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Die
Erfindung betrifft einen Bodenbelag, der als Weg- oder Straßenbelag
eingesetzt werden kann. Dieser besteht aus einer Mischung von mineralischen
Granulaten bestimmter Korngrößen, die mit thermoplastischen
Klebstoffen verklebt werden. Dabei soll der Bodenbelag nach seiner
Herstellung Hohlräume aufweisen. Der Belag ist in konventionellen
Maschinen herstellbar und applizierbar. Der Belag ist auch unter
thermischer Belastung mechanisch stabil. Die Erfindung betrifft
weiterhin ein Verfahren zur Herstellung solcher Bodenbeläge.
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Straßenbeläge
aus Asphalt sind bekannt. Dabei handelt es sich um verfestigte Schichten
aus Granulaten, die mit thermoplastischem Bitumen gebunden werden.
Diese Beläge haben den Nachteil, dass bei erhöhter
Umgebungstemperatur unter mechanischer Belastung häufig
eine Verformung auftritt. Weiterhin ist auch die mechanische Stabilität
häufig nicht ausreichend.
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In
der
WO 2006/099819 wird
ein Klebstoffsystem zum Herstellen eines Oberbaus einer Fahrbahn
beschrieben, die aus Glaspartikeln mit einem reaktiven 1K oder 2K
Klebstoff auf Basis von Polyurethanen oder Epoxiden besteht. Eine
Verklebung mit nicht reaktiven thermoplastischen Klebstoffen ist
nicht beschrieben.
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Die
DE 19522091 beschreibt
eine wasserdurchlässige Flächenbefestigung, die
aus Zuschlagstoffen, Bindemitteln und faserförmigen Materialien
besteht. Dabei werden als Bindemittel Harze auf Basis von Polyurethanen,
Epoxiden, Acrylaten, Polyolefinen oder Asphalt und Bitumen beschrieben.
Eine Auswahl der Bindemittel wird nicht getroffen.
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In
der
WO 2005/075741 wird
ein wasserdurchlässiger Bodenbelag beschrieben, der aus
bestimmten partikelförmigen Rohstoffen besteht, die mit
organischen Klebstoffen verfestigt werden. Als Klebstoffe sind reaktive
Polyurethane oder Epoxidharze beschrieben.
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In
der
DE 10 2004 006 165 wird
ein wasserdurchlässiger Bodenbelag beschrieben, der aus
mineralischen Zuschlagstoffen sowie organischen Klebstoffen besteht.
Es werden reaktive 2K- oder 1K-PU-Klebstoffe oder Epoxidklebstoffe
beschrieben. Diese werden durch Sprühapplikation aufgebracht.
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Die
bekannten Bodenbeläge setzen mineralische granulierte Materialien
ein, die mit Klebstoffen oder Bitumen oder Asphalt verfestigt werden.
Die Anwendung von thermoplastischen Bindemitteln ist problematisch,
weil dabei eine gleichmäßige Vermischung von Klebstoff
und Granulat erzielt werden muss, anderenfalls sind die Granulate
nur wenig gebunden und die verklebte Schicht ist mechanisch nicht
belastbar. Weiterhin ist bei der Verwendung von thermoplastischen
Klebstoffen wichtig, dass diese bei einer mechanischen Belastung in
der Wärme stabil bleiben und nicht unter Druck fließfähig
werden. Um dieses nachträgliche Erweichen zu verhindern,
werden solche Beläge auch mit vernetzenden 2K-Klebstoffen
verklebt. Ein Nachteil solcher reaktiver Systeme liegt darin, dass
diese nach dem Mischen nur für kurze Zeit verarbeitbar
sind. Außerdem muss zum Erhalt einer sicheren Vernetzung
der Klebstoffe ein festes Mischungsverhältnis der Komponenten
eingehalten werden. Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren
liegt darin, dass dabei besondere Misch- und Applikationsaggregate
notwendig sind. Das macht diese Verfahrensweise aufwändig.
Bei feuchtigkeitsreaktiven Systemen muss außerdem die Wasserfreiheit
der Zuschlagstoffe sichergestellt sein.
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Ausgehend
von den bekannten Klebstoffen und Applikationsverfahren ergibt sich
die Aufgabe, einen Bodenbelag bereitzustellen, der Hohlräume
aufweist, und der in dünner Schicht mechanisch stabil ist.
Weiterhin soll diese Schicht auch in der Wärme mechanisch
stabil sein. Dieser Belag soll mit bekannten Maschinen herstellbar
sein. Er soll auf verschiedene Unterbauschichten aufzutragen sein
und einen belastbaren Mehrschichtbelag ergeben.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch einen Bodenbelag mit Hohlräumen,
enthaltend 99,5 bis 80 Gew.-% mineralische Granulate mit einer Korngröße
von 0,1 bis 75 mm, wobei die Granulate mit 0,5 bis 20 Gew.-% eines thermoplastischen
Schmelzklebstoffs mit einem Erweichungspunkt oberhalb von 80°C
verklebt werden. Dabei soll dieser Bodenbelag aus anorganischen
Granulaten ausgewählter Größenverteilung
bestehen, die mit thermoplastischen Schmelzklebstoffen verklebt
sind, die ein bestimmtes Erweichungs- und Viskositätsverhalten zeigen.
Dieser Bodenbelag soll Hohlräume aufweisen. Diese können
in einer Ausführungsform miteinander in Verbindung stehen
und so zu einer wasserdurchlässigen Schicht führen.
Weiterhin kann der erfindungsgemäße Bodenbelag
auf einem an sich bekannten Unterbau aufgebracht werden, wobei dann
ein Bodenbelag in Form eines Mehrschichtbelags bereitgestellt wird.
Weiterhin wird ein Verfahren Herstellung solcher mechanisch stabiler
Bodenbeläge zur Verfügung gestellt, wobei ein
Gemisch aus mineralischen Granulaten und Schmelzklebstoff in der
Wärme gemischt wird, in vermischten Zustand gelagert oder
transportiert werden kann, und danach auf eine Unterbauschicht aufgebracht
wird.
