選定的生物相容性穩定劑在聚乙烯酯基土壤加固浸漬組合物中的應用的製作方法

2023-08-10 21:58:11

專利名稱：選定的生物相容性穩定劑在聚乙烯酯基土壤加固浸漬組合物中的應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及德國在先申請P4324474.2中所述沙土和/或土壤(以下統稱土壤)表面加固的改進和擴展。該在先申請描述了對已知方法的一種改進，即通過在土壤表面層上塗覆或向其中加入含水聚合物分散液而達到至少暫時的加固。所加入的浸漬組合物中的水在較短時間內乾燥，留下的聚合物相加固了所浸漬土壤的結構如粒狀結構，而不會過於影響該層的透水性。這樣的表面加固在狹意上是不限於土壤。其它要保護的表面層例如必須抗風蝕表面的相應穩定化也屬於本發明的範圍內。這種表面層的實施可包括有或沒有使用過的表土或其它保護層的覆蓋的垃圾存放場和/或廢品站。
幾十年來，該領域發展和實踐包括本發明所基於的方案是，將能使粒狀固體相互粘合的合成聚合物以水分散液或乳液形式施加到要加固的表面上並使其乾燥。在這方面實際上特別重要的是聚醋酸乙烯酯水分散液，以下稱之為PVAc分散液。例如可參見以下出版物A.Kullmann等人的農業可耕種土壤文集(Arch.Acker-pflanzerbar Bodenkd)，22(11)，713-19。除了聚醋酸乙烯酯，可用的粘合劑還有丁二烯-苯乙烯膠乳，脲/甲醛聚合物和瀝青乳液。D.Gabriels等人(Ghent大學，比利時)的文獻，土壤科學，(SoilSci.，)118(5)，332-8的主題是以相應方式使沙丘的沙具有耐雨淋的穩定作用。在這裡也公開了一種基於聚醋酸乙烯酯系列也列於優選粘合劑中。世界範圍內的其它工作可參見例如專利文獻US 4072020，US 3887506，HU 11654及ZA7501787。
這種土壤表面加固的要求及目的尤其可為多種多樣的。不要求全面論述，在實踐中所要求的某些性質如下材料至少應當便於行人往來，它在預計的時期內不受所在具體溫度、空氣溼度和雨水的影響，它必須能抗高的風速。要施加的材料應該是不易燃的，在其使用過程及其後沒有著火或爆炸的危險。在運輸和處理過程中應儘可能不用特殊的保護措施或不必加保護外殼。固化的聚合物浸漬物對發芽的植物、生長的植物和動物應沒有毒性，而且儘可能是無色或透明的。考慮這些要求可總結如下1.PVAc均聚物分散體基本適合用作粘合劑。但沒有增塑劑時用PVAc均聚合分散體浸漬的土壤層是脆性的，以致於顯然不能滿足實用要求。
2.通過在標準條件下使用可流動的增塑劑可以消除(1)的缺陷。在實踐中，證明鄰苯二甲酸二丁酯是特有效的增塑劑。由此增塑的PVAc均聚物可牢固地粘合在一起，但這種增塑劑則是不可降解的。
3.內部增塑的聚合物分散液(聚醋酸乙烯酯-馬來酸二丁酯共聚物)雖可產生牢固的粘接，但同樣是不可降解的。
開始述及的德國在先申請P4324474.2的任務是，提供有增塑劑的用於所述用途的PVAc均聚物分散體，它一方面能滿足多方面的技術要求，另一方面還是生物學可相容的，尤其是可生物降解的。有關學說是基於PVAc均聚物基本上是生物相容的且可降解的，即使該聚合物本身降解得較慢。有關文獻可參見例如H.Kastien等，「漆類合成樹脂和聚合物分散體的定量微生物降解」，顏料＋漆(farbe＋Lack)第98年度，7/1992，505-8。按該在先申請所述，作為生物學可接受的PVAc分散體的增塑劑可選用以下物質含低級脂族單羧酸的甘油三酯，含低級脂族一元醇的檸檬酸三酯和/或環氧化的至少部分烯化不飽和脂肪酸的甘油三酸酯。
在先申請P4324474的技術細節請參見其原始公開，它同時也是本發明原始公開的內容。
使用所述在先申請中所述的浸漬或固化組合物，可在所處理土壤的表面範圍—例如直到幾釐米的層厚—達到最佳固化，在標準條件下滿足上面提出的各種要求。但其它試驗表明，這樣加固的土壤表面在溼的基體/土壤或通過與水分充分接觸如大雨下，可能明顯地變軟。雖然通常在重新乾燥後可恢復加固狀態，即不會完全喪失，但對實際應用來說是一弱點。克服該缺點即為本發明的主題，因而，下面描述了土壤或沙土的塗層或浸漬組合物，它不僅在乾燥時而且在溼的基層下也能產生明顯的加固作用，並在乾燥和潮溼或溼的條件下均能保持其加固作用。同時還保持了該塗層的可生物降解性和土壤相容性。
