DE19957316A1 - Streumittel zur Beseitigung oder Verminderung von Schnee- und/oder Eisglätte - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird ein Streumittel zur Beseitigung oder Verminderung von Schnee- und/oder Eisglätte, umfassend einen feinteiligen, biologischen abbaubaren Kunststoff.

Description

Die Erfindung betrifft ein Streumittel zur Beseitigung oder Ver­ minderung von Schnee- und/oder Eisglätte.

Es ist üblich, zur Verringerung der Unfallgefahr, z. B. zur Ver­ meidung von Stürzen, auf vereisten oder schneeglatten Straßen oder Wegen Streumittel aufzubringen, die eine abstumpfende Wir­ kung aufweisen und reibungserhöhend wirken. Abstumpfende Stoffe wirken mechanisch. Sie liegen auf der Glätteschicht auf, verzah­ nen sich mit der Oberfläche und rauhen so die Glätte auf. Auf diese Weise wird die Griffigkeit winterlicher Fahrbahnen erhöht. Die eingesetzten Streumittel haben unterschiedliche abstumpfende Wirkung. Vielfach werden zu diesem Zweck grobkörnige mineralische Streumittel, wie Streusplitt, Sand oder Kies, eingesetzt.

Streumittel, wie Splitt, Sand oder Kies, müssen in frostfreien Perioden allerdings wieder aus dem Straßenraum entfernt werden, z. B. durch Kehren. Problematisch ist die Entfernung dieser Streumittel nach Winterende von Banketten, Böschungen und angren­ zenden Grundstücken. Sie ist oftmals nicht restlos möglich. In angrenzenden Äckern und Waldgrundstücken kann es zu Schädigungen des Bewuchses und zur Minderung des Ernteertrages kommen. Da das Streugut durch den fließenden Verkehr sowie bei der Schneeräumung von der Straße in den Straßenseitenraum verlagert wird, ist vor allem im innerstädtischen Bereich eine aufwendige mechanische Reinigung der Rinnen und Einlaufschächte der Kanalisation notwen­ dig. Streustoffe können vorwiegend außerorts zu einer Aufhöhung der Bankette führen. Um den Abfluss von Regen- und Schmelzwasser zu gewährleisten und so die Gefahr des Aquaplanings zu vermeiden, sind zusätzliche Bankettschälmaßnahmen notwendig.

Chemische Wirkungen auf die Straßenrandvegetation gehen zwar von abstumpfenden Stoffen in der Regel nicht aus. Ablagerungen auf angrenzenden Flächen können jedoch Schäden an der Vegetation her­ vorrufen und die Qualität insbesondere landwirtschaftlich genutz­ ter Böden verschlechtern. Mechanische Beschädigungen an Straßen­ bäumen und Buschwerk durch hochgeworfenen Splitt verursachen Rin­ denwunden, begünstigen das Eindringen von CO in den biologischen Kreislauf und verursachen Beeinträchtigungen der Blattgröße, frühe Laubvergilbung und zeitigen Laubfall.

Streusplitt wird durch Verkehrseinwirkung zermahlen und am Fahr­ bahnrand sowie auf unbefahrenen Trennflächen abgelagert. Nach dem Abtrocknen der Fahrbahn wird vielfach Feinstaub in Aerosolgröße aufgewirbelt. Der durch das Zermahlen des Streuguts durch den Verkehr entstehende Staub stellt ein gesundheitliches Risiko für Passanten und Anwohner stark befahrener Straßen sowie das Kehr­ personal dar.

Grobkörnige mineralische Streumittel können daneben durch mecha­ nische Einwirkung Lackschäden an Fahrzeugen hervorrufen. Durch Einwirkung scharfkantiger Granulate kann die Laufleistung von Reifen herabgesetzt werden.

