DE202023002036U1

DE202023002036U1 - Bodenschicht für sportliche Aktivitäten, insbesondere Tretschicht für Reitplätze

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Publication number: DE202023002036U1
Application number: DE202023002036.0U
Authority: DE
Original assignee: Ehg GmbH
Current assignee: Ehg GmbH
Priority date: 2023-09-27
Filing date: 2023-09-27
Publication date: 2023-12-12
Anticipated expiration: 2033-09-28

Abstract

Bodenschicht für sportliche Aktivitäten, insbesondere Tretschicht für Reitplätze, umfassend einen ausgewählten Sand und einen beigemischten Zusatzstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff aus Bündeln von Sisalfasern und/oder aus aus Sisalfasern hergestelltem textilen Schnitzelmaterial besteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bodenschicht für sportliche Aktivitäten, insbesondere eine Tretschicht für Reitplätze.
Der klassische Reitplatz besteht beispielsweise aus einem dreischichtigen Gebilde: der Tragschicht oder Basisschicht, der Trennschicht und der Tretschicht, wobei die Trennschicht die Vermischung von Tragschicht und darüber liegender Tretschicht verhindert. Hydrologisch muss die Basisschicht sowohl Wasser aufnehmen wie auch abführen können. Die Tretschicht darf weiterhin auch nicht zu viele Fein- und Schlämmteile enthalten, um die darunterliegende Trennschicht nicht zu verstopfen.
Die Tretschicht muss neben obigen Merkmalen noch weitere chemische und physikalische Eigenschaften erfüllen.
Die Tretschicht soll fest und doch gleichzeitig elastisch sein, um beispielsweise den Pferdehufen Halt zu geben, ohne die Fesseln zu belasten.
Das bedeutet, dass die Bodenschicht eine gewisse Kohäsion und Elastizität aufweisen muss.
Die Hufe der Pferde dürfen beim Laufen und insbesondere beim Springen nicht zu tief in den Boden eindringen und andererseits darf der Boden nicht zu hart sein, sondern er muss trotz Festigkeit etwas nachgeben. Alle diese Anforderungen sollten auch bei den unterschiedlichsten Witterungsbedingungen erfüllt werden.
Im Sommer besteht bei Außenanlagen die Gefahr der Austrocknung. Die Kohäsion des Sandbodens lässt nach und als Folge hiervon dringen die Pferdehufe zu tief in die Bodenschicht ein und damit verbunden ist das lästige Auftreten von Staub. Als eine Folge hiervon sind Pferd und Reiter im Sommer von einer Staubwolke umgeben.
Im Winter hingegen, bei Frost, wird das Wasser innerhalb der Bodenschicht gefrieren und die ganze Tretschicht kann infolge der Vereisung steinhart werden.
Weiterhin sollte die Tretschicht ein homogenes Gebilde darstellen.
Die idealen physikalischen und chemischen Eigenschaften können zwar durch die Auswahl der entsprechenden Sandsorten, bedeutet der Kornform und der chemischen Zusammensetzung, beispielsweise durch die Zugabe von bestimmten Tonarten zu den Sandsorten beeinflusst werden, jedoch sind dieser Einflussnahme allein durch diese Auswahl Grenzen gesetzt.
Um die Eigenschaften von Bodenschichten zu verbessern, insbesondere um ideale Bodenschichten für den Reitsport zu erhalten, werden beim Stand der Technik den Bodenschichten entsprechende Zusätze beigegeben.
Nach dem Stand der Technik werden diesen Schichten zur Auflockerung und zur Verbesserung der weiteren physikalischen und chemischen Eigenschaften insbesondere Naturfasern wie Holzspäne, Hartholzschnipsel, Kork, Reispelzen, Bambus oder auch Kokosfasern zugesetzt.
Diese Zusätze weisen mit der Ausnahme von Bambus keine besonderen physikalischen Festigkeiten auf und unterliegen insbesondere dem Prozess der Verwitterung und des Verschleißes und sie sind besonders anfällig für chemische Umsetzungsprozesse, die noch zusätzlich von den Ausscheidungen der Pferde beschleunigt werden. Derartige Bodenschichten müssen innerhalb von nur kurzen Zeitabständen erneuert werden.
Dieses ist teuer und arbeitsintensiv.
Die DE 35 24 854 A1 schlägt aus diesem Grund vor, die Hobelspäne der Tretschicht mit einem Konservierungsmittel zu imprägnieren. Das Konservierungsmittel enthält neben Bor und Alkohol eine wässrige Polymerdispersion.
Entsprechend der DE 38 43 974 C2 wird der Tretschicht aus Sand ein Schnitzelmaterial beigemengt, das zumindest teilweise aus Schnitzeln eines zerkleinerten flächigen Textilverbundstoffes besteht mit einer Länge und Breite im Bereich zwischen 25 bis 75 mm. Und entsprechend dem britischen Patent Nr. 2184765 B werden einer Sandmischung für die Bodenschicht einer Sportanlage oder Reitanlage, um diese wetterbeständig zu machen und gegen Verrottung zu schützen, längliche synthetische Fasern beigemengt.
Die Länge der synthetischen Fasern liegt bevorzugt in einem Bereich zwischen 25 bis 75 mm. Synthetische Fasern allein stellen jedoch hinsichtlich der Kohäsion und hinsichtlich der Wasseraufnahme des Sandes ein Problem dar.
Entsprechend der EP-A-0314622 wurden der Bodenschicht deshalb zusätzlich zu den Synthetikfasern noch Baumrindepartikel beigemengt, um so die Trittfestigkeit und die Wasseraufnahmekapazität zu erhöhen.
