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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf Stoffgemische zu Bauzwecken mit einem
Bindemittel und einem Füllstoff,
wobei das Stoffgemisch als Füllstoff
bis zu 85 Gewichts-% Teilchen aus recyceltem Kunststoffschrot mit einer
Größe bis 100
mm enthält.
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Allgemeiner Stand der Technik
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In
der Bauindustrie gibt es viele Baustoffe und eine unerschöpfliche
Anzahl von Produkten, die zu verschiedenen Zwecken eingesetzt werden
können.
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Basisbindemittel
zu Bauzwecken sind auf Mörtel
basierende Komponenten, darunter Zement, Kalk und andere Stoffe;
zu den Bindemitteln gehören
jedoch auch Klebemittel wie beispielsweise Zementbauklebstoffe und
Bindehilfsstoffe wie etwa Kitte oder Schäume. Zusammen mit Füllstoffen
und Wasser ergibt eine bestimmte Art von Mörtelbindemittel Beton, Mörtel oder
Kunststein, aus denen die gewünschten
Produkte gebildet werden.
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Je
nach Verwendungszweck gehören
zu diesen Produkten verschiedene Typen von Teilen für den Bau wie
etwa Montage- oder vorgefertigte Teile, Paneele, vorgefertigte Wandelemente,
Straßenbausegmente, Komponenten
von Lärmschutzwänden, Überdeckungen
usw., aber auch Formsteine, Steine, Gleitsteine und Formblöcke, Dachbedeckungen,
Pflasterungen, Verblendungen, Bordsteine, Gullyeinfassungsblöcke, Rinnsteine
und Rohre und viele weitere Produkte.
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Bis
heute werden in der Bauindustrie als traditioneller Füllstoff
besonders Natursteinschotter, Zuschlag, Kies und Sand unterschiedlicher
Teilchengrößen verwendet.
Das schrumpfende Vorkommen dieser Stoffe in der Natur macht die
Gewinnung immer schwieriger; demzufolge steigt ihr Preis und damit
auch der Preis des Endproduktes.
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Bedingt
durch diese Stoffe ist jedoch ein nicht zu vernachlässigendes
Merkmal dieser Produkte auch ihr relativ hohes Gewicht. Aus dem
Stand der Technik ist bekannt, dass einige auf Ton und Zement basierende Baustoffe
industriell hergestellte Kugeln aus Polystyrol, leichtem Polystyrol
oder einem ähnlichen,
das Gewicht senkenden Material als Erleichterungsstoff enthalten.
Jedoch steigt der Preis dieses industriell produzierten Erleichterungsstoffs
ebenfalls.
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Andererseits
entsteht infolge der Tätigkeiten
des Menschen eine große
Menge Abfallstoffe; sie stellen eine wachsende Belastung für den Menschen
und die Umwelt dar; wegen nötiger
Zusatzkosten für
ihre Nutzung jedoch ist ihre Weiterverarbeitung nahezu vernachlässigbar,
und sie häufen
sich auf Mülldeponien an, obwohl
die Gebühren
für ihre
Entsorgung ständig
steigen. Einer dieser Abfallstoffe ist Kunststoffabfall, darunter unterschiedliche
Thermoplaste, die meisten davon verschiedene gebrauchte Lebensmittelverpackungen
und Thermoplastabfälle
aus der Industrie; allerdings auch Kunststoffabfälle auf Duroplastbasis, die
zusätzliche Komponenten
wie beispielsweise Glasfasern enthalten, denen noch nicht genügend Aufmerksamkeit
geschenkt worden ist.
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Trotzdem
ist man bis zu einem gewissen Grad bestrebt, Kunststoffe nicht nur
weltweit, sondern auch in der Tschechischen Republik zu recyceln.
Jedoch wird diese Menge des Kunststoffabfalls derzeit nur zu einem
sehr geringen Teil und unter bestimmten Einschränkungen recycelt.