Die WO 97/48764 offenbart einen polymeren Werkstoff auf der Basis thermoplastischer Stärke, wobei als Plastifizier- oder Quellmit­ tel, das für die Umwandlung von nativer Stärke in thermoplasti­ sche Stärke verantwortlich ist, ein hydrophobes biologisch abbau­ bares Polymer verwendet wird. Der Werkstoff soll sich zur Her­ stellung von Überfahrhilfen und Faltstraßen eignen, die in mili­ tärischen und zivilen Bereichen eingesetzt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Streu­ mittel zur Verfügung zu stellen, das die genannten Nachteile nicht aufweist. Es wurde nun überraschenderweise gefunden, dass feinteilige, biologisch abbaubare Kunststoffe als Streumittel ge­ eignet sind.

Die Erfindung betrifft daher ein Streumittel zur Beseitigung oder Verminderung von Schnee- und/oder Eisglätte, umfassend einen feinteiligen, biologisch abbaubaren Kunststoff.

Das erfindungsgemäße Streumittel enthält einen feinteiligen, bio­ logisch abbaubaren Kunststoff. Die Teilchen des biologisch abbau­ baren Kunststoffs weisen vorzugsweise eine Teilchengröße von 0,5 bis 8 mm, insbesondere 1 bis 4 mm auf. Teilchen geeigneter Größe können durch Vermahlen oder Zerstoßen der Kunststoffmasse, gege­ benenfalls nach Verspröden durch Abkühlen auf tiefe Temperaturen, z. B. mit flüssigem Stickstoff, hergestellt werden.

Ablagerungen des erfindungsgemäßen Streumittels auf straßennahen Vegetationsflächen werden innerhalb einer Wachstumsperiode weit­ gehend abgebaut, so dass sich das Einsammeln des Streumittels nach der Frostperiode erübrigt. Streumittel, das im Straßenraum verbleibt, kann mit dem Schmelzwasser weggeschwemmt und über die Kanalisation der kommunalen Kläranlagen zugeführt werden, wo die biologische Abbaubarkeit ebenfalls von Vorteil ist. Die Härte des biologisch abbaubaren Kunststoffs ist angemessen, um auf ver­ schneiten und vereisten Flächen eine abstumpfende Wirkung aus­ zuüben, Lackflächen von Fahrzeugen oder Reifen jedoch nicht zu beschädigen. Aufgrund ihrer inhärenten Elastizität werden die er­ findungsgemäß eingesetzten Kunststoffteilchen auch vom fahrenden Verkehr nicht zu Feinstaub zerrieben.

"Biologische Abbaubarkeit" bedeutet, dass ein Werkstoff in einer endlichen Zeitspanne zerfällt. Der Abbau kann hydrolytisch und/oder oxidativ erfolgen und wird überwiegend durch die Einwirkung von Mikroorganismen, wie Bakterien, Hefen, Pilzen und Algen, be­ wirkt. Die biologische Abbaubarkeit lässt sich z. B. dadurch be­ stimmen, dass ein Werkstoff mit Kompost gemischt und über eine bestimmte Zeitspanne gelagert wird. Gemäß ASTM D 5338 lässt man während des Kompostierens CO₂-freie Luft durch gereiften Kompost strömen und unterwirft diesen einem definierten Temperaturpro­ gramm. Hierbei wird die biologische Abbaubarkeit über das Ver­ hältnis der Netto-CO₂-Freisetzung der Probe (nach Abzug der CO₂-Freisetzung durch den Kompost ohne Probe) zur maximalen CO₂-Freisetzung der Probe (berechnet aus dem Kohlenstoffgehalt der Probe) definiert. Erfindungsgemäß eingesetzte Kunststoffteilchen zeigen vorzugsweise bereits nach wenigen Tagen der Kompostierung deutliche Abbauerscheinungen, wie Pilzbewuchs, Riss- oder Loch­ bildung.

Geeignete biologisch abbaubare Kunststoffe sind insbesondere Po­ lyester, wie aliphatische Homo- und Copolyester und teilaromati­ sche Copolyester.

