DE19829277A1 - Baubiologisch unbedenkliche Flamm- und Pilzschutzmittel für Baustoffe aus nachwachsenden Rohstoffen - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Flammschutz-Ausrüstung von Baustoffen aus nachwachsenden Rohstoffen, bei dem der Baustoff mit einer wäßrigen Imprägnierlösung, enthaltend 5 bis 20 Gew.-% Natrium- und/oder Kaliumcarbonat als Flammschutzmittel imprägniert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flamm- und Pilzschutz-Ausrüstung von Baustoffen aus nachwachsenden Rohstoffen, die Verwendung einer Im­ prägnierlösung zur Flamm- und Pilzschutz-Ausrüstung von Baumaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen sowie flamm- und pilzschutz-ausgerüstete Dämm­ stoffe aus Cellulosefasern.

In den letzen Jahren ist ein deutlicher Trend hin zu einer ökologisch orien­ tierten Bauweise, die durch den verstärkten Einsatz von Holz und Holzwerk­ stoffen gekennzeichnet ist, zu beobachten. Dieser hat seinen Ursprung in der Sensibilisierung der Öffentlichkeit für ökologische Themen und der damit verbundenen Orientierung auf Produkte aus nachwachsenden Rohstoffen. Unter diesem Gesichtspunkt sind beispielsweise Bestrebungen zu sehen, zur Wärme- und Schalldämmung eingesetzte Bautextilien aus Mineralfasern durch Dämmstoffe aus natürlichen, nachwachsenden Rohstoffen zu ersetzen. Als Dämmstoff auf der Basis nachwachsender Rohstoffe werden heute beispiels­ weise die Schäben der Hanfpflanze als lose Dämmschüttung im Fußbodenbe­ reich eingesetzt, die dort als Trittschall- und Wärmedämmung wirken.

Baustoffe aus nachwachsenden Rohstoffen, wie Holz oder Dämmstoffe auf der Basis von Cellulosefasern, sind dem Angriff von Mikroorganismen, wie Bakterien und Pilzen, ausgesetzt. Ferner sind solche Materialien, wenn sie unbehandelt eingesetzt werden, entflammbar und können das Brandrisiko erhöhen. Eine Behandlung solcher Baustoffe mit Flamm- und Pilzschutz­ mitteln ist daher unerläßlich. Als kommerzielle Flammschutzmittel stehen eine Vielzahl von Substanzen zur Auswahl. Bei Holz wirksame Flamm­ schutzmittel wirken beispielsweise dadurch, daß sie in der Feuerhitze flamm­ erstickende Gase abgeben oder verkohlend wirken, wodurch eine gut isolie­ rende Holzkohleschicht auf dem Holz gebildet wird. Beispiele sind Ammoni­ umhydrogenphosphat, welches in der Hitze Ammoniak abspaltet und dabei dehydratisierend und dadurch verkohlend wirkende Phosphorsäure bildet, Gemische aus Harnstoff, Dicyandiamid, Melamin und organischen Phospha­ ten, ferner Gemische, die zusätzlich Chlorparaffine enthalten, wobei letztere als Radikal-Fänger wirkende chlorhaltige Gase liefern. Der Einsatz solcher Flammschutzmittel ist nicht ohne Gefahren, da der Verminderung eines Brandrisikos im Falle eines Brandes die Möglichkeit von Umweltgefähr­ dungen gegenüber steht. Es können toxische Phosphate gebildet werden, halogenierte Verbindungen können bei der Verbrennung die Atmosphäre belastende oder persistente Rückstände bilden, ferner kann bei Verbrennungs­ vorgängen in Gegenwart organischer Chlorverbindungen die Bildung hoch­ toxischer Dioxine nicht ausgeschlossen werden. An der Entwicklung weniger umweltgefährdender Flammschutzmittel wird daher intensiv gearbeitet.

