PT1399397E - Polímeros aniónicos contendo materiais sólidos, hidroabsorventes, e com uma estrutura esponjosa, assim como a sua produção e utilização - Google Patents

Description

ΡΕ1399397 1 DESCRIÇÃO "POLÍMEROS ANIÓNICOS CONTENDO MATERIAIS SÓLIDOS, HIDROABSORVENTES, E COM UMA ESTRUTURA ESPONJOSA, ASSIM COMO A SUA PRODUÇÃO E UTILIZAÇÃO" O objecto da invenção é uma substância sólida particulada, em forma de torrões semelhantes a terra, hidroabsorvente e que se expande com água, contendo compostos minerais moídos como nutrientes para plantas, adjuvantes e fibras, de preferência, e/ou essencialmente rochas eruptivas finamente moídas como nutrientes para plantas, e eventualmente outros aditivos sólidos e/ou líquidos, caracterizada por a percentagem mássica dos constituintes minerais ser, pelo menos, 30%, em relação à substância seca, e por se encontrar incorporada num polímero reticulado do tipo esponjoso que absorva água e líquidos aquosos formando um hidrogel e que, eventualmente, contenha ainda adicionalmente silicatos alcalinos hidros-solúveis. Além disso, são apresentados dois processos simples para fabrico de produtos com diferentes graus de neutralização, sendo ainda mencionadas outras possíveis utilizações.

Os produtos da invenção diferenciam-se dos produtos tradicionais pelo processo de produção e pela sua composição. Exteriormente, as partículas do produto possuem 2 ΡΕ1399397 uma coloração da cor de terra e, quando húmidas, são directamente comparáveis ao húmus. Durante o processo de expansão em liquidos aquosos ocorre um efeito absorvente, devido ao aumento do volume dos poros, efeito esse que causa um aumento da absorção dos liquidos devido à capacidade de absorção da fracção polimérica. Têm sido frequentemente descritos polímeros absorventes de água e de líquidos aquosos formando hidro-géis. Para a sua produção são utilizados ácidos carbo-xílicos hidrossolúveis, insaturados com grupos monoetileno (por exemplo, ácido acrílico) e os seus derivados, a maior parte das vezes após neutralização parcial dos grupos ácido com uma substância alcalina, em conjunto com um ou mais agentes reticulantes, que apresentam intramolecularmente, pelo menos, duas insaturações com grupos etileno. A polimerização é efectuada em solução aquosa ou pelo processo de polimerização em suspensão ou em emulsão invertida, tal como descrito na US 4,286, 082, DE-PS 27 06 135, US 4,340,706 e DE-PS 40 010.

Outras possibilidades são a produção de polímeros de enxerto, por exemplo, com utilização de celulose e de amido modificado (DE-OS 26 12 846) ou álcool polivinílico (DE-PS 40 20 780) e posterior tratamento do gel polimérico ou da resina na forma de pó, por reticulação da superfície das partículas do polímero, por exemplo, segundo a DE-PS 40 20 780 Cl. 3 ΡΕ1399397

Como co-monómeros são utilizados monómeros hi-drossolúveis, insaturados com grupos monoetileno, como a acrilamida, metacrilamida, (met-)acrilamida N-alquilada, (met-)acrilamida N-dialquilamino-alquilada, ZV-metilol-(met-)acrilamida, N-vinilamida, N-vinilformamida, N-vinilacetamida e N-vinil-N-metil-acetamida, N-vinil-N-metil-formamida, vinilpirrolidona, assim como hidroxi-alquil-(met-)acrilatos, como o hidroxietilacrilato e ésteres (met-)acrílicos de éteres polietilenoglicol-monoalílicos e éteres alílicos de polietilenoglicóis.

De acordo com a EP 205 674 AI também é descrito um processo de produção preferido, em que uma solução de monómero aquosa, não previamente neutralizada, é sujeita a uma reacção de polimerização radicalar a uma temperatura entre 0°C e 100°C, de preferência, entre 5°C e 40°C, e somente após a polimerização completa e fragmentação do hidrogel formado é que se ajusta o grau de neutralização desejado, num misturador, com uma solução de hidróxido alcalino. A GB-A-137 6091 apresenta um polímero granulado, solto, insolúvel com capacidades de expansão, que é misturado com uma substância de carga inerte. Todos os polímeros obtidos por diversos métodos são também designados, em linguagem corrente, como superabsorventes.

