GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur

Herstellung eines Granulats aus einer ersten wässrigen

Suspension zur späteren Herstellung einer zweiten wässrigen Suspension zur Verwendung als Frostschutzmittel.

Als Frostschutzmittel im Sinne der gegenständlichen Erfindung werden Mittel bezeichnet, die dazu geeignet sind, Pflanzen vor schädlichen Umwelteinflüssen, insbesondere Kälte und Frost, zu schützen .

Frost oder Kälte ist ein großes Problem bei der Pflege und Kultivierung unterschiedlicher Pflanzen, da insbesondere grüne, nicht verholzte Pflanzenteile wie die Blätter, Blüten und Früchte stark frostanfällig sind. Ein Frieren dieser

Pflanzenteile führt häufig zur Beschädigung bis hin zum

Absterben dieser Pflanzenteile. Als Folge davon kann dann auch die gesamte Pflanze selbst eingehen, wodurch es zu enormen Ausfällen etwa in der Landwirt- und Forstwirtschaft kommen kann .

STAND DER TECHNIK

Im Stand der Technik sind bereits einige Verfahren bekannt, welche angewendet werden, um Pflanzen vor Frost zu schützen.

Ein im Stand der Technik bekanntes Verfahren sieht vor, die zu schützenden Pflanzen mit Stroh, Stalldünger, Tüchern oder Brettern oder Ähnlichem abzudecken, wodurch versucht wird, die Pflanze vor der Kälte zu isolieren. Dieses Verfahren bedarf jedoch eine hohe Menge an Materialien d.h. Stroh, Stalldünger, Tücher oder Bretter oder Ähnlichem. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Stämme oder

Stängel von Pflanzen, etwa einem Baum, mit einem weißen

Kalkanstrich zu versehen, wodurch die Pflanze vor zu starker Sonneneinstrahlung geschützt wird. Die Folge ist, dass sich die Pflanze nicht so schnell aufwärmt und weniger

frostempfindlich ist. Dieses Verfahren wird vordergründig bei Bäumen, insbesondere an den Stämmen, angewendet, wodurch die empfindlichen Teile der Pflanzen wie beispielsweise die

Blätter und Triebe dem Frost weiterhin ausgesetzt bleiben.

Eine weitere bereits bekannte, jedoch kostenintensive

Schutzmöglichkeit der Pflanzen gegen Frost ist eine

Unterbringung der Pflanzen unter Glasüberdachungen bzw.

Glasdächern, da der sogenannte Treibhauseffekt Frost

verhindert. Solche Glasüberdachungen bzw. Glasdächer sind mit erheblichen Kosten verbunden.

Ein weiteres Verfahren, das im Stand der Technik bekannt ist, findet vor allem bei Pflanzen, die sich in einem

geographischen Becken befinden, Anwendung. Bei diesem

Verfahren wird versucht, mittels Hubschrauber durch die

Rotorblätterbewegung die kalte Luft mit warmer Luft zu

durchmischen, sodass es zu gar keiner Frostbildung kommen kann, wodurch Frostschäden vermieden werden. Durch den Einsatz von Hubschraubern ist dieses Verfahren jedoch aus ökonomischer und ökologischer Sicht enorm nachteilig.

Eine weitere Möglichkeit ist die sogenannte Geländeheizung, bei welcher das Verfahren darin besteht, durch Anzünden von Paraffinkerzen oder durch brennende Strohballen Pflanzen, insbesondere Obstbäume oder Weinreben, zu wärmen und damit Frostschäden zu verhindern. Dieses Verfahren birgt ebenfalls einen enormen Materialaufwand. Darüber hinaus muss das

Abbrennen präzise erfolgen, um ungewollte Schäden an den

Pflanzen oder der Umgebung zu vermeiden. Eine weitere im Stand der Technik bekannte Methode zur

Verhinderung von Frostschäden bei Pflanzen ist das Besprühen der Nutzpflanzen im Obst- und Weinbau sowie auch im

Gemüseanbau und in Baumschulen mit sehr feinen

Wassertröpfchen. Durch das Gefrieren des Wassers auf der

Pflanze entsteht Kristallisationswärme, die die Blüten und Blätter der Pflanze vor Frostschäden schützt. Dieses

Frostschutzverfahren bedarf enormer Mengen an Wasser, da die Pflanzen ständig besprüht werden müssen.

