DE19648855A1 - Verfahren zur Ausrüstung von Keratinfasern und Zellulose - Google Patents

Verfahren zur Ausrüstung von Keratinfasern und Zellulose

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DE19648855A1
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Description

1. Einführung in den technischen Problemkreis
Neuerdings werden verstärkt Dämmstoffe gegen Wärme, Kälte und Schall aus Keratinfasern, z. B. aus Schafschurwolle hergestellt. Dieser Anwendungsfall stellt andere Anforderungen an die technischen Eigenschaften des Materials, als es bisher im rein textilen Bereich der Fall war. Insbesondere der Schutz gegen Brand, Insekten- und Schimmelbefall ist besonders wichtig, um die geforderten technischen Eigenschaften, auch langfristig über die Anwendungsdauer von mehreren Jahrzehnten zu gewährleisten. Auch die Rückführung des Produktes nach der Gebrauchsphase in den Stoffkreislauf (siehe z. B. auch das Kreislaufwirtschaftsgesetz vom Oktober 1996) ist zu beachten. Probleme wie z. B. die Waschfestigkeit treten nicht auf.
Zur Isolierung gegen Wärme, Kälte, und Schall kommen zellulosehaltige Materialien in vielfältiger Form zum Einsatz. Da Zellulose selbst gut brennbar ist, muß diese für den Einsatz als Baustoff brandhemmend ausgerüstet werden. Auch ein Schutz gegen Ungeziefer- und Schimmelbefall ist oftmals notwendig.
2. Vorbekannte Lösungen, Stand der Technik
Die unter Punkt 1 aufgeführten Aufgaben werden z. B. durch das Verfahren mit der Patent-Nr. DE 43 39 078 mit Boraten in unterschiedlichen Formen gelöst. Andere Verfahren verwenden z. B. Chlorpestizide und/oder halogenhaltige Brandschutzmittel.
Bekannt ist z. B. die Verwendung von Zeitungspapier oder Holzzellulose in Flockenform, wobei die Flocken bei der Herstellung mit Borax/Borsäure-Mischungen oder Gips vermahlen werden.
Bekannt ist auch das Imprägnieren von Baumwolle mit Boraxlösungen und Organophosphaten.
Des weiteren Stand der Technik ist auch das Mischen von Molke mit Hobelspänen.
3. Nachteile der vorhandenen Lösungen
Borate sind relativ teuer, Chlorpestizide und Halogene sind aufgrund ihrer Toxizität äußerst problematisch.
4. Welche konkrete Aufgabe soll durch die Erfindung auf die vorbekannten Lösungen gelöst werden
Ausrüstung von Keratinfasern oder Gefügen daraus oder zellulosehaltigen Materialien zur Verbesserung der ursprünglichen Eigenschaften bzgl. Brandhemmung, Schimmel- und Insektenbefall.
5. Erfindungsgemäßes Lösungsprinzip und die technischen Wirkungen
Die Wirkungen werden anhand von Beispielen aufgezeigt:
Insektenschutz:
Mit Natriumchlorid ausgestattete Wolle weist eine deutlich geringere Empfindlichkeit gegen z. B. Teppichkäfer und Motten auf, als unbehandelte Wolle. Zellulosehaltige Materialien werden von Teppichkäfern und Motten generell nicht befallen, aber auch hier treten Schadinsekten auf, wobei einer Materialschädigung auf die beschriebene Weise vorgebeugt werden kann.
Brandschutz:
Mit Natriumsulfat behandelte Wolle oder Zellulosematerial hat im Vergleich zu unbehandelter Wolle und Rohzellulose ein deutlich verbessertes Brandverhalten.
Schimmelresistenz:
Mit NaCl/Na2SO4-Mischungen ausgerüstete Wolle oder Baumwolle ist schimmelbeständig nach ICE-Norm 68/2-10.
6. Vorteile der Erfindung
Die beschriebene Ausrüstung der Fasern zeichnet sich aus durch:
Kostenextensivität, ökologische Vorteilhaftigkeit durch leichte Wiedereingliederung der verwendeten Stoffe in den Wirtschaftskreislauf und humantoxische Unbedenklichkeit.
7. Neue oder bekannte Umgehungsmöglichkeiten
In Bezug auf die Summe der unter Punkt 6 genannten Vorteile sind keine Umgehungsmöglichkeiten bzw. Alternativen bekannt.
8. Genaue Beschreibung der Erfindung
Wirkstoffe für die gleichzeitige Erreichung von Insekten-, Brandschutz und Schimmelresistenz bei Keratinfasern und Zellulosematerialien sind die beanspruchten Chloride und Sulfate von Natrium und Magnesium (vgl. Bsp. 1, 3, 11).