Uma área de aplicação preferida para estes superabsorventes é o sector de produtos sanitários e de higiene. Actualmente podem ser encontrados, entre outros, em artigos para incontinentes, em fraldas para bebés e em tampões. É 4 ΡΕ1399397 evidente, que nestes casos é necessário um pH compatível com a pele, assim como uma rápida mas também completa absorção das secreções. Desta forma, o grau de neutralização dos hidrogéis situa-se entre 50% e 80%, percentagem molar em relação ao grupo ácido existente no polímero. A natural capacidade de absorção das secreções é conseguida por tratamento térmico das partículas de polímero previamente secas e fragmentadas em presença de um agente reticulante (DE-PS 40 20 780 Cl). É evidente que os polímeros que formam hidrogéis obtidos para o sector dos produtos de higiene também podem ser utilizados como reservas de água no sector botânico. No entanto, a sua aplicação nesta área tem associados diferentes requisitos.

De modo a conseguir um bom crescimento de plantas, é necessário ter em consideração toda a estrutura do solo em conjunto com o superabsorvente. Aspectos como características do solo e capilaridade do solo ganharam importância. Consoante os casos, os minerais e os nutrientes necessários para as plantas devem ser tidos em consideração e integrados. Em paralelo, verificou-se que os polímeros ainda são muito sensíveis em relação aos compostos alcalino-terrosos e à radiação ultravioleta (UV). Como referido no pedido alemão de patente com a referência 101 14 169.6, só se conseguem eliminar amplamente as deficientes propriedades dos polímeros anteriormente referidas, por adição de silicatos alcalinos. O novo 5 ΡΕ1399397 problema consiste em melhorar de tal forma a estrutura e as características do solo com auxílio de materiais contendo substâncias sólidas e poliméricas e que apresentem simultaneamente uma óptima fonte de nutrientes para as plantas, de modo que todas as condições principais para o crescimento são satisfeitas. A porosidade do produto melhora a capilaridade do solo e, simultaneamente, influencia positivamente a qualidade do solo devido à presença de minerais finamente moídos. Além disso, o elevado teor em minerais representa uma sobrecarga do superabsorvente, de modo que em solos com muita humidade estes não flutuam.

De modo a obter as propriedades do produto desejadas pode variar-se num largo espectro o tipo e quantidade das substâncias minerais incorporadas no polímero, sendo, no entanto, preferido como nutriente mineral para as plantas, a rocha eruptiva moída e/ou estando maioritariamente no produto final. Consoante o seu teor em S1O2 determinado, esta rocha pode ser classificada em dois grupos. 0 primeiro grupo, aqui designado por grupo A e básico, possui uma percentagem mássica em Si02 inferior a 50%; o segundo grupo, aqui designado por grupo B e ácido, possui uma percentagem mássica superior a 50%. Como, em geral, o produto produzido deve ser neutro, as rochas eruptivas básicas do grupo A são as que têm maior utilização, porque deste modo também se podem poupar substâncias alcalinas. As rochas eruptivas ácidas do grupo 6 ΡΕ1399397 B são as preferidas quando o produto se destina a ser utilizado para tratamento de liquidos amoniacais e/ou alcalinos ou massas provenientes da decomposição bacteriana de substâncias orgânicas (por exemplo, estrume liquido).

Como a composição inorgânica das rochas erupti-vas, em especial no que diz respeito a elementos vesti-giários, em conjunto com a granulometria das partículas influencia o decurso da reacção de polimerização e, deste modo, a estrutura esponjosa o produto produzido, é necessário esclarecer os efeitos da presente rocha moída recorrendo a ensaios. Como esta rocha moída constitui simultaneamente uma fonte de nutrientes minerais para as plantas, a sua granulometria deve ser escolhida de modo a situar-se numa gama inferior a 200 pm, de preferência, inferior a 100 pm.

Como se pode verificar na apresentação seguinte, as substâncias minerais sólidas classificadas como rocha eruptiva adicionalmente adicionadas actuam, durante o processo de fabrico e durante a sua utilização, de modo distinto. No entanto, não é obrigatória a sua adição.

Consoante a sua função, podem ser utilizadas as seguintes substâncias minerais: a) Adjuvantes sensíveis a ácidos, utilizados como fonte de CO2 para tornar a solução de monómeros inerte: por exemplo, greda, trasse, dolomite, magnesite. 7 ΡΕ1399397 b) Substâncias sólidas, utilizadas como espessantes, estabilizadores da esponja, sequestradores de catiões, retardantes de polimerização e aceleradores de expansão: minerais argilosos absorventes de água como, por exemplo, a bentonite. c) Substâncias fibrosas e cargas: substâncias minerais da crosta terrestre utilizadas como constituintes naturais, como, por exemplo, o feldspato e a areia de quartzo. É usual, antes do inicio da reacção de polimerização eliminar extensivamente o oxigénio da solução de monómero. Para tal, em geral, é bombeado azoto durante um longo periodo. Verifica-se que, nestas condições, as substâncias minerais contendo carbono libertam dióxido de carbono suficiente para a efectuar a polimerização e produzir a estrutura esponjosa desejada. Caso não se utilizem estas substâncias minerais, pode, em alternativa, ser bombeado dióxido de carbono ou água contendo carbonatos. As substâncias minerais do grupo b), como a bentonite, são caracterizadas por poderem absorver mesmo pequenas quantidades de líquidos (e assim da solução de monómero) e por possuírem a capacidade de se ligar a catiões. Deste modo, estas substâncias contribuem para a resistência e para o comportamento de expansão da esponja. No entanto, deve ter-se atenção que estas substâncias são retardadoras da polimerização. A sua granulometria deve situar-se entre 0,1 mm e 8 mm, de preferência, entre 0,3 mm e 5 mm. ΡΕ1399397

