DE19701326A1 - Verwendung von Proteinen pflanzlichen Ursprungs zur temporären Verfestigung von Erdreich und Erdreich-Substituten - Google Patents

Description

Zur Befestigung der Oberflächen von Böden und/oder Sanden - im nachfolgenden auch als Erdreich bezeichnet - durch Auftrag von insbesondere wäßrigen Poly­ merdispersionen zum Schutz gegen unerwünschte Wind- und/oder Wassererrosion besteht ein umfangreicher druckschriftlicher Stand der Technik. Der überwiegende Anteil dieser Vorschläge sieht den Eintrag von wäßrigen Dispersionen syntheti­ scher Polymerverbindungen vor, die - in hinreichender Verdünnung aufgetragen - in das Erdreich eindringen und dieses in den oberflächennahen Schichten befesti­ gen. Das Wasser des eingetragenen Imprägniermittels trocknet in vergleichsweise kurzer Zeit auf, die zurückbleibende Polymerphase verfestigt die Korn- und/oder Schluffstruktur des imprägnierten Erdreichs, ohne dabei die Wasserdurchlässigkeit dieser Schichten in unzumutbarer Weise zu beeinträchtigen.

Die Anmelderin schildert in ihren eigenen Schutzrechten gem. DE-A-43 24 474 und DE-A-44 28 269 entsprechende wasserbasierte und haftvermittelnde Kleber auf Basis von Estern des Polyvinylalkohols mit C_1-5-Monocarbonsäuren und/oder deren Gemischen mit höheren Monocarbonsäuren, gewünschtenfalls unter Mitverwen­ dung von bei Luftzutritt aushärtenden Komponenten zur Erhöhung der Wasserfe­ stigkeit der Imprägniermasse als biologisch verträgliche Kleberkomponenten. Auf die sachliche Offenbarung dieser Druckschriften wird im Zusammenhang mit der nachfolgenden Lehre der jetzt vorliegenden Weiterentwicklung ausdrücklich ver­ wiesen. Die Offenbarung dieser Druckschriften gibt auch weitere Hinweise auf den einschlägigen druckschriftlichen Stand der Technik.

Die Lehre der älteren Anmeldung gem. DE-A 195 48 314 modifiziert dieses Verfah­ ren der Oberflächenverfestigung errosionsgefährdeten Erdreichs dadurch, daß zur Intensivierung der Oberflächenverfestigung die Erdreichimprägnierung mehrstufig ausgebildet wird und dabei wenigstens in der ersten Imprägnierstufe eine wäßrige Zubereitung eingesetzt wird, die biologisch verträgliche Netzmittel zur Beschleuni­ gung und/oder Intensivierung der Erdreichbenetzung mit wäßriger Phase enthält. Bevorzugte Netzmittel sind oberflächenaktive Verbindungen mit HLB-Werten von wenigstens 7, vorzugsweise gleich/größer 8, wobei der Einsatz entsprechender nichtionischer Netzmittel bzw. Netzhilfen mit HLB-Werten des Bereiches von 10 bis 18 besonders bevorzugt sein kann. Eine besonders geeignete Klasse von biolo­ gisch verträglichen Netzmitteln dieser Art sind die Alkyl(poly)glykoside, die auch als APG-Verbindungen in der Fachwelt bekannt sind.

Neben der Verwendung von synthetischen, insbesondere wasserbasierten Poly­ merdispersionen sind zahlreiche andere Vorschläge zur Erdreichbefestigung ge­ macht worden. Weitere Beispiele aus dem Stand der Technik hierfür sind Polysac­ charide, Polysaccharidderivate und lösliche Proteine, insbesondere tierischen Ur­ sprungs.

Die Befestigung strukturierter Geländeoberflächen, beispielsweise von Erdwällen entlang von Autobahn- bzw. Eisenbahnlinien und die Befestigung von Abraumhal­ den und Deponien, kann insbesondere unter Einsatz der wasserbasierten Poly­ vinylacetatdispersionen und ihren Abmischungen mit Weichmachern und Stabilisa­ toren im Sinne der Offenbarung der eingangs genannten Schutzrechte der Anmel­ derin wirkungsvoll in die Praxis umgesetzt werden. Die Verwendung von Dispersio­ nen synthetischer Polymerverbindungen im Agrarbereich fordert allerdings weiter­ führende Nachweise zur eindeutigen Verträglichkeit der als Hilfsbinder eingesetz­ ten Polymersubstanzen. Insbesondere gilt das für den Agrarbereich zur Aufzucht von Verzehrpflanzen. Hier ist der Nachweis zu führen, daß weder für den Boden, noch für das Grundwasser, noch für den Menschen beim Verzehr der auf solchen Böden aufgezogenen Produkte Sekundärprobleme auftauchen können. Müssen hier entsprechende analytische Nachweise geführt werden, so ist damit ein be­ trächtlicher Arbeits- und Kostenaufwand verbunden.