因此，本發明的核心是在室溫下為固體和/或在有空氣時固化的脂肪酸、脂肪醇和/或其至少基本為水不溶性的酯、醚和/或其鹽作為可生物降解和生物學可相容的穩定劑以用於提高基於聚醋酸乙烯和聚乙烯醇與低級單羧酸的類似酯的土壤浸漬物的耐水性能。
因此，本發明所述組合物進行了以下改進向要加固的土壤層中加入生物學可接受且可以通過自然降解過程而降解的助劑作為輔助成分，由於它們至少以親油性分子結構為主，因而在極端條件下也能明顯提高浸漬組合物的耐水性。同時，本發明的助劑易於進行天然降解過程。在其分子結構中，除了佔主要地位的親油基團之外，還存在以下官能基團羥基、羧基、醚和/或酯基，它們作為這類物質或相當這類物質易於微生物降解的起點是公知的。本發明所用的助劑在實際中的降解速率通常在實際所需的時期內能保證浸漬物質對過量水滲透所要求的保護作用。在所述在先申請中描述的暫時土壤加固的工作原理的細節提供了同時用合適的植物播種待固化土壤層，因而通過植物的自然生長增強固化土壤，而本發明的樹脂基組合物所提供的暫時加固在土壤中隨著降解過程特別是細菌的降解過程而消失。
下面首先討論本發明適用和特別優選的穩定劑類別的化學結構。然後接著說明將這些穩定劑加入浸漬組合物或用於浸漬組合物或在待結合土壤層中的優選的規律性。
專業人員已知脂肪酸及脂肪醇是在分子中具有足夠長烴鏈的相當化合物和混合物。儘管存在親水性官能團，但還保證了其主要的親油性質。本發明定義的脂肪酸和脂肪醇的特徵在於在分子中的烴鏈至少具有6個，優選至少8至10個碳原子。分子中碳原子數的上限通常約為30個碳原子，但該數值並不受限制。天然和/或合成源的脂肪酸和相應的脂肪醇通常是混合物，在其分子中平均具有10至24個碳原子和尤其是12至22個碳原子。可參見有關的專業文獻。
有關這類化合物分子結構的其它兩個特徵是，涉及的脂肪有機化合物是脂族飽和的，但也可以是單烯化和/或多烯化不飽和的。尤其是天然源的許多代表，特徵在於具有上述範圍長度的碳鏈下或多或少大量存在這種單烯化和/或多烯化的不飽和的羧酸，如今常見的合成方法需要對除了飽和的，也提供不飽和的這類物質的代表。
第二個重要的特徵是分子的鏈狀結構。天然的脂肪酸和由此衍生的脂肪醇的特徵在於至少其線性分子結構佔主導位置。合成化學中已知有或多或少具有明顯支鏈的相當代表。最後，已知流變學及生物降解性能都與脂肪組分的結構參數有關。在流變學方面，分子中的烯烴雙鍵和鏈中的支鍵導致熔點下降。在有關脂肪組分的直鏈代表中生物降解性為最好，其中有偶數碳原子的相應代表如其於天然物質的組分中所存在的特別容易降解。但特別是帶有隔離的甲基取代基的有限支鏈化合物仍然可以因生物降解過程而有效降解。
本發明範圍內出現的所要求的降解過程尤其在需氧條件下進行。專業人員已知，在這種條件下不僅脂肪酸、脂肪醇和相應的含酯基團的組分受細菌的降解，而且相應的醚在需氧條件下也降解，儘管在時間有滯後。
本發明的說明書中有意識地討論了這些專業公知的內容。在考慮了本專業一般性常知的基礎上，本發明還得出，通過選擇本發明的所用穩定劑的特定分子結構，有可能影響該穩定劑生物降解所需的時間。因而，可以間接地調節穩定劑驅溼疏水性非常明顯的時間，以保證在土壤中浸漬組合物的所需保護作用。
基於脂肪醇、脂肪酸、其酯和/或醚以及脂肪酸鹽所討論的各類穩定劑的所有代表基本上都是適用於本發明。具體選擇代表和其施用方式根據所給定的條件和具體情況下提出的要求。專業知識有助於個別選擇廣義上本發明所用的穩定劑代表。
基本上，優選使用以含水製劑形式的這些穩定劑，並以這種形式加入到土壤中。由於穩定劑本身基本上不溶於水，合適的技術方案是以含水乳液和/或分散體使用。如以下面具體解釋的那樣，該穩定劑既可以與聚醋酸乙烯酯基浸漬組合物混合使用和/或也可以分開單獨使用。有關這類油化學化合物的與結構有關的流變學、實際使用的條件和本發明土壤浸漬對穩定劑提出的要求，可將本發明使用的化合物的具體代表劃分成許多組。若不要求全面，可認為一般希望以水乳液及分散體形式施加的穩定劑的最低成膜溫度約為0至15℃，尤其約為5至10℃。在通過滲入基體或通過蒸發而失去水相時，在正常的操作溫度下穩定劑在浸漬物內和/或其表面上形成充分的密封層，從而可以達到對過量溼氣滲透的保護作用。