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Ein
Bestandteil, aus dem der erfindungsgemäße Bodenbelag
besteht, sind Granulate aus mineralischen Materialien. Diese Granulate
bestehen aus den bekannten grobkörnigen Mineralien, beispielsweise Stein,
Kies, Schotter, Grobsand, Splitt, Keramik oder Glas. Die Korngrößenverteilung
der Granulate soll von 0,1 bis 75 mm liegen, insbesondere zwischen
0,1 bis 50 mm. Beispiele für übliche kommerziell
erhältliche Korngrößen der Granulate
(Sieblinie) sind zwischen 1 bis 3 mm, 2 bis 4 mm, 5 bis 8 mm, 8
bis 11 mm, 16–22 mm oder 16–32 mm. Es ist vorteilhaft,
mehrere unterschiedliche Sieblinien gemeinsam einzusetzen.
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Als
Granulate können handelsübliche Mischungen eingesetzt
werden, insbesondere Kies, Split, Schotter oder Grobsand. Es ist
jedoch auch möglich eine farbliche Auswahl zu treffen,
so dass eine besondere farbliche Gestaltung der Oberfläche
möglich ist, beispielsweise aus Glas, Keramik oder farbigen
Steinmaterialien. Es ist zu geringen Anteilen auch möglich,
gefärbte, harte duroplastische Kunststoffgranulate zuzusetzen.
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Das
in dem erfindungsgemäßen Bodenbelag enthaltende
mineralische Granulat soll bevorzugt verschiedene Korngrößen
umfassen. Durch die Auswahl der Granulate ist es möglich,
das Hohlraumvolumen in dem Belag zu beeinflussen. So ergeben hohe
Korngrößen, beispielsweise Korngrößen
zwischen 12 bis 25 mm, einen hohen Anteil von Hohlräumen.
Feine Korngrößen, beispielsweise zwischen 1 bis
4 mm, ergeben ein geringeres Hohlraumvolumen.
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Es
ist zweckmäßig, wenn das Hohlraumvolumen des vernetzten
fertigen Belagkörpers zwischen 10 bis 60 Volumen-% beträgt,
d. h. der fertige Bodenbelag soll eine Vielzahl von Hohlräumen
aufweisen. Insbesondere soll der Anteil 15 bis 45% betragen. Das
Hohlraumvolumen kann als Stauvolumen gemessen werden, worunter das
Volumen der Wasseraufnahme eines Körpers verstanden wird,
dass dieser in seinen Hohlräumen aufnehmen kann.
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Es
ist erfindungsgemäß von Vorteil zur Verbesserung
der Verklebung, dass zu den gewählten Sieblinien ein Anteil
von bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf die Menge der Granulate, an feinvermahlenem
mineralischem Steinmehl enthalten ist. Dieses hat üblicherweise
eine Korngröße von 50 oder 100 bis 250 μm. Über die
Menge des Steinmehls und die Menge des Klebstoffs kann die Wasserdurchlässigkeit
des Bodenbelages beeinflusst werden. Wird zu dem ausgewählten
Granulat ein höherer Anteil von Steinmehl zugegeben, ist
es möglich, geschlossene Hohlräume zu erhalten.
In diesem Falle werden die Hohlräume teilweise untereinander abgedichtet,
so dass ein Durchfließen von Wasser durch den Belag erschwert
wird oder unmöglich ist. Ist der Anteil geringer, werden
stabil verklebte Beläge erhalten, die eine Wasserdurchlässigkeit
durch die Schicht gewährleisten. Eine Undurchlässigkeit
kann auch mit einer hohen Menge des Klebstoffs erreicht werden.
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Für
die erfindungsgemäße Bodenbelagsschicht als oberste
Belagsschicht werden bevorzugt Sieblinien unterhalb von 11 mm eingesetzt,
beispielsweise können eine Sieblinie zwischen 1 bis 3 mm
mit einer Sieblinie zwischen 4 bis 8 mm zusammen eingesetzt werden.
Soll eine untere Tragschicht erstellt werden, sind beispielsweise
Sieblinien von 8 bis 32 mm geeignet. Die Korngrößenverteilung
definiert sich nach DIN 66145, bei einem Parameter
von mindestens 9 und unter Vernachlässigung von je 1% Über-
und Unterkorn.
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Als
Klebstoff sind thermoplastischen Schmelzklebstoffe geeignet, die
eine hohe Erweichungstemperatur aufweisen (Ring-Ball-Methode, gemessen
nach DIN 52011). Es handelt sich dabei um bei Raumtemperatur
feste, nicht reaktive, lösemittelfreie Klebstoffe, die
bei erhöhten Temperaturen aufschmelzen, in der Wärme
appliziert werden und beim Abkühlen eine feste Verklebung
ergeben. Solche Schmelzklebstoffe enthalten ein oder mehrere thermoplastische
Basispolymere sowie Harze, Weichmacher und ggf. andere Additive
und Zusatzstoffe. In einem erfindungsgemäß geeigneten
Schmelzklebstoff können die bekannten thermoplastischen
Basispolymere eingesetzt werden, wie Polyolefine, Ethylenvinylacetatcopolymere,
Polyamide, Polyester, Polyurethane, Polyacrylate oder Styrolcopolymere
oder -blockcopolymere. Solche Polymere sind dem Fachmann im Prinzip
bekannt. Über die Auswahl der Monomeren und das Molekulargewicht
ist die Erweichungstemperatur zu beeinflussen.
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Beispiele
für geeignete Basispolymere sind durch radikalische oder
koordinative Polymerisation erhältliche Homo- oder Copolymere
auf Basis von Ethylen und/oder Propylen sowie ggf. weiteren copolymerisierbaren
Monomeren. Bei den Monomeren, die zusätzlich zu Ethylen
und/oder Propylen eingesetzt werden können, handelt es
sich um die bekannten mit Ethylen/Propylen copolymerisierbaren olefinisch
ungesättigte Monomere. Insbesondere handelt es sich um
lineare oder verzweigte C4 bis C20-α-Olefine, wie Buten, Hexen, Methylpenten,
Octen; cyclisch ungesättigte Verbindungen wie Norbonen
oder Norbonadien; symmetrisch oder unsymmetrisch substituierte Ethylen-Derivate,
wobei als Substituenten C1 bis C12-Alkylreste geeignet sind. Es kann sich
dabei um Homopolymere oder Copolymere handeln, die auch weitere
Monomere enthalten können. Es sollen unter Homo/Copolymere
auch Polymere aus mehr als zwei Monomeren verstanden werden. Dabei soll
bevorzugt die Menge der Comonomere unterhalb 30% betragen. Eine
Ausführungsform der Erfindung verwendet Copolymere auf
Basis von Ethylen mit C4 bis C20-α-Olefinen.
