DE2600469A1

DE2600469A1 - Verfahren zur herstellung von drainage-boden-belaegen und sonstigen aus gummi- bzw. gummiartigen granulaten gefertigten gegenstaenden

Info

Publication number: DE2600469A1
Application number: DE19762600469
Authority: DE
Inventors: Horst Schramm
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-04-07
Filing date: 1976-01-08
Publication date: 1977-07-21
Also published as: DE2515098A1

Description

Nachstehend beschriebene Erfindung wird hiermit zum Patent-
schutz angemeldet. Dabei wird auf die Ausführungen und Zeichnungen aus o.g. Anmeldungen Bezug genommen.
Verfahren zur Herstellung von Drainage-Boden-Belägen und sonstigen aus Gummi- bezw. gummiartigen Granulaten gefertigten Gegenständen.
In Betracht gezogen wurden insbesondere DT - AS 1 769 976 DT - AS 1 658 488 DT - OS 1 720 059 DT - OS 1 534 411 US - PS 3 272 098.
Die Erfindung betrifft die verfahrenstechnische Weiterentwicklung und Verbesserung der Herstellung elastischer Bodenbeläge und sonstiger aus Gummi- oder gummiartigen Granulaten gefertigter Gegenstände allgemein, speziell ein neu gefundenes Binder-System und Beschleunigungsverfahren, wonach elastische Bodenheläge und ähnliche Produkte einfacher, schneller und vielseitiger hergestellt werden können, hydrolyse-, alkali-, chemikalienbeständiger und ohne Erfordernis der Oberflächenversiegelung wesentlich abrieb- und rutschfester werden sowie in ihren physiologischen Eigenschaften und in Elastizität bezw. Härte eine größere steuerbare Variationshreite erhalten, und zwar völlig unabhängig von irgendwelchen Füllstoffen und ohne diffizile Rezeptur bei der Festlegung der Korngröße der Granulate hezw. ihrer Zusammensetzung.
Bisher ließ sich die Elastizität von aus Gummigranulaten hergestellten Sportplatzbelägen und sonstiger Gegenstände ausschließlich über die Kornung der Granulate, die Mischung der verschiedenen Korngrößen miteinander und den Grad ihrer Verdichtung steuern. Zu diesem Nachteil werden als weitere Nachteile bei verwendeten Binder-Systemen auf Polyurethanbasis in erster Linie die zu hohe Elastizität und die mangelnde Rutschfestigkeit genannt ( DT - AS l 658 488 und 1 769 976).
Dafür werden Mischpolymerisate auf der Basis von Acrylsäureestern und Kautschuk- hezw. Latex-Basis als bessere Alternative angeboten.
Tatsache ist, daß beide Verarbeitungsrichtungen ihre Nachteile haben, die je nach Einsatz zweck oder Ansprüchen an die Einfachheit, Vielseitigkeit und Geschwindigkeit in der Verarbeitung mehr oder weniger deutlich werden.
Polyurethan-Systenne, auf die auch die Erfindung DT - OS 1 720 059 aufbaut, sind unmodifiziert nur sehr bedingt hydrolyse-, alkali- und chemikalienbeständig und deshalb z.B.
für einen dieser Erfindung zugrundeliegenden Zweck, nämlich als Bindemittel für einen Drainage-Stallboden-Belag gegen die hohe Beanspruchung durch Urin und Kot eingesetzt zu werden, nicht ohne weiteres geeignet.
Latex-Emulsionen bezw. Dispersionen, die in dieser Richtung durchweg bessere Eigenschaften bringen, als Bindemittel für die Herstellung vor allem dickerer (z.B. 50 mm starker) Bodenbeläge einzusetzen, bedingt eine sehr aufwendige Fertigungstechnik (Heißvulkanisierung usw.). Im Kalthärteverfahren benötigt man hierbei erhebliche Abbindezeiten, die zu unrentabler Fertigung fuhren. Deshalb sind Latex-Emulsionen hezw.
-Dispersionen, Mischpolymerisate usw. auf wässeriger Basis zur Herstellung von elastischen Bodenbelägen im Kalthärteverfahren nur einsetzbar, wenn sie lediglich als Haftmittel für dünnlagig auf den Boden aufgebrachte Granulate dienen.