As substâncias minerais do grupo c) são adicionadas mesmo não possuindo qualquer função especifica no processo de fabrico do produto. No entanto, como são contabilizadas para a determinação do teor mineral de sólidos do produto e contribuem para o seu peso, não devem estar ausentes. Além da exigência de que a sua granulometria seja compatível com a granulometria das partículas do grupo b), estas substâncias fibrosas não possuem outros requisitos específicos. A percentagem mássica de sólidos do produto da invenção, numa base seca é, pelo menos, 30%. Para o teor de sólidos contribuem as rochas eruptivas do grupo A e B, assim como substâncias minerais do grupo a) a c).

As restantes substâncias necessárias para a obtenção do produto final são componentes químicos, agentes de neutralização e silicatos alcalinos, assim como, eventualmente, fertilizantes contendo K, N, P e Si.

Durante a execução da reacção de polimerização de uma solução de monómero contendo substâncias alcalinas sólidas verifica-se que os sólidos que no início da polimerização se encontravam homogeneamente distribuídos podem separar-se por floculação e, deste modo, dificultar grandemente a formação da esponja. Por este motivo, também foi pesquisado um processo de polimerização que seja de mais fácil execução e em que não ocorra a floculação e aglomeração dos sólidos. Este problema foi solucionado de 9 ΡΕ1399397 diversos modos que correspondem aos requisitos de neutralização :

Processo I: As substâncias minerais são misturadas com os componentes hidrossolúveis não polimerizáveis, na forma de uma suspensão aquosa, contendo carbonatos alcalinos e/ou dióxido de carbono, e que podem adicionalmente possuir um catalisador com acção oxidante de modo a evitar a formação de aglomerados. Em seguida, são adicionados os monómeros contendo grupos ácido hidrossolúveis, insaturados com grupos etileno, um agente reticulante e, eventualmente por fim os co-monómeros, libertando-se dióxido de carbono e formando-se a espuma. Após a formação de espuma é efectuada a reacção de polimerização. Em seguida, o produto é fragmentado. Não é necessário um tratamento subsequente quando se preveja a utilização deste produto para absorção ou tratamento de liquidos amoniacais e/ou alcalinos ou quando se tenha obtido um valor de pH compatível com as plantas através da adição de uma quantidade de rocha eruptiva básica ou de substâncias sólidas do grupo a). Caso contrário, é possível neutralizar o excesso de ácido por tratamento subsequente com hidróxidos alcalino-terrosos e/ou hidróxidos alcalinos ou misturas com cal ou dolomite. É apresentado um outro processo de fabrico dos produtos com valor de pH neutro ou alcalino, processo esse que utiliza opcionalmente uma quantidade de alcalinos e que é, desde o início, idêntico ao processo I: 10 ΡΕ1399397

Processo II: As substâncias minerais são misturadas com os componentes não polimerizáveis na forma de uma suspensão aquosa, com as substâncias alcalinas neutralizantes de ácido, como, por exemplo, hidróxidos alcalinos, carbonatos alcalinos ou silicatos alcalinos, numa quantidade tal que, no máximo, seja neutralizada uma percentagem molar de 40% dos grupos ácidos insaturados contendo grupos etileno e opcionalmente com uma outra quantidade contida nas substâncias hidrófilas e/ou porosas. De modo a evitar uma reacção prematura da quantidade óptima com os grupos ácidos da solução de monómero, esta é adicionalmente encapsulada superficialmente, por exemplo com cera. Deste modo, consegue-se retardar a neutralização antes e durante a reacção de polimerização, de modo que a formação da estrutura esponjosa ocorre sem problemas e, não obstante, o produto contém a quantidade de alcalinos necessária para se atingir um grau de neutralização entre 60% e 80% (percentagem molar) . O resto do processo é como descrito no processo I.

Deste modo, conseguem-se obter produtos ácidos a neutros ou ligeiramente alcalinos com uma estrutura esponjosa estável que, para valores de pH neutros, absorvem grandes quantidades de água de modo idêntico aos super-absorventes. A água absorvida distribui-se pelos poros da rocha e pelo volume do gel. Por aplicação nos solos, e dependendo da quantidade de precipitação ou da disponibilidade de água, ocorre como que um "respirar" do solo, o que em presença de um teor de nutrientes minerais no 11 ΡΕ1399397 produto origina uma melhoria da qualidade do solo e um solo mais saudável.