Als aliphatische Polyester kommen Polyester der Milchsäure (Poly­ lactide), Homo- und Copolyester aliphatischer Hydroxycarbonsäuren oder deren Lactone sowie Homo- und Blockcopolymere aliphatischer oder cycloaliphatischer Carbonsäuren mit aliphatischen oder cycloaliphatischen Diolen in Betracht.

Polymere der Milchsäure (Polylactide) sind an sich bekannt (z. B. Lacea®, Mitsui; oder EcoPLA®, Cargill-Dow) oder können nach be­ kannten Verfahren hergestellt werden. Geeignet sind auch sta­ tistische Polymere oder Blockcopolymere auf der Basis von Milch­ säure und weiteren Monomeren. Beispiele für aliphatische Poly­ ester sind weiterhin Homopolymere aliphatischer Hydroxycarbonsäu­ ren oder Lactone, wie Polycaprolacton, z. B. Tone®, Union Car­ bide, aber auch Copolymere oder Blockcopolymere unterschiedlicher Hydroxycarbonsäuren oder Lactone oder deren Gemische. Diese ali­ phatischen Polyester können in untergeordneten Mengen auch Diole und/oder Isocycanate enthalten. Darüber hinaus können die alipha­ tischen Polyester auch Bausteine enthalten, die sich von tri- und höherfunktionellen Verbindungen, wie Epoxiden, Polycarbonsäuren oder Triolen, ableiten. Geeignete Polyester sind z. B. die Homo- und Copolymere der 3-Hydroxybutansäure und der 3-Hydroxypentan­ säure, wie Biopol®, Monsanto.

Weitere geeignete aliphatische Polyester sind solche, die aus im Wesentlichen stöchiometrischen Mengen einer Dicarbonsäurekompo­ nente und einer Diolkomponente aufgebaut sind. Als Dicarbonsäuren kommen aliphatische Dicarbonsäuren in Betracht, die im Allgemei­ nen 2 bis 10 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 4 bis 6 Kohlen­ stoffatome aufweisen und sowohl linear als auch verzweigt sein können. Beispielhaft sind zu nennen: Malonsäure, Bernsteinsäure, Glutarsäure, Adipinsäure, Pimelinsäure, Acelainsäure, Sebacin­ säure, Fumarsäure, 2,2-Dimethylglutarsäure, Suberinsäure, 1,3-Cy­ clopentandicarbonsäure, 1,4-Cyclohexandicarbonsäure, 1,3-Cyclohe­ xandicarbonsäure, Diglycolsäure, Itaconsäure, Maleinsäure und 2,5-Norbornandicarbonsäure, worunter Adipinsäure bevorzugt ist.

Geeignete Diolkomponenten sind die C₂-C₁₂-Alkandiole und C₅-C₁₀-Cy­ cloalkandiole, wie Ethylenglycol, Propandiol, 1,4-Butandiol, Neo­ pentylglycol oder Hexandiol oder Gemische davon.

Derartige Polyester sind unter Bezeichnungen Bionelle® bzw. Showa Highpolymer im Handel.

Erfindungsgemäß besonders bevorzugt sind teilaromatische Poly­ ester. Unter teilaromatischen Polyestern versteht man Polyester, die teilweise aliphatische oder cycloaliphatische Strukturele­ mente und aromatische Strukturelemente in der Polyesterkette auf­ weisen. Üblicherweise sind teilaromatische Polyester aus wenig­ stens einer aromatischen Dicarbonsäurekomponente, einer aliphati­ schen und/oder cycloaliphatischen Dicarbonsäurekomponente und ei­ ner aliphatischen und/oder cycloaliphatischen Diolkomponente auf­ gebaut. Die teilaromatischen Polyester können auch im Gemisch oder als Blend mit den oben genannten aliphatischen Polyestern eingesetzt werden.

Besonders bevorzugt sind Polyester, bei denen die Dicarbonsäure­ komponente 30 bis 80 Mol-% wenigstens einer aliphatischen oder cycloaliphatischen Dicarbonsäure und 20 bis 70 Mol-% wenigstens einer aromatischen Dicarbonsäure umfassen und die Diolkomponente unter C₂-C₁₂-Alkandiolen, C₅-C₁₀-Cycloalkandiolen und Gemischen da­ von ausgewählt ist.