Entsprechende Probleme der hinreichenden Verfestigung eines feinteiligen Fest­ stoffgutes treten bei der Ausbildung sogenannter Pflanzgranulate auf. Gärtnereibe­ triebe nutzen bekanntlich insbesondere für die Keim- und Wachstumsfrühphase von Zuchtpflanzen den Einsatz von Bodenersatzstoffen natürlichen und/oder syn­ thetischen Ursprungs. Im praktischen Einsatz sind hier insbesondere Torf, aber auch andere Materialien wie Steinwolle oder feinteilige Kunststoffe, z. B. Polystyrol­ partikel. Für den begrenzten Zeitraum bis zum Einpflanzen der aufzuziehenden Pflanze an ihrem endgültigen Bestimmungsort muß eine hinreichende Handhab­ barkeit der den Keimling bzw. die Pflanze in ihrem frühen Wachstumsstadium tra­ genden Pflanzgranulate gesichert sein. Üblicherweise werden hier Handhabungs­ hilfen auf Basis fester ausgeformter Kunststoffe, z. B. Kunststoffschalen, Kunststoff­ tabletts und/oder entsprechende Töpfe eingesetzt. Durch eine temporäre Verfesti­ gung des Pflanzgranulats - ohne Negativeinfluß auf das Pflanzen­ wachstum - könnte hier eine brauchbare Alternative und damit eine wirkungsvolle Erleichterung geschaffen werden.

Die erfindungsgemäße Lehre geht von der Aufgabenstellung aus, für das ange­ sprochene Gebiet der Oberflächenbefestigung von Erdreich und der Verfestigung von Pflanzgranulaten im zuvor erläuterten Sinn Kleber natürlichen Ursprungs und dabei insbesondere entsprechende Kleber pflanzlichen Ursprungs vorzuschlagen, deren Einsatz hier substantielle Vereinfachungen und Erleichterungen mit sich bringt. Gleichzeitig soll aber die hinreichende Oberflächenverfestigung, insbeson­ dere gegen unerwünschte Wind- und/oder Regenerrosionen für den Zeitraum si­ chergestellt werden können, innerhalb dessen sich die aufwachsenden Pflanzen soweit entwickelt haben, daß sie dann - insbesondere durch die ausgebildeten Wurzelbereiche - eine hinreichende Verfestigung der Erdreichoberfläche sicherstel­ len, bzw. die Pflanzgranulate an ihrem endgültigen Bestimmungsort eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäße Lehre geht von der Erkenntnis aus, daß im wesentlichen wasserunlösliche, allerdings dabei wasserquellbare Proteinfraktionen pflanzlichen Ursprungs in der im nachfolgenden geschilderten Anbietungsform geeignete Hilfsmittel zur Lösung der geschilderten Aufgabenstellung sein können. Lösliche Proteine bzw. Proteinfraktionen insbesondere tierischen Ursprungs - beispielsweise Gelatine und/oder Blutproteine - sind für das hier betroffene Arbeitsgebiet im Stand der Technik vorgeschlagen worden. Die im nachfolgenden geschilderten wasser­ quellenden und zur Verfilmung befähigten, im wesentlichen aber wasserunlöslichen Proteinwertstoffe pflanzlichen Ursprungs sind offenbar bisher für den erfindungs­ gemäß betroffenen Anwendungszweck unbekannt.

Gegenstand der Erfindung

Erfindungsgegenstand ist damit die Verwendung wenigstens weitgehend was­ serunlöslicher, bei Wasserzutritt jedoch quellender und verfilmender Proteine pflanzlichen Ursprungs - im nachfolgenden auch als "Kleber" bezeichnet - zur tem­ porären Verfestigung von Erdreichoberflächen gegen Wind- und/oder Wassererro­ sion sowie zur temporären Befestigung und Formstabilisierung von Pflanzgranula­ ten auf Basis feinteiliger Feststoffe natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs. Besonders geeignete Kleber sind zum wenigstens überwiegenden Anteil Protein­ fraktionen der angegebenen Art enthaltende feinstteilige Mahlprodukte aus der Vermahlung von Getreidekorn und/oder Hülsenfrüchten. Besondere Bedeutung kommt dabei entsprechenden Mahlprodukten aus der Vermahlung von Weizen zu.

Einzelheiten zur erfindungsgemäßen Lehre

Das heutige Fachwissen zu Getreide, Getreideprodukten und Hülsenfrüchten vermittelt umfangreiche Aussagen zu den unterschiedlichen Stoffklassen der an­ gegebenen Art, insbesondere der Getreidekörner unterschiedlichen Ursprungs, z. B. auf Basis Weizen, Roggen, Gerste, Hafer, Reis, Hirse, Mais und dergleichen. Verwiesen wird beispielsweise auf Belitz, Grosch "Lehrbuch der Lebensmittel­ chemie" 4. Auflage, 1992, Seiten 611-627. Neben Wasser finden sich im Getreide­ korn insbesondere Stärke und sonstige Kohlenhydrate, Proteine, Lipide, Rohfaser und Mineralstoffe. Etwa 70 bis 80 Prozent des Korns bilden den Mehlkörper und die ihn umhüllende Aleuronschicht. Frucht- und Samenschale umschließen dieses Nährgewebe und den Keimling. Der Proteingehalt üblicher Getreidearten liegt im Bereich von etwa 10 bis 12 Gew.-%. Zu Proteinfraktionen von Hülsenfrüchten s. Seite 671 der zitierten Literaturstelle.

Arbeiten von T. B. Osborne zu Beginn dieses Jahrhunderts unterscheiden - in Ab­ hängigkeit von der Löslichkeit der jeweiligen Fraktion - insbesondere vier verschie­ dene Proteinfraktionen: die wasserlöslichen Albumine, die in einer Salzlösung lösli­ chen Globuline, die in hochkonzentriertem wäßrigen Ethanol löslichen Prolamine und die im Rückstand verbleibenden Gluteline.

Für den Einsatz im Rahmen der erfindungsgemäßen Lehre sind insbesondere die überwiegend Prolamine und/oder Gluteline enthaltenden Fraktionen, und hier vor allem die Mahlprodukte von Getreidekörnern geeignet, die beispielsweise aus der Naßvermahlung von Getreide als feinkörnige trockene Mahlprodukte abgetrennt werden können. Prolamin und Glutelin enthaltende Proteinfraktionen sind nicht mehr wasserlöslich, jedoch wasserquellbar und bei den erfindungsgemäß bevor­ zugten Einsatzmaterialien dieser Art verfilmbar.

