DE20206801U1 - Additiv aus Gummigranulat und biopolymeren Binder vorzugsweise für die Bitumenherstellung geeignet - Google Patents
Additiv aus Gummigranulat und biopolymeren Binder vorzugsweise für die Bitumenherstellung geeignetInfo
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Description
Institut für Lebensmittel- und Umweltforschung e.V·., '■>] 4558_Berghpli:-Rehb[üeke I
GBM 02 ILU/ULeh
Additiv aus Gummigranulat und biopolymeren Binder vorzugsweise für die Bitumenherstellung geeignet
Die Erfindung betrifft ein granuliertes Additiv zur Bitumenmodifikation auf der Basis eines feinvermahlenen Gummirecyclates, wobei das Recyclat aus Altgummi, insbesondere Altreifen, Neugummiabfällen oder aus anderen gummielastischen Abfällen der Kunststoffindustrie hergestellt wird. Das Bindemittel für das Herstellen des Granulates ist überwiegend biopolymeren Ursprungs.
Die stoffliche Wiederverwertung von Gummiabfallstoffen unterschiedlicher Herkunft ist aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht eine komplizierte aber notwendige Aufgabe unserer Gesellschaft. Alleine Abfallgummi aus Altreifen fällt in erheblicher Menge an. Die Industrie reagierte darauf mit der Installation verschiedener Verwertungskapazitäten, u. a. der Vermahlung von Altgummi zur Herstellung von Gummigranulaten unterschiedlicher Konfiguration. Diese Kapazitäten sind nur z. T. ausgelastet, so dass neue Anwendungen für die anfallenden Gummifraktionen gesucht werden.
Die Herstellung von Materialien und Produkten auf der Basis von Gummigranulaten und synthetischen Additiven, insbesondere Additiven auf petrochemischer Basis, sind Stand der Technik.
Institut für Lebensmittel- und Umweltforschung eM,< >145S8uB^rghöli;-Rehbrüc;ke *.
Nach verschiedenen Patentschriften ist es bekannt, Gummiabfälle aus Altreifen als Zusatzmaterial in verschiedenen Materialien zu verwenden. Abhängig von der zu erzielenden Funktionalität wird der Altgummi unterschiedlich aufbereitet.
Die Verwendung von Gummiabfällen erfolgt derart, dass die fremdkörperbehafteten Altreifen granuliert werden, die darin befindlichen Gummibestandteile selektiert und anschließend zerkleinert und fraktioniert werden. Die DE-PS 17 20 059 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von gegebenenfalls mindestens einseitig mit einer Folie oder PVC-Abdeckung bzw. Ummantelung versehene Formkörper aus zerkleinertem bzw. gemahlenem, kompakten Altgummi, dessen Teilchen mit einem härtbaren, die Zwischenräume zwischen den Altgummiteilchen ganz oder teilweise ausfüllenden Kunstharz sowie mit Treibmittel und die Benetzung fördernde Lösungsmittel in einem Mischer durchmischt werden. Das Mischgut wird zum Aushärten in eine allseits geschlossene Form gegeben und für eine oder mehrere Stunden bei Raumtemperatur darin unter auf Druck bis zum Aushärten belassen. Dieses Verfahren erfordert hohe Zugaben an Kunstharz, Treib- und Lösungsmitteln, um sowohl die Zwischenräume zwischen den Altgummiteilchen auszufüllen, als auch eine ausreichende Homogenisierung des Mischgutes im Mischer zu erzielen. Die Menge der Zugaben ist mit bis zu 41 % nicht unerheblich, so dass nur entsprechend geringe Mengen an Abfallstoffen einsetzbar sind. Biopolymere Bindemittel werden nicht angewendet.
Aus der US-PS 29 77 864 ist die Herstellung eines gummischnitzel bzw. -partikel haltigen Materials bekannt. Die Gummischnitzel werden vorbereitend mit einer dünnen, bereits etwas Gummi enthaltenden Asphaltschicht überzogen und unter Anwendung von Druck und Wärme zu teilelastischen Grundflächen für Kinderspielplätze, Sportstätten oder dergleichen verarbeitet.
