DE4244535C2

DE4244535C2 - Strukturmaterial aus miteinander verbundenen Partikeln, das von Kanälen durchsetzt ist

Info

Publication number: DE4244535C2
Application number: DE19924244535
Authority: DE
Inventors: Gusztav Prof Dr Ing Lang; Uwe Dr Ing Frank
Original assignee: Pebra GmbH
Current assignee: Pebra GmbH
Priority date: 1992-12-30
Filing date: 1992-12-30
Publication date: 1996-08-08
Anticipated expiration: 2012-12-31
Also published as: DE4244535A1

Description

Die Erfindung befaßt sich mit der Wiederverwertung von Kunststoffen und betrifft ein Strukturmaterial aus miteinander verbundenen Partikeln, das von Kanälen durchsetzt ist.

Ein wirtschaftliches Recycling von Kunststoffen (Thermoplaste, Duromere wie Elastomere) mit hoher Recyclingquote in ökologisch sinnvolle und verträgliche Produkte ist trotz großer Entwicklungsanstrengungen noch nicht befriedigend gelöst.

Andererseits werden in Industrieländern große Mengen Baustoffe im Bauwesen benötigt, die jedoch zu einer Versiegelung der Freiflächen führen. Diese Versiegelung redu ziert vor allem in Ballungsgebieten die Grünflächen und führt zu einer Erhöhung der CO₂-Konzentration. Es besteht daher ein Interesse an begrünbaren Bauelementen, die jedoch tragfähig, befahrbar oder begehbar sein müssen. Bisher verwendete Materialien, wie Rasengittersteine aus Beton oder Schotterrasen sind nur Teillösungen, die Nachteile wie erhöhtes Unfallrisiko durch unebene Oberfläche oder mangelnde Tragfähigkeit aufweisen.

Aus DE 37 22 897 A1 ist ein poröser Körper aus miteinander verbundenen, kugel förmigen Füllstoffpartikeln wie Sand bekannt, der von feinen Kanälen durchsetzt ist. Die Füllstoffpartikel sind im wesentlichen homogener Verteilung durch Kunstharz brücken miteinander verbunden. Die homogen verteilten Hohlräume sind noch kleiner als die Sandkörner, so daß der bekannte Körper zum Verstopfen neigt.

Die DE 38 44 664 C2 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von Platten und ähn lichen Körpern mit gegenüber Spanplatten verbesserter Biegefähigkeit und Bruch festigkeit aus einem schüttfähigen Gemisch, das Polyurethanschaumgranulat und Bindemittel sowie gegebenenfalls Partikel aus hartem Integralschaum, Fasern oder Gummipartikel enthält, wobei das Gemisch in einem ersten Preßvorgang mit einem Druck von höchstens 2 N/mm² und daraufhin mit einer Temperatur von weniger als 170°C in einem zweiten Preßvorgang mit einem Druck von höchstens 4 N/mm² ge preßt wird. Das Gemisch kann aus Abfallmaterial bestehen, das auf einer Schlag mühle zu einem Schüttgut zerkleinert wird.

Aus der DE 40 41 864 A1 ist ein Material bekannt, bei dem zerkleinerte Kunststoff abfälle, die in Form von Schlitzen oder dünnen Bahnen vorliegen, unter Wärme und Druck entweder mit oder ohne zusätzliches Bindemittel zu neuen Formteilen verbunden werden. Diese neuen Formteile stellen zwar einen Beitrag zur Wiederverwertung von Kunststoffen dar, sie sind jedoch nur begrenzt einsetzbar. Insbesondere sollen sie zu Lärmschutzzwecken eingesetzt werden.

Aus der DE 21 20 599 C3 ist die Verwendung eines aus granuliertem Polyurethan- Hartschaum und einem Bindemittel bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck her gestellten harten Preßkörpers zum Aufsaugen von Öl bekannt.

Die DE 23 06 916 C3 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Preßkörpers, bei dem vor dem Verpressen ein weiteres ölaufsaugendes Mittel beigemischt wird.

Ausgehend von der DE 37 22 897 A1 liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, das bekannte Strukturmaterial so zu verbessern, daß es vielseitig für was serdurchlässige Zwecke eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Strukturmaterial dadurch gelöst, daß die Partikel eine eckige, kantig-gebrochene Form aufweisen.

Die nur teilweise Verbindung der im wesentlichen nicht homogen verteilten, eckigen, kantig-gebrochenen Partikel bildet eine fachwerkartige Struktur mit großen Hohlräumen und eröffnet dem Material in Verbindung mit seiner niedrigen Dichte und hohen Festigkeit bei großer Flexibilität, guten Haptik, Dämpfungseigenschaft und Bearbeit barkeit vielfältige Einsatzmöglichkeiten insbesondere im Freien.