Kommerzielle Fungistatika und Fungizide sind unter anderem metallorgani­ sche Verbindungen von Schwermetallen wie Quecksilber oder Cadmium, ferner zinnorganische Verbindungen, Kupfersalze, Chlornaphthaline und Chlorphenole. Da diese Stoffe intensiv gegen lebende Organismen wirken, besteht bei ihrer Verwendung grundsätzlich ein Gefährdungspotential auch für die menschliche Gesundheit. Für bauaufsichtlich vorgeschriebene Holzschutz­ maßnahmen dürfen daher nur solche Holzschutzmittel eingesetzt werden, die vom Institut für Bautechnik geprüft und für den vorgesehenen Verwendungs­ zweck zugelassen sind. Toxische Substanzen kommen darüber hinaus nicht für Baustoffe in Frage, die den Anforderungen an ökologisches Bauen gerecht werden sollen. Neben ihrer baubiologischen Unbedenklichkeit müssen die eingesetzten Flamm- und Pilzschutzmittel verarbeitungstechnischen Anfor­ derungen genügen und dürfen den Preis der mit ihnen behandelten Baustoffe nicht zu sehr in die Höhe treiben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein baubiologisch unbedenkliches Flamm­ schutzmittel für die Flammschutz-Ausrüstung von Baustoffen aus nachwach­ senden Rohstoffen zur Verfügung zu stellen, das den Anforderungen an ökologisches Bauen gerecht wird. Aufgabe der Erfindung ist ferner, dieses in Verbindung mit einem baubiologisch unbedenklichen Pilzschutzmittel zur Verfügung zu stellen. Die eingesetzten Flamm- und Pilzschutzmittel sollen preiswert, leicht zu verarbeiten sein und die mit ihnen behandelten Baustoffe hinsichtlich ihrer bautechnischen Eigenschaften nicht beeinträchtigen.

Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Flammschutzausrüstung von Baustoffen aus nachwachsenden Rohstoffen, bei dem der Baustoff mit einer wässrigen Imprägnierlösung, enthaltend 5 bis 20 Gew.-% Natrium- und/oder Kaliumcarbonat als Flammschutzmittel, imprägniert wird. Alle Konzentrationsangaben beziehen sich auf kristallwasserfreies Natrium- bzw. Kaliumkarbonat.

Baustoffe aus nachwachsenden Rohstoffen sind beispielsweise Holz und Holzwerkstoffe wie Hobelspäne, aus Faserpflanzen gewonnene Naturfasern (Bastfasern), wie Hanf, Flachs, Miscanthus (China-Schilf), ferner Schurwolle, sowie aus ihnen hergestellte Bautextilien, wie Vliesstoffe, Filze, Gewebe und Watten. Baustoffe aus nachwachsenden Rohstoffen sind insbesondere auch Pflanzenstengel (Naturschäben), wie die Schäben von Hanf, Miscanthus, Flachs, Jute und Ramie.

Bevorzugte Baustoffe, die mit den erfindungsgemäßen wässrigen Imprägnier­ lösungen behandelt werden, sind Dämmaterialien aus Cellulosefasern wie die genannten Naturschäben, insbesondere die Schäben der Hanfpflanze, welche beispielsweise als lose Dämmschüttung im Fußboden- oder Zwischenwandbe­ reich Verwendung finden, sowie Dämmatten aus Naturfasern, wie Wirrfaser- Dämmatten, insbesondere solche aus den Fasern von Flachs, Miscanthus, Ramie und Schurwolle.

Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Imprägnierlösungen enthalten 5 bis 20 Gew.-% Natrium und/oder Kaliumcarbonat als Flamm­ schutzmittel. Bevorzugt enthalten die wässrigen Imprägnierlösungen 15 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 18 bis 20 Gew.-% Natrium oder Kaliumcarbo­ nat. Die flammhemmende Wirkung von Natrium- bzw. Kaliumcarbonat in den erfindungsgemäßen Flammschutz-Imprägnierungen ist vermutlich auf die Zersetzung der Carbonate in der Feuerhitze unter Freisetzung von CO₂, welches flammerstickend wirkt, zurückzuführen.