Wie zuvor schon angegeben sind entsprechende Proteinfraktionen auf Basis des Weizenkorns die besonders bevorzugten Kleber im Sinne des erfindungsgemäßen Handelns. Die einschlägige Fachsprache bezeichnet dabei die Prolamin-Fraktion des Weizenkorns als Gliadin und die höhermolekulare Glutelin-Fraktion als Glu­ ten in. Als Mahlprodukt anfallende feinkörnige, insbesondere pulverförmige, wenig­ stens weitgehend wasserunlösliche, jedoch wasserquellbare Weizen-Protein­ fraktionen sind großtechnische Handelsprodukte, die bisher beispielsweise im Tierfutterbereich und bei Nahrungsmitteln eingesetzt werden. Aufgrund ihrer viskoelastischen Eigenschaften - ausgeprägte Elastizität und Dehnbarkeit des wasserhaltigen Gutes - dienen sie in diesem Bereich gleichzeitig als Binde- und Extrudierhilfsmittel.

Die erfindungsgemäße Lehre sieht demgegenüber vor, die Summe der spezifi­ schen Eigenschaften der hier betroffenen Proteinfraktionen pflanzlichen Ursprungs für das ganz andersartige Gebiet der Befestigung von Erdreichoberflächen und Pflanzgranulaten anzuwenden. Auch hier kommt dann natürlich die Multifunktionali­ tät dieses Klebers bzw. Binders zum Tragen. Eine Mehrzahl mecha­ nisch/physikalischer Eigenschaften - Feinstteiligkeit, rasche Wasseraufnahmefä­ higkeit, damit Entwicklung der Kleberfunktion und Verfilmbarkeit - verbindet sich mit strukturbedingten Sekundärwirkungen im Rahmen des Pflanzenwachstums: Der Kleber auf Basis Pflanzenprotein im Sinne der Erfindung ist gleichzeitig wertvoller Stickstoffdünger zur Förderung des Wachstums der Mikroorganismen und damit zur Förderung des Pflanzenwachstums.

Der Auftrag erfindungsgemäß ausgebildeter Kleber auf die zu verfestigenden Bo­ denoberflächen - oder sinngemäß in die Pflanzgranulate - kann einstufig oder auch mehrstufig erfolgen. Es ist dabei möglich, den Kleber auf Basis des pflanzlichen Proteins in der Form des Trockenproduktes aufzubringen, beispielsweise durch Aufstreuen und/oder durch Aufblasen des trockenen Pulvers auf die zu verfesti­ gende Erdreichoberfläche. Aber auch der Naßauftrag wasserhaltiger Zubereitungs­ formen auf den zu verfestigenden Boden ist möglich. So kann der Kleber bei­ spielsweise in einer Überschußmenge an Wasser mit hohen Scherkräften einge­ rührt werden. Zur Stabilisierung des gequollenen Klebergutes in dem Überschuß Wasser werden zweckmäßigerweise Hilfsstoffe mit stabilisierender Wirkung mitver­ wendet. Geeignet sind die der Fachwelt bekannten wasserlöslichen und/oder was­ serquellenden Schutzkolloide, beispielsweise auf Basis von Polyvinylalkohol, Stär­ ke, Stärkeabbauprodukten und/oder Derivaten der hier angesprochenen Stoffklas­ sen, z. B. Carboxymethylstärke. Es kann dabei im Sinne des erfindungsgemäßen Handelns zweckmäßig sein, entsprechende Schutzkolloide natürlichen Ursprungs einzusetzen, um auf diese Weise den Eintrag synthetischer Chemie in die Erdreichoberfläche und das Pflanzenwachstum zusätzlich zu begrenzen. Die Sta­ bilisierung feinstteiliger Polymerstoffe unter Mitwirkung von Hilfsstoffen auf Tensid­ basis und/oder auf Basis solcher insbesondere naturstoffbezogener Schutzkolloide ist allgemeines Fachwissen auf das im vorliegenden Zusammenhang verwiesen werden kann.

Die zur jeweiligen Bodenbefestigung einzubringenden Mengen des Klebers auf Proteinbasis werden durch die im jeweiligen Fall vorgegebenen Bodenstrukturen und die ebenfalls naturgegebenen und in der Pflanzenwachstumsperiode zu erwar­ tenden Beanspruchungen von insbesondere Wind und/oder Regen bestimmt. Es hat sich gezeigt, daß schon sehr geringe Mengen an Klebern im erfindungsgemä­ ßen Sinne eine beträchtliche Oberflächenverfestigung auslösen können. Geeignet sind insbesondere Auftragsmengen des Klebers auf Basis im wesentlichen wasse­ runlöslicher aber wasserquellbarer pflanzlicher Proteinfraktionen im Bereich von wenigstens 5 g/m², vorzugsweise wenigstens 10 bis 20 g/m² und insbesondere wenigstens 25 bis 30 g/m². Obergrenzen für den Proteineintrag liegen im allgemei­ nen bei 200 bis 300 g/m², vorzugsweise im Bereich von etwa 100 bis 150 g/m². Diese Zahlenangaben beziehen sich dabei durchweg auf die trockene pulverförmi­ ge Angebotsform, wie sie als Handelsprodukt zugänglich ist. Für den bisher dar­ gestellten Arbeitsschritt der Verfestigung der Bodenoberfläche alleine unter Einsatz des Proteinklebers, insbesondere auf Basis von Weizenprotein können Auftrags­ mengen im Bereich von 10 bis 100 g/m²Trockenprodukt besonders geeignet sein.