Die Einbindung der Wirkstoffe in die Faserstruktur und an die Faser erfolgt durch Tauchen in Lösungen der Verbindungen, wobei diese Lösungen vorteilhafterweise Temperaturen von 20 bis 99°C (vgl. Bsp. 1, 2, 3) aufweisen. Je höher die Temperatur ist, desto stärker quellen die eingesetzten Fasern und umso mehr Wirkstoff kann in die Faser eindringen.
Zur weiteren Anbindung von Wirkstoff an die zu behandelnden Materialien dient der Zusatz von Polymerdispersionen zur Ausrüstungslösung (vgl. Bsp. 2 und 6).
Weiterhin können zur Förderung des Auftrags den Lösungen noch Tenside wasserlösliche Polymere, Weichmacher und Antimigrationsmittel zugefügt werden.
Eine Variante der Erfindung ist auch, dem Ausrüstungsbad unlösliche Stoffe wie z. B. Gips, Aluminiumhydroxid oder andere lösliche Salze oder Säuren wie z. B. Borax Borsäure oder Citronensäure zuzufügen.
Bei Fasern, die einen Waschprozeß durchlaufen, kann die Ausrüstung leicht in den Waschprozeß integriert werden.
Es kann auch von Vorteil sein, die zu behandelnden Materialien in Salzlösungen, die nativen Ursprungs sind (ohne den Umweg der Kristallisation und anschließendes Lösen), wie Meerwasser oder Salzsolen, die überwiegend NaCl enthalten, zu waschen und gleichzeitig auszurüsten (vgl. Bsp. 4 und 5).
Je nach Erfordernissen der Anwendung für die zu behandelnden Materialien ist die Wirkstoffbeladung im Rahmen von 0,1-25% und die Wirkstoffkombination relativ frei wählbar.
Sind vor allem hohe Anforderungen an den Brandschutz gestellt, ist der Anteil von Salzen, die viel Hydratwasser enthalten (Na2SO4 . 10 H2O, MgCl2 . 6 H2O, MgSO4 . 7 H2O) gegenüber den von NaCl zu erhöhen.
Sinnvoll ist auch die Verwendung natürlich vorkommender oder nicht aufgereinigter Salze, für die untenstehend, ohne einschränken zu wollen, Beispiele aufgeführt sind:
  • - Sulfate von Magnesium: Kieserit MgSO4 . H2O, Bittersalz MgSO4 . 7 H2O, Doppelsalze: Kainit KMgCl(SO4) . 3 H2O, Langbeinit K2Mg2(SO4)3;
  • - Vorkommen von Natriumsulfat: Glaubersalz, Seewasser, Salzsolen, Thenardit Na2SO4, Glauberit Na2Ca(SO4)2, Astrakanit Na2Mg(SO4)2 . 4 H2O, Glaserit K3Na(SO4)2 und Vanthoffit Na6Mg(SO4)4;
  • - Vorkommen von Magnesiumchlorid: Carnallit KMgCl3 . 6 H2O, Magnesiumchloridhexahydrat selbst ist hygroskopisch, deshalb erfolgt die Umsetzung mit Na2HPO4 zu MgHPO4 (Kochsalz);
  • - Natürliches Vorkommen von Natriumchlorid: NaCl (Kochsalz), Steinsalz (Halit) 90-98% NaCl, Speisesalz aus Solen.
NaCl und Mischungen davon mit den weiteren beanspruchten Verbindungen haben sich als wirksame Ausrüstungsstoffe gegen Mottenbefall erwiesen. Eine Population Motten stirbt in einer mit 4% NaCl beladenen Wolle ab.
Diese Wirksamkeit einer Substanz, die für Menschen als Lebensmittel dient überrascht um so mehr, als die nach dem Stand der Technik notwendige Beladungsmenge für gesundheitsschädliche Stoffe wie Chlorpestizide für den Ungezieferschutz bei ca. 0,5% liegt.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäß ausgerüsteten Wolle ist auch, daß sie sich in der Nachgebrauchsphase ohne ökologische Probleme in vorhandene Stoffkreisläufe einfügt. Ist z. B. eine Kompostierung angestrebt, ist die Verwendung von Naturkautschuk als Polymerdispersion oder von anderen bioabbaubaren wasserlöslichen Polymeren (z. B. Polyvinylalkohol) bei der Ausrüstung sinnvoll.