Eine andere Ausführungsform verwendet Polymere aus Propylen
mit C4 bis C20-α-Olefinen.
Ebenso sind Copolymere auf Basis Ethylen und/oder Propylen geeignet.
Diese können auch durch Katalyse mit Metallocen-Verbindungen
hergestellt werden. Solche Bindemittel sind häufig amorphe
ataktische Polyolefine (APAO).
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Die
so erhaltenen (Co)polymere weisen ein Molekulargewicht von 1000
bis zu 200000 g/mol auf, insbesondere von 1500 bis zu 50000 g/mol,
besonders bevorzugt bis zu 30000 g/mol (zahlenmittleres Molekulargewicht
(MN), durch Gelpermeationschromatographie
bestimmbar). Insbesondere sind solche Polymere geeignet, die bei
150 bis 180°C eine niedrige Viskosität aufweisen.
Solche Polyolefine sind dem Fachmann bekannt und können
von verschiedenen Herstellern kommerziell erhalten werden.
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Weiterhin
sind Ethylenvinylacetat(EVA-)Polymere geeignet. Es handelt sich
dabei um Copolymere auf Basis von Vinylacetat und Ethylen, die ggf.
noch weitere einpolymerisierbare Monomere enthalten können. Diese
sollen kristallin oder teilkristallin sein und einen Erweichungspunkt
oberhalb von 90°C aufweisen. Dabei soll der Gehalt an Vinylacetat
von 10 bis 50 Gew.-% liegen, bevorzugt zwischen 15 und 40 Gew.-%,
insbesondere 18 bis etwa 30 Gew.-%.
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Zusätzlich
können weitere Monomere einpolymerisiert enthalten sein,
wie beispielsweise C3 bis C10 ungesättigte
Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäure,
Crotonsäure, Isocrotonsäure; α-β-ungesättigte C4 bis C10-Alkylendicarbonsäuren,
wie Maleinsäure, Fumarsäure oder Itaconsäure.
Weitere Monomere, die in dem EVA einpolymerisiert sein können,
sind beispielsweise C1 bis C15 Alkylvinylester,
C1 bis C15 Alkyl(meth)acrylat,
C1 bis C15 Alkylester
von Dicarbonsäuren, beispielsweise wie Alkylfumerat, Methyl(meth)acrylat,
Butyl(meth)acrlyat, 2-Ethylhexyl(meth)acrylat; C1 bis
C6 Hydroxyalkyl(meth)acrylat, wie Hydroxyethyl-
oder Hydroxypropyl(meth)acrylat; Acrylnitril, Acrylamid, Methacrylamid,
N-methylol-Acrylamid. Solche Monomere können in Mengen
von 0,2 bis 10 Gew.-%, insbesondere bis 5 Gew.-% bezogen auf das
Polymer in dem EVA-Copolymeren enthalten sein. Durch die Auswahl
der Monomeren können wichtige funktionelle Parameter wie
Glasübergangstemperatur (TG), Schmelzpunkt
oder Erweichungspunkt beeinflusst werden. Das Molekulargewicht (MN) solcher EVA-Copolymere beträgt üblicherweise
zwischen 3000 bis 200000 g/mol, insbesondere bis zu 100000 g/mol.
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Die
Auswahl der EVA-Polymere, Verfahren zu ihrer Herstellung und geeignete
Comonomere sind dem Fachmann bekannt. Er kann sie nach anwendungstechnischen
Eigenschaften, z. B. der Schmelztemperatur, Schmelzviskosität,
Erweichungspunkt oder Haftungseigenschaften, auswählen.
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Es
können beispielsweise auch elastische thermoplastische
Block-Copolymere eingesetzt werden. Unter solchen elastischen Polymeren
sind insbesondere Styrol-Block-Copolymere zu verstehen, die elastische oder
Kautschuk-elastische Eigenschaften aufweisen können. Es
kann sich dabei um 2 Block- oder 3 Block-Copolymere handeln, die
mindestens einen Styrol-Block aufweisen. Beispiele dafür
sind SBR, SAN, Styrol-Isopren-Copolymere (SIS), Styrol-Ethylen/Buthylen-Copolymere
(SEBS), Styrol-Ethylen/Propylen-Copolymere (SEPS), Styrol-Isopren-Butylen-Copolymere
(SIBS), Strylol-Butadien-Copolymere (SBS), hydrierte Styrol-Butylen-Butadien-Copolymere
(SBBS). Solche Block-Copolymere sind dem Fachmann bekannt und kommerziell erhältlich. Über
die Länge der Styrol-Blöcke können die
Eigenschaften des Block-Copolymeren beeinflusst werden. Solche Polymere
können insbesondere auch als Gemische eingesetzt werden.
Diese Produkte sind dem Fachmann bekannt und kommerziell erhältlich.
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Als
Schmelzklebstoff geeignet sind beispielsweise auch thermoplastische
Polyester, wie sie durch Umsetzung von Dicarbonsäuren mit
entsprechenden polyfunktionellen Alkoholen, insbesondere difunktionellen
Alkoholen, beispielsweise difunktionellen Polyethern, wie Polyethylenoxid,
erhältlich sind. Solche Polyester sind beispielsweise in
der
EP-A 028687 beschrieben.
Es handelt sich dabei um Umsetzungsprodukte aus aliphatischen, cycloaliphatischen
oder aromatischen Dicarbonsäuren, die mit aliphatischen,
cyclischen oder aromatischen Polyolen umgesetzt werden können.
