DE4320118C2

DE4320118C2 - Offenporige Formteile für den Baustoffbereich

Info

Publication number: DE4320118C2
Application number: DE4320118A
Authority: DE
Inventors: Lothar Dr Thiele; Hans-Peter Kohlstadt; Klaus Dr Marten; Werner Fahle; Rainer Tost; Dieter Schaefer
Original assignee: LAUSITZER BRAUNKOHLE AG; Henkel AG and Co KGaA
Current assignee: Henkel AG and Co KGaA
Priority date: 1993-06-18
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2013-06-19
Also published as: DE4320118A1

Description

Die Erfindung betrifft offenporige Formteile für den Baustoffbe reich auf der Basis eines duromeren Polyurethans als Bindemittel für körniges Material sowie seine Herstellung nach dem Gießverfah ren und seine Verwendung als Baustoff.

In der Zeitschrift "ADAC Motorwelt" werden im Heft 2 von 1993 auf den Seiten 6, 7 und 8 Pflastersteine beschrieben, die den Regen durchlassen. Insbesondere wird auch über einen "Filterstein" aus zusammengesetzten kleinen Kieselsteinen berichtet, der wie ein durchlässiger Schwamm Regenwasser genau dort versickern läßt, wo es fällt. Er eignet sich nicht nur für Parkplätze, sondern auch für Geh- und Radwege.

Es sollte ein derartiger wasserdurchlässiger Stein oder - allgemeiner ausgedrückt - ein Formteil für den Bausektor entwic kelt werden, der auf einfache Weise herzustellen und zu verlegen ist, sowie eine hohe Qualität sowohl bezüglich der mechanischen Eigenschaften als auch bezüglich seines Umweltverhaltens aufweist.

Die erfindungsgemäße Lösung ist den Patentansprüchen zu entnehmen. Sie besteht im wesentlichen in der Auswahl eines geeigneten Isocyanat-Reaktivharzes als Bindemittel für ein körniges Material, welches trotz eines Staubanteiles noch gut benetzt wird, so daß letztlich nach dem Aushärten des Isocyanat-Reaktivharzes zu einem duromeren Polyurethan ein offenporiges Formteil erhalten wird, das ein Porenvolumen von 30 bis 50 Vol.-% und eine hohe Wasserdurch lässigkeit hat, wobei das Wasser nach einer Kontaktzeit von 7 Tagen nicht oder nicht nennenswert verändert wird.

Das duromere Polyurethan entsteht also durch Härtung eines Isocyanat-Reaktivharzes. Dieses besteht zumindest aus den Kompo nenten Polyol, Polyisocyanat, Katalysator und Thixotropiermittel. Darüber hinaus können auch noch Additive zugesetzt werden, z. B. Füllstoffe, Adsorbentien, oberflächenaktive Stoffe, Pigmente, Flammschutzmittel, Stabilisatoren usw.

Prinzipiell sind alle Polyole, die bereits zur Polyurethan herstellung bekannt sind, auch für die vorliegende Erfindung geeignet. In Betracht kommen insbesondere die an sich bekannten Polyhydroxy-Polyether des Molekulargewichtsbereiches von 60 bis 10 000, vorzugsweise 70 bis 6 000, mit 2 bis 10 Hydroxylgruppen pro Molekül. Derartige Polyhydroxypolyether werden in an sich bekannter Weise durch Alkoxylierung von geeigneten Startermolekülen erhalten, z. B. von Wasser, Propylenglykol, Glycerin, Trimethylolpropan, Sor bit, Rohrzucker usw. Geeignete Alkoxylierungsmittel sind ins besondere Propylenoxid und eventuell auch Ethylenoxid.