Gegenstand der Erfindung ist auch die Verwendung von Natrium- oder Kaliumcarbonat zur Flammschutz-Ausrüstung von entflammbaren Materialien, insbesondere von Baumaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen. Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung einer wässrigen Imprägnierlösung, enthaltend 5 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 18 bis 20 Gew.-% Natrium- oder Kaliumcarbonat als Flamm­ schutzmittel, zur Flammschutz-Ausrüstung von Baustoffen aus nachwachsen­ den Rohstoffen.

Die in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzten Imprägnierlösungen können zusätzlich ein Pilzschutzmittel enthalten. Es kommen prinzipiell alle Pilzschutzmittel mit fungistatischer oder fungizider Wirkung, die ökologisch und baubiologisch unbedenklich und in der wässrigen Imprägnierlösung löslich sind, in Betracht. Geeignete, ökologisch und baubiologisch unbedenk­ liche Pilzschutzmittel sind Tenside wie Seifen oder synthetische Detergentien. Im allgemeinen enthalten die wässrigen Imprägnierlösungen 2 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 10 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 8 Gew.-% eines Tensids als Pilzschutzmittel. Geeignete Tenside sind anionische Tenside, wie Alkylbenzolsulfonate, Alkansulfonate, Fettalkoholsulfate, Fettalkoholether­ sulfate, Alpha-Olefinsulfonate, Alpha-Estersulfonate, Alkylphosphate und Alkyletherphosphate, nichtionische Tenside wie Fettalkoholethoxylate, Alkyl­ phenolethoxylate, Fettaminethoxylate, Fettsäureethoxylate, Fettsäureesterethox­ ylate, Alkanolamide, Zuckertenside und Aminoxide; kationische Tenside, wie quaternäre Ammoniumsalze und Imidazolinium-Verbindungen, insbesondere Alkylammonium-Verbindungen, und amphotere Tenside, wie Betaine und Sulfobetaine. Bevorzugte Tenside sind solche mit ausgeprägter mikrobio­ statischer und mikrobiozider Wirkung, insbesondere Seifen wie Natriumpal­ mitat und Natriumstearat, Kernseife, kationische Tenside, wie quaternäre Ammoniumsalze, insbesondere solche mit kurzen Alkylketten, wie Dodecyl-, Dimethyl-, Benzylammonimchlorid, und amphotere Tenside, wie 7-C₁₀-C₁₆- Alkyl-3,7-diazaheptansäure. Ganz besonders bevorzugte Tenside sind 7-C₁₀- C₁₆-Alkyl-3,7-diazaheptansäure und Kernseife.

Die Wirkung der Tenside als Pilzschutzmittel beruht vermutlich darauf, daß die Tenside als oberflächenaktive Agenzien sich an den Zellgrenzschichten der Pilze anlagern und dadurch die Semipermeabilität der Zytoplasmamem­ branen, die vorwiegend aus Lipiden und Proteinen bestehen, zerstört wird. Dadurch wird der Stoffwechsel und damit das Pilzwachstum auf physikali­ schem Weg unterbunden.

Die Baustoffe können mit den erfindungsgemäßen wässrigen Imprägnierlösun­ gen nach allen üblichen Verfahren, beispielsweise durch Streichen, Sprühen oder Tränken, imprägniert werden.

Die erfindungsgemäßen wässrigen Imprägnierlösungen können beispielsweise als Holzschutz-Anstriche verwendet werden. Vorzugsweise enthält eine solche, als Holzschutz-Anstrich verwendete Imprägnierlösung 10 bis 20 Gew.-% Natrium- und/oder Kaliumcarbonat und 2 bis 10 Gew.-% Tensid. Für eine wirksame Flammschutz-Ausrüstung reicht bereits eine geringe Konzentration an Natrium- bzw. Kaliumcarbonat an der Holzoberfläche aus. Diese beträgt vorzugsweise 20 bis 40 g/m² der Holzoberfläche. Die Tensid- Menge beträgt vorzugsweise 5 bis 15 g/m² der Holzoberfläche. Die Ver­ wendung der erfindungsgemäßen wässrigen Imprägnierlösungen als Schutz­ anstrich für Holz eignet sich für Holzteile, die nicht mit Wasser in Berüh­ rung kommen. Andernfalls besteht die Gefahr, daß die Schutzanstriche ausgewaschen werden. Somit eignen sich solche Schutzanstriche insbesondere für den Holzschutz im Innenbereich.