Ebenfalls sowohl synthetische Fasern als auch Naturfasern sind der Bodenoberfläche zur Nutzung für Sport und ähnliche Zwecke nach der EP 0775 237 B1 zugesetzt.
Gemäß dieser Schrift wird ein Material verwendet, welches aus Sand, Holzspänen und/oder zerkleinertem geotextilen Material und Natur- oder Synthetikfasern besteht.
Zu beachten ist jedoch, dass diese Tretschichten, die verschiedene Materialien enthalten, im Laufe der Benutzungszeiten auch in ihren physikalischen und chemischen Eigenschaften variieren, da alle Materialzusätze einer unterschiedlichen Verschleißzeit und Verrottung unterworfen sind.
Wasserdurchlässigkeit, Elastizität oder Festigkeit, Homogenität, Kohäsion und andere chemische und physikalische Eigenschaften variieren mit der Zeit derartig, dass konstant gute Eigenschaften bei herkömmlichen Tretschichten nur für eine kurze Zeitdauer garantiert werden können.
Weiterhin stellt die Zugabe von nicht biologisch abbaubaren Kunststoffen oder Synthetikfasern zu Tretschichten eine große Umweltbelastung dar, weil derartige Sande - wenn überhaupt- nur unter großem technischem Aufwand von den Synthetikpartikeln getrennt werden können lassen. Diese Sande stellen somit ein großes Problem, insbesondere bezüglich des Eintrags von Mikroplastik für die Umwelt dar.
Entsprechend der DE 10 2007 023 618 B3 der Anmelderin ist daher als Zusatz zur Bodenschicht nur eine Komponente in Form von Bambusfasern und/oder aus aus Bambusfasern hergestelltem geotextilen Schnitzelmaterial vorgesehen.
Der Nachteil bei der Verwendung von Bambusfasern ist aber in den unterschiedlich verkieselten Schichten der rohrförmigen Bambusstängel oder Rohre zu sehen. Die äußeren Randschichten sind sehr viel stärker verkieselt als die Schichten im Inneren des Bambusrohres.
Dementsprechend variieren auch die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Bambusfasern in Abhängigkeit ihrer lokalen Anordnung innerhalb des Stängels deutlich und dieses Phänomen ist bei der Bambuspflanze sehr viel ausgeprägter als bei der Sisalpflanze.
Somit sind die äußeren Schichten der Bastfaser weitestgehend steif und starr, während die Fasern im Inneren des Bambusrohres als elastische Fasern ausgebildet sind.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass für die Fasergewinnung die Bambusrohre oftmals auch mit chemisch Mitteln bearbeitet werden müssen, indem sie beispielsweise in Natronlauge für mehrere Stunden gekocht werden. Anschließend werden die Fasern dann gewaschen, gebrochen, kardiert und gekämmt.
Alle diese Arbeitsgänge sind technisch und energetisch sehr aufwendig und auch sehr arbeitsintensiv und damit sehr teuer.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es nun Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Bodenschicht für sportliche Aktivitäten, insbesondere für den Reitsport zur Verfügung zu stellen, die nur chemisch unveränderte, umweltfreundliche Zusatzstoffe aufweist und die bei kostengünstiger Produktion gleichzeitig konstant gute physikalische und chemische Eigenschaften aufweist.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Bodenschicht für sportliche Aktivitäten, insbesondere Tretschicht für Reitplätze, umfassend einen ausgewählten Sand und einen beigemischten Zusatzstoff, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Zusatzstoff aus Bündeln von Sisalfasern und/oder aus aus Sisalfasern hergestelltem geotextilen Schnitzelmaterial besteht.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der Bodenschicht der Zusatzstoff im Bereich von 0,5 bis 3 Gew.% zugesetzt.
Die Länge der Sisalfaserbündel oder Schnitzel sollte bevorzugt im Bereich zwischen 20 und 40 mm liegen und der Durchmesser im Bereich zwischen 0,10 und 0,13mm.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Es hat sich durch Versuche hinsichtlich der Festigkeit, insbesondere auch hinsichtlich der Elastizität der Tretschicht herausgestellt, dass die Zugabe von Sisalfaserbündeln und/oder geotextilem Schnitzelmaterial aus Sisalfasern in diesem Gewichtsverhältnis sich besonders günstig auf die Eigenschaften der Tretschicht auswirkt.
Die Sisalfaserbündel werden heute meist aus den Blättern der Sisalpflanze (Agave sisalana Perrine) gewonnen. Die Agavenart kommt ursprünglich aus Mexiko.
Die Verarbeitung der Blätter erfolgt nur maschinell, ohne den Zusatz von chemischen Substanzen. Die Sisalblätter werden in einer Dekortikation-Anlage von ihrem Pflanzensaft getrennt, sodass nur noch die Faserbündel vorliegen. Diese Faserbündel werden anschließend gewaschen, getrocknet, gebürstet und anschließend weiterverarbeitet.
Sisal gehört zu den „Hartfasern“ und kann anders als beispielsweise Hanf, Flachs, Jute oder Baumwolle nur zu etwas gröberen Garnen verarbeitet werden.
Das erfindungsgemäß aus Sisalfasern verwendete geotextile Sisalmaterial kann sowohl ein Gewebe, Gewirke, ein Vliesstoff, Verbundstoff oder dergleichen sein.
Nachfolgend werden die physikalischen und chemischen Eigenschaften der Sisalfaser im Vergleich zu anderen ähnlichen Pflanzenfasern dargestellt.