Ist dies nicht angestrebt sind auch andere Dispersionen z. B. auf Basis von Acryl-, Styrol-, Siliconpolymeren - ohne den Umfang der Erfindung auf diese Beispiele einschränken zu wollen - verwendbar.
Mit dem beschriebenen Verfahren lassen sich auch beliebige andere faserige Materialien, oder Fasermischungen oder Fasergefüge ausrüsten.
Eine mögliche Ausführungsform des beanspruchten Verfahrens ist z. B. das Vermahlen von Zeitungspapier mit Natriumsulfat, Magnesiumchlorid oder Magnesiumsulfat (Na2SO4 . 10 H2O, MgCl2 . 6 H2O, MgSO4 . 7 H2O), wobei durch den Kristallwassergehalt die entstehenden Flocken wesentlich in ihrem Brandverhalten verbessert werden. Beim Vermahlen fördert die Zugabe von Wasser die Anbindung der Salze an die entstehenden Zelluloseflocken. Verbesserte Eigenschaften weisen so ausgerüstete Flocken auch im Bezug auf die Anfälligkeit bei Insektenbefall, Bakterien- und Schimmelbefall auf. Werden diese Flocken jedoch mit Komposterde vermischt, fällt der Salzgehalt unter eine bakteriologisch wirksame Grenze und Bioabbau findet statt (gewünschte Kompostierbarkeit).
Die aufgeführten Salzlösungen lassen sich auch wie beansprucht durch Sprühen von Lösungen auf die zu behandelnden Materialien aufbringen.
Auch einfaches Pinseln von Holz im Sinne der Erfindung ist möglich. Hier ergibt sich als vorteilhafte Verbesserung ein Schutz gegen Holzwurmbefall. Um in der Gebrauchsphase ein Ausschwemmen des Salzes zu verhindern ist es auch im Sinne der Erfindung, das behandelte Holz anschließend oder gleichzeitig oder auch einen anderen beanspruchten zellulosehaltigen Stoff mit einer wasserabweisenden Schicht zu versehen. Diese Schicht kann auf Basis eines Polymers, Öles oder Harzes bestehen.
Bekannte Materialien wie sie z. B. im Baubereich - ohne den Anwendungsbereich der Erfindung einschränken zu wollen - zu Isolierzwecken eingesetzt werden, sind z. B. Zellulose, Papier, Holz, Holzschliff, Holzstaub, Hobelspäne, Altpapier, Baumwolle Holzwolle, Frischzellulose, Flachs, Hanf, Stroh, Regeneratzellulose, Heu, Kokos, Jute, Sisal, Schilf, Reisig, Reet, C4-Pflanzen oder Papyrus. Alle diese Materialien lassen sich vorteilhaft im Sinne der Erfindung ausrüsten.
Beispiele
  • 1) Wolle wird bei 20°C in eine 5 prozentige Lösung von NaCl getaucht, so abgequetscht, daß die Feuchteaufnahme ca. 100% des Wollgewichtes beträgt und bei 105°C getrocknet. Die behandelte Wolle weist eine Gewichtszunahme von ca. 5% auf und ist im Langzeittest mottensicher.
  • 2) Schafwolle wird bei 40°C in eine 8 prozentige Lösung von Na2SO4, die mit 0,8% einer Naturkautschukdispersion versetzt ist, eingetaucht, auf 70% Restfeuchte abgequetscht und auf 50% Restfeuchte geschleudert. Die Probe wird an Luft getrocknet. Die behandelte Probe weist eine Gewichtszunahme von 5,7% auf. Ein Vlies aus so behandelter Wolle entspricht der Brandschutzklasse 82 nach DIN 4102.
  • 3) Schafschurwolle wird in eine 2 prozentige Lösung, die Magnesiumchlorid und Mag­ nesiumsulfat zu gleichen Teilen enthält, bei 80°C getaucht und anschließend getrocknet. Die behandelte Wolle weist eine Gewichtszunahme von 3% auf. Sie zeigt ein verbessertes Brandverhalten im Vergleich zu unbehandelter Wolle.
  • 4) Schafwolle wird mit einer Steinsalzsole besprüht und anschließend getrocknet. Die behandelte Wolle, bei 98% relativer Luftfeuchte über 6 Monate gelagert, zeigt keine Schimmelbildung.
  • 5) Schafwolle wird in Meerwasser gewaschen und getrocknet. Die behandelte Wolle weist eine Gewichtszunahme von 2,5% auf. Eine so ausgerüstete Wolle ist teppichkäferecht.
