EP0954556A1 - Verwendung von proteinen pflanzlichen ursprungs zur temporären verfestigung von erdreich und erdreich-substituten - Google Patents

Verwendung von proteinen pflanzlichen ursprungs zur temporären verfestigung von erdreich und erdreich-substituten

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Publication number
EP0954556A1
EP0954556A1 EP98901946A EP98901946A EP0954556A1 EP 0954556 A1 EP0954556 A1 EP 0954556A1 EP 98901946 A EP98901946 A EP 98901946A EP 98901946 A EP98901946 A EP 98901946A EP 0954556 A1 EP0954556 A1 EP 0954556A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
water
adhesive
soil
protein
use according
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP98901946A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Wolfgang Ritter
Christian Priebe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF Personal Care and Nutrition GmbH
Original Assignee
Cognis Deutschland GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cognis Deutschland GmbH and Co KG filed Critical Cognis Deutschland GmbH and Co KG
Publication of EP0954556A1 publication Critical patent/EP0954556A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/14—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing organic compounds only
    • C09K17/18—Prepolymers; Macromolecular compounds
    • C09K17/32—Prepolymers; Macromolecular compounds of natural origin, e.g. cellulosic materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/52—Mulches

Definitions

  • aqueous preparation which uses biologically compatible wetting agents to accelerate and / or intensify soil wetting contains with aqueous phase.
  • Preferred wetting agents are surface-active compounds with HLB values of at least 7, preferably equal to or greater than 8, the use of corresponding nonionic wetting agents or wetting aids with HLB values in the range from 10 to 18 being particularly preferred.
  • a particularly suitable class of biologically compatible wetting agents of this type are the alkyl (poly) glycosides, which are also known in the art as APG compounds.
  • the teaching according to the invention is based on the task of proposing adhesives of natural origin and, in particular, corresponding adhesives of vegetable origin, the use of which brings substantial simplifications and simplifications for the area of surface fastening of soil and the consolidation of plant granules mentioned above.
  • adhesives of natural origin and, in particular, corresponding adhesives of vegetable origin
  • the teaching according to the invention is based on the finding that protein fractions of vegetable origin which are essentially water-insoluble, but nevertheless water-swellable, in the form of presentation described below can be suitable aids for solving the problem described.
  • Soluble proteins or protein fractions, in particular of animal origin - for example gelatin and / or blood proteins - have been proposed in the prior art for the field of activity concerned here.
  • the water-swelling protein substances of vegetable origin described below, which are capable of filming but are essentially water-insoluble, are apparently unknown up to now for the purpose of use according to the invention.
  • the subject of the invention is thus the use of at least largely water-insoluble, but swelling and filming, plant-based proteins of water - hereinafter also referred to as "glue" - for the temporary consolidation of soil surfaces against wind and / or water erosion as well as for the temporary fastening and shape stabilization of plant granules based on finely divided solids of natural and / or synthetic origin.
  • Particularly suitable adhesives are at least a predominant proportion of finely divided grinding products from the grinding of grain and / or legumes containing protein fractions of the specified type. Corresponding ground products from the grinding of wheat are of particular importance.
  • fractions predominantly containing prolamines and / or gluteline and here in particular the ground products of cereal grains, which, for example, are separated from the wet grinding of cereals as fine-grained dry ground products, are suitable for use in the context of the teaching according to the invention can be.
  • Protein fractions containing prolamine and glutelin are no longer water-soluble, but are water-swellable and filmable in the case of the feed materials of this type preferred according to the invention.
  • corresponding protein fractions based on the grain of wheat are the particularly preferred adhesives in the sense of the inventive action.
  • the relevant technical language refers to the prolamine fraction of the wheat grain as gliadin and the higher molecular weight glutelin fraction as glutenin.
  • Fine-grain, in particular powdery, in particular powdery, at least largely water-insoluble, but water-swellable wheat protein fractions are large-scale commercial products which have hitherto been used, for example, in the animal feed sector and in foods. Due to their viscoelastic properties - pronounced elasticity and elasticity of the water-containing material - they also serve as binding and extrusion aids in this area.
  • the teaching according to the invention provides for the sum of the specific properties of the protein fractions of plant origin concerned here to be used for the completely different field of fastening soil surfaces and plant granules.
  • the multifunctionality of this adhesive or binder also comes into play here.