適合的穩定劑在該成膜溫度範圍內可以是固體或液體相。在成膜溫度下使用呈固體的穩定劑時，使用助流劑尤其是有機助流劑是合適的，該助劑優選與穩定劑可混合併同時是生物學可接受的且可降解的。合適的這類助流劑例如是流動性的並在5至15℃溫度下呈低揮發性的，優選基於醇類、酯類和/或羧酸酯類的組分。
但在一個重要的實施方案中，使用至少部分單烯化和/或多烯化的不飽和的脂肪酸、脂肪醇和/或其含酯和/或醚結構的衍生物為穩定劑。在用所述種類的直鏈脂肪組分的情況下，烯烴雙鍵的存在及其數量一般要保證在待處理土壤施用溫度下具有合適的流動性，從而保證了封閉疏水層的形成和所要求的拒水效果的產生。有關類型的烯烴不飽和穩定劑具有其它的優點是在大氣氧的作用下，相應流動性脂肪化合物以公知方式乾燥，從而使原來的液態膜轉化成固體膜。同時完整保留了生物降解性的要求，對此可參見上面已引用的Heirz Kostien等人在「顏料和漆(Farbe und lack)」(1992)中的文獻。
形成至少大體上封閉的油化學膜的特點在於以下所述不僅飽和的而且單烯化和/或多烯化的不飽和的脂肪酸都可以通過陽離子尤其是多價陽離子的作用而轉化成通常具有改變流變性質的相應的鹽。合適的和優選的多價的成鹽陽離子，特別是元素周期表第2和/或3主族的代表尤其是鈣和/或鋁。鹽的形成可在將穩定劑塗到土壤上之前也可以在其後。在羧酸基團中有烯化不飽和組分的相應鹽的情況下，也可進行其後的氧化反應從而進一步穩定化。
在本發明文本中酯結構的穩定劑特別重要，其中在第一類化合物中定義的脂肪酸基決定酯結構。有關的酯是例如尤其至少部分烯化不飽和酯肪酸與多元醇的全酯和/或偏酯。優選的酯是由含尤其2至6個羥基和優選至多6個碳原子的低級多元醇衍生得到的。脂肪酸相應的甘油酯及偏甘油酯和/或其低聚物可能是本發明中特別重要的代表。
在這方面，僅舉例性地提及基於天然物質的油和/或脂，已知相應的油和/或酯形成脂肪酸甘油三酯或與甘油三酯中含至少部分烯化不飽和脂肪酸組分組成的脂肪混合物。根據不飽和脂肪酸基的結構和濃度，這些油和/或脂適合用於三維交聯下的氧化硬化。它們在實際中應用很廣泛，例如在漆原料領域，基於例如亞麻子油的天然源的氧化固化的油長期以來一直被廣泛應用。對於本發明的應用領域，這些天然源的穩定劑是重要的組分。使用時可以添加或不添加固化劑組分，該組分一般加速三維交聯漆膜的形成。這方面可利用有關的專業知識。
另一類優選的酯基穩定劑可定義為脂肪酸和/或脂肪醇的低聚酯及聚酯和低聚羧酸及聚羧酸和/或低元醇及多元醇所衍生的多官能反應產物。這種穩定劑的實例為已知的醇酸樹脂類的聚酯，還有用脂肪酸基團酯化的聚乙烯醇低聚物和聚合物以及用必要時烯化不飽和脂肪醇基團酯化的(甲基)丙烯酸酯低聚物和/或聚合物。在選擇這些穩定劑時，一個重要的標準是由於在土壤的自然降解過程不僅是個別部分的酯或聚酯結構可完全降解的問題，在用於本發明的選擇時尤其要一起考慮的是原料分子例如在酯水解過程中最初所形成的部分的可降解性。
對於上面作為適用穩定劑類提到的醇酸樹脂，可優先選用基本來自天然物料的這類化合物。醇酸樹脂這一概念已知包括聚羧酸、多元醇和單官能的醇和/或羧酸的聚酯。氧化活性醇酸樹脂基本上是已知的市售產品，對此可參考一般的專業常識。它們例如可用作空氣乾燥漆類的原料。已知的市售產品也有特別製成水分散體，該分散體在連續的含水液相中以細粒分散的樹脂形式含有自幹型的醇酸樹脂。這類空氣活性的醇酸樹脂水分散體是特別適且於本發明的原料。
這些醇酸樹脂衍生物的氧化活性通常源於在醇酸樹脂聚酯分子中含有烯化不飽和取代基。這種烯化不飽和活性因素以公知方式通過不飽和醇和/或不飽和羧酸而帶入醇酸樹脂分子中。在本發明意義上特別重要的是所述醇酸樹脂至少大部分基於天然物質的基本組分構成。這樣就可以用天然源的單羧酸和/或一元醇來衍生醇酸樹脂。當二元羧酸和至少三元醇與一元羧酸和必要時的其它二元醇結合使用時，例如可以形成的單羧酸衍生的醇酸樹脂，它可能是氧化活性或可氧化交聯的，所用單羧酸至少是單次和/或多次烯化不飽和的。通過以已知方式逆轉官能團，也可以製備由烯化不飽和醇改性的氧化活性醇酸樹脂。
本發明特別優選的天然物料基的醇酸樹脂是基於作為三官能團多元醇組分的甘油和作為一元羧酸組分的天然源的脂肪酸製得。所用單功能反應物的平均用量應當使與二元羧酸的所需反應進行到底，該二元羧酸在一個優選實施方式中可在自然降解過程中自行降解。這類至少以天然源為主的改性醇酸樹脂的特徵在於，超過50％(重量)，優選60至70％(重)的醇酸樹脂含有天然物料基組分，尤其為甘油和一元羧酸，而聚合物分子中的其餘部分為二元羧酸和必要時的附加的二元醇組分。