Geeignete aliphatische bzw. cycloaliphatische Dicarbonsäuren sind die oben genannten. Besonders bevorzugt werden Adipinsäure und/oder Sebacinsäure eingesetzt. Als aromatische Dicarbonsäuren sind im Allgemeinen solche mit 8 bis 12 Kohlenstoffatomen und vorzugs­ weise solche mit 8 Kohlenstoffatomen zu nennen. Als Beispiel las­ sen sich Terephthalsäure, Isophthalsäure, 2,6-Naphthoesäure und 1,5-Naphthoesäure anführen. Terephthalsäure ist besonders bevor­ zugt. Geeignete (Cyclo)alkandiole sind die oben genannten, wobei Ethylenglycol und/oder 1,4-Butandiol bevorzugt sind.

Teilaromatische Polyester sind z. B. aus den WO 96/15173 bis 15176, WO 96/21689 bis 21692, WO 96/25446, WO 96/25448 und der WO 98/12242 bekannt, auf die vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Zur Herstellung der Polyester kann man von den freien Säuren oder deren esterbildenden Derivaten, wie Estern mit niederen Alkoholen oder Anhydriden, ausgehen.

Bei der Herstellung der Polyester können untergeordnete Mengen copolymerisierbarer weiterer Verbindungen eingesetzt werden, wie z. B. Polyetherglycole, Sulfogruppen-tragende Dicarbonsäuren, Aminoalkohole, Diamine, Bisoxazoline, Aminocarbonsäuren, Diiso­ cyanate usw.

Verzweigungsmittel, wie tri- oder höherfunktionelle Carbonsäuren oder Alkohole, z. B. Weinsäure, Citronensäure, Apfelsäure, Tri­ methylolpropan, Trimethylolethan, Pentaerythrit, Glycerin, Tri­ mesinsäure, Trimellitsäure etc., können ebenfalls mitverwendet werden.

Die Polyester weisen im Allgemeinen ein Molekulargewicht (Zahlen­ mittelwert) von 5000 bis 100 000 g/mol, insbesondere 10 000 bis 40 000 g/mol, auf. Die Polyester weisen vorzugsweise einen Schmelzpunkt im Bereich von 60 bis 170°C insbesondere im Bereich von 80 bis 150°C auf.

Weitere biologisch abbaubare Kunststoffe, die alleine oder vor­ zugsweise im Gemisch oder als Blend mit den oben beschriebenen Polyestern, insbesondere den teilaromatischen Copolyestern, ein­ gesetzt werden können, sind Polyvinylalkohole, Polyaminosäuren, wie Polyasparaginsäure, Polyglutaminsäure, Polylysin, hochmoleku­ lare Polyethylenglycole, Fettalkoholpolyglycolether bzw. -ether­ sulfate und Polyesteramide, wie die unter der Bezeichnung BAK-Po­ lymere von der Bayer AG vertriebenen.

Das erfindungsgemäße Streumittel kann neben dem feinteiligen, biologisch abbaubaren Kunststoff weitere Komponenten, insbeson­ dere teilchenförmige Füllstoffe enthalten.

Zu bevorzugten teilchenförmigen Füllstoffen zählen natürliche oder modifizierte natürliche organische Füllstoffe, wie insbeson­ dere polysaccharidhaltige, z. B. cellulosehaltige oder stärkehal­ tige, Füllstoffe. Cellulosehaltige Füllstoffe sind z. B. Holz­ mehl, Holzfasern, Kork, Korkmehl, Rinden, Pflanzenfasern sowie chemisch modifizierte Cellulosen. Stärkehaltige Füllstoffe sind z. B. Kartoffelstärke, Maisstärke, Roggenmehl und andere Getrei­ demehle sowie chemisch modifizierte Stärken.