  • the adhesive designed in accordance with the invention can be applied to the soil surfaces to be consolidated - or analogously into the planting granules - in one or more stages. It is possible to apply the adhesive based on the vegetable protein in the form of the dry product, for example by sprinkling and / or by blowing the dry powder onto the surface of the soil to be solidified. However, wet application of water-based preparation forms to the ground to be consolidated is also possible. So the adhesive can for example, be stirred in an excess amount of water with high shear forces. To stabilize the swollen adhesive in the excess water, auxiliary substances with a stabilizing effect are expediently used.
  • Suitable are the water-soluble and / or water-swelling protective colloids known to those skilled in the art, for example based on polyvinyl alcohol, starch, starch degradation products and / or derivatives of the substance classes mentioned here, for example carboxymethyl starch.
  • the stabilization of very finely divided polymeric substances with the aid of auxiliaries based on surfactants and / or on the basis of such protective colloids, in particular those related to natural substances, is general specialist knowledge to which reference can be made in the present context.
  • the quantities of protein-based adhesive to be applied to the respective soil fastening are determined by the soil structures specified in the respective case and the stresses of wind and / or rain, in particular, which are also natural and to be expected in the plant growth period. It has been shown that even very small amounts of adhesive in the sense of the invention can trigger considerable surface consolidation.
  • Application quantities of the adhesive based on substantially water-insoluble but water-swellable vegetable protein fractions in the range of at least 5 g / m 2 , preferably at least 10 to 20 g / m 2 and in particular at least 25 to 30 g / m 2 are particularly suitable.
  • Upper limits for the protein input are generally from 200 to 300 g / m 2 , preferably in the range from about 100 to 150 g / m 2 .
  • the formation of the binder effect through water absorption and filming is then in turn determined by the respective natural conditions. If the surface of the soil to be solidified is sufficiently damp or wet, then a there is no need for additional water application. However, if the surface to be consolidated is dry and rain is not to be expected in the foreseeable future, the binder function can be triggered and subsequently developed by subsequently artificially irrigating the surface of the soil. Such subsequent irrigation is of course superfluous if the binder or adhesive in the form of an aqueous preparation has been applied to the soil surface to be consolidated or has been introduced therein.
  • the invention provides that, together with the protein-based adhesives, additional auxiliaries are introduced into the soil to be consolidated.
  • This additional introduction of auxiliary substances can take place simultaneously with the application of the adhesives in the sense of the teaching according to the invention, but it is also possible to apply the auxiliary substances to the floor surface beforehand and / or subsequently.
  • Both auxiliary components for promoting plant growth and components for promoting the effect of surface consolidation or influencing the physical nature of the consolidated surface can be considered as auxiliary substances.
  • Suitable additives are, for example, further nutrients for plant growth, but in particular auxiliaries of the type of plasticizer for the adhesive layer formed (for example glycerol, sorbitol, urea, ammonium salts), other film-forming polymer compounds, in particular from the area of soil stabilization and / or others Components for controlling the physical properties of the surface strength of the soil for the intended period of plant growth.
  • auxiliaries of the type of plasticizer for the adhesive layer formed for example glycerol, sorbitol, urea, ammonium salts
  • other film-forming polymer compounds in particular from the area of soil stabilization and / or others Components for controlling the physical properties of the surface strength of the soil for the intended period of plant growth.
  • the teaching according to the invention provides in particular for the use of the elements which are described in the above-mentioned property rights of the applicant for the formation of solidified floor surfaces.
  • Triesters of glycerol with lower aliphatic monocarboxylic acids, citric acid triesters with lower aliphatic monofunctional alcohols and / or epoxidized triglycerides, at least partly of olefinically unsaturated fatty acids, are mentioned here as plasticizers.
  • the teaching of DE-A 44 28 269 takes into account the fact that the surface of the soil solidified with esters based on polyvinyl alcohol derivatives can soften strongly in damp soils or in the event of intensive contact with moisture, for example due to heavy rain. The solidification usually returns after drying again, but the softening does not disappear completely.
  • fatty acids, fatty alcohols and / or their at least largely water-insoluble esters, ethers and / or salts are solid at room temperature and / or cure in the presence of air as degradable and biologically compatible stabilizers for increasing the water resistance of soil impregnations based on of polyvinyl acetate and comparable esters of polyvinyl alcohol with lower monocarboxylic acids.