Vorzugsweise werden die erfindungsgemäß eingesetzten wässrigen Imprägnier­ lösungen zur Flammschutz-Ausrüstung von Dämmstoffen, wie Cellulosefasern, aus diesen hergestellte Wirrfaser-Dämmatten oder Pflanzenschäben, die als lose Dämmschüttungen Verwendung finden, eingesetzt. Solche flammschutz- ausgerüsteten Dämmstoffe enthalten im allgemeinen 2 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 5 Gew.-% Natrium- und/oder Kaliumcarbonat als Flamm­ schutzmittel. Dämmstoffe aus Cellulosefasern, die zusätzlich pilzschutz-ausge­ rüstet sind, enthalten im allgemeinen 0,5 bis 3 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 2 Gew.-% Tensid als Pilzschutzmittel. Vorzugsweise werden die Dämmstoffe mit der Imprägnierlösung durch Sprühen oder Tauchen imprägniert. Dies kann beispielsweise durch Besprühen der Dämmstoffe in einem Drehrohr­ trockner und anschließendes Trocknen erfolgen.

Besonders bevorzugt werden die erfindungsgemäß eingesetzten wässrigen Imprägnierlösungen zur Flamm- und Pilzschutz-Ausrüstung von Pflanzen­ schäben, insbesondere den Schäben der Hanfpflanze, verwendet. Dadurch kann die bisher übliche Schutzschicht aus Bitumen als baubiologisch nicht unbedenkliche Substanz entfallen. Durch den Wegfall der Schutzschicht aus Bitumen wird zudem die Wärmedämmfähigkeit der Pflanzenschäben-Dämm­ schüttung verbessert.

Die erfindungsgemäß eingesetzten Flamm- und Pilzschutzmittel sind für den Menschen nicht toxisch. Es besteht auch nicht die Gefahr, daß sich im Brandfall aus den eingesetzten Flammschutzmitteln durch Zersetzung toxische Verbindungen bilden, die in die Atmosphäre oder mit dem Löschwasser ins Erdreich gelangen können. Die erfindungsgemäß eingesetzten Pilzschutzmittel sind; auch was eine spätere Entsorgung der Baumaterialien angeht, unbe­ denklich. Ferner stellt die erfindungsgemäß eingesetzte wässrige Imprägnierlö­ sung eine preiswerte Alternative zu herkömmlichen Produkten dar.

Die Erfindung wird durch die nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiele Brandversuche Beispiele 1 bis 8

Zur flammschützenden Imprägnierung von Hanfschäben wurde eine bis an die Löslichkeitsgrenze gesättigte wäßrige Sodalösung (Na₂CO₃-Konzentration ca. 200 g/l) in den in Tabelle 1 angegebenen Mengen (in 1/kg Hanfschäben) im Sprühverfahren (Beispiel 1: durch Tauchen) auf die Schäben aufgebracht und diese anschließend getrocknet. Die Untersuchung des Brandverhaltens der so behandelten Schäben erfolgte nach DIN 4102 Teil 1. Um die Schäben in eine der DIN entsprechende Form zu bringen, wurden diese in Drahtkörben angeordnet, so daß eine Schicht mit einer Dicke von 10 mm und den entsprechenden Außenmaßen nach DIN vorlag. Maschenweite und Dicke des Drahtes der Drahtkörbe wurden so gewählt, daß die Möglichkeit der Brand­ ausbildung gewährleistet war, und betrugen 3,15 mm bzw. 0,55 mm. Vor­ untersuchungen am leeren Drahtkorb ergaben ein ungehindertes Durchdringen der Brennerflamme durch das Drahtgitter. Bei allen untersuchten Proben war die Flammenfront an dem zu prüfenden, senkrecht aufgehängten Prüfkörper nach einer Beflammungszeit von 15 s um nicht mehr als 150 mm vorange­ schritten. Eine starke Rauchentwicklung wurde nur bei Proben 7 und 8 beobachtet. Somit erfüllten alle Proben die Anforderungen an einen norma­ lentflammbaren Baustoff nach Baustoffklasse B2 gemäß DIN. Weiterhin konnte beobachtet werden, daß die flammgeschützten Proben einen Schwel­ brand nach der Beflammung unterdrücken. Unbehandelte Schäben zeigten nach der Beflammung ein ausgeprägtes Schwelbrandverhalten, verbunden mit einer sehr starken Rauchentwicklung.