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Vor
dem Hintergrund der oben erwähnten
Probleme besteht eine große
Notwendigkeit, die erwähnten, auf
Mülldeponien
abgelagerten Kunststoffabfälle
so weit wie möglich
und auf einfache Weise zu nutzen; zu ihnen sollten auch Kunststoffe
auf Duroplastbasis gehören,
die möglicherweise
auch andere anorganische oder organische Komponenten enthalten.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
oben erwähnten
Unzulänglichkeiten
werden mindestens zum Teil durch das Stoffgemisch zu Bauzwecken
gemäß dieser
Erfindung beseitigt, das zusätzlich
zu einem gebräuchlichen
Bindemittel einen Füllkunststoff
auf Duroplastbasis mit einem breiten Konzentrationsbereich einer
anorganischen Komponente, zum Beispiel Glasfasern, aufweist, wobei
nach einer möglichen Änderung
der Teilchengröße, d. h.
zum Beispiel nach einem entsprechenden Brechen, Schleifen, Schaben
oder Pressen des Kunststoffs, dieser recycelte Kunststoffschrot
im Baustoffgemisch an die Stelle von teuren, insbesondere natürlichen
Füllstoffen
treten und auf diese Weise den Preis und auch das Gewicht der fertigen
Bauprodukte senken kann.
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Gegenstand
dieser Erfindung ist ein Stoffgemisch zu Bauzwecken, insbesondere
für die
Produktion verschiedener Teile für
den Bau, das ein Bindemittel und einen Füllstoff aufweist, wobei das
Stoffgemisch als Füllstoff
bis zu 85 Gewichts-% Teilchen eines recycelten Kunststoffschrots
mit einer Teilchengröße bis 100
mm enthält,
dadurch gekennzeichnet, dass der recycelte Kunststoffschrot ein
Schrot auf Duroplastbasis ist, der bis zu 60 Gewichts-% Glasfasern,
bezogen auf das Gewicht des Kunststoffschrots, enthält.
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Sowohl
in der Beschreibung als auch in den Ansprüchen werden, wenn nichts anderes
gesagt ist, alle Komponenten auf das Gesamtgewicht des Stoffgemischs
bezogen.
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Das
Ziel des Erfindungsgegenstands ist es, für den Füllstoff günstige physikalischchemische
Eigenschaften des betreffenden recycelten Duroplast-Kunststoffs
zu nutzen, der an sich schon einen geeigneten Bestandteil von Glasfasern
enthält
und auf diese Weise den Endnutzen des jeweiligen Bauprodukts erhöht.
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Gemäß der Erfindung
wird das Problem des Kunststoffabfalls angegangen, und im Rahmen
des Recyclings kann dieser Abfall – besonders der oben erwähnte, recycelte
Kunststoffschrot – sehr
gut als Basisfüllstoff
bei der Produktion von Baustoffen verwendet werden und somit an
die Stelle eines traditionellen, teuren, natürlichen Rohstoffs wie etwa
besonders Natursteinschotter, Zuschlag, Kies oder Sand treten.
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Der
Kunststoff auf Duroplastbasis ist vorzugsweise ungesättigtes
Polyesterharz.
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Der
erwähnte
recycelte Kunststoffschrot kann je nach Art des Stoffgemischs oder
Produkts, das als Ergebnis gefordert wird, mit einem Bindemittel,
besonders mit Zement, Kalk, Klebezement oder sonstigen Bauklebstoffen,
sonstigen Mörtelbindemitteln
außer
Gips, oder Bindehilfsstoffen gemischt werden.
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Kalk
kann vorzugsweise nicht hydraulischer oder hydraulischer Kalk sein.
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Zement
sind vorzugsweise gebräuchliche
Arten von Zement wie Portlandzement oder Schlackeportlandzement.
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Ein
typisches Bindemittel auf Mörtelbasis
ist vorzugsweise ein Produkt der Firma Lafarge Cement unter der
Bezeichnung Multibat oder Multibat Plus, bestehend aus Portlandzementklinker,
mineralischen Bestandteilen und speziellen Hilfsstoffen.
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Bindehilfsstoffe
sind vorzugsweise Kitte oder Schäume,
die in der Bauindustrie gebräuchlich
sind.
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Abhängig von
der Art des geforderten Baustoffs und der geforderten Art des Bauprodukts
werden eine unterschiedliche Granulation und ein unterschiedliches
Gewichtsverhältnis
dieses recycelten Kunststoffschrots im genannten Stoffgemisch gewählt.