  • this method for intensifying the surface consolidation of soil at risk of erosion is achieved by introducing water-based and adhesion-promoting impregnating compositions based on esters of polyvinyl alcohol with C 1 -C -monocarboxylic acids and their mixtures with higher monocarboxylic acids, if desired with the use of air-hardening Components for increasing the water resistance of the impregnating composition vary in that the soil impregnation is formed in several stages and at least in the first impregnation stage an aqueous preparation is used which contains biologically compatible wetting agents for accelerating and / or intensifying the wetting of the soil with an aqueous phase.
  • Particularly suitable wetting agents are the natural product-based surfactants based on APG.
  • the protein-based adhesive components according to the invention are largely retained on the surface in the sense of a sieving action when applied to the floor surface with simultaneous or subsequent water introduction.
  • the adhesive effect occurs immediately.
  • the binder or adhesive components of the applicant's older property rights mentioned penetrate deeper into the soil structure and can, for example, lead to consolidation in the region of a few centimeters of soil depth. Multifunctional control of the physically desired result of soil consolidation is possible here.
  • Binder or adhesive components particularly of synthetic origin, which penetrate deeper into the soil structure - for example aqueous emulsions or dispersions based on polyvinyl acetate - enable the comparatively profound consolidation of the soil surface.
  • binder preparations in a first working step and only then to apply the protein-based binder according to the invention and to solidify it here.
  • the auxiliaries to be used here can be freely varied as part of a second binder application without the binder function of the previously applied and filmed Affect protein glue.
  • the possibility of using, in particular, dark-colored pigments in the second application stage should be mentioned here merely by way of example, in order in this way to influence the heat balance of the protected earth's surface under the sun's rays.
  • the adjustable strength values, particularly against pressure loads can also be significantly increased in this way.
  • Degradable binder or adhesive components of synthetic origin are in particular polymer compounds based on polyvinyl acetate and / or polyvinyl propionate, but also copolymers of these lower vinyl esters with vinyl esters of higher fatty acids, in particular vinyl laurate.
  • Such synthetic adhesive components are used, for example, in the form of stabilized aqueous dispersions or else as a powder, with the use of biodegradable protective colloids also being preferred here.
  • Suitable corresponding protective colloids are, for example, polyvinyl alcohol and / or starch and / or water-soluble starch derivatives.
  • the protein glue used in the examples below in the sense of the teaching according to the invention is a protein glue of natural origin which is powdery in the dry state and obtained from wheat by wet grinding.
  • the material sold under the protected trade name "VITEN de ble" by ROQUETTE GmbH, Frankfurt, FRG is used, which has a raw protein content of 75 to 80% by weight and a moisture content of approx. 8% .-% contains a residual starch content of about 10 wt .-% together with minerals and fatty substances.
  • this wheat-based protein glue When added to water, this wheat-based protein glue quickly absorbs about twice its own weight in water.
  • a viscoelastic material capable of filming is formed on the basis of the two comparatively high molecular protein fractions glutenin and gliadin.
  • the surface of the sand filling is leveled and 4.2 g (corresponding to 50 g / m 2 ) of the dry wheat protein powder are evenly sprinkled on with a sieve (mesh size 400 micrometers).
  • 166 ml of water - corresponding to 2 l / m 2 - are sprayed evenly onto the surface of the sand equipped with the protein adhesive using a spray bottle.
  • the test field is prepared as described in Example 1. With the help of the sieve, 16.6 g of the protein glue based on wheat - corresponding to 200 g / m 2 - is applied. Then, as in Example 1, by adding water to the match 1 corresponding amount of the material layer containing protein glue soaked and glued.
  • Example 1 prepared sand surface is sprinkled homogeneously with the sieve 16.6 g (corresponding to 200 g / m 2 ) of the protein glue in dry form.
  • the subsequent moistening is carried out with a 10% glycerol / water solution in an amount of 166 ml (corresponding to 2 l / m 2 ).
  • the acc. Example 1 prepared sand surface is equipped with the dry protein glue in an amount of 41.6 g (corresponding to 500 g / m 2 ) by discharge through the sieve. Subsequently, a thin-fluid polyvinyl acetate dispersion (Wormalit PM 4265, Cordes, solids content 49.3%; viscosity 750 mPas) is applied uniformly in an amount of 84.4 g - corresponding to 1014 g / m 2 aqueous dispersion or 500 g / m2 solid .
