DE19541757A1 - Verwendung von Hilfsstoffen auf der Basis von natürlichen, voll verrottbaren Klebern oder Lacken zur Erzeugung von neuartigen Werkstoffen oder Substraten - Google Patents

Description

In bestimmten Bereichen von Gartenbau u. Landwirtschaft werden Substrate verwendet, die auf der Basis von natürlichen Fasern aufgebaut, rasch an die Grenzen der Haltbarkeit stoßen. Jeder Werkstoff auf rein pflanzlicher Basis ist einer ganz natürlichen Zersetzung preisgegeben. Diese Zersetzung ist bisher nur sehr schwierig zu steuern.

Der Einsatz von Kunststoffen auf Ölbasis ist hier zwar bekannt und auch sehr verbreitet, ist aber auf der Entsorgungsseite mit Problemen behaftet. Die Vermengung von Naturfasern mit Kunststoffen im weitesten Sinn schafft ein Produkt, daß bei seiner Entsorgung den heutigen Anforderungen nicht mehr genügt.

Hier setzt meine Idee an!

Anstatt bisher Kunststoffe als Klebe- und Verbindungsmittel zu verwenden, werden rein natürliche Stoffe wie Schellack, Naturgummi oder pflanzliche Stärke verwendet. Besonders Schellack der als Lösungsmittel reinen Alkohol verwendet, eignet sich für nachste­ hend zu beschreibende Zwecke ganz besonders.

Allein die Verwendung von Alkohol, der an sich einen Stoff darstellt der sich mit geeigneten technischen Anlagen relativ leicht zurückgewinnen läßt, stellt ein Lösungsmittel dar, das wie noch beschrieben wird, sich in besonderer Weise für neuartige Herstellungsverfahren und Werkstofftechniken eignet, die sich durch besondere Umweltfreundlichkeit auszeichnen.

Wie bereits bekannt werden derzeit Kultursubstrate auf der Basis von Naturfasern wie Flachs, Hanf oder Sisal zur Anzucht oder zum Anbau von verschiedenen Pflanzen verwendet.

Diesen Substraten haftet oft der Nachteil an, vor Kulturende deutliche Anzeichen des beginnenden, natürlichen Zerfalls zu zeigen. Mit anderen Worten, das Substrat zeigt entweder ganz natürlichen, die Verrottung fördernden Pilzbefall, oder ist wegen fortgeschrittener Verrottung in sich nicht mehr stabil genug.

Eine Besprühung mit einem Lack rein natürlichen Ursprungs der als Lösungsmittel z. B. Alkohol enthält, wie Schellack, ist in der Lage die natürliche Verrottung soweit hinauszuzögern, daß eine ordnungsgemäße Pflanzenkultur möglich ist und ein erntereifer Zustand der Pflanzen erreicht werden kann. Ganz besonders ist dies bei der Kultur von Feldsalat auf einem Vlies von Fasern natürlichen Ursprungs der Fall. Solche Fasermischungen neigen oft dazu, sich vor der Ernte aufzulösen. Dadurch wird nicht nur der Erntevorgang als solcher erschwert, auch die erforderliche Hygiene, die erforderliche Stabilität des Kultursubstrats sowie das verkaufsfördernde Äußere des Produkts leiden darunter.

Schon relativ geringe Mengen des fein auf solchen Substraten aufgebrachten Schellacks verhindern zuverlässig einen zu frühen Verrottungsbeginn, unterbinden den Faserzerfall, wirken durch die Abdichtung der Fasern einer Mineralisierung und Festlegung von Stickstoff entgegen und sind aufgrund des rein natürlichen Ursprungs von Schellack einer endgültigen natürlichen Entsorgung des Substrats nicht hinderlich.

Durch die Flüchtigkeit des Lösungsmittels Alkohol ist eine rasche Abtrocknung des Lack- oder Kleberauftrags sicher gewährleistet. Der Abtrocknungsvorgang kann durch die Zufuhr von Wärme, also Fremdheizung noch wesentlich beschleunigt werden.

Ein mit solchem Material behandeltes Substrat könnte immer noch den Anspruch erheben, absolut natürlichen Ursprungs zu sein.

Aufgrund des natürlichen Ursprungs ist diese Material sehr pflanzen- und wurzelfreundlich, die Kulturpflanzen zeigen keinerlei Beeinträchtigung oder Wachstumsdepressionen.

Die Verwendung von Schellack oder ähnlichen Stoffen als Bindemittel für neuartige Werkstoffe.