Nachteilig an den im Stand der Technik bisher bekannten

Verfahren zum Schutz von Pflanzen vor Frostschäden ist daher summa summarum insbesondere der finanzielle oder apparative Aufwand, der notwendig ist, um die Pflanzen vor Frost zu schützen sowie die enormen Mengen an Materialien, etwa Wasser, die zur Durchführung der Verfahren verwendet werden müssen.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher einen

Frostschutz für Pflanzen bereitzustellen, der eine

kostengünstige und einfache Alternative zum Stand der Technik darstellt .

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur

Herstellung eines Granulats zur späteren Herstellung einer zweiten wässrigen Suspension zur Verwendung als

Frostschutzmittel gelöst, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

- Erhitzen von destilliertem Wasser auf etwa 50°C,

- Zugabe von Stärke, eines pseudoplastischen

Suspensionsmittels, mindestens eines Kohlenwasserstoffs, insbesondere eines Paraffins oder eines Olefins oder eines Gemischs davon, und mindestens eines basischen Materials unter ständigem Rühren,

- Erhitzen einer so erhaltenen ersten wässrigen Suspension auf bis zu etwa 90°C für mindestens 30 Minuten,

- Trocknen der ersten wässrigen Suspension, vorzugsweise mittels Wirbelschicht-Sprühgranulation, bis ein trockenes Granulat entsteht.

Um die Bildung unerwünschter Nebenprodukte mit im alltäglichen Gebrauchswasser vorliegenden Ionen zu verhindern, wird für die erste wässrige Suspension zur Herstellung eines Granulats destilliertes Wasser als Dispersionsmedium verwendet.

Um die Wasserbindungsfähigkeit der ersten wässrigen Suspension zur Herstellung eines Granulats zu erhöhen, wird Stärke als Quellstoff zugegeben. Stärke hat die Eigenschaft, dass sie, wenn sie erhitzt wird, ein Vielfaches ihres Eigengewichtes an Wasser bindet und damit aufquillt.

Stärke ist in kaltem Wasser unlöslich, sodass das destillierte Wasser auf etwa 50°C erhitzt werden muss, um eine Stärkelösung zu erhalten. Prinzipiell quillt Stärke in Wasser unter Zunahme des Volumens auf. Die erfindungsgemäß verwendete Stärke wird vorzugsweise in pulvriger Form verwendet.

Damit sich die zugegebene Stärke löst, ist erfindungsgemäß vorgesehen, das Dispersionsmedium, vorzugweise destilliertes Wasser, auf etwa 50°C zu erhitzen. Um ein Verklumpen der zugegebenen Substanzen, nämlich der Stärke, des

pseudoplastischen Suspensionsmittels, des mindestens einen Kohlenwasserstoffs und des mindestens einen basischen

Materials, zu verhindern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zugabe unter ständigem Rühren erfolgt.

Eine Suspension ist ein heterogenes Stoffgemisch, das im einfachsten Fall aus einem flüssigen Stoff und darin verteilten festen Stoffpartikeln besteht und ist eine Form der Dispersion. Der flüssige Teil der Suspension wird im

Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung als

Dispersionsmedium bezeichnet. Das Dispersionsmedium ist in der gegenständlichen Erfindung eine Flüssigkeit, in welcher die festen Stoffpartikel suspendiert werden. Bei der

gegenständlichen Erfindung handelt es sich beim

Dispersionsmedium vorzugweise um destilliertes Wasser.

Selbstverständlich können als Dispersionsmittel auch alle anderen geeigneten Substanzen herangezogen werden.

Suspensionen neigen generell zur Sedimentation und somit zur Phasentrennung, indem die festen Partikel absinken und das Dispersionsmedium als Überstand darüber vorliegt.

Um die Viskosität des Dispersionsmediums zu erhöhen und die Absetzgeschwindigkeit der Teilchen und damit die Sedimentation und Phasentrennung zu verringern, wird ein pseudoplastisches Suspensionsmittel zugegeben. Vorzugsweise wird erfindungsgemäß Laponite ^® (BYK-Chemie GmbH, Deutschland) , das auf

Schichtsilikaten basiert, als Rheologieadditiv verwendet.

Laponite ^® ist unlöslich in Wasser, kann aber große Mengen an Wasser aufnehmen und führt dadurch bei Zugabe zu Wasser zu durchscheinenden kolloidalen thixotropen Dispersionen. Das erfindungsgemäß verwendete Laponite ^® liegt vorzugsweise pulverförmig vor.

Um einerseits die Viskosität zu erhöhen und um die

Grenzflächenspannung zwischen der festen und flüssigen Phase herabzusetzen, wodurch die Suspensionsbildung unterstützt wird, wird erfindungsgemäß mindestens ein Kohlenwasserstoff als Lösungsvermittler zugegeben. Vorzugsweise wird dabei mindestens ein Paraffin oder mindestens ein Olefin oder ein Gemisch davon verwendet. Um einen geeigneten pH-Wert der ersten Suspension, nämlich einen neutralen bis leicht basischen, zu erreichen und damit die Suspensionsbildung zu unterstützen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein basisches Material zugesetzt wird.