  • the sand surface is gem. equipped with the protein-based adhesive using a 10% by weight glycerol / water solution and glued. After drying, 166 g of the following mixture are applied: 28.6 g of a 57.5% by weight polyvinyl acetate dispersion (commercial product "Terracontrol SC 823" from the applicant), 2.9 g of triacetin and 134.2 g of water. This corresponds to an order of 200 g / m 2 of polyvinyl acetate. After drying, you get a 3 to 4 mm thick, very hard layer that is flexible and adaptable to the surface. It withstands a maximum load pressure of 1,183 N / cm 2 .
  • the susceptibility to sand from wind corrosion is determined depending on the amount of coating and the respective wind speed. The following test conditions apply:
  • Test floors Instrument trays made of plastic (dimensions in cm: (length, width, depth)
  • the dishes were poured with water corresponding to 2 l / m 2 and dried for 6 days in a room climate.
  • the wind speed was determined using a vane aneometer as a function of the distance from the outlet from the pipe.
  • the floors were exposed to air jets of known air velocity at defined distances from the pipe end.
  • the shells were inserted parallel to the ground All test floors were hit by the air jet at an angle of 30 °.
  • FIG. 1 shows that with the application of 25 g / m 2 of the protein-based adhesive, complete sand consolidation is ensured up to wind speeds of at least 130 km / h.
  • a stable protein dispersion is obtained as follows:
  • Example 1 264 g (88% by weight) of water are heated to 80 ° C. 6 g (2% by weight) of carboxymethyl starch (commercial product Emcol UKH 5) are then sprinkled in. The mixture is cooled to room temperature with stirring. 30.0 g (10% by weight) of vites are slowly sprinkled in using a dissolver disc under high shear forces (1,000 rpm). The dispersion is homogeneous and stable for more than 12 hours. If 42 g of this dispersion according to a dish. Applied to Example 1, results comparable to Example 1 are obtained.
  • the dispersion is homogeneous and stable for more than 12 hours. After applying this dispersion to a dish as described in Example 4, a comparable result is obtained.

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Abstract

Beschrieben wird die Verwendung wenigstens weitgehend wasserunlöslicher, bei Wasserzutritt jedoch quellender und verfilmender Proteine pflanzlichen Ursprungs als Kleber oder Bestandteil des Klebers zur temporären Verfestigung von Erdreichoberflächen gegen Wind- und Wassererosion und zur temporären Verfestigung von Pflanzgranulaten auf Basis feinteiliger Feststoffe natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs. Geeignete Klebermischkomponenten sind dabei weitere wasserlösliche und/oder quellbare Polymerverbindungen natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs, beispielsweise von der Art des Polyvinylacetats und/oder von dessen Copolymeren mit Vinylestern höherer Fettsäuren wie Vinyllaurat. Die erfindungsgemässen Kleber auf Proteinbasis können in fester Pulverform oder in Form wässriger Dispersionen auf die Erdreichoberfläche aufgetragen werden.

Description

Verwendung von Proteinen pflanzlichen Ursprungs zur temporären Verfestigung von Erdreich und Erdreich-Substituten
Zur Befestigung der Oberflächen von Böden und/oder Sanden - im nachfolgenden auch als Erdreich bezeichnet - durch Auftrag von insbesondere wäßrigen Polymerdispersionen 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 synthetischer Polymerverbindungen vor, die - in hinreichender Verdünnung aufgetragen - in das Erdreich eindringen und dieses in den oberflächennahen Schichten befestigen. 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^-Monocarbonsäuren und/oder deren Gemischen mit höheren Monocarbonsäuren, gewünschtenfalls unter Mitverwendung von bei Luftzutritt aushärtenden Komponenten zur Erhöhung der Wasserfestigkeit der Imprägniermasse als biologisch verträgliche Kleberkomponenten. Auf die sachliche Offenbarung dieser Druckschriften wird im Zusammenhang mit der nachfolgenden Lehre der jetzt vorliegenden Weiterentwicklung ausdrücklich verwiesen. 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 Verfahren 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 Beschleunigung 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 biologisch 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 Polymerdispersionen sind zahlreiche andere Vorschläge zur Erdreichbefestigung gemacht worden. Weitere Beispiele aus dem Stand der Technik hierfür sind Polysac- charide, Polysaccharidderivate und lösliche Proteine, insbesondere tierischen Ursprungs.