Als weitere natürlich oder modifizierte natürliche organische Füllstoffe sind zu nennen: Lignine, tierische Proteine, Chitin, Chitosan, Collagen, Xanthan, Dextran, Alginate, Carrageen, Dex­ trine, Gelatine, Pektine, Gummi arabicum, Johannisbrotkernmehl, Guar- und Tamarindenkernmehl und Tragant.

Das erfindungsgemäße Streumittel kann daneben teilchenförmige mi­ neralische Füllstoffe enthalten. Hierzu zählen vor allem Ruß, Ei­ senoxide, Kieselsäure, Tonmineralien, Calciumcarbonat, Talkum, Glimmer, Kreide, Siliciumdioxid, Quarz, Titandioxid, Wollastonit und Knochenmehle.

Die teilchenförmigen mineralischen Füllstoffe weisen vorzugsweise eine Teilchengröße von 1 µm bis 1 mm auf, insbesondere 10 µm bis 500 µm.

Bevorzugte erfindungsgemäße Streumittel enthalten
20 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 100 Gew.-%, feinteiligen, biologisch abbaubaren Kunststoff;
0 bis 45 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 40 Gew.-%, natürlichen oder modifizierten natürlichen organischen Füllstoff; und
0 bis 45 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 25 Gew.-%, mineralischen Füllstoff.

Das erfindungsgemäße Streumittel kann daneben auftauend wirkende Komponenten, wie Harnstoff, Natriumchlorid, Calciumchlorid ent­ halten. Die Mitverwendung der auftauend wirkenden Komponenten ist jedoch weniger bevorzugt.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Streumittel wenigstens einen Düngemittelbestandteil, der unter Stickstoff-, Phosphat-, Kali-, Kalk- und Magnesiumdüngern und or­ ganischen Düngern ausgewählt ist. Besonders bevorzugt ist die Mitverwendung eines Mehrnährstoffdüngers, insbesondere eines Stickstoff, Phosphat und Kali oder eines Phosphat und Kali ent­ haltenden Mehrnährstoffdüngers.

Zu den Stickstoffdüngern zählen z. B. Ammoniumsulfat, Kalkammon­ salpeter, Harnstoff, Harnstoff-Aldehyd-Kondensate, Stickstoff­ magnesia, Ammonsulfatsalpeter, Kalksalpeter und Calciumcyanamid. Phosphatdünger sind z. B. Superphosphat, Doppel-, Triplesuper­ phosphat, Thomasmehl oder Thomasphosphat, Dicalciumphosphat, Roh­ phosphat und aufgeschlossenes Rohphosphat. Zu den Kalidüngern zählen Kalisalze, wie Kaliumchlorid und Kaliumsulfat, sowie Magnesium enthaltende Kalisalze, wie Kalimagnesia. Vertreter der Kalk- bzw. Magnesiumdünger sind z. B. Calciumcarbonat, Calcium­ oxid, Kieserit und Dolomit. Organische Dünger sind tierische oder pflanzliche Stoffe, wie z. B. Guano, Fischmehl, Knochenmehl, Lignin oder Torf.

Die Mitverwendung von Spurennährstoffen, wie B, Cu, Mn, Zn, Fe, Co oder Mo ist ebenfalls möglich.

Die Mitverwendung von Düngemitteln kann zu einer Verbesserung der Nährstoffsituation straßennaher Vegetationszonen führen. Das er­ findungsgemäße Streumittel kann damit auch zur Sanierung stark salzbelasteter Straßenrandböden dienen und zu einer Erhöhung der biologischen Aktivität und einer Steigerung der physiologischen Resistenz beitragen.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher veran­ schaulicht.