Die Ausbildung der Binderwirkung durch Wasseraufnahme und Verfilmung wird dann wiederum durch die jeweiligen natürlichen Gegebenheiten bestimmt. Ist die zu verfestigende Bodenoberfläche hinreichend feucht bzw. naß, dann kann sich ein zusätzlicher Wasserauftrag erübrigen. Ist die zu verfestigende Oberfläche jedoch trocken und nicht in absehbarer Zeit mit Regenfall zu rechnen, dann kann durch ein nachträgliches künstliches Beregnen der Bodenoberfläche die Binderfunktion aus­ gelöst und nachhaltig ausgebildet werden. Eine solche nachfolgende Beregnung erübrigt sich natürlich, wenn der Binder bzw. Kleber in Form einer wäßrigen Zube­ reitung auf die zu verfestigende Bodenoberfläche aufgebracht bzw. darin eingetra­ gen worden ist.

Die Erfindung sieht in einer weiteren Ausführungsform vor, zusammen mit den Kle­ bern auf Proteinbasis weitere Hilfsstoffe in den zu verfestigenden Boden einzutra­ gen. Dieser zusätzliche Eintrag von Hilfsstoffen kann dabei gleichzeitig mit dem Auftrag der Kleber im Sinne der erfindungsgemäßen Lehre erfolgen, ebenso ist es aber möglich die Hilfsstoffe vorher und/oder nachträglich auf die Bodenoberfläche aufzubringen. Als Hilfsstoffe kommen hier sowohl Komponenten zur Förderung des Pflanzenwachstums als auch Komponenten zur Förderung des Effekts der Ober­ flächenverfestigung oder der Beeinflussung der physikalischen Beschaffenheit der verfestigten Oberfläche in Betracht. Geeignete Zusatzstoffe sind also beispielswei­ se weiterführende Nährstoffe für das Pflanzenwachstum, insbesondere aber Hilfs­ stoffe von der Art der Weichmacher für die ausgebildete Kleberschicht (z. B. Glyce­ rin, Sorbit, Harnstoff, Ammoniumsalze), andere filmbildende Polymerverbindungen, insbesondere aus dem Bereich der Bodenverfestigung und/oder weitere Kompo­ nenten zur Steuerung der physikalischen Eigenschaften der Oberflächenfestigkeit des Bodens für den beabsichtigten Zeitraum des Pflanzenwachstums. Hier sieht die erfindungsgemäße Lehre insbesondere die Mitverwendung der Elemente vor die in den eingangs genannten Schutzrechten der Anmelderin zur Ausbildung ver­ festigter Bodenoberflächen beschrieben sind. Auf die Lehren der eingangs genann­ ten druckschriftlichen Veröffentlichungen zu DE-43 24 474, DE-44 28 269 und DE-A 195 48 314 kann insoweit verwiesen werden.

Im nachfolgenden wird nur kurz auf Kernaussagen dieses druckschriftlichen Stan­ des der Technik eingegangen, der im erfindungsgemäßen Rahmen derart mitver­ wendet werden kann, daß diese vorbeschriebenen Binder bzw. Kleber und/oder weiteren Hilfsstoffe gemeinsam - und dabei zeitlich versetzt und/oder gleichzeitig - mit den jetzt erfindungsgemäß vorgeschlagenen Klebern auf Basis wasserunlösli­ cher Pflanzenproteine auf die zu verfestigenden Bodenoberflächen aufgetragen werden. So beschreibt die Lehre der DE-A 43 24 474 für den angegebenen An­ wendungszweck den Einsatz von wäßrigen Polyvinylacetatdispersionen, die mit ausgewählten Weichmachern zum Einsatz kommen. Als Weichmacher sind hier insbesondere Triester des Glycerins mit niederen aliphatischen Monocarbonsäu­ ren, Citronensäuretriester mit niederen aliphatischen monofunktionellen Alkoholen und/oder epoxidierte Triglyceride wenigstens anteilsweise olefinisch ungesättigter Fettsäuren, genannt. Die Lehre der DE-A 44 28 269 berücksichtigt die Tatsache, daß die mit Estern auf Basis von Polyvinylalkoholderivaten verfestigten Erdreich­ oberflächen bei feuchten Böden oder bei intensivem Feuchtigkeitskontakt, z. B. durch starken Regen, stark aufweichen können. Die Verfestigung kehrt zwar in der Regel nach erneutem Trocknen zurück, die Aufweichung verschwindet damit aber nicht vollständig. Dementsprechend wird in der hier zuletzt zitierten Druckschrift vorgeschlagen, bei Raumtemperatur feste und/oder bei Luftzutritt aushärtende Fettsäuren, Fettalkohole und/oder ihre wenigstens weitgehend wasserunlöslichen Ester, Ether und/oder Salze als abbaubare und biologisch verträgliche Stabilisato­ ren zur Erhöhung der Wasserfestigkeit von Erdreichimprägnierungen auf Basis von Polyvinylacetat und vergleichbaren Estern des Polyvinylalkohols mit niederen Mo­ nocarbonsäuren einzusetzen. Gemäß der Lehre der DE-A 195 48 314 wird dieses Verfahren zur Intensivierung der Oberflächenverfestigung errosionsgefährdeten Erdreichs durch Eintrag wasserbasierter und haftvermittelnder Imprägniermassen auf Basis von Estern des Polyvinylalkohols mit C_1-5-Monocarbonsäuren und deren Gemischen mit höheren Monocarbonsäuren, gewünschtenfalls unter Mitverwen­ dung von bei Luftzutritt aushärtenden Komponenten zur Erhöhung der Wasserfe­ stigkeit der Imprägniermasse, dadurch variiert, daß man die Erdreichimprägnierung mehrstufig ausbildet und dabei wenigstens in der ersten Imprägnierstufe eine wäß­ rige Zubereitung einsetzt, die biologisch verträgliche Netzmittel zur Beschleunigung und/oder Intensivierung der Erdreichbenetzung mit wäßriger Phase enthält. Be­ sonders geeignete Netzmittel sind hier die naturstoffbasierten Tenside auf APG-Basis.