將本發明的穩定劑加入土壤有兩種特別方式，必要時這兩種方式也可以結合使用。在第一種實施方式中，第一步先加入基於聚乙烯酯製劑的浸漬組合物，接著分開加入穩定劑製品。但同樣也可以同時將兩種處理劑加入土壤表面中。需要時可以先使通常為水劑的浸漬組合物和穩定劑進行混合，然後一起加到土壤上。這兩種方法也可以結合使用。理論上可以有其它不同方式先加穩定劑然後加入浸漬組合物，但這通常會產生令人不滿意的結果。
具體情況下加入的穩定劑的量受很多因素的影響。通常，最低量為至少約50g/m2土壤面積，優選至少約100g/m2，適用於持續地提高聚醋酸乙烯基浸漬組的強度。這裡所述下限是施用於無水和無必要時的助流劑的穩定劑混合物。在特殊情況下穩定劑用量可最高達400g/m2土壤面積，通常在約150至250g/m2範圍內可以得到令人滿意的結果。
以無水的純有效混合物為基準，穩定劑與浸漬組合物的用量比可在寬範圍內變化。例如合適的尤其是PVAc基浸漬組合物對穩定劑(無水有效物質)的用量比為約5∶1至1∶5，優選範圍為1∶3至2∶1。在多數應用情況下用等量比的浸漬組合物和穩定劑證明是實用的。
將有效物質含量充分稀釋至可用的水劑可對在地表面浸漬的深度產生一定的影響。有效物水劑的施用可用手進行例如用灑水壺進行，但在工業規模中用噴嘴進行。只要不在一個工藝步驟共用或同時施加兩種有關組分，可在第一次施加浸漬組合物與第二次施加本發明定義的穩定劑水劑在其間要空一段時間，這段時間通常為幾小時，便需要時也可以更長。
基於選定的聚乙烯酯分散液的浸漬組合物的性質請參見本申請人的在先德國申請P4324474.2。除了其原始公開內容外還應附加說明原聚醋酸乙烯酯適合用作浸漬組合物的聚合物粘合劑。但本發明並不限於聚醋酸乙烯酯。乙烯醇與低級單羧酸-尤其在羧酸基含4或5個以下碳原子-的其它聚合物也可以使用。除聚醋酸乙烯酯外，聚丙酸乙烯酯及其水製劑是特別重要。這裡既可以用所述聚乙烯酯的均聚物也可以用其共聚物。
在本發明的另一種改型中，可由乙烯酯類共聚物製得的浸漬組合物的一種重要組分。這裡特別要考慮具有較高級單元羧酸的乙烯酯的醋酸乙烯酯和/或丙酸乙烯酯類的低級乙烯酯的共聚物是特別合適的乙烯酯共聚物。在這類共聚物中優選的尤其是至少8個且更好為至少10個碳原子的飽和一元羧酸的乙烯酯，其中特別重要的是含10至16個碳原子的一元羧酸。在這些共聚物中基於多種考慮所選用的一個重要代表例如是醋酸乙烯酯-月桂酸酯共聚物。
下面為了充分公開本發明，在參考所引用在先申請的條件下說明聚醋酸乙烯酯基浸漬組合物的基本規則，有意義的是這些說明可用於前面所述的在浸漬組合物中形成聚合化合物的更多的可能性。
為了改進所浸漬土壤表面的機械承載能力，通常向聚醋酸乙烯酯分散體中添加增塑劑。優選的可生物降解的增塑劑是甘油與低級脂族一元羧酸的三酯，含低級脂族一元醇的檸檬酸三酯和/或至少部分烯化不飽和脂肪酸的環氧化甘油三酸酯。以較低的量將這些增塑劑添加到含水聚醋酸乙烯酯分散液中。以約50％(重量)的含水聚醋酸乙烯酯分散液為基準，該量一般為約1至15％(重量)，優選量為約3至10％(重量)。脂族一元羧酸的優選的甘油三酯在分子中含有2至6個優選2至4個碳原子的一元羧酸基團。這裡特別重要的增塑劑是三醋精。適用的檸檬酸三酯含有2至6個碳原子尤其是2至4個碳原子的脂族一元醇的基團。在這類適用的代表是檸檬酸三酯，它含有檸檬酸基團本身，也可以在其羥基被乙醯化的改型形式的檸檬酸衍生物。
浸漬組合物的增塑劑的特點是，甚至較少量的增塑劑組分即可提供固化層足夠的柔韌性。
關於添加增塑劑的必要性的特定方面是使用上述乙烯酯共聚物的情況下，該共聚物分子中含有與較高級一元羧酸，尤其是脂肪酸一起的醋酸乙烯酯和/或丙酸乙烯酯類的低級乙烯酯。申請人進一步的研究表明，基於這些乙烯酯共聚物的浸漬組合物即使不添加增塑劑也能滿足足夠的韌性的浸漬和可生物降解這兩種要求。因此，在這種情況下沒有必要使用增塑劑，如現有技術已知並在開始所引用的申請人的德國在先申請P4324474.2的描述的那樣。