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In
der bevorzugten Ausführungsform
wird die Teilchengröße des oben
erwähnten,
recycelten Kunststoffschrots durch Brechen, Schleifen, Schaben und
optional Pressen verändert.
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Dank
dem hohen prozentualen Anteil von Glasfasern am recycelten Schrot
aus Duroplast, bei dem es sich in der bevorzugten Ausführungsform
um recycelten Schrot aus Polyesterharz handelt, wurden die mechanische
Festigkeit wie etwa Zähigkeit,
Beständigkeit
gegen Abrieb und Schlag oder Stoß und zum Teil auch die Biegefestigkeit
erhöht,
wenn er als Füllstoff
im Stoffgemisch für
bestimmte Produkte verwendet wurde. Infolge der geringeren Dichte
dieses als Füllstoff
verwendeten Schrots wurden die Dichte des Baustoffgemischs und damit
auch das Gewicht der nachfolgenden Produkte im Vergleich zu Produkten,
die nach dem Stand der Technik hergestellt wurden, reduziert. Das
Stoffgemisch ist gegen die Wirkungen von Frost und chemischen Stoffen,
besonders Entfrostungsmitteln, beständig.
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Zusammen
mit Bindemitteln werden dem recycelten Kunststoffschrott vorzugsweise
auch Schutzmittel gegen UV-Strahlung und/oder sauren Regen und/oder
Pigmente usw. zugefügt.
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Genau
gesagt wird recycelter Kunststoffschrot auf Polyesterharzbasis mit
einem Glasfasergehalt von bis zu 60 Gewichts-%, bezogen auf das
Gewicht des Kunststoffschrots, mit größerer Teilchengröße, vorzugsweise
einer Teilchengröße von 10
bis 100 mm in einem Anteil von 15 bis zu 75 Gewichts-%, vorzugsweise
als Teilchenfüllstoffe
bei der Produktion trockener Betonstoffgemische verwendet, bei denen
25 bis 84,5 Gewichts-% Zement sind. Als Zement wird vorzugsweise
Portlandzement verwendet.
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Das
Stoffgemisch gemäß dieser
Erfindung weist vorzugsweise 3 bis 4 Gewichtsteile Teilchen des
genannten recycelten Kunststoffschrots mit 5 bis 30 Gewichts-% Glasfaser,
bezogen auf das Gewicht des Kunststoffschrots, mit einer Teilchengröße von 5
bis 10 mm und 3 Gewichtsteile des Bindemittels auf Mörtelbasis auf.
Dieses Stoffgemisch wird vorzugsweise als trockenes Stoffgemisch
auf Mörtelbasis
verwendet.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
ist auch ein Stoffgemisch mit 4 Gewichtsteilen des recycelten Kunststoffschrots
mit 20 bis 50 Gewichts-% Glasfaser, bezogen auf das Gewicht des
Kunststoffschrots, mit einer Teilchengröße von 20 bis 50 mm und 1 Gewichtsteil
Zement, das für
die anschließende
Produktion von Steinen und Formsteinen geeignet ist. Als Zement
wird vorzugsweise Schlackenportlandzement verwendet.
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Eine
weitere Ausführungsform
ist ein Stoffgemisch, das vorzugsweise 60 bis 75 Gewichts-% des
genannten recycelten Kunststoffschrots mit einer Teilchengröße von maximal
2 mm und 25 bis 39,5 Gewichts-% Kalk aufweist.
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Dieses
Stoffgemisch enthält
sehr feine Teilchen des genannten recycelten Kunststoffschrots,
die bis auf eine Teilchengröße von maximal
2 mm durchgesiebt worden sind, und zusammen mit der oben erwähnten Kalkmenge
wurde dieses Stoffgemisch vorzugsweise als trockenes Stuckgemisch
verwendet.
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Zusätzlich können den
oben erwähnten
Stoffgemischen vorzugsweise bis zu 0,4 Gewichts-% eines Schutzmittels
gegen UV-Strahlung und/oder eines Schutzmittels gegen sauren Regen
und/oder bis zu 0,05 Gewichts-% eines Pigments zugefügt werden.