Versuche zum Pilzbefall Beipiele 1 bis 13

Die Untersuchungen zur pilzhemmenden Wirkung der eingesetzten Flamm­ schutz- bzw. Pilzschutzmittel wurden nach DIN IEC 68 durchgeführt. Hierbei wurde eine Mischkultur aus sieben verschiedenen Pilzarten mit einer Anfangskonzentration von 108 Pilzsporen pro ml Suspension auf behandelte und unbehandelte Hanfschäben aufgebracht. Nach einer Bebrütungszeit von 28 Tagen wurde das Schimmelpilzwachstum visuell ausgewertet und in die Klassen 0 bis 3 gemäß DIN eingeteilt. Diese Klassen bedeuten:
Klasse 0: Kein Schimmelpilzwachstum bei 50facher Vergrößerung erkenn­ bar.
Klasse 1: Schimmelpilzwachstum ist mit bloßem Auge nicht oder nur schwer, unter der Lupe jedoch deutlich zu erkennen.
Klasse 2: Schimmelpilzwachstum ist mit bloßem Auge deutlich zu erken­ nen, bedeckt jedoch weniger als 25% der Prüflingsoberfläche.
Klasse 3: Schimmelpilzwachstum ist deutlich zu erkennen und bedeckt mehr als 25% der Prüflingsoberfläche.

Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.

Claims (10)

1. Verfahren zur Flammschutz-Ausrüstung von Baustoffen aus nachwachsen­ den Rohstoffen, bei dem der Baustoff mit einer wässrigen Imprägnierlö­ sung, enthaltend 5 bis 20 Gew.-% Natrium- und/oder Kaliumcarbonat als Flammschutzmittel imprägniert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wässrige Imprägnierlösung zusätzlich 2 bis 10 Gew.-% eines Tensids als Pilz­ schutzmittel enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tensid Kernseife oder 7-C₁₀-C₁₆-Alkyl-3,7-diazaheptansäure ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Baustoffe Dämmaterialien aus Cellulosefasern sind.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Baustoffe Schäben von Hanf, Miscanthus, Flachs, Jute und Ramie sind.

6. Verwendung von Natrium- und Kaliumcarbonat zur Flammschutz-Ausrü­ stung von Baumaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen.

7. Verwendung einer wässrigen Imprägnierlösung, enthaltend 5 bis 20 Gew.-% Natrium- und/oder Kaliumcarbonat als Flammschutzmittel, zur Flammschutz-Ausrüstung von Baustoffen aus nachwachsenden Rohstoffen.

8. Verwendung einer wässrigen Imprägnierflotte, wie sie in Anspruch 7 definiert ist, die zusätzlich 2 bis 10 Gew.-% eines Tensids als Pilz­ schutzmittel enthält, zur Flamm- und Pilzschutz-Ausrüstung von Baustof­ fen aus nachwachsenden Rohstoffen.

9. Flammschutz-ausgerüstete Dämmstoffe aus Cellulosefasern, enthaltend 2 bis 10 Gew.-% Natrium- und/oder Kaliumcarbonat als Flammschutz­ mittel.

10. Flammschutz-ausgerüstete Dämmstoffe aus Cellulosefasern nach Anspruch 9, die zusätzlich 0,5 bis 3 Gew.-% eines Tensids als Pilzschutzmittel enthalten.