Es ist nun gefunden worden, daß sich die fertigungstechnischen Vorteile einiger Polyurethan-Systeme mit den Vorteilen, insbesondere der guten tiydrolyse-, Alkali- und Chemikalienbeständigkeit bestimmter Latex-Systeme bezw. Mischpolymerisate, verbinden lassen, und zwar durch eine sehr einfache Kombination beider Binder-Systeme, wobei sogar im Kalthärteverfahren wesentliche Beschleunigungseffekte in der Herstllung der erfindungsgemäßen Produkte erzielt werden, so daß komplizierte Heißhärteverfahren und lange Abbindezeiten entfallen.
Das Grundelement dieses Binder-Systems ist ein Einkomponenten-Polyurethan-Bindemittel, vorwiegend ein Desmodur-Prepolymer mit einem Überschuß an freien, reaktionsfähigen Isocyanatgruppen. Hierbei erfolgt die Aushärtung im Prinzip dadurch, daß dieses Bindemittel-System mit der Luftfeuchtigkeit reagiert. Diesen Vorgang kann man nur durch teure, manchmal die Eigenschaften des Endproduktes nachteilig heeinflußende chemische Aktivatoren oder durch Hitze beschleunigen.
Es ist nun aber gefunden worden, daß das genannte Bindemittel auch ohne jeden chemischen Zusatz in kurzer Zeit aushärtet, und zwar unter Zugabe von Wasser, wobei das Wasser einerseits als Beschleuniger und andererseits als Regulator für die Elastizität bezw. Härte wirkt.
Allerdings wird das Wasser nicht, wie bei der Schaumstoffherstellung bekannt, in kleinen Mengen in den Mischprozess einbezogen, sondern erst zugegeben (iibersprüht), wenn sich das Mischgut im Endstadium seiner Verarbeitung befindet; entweder wenn sich das Mischgut bereits in einer Form befindet oder (bei Verarbeitung an Ort und Stelle) auf den zu beschichtenden Unterboden aufgebracht ist. Dabei wird das Wasser in wesentlich größerer enge zugegeben, als es z.B. zur Schaumbildung eingesetzt wird.
Das Wasser durchdringt beim Übersprühen das Mischgut und bringt den Prepolymer-Binder mit seinen freien Isocyanatgruppen beschleunigend zur Reaktion. Dabei ist festgestellt worden, daß Wasser in größer zugegebener menge die für die erfindungsgemäßen Zwecke unerwünschte Schaumbildung verhindert.
Durch Variation in der Wasserzugabe lassen sich sowohl Reaktionszeit als auch Härte des abgebundenen Materials steuern.
Je mehr Wasser zugesetzt wird, desto mehr verliert sich die Elastizität der fertigen Granulat-Körper, ein für verschiedene Einsatzzwecke (z.B. Laufbahnen auf Sportplätzen) sehr erwünschter Effekt. Hier ist bei Einsatz von Polyurethan bisher die zu hohe Elastizität bemängelt worden. Dieser Einwand gegen Polyurethan verliert sich mit dem genannten Verfahren.
Bei reiner Wasserzugabe ist jedoch die Hydrolysebeständigkeit des Materials für manche Zwecke nicht immer ausreichend (z.B. bei Stallboden-Belägen mit hoher Beanspruchung durch Urin und Kot).
Es ist, basierend auf dem Einsatz von Wasser, gelungen, eine Bindemittel-Kombination zu finden, die sich durch hohe Hydrolysebeständigkeit, sehr gute alkalische und chemische Beanspruchbarkeit und größere Variationsmöglichkeiten in der Härte- bezw. Elastizitätshestimmung auszeichnet. Es sind dies Bindemittel-Kombinationen aus Polyurethanen und beispielsweise vernetzbaren Latex-Emulsionen, die vorwiegend kalt verarbeitet werden. Hierbei wird anstelle von Wasser das Mischgut nach dem Mischvorgang mit einer geeigneten wässrigen Latex-Emulsion'durchtränkt. Es sind dies überwiegend Latex-Systeme, die bei Wasserentzug vernetzen und abbinden. Der Wasserentzug findet in der Weise statt, daß die freien reaktiven Isocyanatgruppen des Desmodur-Prepolymers mit dem Wasseranteil der Emulsion aushärtend reagieren und dabei gleichzeitig der Latex-Emulsion die Feuchtigkeit entziehen, somit also den Festkörperanteil der Latex-Emulsion zusammen mit der Abbindung des Prepolymers zur Vernetzung bringen. Der Wasseranteil der Emulsion wirkt gleichzeitig, wie bereits früher beschrieben, als Beschleuniger.