Die zuvor eingehend dargestellten Elemente des neuen erfindungsgemäßen Han­ delns - Einsatz der Kleber auf Basis der beschriebenen wasserquellbaren aber wenigstens weitgehend wasserunlöslichen Proteinkleber als Bindemittel - können in bevorzugten Ausführungsformen mit diesen Elemente der älteren Schutzrechte kombiniert werden. Ohne Anspruch auf Vollständigkeit seien zwei Gedanken hier herausgestellt, die die Vorteile für ein solches kombiniertes technisches Handeln sofort ersichtlich machen: Die Mitverwendung der Weizenkleber im Sinne der erfin­ dungsgemäßen Lehre in Arbeitsmitteln aus den älteren Vorschlägen der Anmelde­ rin schafft die Möglichkeit der Ausnutzung der Multifunktionalität der erfindungsge­ mäßen Kleberkomponenten auf Proteinbasis. Hier wird ja einerseits die Kleber­ funktion erfüllt, andererseits wird eine besonders geeignete stickstoffhaltige Wert­ stoffkomponente mit Düngemittelwirkung zur Förderung des Pflanzenwachstums eingetragen. Andererseits gilt: Die erfindungsgemäßen Kleberkomponenten auf Proteinbasis werden beim Auftrag auf die Bodenoberfläche mit gleichzeitigem oder nachfolgendem Wassereintrag weitaus überwiegend an der Oberfläche im Sinne einer Siebwirkung festgehalten. Die Kleberwirkung tritt sofort ein. Die Binder- bzw. Kleberkomponenten der genannten älteren Schutzrechte der Anmelderin dringen tiefer in die Bodenstruktur ein und können dort beispielsweise zu einer Verfesti­ gung im Bereich von einigen Zentimetern Bodentiefe führen. Hier wird also eine multifunktionelle Steuerung des physikalisch angestrebten Ergebnisses der Boden­ verfestigung möglich.

Zum weiterführenden Verständnis für den kombinierten Einsatz von Klebern auf Proteinbasis im Sinne der erfindungsgemäßen Lehre mit anderen Hilfsstoffen zur Ausrüstung und insbesondere zur Verfestigung von Erdreichoberflächen seien nachfolgend drei Arbeitsmodelle dargestellt, die auch miteinander verbunden wer­ den können:
Vergleichsweise tiefer in die Bodenstruktur eindringende Binder- bzw. Kleberkom­ ponenten insbesondere synthetischen Ursprungs - beispielsweise wäßrige Emul­ sionen bzw. Dispersionen auf Polyvinylacetatbasis - ermöglichen die vergleichs­ weise tiefgreifende Verfestigung der Bodenoberfläche. So kann es zweckmäßig sein, in einer ersten Arbeitsstufe solche tief imprägnierende Binderzubereitungen einzusetzen und erst im Anschluß daran den erfindungsgemäßen Binder auf Pro­ teinbasis aufzutragen und hier zu verfestigen. Wird andererseits durch geeignete Maßnahmen sichergestellt, daß die Bodenoberfläche mit einer in inniger Ab­ mischung befindlichen Binderkombination - feinpartikulärer Binder auf Proteinbasis in inniger Abmischung mit beispielsweise einem Syntheseharz von der Art des Po­ lyvinylacetats - verfestigt und/oder abgedeckt ist, dann kann von dem Phänomen der unterschiedlichen Abbaugeschwindigkeiten der hier in inniger Abmischung ein­ gesetzten Binder- bzw. Klebertypen Gebrauch gemacht werden. Der vergleichs­ weise schneller dem mikrobiellen Abbau unterliegende Binderanteil führt zu einer Strukturveränderung der mit dem Bindergemisch beladenen Oberflächenschicht in Richtung auf die Ausbildung einer mikroporösen Hilfsschicht. Das wiederum kann aus weiterführenden Überlegungen der Wachstumsförderung in Abhängigkeit von der Einwirkung klimatischer Einflüsse wünschenswert sein. Wird schließlich in einer dritten Modifikation in einer ersten Arbeitsstufe der erfindungsgemäße Kleber auf Proteinbasis in die Oberfläche eingetragen und dort verfilmt, dann können im Rahmen eines zweiten Binderauftrages die hier mitzuverwendenden Hilfsstoffe nach Art und Menge frei variiert werden, ohne die Binderfunktion des zuvor aufge­ tragenen und verfilmten Proteinklebers zu beeinträchtigen. Lediglich beispielhaft sei hier die Möglichkeit der Mitverwendung von insbesondere dunkelfarbigen Pig­ menten in der zweiten Auftragsstufe erwähnt, um auf diese Weise Einfluß auf den Wärmehaushalt der geschützten Erdoberfläche unter Sonneneinstrahlung zu neh­ men. Aber auch die einstellbaren Festigkeitswerte, insbesondere gegen Druckbe­ lastung können auf diese Weise deutlich angehoben werden.

