hält 30 Minuten bei dieser Temperatur und stellt IR-spektroskopisch fest,, daß die Schmelze frei von NCO-Gruppen ist. Man setzt Glykolraonomethylätheracetat zu, tropft bei ca. 11O⁰G in 10 Minuten die Phosphorsäure in 2 Liter Wasser zu, danach bei 90⁰C in ca. 20 Minuten 4,5 kg heißes, entsalztes Wasser und darauf eine Lösung von 0,8 kg 30 Formalin in weiteren 4,5 kg entsalztem Wasser. Man rührt eine Stunde bei ca. 85⁰C nach und kühlt den Ansatz ab.

Man erhält 20 kg eines feinteiligen, dünnflüssigen, filmbildenden, kationischen Polyurethanlatex mit einem Peststoff-Gehalt von 38 #, Tyndalleffekt positiv; pH-Wert 5,5.

Polyurethan-Dispersion Hr. 4 und Nr. 5

Rezeptur wie für Polyurethan-Dispersion Nr. 3. Setzt man jedoch anstelle von Hexandiol-neopentylglykol-adipat Hexandiol-

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O ?20??0R.

polycarbonat (Molekulargewicht 2000) ein, so erhält man die Polyurethan-Dispersion Nr. 4; bei Verwendung von Hexamethylen-diisocyanat anstelle von modifiziertem Hexamethylendiisocyanat der Dispersion Nr. 3 kommt man zur Polyurethan-Dispersion Nr. 5.

Polyurethan-Dispersion Nr. 6

Rezeptur wie bei Polyurethan-Dispersion Nr. 3» allerdings wird statt Hexandiol-neopentylglykol-adipat Adipinsäuremodifiziertes Hexandiol-polycarbonat (Molekulargewicht 2000) verwendet.

Polyurethan-Dispersion Mr. 7

Völlig analog Polyurethan-Dispersion Nr. 3 erhält man aus

5_f00 kg 1,6 Hexandiol-neopentylglykol-adipat (Molekulargewicht 1740),

0,41 kg 2-Äthyl-2-dimethylaminomethyl-1,3-propandiol, 0,36 kg Harnstoff, 1,87 kg modifiziertes Hexamethylendiisocyanat (NCO: 35,7 #),

0,18 kg 85 9&iger Phosphorsäure, 0,80 kg 30 #igem Formalin, 0,30 kg Glykolmonomethylätheracetat, 11,00 kg Wasser, entionisiert,

20,00 kg eines feinteiligen, dünnflüssigen, kationischen Poly= urethanlatex; Peststoff-Gehalt: 40,5 #; pH-Wert: 5,5.

Der Latex trocknet zu einem transparenten, weichen Film auf.

Polyurethan-Dispersion Nr. 8

gemäß Beispiel 15 der belgischen Patentschrift 673 432.

Polyurethan-Dispersion Nr. 9

Analog Beispiel 15 der belgischen Patentschrift 673 432 wird ein Latex gemäß folgender Rezeptur hergestellt:

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ty

206,50 kg eines Phthalsäure-Hexandiol-Polyesters der OH-Zahl 56

31,35 kg Hexamethylendiisocyanat

57,00 kg 10 Jeiges ADPS © -Lösung in Wasser/Aceton (1:1) 451,00 kg Aceton
248,00 kg Wasser

© ADPS = H₂N-(CH₂)₂-NH-(CH₂)₃-SO₅K Ausbeute: 480 kg eine? 50 #igen Latex.

Polyurethan-Dispersion Nr. 10

3729 g eines Phthalsäure/Äthylenglykol-Polyesters der OH-Zahl 296 und 2730 g eines Phthalsäure/Äthylenglykol-Poly= esters der OH-Zahl 153 werden im 60 Liter-VA-Kessel auf- ' geschmolzen und im Wasserstrahlvakuum 30 Minuten entwässert. Man kühlt auf 80⁰C ab und gibt bei dieser Temperatur 2775 g Hexamethylendiieocyanat zu. Anschließend läßt man 2 Stunden bei 120 - 125⁰C reagieren, bis der NCO-Gehalt 2,1 - 2,2 $ beträgt. Man kühlt auf 7O⁰C ab und verdünnt mit 21 Liter Aceton. Bei 55⁰C werden rasch 1569 g 21 #ige ADPS ^-Lösung in 2,7 kg Wasser eingerührt. 10 Minuten später werden 11,25 kg Wasser zugesetzt. Anschließend wird Aceton im Wasserstrahlvakuum abdestilliert. Auebeute: 23,1 kg eines 41 zeigen Latex.