Hierbei bringt die Polyurethan-Komponente die Vorteile in der schnellen Verarbeitung, während der Latex-Anteil die optimale Hydrolysebeständigkeit sowie die hohe alkalische, chemische und mechanische Beanspruchbarkeit und Standfestigkeit gewährleistet.
Das Desmodur-Prepolymer kann weiterhin mit geeigneten Polyolabmischungen, evtl. unter Zugabe von Antischaummitteln, Aktivatoren, Katalysatoren usw. modifiziert werden. Hierbei können Hydrolysebeständigkeit, Alkalien-und Chemikalienfestigkeit weiter verbessert, Abbindezeiten noch mehr verkürzt und die Eigenschaftswerte in Bezug auf Elastizität bezw. Härte sowie Festigkeit noch mehr variiert werden, ohne daß Granulatmenge und -körnung verändert oder Füllstoffe zugegeben werden' müßten.
Es können auch andere Polyurethan-Systeme eingetzt werden, sofern ihre Aushärtung auf der Reaktion mit Luftfeuchtigkeit basiert.
Mit der neu gefundenen Binder-Kombination von Polyurethan und Latex-Emulsionen bezw. -Dispersionen und dem damit verbundenen neuen Beschleunigungs- und Herstellungsverfahren von Gummigranulat-Belägen und -Körpern ergehen sich ganz entscheidende Vorteile für die Fertigung und die Eigenschaften der Produkte.
1. Die Fertigung kann sehr rationell und ohne komplizierte Rezepturen erfolgen und ohne großen Aufwand sowie ohne Einsatz teurer Aktivatoren etc. oder Hitzezugabe in Formteilen aller Art oder im Freien an Ort und Stelle in sehr kurzen Aushärtezeiten erfolgen. Als Beschleuniger dient lediglich Wasser, wodurch die bisher nicht einfache Verarbeitung von Polyurethan im Freien ohne Schwierigkeiten möglich wird, sogar ideal wird, wenn statt Wasser eine wässrige Latex-Emulsion als zweite Binder-Komponente und Beschleuniger eingesetzt wird.
In diesem Fall dient die durch das Mischgut in den Unterboden durchdringende Emulsion zusätzlich zur Verfestigung des Unterbodens zu einer festen Unterlage für den erfindungsgemäßen Belag, so daß eine Vorbehandlung des Unterbodens mit einem anderen Bindersystem nicht erforderlich ist.
2. Die völlig neue Binder-Kombination bringt vor allem die für die Stallboden-Beläge erforderliche Hydrolyse-, Alkali- und Chemikalien-Beständigkeit, die bisher nie erreicht wurde, so daß Versuche zum Einsatz von Gummigranulat-Belägen in Stallungen an der hohen Beanspruchung durch Urin und Kot immer gescheitert sind.
Hervorzuheben ist hier auch, daß es gelungen ist, gute Drainagefahigkeit mit hoher Abriebfestigkeit (ohne daß eine zusätzliche Versiegelung oder Beschichtung erforderlich wäre) zu vereinen.
3. Die Verwendung von Latices, die jeder verwendeten Polyurethan-Type erhöhte Standfestigkeit und Härte geben, und zwar weitgehend unabhängig von der Menge und Größe der Körnung der Gummigranulate bezw. völlig unabhängig von evtl. zusätzlicher Füllstoffzugabe, gestattet es z.B., daß sehr feste und verschleißsichere Bodenbeläge auch bei niedriger Verdichtung (was für die gute Drainagefähigkeit von Sportplatzbelägen und Stallböden von ausschlaggebender Bedeutung ist) hergestellt werden können.