Es kommen aber auch die üblichen Polyester-Polyole des Molekular gewichts-Bereiches von 400 bis 10 000 in Frage, wenn sie 2 bis 6 Hydroxylgruppen enthalten. Das ist besonders dann der Fall, wenn es auf eine hervorragende Stabilität gegen Licht- und Wärmeeinwirkung ankommt. Geeignete Polyester-Polyole sind die an sich bekannten Umsetzungsprodukte von überschüssigen Mengen an mehrwertigen Alko holen der als Startermoleküle bereits beispielhaft genannten Art mit mehrbasischen Säuren, wie beispielsweise Bernsteinsäure, Adipinsäure, Phthalsäure, Terephthalsäure oder beliebigen Gemischen derartiger Säuren. Verwendet werden können auch Partialester von gesättigten und ungesättigten Fettsäuren mit Polyhydroxyverbindungen sowie deren eth- oder propoxylierte Deri vate. Bevorzugt wird ein Polyesterdiol aus Hexandiol und Adipinsäure.

Schließlich können auch Prepolymere mit OH-Gruppen eingesetzt wer den, also Oligomere aus Polyisocyanaten und Polyolen in starkem Überschuß.

Als Polyisocyanate sind alle mehrwertigen aromatischen und aliphatischen Isocyanate geeignet. Vorzugsweise enthalten sie im Mittel 2 bis höchstens 4 NCO-Gruppen. Beispielsweise seien als ge eignete Isocyanate genannt: 1,5-Naphthylendiisocyanat, 4,4'-Di phenylmethandiisocyanat (MDI), hydriertes MDI (H₁₂MDI), Xylylen diisocyanat (XDI), Tetramethylxylylendiisocyanat (TMXDI), 4,4'- Diphenyldimethylmethandiisocyanat, Di- und Tetraalkyldiphenyl methandiisocyanat, 4,4'-Dibenzyldiisocyanat, 1,3-Phenylendi isocyanat, 1,4-Phenylendiisocyanat, die Isomeren des Toluylendiiso cyanats (TDI), gegebenenfalls in Mischung, 1-Methyl-2,4-diiso cyanato-cyclohexan, 1,6-Diisocyanato-2,2,4-trimethylhexan, 1,6-Di isocyanato-2,4,4-trimethylhexan, 1-Isocyanatomethyl-3-isocyanato- 1,5,5-trimethyl-cyclohexan (IPDI), chlorierte und bromierte Diiso cyanate, phosphorhaltige Diisocyanate, 4,4'-Diisocyanatophenylper fluorethan, Tetramethoxybutan-1,4-diisocyanat, Butan-1,4-diisocya nat, Hexan-1,6-diisocyanat (HDI), Dicyclohexylmethandiisocyanat, Cyclohexan-1,4-diisocyanat, Ethylen-diisocyanat, Phthalsäure-bis- isocyanatoethylester. Weitere wichtige Diisocyanate sind Trimethyl hexamethylendiisocyanat, 1,4-Diisocyanatobutan, 1,12-Diisocyanato dodecan und Dimerfettsäure-diisocyanat. Interesse verdienen teil weise verkappte Polyisocyanate, welche die Bildung selbstvernetzen der Polyurethane ermöglichen, z. B. dimeres Toluylendiisocyanat. Schließlich können auch Prepolymere eingesetzt werden, also Oligomere mit mehreren Isocyanatgruppen. Sie werden be kanntlich bei einem großen Überschuß von monomerem Polyisocyanat in Gegenwart von z. B. Diolen erhalten. Im allgemeinen werden aroma tische Isocyanate bevorzugt.

Bevorzugt werden die Polyole und Polyisocyanate als Zweikomponen ten-Gießharz eingesetzt, wobei ein niedermolekulares Polyisocyanat und ein gleichfalls verhältnismäßig niedermolekulares Polyol erst kurz vor ihrer Verwendung gemischt werden. Das Polyisocyanat wird mit einem bis zu 50%igem Überschuß an Isocyanat, bezogen auf das Polyol eingesetzt, vorzugsweise mit einem 10 bis 30%igem Über schuß.