Durch Auswahl der Carbonsäuren und der Polyole können kristalline
oder teilkristalline Polyester erhalten werden. Üblicherweise
werden Dicarbonsäuren und Diole miteinander zur Reaktion
gebracht. Es ist jedoch auch möglich, dass anteilsweise
geringe Mengen an Tricarbonsäuren oder Triolen eingesetzt
werden. Die entstehenden Polyester sollen nicht vernetzt sein und
aufschmelzbar, bevorzugt sind lineare Polyester. Das Molekulargewicht
geeigneter Polyester soll zwischen 1500 bis 30000 g/mol betragen,
insbesondere zwischen 3000 bis 20000 g/mol.
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Weitere
geeignete Schmelzklebstoffe können beispielsweise thermoplastischen
Polyamide sein. Geeignete Polyamide sind beispielsweise in der
EP-A 749 463 beschrieben.
Es handelt sich dabei um Polyamidschmelzklebstoffe auf Basis von
Dicarbonsäuren und Polyetherdiaminen. Ebenfalls geeignete
Schmelzklebstoffe sind in der
EP-A
204 315 beschrieben. Es handelt sich dabei um Polyesteramide,
die auf Basis von Polymerfettsäuren und Polyaminen hergestellt
werden. Es können auch Blockcopolymere eingesetzt werden aus
Polyamiden und Polyethern, die erhalten werden durch die Umsetzung
von im wesentlichen linear aufgebauten, mit Carbonsäurefunktionen
und/oder Amingruppen terminierten Polyamiden auf Basis von dimerisierten
Fettsäuren sowie aliphatischen bzw. cycloali phatischen
Diaminen mit im wesentlichen linearen aliphatischen Polyethern und/oder
deren Aminen.
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Dimer-
bzw. Polymerfettsäuren sind solche Fettsäuren,
die in bekannter Weise durch Dimerisierung von aus natürlichen
Rohstoffen gewonnen ungesättigten, langkettigen Fettsäuren
hergestellt werden, ggf. noch hydriert werden, und anschließend
durch Destillation weitergereinigt werden. Zusätzlich zu
den Dimer- bzw. Polymerfettsäuren kann die Säurekomponente
des Polyamids noch C4 bis C14-Dicarbonsäuren
enthalten, Beispiele derartiger Dicarbonsäuren sind Maleinsäure,
Succinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure,
Sebacinsäure, Dodecandisäure, Glutarsäure,
Korksäure, Pimelinsäure oder auch aromatische
Dicarbonsäuren wie zum Beispiel Terephthalsäure
oder Mischungen.
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Die
Diamin-Komponente besteht im wesentlichen aus einem oder mehreren
aliphatischen Diaminen, vorzugsweise mit einer geraden Anzahl an
Kohlenstoffatomen, wobei die Aminogruppen an den Enden der Kohlenstoffketten
sind. Die aliphatischen Diamine können 2 bis zu 20 Kohlenstoffatome
enthalten, wobei die aliphatische Kette linear oder leicht verzweigt
sein kann. Die Amino-Komponente kann weiterhin cyclische Diamine
oder heterocyclische Diamine enthalten wie zum Beispiel 1,4-Cyclohexandiamin,
4,4'-Diamino-dicyclohexylmethan, Piperazin, Cyclohexan-bis-(methylamin),
Isophorondiamin, Dimethylpiperazin, Dipiperidylpropan, Dimer-Diamine
(Amine hergestellt aus Dimerfettsäuren). Beispielsweise
können als Schmelzklebstoff auch Nylontypen eingesetzt,
beispielsweise Nylon-6,6, Nylon-6,9 oder Nylon-6,12.
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Der
erfindungsgemäß geeignete Schmelzklebstoff muss
mindestens ein Basispolymer enthalten, es ist möglich,
auch Gemische von Polymeren einzusetzen. Da die Polymere wesentlich
die Eigenschaften des Schmelzklebstoffs beeinflussen, soll der Erweichungspunkt
der Basispolymere von 70 bis 200°C liegen, insbesondere
oberhalb von 80°C und unterhalb von 160°C. Zusätzlich
kann der Schmelzklebstoff weitere Bestandteile enthalten.
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Der
Schmelzklebstoff enthält mindestens ein Harz. Das Harz
bewirkt eine zusätzliche Klebrigkeit und verbessert die
Verträglichkeit der Schmelzklebstoff-Komponenten. Es handelt
sich dabei insbesondere um Harze, die einen Erweichungspunkt von
70 bis 140°C (Ring-Ball-Methode, DIN 52011)
besitzen. Es sind dieses beispielsweise aromatische, aliphatische
oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoff-Harze, sowie modifizierte oder
hydrierte Versionen davon. Beispiele hierfür sind aliphatische
oder alicyclische Petroleum-Kohlenwasserstoffharze und hydrierte
Derivate. Weitere, im Rahmen der Erfindung geeignete Harze sind
Hydroabietylalkohol und seine Ester, insbesondere seine Ester mit
aromatischen Carbonsäuren wie Terephthalsäure
und Phthalsäure; vorzugsweise modifizierte Naturharze,
wie Harzsäuren aus Balsamharz, Tallharz oder Wurzelharz,
z. B. vollverseiftes Balsamharz oder Alkylester von gegebenenfalls
teilhydriertem Kolophonium mit niedrigen Erweichungspunkten wie
z. B. Methyl-, Diethylenglykol-, Glycerin- und Pentaerythrit-Ester;
Terpen-Harze, insbesondere Copolymere des Terpens, wie Styrol-Terpene, α-Methyl-Styrol-Terpene,
Phenol-modifizierte Terpenharze sowie hydrierte Derivate davon;
Acrylsäure-Copolymerisate, vorzugsweise Styrol-Acrylsäure-Copolymere
und Umsetzungs-produkte auf Basis funktioneller Kohlenwasserstoffharze.
Bevorzugt ist es, partiell polymerisiertes Tallharz, hydrierte Kohlenwasserstoffharze
oder Kolophonium und seine Derivate einzeln oder im Gemisch einzusetzen.
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Das
Harz besitzt ein niedriges Molekulargewicht von unterhalb 2000 g/mol,
insbesondere unterhalb von 1500 g/mol. Es kann chemisch inert sein
oder sie kann ggf. noch funktionelle Gruppen enthalten, wie beispielsweise
OH-Gruppen, Carboxylgruppen oder Doppelbindungen. Die Menge des
Harzes soll zwischen 0 bis 40 Gew.-% bezogen auf den Schmelzklebstoff
betragen, insbesondere 5 bis 30 Gew.-%.