Vorzugsweise werden dabei Kalilauge (KOH) , Natronlauge (NaOH) , Calciumhydroxid (Ca(OH) ₂₎ , Magnesiumhydroxid (Mg(OH) ₂₎

verwendet .

Selbstverständlich werden dadurch nicht andere geeignete basische Substanzen von der Anwendung in der Erfindung

ausgeschlossen .

Erfindungsgemäß wird die durch diese Prozessschritte erhaltene erste wässrige Suspension zu einem Granulat weiterverarbeitet, um ein Lagern des so erhaltenen Granulats bis zu drei Jahre lang zu ermöglichen, wodurch eine ökonomisch vorteilhaftere Herstellung sowie eine einfache und schnelle Erzeugung des Endprodukts, nämlich der zweiten wässrigen Suspension zur Verwendung als Frostschutzmittel, ermöglicht wird.

Der Begriff Granulat gemäß der gegenständlichen Erfindung bezeichnet einen körnigen bis pulverförmigen, leicht

schüttbaren Feststoff.

Das erfindungsgemäße Granulat wird vorzugsweise mit Hilfe von Wirbelschicht-Sprühgranulation hergestellt, jedoch versteht es sich von selbst, dass auch andere geeignete Granuliermethoden zur Herstellung eines lagerfähigen Granulats nicht

ausgeschlossen sind. Die Wirbelschicht-Sprühgranulation ermöglicht ein genaues Anpassen der Prozessparameter und ist dem Fachmann aus dem Stand der Technik bereits bestens

bekannt, sodass auf die Funktionsweise der Wirbelschicht- Sprühgranulation in Bezug auf die gegenständliche Anmeldung nicht genauer eingegangen wird. Soweit nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, handelt es sich bei den Angaben in Prozent betreffend die

gegenständliche Erfindung um Angaben in Massenprozent.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste wässrige Suspension zwischen 40 und 60 Gew.%

destilliertes Wasser umfasst, um die geeignetste Menge an Dispersionsmedium zur Herstellung der ersten wässrigen

Suspension zur Verfügung zu haben.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist

vorgesehen, dass die erste wässrige Suspension zwischen 20 und 45 Gew.% Stärke umfasst, um die geeignetsten

Quelleigenschaften aufzuweisen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist

vorgesehen, dass die erste wässrige Suspension zwischen 15 und 35 Gew.% eines pseudoplastischen Suspensionsmittels umfasst, um die geeignetste Viskosität der Suspension zu erreichen und die Absetzgeschwindigkeit der Teilchen und damit die

Sedimentation und Phasentrennung zu verringern.

Um einerseits die Viskosität an die Anforderungen anzupassen und um die Grenzflächenspannung zwischen der festen und flüssigen Phase herabzusetzen, wodurch die Suspensionsbildung unterstützt wird, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die erste Suspension zwischen 0,1 und 10 Gew.% mindestens eines Kohlenwasserstoffs, insbesondere ein Paraffin oder ein Olefin oder ein Gemisch davon, umfasst.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist

vorgesehen, dass die erste wässrige Suspension zur Verwendung als Frostschutzmittel zwischen 0,5 und 15 Gew.% mindestens eines basischen Materials umfasst, um ein Anpassen des pH- Werts und damit die bestmögliche Suspensionsbildung zu

ermöglichen . In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist

vorgesehen, dass das Granulat einen entsprechend niedrigen Wassergehalt aufweist, um eine Lagerung von bis zu drei Jahren des Granulats zu ermöglichen. Dies trifft sowohl auf ein

Granulat zu, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren

hergestellt wird, als auch auf ein Granulat, das nicht nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird, aber die gleichen Inhaltsstoffe aufweist, nämlich

- destilliertes Wasser,

- Stärke,

- ein pseudoplastisches Suspensionsmittel,

- mindestens einen Kohlenwasserstoff, insbesondere ein

Paraffin oder ein Olefin oder ein Gemisch davon, und

- mindestens ein basisches Material umfasst.