Die hier lediglich beispielhaft dargestellten vielgestaltigen Abwandlungsmöglichkei­ ten der erfindungsgemäßen Lehre erweitern damit ersichtlich das Spektrum der je­ weils einstellbaren und anforderungsbedingten Arbeitsergebnisse. Durch aus­ schließlichen Einsatz der erfindungsgemäßen Kleber auf Basis unter Wasserzutritt quellender und verfilmender Proteine pflanzlichen Ursprungs wird die temporäre Verfestigung von Erdreichoberflächen gegen Wind- und Wassererrosion wenig­ stens für den Zeitraum möglich, der für eine entsprechende Hilfestellung in der Keim- und Wachstumsfrühphase pflanzlicher Nahrungsmittel und/oder zur Verfesti­ gung ausgetragenen Saatgutes auf bzw. in der Erdreichoberfläche benötigt wird. Hier kann auf die Mitverwendung synthetischer Binder und/oder Stabilisatoren ver­ zichtet werden. Alle Arbeits- und Wachstumsstufen sind rein naturstoffbasiert. An­ dererseits ist es möglich, über die Multifunktionalität der erfindungsgemäß vorge­ sehenen Kleberkomponenten in den bestehenden Stand der Technik zur temporä­ ren Ausrüstung und Befestigung von Erdreichoberflächen wichtige Modifikationen einzubauen. Dabei können praktisch beliebige und den jeweiligen Bedürfnissen angepaßte Mischungsverhältnisse von einerseits Bindern synthetischen Ursprungs und den erfindungsgemäßen Bindein bzw. Klebern rein natürlichen Ursprungs auf Proteinbasis gewählt werden. Geeignet sind also beispielsweise Mischungsver­ hältnisse solcher weiterer Komponenten mit Kleberfunktion im Verhältnis zum Pro­ teinkleber im Bereich von 90 : 10 bzw. 10 : 90 Gewichtsteile. In bevorzugten Ausfüh­ rungsformen kann es zweckmäßig sein, die Auftragsmengen dieser weiteren Kom­ ponenten mit Kleberfunktion nicht wesentlich höher zu wählen als den Anteil an Proteinkleber, wobei wiederum übergeordnete Mengen an Proteinkleber und dem­ entsprechend untergeordnete Mengen an anderen Komponenten mit Kleberfunktion eine weitere bevorzugte Ausführungsform sind. Abbaubare Binder- bzw. Kle­ berkomponenten synthetischen Ursprungs sind dabei insbesondere Polymerver­ bindungen auf Basis Polyvinylacetat und/oder Polyvinylpropionat, aber auch Copo­ lymere dieser niederen Vinylester mit Vinylestern höherer Fettsäuren, insbesonde­ re Vinyllaurat. Solche synthetischen Kleberkomponenten werden beispielsweise in Form stabilisierter wäßriger Dispersionen oder aber auch als Pulver zum Einsatz gebracht, wobei die Mitverwendung von biologisch abbaubaren Schutzkolloiden auch hier bevorzugt ist. Geeignete entsprechende Schutzkolloide sind beispiels­ weise Polyvinylalkohol und/oder Stärke und/oder wasserlösliche Stärkederivate.

Diese Schilderung der erfindungsgemäß einzusetzenden Elemente richtet sich in ihrer sprachlichen Darstellung sehr weitgehend an dem Problembereich der tempo­ rären Verfestigung von Erdreichoberflächen aus. Wie eingangs dargestellt reicht das Anwendungsgebiet des praktischen Einsatzes dieser Bestimmungselemente aber weiter und erfaßt insbesondere die temporäre Verfestigung der Pflanzgranula­ te. Die sinngemäße Anwendung der erfindungsgemäß beschriebenen Elemente und Elementenkombinationen auf dieses Einsatzgebiet ergibt sich ohne weiteres unter Einsatz üblichen fachtechnischen Wissens.

Beispiele

Der in den nachfolgenden Beispiele eingesetzte Proteinkleber im Sinne der erfin­ dungsgemäßen Lehre ist ein im Trockenzustand pulverförmiger und durch Naß­ vermahlung aus Weizen gewonnener Proteinkleber natürlichen Ursprungs. Zum Einsatz kommt dabei in allen Beispielen das unter dem geschützten Handelsna­ men "VITEN de blé" von der Firma ROQUETTE GmbH, Frankfurt, BRD, vertriebe­ ne Material, das bei einem Rohproteingehalt von 75 bis 80 Gew.-% und einer Feuchtigkeit von ca. 8 Gew.-% einen Reststärkegehalt von ca. 10 Gew.-% zusam­ men mit Mineralstoffen und Fettstoffen enthält.

Dieser Proteinkleber auf Weizenbasis nimmt bei Wasserzusatz rasch etwa die doppelte Menge seines Eigengewichts an Wasser auf. Es bildet sich dabei ein zur Verfilmung befähigtes viskoelastisches Material auf Basis der beiden vergleichs­ weise hochmolekularen Proteinfraktionen Glutenin und Gliadin.

Beispiel 1

Eine Kunststoffschale mit den nachfolgenden Abmessungen: 26 cm × 32 cm × 20 cm (Länge, Breite, Höhe) wird mit Sand eines maximalen Korndurchmessers von 2 mm gefüllt. Die Oberfläche der Sandfüllung wird eingeebnet und mit Hilfe eines Siebes (Maschenweite 400 Mikrometer) werden 4,2 g (entsprechend 50 g/m²) des trockenen Weizenproteinpulvers gleichmäßig aufgestreut. Anschließend werden mittels einer Spritzflasche 166 ml Wasser - entsprechend 2 l/m² - gleichmäßig auf die mit dem Proteinkleber ausgerüstete Oberfläche des Sandes aufgespritzt.