Após o fabrico e fragmentação do produto, os inúmeros poros e vesículas possibilitam a incorporação de outras substâncias sólidas com diversas granulometrias e densidades, sem se recearem problemas de armazenamento ou de transporte. Estas substâncias podem ser rochas eruptivas e/ou substâncias dos grupos a) a c), mas também substâncias orgânicas, de origem natural ou sintética, que são designadas como sendo do grupo N (não minerais). Neste grupo, na forma fragmentada, encontram-se, por exemplo, algas, fibras, lenhite, cânhamo, madeira, resíduos de extracção do óleo de rícino, carvão mineral, palha, turfa, assim como produtos poliméricos insolúveis em água e que se expandem. Visto ser possível a posterior incorporação de diferentes agentes de carga, também é possível a aplicação não agrícola que será posteriormente referida. A abertura e o fecho das vesículas pode ser regulado pelo teor de água do produto.

Como anteriormente mencionado, no caso dos super-absorventes tratam-se de polímeros hidroabsorventes à base de homopolímeros e copolímeros de ácidos carboxílicos insa-turados com grupos monetileno. Estes últimos podem ser complementados com outros monómeros contendo grupos ácidos insaturados com grupos etileno. Em particular, podem mencionar-se: 12 ΡΕ1399397 Ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etacrílico, ácido crotónico, ácido sórbico, ácido maleíco, ácido fumárico, ácido itacónico, ácido vinilsulfónico, assim como ácido acrilamido-alquilsulfónico, ácido metacrilamido-alquil-sulfónico, como, por exemplo, ácido 2-acrilamido-2-metil-propanossulfónico, ácido 2-metacriloil-oxietanossulfónico, ácido 4-vinilbenzenossulfónico, ácido alilsulfónico, ácido viniltoluenossulfónico, ácido vinilfosfónico e ácido vinil-benzenofosfónico.

Como monómeros hidrossolúveis, copolimerizáveis, insaturados com grupos etileno é válida a já mencionada lista de substâncias, de modo que não é necessária a sua repetição. A percentagem mássica de co-polímeros pode atingir 50%, em relação aos componentes polimerizáveis da mistura de monómeros. Além disso, a mistura de monómeros pode conter polímeros hidrossolúveis até uma percentagem mássica de 30%, em relação à substância polimerizável da mistura de monómeros. Como polímeros solúveis podem mencionar-se: homopolímeros e co-polímeros dos monómeros ante-riormente mencionados, acetatos de polivinilo parcialmente saponifiçados, álcool polivinílico, amido, derivados de amido, amidos que sofreram polimerizações de enxerto, celulose e derivados de celulose, como a carboximetil-celulose, hidroximetilcelulose, assim como a galactomanose e os seus derivados oxialquilados. A solução de monómeros aquosa contém, pelo menos, um agente reticulante numa percentagem mássica entre 0,01% 13 ΡΕ1399397 e 5%, de preferência, entre 0,1% e 2,0%, em relação ao total dos monómeros polimerizáveis. Como agentes reticu-lantes podem utilizar-se todas as substâncias que possuam, pelo menos, dois grupos insaturados com grupos etileno ou, pelo menos, um grupo insaturado com um grupo etileno e, pelo menos um outro grupo funcional que seja reactivo em relação a grupos ácidos. Como agentes reticulantes podem mencionar-se:

Metilenobisacrilamida, monoésteres, diésteres e poliésters do ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico e ácido maleíco de álcoois polivalentes como do butanodiol, hexanodiol, polietilenoglicol, trimetilolpropano, penta-eritritol, glicerina e poliglicerina, assim como dos homólogos oxialquilados daí resultantes, assim como os ésteres destes ácidos com álcoois alílicos e os seus homólogos oxialquilados. Além disso, podem mencionar-se: dialilacrilamida, dialilftalato, trialilcitrato, citrato de éter polietilenoglicol tri-monoalílico, assim como éteres alílicos de dialcoóis e polialcoóis e os seus oxietilados. Os representantes deste último tipo são éteres polialílicos de glicerina, trimetilolpropano, pentaeritritol e os seus oxietilados, assim como tetraalil-oxietano e éteres poliglicidil-alílicos, como o éter etilenoglicol-diglici-dílico e o éter glicerino-glicidílico. Por fim, também podem utilizar-se as aminas e os seus sais com, pelo menos, dois substituintes insaturados com grupos etileno. Estes são a di- e trialilamina e o cloreto de tetraalilamónio. 14 ΡΕ1399397

Para iniciar a reacção de polimerizaçâo radicalar são utilizados sistemas redox usuais, por exemplo, compostos peróxidos e compostos azo, como o peroxomonossulfato de potássio, peroxodissulfato de potássio, terc-butil-hidro-peróxido e dicloridrato de 2,2'-azo-bis-(2-metilenopropio-namidina) e peróxido de hidrogénio conjuntamente com um ou mais agentes redutores com o sulfito de potássio, o forma-nidinsulfinato de potássio e o ácido ascórbico. Neste caso utiliza-se, de preferência, o agente oxidante. Usualmente, o inicio da reacção de polimerizaçâo comercial é efectuado, de preferência, por fotocatálise e sensibilizadores.