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Als
weitere Bestandteile sind in dem erfindungsgemäßen
Schmelzhaftklebstoff Additive oder Zusatzstoffe enthalten, die bestimmte
Eigenschaften des Klebstoffs beeinflussen können, wie z.
B. Kohäsionsfestigkeit, Viskosität, Erweichungspunkt
oder Verarbeitungsviskosität. Darunter sind beispielsweise
Weichmacher, Stabilisatoren, Wachse, Haftvermittler, Antioxidantien
oder ähnliche Zusatzstoffe zu verstehen. Die Menge soll bis
zu 30 Gew.-% betragen. Es können auch mehrere Additive
als Gemisch eingesetzt werden. Weiterhin können Füllstoffe
zur Festigkeitserhöhung eingesetzt werden.
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Weichmacher
werden vorzugsweise zum Einstellen der Viskosität oder
der Flexibilität verwendet und sind im allgemeinen in einer
Konzentration von 0–20 Gew.-%, vorzugsweise von 0–10
Gew.-% enthalten. Geeignete Weichmacher sind beispielsweise medizinische
Weißöle, naphtenische Mineralöle, Polypropylen-,
Polybuten-, Polyisopren-Oligomere, hydrierte Polyisopren- und/oder
Polybutadien-Oligomere, Benzoatester, Phthalate, Adipate, pflanzliche
oder tierische Öle und deren Derivate. Hydrierte Weichmacher
werden beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe der paraffinischen
Kohlenwasserstofföle. Auch Polypropylenglykol und Polybutylenglykol,
sowie Polymethylenglykol sind geeignet.
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Gegebenenfalls
können dem Schmelzklebstoff Wachse in Mengen von 0 bis
30 Gew.-% zugegeben werden. Die Menge ist dabei so bemessen, dass
einerseits die Viskosität auf den gewünschten
Bereich abgesenkt wird, andererseits aber die Adhäsion
nicht negativ beeinflusst wird. Das Wachs kann natürlichen
oder synthetischen Ursprungs sein. Als natürliche Wachse
können pflanzliche Wachse, tierische Wachse, Mineralwachse
oder petrochemische Wachse eingesetzt werden. Als chemisch modifizierte
Wachse können Hartwachse wie Montanesterwachse, Sarsolwachse
usw. eingesetzt werden. Als synthetische Wachse finden Polyalkylenwachse
sowie Polyethylenglykolwachse Verwendung. Vorzugsweise werden petrochemische
Wachse wie Petrolatum, Mikrowachse sowie synthetische Wachse, insbesondere
Polyethylenwachse, Polypropylenwachse, ggf. PE oder PP-Copolymere,
Fischer-Tropsch-Harze, Paraffinwachse oder mikrokristalline Wachse
eingesetzt.
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Eine
weitere Gruppe von Additiven sind Stabilisatoren oder Lichtschutzmittel.
Sie haben die Aufgabe, die Polymere während der Verarbeitung
vor Zersetzung zu schützen. Hier sind insbesondere die
Antioxidantien zu nennen. Sie werden üblicherweise in Mengen
bis zu 3 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von etwa 0,1 bis 1,0 Gew.-%
dem Schmelzhaftklebstoff beigefügt.
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Ggf.
können dem Klebstoff auch Füllstoffe in Mengen
bis zu 25 Gew.-% zugesetzt werden, beispielsweise feingemahlene
anorganische Verbindungen wie Kreide, beschichtete Kreide, Kalkmehl,
Calcium-Magnesium-Carbonate, Aluminiumoxide und -hydroxide, gefällte
Kieselsäure, Zeolithe, Bentonite, Glas, Hohlkugeln oder
gemahlene Mineralien. Diese sollen als Pulver vorliegen, d. h. eine
Korngröße zwischen 1 bis 200 μm aufweisen,
insbesondere zwischen 3 bis 50 μm. Diese werden in dem
Klebstoff homogen dispergiert. Über Auswahl und Menge kann
die Festigkeit des Klebstoffs beeinflusst werden und sein Viskositätsverhalten.
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Solche
Additive sind dem Fachmann im Prinzip bekannt. Er kann eine Auswahl
nach den erwünschten Eigenschaften des Schmelzklebstoffs
treffen.
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Beispielsweise
kann ein entsprechender Schmelzklebstoff bestehen aus 10–75
Gew.-% mindestens eines Basispolymeren, 10–50 Gew.-% mindestens
eines klebrigmachenden Harzes, 0–30 Gew.-% mindestens eines
Wachses und/oder Weichmachers, 0–25 Gew.-% weitere Additive,
wie Pigmente Stabilisatoren oder Haftvermittler, wobei die Summe
100% ergeben soll. Insbesondere geeignet für diese Schmelzklebstoffe
sind Basispolymere ausgewählt aus Ethylenvinylacetat, Polyolefinen
und/oder Polyestern. Die eingesetzten Bestandteile des Schmelzklebstoffs
können so gewählt werden, dass diese nicht wasserlöslich
sind und nicht mit Wasser auswaschbar. Insbesondere sollen keine
umweltgefährdenden Substanzen in einem geeigneten Schmelzklebstoff
enthalten sein.
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Um
eine gute Benetzung der Granulate sicherzustellen, ist es notwendig,
dass der Schmelzklebstoff eine Viskosität von 200 bis 30000
mPas bei Mischtemperatur aufweist (gemessen nach EN ISO
2555, Brookfield RVT), bevorzugt zwischen 400 und 10000
mPas, insbesondere bis zu 4000 mPas. Die Mischtemperatur soll im
Bereich von 150 bis 200°C liegen. Ist die Viskosität
zu gering, tritt bei der Verarbeitung oder bei einem Transport eine
Entmischung von Klebstoff und Granulat auf, so dass keine ausreichende
Verklebung des gesamten Formkörpers sichergestellt ist.