本發明的優選措施也是，所選定浸漬組合物和穩定劑也可加入可生物降解的從而是生物學可接受的其它添加物。按照本發明，可以使用可生物降解的保護膠體尤其是用於穩定含水製劑的。適用的保護膠體例如為聚乙烯醇，另一方面，也可以用澱粉和/或水溶性澱粉衍生物，其中該澱粉進行部分降低分子量。然而，加入澱粉和/或水溶性澱粉衍生物類的易降解的天然物料會損害膜抗雨蝕的穩定性，從而存在膜過快降解的危險。本發明使用的穩定劑可起到這方面的重要的補救作用。保護膠體及乳化劑的用量，以所加入含水乳液或分散液的無水有效物質為基準，一般為最多約5％(重量)，尤其為約0.5至3％(重量)。
在本發明的範圍內，也可以使用現有技術中開發的用於形成表面膜的技術手段。例如在這方面，尤其在浸漬組合物的含水製品中使用生長促進的有效物質，尤其是有肥料作用的助劑和/或使用優選細粒狀的固體物料。在最後提及的情況下，已知現有技術中提供使用來自天然物料的細粒狀固體如木屑、稻草粒、穀殼、椰殼和/或亞麻纖維等，以此方式形成進一步促進植物生長的局部開孔，而不損害加固層的整體粘接。
尤其在浸漬組合物和/或穩定劑的含水製劑中，希望使用少量的表面活性劑組分。其中特別適用的表面活性劑是O/W型的，在優選的實施方式中它們具有良好的生物相容性和尤其是生物可降解性。在這方面特別重要的是基於烷基聚苷(APG)的相應表面活性劑。使用這些組分一方面易於穩定尤其是含水製劑中的穩定劑組分的穩定作用，例如亞麻子油在含水分散體中的穩定作用，另一方面還可以促進穩定土壤的潤溼。這種輔助措施例如在加固過幹沙土時具有實際意義。所用表面活性助劑的種類和用量可由相關的專業知識得知。
土壤加固有效物質水製劑的使用可以公知方式與植物種子的播種一起進行。但土壤的相應處理也可在加固使用尤其是本發明定義的含水浸漬組合物使用前或之後進行。
用本發明所述助劑進行的大田試驗表明，不僅可以達到所要求的土壤表面的加固，並在至少幾周的相當時間內保持該作用，同時對植物的發芽過程和生長過程沒有實質性影響，此外，還常常具有其它所希望的效果與相鄰的未處理土壤相比，本發明處理過的土壤的水分保持明顯提高。這說明，在乾燥地區和/或在較熱的氣候條件下加固和綠化土地是有特別重要的好處。
本發明還提出可增強該作用的其它改型方案天然物料化學、合成化學和/或半合成化學已經開發了大量聚合物組分，它們具有極好的吸水能力和對所吸水具有很高的保持能力。這類材料以所謂「高級漿料(super-slurpers)」在各種應用領域尤其是衛生領域得到廣泛應用。按照本發明可將這種親水性聚合物材料的合適製品用於整修土壤表層，從而促進植物生長同時，在播有植物種子例如草種的土壤表面可限制人工雨水量和/或次數。這些親水性半合成或全合成的聚合物材料可在用本發明所述浸漬組合物處理土壤表面之前加入土壤中，但有時也可以考慮將親水性助劑和至少一部分粘合性能的浸漬組合物結合使用。這些親水助劑的化學性質可參見與所述類型助劑有關的文獻。按本發明範圍還可以使用促進生長的助劑。
實施例例1在第一個試驗系列中，用粗建築用沙加固作為操作模型。該建築用沙放在33×24cm的盤中。沙層厚約2至3cm。
用一種基於含水聚醋酸乙烯酯分散液(第1試驗組)及基於醋酸乙烯酯/月桂酸乙烯酯重量比約為3/1的VAc/VL共聚物的相應的水分散液(第2試驗組)作粘合劑，分散液由水稀釋到固含量約為10％(重量)。以2,000g/m2的量儘可能均勻地將這些分散液噴塗、淋灑、刷塗到沙土表面上。第1試驗組的分散體含有三醋精作增塑劑，第2試驗組的物料沒有增塑劑。
在乾燥約24小時後，以2,000g/m2的用量施用稀釋到10％(重量)的水製劑形式的穩定劑。因此所施用的PVAc聚合物及共聚物兩者的量和穩定劑一樣為200g/m2。
在另一個試驗中，使用含10％(重量)PVAc和10％重量穩定劑的20％(重量)的水分散液處理盤中的建築用沙。這裡所使用的是也是2000g/m2。
作為本發明的穩定劑用市售的醇酸樹脂分散液-杜塞道夫E.JAGER公司的商品「Jagalyd WE 57」。
使本發明處理過的沙樣在盤中乾燥並進行評價或者經灑水循環，然後測量其溼態強度。此外還要測定加固沙層的厚度。