In der Tabelle 1 sind zunächst die physikalischen Daten einer einzigen Faser aufgeführt: Tabelle 1: aus „Interfacial Modification of Hemp Fiber- Reinforced Composites“ Yekta Karaduman, Huseyin Ozdemir, Nesrin Sahbaz Karaduman and Gokce Ozdemir, veröffentlicht am 20.12.2017 unter: www.research gate.net.

Fasern	Länge l	Durchmesser d	Verhältnis	Mikrofibrillenwinkel	Dichte	Lösung
	[mm]	[µm]	1/d	[°]	[Kg/m]	[%]
Flachs	27-36	17,8-21,6	1258	5	1400-1500	12
Hanf	8,3-14	17-23	549	6,2	1400-1500	12
Jute	1,9-3,2	15,9-20, 7	157	8,1	1300-1500	12
Kenaf	2-61	17,7-21,9	119	-	1200-1400	17
Sisa	1.8-3.1	8.3-23,7	115	10-22	300-1500	11
Baumwolle	20-64	11.5-17	2752	20-30	1555	8,5
Kokos	0,9-1,2	16,2-19,5	64	39-49	1150-1250	13

Wie aus der Tabelle 1 ersichtlich haben die einzelnen Fasern der Sisalpflanze im Durchschnitt eine Länge von 2,45 mm und einen Durchmesser von 21 µm. Das bedeutet, die Sisalfaser ist ursprünglich relativ kurz und dick im Gegensatz zu allen anderen Fasern -mit der Ausnahme von Kokos. Sisalfasern lassen sich daher nur schwer spinnen oder verarbeiten, da die Mindestlänge für das Spinnen von Fasern mindestens 25 mm beträgt.
Sisalfasern liegen daher meistens in Faserbündeln vor.
Die mechanischen Eigenschaften der einzelnen Pflanzenfasern hängen stark von dem Verhältnis Zellwand/Zellvolumen und der Orientierung der Cellulosefibrillen ab.
Sobald die Agave ihre volle Größe erreicht hat, beginnt sie dicke Sekundär-Zellwände im Inneren auszubilden. Innerhalb dieser Sekundär-Zellwände winden sich die Cellulosefibrillen in einer S- oder Z-Helix parallel zueinander um die Zelle. Der Winkel dieser parallelen Mikrofibrillen zur Längsachse der Zelle wird als Mikrofibrillenwinkel bezeichnet. Die Dicke der Sekundär-Zellwand und die Orientierung der Cellulosefibrillen spielen eine wichtige Rolle für die mechanischen Eigenschaften.
Der E-Modul ist stark abhängig vom Mikrofibrillenwinkel. Entsprechend Tabelle 1 liegt ist der Mikrofibrillenwinkel von Sisal bei 10-20° und ist damit relativ groß im Gegensatz zu Flachs, Hanf und Jute. Eine derartige Orientierung der Fibrillen reduziert die Steifigkeit. Die Fasern von Sisal weisen ein zwei- oder sogar dreiphasiges Verhalten auf. Eine kurze elastischen Anfangsphase und einer langen Phase mit plastischer Deformation, was zu einer hohen Zähigkeit führt (Eder & Burgert, 2010).
Hingegen zeichnet sich Hanf oder Flachs durch einen kleinen Winkel der Fibrillen zur Längsachse aus, was wie auch in Tabelle 1 gezeigt, in einem großen E-Modul resultiert und die Faser ein sehr steifes Verhalten mit gleichzeitig sprödem Bruch zeigt.
Der E-Modul von Sisalfaser liegt entsprechend, wie in Tabelle 3 dargestellt, bei nur 9,4-22 kN/mm², wodurch die Steifigkeit reduziert wird, während der von Hanf bei 70 kN/mm² liegt.