Die Befestigung strukturierter Geländeoberflächen, beispielsweise von Erdwällen entlang von Autobahn- bzw. Eisenbahnlinien und die Befestigung von Abraumhalden und Deponien, kann insbesondere unter Einsatz der wasserbasierten Poly- vinylacetatdispersionen und ihren Abmischungen mit Weichmachern und Stabilisatoren im Sinne der Offenbarung der eingangs genannten Schutzrechte der Anmelderin wirkungsvoll in die Praxis umgesetzt werden. Die Verwendung von Dispersionen synthetischer Polymerverbindungen im Agrarbereich fordert allerdings weiterführende Nachweise zur eindeutigen Verträglichkeit der als Hilfsbinder eingesetzten 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 beträchtlicher Arbeits- und Kostenaufwand verbunden.
Entsprechende Probleme der hinreichenden Verfestigung eines feinteiligen Feststoffgutes treten bei der Ausbildung sogenannter Pflanzgranulate auf. Gärtnereibetriebe nutzen bekanntlich insbesondere für die Keim- und Wachstumsfrühphase von Zuchtpflanzen den Einsatz von Bodenersatzstoffen natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs. Im praktischen Einsatz sind hier insbesondere Torf, aber auch andere Materialien wie Steinwolle oder feinteilige Kunststoffe, z.B. Polystyrolpartikel. Für den begrenzten Zeitraum bis zum Einpflanzen der aufzuziehenden Pflanze an ihrem endgültigen Bestimmungsort muß eine hinreichende Handhabbarkeit der den Keimling bzw. die Pflanze in ihrem frühen Wachstumsstadium tragenden Pflanzgranulate gesichert sein. Üblicherweise werden hier Handhabungshilfen auf Basis fester ausgeformter Kunststoffe, z.B. Kunststoffschalen, Kunststofftabletts und/oder entsprechende Töpfe eingesetzt. Durch eine temporäre Verfestigung des Pflanzgranulats - ohne Negativeinfluß auf das Pflanzenwachstum - könnte hier eine brauchbare Alternative und damit eine wirkungsvolle Erleichterung geschaffen werden.
Die erfindungsgemäße Lehre geht von der Aufgabenstellung aus, für das angesprochene 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, insbesondere gegen unerwünschte Wind- und/oder Regenerrosionen für den Zeitraum sichergestellt werden können, innerhalb dessen sich die aufwachsenden Pflanzen soweit entwickelt haben, daß sie dann - insbesondere durch die ausgebildeten Wurzelbereiche - eine hinreichende Verfestigung der Erdreichoberfläche sicherstellen, 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 wasserquellenden und zur Verfilmung befähigten, im wesentlichen aber wasserunlöslichen Proteinwertstoffe pflanzlichen Ursprungs sind offenbar bisher für den erfindungsgemäß betroffenen Anwendungszweck unbekannt.
Gegenstand der Erfindung Erfindungsgegenstand ist damit die Verwendung wenigstens weitgehend wasserunlöslicher, bei Wasserzutritt jedoch quellender und verfilmender Proteine pflanzlichen Ursprungs - im nachfolgenden auch als "Kleber" bezeichnet - zur temporären Verfestigung von Erdreichoberflächen gegen Wind- und/oder Wassererro- sion sowie zur temporären Befestigung und Formstabiiisierung von Pflanzgranulaten auf Basis feinteiliger Feststoffe natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs. Besonders geeignete Kleber sind zum wenigstens überwiegenden Anteil Proteinfraktionen 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 angegebenen 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 Lebensmittelchemie" 4. Auflage, 1992, Seiten 611-627. Neben Wasser finden sich im Getreidekorn 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 Abhängigkeit von der Löslichkeit der jeweiligen Fraktion - insbesondere vier verschiedene Proteinfraktionen: die wasserlöslichen Albumine, die in einer Salzlösung löslichen 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 bevorzugten 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- tenin. Als Mahlprodukt anfallende feinkörnige, insbesondere pulverförmige, wenigstens weitgehend wasserunlösliche, jedoch wasserquellbare Weizen- Proteinfraktionen 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 spezifischen 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 Multifunktiona- lität dieses Klebers bzw. Binders zum Tragen. Eine Mehrzahl mechanisch/physikalischer Eigenschaften - Feinstteiligkeit, rasche Wasseraufnahmefähigkeit, 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 Bodenoberflächen - 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 verfestigende Erdreichoberfläche. Aber auch der Naßauftrag wasserhaltiger Zubereitungsformen auf den zu verfestigenden Boden ist möglich. So kann der Kleber bei- spielsweise in einer Überschußmenge an Wasser mit hohen Scherkräften eingerührt werden. Zur Stabilisierung des gequollenen Klebergutes in dem Überschußwasser werden zweckmäßigerweise Hilfsstoffe mit stabilisierender Wirkung mitverwendet. Geeignet sind die der Fachwelt