下表1中列出了所進行的處理步驟和後處理以及試樣的評價。評價處理沙層的強度使用下列符號F++＝硬表面F+＝產生表面，但已加固F＝表面部分地被加固F＝表面稍有加固表1對比例浸漬劑 PVAcPVAc/VL增塑劑 5％三醋精穩定劑(醇酸樹脂)Jagalyd WE 57塗覆濃度(％(重量))10 10 10沙層厚度2-3cm2-3cm2-3cm幹後強度F++F+F++加固層厚度 1.6cm 0.74cm第一次澆水溼態外觀 F+F+F乾燥24h後外觀 F++F++F人工灑水一周後 FFF溼態評價本發明實施例浸漬劑 PVAcPVAc PVAc PVAc/VL PVAc/VL增塑劑 5％三醋精 5％三醋精5％三醋精穩定劑 JagalydWE57 JagalydWE57 JagalydWE57 JagalydWE57 JagalydWE57(醇酸樹脂)使用方式 分開分開 分開 分開 一起塗覆濃度(％重量) 10 10 10 10 10比率(PVAc/ 1∶10.2∶0.8 0.8∶0.2 1∶1 1∶1穩定劑)沙層厚度 2-3cm 2-3cm2-3cm2-3cm2-3cm幹後強度 F++F+FF++F++加固層 2.0-2.5cm 1.8-2.0cm0.5-0.7cm2.0cm2.0cm厚 度第1次燒F++F+F+F++F++水溼態外觀乾燥24hF++F+F+F++F++後外觀人工灑水 F++F++F F++F++一周後溼態評價在另一個試驗系列中，類似的盤不在實驗室中進行人工灑水，而是於1994年三至四月放在申請人總部的室外環境中，然後評價。
評價結果列在下表2中。
表2浸漬劑PVAc PVAcPVAc增塑劑5％三醋精 5％三醋精 5％三醋精穩定劑(醇酸樹脂)Jagalyd WE 57 Jagalyd WE 57 Jagalyd WE 57使用方式 分開 分開分開塗覆濃度(％量)5 10 30比率 1∶1 1∶11∶1沙層厚度 2-3cm 2-3cm 2-3cm幹後強度 F++F++F+加固層厚度2.0-2.5cm 2.1-2.5cm 0.3-0.6cm戶外放1天的溼態外觀 - F++-戶外雨淋1周後的外觀 F++F++F戶外雨淋1月後的外觀 F++F++F外雨淋2月後的外觀 F++由表2最後一欄與此前欄的對比可知，浸漬組合物在土壤表面的滲入不夠，得到不滿意的加固值。在所示情況下，由於含水處理劑中有效物質濃度過高不能使浸漬組合物及有關的穩定劑滲入到令人滿意的深度。
為了評價不同塗覆量和塗覆濃度的影響，在沙層約厚10cm的槽中重複上述試驗。結果列在下列3中。
表3浸漬劑PVAc PVAcPVAc增塑劑 5％三醋精 5％三醋精5％三醋精穩定劑(醇酸樹脂)Jagalyd WE 57 Jagalyd WE 57 Jagalyd WE 57使用方式 一起一起一起塗覆濃度(％量) 5 10 30
比率 1∶1 1∶1 1∶1沙層厚度 10cm 10cm 10cm幹後強度 F++F++F+加固層厚度2.0-2.1cm2.1-2.4cm 0.8-1.0cm戶外放1天的 F++F++F溼態外觀例2將實施例1試驗室試驗的結果在實際測試驗中進一步進行研究。
在5m高的約成45°傾斜的土壁上用本發明定義的含水加固製劑塗覆2m寬的區域。其中將液體加入一個壓力容器中，在約8巴的容器壓力下經扁平噴嘴噴塗。塗覆持續了約3至5分鐘。
塗覆時土壁稍有潮溼(前一天下雨)。塗覆時及第二天都是晴天。為測試植物生長，在待處理區域及其周圍都播種了天然草籽。
按下列說明「試驗號1至7」處理7塊試驗區並評價。試驗細節如下。
試驗號1加固材料 PVAc施加方式 噴塗供貨形式 57.5％(重)施加形式 10％(重)供貨形式的水的稀釋比1∶5.75塗覆面積 10m2塗覆劑用量20升固體塗覆密度 200g/m2後處理無剛塗後的結果 柔韌，粘連在一起試驗號2加固材料 PVAc 醇酸樹脂施加方式 單獨噴塗 等3h後噴塗供貨形式 57.5％(重) 65％(重)施加形式 10％(重) 10％(重)供貨形式的水的稀釋化1∶57.5 1∶6.5塗覆面積10m210m2使用形式所用量 20L 20L固體塗覆密度200g/m2200g/m2後處理 無 無剛塗後的結果柔韌，粘連 柔韌，粘連試驗號3加固材料PVAc醇酸樹脂施加方式一起噴塗供貨形式57.5％(重) 65％(重)使用形式10％(重)10％(重)供貨形式的水的稀釋化1∶2.9 1∶3.3塗覆面積10m210m2使用形式所用量 20L 20L固體塗覆密度200g/m2200g/m2後處理 