In zahlreichen Versuchen hat sich gezeigt, Mischungen auf der Basis von Schellack o.Ä. eignen sich auch zur Herstellung von Materialien, die z. B. als Armaturenbretter im Automo­ bilbau, im Möbelbau und in der Herstellung von Gegenständen des täglichen Gebrauchs Verwendung finden können und von bisher nicht gekannter Entsorgungsfreundlichkeit sind. Solche Gegenstände können nachdem sie "ausgedient" haben, ganz einfach auf den Bio-Müll geworfen werden. Aufgrund ihrer Zusammensetzung aus rein natürlichen Stoffen ist eine normale und restlose Verrottung sicher gewährleistet!

Solche Materialien werden vorzugsweise aus mehreren Schichten hergestellt. Als Grund-und Trägerstoff dienen Materialien wie z. B. Vliese aus Naturfasern von je nach Verwendungszweck verschiedenen Flächengewichten. Die zu erreichende Stabilität wird sowohl von der Faserlänge, von der Faserdicke als auch von der Widerstandskraft der Fasern gegen Verrottung beeinflußt. Auch die Auftragsstärke des Klebematerials, das wiederum einen Schutzmantel gegen das Eindringen von Wasser darstellt, welches ja letztendlich erst den Verrottungsprozeß in Gang setzen kann, ist von Bedeutung.

Als gesichert kann gelten, je mehr Lack umso größere Haltbarkeit!

Dem Grund- und Trägerstoff können je nach Bedarf zusätzliche Füll- und Hüllstoffe zugegeben werden. Als solche Stoffe eignen sich z. B. für größere Bauteile Flachsschäben, die ja selbst aus rein organischem Material bestehen, aufgrund ihres hohen Ligninanteils über eine sowohl stabilisierende, füllende als auch isolierende Wirkung verfügen.

In mehreren Versuchen hat sich ergeben:
Mischungen aus einem Vliesmaterial aus Naturfasern unter Zugabe von einem Material wie Flachsschäben, Stroh, Heu usw. konnten unter Verwendung von einem Bindematerial wie Schellack mit Hilfe von geeigneten Formen in jede gewünschte Form gebracht werden, waren nach Ablüftung des Lösungsmittels und Durchtrocknung des gesamten Werkstoffs

• a. stabil (Sandwicheffekt)
• b. ohne weiteres mechanisch mit einfachen Werkzeugen bearbeitbar
• c. bruchstabil und schlagzäh
• d. unter Einfluß von Wasser nach Ablauf von gewissen, von der verwendeten Lackmenge abhängigen Zeiträumen, voll biologisch verrottbar,
• e. die Oberflächen waren mit herkömmlichen Werkstoffen (Holzfurniere) veredelbar.

Der Zeitraum von Vermischung der Werkstoffkomponenten bis zur Aushärtung und damit Gebrauchsfähigkeit der Werkstoffe hängt sowohl von der verwendeten Lackmenge als auch von der Umgebungstemperatur stark ab.

Sollen entweder stark geformte oder kurzfristig belastbare Werkstoffe entstehen, empfiehlt sich die Verwendung von heizbaren Formpressen. Durch die Verwendung von Alkohol als Lösungsmittel ist die Spitzentemperatur der Heizpressen auf einen Wert begrenzt, der unter dem Flammpunkt des Alkohols liegt. Eine Rückgewinnung des Lösungsmittels drängt sich aus Umweltschutzgründen auf.

Die verwendeten Pressen sollten zugunsten einer hohen Arbeitsgeschwindigkeit zwangsbelüftet und fremdbeheizt sein. Eine derartige technische Einrichtung führt zu hohen Arbeitsgeschwindigkeiten beim pressen und zu gleichmäßig ausgehärteten und damit form­ stabilen und maßhaltigen Werkstoffen.

Nach den gleichen oder doch zumindesten ähnlichen Gesichtspunkten ist die Herstellung von hochstabilen Dämmstoffen realisierbar.

Hier kann allerdings der Kleberanteil auf ein Mindestmaß zurückgenommen werden, da bei solchen Materialien in der Regel keine sehr hohen Anforderungen an die Festigkeit und Steifheit der Werkstoffe gestellt werden.

Die in der Regel erforderliche Feuerfestigkeit kann durch die Beimischung von Alaunsalzen gewährleistet werden, welche sich mit dem Bindematerial ohne Störung vertragen.

Die vorgeschlagenen Bindematerialien wie Schellack usw. können in bestimmten Fällen durch einen tierischen Knochenleim ersetzt werden, was eine größere Härte und Steifigkeit zur Folge hat. Die Verrottbarkeit wird durch einen solchen Leim nicht grundsätzlich negativ beeinflußt.

Auch bei einem solchen Material kann die Werkstoffoberfläche mit Papier, Furnier, Stoff usw. dem Einsatzzweck entsprechend weiterveredelt werden.

Da ein Material wie Schellack, selbst relativ leicht angreifbar für Feuchtigkeit (Weißwerden) ist, empfiehlt sich eine Abdeckung oder Veredelung der sichtbaren Oberflächen.