Dabei fließt der Klebstoff der Mischung in der Schicht
nach unten, so dass an der Oberfläche eine schlechte Verklebung
erhalten wird, während an der Unterseite sich der Klebstoff anreichert.
Außerdem kann die Wasserdurchlässigkeit negativ
beeinflusst werden. Ist die Viskosität zu hoch, ist die
Vermischung der Bestandteile nur schwer durchzuführen,
und eine ausreichende Benetzung Verbindung von Klebstoff und Granulat
ist nicht gegeben.
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Der
Erweichungspunkt der Schmelzklebstoffe soll oberhalb von 80°C
liegen, bevorzugt oberhalb von 90°C, er liegt aber meist
unterhalb von 150°C, insbesondere unterhalb von 130°C.
Ist der Erweichungspunkt zu hoch, wird beim Aufschmelzen im Allgemeinen
keine geeignete Viskosität erhalten. Ist der Erweichungspunkt
zu niedrig, ist die Verklebung des Belags nicht stabil bei erhöhter
Umgebungstemperatur.
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Aus
den Granulaten und dem Schmelzklebstoff wird der erfindungsgemäße
Bodenbelag hergestellt. Dabei können von 99,5 bis 80 Gew.-%,
bezogen auf die Mischung, an Granulaten eingesetzt werden zusammen
mit 0,5 bis 20 Gew.-% des Schmelzklebstoffs, wobei die Summe 100%
ergeben soll. Dabei kann die Menge des Klebstoffs vermindert werden,
wenn der mittlere Korndurchmesser des Granulats größer
ausgewählt wird. Insbesondere bei groben Granulaten, d.
h. bei Sieblinien oberhalb von 10 mm, können beispielsweise
1 bis 10 Gew.-% Klebstoff eingesetzt werden. Werden feinere Granulate
eingesetzt, beispielsweise mit einer Sieblinie bis zu 10 mm, können
2 bis 15 Gew.-% des Schmelzklebstoffs eingesetzt werden.
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Gegebenenfalls
ist es möglich, um besondere Eigenschaften des Bodenbelags
zu erhalten, dass dem Gemisch noch 0 bis zu 10 Gew.-% sich bekannte
Zuschlagstoffe zugesetzt werden können. Dabei kann es sich beispielsweise
um faserförmige Stoffe handeln, Verarbeitungshilfsmittel
oder zu recyclisierende Materialien.
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Der
erfindungsgemäße Bodenbelag kann in bekannten
Mischaggregaten hergestellt werden. In einer erfindungsgemäßen
Verfahrensweise werden beispielsweise die Granulate als kommerzielle
erhältliche Granulate eingesetzt, diese sind ggf. feucht.
Die Granulate werden in den ausgewählten Korngrößen
zusammengemischt und erwärmt. Zu dieser Mischung wird dann
ein erfindungsgemäß geeigneter Schmelzklebstoff
gegeben. Die Temperatur beim Mischen soll zwischen 120 bis 220°C
betragen, insbesondere zwischen 150 bis 200°C. Durch Umwälzen
der Bestandteile wird der Schmelzklebstoff aufgeschmolzen und homogen
mit dem Granulat vermischt. Durch die Temperatur wird die Viskosität
des Schmelzklebstoffs beeinflusst, so dass eine gute Benetzung der
Oberfläche der Granulatteilchen sichergestellt ist. Das
Mischen der Bestandteile ist von der Größe des
jeweiligen Ansatzes abhängig, üblicherweise ist
jedoch eine Mischzeit von 30 Minuten ausreichend.
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Diese
Mischung wird danach in bekannten Transportgefäßen
zu dem Ort gebracht, an dem der Bodenbelag als Formkörper
hergestellt werden soll. Dabei ist sicherzustellen, dass während
des Transportes die Temperatur so gewählt wird, dass der
Schmelzklebstoff flüssig bleibt. Die Temperatur kann nach
dem Mischen und Benetzen ggf. etwas abgesenkt werden, so dass eine
Entmischung der Bestandteile nicht eintritt. Durch die Verwendung
der erfindungsgemäß geeigneten Schmelzklebstoffe
ist es möglich, die Mischung einschließlich des
Schmelzklebstoffs für 1 bis 12 Stunden bei der Mischtemperatur
zu halten. Ein thermischer Abbau des Schmelzklebstoffs nur im geringen
Masse festzustellen. Eine entsprechende Probe des Schmelzklebstoffs zeigt
nur eine Veränderung der Viskosität um weniger
als 20%.
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Eine
andere erfindungsgemäße Verfahrensweise zum Herstellen
eines erfindungsgemäßen Bodenbelags ist die, dass
die Mischung wie oben angegeben hergestellt wird. Diese Mischung
kann dann unmittelbar weiterverarbeitet werden. Es können
Formteile hergestellt werden, beispielsweise eckige oder runde Platten, Randsteine,
Steinringe, Hohlkörper, Tröge oder ähnliche
Formen. Dabei wird die Mischung in eine geeignete Form gebracht
und dort verdichtet. Nach dem Abkühlen kann die Form entfernt
werden. Es werden erfindungsgemäße Formkörper
erhalten, die als vorgefertigtes Bodenbelagsmaterial als eingesetzt
werden können.
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Der
erfindungsgemäße Bodenbelag kann als Straßen-
und Wegoberfläche eingesetzt werden. Dazu ist es möglich,
auf einen an sich bekannten Unterbau, der aus groben Granulaten
besteht, beispielsweise einer Frostschutzschicht oder einer Tragschicht,
oder aus einer Beton- oder Asphaltschicht einen erfindungsgemäßen
Bodenbelag als Deckschicht aufzubringen.
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In
einer Ausführungsform soll der Bodenbelag ein hohes Stauvolumen
aufweisen. Das Stauvolumen soll zwischen 10 und 60% betragen, insbesondere
von 20 bis 45%. Dabei kann der Belag als offenporige Schicht ausgebildet
sein, d. h. der Belag besitzt eine hohe Wasserdurchlässigkeit
senkrecht durch die Schicht, oder er ist geschlossen ausgebildet,
d. h. der Belag ist für Wasser nicht durchlässig.