bekannten wasserlöslichen und/oder wasserquellenden Schutzkolloide, beispielsweise auf Basis von Polyvinylalkohol, Stärke, Stärkeabbauprodukten und/oder Derivaten der hier angesprochenen Stoffklassen, 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 Stabilisierung 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 erwartenden Beanspruchungen von insbesondere Wind und/oder Regen bestimmt. Es hat sich gezeigt, daß schon sehr geringe Mengen an Klebern im erfindungsgemäßen Sinne eine beträchtliche Oberflächenverfestigung auslösen können. Geeignet sind insbesondere Auftragsmengen des Klebers auf Basis im wesentlichen wasserunlöslicher 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 allgemeinen 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 dargestellten Arbeitsschritt der Verfestigung der Bodenoberfläche alleine unter Einsatz des Proteinklebers, insbesondere auf Basis von Weizenprotein können Auftragsmengen im Bereich von 10 bis 100 g/m2 Trockenprodukt 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 ausgelöst und nachhaltig ausgebildet werden. Eine solche nachfolgende Beregnung erübrigt sich natürlich, wenn der Binder bzw. Kleber in Form einer wäßrigen Zubereitung auf die zu verfestigende Bodenoberfläche aufgebracht bzw. darin eingetragen worden ist.
Die Erfindung sieht in einer weiteren Ausführungsform vor, zusammen mit den Klebern auf Proteinbasis weitere Hilfsstoffe in den zu verfestigenden Boden einzutragen. Dieser zusätzliche Eintrag von Hilfsstoffen kann dabei gleichzeitig mit dem Auftrag der Kleber im Sinne der erfϊndungsgemäßen 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 beispielsweise weiterführende Nährstoffe für das Pflanzenwachstum, insbesondere aber Hilfsstoffe 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 Komponenten 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 verfestigter Bodenoberflächen beschrieben sind. Auf die Lehren der eingangs genannten 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 Standes der Technik eingegangen, der im erfindungsgemäßen Rahmen derart mitverwendet 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 wasserunlöslicher Pflanzenproteine auf die zu verfestigenden Bodenoberflächen aufgetragen werden. So beschreibt die Lehre der DE-A 43 24 474 für den angegebenen Anwendungszweck 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 Erdreichoberflächen 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 Stabilisatoren 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^-Monocarbonsäuren und deren Gemischen mit höheren Monocarbonsäuren, gewünschtenfalls unter Mitverwendung von bei Luftzutritt aushärtenden Komponenten zur Erhöhung der Wasserfestigkeit der imprägniermasse, dadurch variiert, daß man die Erdreichimprägnierung mehrstufig ausbildet und dabei wenigstens in der ersten Imprägnierstufe eine wäßrige Zubereitung einsetzt, die biologisch verträgliche Netzmittel zur Beschleunigung und/oder Intensivierung der Erdreichbenetzung mit wäßriger Phase enthält. Besonders geeignete Netzmittel sind hier die naturstoffbasierten Tenside auf APG- Basis.
Die zuvor eingehend dargestellten Elemente des neuen erfindungsgemäßen Handelns - 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 Anmelderin schafft die Möglichkeit der Ausnutzung der Multifunktionalität der erfindungsgemäßen Kleberkomponenten auf Proteinbasis. Hier wird ja einerseits die Kleberfunktion erfüllt, andererseits wird eine besonders geeignete stickstoffhaltige Wertstoffkomponente 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 Verfestigung im Bereich von einigen Zentimetern Bodentiefe führen. Hier wird also eine multifunktionelle Steuerung des physikalisch angestrebten Ergebnisses der Bodenverfestigung 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 werden können:
Vergleichsweise tiefer in die Bodenstruktur eindringende Binder- bzw. Kleberkomponenten insbesondere synthetischen Ursprungs - beispielsweise wäßrige Emulsionen bzw. Dispersionen auf Polyvinylacetatbasis - ermöglichen die vergleichsweise 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 Proteinbasis 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 vergleichsweise 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 erfϊndungsgemäße 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 aufgetragenen und verfilmten Proteinklebers zu beeinträchtigen. Lediglich beispielhaft sei hier die Möglichkeit der Mitverwendung von insbesondere dunkelfarbigen Pigmenten in der zweiten Auftragsstufe erwähnt, um auf diese Weise Einfluß auf den Wärmehaushalt der geschützten Erdoberfläche unter Sonneneinstrahlung zu nehmen. Aber auch die einstellbaren Festigkeitswerte, insbesondere gegen Druckbelastung können auf diese Weise deutlich angehoben werden.