Dabei ist auch die breit gefächerte Modifizierbarkeit der Eigenschaften des Bodenbelages, insbesondere in der Gestaltung der Elastizität (vom federnden his zum hartelastischen Belag) zu nennen.
Es entfällt damit die vollkommene Abhängigkeit von den spezifischen Eigenschaften der bisher bekannten Bindemittel, die nur über Füllstoffe, Granulat-Körnung und -Verdichtung beeinflußt werden können. Bei dieser Erfindung lassen sich die gewünschten Eigenschaften des Endproduktes über die Differenzierung des Latex-Anteils an dem Gesamt-Binder-System vorprogrammieren.
4. Hohe Festigkeitswerte durch Vermeidung von Schaumbildung (trotz Wasserzugabe), evtl. unterstützt durch zusätzliche Beigabe von Antischaummitteln.
5. Die Kombination mit Latex-Emulsionen gestatten die starke Reduzierung des Polyurethan-Anteils, der für die höchste Beanspruchung ohnehin nur bei 17% Gewichtsanteilen liegt, für spezielle Einsatzzwecke sogar his auf 5% Gewichtsanteile.
6. Doppelte Gewährleistung der Rutschfestigkeit der Beläge; einmal durch den Latex-Anteil, zum anderen dadurch, daß beim Aufspalten des in Blocks gefertigten Materials zu Platten das Altgummigranulat längs oder quer zerschnitten wird und den größten Teil (etwa 80%) einer Plattenoberfläche ausmacht.
Als Beweis für die Vorteile in der Variationsbreite und An wendung des Verfahrens seien nachfolgend drei Beispiele für die Herstellung eines gegenüber dem Schüttvolumen um 40% verdichteten Formkörpers von 1 cbm aus Altgummigranulat genannt, bei denen der Granulatanteil konstant ist, die Eigenschaften in der Elastizität durch variierte Rezepturen jedoch gesteuert abweichen.
A) hartelastischer Belag Gummigranulat 624 kg 78,o% Gewichtsanteil Desmodur-Prepolymer 136 kg 17,o% " Farbpigment 16 kg 2,ob " Latex-Teile 24 kg 3,o% " (in 56 Liter Wasser) ~~~~~~~~~~~~~~~~ 800 kg lOO,o% Hierbei wird das fertige Mischgut vor der Verdichtung mit der Emulsion - wie bereits beschriehen - durchtränkt.
B) mittelelastischer Belag Gummigranulat 624 kg 81,o% Gewichtsanteile Desmodur-Prepolymer 136 kg 17,o% " Farbpigment 16 kg 2,o% " 776 kg 100,o% Das Mischgut wird mit 80 Liter Wasser durchtränkt, allerdings ist die Wassermenge nach oben nicht beqrenzt. Das Mischgut härtet sogar in einem WasserE)ad .us.
C) weicher federnder Belag Gummigranulat 624 kg 78,o% Gewichtsanteile Desmodur-Prepolymer 127,5 kg 15,9% Zusatz einer zur weiteren Erhöhung der Hydrolysebeständigkeit und gleichzeitigen Herstellung hoher Elastizität geeigneten Polyolabmischung, evtl.
mit Antischaummittelzusatz 8,5 kg 1,1& Farbpigment 16 kg 2,o% " Latex-Teile 24 kg 3,o% " (in 56 Liter Wasser emulgiert) 800 kg 100% Das fertige Mischgut wird - wie bereits beschrieben - mit der Latex-Emulsion durchtränkt.
Das Herstellungsverfahren: In einer. Mischvorrichtung werden Gummigranulat, Polyurethan-Bindemittel und Farbpigmente miteinander homogen vermischt, wobei die Farhpigmente von dem Polyurethan so gebunden werden, daß sie durch Wasser oder wässrige Latex-Emulsion nicht mehr ausgeschwemmt werden können.