Die Schichtstärke des erfindungsgemäßen
Bodenbelags soll zwischen 10 bis 300 mm betragen, insbesondere als
Deckschicht zwischen ca. 20 bis ca. 50 mm, oder als Tragschicht
von 100 bis 300 mm. Dabei wird auch in dünner Schichtstärke eine
hohe Festigkeit, gemessen als Biegefestigkeit (nach EN 310)
erhalten. Die Biegefestigkeit soll über 2 MPa liegen, insbesondere über
3 bis 15 MPa. Dabei soll die Biegefestigkeit auch bei Temperaturen
von 0°C bis 50°C erhalten werden. Durch eine gleichmäßige
Verteilung des Klebstoffs mit dem Granulat ist auch eine gute Verklebung
der Oberfläche sichergestellt. Damit ist auch ein Abreiben
der Granulatteilchen von der Oberfläche nur in geringem
Umfang festzustellen. Durch die hohe Temperaturstabilität
des Klebstoffs ist auch eine mechanische Stabilität der
Oberfläche bei erhöhten Temperaturen gegeben.
Spurrillenbildung oder ein Verfließen in der Wärme
ist vermindert.
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Der
erfindungsgemäße Bodenbelag weist eine Vielzahl
von verbesserten Eigenschaften auf. So ist in der offenporigen Form
eine hohe Wasserdurchlässigkeit durch den Belag gewährleistet.
Auch kurzzeitige hohe Wassermengen werden von der Oberfläche
abgeführt. Auch bei kalten Witterungsbedingungen ist durch
den hohen Anteil der Hohlräume noch eine Wasserabfuhr möglich.
Weiterhin hat der Bodenbelag die Eigenschaft schallschluckend zu
wirken. Durch den Aufbau wird ein erhöhter Anteil an Roll-
oder Fahrgeräuschen absorbiert. Durch die Hohlräume
bleibt diese Eigenschaft auch für längere Zeit
erhalten. Da bei offenporigen Belägen eine hohe Durchflussrate
von Wasser möglich ist, können diese Hohlräume
sich ggf. von möglichen verstopfenden Substanzen, wie beispielsweise
Salzen, wieder reinigen.
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Der
erfindungsgemäße Bodenbelag kann auch als Tragschicht,
d. h. als untere Schicht ausgebildet sein. Dabei ist die Herstellungsweise
wie oben bereits beschrieben. Dabei ist die Zusammensetzung der
Tragschicht so gewählt, dass größere
Korngrößen zusammen mit dem Schmelzklebstoff eingesetzt
werden. Dabei ist es nicht notwendig, dass Steinmehl der Mischung
zugesetzt werden. Die Schichtstärke beträgt im
Allgemeinen 100 bis 300 mm. Solche Schichten sind üblicherweise
wasserdurchlässig ausgebildet.
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Bei
einer bekannten Verfahrensweise wird auf einen Unterbau eine Tragschicht
aufgebracht. Diese besteht im Allgemeinen aus groben Granulaten.
Es ist bekannt solche Tragschichten mit 2K-Epoxid-Klebstoffen zu
verkleben. Diese verklebten Tragschichten weisen zusammenhängende
Hohlräume auf und können Wasser durch die Tragschicht
in den Unterbau abfließen lassen.
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Auf
die Tragschicht wird der erfindungsgemäße Bodenbelag
als Deckschicht aufgebracht. Die Tragschicht ist an der Oberfläche
rau und uneben. Auf diese Schicht wird die noch nicht gehärtete
Mischung im erwärmten Zustand aufgebracht. Dabei ist es
möglich, kurzzeitig vor dem Aufbringen die Mischung auf
eine etwas höhere Temperatur als zum Transport notwendig
zu erwärmen. Nach dem Aufbringen wird die Granulat/Klebstoffmischung
verteilt und danach verdichtet. Beim Abkühlen verfestigt
sich die Mischung zu dem erfindungsgemäßen Bodenbelag.
Der Belag enthält eine Vielzahl von Hohlräumen.
Diese können geschlossenporig ausgebildet sein oder sie
sind offenporig. Im Falle eines offenporigen Belages ist es möglich,
Wasser von der Oberfläche der erfindungsgemäßen
Deckschicht in den Untergrund abzuleiten. Im Falle von geschlossen ausgebildetem
Bodenbelag nimmt der Belag eine gewisse Menge Wasser auf, die weitere
Wassermenge kann seitwärts von dem Bodenbelag abfließen.
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In
einer besonderen erfindungsgemäßen Arbeitsweise
ist es möglich. Den Bodenbelag auf eine Tragschicht aufzubringen,
wobei die Tragschicht ebenfalls mit einem erfindungsgemäßen
Schmelzklebstoff gebunden wurde. Der erfindungsgemäße
Zweischichtbelag aus einer erfindungsgemäß ausgestalteten
Tragschicht und einer darauf angebrachten Bodenbelagsschicht kann
wasserdurchlässig ausgestaltet werden. Durch die Verwendung
eines gleichen Klebstoffs in der Tragschicht und Oberschicht wird
eine Vereinfachung des Klebstoffssystems bereitgestellt.
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Eine
weitere Ausführungsform der Erfindung setzt den erfindungsgemäßen
Bodenbelag als Reparaturbelag im Straßenbau ein. Dabei
wird als untere Schicht ein bekannter Asphalt-Straßenbelag
oder Beton-Straßenbelag eingesetzt. Dabei ist es zweckmäßig,
dass die Oberfläche der alten Beschichtung, d. h. die Asphaltschicht
oder die Betonschicht, abgefräst wird und so eine weitgehend
ebene mit Fräsnuten versehene Oberfläche erzeugt
wird. In einer erfindungsgemäßen Arbeitsweise
soll diese Oberfläche so ausgestaltet werden, dass die
Fräslinien quer zur Fahrbahnlängsrichtung ausgebildet
sind. Gegebenfalls ist es möglich, in regelmäßigen
Abständen, beispielsweise zwischen drei bis zehn Metern
zusätzlich tiefere Nuten quer zur Fahrbahnrichtung auszufräsen.