Institut für Lebensmittel- und Umweltforschung e.\A:,*le4^S8,ß^-gh^-f?|hb5ÜGke * ♦ * GBM 02 ILU/ULeh
Die relativ umständliche und aufwendige Verarbeitung, die zweckmäßig am Einsatzort des erstellten Materials erfolgen soll sowie die Notwendigkeit der Verarbeitung im noch heißen Zustand, steht einer breiten Anwendung des Verfahrens und des so hergestellten Materials entgegen. Die Bitumenherstellung bzw. -modifizierung ist nicht vorgesehen.
Die EP-PS 01 35 595 beschreibt ein kontinuierliches Verfahren zur Herstellung eines Boden- oder dergleichen Belags, bei dem auf ein umlaufendes, endloses Transportband eine Schicht aus einer bereits anreagierten Mischung aus zerkleinerten Gummiabfällen und/oder Gummigranulaten mit einem lösungsmittelfreien Prepolymer aufgebracht und örtlich kurzphasig verdichtet und die gebildete Schicht zur Aushärtung durch eine Klimakammer geführt wird. Durch die örtlich nur kurze Verdichtungszeit ist dem Bestreben nach Bindemitteleinsparung eine Grenze gesetzt. Außerdem ist nicht sichergestellt, dass Härter oder Beschleuniger in Form von Wasserdampf und/oder dampfförmigen Kontaktprodukten zeitlich exakt dosiert zugegeben werden können.
Weitere Patentschriften beschreiben die Kombination von Polyurethan als Matrixbildner mit verschiedenen funktionellen Additiven
- JP-72 07 143 Polyurethan zusammen mit Halogenosilanen
- JP-42 39 580 Polyurethan zusammen mit Halogen-Kohlenstoff-Säureestern
Bindemittel für Gummigranulate werden z. B. auch in US-44 81 335 (mit einem vernetzbaren Polysulfid), in US-59 52 412 und in DE 196 19 509 beschrieben. Neben den verschiedenen Matrixbildnern bzw. Zusätzen werden diverse technische Vorrichtungen oder Verfahren beschrieben, die das Herstellen von Gummiprodukten aus Granulaten und einem Bindemittel effektiver gestalten. So werden in DE-411 3056 ein Verfahren und die Vorrichtung bestehend aus Mischer und Presse beschrieben, die das Herstellen von Formteilen verschiedener Abmessungen ermöglicht. Granulate können damit nicht hergestellt werden.
Institut für Lebensmittel- und Umweltforschung e.V.*
Das Herstellen von Asphalt und Asphaltprodukten bei Inkorporation von Gummigranulaten wird in weiteren Patentschriften beschrieben. In IP-2000 11 95 30 wird ein Bindemittel für Pflastersteine beschrieben, die aus Asphalt-Zement, Gummigranulat und einem Polyoctenamer bestehen.
In US-59 90 207 wird ein Produkt aus Gummigranulat, Bitumen sowie einem Copolymer eines Alpha-Olefins und einem ungesättigtem Epoxid als Straßenbelag beschrieben. Ein ähnliches Produkt wird in US 499 24 92, bestehend aus Bitumen, Gummipulver sowie einem Schweröl und einem synthetischen Elastomer, beschrieben. Diese Erfindungen sind nicht mit der zu schützenden Erfindung vergleichbar.
In US-59 90 207 wird ein Produkt aus Gummigranulat, Bitumen sowie einem Copolymer eines Alpha-Olefins und einem ungesättigtem Epoxid als Straßenbelag beschrieben. Ein ähnliches Produkt wird in US 499 24 92, bestehend aus Bitumen, Gummipulver sowie einem Schweröl und einem synthetischen Elastomer, beschrieben. Diese Erfindungen sind nicht mit der zu schützenden Erfindung vergleichbar.