In einer Ausbilldung der Erfindung werden Partikel aus Kunststoff verwendet. Dies erlaubt eine ökologisch und ökonomisch vorteilhafte Verwertung gebrauchter Kunst stoffe in großen Mengen und ermöglicht dadurch seinen Beitrag zur Reduzierung der mit der Kunststoffproduktion verbundenen Umweltbelastung.

Das erfindungsgemäße Strukturmaterial läßt eine ungleiche Größe der Partikel zu. Dies ist für das Zerkleinerungsverfahren von Vorteil.

Bezüglich der Korngröße gibt es keine Einschränkung. In der Praxis hat sich jedoch ein Wert zwischen 1 und 15 mm besonders bewährt.

Obwohl grundsätzlich die Verbindung der Kunststoffpartikel insbesondere bei Thermo plast ohne zusätzliches Bindemittel möglich ist, erweist sich bei höheren Festigkeits anforderungen ein 1- oder 2-Komponentenbinder als vorteilhaft. Bevorzugt wird ein Bindemittelanteil zwischen 5% und 20%

Die Verwendung von verstärktem, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff er gibt Strukturmaterial mit noch besseren Festigkeitswerten. Dies wirkt sich bei großen Korngrößen besonders günstig aus.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Strukturmaterials kommen bei der Wiederver wendung von Polyurethan, insbesondere bei mirkozellularem Polyurethanschaum besonders zum Tragen, wei es für diesen duromeren Werkstoff bisher nur eine geringe Wiederverwendungsmöglichkeit gibt. Auch ergibt dieses Material besonders gute Dämpfungseigenschaften.

Das Strukturmaterial weist zusammenhängende, gro0e Hohlräume mit Zugänglichkeit von allen Oberflächen auf. Es kann eine Dichte von 0,3 bis 3 g/cm³, bevorzugt von 0,65 g/cm³, aufweisen. Die Wasserdurchlässigkeit kann bis zu 1000 l/min*m² betragen.

Das Strukturmaterial kann noch vielseitiger eingesetzt werden, wenn es mit Zu schlagstoffen durchsetzt ist; beispielsweise bieten sich färbende und feuerhemmende Stoffe an.

Trotz der gewünschten Wasserdurchlässigkeit kann es für bestimmte Fälle günstig sein, z. B. um Wasser zu speichern, wenn die Oberfläche an bestimmten Stellen wasserdicht ausgebildet ist.

Das Strukturmaterial läßt sich ohne weiteres an der Baustelle zu beliebig großen Körpern oder Flächen verarbeiten. Vorteilhaft wird es jedoch auch als Formelement zur Verfügung gestellt, das einfach gelagert und verarbeitet werden kann.

Eine Formgeometrie, die einen verzahnten Eingriff mehrerer Formelemente ermöglicht, erleichtert die Verlegung größerer Gebilde. Eine solche Formgeometrie kann an einer, an mehreren oder an allen Seiten des Formelements vorgesehen sein, um waagrechte, senkrechte oder schräge Flächen zu gestalten.

Die Formelemente sind z. B. als Mauerelemente oder zur Abdeckung oder Pflasterung im Bodenbereich einsetzbar. Sie können Betonelemente o. ä. ersetzen und reduzieren damit den Rohstoffverbrauch, sowie die zu transportieren den Massen. Sie haben, verglichen mit Betonelementen, eine bessere Haptik, Trittschalldämmung, Dämmung von Abrollgeräuschen und ein besseres Isoliervermögen. Sie wirken nicht fußkalt und sind physiologisch neutral.

Zur Ausbildung des gewünschten Hohlraumvolumens bzw. der Dichte kann das Strukturmaterial während des Aushärtens oder danach gepreßt und/oder gewalzt werden. Selbstver ständlich kann die Aushärtung des Binders auch bei höhe rer Temperatur und mittels Katalysatoren erfolgen.

Um Hohlräume zwischen verlegten Formelementen oder zwi schen verlegtem Formelement und vorhandener Anschlußkon tur zu vermeiden, werden diese mit noch nicht ausgehärte tem Strukturmaterial ausgefüllt.

Bei an der Baustelle zu verarbeitendem Strukturmaterial wird die zweite Komponente eines 2-Komponenten-Binders vorteilhaft erst vor der Verarbeitung den mit der Reak tiv-Komponente vorgemischten Kunststoffpartikeln zuge mischt.

Als Anwendungsgebiete werden beispielhaft genannt:

Begrünbare, tragfähige Flächen, wie Wege, Grundstück- und Feuerwehrzufahrten, Parkplätze, Kinderspielplätze, Ab stell- und Deponieflächen. Befestigung von Böschungen und unwegsamen Geländen. Leichte Deckschicht für Flachdächer. Trockene, rutschhemmende Randbegrenzung von Schwimmbä dern. Luft- und wasserdurchlässige Pflasterung um Bäume. Trägerschicht für Anpflanzungen. Gefäß für Zimmerpflan zen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend erläutert. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt des Strukturmaterials;

Fig. 2 eine Ansicht eines Formelements;

Fig. 3 einen Schnitt nach A-A in Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt nach B-B in Fig. 2.