Nach dem Auftrocknen wird eine harte, spröde und von der Unterlage ablösbare 3 bis 6 mm starke Materialschicht erhalten, die einem Belastungsdruck von 100 N/cm² standhält.

Beispiel 2

Wie in Beispiel 1 beschrieben wird das Versuchsfeld vorbereitet. Mit Hilfe des Sie­ bes werden 16,6 g des Proteinklebers auf Weizenbasis - entsprechend 200 g/m² - auf­ gebracht. Anschließend wird wie in Beispiel 1 durch Wasserzugabe in der Bei­ spiel 1 entsprechenden Menge die Proteinkleber enthaltende Materialschicht durchnäßt und verklebt.

Nach dem Trocknen erhält man eine harte, spröde und leicht ablösbare, 3 bis 6 mm starke Schicht, die einem Belastungsdruck von 292 N/cm² standhält.

Beispiel 3

Auf die gem. Beispiel 1 vorbereitete Sandoberfläche werden mit Hilfe des Siebes 16,6 g (entsprechend 200 g/m²) des Proteinklebers in Trockenform homogen auf­ gestreut. Die nachfolgende Befeuchtung wird mit einer 10%igen Glyce­ rin/Wasserlösung in einer Menge von 166 ml (entsprechend 2 l/m²) vorgenommen.

Nach Abtrocknen erhält man eine flexible, weiche, anpassungsfähige und leicht ab­ lösbare 3 bis 6 mm starke Deckschicht, die einem Belastungsdruck bis 142 N/cm² standhält.

Beispiel 4

Die gem. Beispiel 1 vorbereitete Sandoberfläche wird mit dem trockenen Protein­ kleber in einer Menge von 41,6 g (entsprechend 500 g/m²) durch Austrag über das Sieb ausgerüstet. Anschließend wird eine dünnflüssige Polyvinylacetatdispersion (Wormalit PM 4265, Firma Cordes, Feststoffgehalt 49,3%; Viskosität 750 mPas) in einer Menge von 84,4 g - entsprechend 1014 g/m² wäßrige Dispersion bzw. 500 g/m² Feststoff - gleichmäßig aufgetragen.

Nach Trocknen bildet sich eine 3 bis 6 mm dicke sehr harte Deckschicht aus, die sich von dem darunterliegenden Sand leicht lösen läßt.

Beispiel 5

In einem ersten Arbeitsschritt wird die Sandoberfläche gem. den Angaben des Bei­ spiels 3 mit dem Kleber auf Proteinbasis unter Einsatz einer 10 gew.-%igen Gly­ cerin/Wasserlösung ausgerüstet und verklebt. Nach Abtrocknen werden 166 g des folgenden Gemisches aufgetragen: 28,6 g einer 57,5 gew.-%igen Polyvinylacetat­ dispersion (Handelsprodukt "Terracontrol SC 823" der Anmelderin), 2,9 g Triacetin und 134,2 g Wasser. Dieses entspricht einem Auftrag von 200 g/m² Polyvinylace­ tat.

Nach dem Abtrocknen erhält man 3 bis 4 mm dicke, sehr harte Schicht, die flexibel und anpassungsfähig an den Untergrund ist. Sie hält einem maximalen Bela­ stungsdruck von 1.183 N/cm² stand.

Beispiel 6

In einer Reihe von Vergleichsversuchen wird die Winderrosionsanfälligkeit von Sand in Abhängigkeit von der Beschichtungsmenge und der jeweiligen Windge­ schwindigkeit bestimmt. Dabei gelten im einzelnen die folgenden Versuchsbedin­ gungen:
Prüferden:
Sand (von Baustelle ungesichtet, maximale Korngröße 6 mm).
Versuchsanordnung:
Prüfböden: Instrumentenschalen aus Kunststoff (Maße in cm: (Länge, Breite, Tiefe) 35,5 × 25,5 × 4,0) wurden jeweils mit einer ca. 4 cm dicken Schicht des Sandes gefüllt.

Diese Schalen wurden jeweils mit folgenden Mengen an Viten Trockensubstanz - be­ zogen auf g/m² - beschichtet:
0, 2, 5, 10, 25, 50, 100, 200 g/ m²
Nach dem Auftrag wurden die Schalen mit Wasser, entsprechend 2 l/m² gegossen und 6 Tage bei Raumklima getrocknet.

Mit einem 2,4 kW Gebläse wurde Luft durch ein 1,5 m langes Stahlrohr mit einer lichten Weite von 4,3 cm geblasen. Das Stahlrohr stand in einem Winkel von 30° zum Boden.

Im Luftstrahlzentrum wurde die Windgeschwindigkeit mit Hilfe eines Flügelrad­ aneometers als Funktion des Abstandes vom Austritt aus dem Rohr ermittelt.

In definierten Abständen vom Rohrende wurden die Böden Luftstrahlen bekannter Luftgeschwindigkeit ausgesetzt. Die Schalen wurden parallel zum Erdboden einge­ gesetzt, damit wurden alle Prüfböden unter einem Winkel von 300 vom Luftstrahl getroffen.