Verschiedene Erfindungen versuchen auch auf der Basis von Wasser als Vermittler Gummigranulate zu binden.
Eine wässrige Emulsion auf der Basis von Bitumen, vulkanisiertem Gummi und einem Mineralöl oder Braunkohlendestillat, die destilliert wird und so durch Wasserdampf in eine Emulsion überführt werden kann, wird in GB 44 68 14 beschrieben.
Eine auf Wasser basierende Rezeptur für ein Bindemittel zum Verarbeiten pulverisierten Gummigranulates wird in KR-20 47 56 beschrieben.
Auch in US- 43 36 171 wird eine wässrige Bindemittelkomposition beschrieben, die zur Herstellung von Formkörpern aus Gummigranulaten genutzt wird. Über resultierende Materialeigenschaften wird keine Auskunft gegeben. Dass bei diesen Erfindungen eine Anwendung im Sinne des neuen Materials möglich ist, ist unwahrscheinlich.
Auch in US- 43 36 171 wird eine wässrige Bindemittelkomposition beschrieben, die zur Herstellung von Formkörpern aus Gummigranulaten genutzt wird. Über resultierende Materialeigenschaften wird keine Auskunft gegeben. Dass bei diesen Erfindungen eine Anwendung im Sinne des neuen Materials möglich ist, ist unwahrscheinlich.
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Institut für Lebensmittel-und Umweltforschung e.V.,-145583erghi)l/-Rehbrücke '. »* GBM 02 ILU/ULeti
Zum Dämpfen der Vibration von Metallteilen wird in US-57 41 393 ein Produkt beschrieben, das auf einer Emulsion aus Butadiene-vinylidene Chlorid-Copolymer als Bindemittel für Gummigranulat basiert. Das Material haftet gut an der Metalloberfläche und ist stabil gegen z.B. heißes Wasser und Wasser-GlyKol-Mischungen. Zur Erhöhung der Haftkräfte von Gummigranulaten an zu dämmenden Metalloberflächen wird in JP-922 15 52 ein Verfahren beschrieben, bei dem die vorgalvanisierte Metalloberfläche mit einem Chromat behandelt wird und die Gummimischung mit einem Organohalogen chloriert wird. Das Gummibindemittel ist ein synthetisches Harz. Eine Anwendung für die Bitumenherstellung ist aus diesen Erfindungen nicht ersichtlich.
Das Einarbeiten von Material biopolymeren Ursprungs wird in PL-32 48 18 (WO-097 053 13) beschrieben. Dabei werden Kokosfasern, Latex und Gummigranulate zu Formkörpern hergestellt.
Das Einarbeiten von Material biopolymeren Ursprungs wird in PL-32 48 18 (WO-097 053 13) beschrieben. Dabei werden Kokosfasern, Latex und Gummigranulate zu Formkörpern hergestellt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein einfaches und funktionell wirksames Bindemittel für feinkörnige Gummigranulate, vorzugsweise aus Altgummi hergestellt, zu offenbaren. Damit wird es möglich, ein Additiv herzustellen, das überwiegend aus feinen agglomerierten Gummipartikeln besteht. Gegenüber dem Ausgangsrohstoff, dem feinkörnigen Gummimehl, sind bei diesem Additiv wesentlich verbesserte Logistik- und Dosiereigenschaften durch eine erhöhte Rieselfähigkeit und reduzierte Brückenbildung gegeben. Das Bindemittel soll dabei weitestgehend biopolymeren Ursprungs sein.
Bei der Anwendung des daraus hergestellten Additivs für z.B. die Bitumenherstellung soll das Bindemittel zerlegbar sein.