In der nachfolgenden Tabelle 2 ist die chemische Zusammensetzung von einzelnen Naturfasern dargestellt. Tabelle 2: aus „Plant Fibers as Reinforcement for Green Composites“ Bismarck, A., Mishra, S., Lampke, Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2005.

Faser	Cellusose [Gew.%]	Hemicellulose [Gew.%]	Lignin [Gew.%]	Pectin [Gew.%]	Feuchtigkeit [Gew.%]	Wachs/ÖL [Gew.%]
Flachs	71	18,6-20,6	2,2	2,3	8-12	1,7
Hanf	70-74	17,9-22,4	3,7-5,7	0,9	6,2-12	0,8
Jute	61-71,5	13,6-20,4	12-13	0,2	12,5-3,7	0,5
Kenaf	45-57	21,5	8-13	3-5
Fasernessel	el 86				11-17
Sisal	66-78	10-14	10-14 (11,4-19,5)	10	10-22	2
Baumwolle	85-90	5,7		0-1	7,85-8,5	0,6
Kokos	32-43	0,15-0,25	40-45	3-4	8

Entsprechend Tabelle 2, beträgt der Gehalt der Sisalfasern an Cellulose zwischen 66 und 78 Gew.%, ergänzt um 10 bis 14 Gew.% Hemicellulose und bis zu 19,5 Gew.% Lignin. Dieser Ligningehalt von Sisal ist auffällig. Er ist im Gegensatz zu allen anderen aufgeführten Planzenfasern zwischen 10 und fast 20 % sehr hoch. Vergleichsweise ist der Ligningehalt von Bambusfasern mit 20-30% sehr ähnlich dem von Sisal.
Und der Gehalt an Wachs oder ÖL mit 2 Gew.% ist der höchste in der Tabelle, wie auch der Pectinanteil von Sisal mit 10 Gew.% deutlich höher ist als bei allen anderen aufgeführten Pflanzenarten.
Somit ist die Blattfaser Sisal wesentlich härter und auch widerstandsfähiger gegenüber Verrottung als alle angegebenen Blattfasern und kommt damit den physikalischen Eigenschaften von Bambus sehr nah, wobei Sisal allerdings nicht nur elastischer ist, sondern auch wie in der Tabelle 3 dargestellt, einen hohen Wert für die Grenzdehnung von 3 bis 7% aufweist.
Bambusfasern weisen einen E-Modul von 20-45 kN/mm² auf und haben daher eine größere Steifigkeit.
Lignin ist eine phenolische Verbindung, die den pflanzlichen Zellwänden der Sisalfaser Steifigkeit verleiht und ebenso als Bindemittel fungiert, welches die Polysaccharidfasern (Zellulosefasern) zusammenhält.
Sisal besitzt auch eine gute Zugfestigkeit zwischen 468-700 Nmm² bei im Vergleich zu anderen Fasern ungewöhnlicher Steifigkeit.

Anliegend ist eine tabellarische Übersicht verschiedener Pflanzenfasern bezüglich Ihrer weiteren physikalischen Eigenschaften dargestellt, wobei diese jedoch je nach Bodenbeschaffenheit, Klima und Sorte variieren. Tabelle 3: aus „Plant Fibers as Reinforcement für Green Composites“ Bismarck, A., Mishra, S., Lampke, Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2005.