Die hier lediglich beispielhaft dargestellten vielgestaltigen Abwandlungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Lehre erweitern damit ersichtlich das Spektrum der jeweils einstellbaren und anforderungsbedingten Arbeitsergebnisse. Durch ausschließlichen Einsatz der erfindungsgemäßen Kleber auf Basis unter Wasserzutritt quellender und verfilmender Proteine pflanzlichen Ursprungs wird die temporäre Verfestigung von Erdreichoberflächen gegen Wind- und Wassererrosion wenigstens für den Zeitraum möglich, der für eine entsprechende Hilfestellung in der Keim- und Wachstumsfrühphase pflanzlicher Nahrungsmittel und/oder zur Verfestigung ausgetragenen Saatgutes auf bzw. in der Erdreichoberfläche benötigt wird. Hier kann auf die Mitverwendung synthetischer Binder und/oder Stabilisatoren verzichtet werden. Alle Arbeits- und Wachstumsstufen sind rein naturstoffbasiert. Andererseits ist es möglich, über die Multifunktionalität der erfindungsgemäß vorgesehenen Kleberkomponenten in den bestehenden Stand der Technik zur temporären 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 Bindern bzw. Klebern rein natürlichen Ursprungs auf Proteinbasis gewählt werden. Geeignet sind also beispielsweise Mischungsverhält- nisse solcher weiterer Komponenten mit Kleberfunktion im Verhältnis zum Proteinkleber im Bereich von 90:10 bzw. 10:90 Gewichtsteile. In bevorzugten Ausführungsformen kann es zweckmäßig sein, die Auftragsmengen dieser weiteren Komponenten mit Kleberfunktion nicht wesentlich höher zu wählen als den Anteil an Proteinkleber, wobei wiederum übergeordnete Mengen an Proteinkleber und dementsprechend untergeordnete Mengen an anderen Komponenten mit Kleberfunktion eine weitere bevorzugte Ausführungsform sind. Abbaubare Binder- bzw. Kleberkomponenten synthetischen Ursprungs sind dabei insbesondere Polymerverbindungen auf Basis Polyvinylacetat und/oder Polyvinylpropionat, aber auch Co- polymere dieser niederen Vinylester mit Vinylestem höherer Fettsäuren, insbesondere 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 beispielsweise 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 temporären Verfestigung von Erdreichoberflächen aus. Wie eingangs dargestellt reicht das Anwendungsgebiet des praktischen Einsatzes dieser Bestimmungselemente aber weiter und erfaßt insbesondere die temporäre Verfestigung der Pflanzgranulate. Die sinngemäße Anwendung der erfindungsgemäß beschriebenen Elemente und Elementenkombinationen auf dieses Einsatzgebiet ergibt sich ohne weiteres unter Einsatz üblichen fachtechnischen Wissens.
B e i s p i e l e
Der in den nachfolgenden Beispiele eingesetzte Proteinkleber im Sinne der erfindungsgemäßen Lehre ist ein im Trockenzustand pulverförmiger und durch Naßvermahlung aus Weizen gewonnener Proteinkleber natürlichen Ursprungs. Zum Einsatz kommt dabei in allen Beispielen das unter dem geschützten Handelsnamen "VITEN de ble" von der Firma ROQUETTE GmbH, Frankfurt, BRD, vertriebene Material, das bei einem Rohproteingehalt von 75 bis 80 Gew.-% und einer Feuchtigkeit von ca. 8 Gew.-% einen Reststärkegehalt von ca. 10 Gew.-% zusammen 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 vergleichsweise hochmolekularen Proteinfraktionen Glutenin und Gliadin.