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Gemäß der Erfindung
können
bestimmte Produkte als bevorzugte Ausführungsform hergestellt werden,
besonders Teile für
den Bau, hauptsächlich
in Form von Steinen, Formsteine, Montage- und vorgefertigte Teile
wie Paneele, vorgefertigte Wandelemente, Überdeckungen oder Holme, Teile
von Lärmschutzwänden, Pflasterungen,
Verblendungen und Dachbedeckungen, Gleitsteine und Formblöcke, Gullyeinfassungsblöcke, Rinnsteine
und Rohre sowie Isolierplatten.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung bezieht sich die Lösung
auf einen Betonteil für
den Bau wie etwa ein Paneel, ein vorgefertigtes Wandelement, einen
Straßenteil,
eine Überdeckung,
einen Holm, hergestellt aus dem Stoffgemisch, das 3 bis 5 Gewichtsteile
des recycelten Kunststoffschrots, 1 Gewichtsteil Zement und bis
zu 1 Gewichtsteil Anmachwasser aufweist.
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Wenn
ein Teil für
den Bau wie etwa ein Formstein oder ein Stein gemäß einer
Ausführungsform
dieser Erfindung gefordert wird, wird er vorzugsweise aus einem
Stoffgemisch hergestellt, das 3 bis 5 Gewichtsteile des recycelten
Kunststoffschrots mit einer Teilchengröße von 20 bis 50 mm, 1 Gewichtsteil
Zement und bis zu 1 Gewichtsteil Anmachwasser aufweist.
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Eine
weitere bevorzugte Variante gemäß dieser
Erfindung sind Dachbedeckungen, Gullyeinfassungsblöcke, Rohre
oder Rinnsteine, die aus einem Stoffgemisch hergestellt sind, das
den genannten recycelten Kunststoffschrot aufweist, der 15 bis 40
Gewichts-% Glasfaser, bezogen auf das Gewicht des Schrots, enthält.
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Eine
bevorzugte Abwandlung der Lösung
gemäß dieser
Erfindung ist eine Verblendung, die aus dem Stoffgemisch hergestellt
ist, das 50 bis 65 Gewichts-% des recycelten Kunststoffschrots,
der 15 bis 40 Gewichts-% Glasfaser, bezogen auf das Gewicht des
Kunststoffschrots, mit einer Teilchengröße von 1 bis 5 mm enthält, 24,5
bis 39,6 Gewichts-% Zement und bis zu 10 Gewichts-% Anmachwasser
aufweist.
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Eine
weitere Lösungsvariante
ist eine gepresste, geformte Isolierplatte, die aus einem Stoffgemisch hergestellt
ist, die 65 bis 80 Gewichts-% des recycelten Kunststoffschrots mit
einer Teilchengröße von 10
bis 100 mm, 9,5 bis 24,5 Gewichts-% Zement und bis zu 10 Gewichts-%
Anmachwasser aufweist.
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Die
oben erwähnten
spezifischen Produkte können
vorzugsweise bis zu 0,4 Gewichts-% eines Schutzmittels gegen UV-Strahlung
und/oder eines Schutzmittels gegen sauren Regen und/oder bis zu
0,05 Gewichts-% eines Pigments aufweisen.
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Beispiele
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Beispiel 1
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Recycelter
Kunststoffschrot in einer Menge von 60 Gewichts-% auf der Basis
des Polyesterharzes mit einem Gehalt von bis zu 60 Gewichts-% Glasfaser,
bezogen auf das Gewicht des Kunststoffschrots, mit einer Teilchengröße von 10
bis 100 mm wurde mit 40 Gewichts-% Portlandzement gründlich gemischt.
Dieses trockene Stoffgemisch eignet sich für die Verwendung in einem Betongemisch.
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Beispiel 2
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Vier
Gewichtsteile des recycelten Kunststoffschrots auf der Basis des
Polyesterharzes mit einem Gehalt von 5 bis 30 Gewichts-% Glasfaser,
bezogen auf das Gewicht des Kunststoffschrots, mit einer Teilchengröße von 5
bis 10 mm wurden mit 3 Gewichtsteilen eines Bindemittels auf Mörtelbasis,
genau gesagt des Bindemittels auf Mörtelbasis Multibat (der Firma
Lafarge Cement) gründlich
trockengemischt. Es wurde ein geeignetes trockenes Mörtelgemisch
erzielt.