無 無剛使用後的結果柔韌，粘連 柔韌，粘連試驗號4加固材料PVAc醇酸樹脂使用方式 混合物噴塗供貨形式57.5％(重) 65％(重)使用形式10％(重)10％(重)供貨形式的水的稀釋化1∶2.9 1∶3.3塗覆面積10m210m2使用形式所用量 20L 20L固體塗覆密度200g/m2200g/m2後處理 3h後以2l/m2灑水剛塗後的結果柔韌，粘連在一起試驗號 5加固材料低聚丁二烯基的市售產品使用方式噴塗供貨形式35％(重)使用形式3.5％(重)供貨形式的水的稀釋化1∶10塗覆面積10m2使用形式所用量 10L固體塗覆密度35g/m2後處理 無剛塗後的結果不粘合試驗號6加固材料PVAc施加方式用灑水壺供貨形式57.5％(重)施用形式10％(重)供貨形式的水的稀釋化1∶5.75塗覆面積10m2使用形式所用量 20L固體塗覆密度200g/m2後處理 無剛塗後的結果柔韌，撓性，粘合試驗號7加固材料PVAc醇酸樹脂施加方式 混合噴塗供貨形式57.5％(重) 65％(重)使用形式10％(重) 10％(重)供貨形式的水的稀釋化1∶2.9 1∶3.3
塗覆面積 10m210m2使用形式用量 10L10L固體塗覆密度 100g/m2100g/m2後處理無剛塗後的結果 撓性，粘合除了第5區外，所有試驗區在塗覆後3小時土壤表面明顯加固。在第5區(低聚丁二烯基處理劑)看不出明顯的土壤加固。
在進一步的試驗中，有規律地觀察這些處理過的試驗區和靠界邊的區域，並在乾熱氣候條件下經受人工灑水。具體如下試驗開始於1994年六月中的氣候熱而幹。試驗區幹透時採不到裂紋。
使用10天後在28℃的戶外用泵對每個試驗區進行5分鐘灑水。其中泵壓約為25巴，噴灌量為24.6升水/m2。
試驗區1至7的評價如下第1區吸水很好，灑水後在斜坡上部四分之一區域出現嚴重滑坡。
第2區吸水很好，保持了強度，無裂紋，無滑坡。
第3區吸水很好，保持了強度，無裂紋，無滑坡。
第4區吸水很好，灑水3分鐘後出現裂紋，有滑坡危險。
第5區吸水中等，水從表面流過，短時灑水、注水後即出現裂紋，3分鐘後停止灑水。
第6區吸水很好，保持了整體強度，無裂紋，無滑坡。
第7區吸水很好，保持了強度，無裂紋，無滑坡。
灑水4.5小時後重新檢測試驗區的狀況並評判。具體如下第1區表面僅為薄殼，有裂紋。
第2區表面為薄殼，狀況好，有強度裂紋。
第3區同第2區。
第4區表面有些硬，灑水後沒有進一步的裂紋或滑坡。
第5區由表面處理幾乎沒有什麼可看或可感覺。
第6區表面堅硬但無裂紋，狀況很好。
第7區同第6區。
所有試驗區在強熱下並未乾透，反而呈現出良好的潮溼狀態。試驗區附近的未處理區域在同樣的時間變得很乾。事先播下的草籽在任何一塊試驗區都沒有被衝掉。
試驗開始3周後(在此期間試驗區上有多次大雨)，與未處理的相鄰的播種土塊相比，加固的草籽已發芽，植物生長似乎未受阻礙。
實施例3按照例1的方法，用PVAc作為浸漬劑，但用本發明其它的穩定劑進行進一步的試驗。下表4列出了所用的製劑和由此得到的結果。
首先用杜塞道夫E.JAGER公司的商品「JAGALYD WE 156」作穩定劑。它是一種在水乳化的無水並無有害物質的天然/合成基粘合劑，它例如可以用於以水稀釋的木材防腐漆。在表4的另外兩個試驗中用亞麻子油作本發明的穩定劑，其中一次用10％的含水乳液(用APG作乳化助劑)形式的亞麻子油，在另一次試驗中用亞麻子油塗到待穩定化的沙中。
在所有試驗中浸漬組合物是含有5％重量三醋精的含水PVAc分散液，在第一工藝步驟將其與本發明的穩定劑分開塗到待加固的沙上。
由下表4列出了在人工灑水後原料的細節和測試的結果。其中強度值(F)與例1中所用的符號一致。
表4浸漬劑 PVAc PVAc PVAc增塑劑5％三醋精 5％三醋精 5％三醋精固體塗層17.7g/380cm27.7g/380cm27.7g/380cm2施加濃度 10％ 10％ 10％穩定劑 Jagalyd WE 156 亞麻子油 亞麻子油固體塗層27.7g/380cm27.7g/380cm27.7g/380cm2施加濃度 10％ 10％-+APG以乳化 - 1.50％ -沙或土厚度3cm 3cm3cm施加方式 分開 分開 分開幹後強度 F+F+F+加固層厚度 1.8cm 1.0cm 1.4cm第1次人工灑水 1.5l/m21.5l/m21.5l/m2強度 F+F F+第2次人工灑水 3.0l/m23.0l/m23.0l/m2強度 F+F F+第3次人工灑水 1.5l/m21.5l/m21.5l/m2強度 F++F++F++第6天的沉積量 12l/m212l/m212l/m21周強度 F+F+F+