Die Verweilzeit im Luftstrom betrug 5 Minuten, bestimmt wurde der Massenverlust an Sand in Gew.-%. Es wurde nach aufsteigenden Windgeschwindigkeiten gemes­ sen. Die Ergebnisse sind in der beigefügten Fig. 1 dargestellt. Die Fig. 1 zeigt, daß bereits mit dem Auftrag von 25 g/m² des Klebers auf Proteinbasis eine voll­ ständige Sandverfestigung bis zu Windgeschwindigkeiten von wenigstens 130 km/h sichergestellt ist.

Beispiel 7

Eine stabile Proteindispersion wird wie folgt erhalten:
264 g (88 Gew.-%) Wasser werden auf 80°C erwärmt. Anschließend werden 6 g (2 Gew.-%) Carboxymethylstärke (Handelsprodukt Emcol UKH 5) eingestreut. Unter Rühren wird auf Raumtemperatur abgekühlt. Mit einer Dissolverscheibe werden unter hohen Scherkräften (1.000 Upm) 30,0 g (10 Gew.-%) Viten langsam einge­ streut. Die Dispersion ist homogen und länger als 12 Stunden stabil. Werden 42 g dieser Dispersion auf eine Schale gem. Beispiel 1 aufgebracht, werden mit Beispiel 1 vergleichbare Ergebnisse erhalten.

Beispiel 8

In ein Becherglas werden unter Rühren 84,4 g (41 Gew.-%) einer 49,3 gew.-%igen Polyvinylacetatdispersion in Wasser (Handelsprodukt "Wormalit PM 4265 der Fir­ ma Cordes, Neersen) und 80 g (39 Gew.-%) Wasser zusammen gegeben. Unter hohen Scherkräften werden 41,6 g (20 Gew.-%) Viten mit einer Dissolverscheibe dispergiert.

Die Dispersion ist homogen und länger als 12 Stunden stabil. Nach Auftrag dieser Dispersion auf eine Schale wie in Beispiel 4 beschrieben, erhält man ein ver­ gleichbares Ergebnis.

Claims (9)

1. Verwendung wenigstens weitgehend wasserunlöslicher, bei Wasserzutritt jedoch quellender und verfilmender Proteine pflanzlichen Ursprungs (Kleber) zur temporären Verfestigung von Erdreichoberflächen gegen Wind- und Wassererrosion, insbesondere im Zeitraum der Keim- und Wachstums­ frühphase pflanzlicher Nahrungsmittel, und/oder zur Verfestigung ausgetra­ genen Saatgutes auf bzw. in der Erdreichoberfläche, sowie zur temporären Verfestigung feinteiliger Feststoffe natürlichen und/oder synthetischen Ur­ sprungs als Pflanzgranulate zur Pflanzenaufzucht im Zeitraum ihrer Keim- und Wachstumsfrühphase.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum wenig­ stens überwiegenden Anteil Proteinfraktionen der angegebenen Art enthal­ tende feinstteilige Mahlprodukte aus der Vermahlung von Getreidekorn und/oder Hülsenfrüchten als Kleber verwendet werden.

3. Verwendung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kleber überwiegend Prolamine und/oder Gluteline enthaltende feinkörnige Mahlprodukte aus der Naßvermahlung von Getreide und insbesondere ent­ sprechende Fraktionen aus der Vermahlung von Weizen eingesetzt werden.

4. Verwendung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß von Stärkeanteilen weitgehend befreite Kleber in Pulverform eingesetzt werden und dabei entweder zunächst als Trockenprodukt auf die zu verfestigende Erdreichfläche aufgebracht und dann hier durch Auftrag von Wasser verfilmt und/oder unmittelbar als wasserhaltiges Gut aufgetragen werden, wobei in diesem Fall der Einsatz von wasserhaltigen Zubereitungen bevorzugt ist, die den Kleber auf Proteinbasis zusammen mit biologisch abbaubaren Schutz­ kolloiden enthalten.

5. Verwendung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleber in Mengen - bezogen auf rieselfähiges Trockenprodukt - von 5 bis 200 g/m² aufgebracht werden, wobei Mengen von 10 bis 100 g/m², bevor­ zugt sind.

6. Verwendung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ sammen mit den Klebern - vor, gleichzeitig mit und/oder nachträglich zum Kleberauftrag - weitere Hilfsstoffe wie Weichmacher, andere filmbildende Polymerverbindungen, Strukturbildner und/oder Nährstoffe für das Pflan­ zenwachstum aufgetragen werden.

7. Verwendung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zu­ sammen mit dem Kleber auf Basis pflanzlicher Proteine - und dabei gleich­ zeitig und/oder zeitlich getrennt - weitere wasserlösliche und/oder quellbare Polymerverbindungen natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs mit Kleberfunktion aufgetragen werden, wobei die Auftragsmengen dieser weite­ ren Komponenten mit Kleberfunktion im Verhältnis zum Proteinkleber im Be­ reich von 90 : 10 bis 10 : 90 liegen können, bevorzugt aber den Anteil an Pro­ teinkleber nicht wesentlich überschreiten und insbesondere darunter liegen.

8. Verwendung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzlicher Kleber synthetischen Ursprungs Polymerverbindungen auf Ba­ sis Polyvinylacetat und/oder -propionat und/oder auf Basis von Copolyme­ ren dieser niederen Vinylester mit Vinylestern höherer Fettsäuren, insbe­ sondere Vinyllaurat, eingesetzt werden.

9. Verwendung nach Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als synthetische Kleberkomponente mit biologisch abbaubaren Schutzkolloiden stabilisierte wäßrige Polyvinylacetatdispersionen bzw. -pulver zum Einsatz kommen, wobei Polyvinylalkohol und/oder Stärke und/oder wasserlösliche Stärkederivate bevorzugte Emulgatoren sein können.