Die Erfindung betrifft auch ein Granulat zur Herstellung einer zweiten wässrigen Suspension zur Verwendung als

Frostschutzmittel, umfassend

- destilliertes Wasser,

- Stärke,

- ein pseudoplastisches Suspensionsmittel,

- mindestens einen Kohlenwasserstoff oder ein Gemisch davon, insbesondere ein Paraffin oder ein Olefin oder ein Gemisch davon, und

- mindestens ein basisches Material, um damit eine einfache Herstellung einer zweiten wässrigen Suspension zur Verwendung als Frostschutzmittel zu ermöglichen. Dies trifft auch auf ein Granulat zu, das nach einem der erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wird.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass das Granulat zur Herstellung einer zweiten wässrigen Suspension zur Verwendung als

Frostschutzmittel aus einer ersten Suspension umfassend Stärke und relativ dazu 75-90% des pseudoplastischen

Suspensionsmittels und 200-300% destilliertes Wasser und 0,5- 25% mindestens eines Kohlenwasserstoffs, insbesondere ein Paraffin oder Olefin oder ein Gemisch davon, und 2,5-33% mindestens eines basischen Materials herstellbar ist, wodurch das geeignetste Verhältnis der Komponenten der trockenen

Granulatkörner erreicht wird, um daraus in weiterer Folge eine zweite wässrige Suspension zur Verwendung als

Frostschutzmittel herzustellen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das trockene Granulat zur Herstellung einer zweiten Suspension zur Verwendung als Frostschutzmittel verwendet wird, wobei vorgesehen ist, dass das trockene Granulat mit Wasser bei einer Temperatur von etwa 15°C oder mehr gemischt wird, um die wässrige Suspension zur Verwendung als

Frostschutzmittel herzustellen. Eine Temperatur von 15°C oder mehr ist erforderlich, um ein gutes Lösen der Granulatkörner zu ermöglichen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist hierbei vorgesehen, dass die zweite wässrige Suspension 0,8 bis 1,2 Gew.% Granulat in Wasser enthält, um das ideale Mischungsverhältnis zur Herstellung der zweiten wässrigen Suspension zur Verwendung als Frostschutzmittel zu

gewährleisten .

Bei der Herstellung der zweiten wässrigen Suspension ist die Verwendung von destilliertem Wasser nicht mehr notwendig, da mögliche Interaktionen mit vorhandenen Ionen nur mehr von untergeordneter Bedeutung sind und eine einfache, rasche und kostengünstige Herstellung ermöglicht wird.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die zweite wässrige Suspension als Frostschutzmittel verwendet wird, wobei die wässrige Suspension auf eine Pflanze aufgebracht wird. Pflanzen im Sinne der gegenständlichen Erfindung können jegliche Pflanzen sein, die Schutz vor Kälte oder Frost bedürfen. Insbesondere werden darunter jedoch Pflanzen zur Kultivierung in der Land- und Forstwirtschaft angesehen, um Ernteausfälle und allgemeine Schäden in Pflanzenkulturen zu verhindern und hierbei insbesondere Nutzpflanzen aus dem Obst- , Gemüse- und Weinanbau sowie Baumschulen verstanden.

Selbstverständlich werden andere als die oben genannten

Pflanzen nicht davon ausgeschlossen.

Als Aufbringen im Sinne der gegenständlichen Erfindung wird alles verstanden, dass ein Anbringen der zweiten wässrigen Suspension auf der Pflanze ermöglicht. Insbesondere wird darunter das Aufsprühen oder Pumpen mittels Handpumpen,

Sprühflaschen, Sprührucksäcken oder allen anderen gängigen Pumpen oder Hochdruckpumpen verstanden. Selbstverständlich werden jedoch andere Möglichkeiten zum Aufbringen auf die Pflanze nicht davon ausgeschlossen.

Durch den Umstand, dass die zweite wässrige Suspension

Umgebungsluft einschließt, nimmt die zweite wässrige

Suspension nach dem Aufbringen auf die Pflanze an Volumen zu.

Um einen idealen Halt der zweiten wässrigen Suspension auf der Pflanze zu ermöglichen, ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die zweite wässrige Suspension auf der Pflanze gelartig vorliegt.

Als Gel entsprechend der gegenständlichen Erfindung wird wie im Stand der Technik bekannt ein disperses System verstanden, in dem die flüssige Phase durch die feste Phase nahezu

immobilisiert vorliegt. Durch die Einlagerung von Luft, wodurch das Volumen der zweiten wässrigen Suspension zunimmt, wird kann es sich bei der gegenständlichen Erfindung auch um ein sogenanntes Aerogel handeln. Um eine besonders einfache Anwendung durch einen Anwender zu ermöglichen, ist in einer besonders bevorzugten

Ausführungsform vorgesehen, dass die zweite wässrige

Suspension einmal pro Tag aufgebracht wird. Dadurch, dass die zweite wässrige Suspension gelartig auf der Pflanze vorliegt und damit eine hohe Viskosität aufweist, wird ein