權利要求
1.在室溼呈固體和/或在空氣下固化的脂肪酸和脂肪醇和/或至少基本上水不溶性的酸、醚和/或其鹽的應用，它作為可降解的和生物上可相容的穩定劑用於增強土壤浸漬組合物的抗水性，該浸漬組合物基於具有C1-5單羧酸和其與少量更高級單羧酸的混合物的聚乙烯醇的酯。
2.權利要求1所述的應用，其特徵是，穩定劑是與含有生物可降解的增塑劑的聚醋酸乙烯酯一起使用，優選的增塑劑是甘油與低級脂族單羧酸的三酯、與低級脂族單元醇的檸檬酸三酯和/或至少部分烯化的不飽和脂肪酸的環氧化三酸甘油酯。
3.權利要求1和2所述的應用，其特徵是，至少部分單烯化和/或多次烯化的不飽和脂肪酸、脂肪醇和/或其具有醚和/或酯結構的衍生物用作穩定劑。
4.權利要求1和2所述的應用，其特徵是，飽和的和/或單烯化的和/或多烯化的不飽和脂肪酸與多價陽離子形成的鹽至少部分是用作穩定劑，周期表的第二和/或第三主族是相應代表元素，尤其是鈣和/或鋁的鹽是優選的。
5.權利要求1至4所述的應用，其特徵是，穩定劑與聚乙烯酯基浸漬組合物混合使用和/或先用聚乙烯酯基浸漬組合物穩定土壤後使用該穩定劑。
6.權利要求1至5所述的應用，其特徵是，穩定劑也以含水製劑形式，尤其是以含水分散液和/或乳化液的形式使用並就這樣加入到土壤中。
7.權利要求1至6所述的應用，其特徵是，至少使用在5至15℃溫度下呈固體的穩定劑同時也使用有機助流劑。優選的是使用生物相容性並可降解的，優選的有機助流劑是與穩定劑混溶的。
8.權利要求1至7所述的應用，其特徵是，使用基於在5至15℃溫度下可流動的並優選的是低揮發的醇、醚和/或羧酸酯的組分作為助流劑。
9.權利要求1至8所述的應用，其特徵是，用至少部分地烯化的不飽和脂肪酸與多元醇，優選的是含2至6個羥基和至多6個碳原子低級醇的全酯和/或偏酯作酯基穩定劑，特別重要的是產生甘油脂或偏甘油酯和或其低聚物的。
10.權利要求1至8所述的應用，其特徵是，脂肪酸和/或脂肪醇和聚羧酸和或多元醇類衍生的多官能反應劑的低聚酯或聚酯是用作酯基穩定劑，醇酸樹酯類、聚乙烯醇低聚物和用脂肪酸基團酯化的聚合物或必要時用烯化不飽和的脂肪酸基團酯化的甲基丙烯酸酯低聚物是優選的。
11.權利要求1至10所述的應用，其特徵是，所用的脂肪酸/脂肪醇及其基團是在分子中有6至30個碳原子優選的是10-24個碳原子的相應組分特別有意義的是產生含有可以是單烯化和/或多烯化的不飽和的12至22個碳原子的相應組分。
12.權利要求1至11所述的應用，其特徵是，使用基於天然物料的脂肪酸、酯肪醇或其酯、醚及鹽。
13.權利要求1至12所述的應用，其特徵是，使用基於聚醋酸乙烯酯和/或聚丙酸乙烯酯和/或基於這些低級乙烯酯與較高級脂肪酸的乙烯酯的共聚物的浸漬組合物尤其是月桂酸乙烯酯，其中較高級脂肪酸乙烯酯優選地在共聚物中呈少量。
14.權利要求1至13所述的應用，其特徵是，聚乙烯酯基浸漬組合物與脂肪基團基的穩定劑的用量比(無水有效物質)為5∶1至1∶5優選為1∶3至2∶1。
15.權利要求1至14所述的應用，其特徵是，使用穩定劑或其與具有最低成膜溫度範圍為0至15℃的成膜助劑的混合物。
16.權利要求1至15所述的應用，其特徵是，聚乙烯酯基浸漬組合物和穩定劑的使用量都是至少50g/m2優選為至少100g/m2而最好是150至250g/m2的要處理土壤面積。
17.權利要求1至16所述的應用，其特徵是，在加入助劑前和/或與助劑一起向土壤播種用於加固土壤的植物種籽。
全文摘要
描述了在室溫下為固態和/或接觸空氣時固化的脂肪酸、脂肪醇和/或其至少基本上不溶於水的酯、醚和/或與尤其多價陽離子的鹽作為可降解的和生物相容的穩定劑以提高用聚乙烯酯基助劑尤其PVAc浸漬的土壤的耐水性。
文檔編號C09K17/20GK1155291SQ95194553
公開日1997年7月23日 申請日期1995年8月1日 優先權日1995年8月1日
發明者沃爾夫岡·裡特, 史蒂芬·范塔普維卡扎, 克裡斯蒂安·霍爾特金 申請人:漢克爾股份兩合公司