Como os produtos após o fabrico precipitam na forma de blocos, é necessária a sua fragmentação antes da subsequente utilização. Em geral, o primeiro passo é o corte de modo a obter discos, placas ou blocos mais pequenos. A partir das placas podem produzir-se as mais diversas formas por corte ou prensagem. Deste modo, é possível obter barras de secção quadrangular que, após serem espetadas na zona de alimentação, fornecem às raízes das plantas os minerais e fertilizantes necessários para o seu crescimento. No entanto, também podem ser directamente introduzidos uma trituradora, sendo possível a produção imediata de torrões semelhante a terra. 0 aspecto e a qualidade destes torrões são semelhantes às do húmus. Quando recentemente produzidos possuem ainda certas caracterís-ticas adesivas que podem ser aproveitadas para formação das mais diversas formas e estruturas, por simples compressão dos torrões. 15 ΡΕ1399397

Os produtos são especialmente adequados para o crescimento, germinação e cultivo de plantas e, por este motivo dão bons resultados em situações de solos pobres e más condições atmosféricas. Além disso, permitem uma redução adicional dos intervalos de rega e, deste modo, são especialmente úteis em regiões agrícolas com pouca chuva. Também é possível utilizar os produtos da invenção individualmente para cultivo de plantas. Uma forma de utilização especial é a utilização em vasos para plantas que estão ligados a um reservatório de água através de tubos capilares e dos quais os produtos-esponja retiram a água que é posteriormente retida pelas raízes da planta.

Os torrões com os seus poros e vesículas são especialmente adequados como substâncias de suporte para os mais diversos substâncias sólidas. De entre as inúmeras combinações possíveis deve ser mencionada a subsequente mistura com resíduos de extracção de óleo de rícino. Os resíduos de extracção de óleo de rícino precipitam durante a produção do óleo de rícino e são um fertilizante sólido.

Também é possível a mistura de um produto isento de fertilizantes com serradura ou aparas de madeira que, depois de seco, pode ser utilizado no sector dos produtos para animais como "areia para animais".

Também seria interessante incorporar posteriormente nos torrões partículas poliméricas sintéticas, 16 ΡΕ1399397 finamente divididas, frequentemente na forma de pó, cuja utilização na forma pura é normalmente problemática. Devido às caracteristicas adesivas dos torrões frescos conseguem-se preparar têxteis ou fibras de velo em cuja água não escorra e serem utilizados em qualquer local onde se pretenda a ligação e/ou fixação de produtos hidroabsor-ventes. Podem ser utilizados em relvados de locais ingremes, como revestimentos em transporte de carga e em revestimentos de caixões.

Caso estes têxteis e fibras de velo contendo os torrões estejam dotados adicionalmente de substâncias, naturais ou sintéticas, com capacidades flutuantes, podem ser utilizados em regiões húmidas para cultivo de plantas, como, por exemplo, cultivo de arroz, e consoante a preparação das substâncias, podem também ser utilizados para combate de insectos.

Deste modo, é evidente que os produtos da invenção, devido às suas caracteristicas extraordinárias e à estrutura vesiculada têm tanto um efeito de suporte, como um efeito sinérgico, para os mais diversos produtos líquidos ou sólidos. Deste modo, estes produtos não são somente reservas de água e fontes de nutrientes.

Em seguida, a invenção é descrita através das caracteristicas técnicas referida nas reivindicações. 17 ΡΕ1399397

Exemplos de realização

Foram utilizadas as seguintes substâncias sólidas: a) Lava proveniente da região de Eifel (Alemanha): Eifelgold-Urgesteinmehl, da firma LAVA-UNION GmbH, 53489 Sinzig, b) Trasse: da firma Mãrker-Zementwerk GmbH, 86665 Harburg, c) Bentonite: Smektonit Agrarbentonit 0/8 da firma MARX Bergbau GmbH & Co. 5431 Ruppach-Goldhausen

As substâncias químicas foram fornecidas pela firma Merck Eurolab GmbH, 44866 Bochum. O Wako V-50 foi obtido da firma Wako Chemicals GmbH, Neuss. O silicato de potássio 28-30°Bé foi obtido da firma Baerle & CO, 76593 Gernsbach/Rhein.