Polyurethan-Dispersion Nr. 11

3,62 kg Polyester aus Phthalsäureanhydrid-Äthylenglykol

(Molekulargewicht 2250) 0,20 kg Dimethylolbuttersäure 0,81 kg Hexamethylendiisocyanat 0,22 kg Harnstoff 0,12 kg Dimethylaminoäthanol 0,50 kg 30 5»iges Formalin 1,50 kg Ulykolmonomethylätheracetat 10,00 kg entionisiertes Wasser

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309830/1Ub..

Durchführung;

Polyester, Dimethylolbuttersäure und Glykolmonomethyläther= acetat werden auf 75⁰C gebracht und mit dem Diisocyanat versetzt. Man hält 45 Minuten bei 85°C, erwärmt den Ansatz auf 120⁰C, fügt den Harnstoff zu und erhitzt weiter auf 130 - 135⁰C Man hält eine Stunde bei dieser Temperatur; die Schmelze ist jetzt NCO-Gruppen-frei. Man kühlt auf ca. 110⁰C ab und disperglert durch Zusatz von Dimethylamine= äthanol in 2 kg Wasser in ca. 10 Minuten, setzt darauf bei 85⁰C 3 kg Wasser in ca. 10 Minuten und zuletzt 0,5 kg Formalin in 5 kg Wasser zu. Man rührt eine Stunde bei 85⁰C nach und kühlt auf Raumtemperatur.

Man erhält 16 kg eines feinteiligen, dünnflüssigen, anioni- echen Polyurethanlatex, der zu einem klaren Film auftrocknet, einen Feststoff-Gehalt von 31 # hat und deutlichen Tyndalleffekt besitzt; pE^Wert: 6.

Polyurethan-Di8persion Nr. 12

Man verfährt wie bei der Herstellung von Polyurethan-Dispersion Nr. 11 angegeben, verwendet jedoch statt des Hexamethy= lendiisocyanates 865 g Toluylendiisocyanat (80 : 20 Isomeren gemisch). Der Latex ist schwach gelbstichig, in allen anderen Eigenschaften aber wie bei Polyurethan-Dispersion Nr. 11 beschrieben.

Polyurethan-Dispersion Nr. 13

500 g Polyester aus Adipinsäure, Phthalsäureanhydrid und

Xthylenglykol (Molekulargewicht 1740) 30 g N-Methyldiäthanolamin 33 g Harnstoff

140 g Hexamethylendiisocyanat 14 g Monochloracetamid 30 g Glykolmonomethylätheracetat 6 g Essigsäure

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33 g 30 #ige Weinsäure
65 g 30 #iges Formalin
1100 g Wasser, entionisiert

Durchführung;

Polyester, N-Methyldiäthanolamin und Harnstoff werden auf 7O⁰C erwärmt und in 2 Minuten mit dem Diisocyanat versetzt. Die Innentemperatur steigt auf 110⁰C an, man erhitzt auf 130⁰C und fügt Harnstoff, Monochloracetamid und Glykolmono= methylätheracetat zu. Man hält 40 Minuten bei 13O⁰C, kühlt auf ca. 11O⁰C ab und fügt innerhalb 25 Minuten die Essigsäure in 150 g Wasser, danach die Pormalinlösung und weitere 950 g Wasser. Zuletzt wird in ca. 10 Minuten die Weinsäurelösung eingetropft und auf Raumtemperatur abgekühlt. Man erhält I9OO kg eines kationischen Polyurethanlatex. Der Latex ist grobteilig, dünnflüssig und sedimentiert nicht; er ist filmbildend, hat einen Peststoff-Gehalt von 39 $> und einen pH-Wert von 4,5.

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Anwendungsbeispiele Beispiel 1

In einem Kastenversuch wurde in einen aufgelockerten, feld feuchten Lehmboden, der stark zur Verschlammung und Verkru stung neigte, pilliertes Zuckerrübensaatgut 3 cm tief in das Saatbett abgelegt bei einem Abstand in Reihe von 15 cm. Über den zugeetrichenen Saatreihen wurde nun bei der Hälfte der Kästen auf die Bodenoberfläche mit Hilfe einer Spritzpistole Polyurethan-Dispersion Nr. 13 hauchdünn und in 6 cm breiten Streifen aufgesprüht.

2 Es wurde pro m Bodenoberfläche ca. 80 g Trockensubstanz des Produktes aufgebracht. Die andere Hälfte der Kästen blieb unbehandelt.

5 Stunden nach dem Aufsprühen wurde jeweils die Hälfte der " flüssiggemachten" und der unbehandelten Kästen einer Sturz- fegenbehandlung durch Beregnung der Kästen mit einer Grießkanne aue 2 m Höhe unterworfen. Der Boden in den unbehandelten Kästen verschlämmte sehr stark. Die Plüssigmulchschicht in den behan delten Kästen bewirkte, daß dort die Krümelstruktur über den Saatreihen erhalten blieb. Nach einer Trockenheitsperiode bil dete sich bei den beregneten unbehandelten Kästen eine starke, vom Keimling nur schwer durchstoßbare Bodenkruste. Während der Saataufgang bei den flüssiggemachten beregneten Kästen 86 i* betrug, waren in den verkrusteten Kästen nur 7 # des Saatgutes aufgelaufen. In den Kästen ohne die Sturzregenbehandlung, die normal den Atmosphärilien ausgesetzt waren, wurde bei den ge- mulenten Kästen gegenüber den unbehandelten ein Mehraufgang von 23 £ ermittelt.