Als Katalysatoren werden zinnorganische Verbindungen eingesetzt. Darunter werden Verbindungen verstanden, die sowohl Zinn als auch einen organischen Rest enthalten, insbesondere Verbindungen, die eine oder mehrere Sn-C-Bindungen enthalten. Zu den zinnorganischen Verbindungen im weiteren Sinne zählen z. B. Salze wie Zinnoctoat und Zinnstearat. Zu den Zinnverbindungen im engeren Sinne gehören vor allem Verbindungen des vierwertigen Zinns der allgemeinen Formel R_n+1SnX_3-n, wobei n eine Zahl von 0 bis 2 ist, R eine Alkylgruppe und/oder eine Arylgruppe darstellt und X schließlich eine Sauer stoff-, Schwefel- oder Stickstoff-Verbindung bedeutet. Zweckmäßi gerweise enthält R mindestens 4 C-Atome, insbesondere mindestens 8. Die Obergrenze liegt in der Regel bei 12 C-Atomen. Vorzugsweise ist n = 0 oder 1 sowie eine Mischung von 1 und 0. Vorzugsweise ist X eine Sauerstoff-Verbindung, also ein zinnorganisches Oxid, Hydroxid, Carboxylat oder Ester einer anorganischen Säure. X kann aber auch eine Schwefel-Verbindung sein, also ein zinnorganisches Sulfid, Thiolat oder Thiosäureester. Bei den Sn-S-Verbindungen sind vor allem Thioglykolester interessant, z. B. Verbindungen mit fol genden Resten:
-S-CH₂-CH₂-O-CO-(CH₂)₁₀CH₃ oder
-S-CH₂-CH₂-O-CO-CH₂-CH(C₂H₅)-CH₂-CH₂-CH₂-CH₃.

Derartige Verbindungen erfüllen eine weitere Auswahlregel: Das Mo lekulargewicht der zinnorganischen Verbindung soll vorzugsweise über 400, insbesondere über 600 liegen.

Eine bevorzugte Verbindungsklasse stellen die Dialkyl-ZinnIV- Carboxylate dar (X = O-CO-R¹). Die Carbonsäuren haben 2, vor zugsweise wenigstens 10, insbesondere 14 bis 32 C-Atome. Es können auch Dicarbonsäuren eingesetzt werden. Als Säuren seien ausdrück lich genannt: Adipinsäure, Maleinsäure, Fumarsäure, Terephthal säure, Phenylessigsäure, Benzoesäure, Essigsäure, Propionsäure sowie insbesondere Capryl-, Caprin-, Laurin-, Myristin-, Palmitin- und Stearin-Säure. Konkrete Verbindungen sind Dibutylzinn-diacetat, -dilaurat, Dioctylzinn-diacetat, -dilaurat.

Auch Zinnoxide und -sulfide sowie -thiolate sind brauchbar. Kon krete Verbindungen sind: Bis(tributylzinn)oxid, Dibutylzinndi dodecylthiolat, Dioctylzinndioctylthiolat, Dibutylzinn-bis(thio glykolsäure-2-ethyl-hexylester), Octylzinn-tris(thioglykolsäure- 2-ethyl-hexylester), Dioctylzinn-bis(thioethylenglykol-2-ethyl- hexoat), Dibutylzinn-bis(thioethylenglykollaurat), Dibutylzinn sulfid, Dioctylzinnsulfid, Bis(tributylzinn)sulfid, Dibutylzinn- bis(thioglykolsäure-2-ethylhexylester), Dioctylzinn-bis(thio glykolsäure-2-ethylhexylester), Octylzinn-tris(thioglykolsäure- 2-ethyl-hexylester), Dioctylzinn-bis(thioethylenglykol-2- ethylhexoat) und Dibutylzinn-bis(thioethylenglykollaurat), Dioctylzinndidodecylthiolat, Dioctylzinn-bis(thioethylenglykol-2- ethylhexoat), Trioctylzinn-thioethylenglykol-2-ethylhexoat sowie Dioctylzinn-bis(thiolatoessigsäure-2-ethylhexylester), Bis(β- methoxycarbonyl-ethyl)zinn-bis(thiolatoessigsäure-2-ethylhexyl ester), Bis(β-acetyl-ethyl)zinn-bis(thiolatoessigsäure-2-ethyl hexylester), Zinn(II)-octylthiolat und Zinn(II)-thioethylenglykol- 2-ethylhexoat.