Auf die so vorbereitete Un terschicht kann der erfindungsgemäße
Bodenbelag aufgebracht werden. Durch die unebene Oberfläche
des Untergrundes ist eine Verankerung des Bodenbelags auf den Untergrund
möglich. Die Deckschicht kann auch thermisch isolierend
wirken. Durch den stabilen, verklebten Bodenbelag kann so eine thermisch
weniger belastungsfähige untere Schicht vor Erwärmung
durch direkte Sonneneinstrahlung geschützt.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist es möglich
die Oberfläche der unteren Schicht vorzubehandeln. Dabei
kann diese vom Staub gereinigt werden und es wird ein an sich bekannter
Primer zum Verkleben des Bodenbelags aufgetragen. Danach kann der
erfindungsgemäße Bodenbelag aufgebracht, verteilt
und verdichtet werden.
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In
einer besonderen Ausgestaltung ist der erfindungsgemäße
Bodenbelag wasserdurchlässig. Das durch die Oberfläche
eindringende Wasser kann in die Querrillen bzw. die Nuten gelangen
und von dort seitlich aus der Straßenoberfläche
abgeführt werden.
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Der
erfindungsgemäße Bodenbelag aus Granulatteilchen
und thermoplastischem Schmelzklebstoff kann auf einfache Art und
Weise mit bekannten Aggregaten gemischt, hergestellt und fertig
eingebaut werden. Er weist nach dem Erkalten eine hohe Druckfestigkeit
und Biegefestigkeit auf, auch bei erhöhten oder niedrigen
Temperaturen. Er wirkt Schall vermindernd und kann auch als wasserdurchlässiger
Belag ausgeführt werden. Damit kann ggf. eine bei Regen
anfallende Wassermenge durch den Bodenbelag im Erdreich versickern. Der
erfindungsgemäße Belag kann als Reparaturbeschichtung
oder als Erstbeschichtung ausgeführt werden. Durch die
hohe Festigkeit ist eine dünnere Schichtstärke
möglich und gleichzeitig eine erhöhte Lebensdauer des
Bodenbelags. Durch die Auswahl der Rohstoffe des Schmelzklebstoffs
kann sichergestellt werden, dass keine umweltgefährdenden
Substanzen in das umliegende Erdreich gewaschen werden.
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Die
nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
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Schmelzklebstoff:
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Beispiel 1:
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Es
wird eine Mischung hergestellt aus:
| 35
g Ethylen/1-Octen-Copolymer | (Affinity
GA 1950) |
| 45
g Kohlenwasserstoffharz | (I-Marv
P-125) |
| 20
g Paraffinwachs | (Sasolwachs
H1) |
| Viskosität
bei 160°C: | 1600
mPas |
| Erweichungspunkt: | ca.
95–100°C |
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Beispiel 2:
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Es
wird eine Mischung hergestellt aus:
| 31
g EVA-Polymer | (Escorene
AD 0428) |
| 46
g Kohlenwasserstoffharz | (I-Marv
P 125) |
| 1 g
Stabilisator | (Irganox
1010) |
| 24
g Wachs | (Sasolwachs
H 1) |
| Viskosität
bei 180°C: | 700 mPas |
| Erweichungspunkt: | ca.
103–110°C |
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Beispiel 3:
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Es
wird eine Mischung hergestellt aus:
| 40
g EVA Polymer | (Evatane
28-05 + Evatane 28-420) |
| 20
g Kohlenwasserstoffharz | (I-Marv
P 125) |
| 20
g Kolophoniumharz | |
| 20
g Kreide | (Korngröße
ca. 50 μm) |
| Viskosität
bei 180°C: | 8500
mPas |
| Erweichungspunkt: | ca.
85°C |
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Es
wird eine Granulatmischung verschiedener Sieblinien bereitgestellt.
Diese wird mit einem Anteil eines Klebstoff nach Beispiel 1 bis
4 vermischt bei einer Tempe ratur von 160°C. Danach werden
Prüfkörper (440 × 40 × 40 mm)
in einer Form erstellt, verdichtet und 2 d bei Raumtemperatur ruhen
gelassen. Tabelle
1: Sieblinie
2–4 mm, Klebstoff 10%,
| | Wasser-Durchlässigkeit | Stauvolumen
(%) | Biegefestigkeit
(MPa)
(EN 310) |
| Klebstoff
1: | offen | 20% | 3,2 |
| Klebstoff
2: | offen | 25% | 4,0 |
| Klebstoff
3: | offen | 25% | 2,8 |
Tabelle
2: Klebstoff
2, Sieblinie 0,1–11 mm,
| Sieblinie | | Wasser-Durchlässigkeit | Stauvolumen
(%) | Biegefestigkeit (MPa)
(EN
310) |
| 0,1–11
mm | 5%
Klebstoff | geschlossen | 15 | 3,6 |
| 0,1–11
mm | 7%
Klebstoff | geschlossen | | 5,6 |
| 0,1–11
mm | 8%
Klebstoff | geschlossen | | 7,5 |
| 0,1–11
mm | 10%
Klebstoff | geschlossen | | 9,3 |
Tabelle
3:
| Sieblinie | | Wasser-Durchlässigkeit | Stauvolumen
(%) | Biegefestigkeit (MPa)
(EN
310) |
| 2–4
mm | 6%
Klebstoff 2 | offen | 33 | 2,0 |
| 1–3
mm | 8%
Klebstoff 2 | offen | 27 | 5,6 |
| 2–11
mm | 6%
Klebstoff 2 | offen | | 7,5 |
| 2–11
mm | 10%
Klebstoff 2 | | | 9,2 |
| 1–3
mm | 8%
Klebstoff 3 | offen | 25 | |
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Die
verschiedenen Versuche zeigen, dass offen und geschlossen porige
Verklebungen möglich sind. Diese zeigen eine hohe Biegestabilität.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2006/099819 [0003]
- - DE 19522091 [0004]
- - WO 2005/075741 [0005]
- - DE 102004006165 [0006]
- - EP 028687 A [0023]
- - EP 749463 A [0024]
- - EP 204315 A [0024]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - DIN 66145 [0015]
- - DIN 52011 [0016]
- - DIN 52011 [0028]
- - EN ISO 2555 [0037]
- - EN 310 [0045]
- - EN 310 [0059]
- - EN 310 [0059]
- - EN 310 [0059]