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Nachdem die Keimpflanzen etwa 10 cm hoch gewachsen waren, erfolgte eine Hacke, bei der ein großer Teil der aufgesprühten Polyurethan-Dispersion in den Boden gelangte. Schon nach H Tagen zeigte eich an der schnellen wüchsigkeit und der dunkelgrünen Blattfarbe, daß von dem Mulchmaterial eine langer anhaltende Düngungs- und Stimulationswirkung auf das Rübenwachstum ausgeht. So erfüllt ein Mulchband mit Polyurethan-Dispersion neben seinen vielfältigen physikalischen Aufgaben noch zusätzlich die Aufgabe eines Nähr- und Wirkstoffdepots.

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Beispiel 2

In einem Kastenversuch wurde in einen aufgelockerten, krümellabilen, feldfeuchten Lehmboden pilliertes Kopfsalat-Saatgut ca. 1 cm tief in das Saatbett abgelegt, wobei der Kornabstand in der Reihe 3 cm betrug. Über den zugestrichenen Saatreihen wurde nun bei der Hälfte der Kästen auf die Bodenoberfläche mit Hilfe einer Spritzpistole eine Polyurethan-Dispersion Nr. sehr dünn in 8 cm breiten Streifen aufgesprüht.

2
Es wurde pro m Bodenoberfläche ca. 50 g Trockensubstanz des Produkts aufgebracht. Die andere Hälfte blieb unbehandelt. Bei den im Freien stehenden Kästen lief der Salat nach 7 Tagen auf. In den "flüssiggemulchten" Kästen erfolgte ein um 18 # besserer und gleichmäßigerer Aufgang als in den unbehandelten Kästen, wo eine geringfügige Bodenverdichtung an der Oberfläche infolge leichter Regenfälle beobachtet wurde.

2 Tage nach dem Auflaufen wurden die Kästen in den Bereich einer Regenkanone gebracht, von welcher aus die Kästen 15 Minuten lang aus ca. 40 m Entfernung mit relativ großen Tropfen beregnet wurden. An den Salatkeimpflänzchen zeigte sich bei den unbehandelten Kästen neben einer starken Bodenverschlämmung eine sehr ausgeprägte Verschmutzung durch aufgespritzte Bodenteilchen, die bei den "flüssiggemulchten" Kästen fast völlig ausblieb. In einer nachfolgenden Trockenperiode entwickelten sich die stark verschmutzten Pflänzchen weniger rasch. So ergab sich nach dem Abernten des Salates nach 6 Wochen im Frischsubstanz-Ertrag zwischen "flüssiggemacht" und unbehandelt ein Unterschied von ca. 43 i».

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Beispiel 3

Zur Ermittlung von Langzeitdünger- und Stimulationswirkungen wurden Präparate in einem wenig zersetzten Hochmoorboden ge prüft, dem pro Liter 3 g kohlensaurer Kalk, 1,5 g eines Mikro- elemente enthaltenden Volldüngers mit einem Nährstoffverhältnis von N : P₃O₅ : K₃O : MgO = 12 : 12 : 17 : 2 (Complesal), 2 mg Ammoniummolybdat sowie 15 mg Eisendinatriumdiamintetraacetat (mit 5 £ Pe) zugemischt waren.

Nach Einmischung von 5 bzw. 20 ml des jeweiligen Polymere- Präparates in 500 ml des Kulturbodens wurde er 6 Wochen lang im Gewächshaus bei folgenden Feuchten des Kulturmediums stehen gelassen:

a) normal, um 80 Gew.-^ Wasser

b) hoch, um 85 Gew.-# Wasser

c) niedrig, um 75 Gew.-^ Wasser

und mit Kohlrabi-Jungpflänzchen (Sorte Roggli's Treib A Forcer) bepflanzt und bei den genannten Feuchten kultiviert. In Kon trollansätzen hingegen wurde der Boden sofort nach Einmischung des Präparates bepflanzt.