Außerdem seien noch genannt:
Dibutylzinndiethylat, Dihexylzinndihexylat, Dibutylzinndiacetyl acetonat, Dibutylzinndiethyl-acetylacetat, Bis(butyldichlorzinn)-oxid, Bis(dibutylchlorzinn)sulfid, Zinn(II)-phenolat, Zinn(II)- acetylacetonat, wobei als weitere β-Dicarbonylverbindungen genannt seien: Acetylaceton, Dibenzoylmethan, Benzoylaceton, Acetessig säureethylester, Acetessigsäure-n-propylester, alpha,gamma-Di phenyl-acetessigsäureethylester und Dehydraacetsäure.

Der Katalysator wird vorzugsweise dem Polyol zugesetzt. Seine Menge richtet sich nach seiner Aktivität und den Reaktionsbedingungen. Sie liegt vorzugsweise im Bereich von 0,01 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf das Polyol.

Das Suspendierhilfsmittel dient vor allem dazu, den Staub und die Füllstoffe in dem Isocyanat/Polyol-Reaktivharz zu stabilisieren. Dazu ist zunächst deren Benetzung sehr wichtig. Außerdem soll das Absetzen der Teilchen verhindert werden. Im engen Zusammenhang da mit steht der Thixotropiereffekt des Isocyanat/Polyol-Reaktiv harzes: Beim Mischen mit dem körnigen Material und beim Gießen in die Formen soll es möglichst dünnflüssig sein. Sobald jedoch die äußeren Kräfte nachlassen, soll es möglichst zähflüssig sein, damit es in den Formen nicht nach unten fließt.

Konkrete Stoffe, die diese Aufgaben lösen, sind

- Bentonite, also verunreinigte Tone, die durch Verwitterung vulkanischer Tuffe entstanden sind, insbesondere "Bentone",
- hochdisperse Kieselsäure, also eine Kieselsäure mit über 99,8 Gew.-% an SiO₂, die durch Hydrolyse von Siliciumtetrachlorid in einer Knallgasflamme hergestellt wurde, insbesondere "Aerosil",
- ein Gemisch aus Kieselsäure und Polyethylenfasern, insbesondere amorphe Kieselsäure und fibrilierte Polyethylenfasern (Sylothix-53),
- gehärtetes Ricinusöl, allein oder zusammen mit Ethylen-bis- stearamid bzw. Bis(stearproyl-palmitoyl)ethylendiamin (Hoechst-Wachs-C).

Das Suspendierhilfsmittel wird in einer Menge von bis zu 10 Gew.-% eingesetzt, insbesondere von 0,5 bis 5%, bezogen auf das Polyol. Mit Vergrößerung des Staubanteils des Kies/Sandgemisches ist auch seine Menge zu vergrößern. Dies führt sowohl zu einer besseren Benetzung des Staubes als auch zu einer besseren Bindung des Staubes im nicht ausgehärteten sowie im ausgehärteten Gemisch aus Isocyanat/Polyol-Reaktivharz und körnigem Material. Daher wird so wohl der Staubanteil in der Luft als auch die Lagerstabilität der Formteile im Wasser verbessert. Das Suspendierhilfsmittel wird ebenfalls vorzugsweise dem Polyol zugesetzt.