Exemplo 1 40,0 g de lava de Eifel finamente moída, 15,0 g de trasse finamente moído e 15,0 g de bentonite com uma granulometria média são misturados homogeneamente em 40,0 g de água descalcifiçada, contendo dióxido de carbono. Em seguida, é adicionada uma solução de monómero constituída por 15,0 g de acrilamida, 35,0 g de ácido acrílico, 160 mg de diacrilato de 1,4-butanodiol e 30,0 g de água descalcifiçada, pouco a pouco e com agitação de modo a controlar a formação de espuma. Quando a formação de espuma 18 ΡΕ1399397 termina, dá-se início à reacção de polimerização por adição dos seguintes catalisadores pela seguinte ordem: 1 ml de uma solução de Wako V 50 a 1,0% (m/m) , 2 ml de uma solução de peroxidissulfato de sódio a 1,0% (m/m), 1 ml de uma solução de ácido ascórbico a 0,2% (m/m) e 1 ml de uma solução de dissulfito de potássio a 1,25% (m/m). O bloco polimérico obtido após a polimerização e fragmentação absorve água de forma muito limitada, visto os grupos ácido do polímero não terem sido neutralizados. No entanto, líquidos amoniacais são absorvidos muito rapidamente e com boa capacidade de expansão. Se os torrões obtidos após a fragmentação forem colocados em água de abastecimento com uma dureza de 20° dH, contendo 15,0 g de hidróxido de potássio e 3,0 g de silicato de potássio, após 24 horas ocorre um aumento de peso de cerca de 30 vezes.

Exemplo 2 40,0 g de lava de Eifel finamente moída, 15,0 g de trasse finamente moído e 15,0 g de bentonite com uma granulometria média são misturados homogeneamente em 70,0 g de água descalcifiçada, contendo dióxido de carbono. Em seguida, são adicionadas 5 g silicato de potássio e uma solução de monómero constituída por 50,0 g de ácido acrílico e 160 mg de diacrilato de 1,4-butanodiol, pouco a pouco e com agitação de modo a controlar a formação de espuma. Após diminuição da formação de espuma, a reacção de polimerização é iniciada de forma análoga ao indicado no exemplo 1. Se os torrões obtidos após a fragmentação forem 19 ΡΕ1399397 colocados em água de abastecimento com uma dureza de 20° dH, contendo 21,5 g de hidróxido de potássio, após 24 horas ocorre um aumento de peso de quase 40 vezes.

Exemplo 3 20,0 g de lava de Eifel finamente moída e 5,0 g de bentonite de granulometria média são misturados homogeneamente com 70,0 g de água descalcifiçada, contendo dióxido de carbono. Em seguida, são adicionadas 5 g silicato de potássio e uma solução de monómero constituída por 50,0 g de ácido acrílico e 160 mg de diacrilato de 1,4-butanodiol, pouco a pouco e com agitação de modo a controlar a formação de espuma. Após diminuição da formação de espuma, a reacção de polimerização é iniciada de forma análoga ao indicado no exemplo 1. Se os torrões obtidos após a fragmentação forem colocados em água de abastecimento com uma dureza de 20° dH, contendo 21,5 g de hidróxido de potássio, após 24 horas ocorre um aumento de peso de cerca de 60 vezes.

Exemplo 4 115 g de lava de Eifel finamente moída, 15,0 g de trasse finamente moída e 20,0 g de bentonite de granulometria média são misturados homogeneamente com 64,0 g de água descalcifiçada, contendo dióxido de carbono, 12 g de silicato de potássio, 14 g de hidróxido de potássio (100%), 2,0 g de ureia e 1,5 g de ácido fosfórico (50%).Em 20 ΡΕ1399397 seguida, são adicionados 2 ml de uma solução de peroxidissulfato de sódio a 1% (m/m). Em seguida, adiciona-se, com agitação continua, 50,0 g de ácido acrílico, conjuntamente com 0,2 g de diacrilato de 1,4-butanoldiol. Após diminuição da formação de espuma, a reacção de polimerização é iniciada de forma análoga ao indicado no exemplo 1. Após fragmentação e armazenamento, durante 24 horas, em água de abastecimento com uma dureza de 20° dH os torrões atingem um peso cerca de 20 vezes do peso original.