Das Gemisch wird in eine Form gebracht oder bei Direktverarbeitung an Ort und Stelle auf den Boden aufgebracht und vorverdichtet. Anschließend wird das Mischgut mit Wasser bezw.
mit der Latex-Emulsion durch Uhersprühen durchtränkt und je nach Erfordernis verpreßt. Bei der Verdichtung wird das Wasser bezw. die wässrige Emulsion in das Mischgut mit eingepreßt, so daß durch die Flüssigkeit größere Hohlräume innerhalb des Materials entstehen, die die Drainagefähigkeit wesentlich erhöhen.
Bei der Verarbeitung an Ort und Stelle bewirkt die Flüssigkeitszugahe und die damit verbundene schnelle Reaktion mit der bereits einsetzenden starken Klebwirkung, daß ein hoher Verdichtungsgrad erreicht werden kann. Die Drainagefähigkeit ist hier optimal.
Durch das Verdichten mittels Walze, Preßluftwerkzeugen o.ä.
dringt ein Teil der Latex-Emulsion durch den aufgebrachten Oberbelag in den Unterboden ein (Kies, Schotter usw.) und verfestigt diesen nach Vernetzung der Latex-Festkörper so, daß eine verfestigende Vorbehandlung desselben mit anderen Bindemitteln überflüssig wird. Die so hergestellten Boden-Beläge sind innerhalb kurzer Zeit beanspruchbar. Eine zusätzliche Beschichtung oder Versiegelung ist nicht erforderlich.

Claims

Patentansprüche Verfahren zur Herstellung von Drainage-Boden-Belägen und sonstigen aus Gummi- bezw. gummiartigen Granulaten gefertigten Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, daß als Binder-System für den Verbund der Granulate ein Einkomponenten-Polyurethan-Bindemittel, vorwiegend ein Desmodur-Prepolymexmit einem Überschuß an freien, reaktiven Isocyanatgruppen, das mit der Luftfeuchtigkeit aushärtend reagiert, mit geeigneten wässrigen Latex-Emulsionen oder / Mischpolymerisaten derart kombiniert wird, daß das mit dem Polyurethan-Anteil an dem Binder-System gefertigte Mischgut nach dem Mischgang,vor der endgültigen Formgebung oder Verdichtung, mit einer je nach Erfordernis an Elastizität, Härte, Stand- und Abriebfestigkeit sowie Hydrolyse-Alkali- und Chemikalienbeständigkeit dosierten Menge oder Konzentration der geeigneten Emulsion durchtränkt wird, wodurch der Polyurethan-Anteil im Mischgut teilweise erheblich gesenkt werden kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenntzeichnet, daß anstelle einer Latex-Emulsion oder Dispersion aus Mischpolymerisaten ausschließlich Wasser als Reaktions- und Beschleunigerkomponente für das Polyurethan-gebundene Mischgut verwendet wird, wobei eine beliebig starke Durchtränkung erfolgen kann.
3. Verfahren nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zugegebene Wasser oder die wässrige Latex-Emulsion bezw. Mischpolymerisat-Dispersion in das Mischgut eingepreßt wird, wodurch für die Drainagefähigkeit vergrößerte Zwischenräume zwischen den Granulaten geschaffen werden.
/ Dispersionen aus 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzten Latex-Emulsionen bezw. Mischpolymerisat-Dispersionen bei der Herstellung von Bodenbelägen an Ort und Stelle im Freien gleichzeitig zur Verfestigung des Unterbodens dienen.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 his 3, dadurch gekennzeichnet, daß andere geeignete Polyurethane oder Polyurethan-Systeme anstelle des genannten Einkomponenten-Prepolymers eingesetzt werden können.
6. Verfahren nach Ansprüchen 1, 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß für spezielle Zwecke hergestellte Polyol-und/oder Isocyanat-Abmischungen, evtl. unter Beigabe von Antischaummitteln, Aktivatoren, Stabilisatoren etc., in das Binder-System einbezogen werden.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2, 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zugegebene Farbpigmente während des Mischganges von dem Polyurethananteil im Mischgut so gebunden werden, daß sie durch die spätere Zugabe von Wasser oder wässrigen Emulsionen bezw. Dispersionen nicht mehr ausgeschwemmt werden.