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Beispiel 3
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Recycelter
Kunststoffschrot auf der Basis von Polyesterharz mit einem Gehalt
von bis zu 60 Gewichts-% Glasfaser, bezogen auf das Gewicht des
Kunststoffschrots, wurde durchgesiebt, und anschließend wurden
dem Stoffgemisch sehr feine, staubartige Teilchen dieses Schrots
mit einer Größe von maximal
2 mm in einer Menge von 70 Gewichts-% beigegeben; der Schrot wurde
dann mit 30 Gewichts-% hydraulischem Kalk gründlich gemischt. Das genannte
Stoffgemisch eignet sich als Stuckgemisch.
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Beispiel 4
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Vier
Gewichtsteile des recycelten Kunststoffschrots auf der Basis von
Polyesterharz mit einem Gehalt von 20 bis 50 Gewichts-% Glasfasern,
bezogen auf das Gewicht des Kunststoffschrots, mit einer Teilchengröße von 20
bis 50 mm wurden mit 1 Gewichtsteil Schlackenportlandzement gründlich gemischt;
der Rest bis zu 100 Gewichts-% des Stoffgemischs war Anmachwasser.
Das Stoffgemisch wurde dann in Formen einer bestimmten Gestalt geleert,
d. h. die Gestalt der Formsteine und Steine, und verfestigen und
härten
gelassen.
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Beispiel 5
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Drei
Teile des recycelten Kunststoffschrots auf der Basis von Polyesterharz
mit einem Gehalt von bis zu 60 Gewichts-% Glasfasern, bezogen auf
das Gewicht des Kunststoffschrots, wurden mit einem Teil Portlandzement
gründlich
gemischt, und der Rest war Anmachwasser. Das Stoffgemisch wurde
dann in Formen einer bestimmten Gestalt geleert, d. h. die Gestalt
eines vorgefertigten Wandelements, eines Paneels, einer Überdeckung
oder eines Holms, und verfestigen und härten gelassen.
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Die
Prüfungen
gemäß ČSN 72
2602, ČSN
72 2603 und ČSN
72 2605 zur Ermittlung der Zugfestigkeit unter Biege- und Drucklast
von Beton (Tabellen 1 und 2) haben für dieses gehärtete Stoffgemisch
folgende Werte ergeben: Tabelle 1
Probe
Nr. | Alter
(Tage) | Maximale
Zugkraft bei Biegung (N) | Zugfestigkeit
bei Biegung (N/mm2) |
1 | 28 | 530 | 0,49 |
2 | 28 | 820 | 0,48 |
Tabelle 2
Probe
Nr. | Alter
(Tage) | Gewicht
(kg) | Dichte (kg/m3) | Pressfläche (mm2) | Max.
Kraft bei Bruch (N) | Druckfestigkeit
(N/mm2) |
1 | 28 | 1,878 | 1070 | 35.100 | 205.000 | 5,8 |
| 28 | 2,407 | 1106 | 34.560 | 279.000 | 8,1 |
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Die
Prüfungen
gemäß ČSN 73
1326, Verfahren A, zur Ermittlung des Widerstandes der Betonoberfläche gegen
die Wirkung von Wasser und chemischer Entfrostungsmittel (Tabelle
3) haben für
dieses gehärtete Stoffgemisch
folgende Werte ergeben: Tabelle 3
Probe
Nr. | Alter
(Tage | Dichte
im trockenen Zustand (kg/m3) | Aufnahmefähigkeit (%) | Abfall
in g/m2 nach Anzahl von Zyklen 25 | 50 | 75 | 100* |
1 | 35 | 1420 | 8,4 | 2,2 | 13,2 | 29,1 | 49,4 |
- *) Der von ČSN 73 6131 vorgeschriebene
Widerstandswert (Pflasterung und Teile aus Beton) beträgt bei Anwendung
des Verfahrens A nach 100 Zyklen maximal 1000 g/m2.