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Beispiel 3 a

Präparat: Polyurethan-Dispersion Nr. 10

Einmischungsmenge: 5 ml pro 500 ml Boden

EuItürfeuchte: normal (ca. 80 Gew.-# Wasser)

Versuchsergebniβ:

Erntegewicht -

Gramm Frischsubstanz pro Topf (Durchschnittsgewicht)

	sofort bepflanzt	nach 6 Wochen Warte zeit bepflanzt
mit Präparat	9,7	19,6
ohne Präparat	8,1	12,5
Mehrertrag (in Gramm Frischsubstanz)	1,6	7,1

Beispiel 3 b

Präparat: Polyurethan-Dispersion Nr. 1 Binmischungsmenge: 5 ml pro 500 ml Boden Kulturfeuchte: hoch (ca. 85 Gew.-^ Wasser)

Versuchsergebnie:

Erntegewicht =

Gramm Frischeubstanz pro Topf (Durchschnittsgewicht)

	sofort bepflanzt	nach 6 Wochen Warte zeit bepflanzt
mit Präparat	17,2	22,8
ohne Präparat	15,6	16,2
Mehrertrag (in Gramm Pri βohsube tanz)	1,6	6,6

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Beispiel 3 c

Präparat: Polyurethan-Dispersion Nr. 9 Einmischungsmenge: 5 ml pro 500 ml Boden Kulturfeuchte: niedrig (ca. 75 Gew.-% Wasser)

Versuchsergebnis:

Erntegewicht =

Gramm Frischsubstanz pro Topf (Durchschnittsgewicht)

	sofort bepflanzt	nach 6 Wochen Warte zeit bepflanzt
mit Präparat	13,3	20,9
ohne Präparat	8,8	H,4
Mehrertrag (in Gramm Frischsubstanz)	4,5	6,5

Beispiel 3 d

Präparat: Polyurethan-Dispersion Nr. 2 Einmischungsmenge: 20 mg/500 ml Boden

Versuchsergebnis:

Erntegewicht = Gramm Frischsubstanz pro Topf bei Auspflanzungen nach 6-wöchiger Standzeit des Substrates (Durchschnittsgewicht)

Kulturfeuchten	normal	hoch	niedrig
mit Präparat	18,0	26,2	24,5
ohne Präparat	12,5	16,2	14,4
Mehrertrag (in Gramm Frischsubstanz)	5,5	10,0	10,1

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Beispiel 3 e

Präparat: Polyurethan-Dispersion Nr. Einmischungsmenge: 5 ml pro 500 ml Boden Kulturfeuchte: niedrig

Versuchsergebnis:

Erntegewicht = Gramm Frischsubstanz

(Durchschnittsgewicht) Boden nach 6 Wochen Wartezeit bepflanzt

mit Präparat	21,6
ohne Präparat	14,4
Mehrertrag (in Gramm Frischsubstanz)	7,2

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Claims (9)

1. Patentansprüche

   ί1) Verfahren zur Bodenkonditionierung sowie zur zusätzlichen Beeinflussung des Pflanzenwachstums auf mineralischen und organogenen Böden durch Aufbringen von bzw. Imprägnieren der Bodenoberflächen bzw. Bodenkrumen mit synthetischen Polymeren zur Erhaltung von pflanzenphysiologisch wertvollen physikalischen Eigenschaften, dadurch gekennzeichnet, daß man auf die Böden Polyurethane in Form ihrer wäßrigen Dispersionen oder Lösungen einwirken läßt.
2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wäßrige Dispersionen von Polyurethan-Ionomeren eingesetzt werden.
3. 3) Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß solche Polyurethan-Ionomer-Dispersionen eingesetzt werden, welche Polyammonium-polyurethan-polyphosphate, -polynitrate bzw. Kaliumsalze von Polyurethan-polyeäuren enthalten.
4. 4) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daJ3 solche Polyurethan-Ionomer-Dispersionen eingesetzt werden, welche neben ionischen Zentren freie Säuregruppen mit puffernder Wirkung aufweisen.
5. 5) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß solche Polyurethan-Ionomer-Diapersionen eingesetzt werden, welche neben ionischen Zentren freie Aminogruppen mit puffernder Wirkung aufweisen.
6. 6) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Polyurethan-Zubereitungen eingesetzt werden, welche Wachstumsregulatoren, wie Herbizide, oder &tauchemittel enthalten.

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7. 7) Verfahren nach Ansprüchen 1 "bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Polyurethan-Zubereitungen eingesetzt werden, welche Pestizide, wie Fungizide, Nematizide, Bakterizide, Insektizide sowie Mittel zur Wühlmaus-Bekämpfung enthalten.
8. 8) Verwendung von Polyurethan-Dispersionen oder -Lösungen gemäß Anspruch 1 zur Bodenkonditionierung sowie zur Beeinflussung des Pflanzenwachstums auf mineralischen und organogenen Böden.
9. 9) Mittel zur Bodenkonditionierung sowie zur Beeinflussung des Pflanzenwachsturns auf mineralischen und organogenen Böden, dadurch gekennzeichnet, daß sie Polyurethan- Dispersionen oder -Lösungen gemäß Anspruch 1 enthalten.

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