Fig. 1 zeigt im Querschnitt die Kunststoffpartikel 2 als Körner unterschiedlicher Größe, die eine eckige, kantig-gebrochene Form aufweisen. Die Kunststoff partikel 2 sind durch Bindemittel 3 verbunden. Der Binde mittelanteil ist jedoch so gering, daß zwischen den Kunststoffpartikeln Hohlräume ausgebildet sind, die zu sammenhängende, durchgehende Kanäle 1 ergeben, durch die Wasser fließen kann.

Die Verfahrensparameter Preßtemperatur und Preßdruck ha ben bei sonst gleicher Zusammensetzung wesentlichen Ein fluß auf die Größe der Kanäle (Materialdichte).

Diese Abhängigkeiten sind an einem Beispiel in der Tabel le aufgeführt.

Tabelle

Abhängigkeit der Dichte von Preßtemperatur und Preßdruck

Die Fig. 2 bis 4 zeigen ein Formelement 4 mit einer Formgeometrie 5, die es erlaubt, daß die Formelemente formschlüssig ineinandergreifend verlegt werden können. Vertiefungen 6 und Durchgangslöcher 7 dienen zur Veran kerung im Untergrund und für Pflanzen, Erde und ähnli ches.

Die Formelemente 4 können verschieden verlegt werden, z. B. als großflächiges Trockenpflaster mit hoher Wasser durchlässigkeit und Verteilung des Wassers im Untergrund (bei Sandunterlage) oder Sammlung des Wassers mit geziel ter Ableitung. Die Kanäle 1 bleiben ungefüllt, verlegt wird auf wasserdichtem Untergrund oder auf wasserdurch lässiger Sandschicht.

Durch die Formgeometrie 5 ergibt sich eine geschlossene Oberfläche mit Aufnahme hoher, horizontaler Kräfte bei Befahren oder Bewegung des Untergrundes. Die Vertiefun gen 7 auf der Unterseite ergeben eine zusätzliche Verzah nung mit dem Untergrund bzw. dienen zur Ableitung des Wassers.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß die Kanäle 1 mit Erde gefüllt, an der Oberfläche mit Rasen eingesät, und auf Sandschicht verlegt werden. Der Rasen keimt und bildet Wurzeln durch die Kanäle 1. Solange der Untergrund feucht ist, steigt Wasser bei trockener Oberfläche etwa 6 cm im Formelement 4 hoch. Durch die Vertiefungen 6 wird einmal der Rasensamen bis zur Keimung am Abschwemmen durch Regen gehindert, zum anderen verhindern die Vertie fungen 6 ein Abscheren des Grases beim Befahren. In die Durchgangslöcher 7 können z. B. größere Pflanzen einge setzt werden.

Claims

1. Strukturmaterial aus miteinander verbundenen Partikeln, das von Kanälen durchsetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel (2) eine eckige, kantig-gebrochene Form aufweisen.

2. Strukturmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel (2) aus Kunststoff, insbesondere Abfällen sind.

3. Strukturmaterial nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel (2) ungleich groß sind.

4. Strukturmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korngröße der Partikel (2) zwischen 2 und 15 mm liegt.

5. Strukturmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel (2) durch ein Bindemittel (3) verbunden sind.

6. Strukturmaterial nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bindemittelanteil zwischen 5% und 20% liegt.

7. Strukturmaterial nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffpartikel (2) aus verstärktem, insbesondere glasfaserverstärktem Kunststoff sind.

8. Strukturmaterial nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffpartikel (2) aus Polyurethan, insbesondere aus mikrozellularem Polyurethanschaum sind.

9. Strukturmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß seine Dichte zwischen 0,3 und 3 g/cm³, ins besondere bei 0,65 g/cm³, liegt.

10. Strukturmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß seine Wasserdurchlässigkeit zwischen 1 und 1000 l/min*m² liegt.

11. Strukturmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es mit insbesondere farbigen und/oder feuer hemmenden Stoffen durchsetzt ist.

12. Strukturmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Teilbereiche seiner Oberfläche wasserdicht ausgebildet sind.

13. Formelement aus Strukturmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß seine Formgeometrie (5) einen verzahnenden Eingriff mit mehreren Formelementen (4) an einer, mehreren oder allen Seiten ermöglicht.

14. Formelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß seine Oberfläche Vertiefungen (6) aufweist.

15. Formelement nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß es Durchgangslöcher (7) aufweist.

16. Verfahren zur Herstellung des Strukturmaterials nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Bindemittel verbundenen Kunst stoffpartikel während oder nach dem Aushärten des Bindemittels gepreßt und/oder gewalzt werden.

17. Verfahren zur Herstellung des Strukturmaterials nach einem der Ansprüche 5 bis 12 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffpartikel (2) mit einer Reaktiv- Bindemittelkomponente vorgemischt werden und eine Bindemittel komponente zugemischt wird.