Herunterrutschen oder Heruntertropfen von der Pflanze

verhindert, wodurch grundsätzlich ein einmaliges Aufträgen auf die Pflanze ausreicht. Durch die gelartige Konsistenz der zweiten wässrigen Suspension und die Zusammensetzung dieser zweiten wässrigen Suspension wird es ermöglicht, dass diese für zumindest zwölf Stunden stabil ist, was wiederum die

Möglichkeit eines einmaligen Besprühens, unterstützt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist

vorgesehen, dass die zweite wässrige Suspension mehrfach pro Tag aufgebracht wird, um einen noch besseren Schutz der

Pflanze vor Kälte oder Frost zu gewährleisten, sollte dies wettertechnisch notwendig zu sein.

Um eine bessere Isolation der Pflanze gegen die Kälte bzw. den Frost zu ermöglichen, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das Volumen der zweiten

Suspension nach dem Aufsprühen auf die Pflanze zunimmt, wobei Luft von der wässrigen Suspension eingeschlossen wird, was eine VolumensZunahme der wässrigen Suspension bedingt. Die wässrige Suspension bildet dabei einen gelartigen Überzug über den Pflanzen aus, der die Pflanze vor Kälte und Frost schützt. Vorteilhaft an dieser gelartigen Suspensionsschicht auf der Pflanze ist darüber hinaus, dass Kristallisationwärme

entsteht, wenn die Suspensionsschicht gefriert. Dies schützt die Pflanze ebenfalls durch Schäden, welche sie bei Gefrieren erleiden würde.

Auf Grund ihrer Zusammensetzung ist die zweite wässrige

Suspension zur Verwendung als Pflanzenschutzmittel insbesondere ökonomisch und ökologisch vorteilhaft, da nur sehr geringe Mengen dieser zweiten wässrigen Suspension benötigt werden, um den Isolationseffekt zu erhalten. Darüber hinaus ist die zweite wässrige Suspension zur Verwendung als Pflanzenschutzmittel nicht umweltschädlich, da keine

schädlichen oder toxischen Inhaltsstoffe in der

Zusammensetzung verwendet werden.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Nachfolgend wird ein Beispiel zur Herstellung der

erfindungsgemäßen wässrigen ersten Suspension, des

erfindungsgemäßen Granulats sowie der erfindungsgemäßen wässrigen zweiten Suspension zum besseren Verständnis der Erfindung wiedergegeben.

Das wiedergegebene Beispiel soll den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben .

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen ersten wässrigen

Suspension wird zunächst in einem chemischen Reaktor,

insbesondere einem Rührkessel, der über einen eingebauten Heizstab sowie ein Rührwerk verfügt, destilliertes Wasser vorgelegt und auf etwa 50°C erhitzt. Wenn eine Temperatur von etwa 50°C erreicht wurde, werden langsam unter ständigem Rühren Stärke, Laponite ^® , Paraffin und KOH zugegeben.

Die Mengen werden so gewählt, dass die erste wässrige

Suspension Folgendes umfasst: zwischen 40 und 60 Gew.% destilliertes Wasser, zwischen 20 und 45 Gew.% Stärke, zwischen 15 und 35 Gew.% Laponite ^® , zwischen 0,1 und 10 Gew.% Paraffin, zwischen 0,5 und 15 Gew.% KOH.

Im Anschluss wird die so erhaltene erste wässrige Suspension weiter auf etwa zumindest 90°C für mindestens 30 min erhitzt, um die erste wässrige Suspension zu homogenisieren. Die erste wässrige Suspension wird anschließend mittels Wirbelschicht- Sprühgranulation getrocknet. Das so erhaltene Granulat hat dann einen Wassergehalt, der eine Lagerung für etwa 3 Jahre erlaubt.

Um die zweite wässrige Suspension zur Verwendung als

Frostschutzmittel zu erhalten, werden 8 bis 12 kg des aus der ersten wässrigen Suspension erhaltenen getrockneten Granulats abhängig von der gewünschten Endkonzentration der wässrigen Suspension mit 1000 kg Wasser vermischt bei einer Temperatur von zumindest 15°C. Durch Umpumpen des Gemischs wird das Auflösen des Granulats im Wasser erreicht, wodurch die fertige wässrige Suspension erhalten wird. Die so erhaltene wässrige Suspension wird mittels Handpumpen, Sprühflaschen,

Sprührucksäcken oder allen sonstigen im Stand der Technik bekannten Pumpen und Hochdruckpumpen gepumpt und versprüht.