In eine Kunststoffwanne einer Länge von 84 cm und einer Breite von 30 cm wurde 5 cm hoch Wasser eingefüllt. Die Wanne wurde in einen Kühlschrank mit -20°C gestellt. Auf diese Weise wurde eine zusammenhängende glatte Eisfläche erhalten. Zur Messung der ab­ stumpfenden Wirkung unterschiedlicher Streumittel wurde ein Auto­ reifenausschnitt einer Größe von 20 × 15 cm auf die unbehandelte bzw. mit verschiedenen Streumitteln gleichmäßig bestreute Eisflä­ che gelegt und mit einem Gewicht von 16,4 kg belastet. An einem Ende des Autoreifenabschnitts wurde eine Federwaage befestigt. Es wurde die Kraft ermittelt, die notwendig war, um den Autoreifen­ ausschnitt aus seiner Ruheposition wegzuziehen und mit gleichmä­ ßiger Geschwindigkeit über die Eisfläche zu ziehen.

Es wurden folgende Streumittel getestet:

• - Streusplitt einer durchschnittlichen Teilchengröße von 4 mm und einer Schüttdichte von 1 425 g/l.
• - Ein erfindungsgemäßes Streumittel, bestehend aus 55 Gewichts­ teilen eines biologisch abbaubaren Polyesters, 35 Gewichts­ teilen Holzmehl und 10 Gewichtsteilen Talkum. Der biologisch abbaubare Polyester war aus den Hauptkomponenten Terephthal­ säure, Adipinsäure und 1,4-Butandiol im Molverhältnis von 22,5 : 27,5 : 50 aufgebaut. Das erfindungsgemäße Streumittel wies eine Schüttdichte von 615 g/l auf.

Für jeden Versuch wurden jeweils 30 ml Streumittel gleichmäßig auf eine frisch vorbereitete Eisfläche gestreut. Die nachfolgende Tabelle zeigt die erhaltenen Ergebnisse.

ohne Streumittel	3,3 kg
Streusplitt	4,8 kg
erfindungsgemäßes Streumittel	4,6 kg

Aus der Tabelle ist ersichtlich, dass mit dem erfindungsgemäßen Streumittel annähernd der gleiche Reibungswiderstand wie mit Streusplitt erhalten wird. Um den gleichen Reibungswiderstand zu erzielen, der bei einer Streudichte von 150 g/m² Streusplitt er­ reicht wird, sind mit dem erfindungsgemäßen Streumittel aufgrund der geringeren Schüttdichte nur etwa 80 g/m² erforderlich.

Claims (8)

1. Streumittel zur Beseitigung oder Verminderung von Schnee- und/oder Eisglätte, umfassend einen feinteiligen, biologisch abbaubaren Kunststoff.

2. Streumittel nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem biologisch abbaubaren Kunststoff um einen aus im Wesentlichen äquimola­ ren Mengen einer Dicarbonsäurekomponente und einer Diolkompo­ nente aufgebauten Polyester handelt, wobei die Dicarbonsäure­ komponente 30 bis 80 Mol-% wenigstens einer aliphatischen oder cycloaliphatischen Dicarbonsäure und 20 bis 70 Mol-% we­ nigstens einer aromatischen Dicarbonsäure umfasst und die Diolkomponente unter C₂-C₁₂-Alkandiolen, C₅-C₁₀-Cycloalkandio­ len und Gemischen davon ausgewählt ist.

3. Streumittel nach Anspruch 1 oder 2, zusätzlich umfassend ei­ nen polysaccharidhaltigen teilchenförmigen Füllstoff.

4. Streumittel nach Anspruch 3, wobei es sich bei dem poly­ saccharidhaltigen Füllstoff um Holzmehl handelt.

5. Streumittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätz­ lich umfassend wenigstens einen Düngemittelbestandteil, der unter Stickstoff-, Phosphat-, Kali-, Kalk- und Magnesiumdün­ gern und organischen Düngern ausgewählt ist.

6. Streumittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätz­ lich umfassend wenigstens einen teilchenförmigen minerali­ schen Füllstoff.

7. Streumittel nach Anspruch 6, wobei es sich bei dem minerali­ schen Füllstoff um Talkum handelt.

8. Verfahren zur Beseitigung oder Verminderung von Schnee- und/oder Eisglätte, bei dem man ein Streumittel nach einem der vorhergehenden Ansprüche auf eine Schnee- oder Eisfläche auf­ bringt.