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Beispiel 6
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Recycelter
Kunststoffschrot (55 Gewichts-%) auf der Basis von Polyesterharz
mit einem Gehalt von 15 bis 40 Gewichts-% Glasfasern, bezogen auf
das Gewicht des Kunststoffschrots, mit einer Teilchengröße von 1
bis 5 mm wurde mit 34,6 Gewichts-% Zement gründlich gemischt, und Schutzmittel
gegen UV-Strahlung und/oder Schutzmittel gegen sauren Regen und
ein Pigment wurden in einer Gesamtmenge von 0,4 Gewichts-% zugefügt. Anschließend wurde
Anmachwasser in einer Menge von 10 Gewichts-% zugefügt. Das Stoffgemisch
wurde dann in Formen einer bestimmten Gestalt geleert, d. h. die
Gestalt der Verblendung, und verfestigen gelassen.
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Beispiel 7
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Recycelter
Kunststoffschrot (65 Gewichts-%) mit einem Gehalt von bis zu 60
Gewichts-% Glasfasern, bezogen auf das Gewicht des Kunststoffschrots,
mit einer Teilchengröße von 10
bis 70 mm wurde mit 25 Gewichts-% Portlandzement und mit 10 Gewichts-%
Anmachwasser gründlich
gemischt. Das Stoffgemisch wurde anschließend gepresst, wobei das Produkt – eine geformte
Isolierplatte – entstand.
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Beispiel 8
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68
Gewichts-% des recycelten Kunststoffschrots auf der Basis von Polyesterharz
mit einem Gehalt von 55 Gewichts-% Glasfasern, bezogen auf das Gewicht
des Kunststoffschrots, mit einer Teilchengröße von 5 bis 10 mm wurden mit
23,95 Gewichts-% Portlandzement, 0,05 Gewichts-% eines Schutzmittels
gegen UV-Strahlung
und gegen die Wirkung des sauren Regens gründlich gemischt. 8 Gewichts-%
Anmachwasser wurden zugefügt.
Das Stoffgemisch wurde dann in Formen einer bestimmten Gestalt geleert,
d. h. die Gestalt von Bauteilen einer Schallschutzwand. Anschließend wurde
das Stoffgemisch bewehrt, durch Rütteln gepresst, und verfestigen
und härten
gelassen.
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Beispiel 9
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60
Gewichts-% des recycelten Kunststoffschrots auf der Basis von Polyesterharz
mit einem Gehalt von 60 Gewichts-% Glasfasern, bezogen auf das Gewicht
des Kunststoffschrots, mit einer Teilchengröße von 5 bis 15 mm wurden mit
30 Gewichts-% Portlandzement und 10 Gewichts-% Anmachwasser gründlich gemischt. Das
Stoffgemisch wurde dann in Formen mit verlorener Verschalung geleert,
durch Rütteln
gepresst, und verfestigen und härten
gelassen.
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Die
resultierenden Produkte, die das gehärtete Stoffgemisch enthalten,
haben ausgezeichnete Wärmeisoliereigenschaften
mit einem Koeffizienten λ von
rund 0,11.
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Industrielle Anwendbarkeit
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Das
Stoffgemisch gemäß dieser
Erfindung kann im Bauwesen für
die Produktion von Betongemischen, Mörtelgemischen oder Stuckgemischen
verwendet werden, die je nach Verwendungszweck für die Produktion von Teilen
für den
Bau genutzt werden können,
zum Beispiel in Form von Steinen, Formsteinen, Beton-, Montage- und vorgefertigten
Teilen wie etwa Paneelen, vorgefertigten Wandelementen, Überdeckungen oder
Holmen, Teilen von Lärmschutzwänden, für Pflasterungen,
Verblendungen, Gleitsteine und Formblöcke, Gullyeinfassungsblöcke, Rinnsteine
und Rohre, für
Dachbedeckungen unterschiedlicher Formen und Anwendungen, außerdem für Isolierplatten
und sonstige Produkte, wo dieser recycelte Kunststoffabfall als
vollwertiger Ersatz für
traditionellen Füllstoff
in Form von Rohstoffen wie etwa Kies und Sand genutzt werden kann;
auf diese Weise kann er die Menge des Kunststoffabfalls auf Mülldeponien,
die die Umwelt belasten, reduzieren.