Exemplo 5 100 g de lava de Eifel finamente moída, 15,0 g de trasse finamente moída e 40,0 g de uma mistura (1:1) de bentonite de granulometria média:argila expandida, contendo 10.0 g de uma solução de hidróxido de potássio a 50% (m/m) e 12,0 g de silicato de potássio encapsulados com cera, são misturados homogeneamente em 64,0 g de água descalcifiçada contendo 2,0 g de ureia, 1,5 g de ácido fosfórico (40%) e 14.0 g de hidróxido de potássio (100%). Em seguida, são adicionados 2 ml de uma solução de peroxidissulfato de sódio a 1,0% (m/m). Em seguida, são adicionados, com agitação contínua, 50,0 g de ácido acrílico, conjuntamente com 0,2 g de diacrilato de butanodiol. Após fragmentação e armazenamento, durante 24 horas, em água de abastecimento com uma dureza de 20° dH os torrões atingem um peso cerca de 28 vezes do peso original. 21 ΡΕ1399397

Exemplo 6

Uma porção de 100,0 g de uma mistura análoga à do exemplo 4 foi fragmentada e os torrões obtidos foram misturados com 15,0 g de carbonato de cálcio e parcialmente secos. A mistura foi utilizada como substrato para plantas, tendo-se obtido excelentes condições para o crescimento de sementes de cevada.

Exemplo 7

Uma porção de 100,0 g de uma mistura análoga à do exemplo 4 foi fragmentada e os torrões obtidos foram misturados com 100,0 g de serradura e parcialmente secos. A mistura deu origem a areia para animais.

Exemplo 8

Uma porção de 100,0 g de uma mistura análoga à do exemplo 4 foi fragmentada e os torrões obtidos foram misturados com 100,0 g de resíduos de extracção de óleo de rícino e parcialmente secos. O produto foi utilizado como substrato para plantas em canteiros de flores.

Lisboa, 16 de Novembro de 2010

Claims (17)