Institut für Lebensmittel-und Umweltforschung e.V., US58 Berqiiolz-Rehbrücke " , % GBM 02 ILU/ULeh
Lösung
Zur Herstellung des gummibasierten Additives wird das spezielle Gummimehl zusammen mit einem biopolymeren Bindemittel extrudiert. Die Extrusion erfolgt mittels Doppelschneckenextruder mit definiertem Verhältnis von Schneckenlänge zu Schneckendurchmesser (L/D-Verhältnis). Das Bindemittel ist ein Getreideprodukt, vorzugsweise ein spezielles Roggenmehl definierter Ausmahlung oder ein Montanharz.
Der Extrusionsprozess wird so gestaltet, dass eine Agglomeration des Gummimehls erfolgt, die aber bei der Erhitzung z.B. im Bitumen wieder aufgelöst wird. Der Anteil an Bindemittel beträgt 1 bis 30%.
Zur Verbesserung der Verarbeitungseigenschaften können bei der Extrusion weitere Additive wie Fasern, Duftstoffen oder Akzeptoren zugeben werden. Damit können Geruchsbelästigungen, die beim Einarbeiten der Gummipartikel durch das Erhitzen im Bitumen auftreten, minimiert werden.
Claims (14)
1. Granulatförmiges Additiv, vorzugsweise anwendbar zur Bitumenmodifikation im Straßenbau, bestehend im wesentlichen aus recyceltem, gemahlenem Gummi, Bindemittel, gekennzeichnet dadurch, dass das Bindemittel die feinvermahlenen Partikel zeitweilig zu einem körnigem, gut rieselfähigem Granulat bindet, das in z. B. heißem Bitumen sehr gut löslich ist.
2. Additiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass diese Bindemittel biopolymeren Ursprungs sind, vorzugsweise auf Getreidebasis.
3. Additiv nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, dass dieses Bindemittel ein Getreideprodukt wie Vollkornschrot, Vollkornmehl oder ein Mehl mit definiertem Mineralstoffgehalt ist.
4. Additiv nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass diese Bindemittel Montanharze oder Montanwachse oder andere in heißem Bitumen lösliche Bindemittel sind.
5. Additiv nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, dass der Bindemittelanteil ca. 1 bis 80% beträgt, vorzugsweise 4 bis 15%.
6. Additiv nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, dass Bindemittel nach Anspruch 2, 3 und Anspruch 4 vermischt oder unvermischt zur Granulierung genutzt werden.
7. Additiv nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, dass die maximale Körnung des wesentlichen Anteils des verwendeten Gummimehles kleiner gleich 1 mm ist.
8. Additiv nach Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, dass die Struktur der einzelnen, vorzugsweise mittels Warmvermahlung hergestellten Gummipartikel zum Erzielen einer großen spezifischen Oberfläche stark zerklüftet ist.
9. Additiv nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und/oder 8, gekennzeichnet dadurch, dass zusätzliche Stoffe faseriger Struktur im Anteil von 1 bis 50%, vorzugsweise von 3 bis 10% zugesetzt werden können.
10. Additiv nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 und/oder 9, gekennzeichnet dadurch, dass bei der Herstellung des Granulates Duftstoffe beigegeben werden.
11. Additiv nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 und/oder 10, gekennzeichnet dadurch, dass feinvermahlene Aktivkohle Bestandteil des Additivs ist.
12. Additiv nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, und/oder 11, gekennzeichnet dadurch, dass die Mehrzahl der Gummi- und Zuschlagstoffpartikel eines jeden Granulatkornes vollständig oder fast vollständig von Bindemittel umhüllt sind.
13. Additiv nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 und/oder 12, gekennzeichnet dadurch, dass Bindemittel vorzugsweise eine äußere Hülle um viele nicht direkt von Bindemittel umhüllte Partikel bilden.
14. Additiv nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, und/oder 13 gekennzeichnet dadurch, dass Gummimehl, Zuschlagstoffe und Bindemittel vorzugsweise mittels Doppelschneckenextrusion im Temperaturbereich von vorzugsweise ca. 50 . . . 180°C zu einem Granulat verarbeitet werden.
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- 2002-04-29 DE DE20206801U patent/DE20206801U1/de not_active Expired - Lifetime
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