Z.B. im Automobilbau ist dies ja durchaus erwünscht. Werden für solche Zwecke Materialien wie Holz, Papier (gefärbt, strukturiert, kaschiert )oder Textilien verwendet, wird der Gebrauchs­ wert des Werkstoffs erhöht und bei Verwendung geeigneter Kleber die Verrottbarkeit nicht negativ beeinflußt.

Sollen solche oberflächenveredelte Werkstoffe, besonders dann wenn sie mit wasserabstoßen­ den Oberflächen versehen wurden, nach dem ordnungsgemäßen Gebrauch entsorgt werden, so ist lediglich dafür zu sorgen, daß Wasser in die innere Struktur des Werkstoffs eindringen kann. Dies kann am besten durch anknicken oder anbrechen in einer mechanischen Quetsche erreicht werden.

Die nach dem obigen Verfahren hergestellten Werkstoffe sind sehr stabil und biegesteif. Ihr Einsatz ist in unzähligen Anwendungen, auch in tragender Funktion vorstellbar.

Die Dauerhaftigkeit solcher Werkstoffe hängt allein von der eventuell vorhandenen Feuchtig­ keit oder dem Oberflächenschutz gegen solche ab.

Ein Einsatz z. B. im Automobilbau als Karosserieteil in nur gering tragender Funktion ist bei ausreichendem Oberflächenschutz gegen Wasser durchaus vorstellbar.

In Bereichen unter Dach, bei nur geringer Feuchtigkeitsbelastung, ist praktisch jede Anwendung möglich.

Aufgrund der rein pflanzlichen bzw. tierischen Inhaltsstoffe ist eine absolut problemlose Entsorgung zu jeder Zeit sicher gewährleistet. Der Ersatz von Schellack durch Kleber bzw. Binder auf der Basis von pflanzlichen Stärkeklebern ist möglich und bei spezieller Eignung des Klebers unter Umständen sogar sinnvoll.

Es wurden bereits sehr erfolgreich praktische Versuche mit durchaus handelsüblicher Roggenstärke auf allen oben erwähnten Gebieten gemacht, die sehr brauchbare und praxisnahe Erfolge ergaben. Besonders auf dem Gebiet der Substratstabilisierung sind solche Materialien mit hervorragenden Ergebnissen einsetzbar. Besonders geeignet sind Lösungen entweder auf der Basis von alkoholischen Lösungen oder der Einsatz von wässerigen Lösungen, die dann allerdings in 2 Arbeitsgängen, der erste auf der Basis einer sauer reagierenden und der zweite auf der Basis einer alkalisch reagierenden Lösung, angewendet werden müssen. Durch diesen Wechsel der ph-Werte ergibt sich die erforderliche Wasserfestigkeit des Imprägnierstoffes, der einen Angriff der Verrottung sicher unterbindet und außerdem antifungizid wirkt.

Eine solche Behandlung ist sowohl im Rohstadium der Fasern als auch im Vliesstadium möglich und auch wirksam. Werden unbearbeitete Fasern behandelt, kann der Mengenanteil des Imprägnierstoffes deutlich abgesenkt werden, da jede Faser von fast allen Seiten benetzt wird. Eine großtechnologische Anwendung mit einer nachgeschalteten Rückgewinnungsanlage für Alkohol oder einer Lufttrocknungsanlage beim Einsatz von wässerigen Lösungen dürfte technisch auf keinerlei Probleme stoßen.

Beim Einsatz von Schellack hat sich gezeigt, daß bei geringeren Belastungen eine einseitige Behandlung der Vliesstoffe durchaus ausreichend sein kann. Bevorzugt sollte diejenige Seite behandelt werden, an der der größte Befallsdruck durch die natürliche Verrottung zu erwarten ist. Bei einem besonders feuchten Standort ist also die Unterseite, bei einem Standort mit Wassereinwirkung von oben (je nach Gießtechnik) die Oberseite und bei ganz besonders belasteten Mischformen beide Seiten zu behandeln.

Es wurde in vielen Versuchen festgestellt, daß die Wurzeln von allen getesteten Pflanzen einwandfrei und ohne schädigende Einwirkung durch den Schellack oder die Roggenstärke in das Vlies einwachsen und dieses auch durchdringen konnten. Irgendwelche Wachstumsdepressionen wurden nicht beobachtet. Eine Verrottung des Gesamtmaterials, Faser plus Imprägnierung, erfolgt bei ausreichender Wasserzufuhr innerhalb eines Zeitraumes von 3-4 Monaten. Grundsätzlich gilt, mehr -Imprägnierungsstoff- längere Verrottungszeit.

Claims (1)

1. Verwendung von Schellack, Knochenleim, Naturgummi oder Pflanzenstärke als Bindemittel zum Herstellen naturfaser-verstärkter Formkörper.