Faser	Dichte [g/cm3]	Durchmesser [µm]	Zugfestigkeit [N/mm ² ]	E-Modul [kN/mm ² ]	Grenzdehnung [%]
Flachs	1,5	40-600	345-1500	50-70	2,7-3,2
Hanf	1,47	25-500	690	70	1,6
Jute	1,3-1,49	25-200	393-800	13-26,5	1,16-1,5
Kenaf			930	53	1,6
Fasernessel			650	38	1,7
Sisal	1,45	50-200	468-700	9,4-22	3-7
Baumwolle	1,5-1,6	12-38	387-800	5,5-12,6	7-8
Kokos	1,15-1,46	100-460	131-220	4-6	15-40

Die erfindungsgemäße Bodenschicht stellt somit eine homogene, umweltfreundliche Allwetterbodenschicht dar, deren einzelne der Sandmischung zugesetzte Bestandteile nicht unterschiedlichen Verrottungs- beziehungsweise Witterungsprozessen unterliegen.
Der der Bodenschicht zugesetzte Zusatzstoff zeichnet sich im Gegensatz zu anderen natürlichen Fasern oder und synthetischen Fasern durch besondere elastische und spezielle chemische und physikalische Eigenschaften aus.
Sisal ist ein nachwachsender Rohstoff und ein extrem widerstandsfähiger und elastischer Baustoff. In Folge des hohen Ligningehalts sind die Sisalfasern extrem widerstandsfähig gegenüber Verrottung und Verwitterung. Auch durch den relativ hohen Anteil von Wachs oder Öl resultiert eine andere Regulierung des Wasserhaushalts als bei den üblicherweise verwendeten Naturmaterialien. Sisal ist dafür bekannt, Wasser leicht aufzunehmen und ebenso wieder abzugeben.
Somit erweist sich Sisal als ein nachwachsender, biologischer und umweltfreundlicher Rohstoff, der in besonderer Weise für den Reitplatzbau geeignet ist.
Um die Widerstandsfähigkeit des Zusatzstoffes noch zusätzlich zu erhöhen, ist es auch noch möglich, diesen zu imprägnieren, beispielsweise durch natürliche Verfahrensweisen wie durch Räuchern, beispielsweise mit Harz, durch Wässern, Kochen usw. oder durch Anstriche, beispielsweise aus Kalk, Öl oder Borax. Es besteht auch noch die Möglichkeit, den Zusatzstoff mit üblichen Imprägnierungen wie Firnis, Kerosin, DDT, BHC, PCP usw. zu versehen, was aber für die vorliegende Erfindung aus ökologischen Gründen nicht vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß wird eine Bodenschicht für sportliche Aktivitäten, insbesondere für den Reitsport zur Verfügung gestellt, durch die die Zugabe von kostenintensiven Synthetikfasern substituiert wird.
Der Zusatzstoff aus Sisalfasern und/oder aus Schnitzelmaterial, welches aus Sisalfasern hergestellt ist, kann entweder der Tretschicht direkt beigemengt werden oder in eine bereits vorhandene Tretschicht eingestreut werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3524854 A1 [0015]
DE 3843974 C2 [0016]
GB 2184765 B [0016]
EP 0314622 A [0018]
EP 0775237 B1 [0019]
DE 102007023618 B3 [0024]

Claims

Bodenschicht für sportliche Aktivitäten, insbesondere Tretschicht für Reitplätze, umfassend einen ausgewählten Sand und einen beigemischten Zusatzstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff aus Bündeln von Sisalfasern und/oder aus aus Sisalfasern hergestelltem textilen Schnitzelmaterial besteht.
Bodenschicht für sportliche Aktivitäten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff 0,5 bis 3 Gew.% der gesamten Bodenschicht beträgt.
Bodenschicht für sportliche Aktivitäten nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff eine Länge von 20 bis 40 mm aufweist.
Bodenschicht für sportliche Aktivitäten nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff einen Faserdurchmesser von 0,10 bis 0,13 mm aufweist.
Bodenschicht für sportliche Aktivitäten nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff einen Feinheitsgrad von ca. 2 bis 4 dtex aufweist.
Bodenschicht für sportliche Aktivitäten nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatzstoff zusätzlich gegen Verrottung imprägniert ist.
Bodenschicht für sportliche Aktivitäten nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Imprägnierungsmittel natürliche Stoffe wie Kreide, Rauch verwendet werden.
Bodenschicht für sportliche Aktivitäten nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnierung durch Naturverfahren wie Wasserauswaschungen, Räuchern und Ähnliches erfolgt.