1. ΡΕ1399397 ι REIVINDICAÇÕES 1. Substâncias particuladas, em forma de torrões semelhantes a terra, hidroabsorventes e que se expandem com água, contendo compostos minerais moídos e, eventualmente outros aditivos sólidos e/ou líquidos, caracterizadas por as substâncias minerais moídas se encontrarem numa percentagem mássica de, pelo menos, 30%, em relação à substância seca, e por se encontrarem incorporados num polímero reticulado do tipo esponjoso que pode absorver água e outros líquidos aquosos formando um hidrogel, e que contêm adicionalmente silicatos alcalinos hidrossolúveis, em que as substâncias minerais podem ser nutrientes para plantas, adjuvantes ou fibras e em que o polímero contido é formado a partir de: a) 55% (m/m) a 99,9% (m/m) de, pelo menos, um monó-mero hidrossolúvel contendo grupos ácidos, insaturados com grupos etileno; b) 0% a 40% (m/m) de, pelo menos, um co-monómero hidrossolúvel, insaturado com grupos etileno, poli- merizável com o monómero obtido em a); c) 0,01% (m/m) a 5% (m/m) de, pelo menos, um agente reticulante; d) 0% a 30% (m/m) de um polímero hidrossolúvel.
2. 2. Substâncias de acordo com a reivindicação 1, caracterizadas por os compostos minerais serem, pelo menos, uma rocha eruptiva finamente moída; uma rocha eruptiva 2 ΡΕ1399397 básica com um teor em S1O2 determinado inferior a 50% (m/m); uma rocha eruptiva ácida com um teor de S1O2 determinado superior a 50% (m/m), greda, dolomite, trasse, magnesite e produtos da reacção destes com monómeros contendo grupos ácidos, com libertação de CO2; e minerais de argila hidroabsorventes, como a bentonite; feldspato ou areia de quartzo.
3. 3. Substâncias de acordo com a reivindicação 1 ou 2, contendo ainda compostos minerais como espessantes, estabilizadores de esponja, sequestradores de catiões, retardadores de polimerização e/ou aceleradores de expansão.
4. 4. Substâncias de acordo com as reivindicações 1 a 3, contendo ainda substâncias sólidas escolhidas entre produtos orgânicos naturais ou sintéticos, como algas, fibras, lenhite, cânhamo, madeira, resíduos de extracção de óleo de ricino, carvão mineral, palha, turfa e/ou produtos poliméricos insolúveis em água e que se expandem com água.
5. 5. Substâncias de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizadas por conterem silicato de potássio como silicato alcalino hidrossolúvel, como, por exemplo, o que se forma na fusão alcalina de areia de quartzo.
6. 6. Substâncias de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizadas por conterem adicionalmente, pelo menos, um fertilizante, sólido ou líquido, contendo K, N, P ou Si. 3 ΡΕ1399397
7. 7. Substâncias de acordo com a reivindicação 1, caracterizadas por o monómero contendo os grupos ácidos hidrossolúveis, insaturados com grupos etileno ser, pelo menos, um entre o ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etacrílico, ácido crotónico, ácido sórbico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacónico, ácido vinilsulfónico, assim como ácidos acrilamido-alquilsulfónicos, ácidos metacrilamido-alquilsulfónicos, como o ácido acrilamido-2-metilpropanosulfónico, ácido 2-metacriloil-oxietanossul-fónico, ácido 4-vinilbenzenossulfónico, ácido alilsul-fónico, ácido viniltoluenossulfónico, ácido vinilfosfónico ou ácido vinilbenzenofosfónico.
8. 8. Substâncias de acordo com a reivindicação 7, caracterizadas por o monómero ser o ácido acrílico, o ácido metacrílico e/ou o ácido maleico.
9. 9. Substâncias de acordo com as reivindicações 1 a 8, caracterizadas por o co-polímero hidrossolúvel, insaturado com grupos etileno ser uma acrilamida, meta-crilamida, (met)acrilamidas W-alquiladas, (met)acrilamidas N-dialquilamino-alquiladas, W-metilol-(met-)acrilamida, N-vinilamidas, como a N-vinilformamida, N-vinilacetamida e N-vinil-N-metilacetamida, N-vinil-W-metilformamida, assim como vinilpirrolidona, assim como hidroxialquil-(met)acri-latos, como o hidroxietilacrilato e ésteres (met)acrílicos de éteres polietilenoglicol monoalílicos e éteres alílicos de polietilenoglicóis. 4 ΡΕ1399397
10. 10. Substâncias de acordo com as reivindicações 1 a 9, caracterizadas por os monómeros contendo grupos ácidos polimerizáveis, hidrossolúveis, insaturados com grupos etileno serem sais de potássio.
11. 11. Substâncias de acordo com as reivindicações 1 a 10, caracterizadas por os compostos minerais serem lava, tufo vulcânico e/ou diabase com uma granulometria inferior a 200 ym, de preferência, inferior a 100 ym.
12. 12. Métodos para produção de substâncias parti-culadas, em forma de torrões, hidroabsorventes e que se expandem com a água, de acordo com as reivindicações 1 a 11, caracterizados por os compostos minerais fina ou mediamente moídos serem misturados com componentes não polimerizáveis eventualmente presentes numa suspensão aquosa de carbonatos de alcalino-terrosos, carbonatos de alcalinos e/ou contendo dióxido de carbono e, pelo menos, um monómero hidrossolúvel contendo grupos ácidos, insaturados com grupos etileno e um agente reticulante, com libertação de dióxido de carbono e, em seguida, após o fim da formação de espuma ser efectuada a reacção de poli-merização e, em seguida, o bloco polimérico obtido ser cortado e fragmentado numa trituradora ou numa picadora, de modo a obter torrões.
13. 13. Métodos de acordo com a reivindicação 12, caracterizados por ser, adicionalmente, adicionado um catalisador com acção oxidante de modo a evitar a aglomeração. 5 ΡΕ1399397
14. 14. Métodos de acordo com as reivindicações 12 ou 13, caracterizados por o monómero e o agente reti-culante, eventualmente com os co-monómeros, serem adicionados em conjunto à suspensão.
15. 15. Métodos de acordo com as reivindicações 12 a 14, caracterizados por a suspensão conter substâncias alcalino-terrosas e alcalinas neutralizantes, de preferência, hidróxidos alcalinos, carbonatos alcalinos ou silica-tos alcalinos, numa quantidade tal que permita neutralizar no máximo 40% (percentagem molar) dos grupos ácido.
16. 16. Utilização de substâncias de acordo com as reivindicações 1 a 11, com um grau de neutralização entre 1% e 40% (percentagem molar), para absorção de líquidos alcalinos e/ou amoniacais e para tratamento de massas provenientes da degradação bacteriana de substâncias orgânicas, por exemplo, de estrumes líquidos.
17. 17. Utilização de substâncias de acordo com as reivindicações 1 a 11 como reserva de água e fonte de nutrientes para o crescimento, a germinação e o cultivo de plantas, sem se encontrar misturado como substrato para plantas ou misturado com terra, como aditivo para melhorar o solo e as suas características; como materiais de suporte de fertilizantes sólidos e líquidos, incorporados em estruturas têxteis naturais e/ou sintéticas, planas, como, por exemplo, esteiras ou fibras de velo, para utilização em 6 ΡΕ1399397 relvados em locais íngremes, em relvados de telhados, incorporados em conjunto com compostos flutuantes, naturais ou sintéticos, em construções têxteis planas, para cultivo de plantas, como o arroz em zonas húmidas, como em zonas completamente ou parcialmente inundadas; utilizados como materiais de suporte de insecticidas, pesticidas, bacte-ricidas e fungicidas; assim como utilizados para materiais de suporte de partículas sólidas, biológicas, naturais e/ou sintéticas, em pó, finamente moídas até pequenos grânulos, como fracções granulométricas inferiores de polímeros moídos; ou para produção de filtros de pós. Lisboa, 16 de Novembro de 2010