Beispiel 1
Eine Kunststoffschale mit den nachfolgenden Abmessungen: 26 cm x 32 cm x 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 Spritzfiasche 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 Siebes werden 16,6 g des Proteinklebers auf Weizenbasis - entsprechend 200 g/m2 - aufgebracht. 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 aufgestreut. Die nachfolgende Befeuchtung wird mit einer 10%igen Glyce- rin/Wasserlösung in einer Menge von 166 ml (entsprechend 2 l/m2) vorgenommen.
Nach Abtrocken erhält man eine flexible, weiche, anpassungsfähige und leicht ablösbare, 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 Proteinkleber 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 Beispiels 3 mit dem Kleber auf Proteinbasis unter Einsatz einer 10 Gew.-%igen Glyce- rin/Wasserlösung ausgerüstet und verklebt. Nach Abtrocknen werden 166 g des folgenden Gemisches aufgetragen: 28,6 g einer 57,5 Gew.-%igen Polyvinylacetatdispersion (Handelsprodukt "Terracontrol SC 823" der Anmelderin), 2,9 g Triacetin und 134,2 g Wasser. Dieses entspricht einem Auftrag von 200 g/m2 Polyvinyiace- 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 Belastungsdruck 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 Windgeschwindigkeit bestimmt. Dabei gelten im einzelnen die folgenden Versuchsbedingungen:
Prüferden:
Sand (von Baustelle ungesichtet, maximale Korngröße 6 mm)
Versuchsanordnung:
Prüfböden: Instrumentenschalen aus Kunststoff (Maße in cm: (Länge, Breite, Tiefe)
35,5 x 25,5 x 4,0) wurden jeweils mit einer ca. 4 cm dicken Schicht des Sandes gefüllt.
Diese Schalen wurden jeweils mit folgenden Mengen an Viten Trockensubstanz - bezogen 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- setzt, damit wurden alle Prüfböden unter einem Winkel von 30° vom Luftstrahl getroffen.
Die Verweilzeit im Luftstrom betrug 5 Minuten, bestimmt wurde der Massenverlust an Sand in Gew.-%. Es wurde nach aufsteigenden Windgeschwindigkeiten gemessen. Die Ergebnisse sind in der beigefügten Figur 1 dargestellt. Die Figur 1 zeigt, daß bereits mit dem Auftrag von 25 g/m2 des Klebers auf Proteinbasis eine vollständige 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 eingestreut. 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 Firma Cordes, Neersen) und 80 g (39 Gew.-%) Wasser zusammen gegeben. Unter hohen Scherkräften werden 41 ,6 g (20 Gew.-%) Viten mit einer Dissolverscheibe dis- pergiert.
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 vergleichbares Ergebnis.

Claims

A n s p r ü c h e
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 Wachstumsfrühphase pflanzlicher Nahrungsmittel, und/oder zur Verfestigung ausgetragenen Saatgutes auf bzw. in der Erdreichoberfläche, sowie zur temporären Verfestigung feinteiliger Feststoffe natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs als Pflanzgranulate zur Pflanzenaufzucht im Zeitraum ihrer Keim- und Wachstumsfrühphase.
2. Verwendung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß zum wenigstens überwiegenden Anteil Proteinfraktionen der angegebenen Art enthaltende 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 entsprechende 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 Schutzkolloiden 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, bevorzugt sind.
6. Verwendung nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit den Klebern - vor, gleichzeitig mit und/oder nachträglich zum Kleberauftrag - weitere Hilfsstoffe wie Weichmacher, andere filmbildende Polymerverbindungen, Strukturbildner und/oder Nährstoffe für das Pflanzenwachstum aufgetragen werden.
7. Verwendung nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zusammen mit dem Kleber auf Basis pflanzlicher Proteine - und dabei gleichzeitig und/oder zeitlich getrennt - weitere wasserlösliche und/oder quellbare Polymerverbindungen natürlichen und/oder synthetischen Ursprungs mit Kleberfunktion aufgetragen werden, wobei die Auftragsmengen dieser weiteren Komponenten mit Kleberfunktion im Verhältnis zum Proteinkleber im Bereich von 90:10 bis 10:90 liegen können, bevorzugt aber den Anteil an Proteinkleber nicht wesentlich überschreiten und insbesondere darunter liegen.
8. Verwendung nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzlicher Kleber synthetischen Ursprungs Polymerverbindungen auf Basis Polyvinylacetat und/oder -propionat und/oder auf Basis von Copolymeren dieser niederen Vinylester mit Vinylestern höherer Fettsäuren, insbesondere 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.
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