  • 6) Ein Wollfilz wird in einer wäßrigen Lösung aus NaCl, MgCl2, Na2SO4 und MgSO4 (je 10 g/l) und einer Polymerdispersion foullardiert und getrocknet. Ein so behandelter Wollfilz kann als Teppichrücken oder für andere Wohntextilien eingesetzt werden.
  • 7) Zeitungspapier wird in einer Mühle zusammen mit Natriumsulfat-Decahydrat zu Flocken vermahlen. Die entstehenden Flocken lassen sich in einen Hohlraum füllen und bilden dort eine Dämmschicht. Ab einem Salzgehalt von ca. 10% erfüllt die Dämmschicht die Anforderungen der Brandklasse B2 nach DIN 4102.
  • 8) Abfallstaub aus der Wollverarbeitung wird mit Natriumsulfat-Decahydrat gemischt. Ein solcher Staub läßt sich zum Zwecke der Wärmedämmung pneumatisch in einen Hohlraum fördern und verdichten.
  • 9) Feuchter Holzschliff wird mit Natriumsulfat-Decahydrat gemischt und getrocknet. Eine Schüttung oder eine gepreßte Platte aus diesem Material entspricht den Anforderungen der Brandklasse B2 nach DIN 4102. Der Feuchtegehalt des Holzschliffs bewirkt dabei eine innigere Vermischung und eine feinere Verteilung von Wirkstoff und Zellulose.
  • 10) Natriumsulfat.10 H2O, Magnesiumsulfat.7 H2O werden trocken mit Wollstaub vermischt. Diese Mischung wird mit einer Naturkautschukdispersion und Kalk als Füllstoff vermischt. Durch Trocknen erhält man eine wasserabweisende Platte der Rohdichte 60 kg/m3 mit wärmeisolierenden Eigenschaften.
  • 11) Bauholz wird in eine wäßrige Lösung von Natriumchlorid, Natriumsulfat und Magnesiumsulfat getaucht, die mit Basen teilweise verkochtes Leinöl enthält. Das behandelte Holz ist nach Entnahme aus dem Bad und Fixierung durch Trocknen wasserabweisend und holzwurmsicher. Wie in Anspruch 2 ausgeführt, kann die wasserabweisende Ausrüstung auch nachträglich aufgebracht werden, oder die Behandlung bei bereits eingebautem Holz durch Aufpinseln der wäßrigen Lösung aufgeführter Salze erfolgen. Der Schutz der Ausrüstung vor dem Auswaschen kann auch, wie in Anspruch 2 aufgeführt, durch das Aufbringen einer Dispersion eines Harzes (z. B. Dammarharz) erfolgen.
  • 12) Analog Bsp. 8 wird Abfallstaub aus der Wollverarbeitung mit Kainit (KMgCl(SO4) . 3 H2O) und Astrakanit (Na2Mg(SO4)2 . 4 H2O) gemsicht.
Anwendungsbeispiel
Eine nach dem oben beschrieben Verfahren behandelte Waschwolle wird zu einen Vlies der Raumdichte 15-25 kg kardiert. Dieses Vlies ist als fertiges Dämmstoffvlies direkt in Hohlräumen jeder Art als Dämmstoff gegen Wärme, Kälte, Schall einsetzbar.

Claims (3)

1. Verfahren zur brandhemmenden und insekten- und schimmelresistenten Ausrüstung von Keratinfasern oder Material, das Keratinfasern enthält, oder Zellulose oder Material, das Zellulose enthält, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gut mit einem wäßrigen Bad imprägniert, das wenigstens ein Sulfat oder Chlorid von Natrium oder Magnesium und evtl. zusätzlich eine Dispersion oder Lösung wenigstens eines filmbildenden Polymers oder Harzes oder Öls enthält, wobei die Ausrüstung mit der Dispersion oder Lösung des filmbildenden Polymers oder Harzes oder Öls auch in einem nachgeschalteten Verfahrensschritt erfolgen kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material nicht durch Imprägnieren im wäßrigen Bad sondern mechanisch durch Vermahlen, mit und ohne Anfeuchtung, durch Sprühen oder Streichen von Lösungen oder durch einfaches Mischen der Feststoffe, mit mindestens einem der Chloride oder Sulfate von Natrium oder Magnesium behandelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1-2 dadurch gekennzeichnet, daß als Salze typischerweise Salze technischer Reinheiten (80-95%) eingesetzt werden, die aus natürlichen Quellen ohne Reinigungsschritte gewonnen werden können.
DE19648855A 1996-11-26 1996-11-26 Verfahren zur Ausrüstung von Keratinfasern und Zellulose Withdrawn DE19648855A1 (de)

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