Daneben kann das Isocyanat/Polyol-Reaktivharz auch noch weitere Additive enthalten. Dazu zählen in erster Linie die Füllstoffe. Sie dienen nicht nur dazu, das Volumen zu vergrößern, sondern auch zur Verbesserung von technischen Eigenschaften, insbesondere des Fließverhaltens und der Benetzung des Staubanteils. Als Füllstoffe eignen sich Carbonate, insbesondere Kalkspat, Kalkstein, Kreide und gecoatetes Calciumcarbonat und Magnesium/Calcium-Carbonat-Doppel salze wie Dolomit, Sulfate wie Barium- und Calciumsulfat, Oxide wie Aluminiumoxid, Silikate wie Kaolin, Feldspat, Wallostonit, Glimmer, Ton und Talkum sowie Siliciumdioxid, Kieselgur, Graphit oder Glas fasern. Die Füllstoffe werden ebenfalls vorzugsweise der Polyol komponente zugesetzt, und zwar in einer Menge von bis zu 70 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 60 Gew.-%, bezogen auf die Harzkomponente.

Dem Polyol wird auch ein Mittel zur Bindung von Wasser zugesetzt, insbesondere Alkali-Aluminium-Silikate (Zeolith-L-Paste). Ihr An teil beträgt bis zu 10 Gew.-%, vorzugsweise 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf das Polyol.

Das Polyol kann auch spezielle Additive wie Dispersionsmittel, Ver dickungsmittel oder Thixotropiermittel enthalten, falls das Sus pensionshilfsmittel diesbezüglich unbefriedigende Eigenschaften aufweist.

Die Additive werden auf bekannte Art und Weise in das Polyol ein gemischt. Man erhält auf diese Art und Weise das sogenannte Harz. Auch dem Polyisocyanat können Additive zugesetzt werden. Jedoch ist es nicht üblich, d. h. der Härter besteht vorzugsweise aus dem Polyisocyanat.

Das Isocyanat/Polyol-Reaktivharz wird als organisches Bindemittel anstelle der sonst üblichen anorganischen Bindemittel verwendet, z. B. anstelle von Zement. Der Zuschlagstoff sowie die Zusätze sind analog zu denen, die im Baustoffbereich üblich sind.

Als Zuschlag dienen körnige Materialien, insbesondere Mineralien. Es handelt sich dabei um gebrochene und/oder ungebrochene Ge steinskörper. Ihre chemische Zusammensetzung ist neben den Korn merkmalen von untergeordneter Bedeutung. Es kann sich um Stoffe wie Siliciumdioxid, Silikate, Kohle, Kalkstein oder Schlacken handeln. Bevorzugt wird Siliciumdioxid in Form von Sand und Kies. Insbeson dere ist Quarzsand geeignet, der zu über 85% aus Quarz besteht. Seine Körnchen sind weitgehend abgerundet und haben einen Durchmesser von 0,06 bis 2 mm. Entsprechende Materialien mit einem Durchmesser von mehr als 2 mm werden als Kies bezeichnet. Für den vorliegenden Fall ist der Feinkies mit einer Korngröße von 2 bis 6,3 mm von besonderer Bedeutung.

Es wird ein Kies/Sandgemisch eingesetzt, dessen Teile einen max. Durchmesser von 6,3, vorzugsweise 4 mm haben. Entschei dend für das erfindungsgemäße Verfahren ist, daß auch körnige Ma terialien mit einem Durchmesser unter 1 mm verwendet werden können, und zwar mit einem Gewichtsanteil bis zu 10 Gew.-%. Davon kann die Hälfte einen Durchmesser von weniger als 0,2 mm haben. Es ist also möglich, ein Kies/Sandgemisch mit einem Staubanteil von 5 Gew.-% zu verwenden. Die Korngrößenverteilung wird auf bekannte Weise durch Siebanalyse bestimmt.

Ein hoher Anteil an Fein- und Mittelsand verringert allerdings die Durchlässigkeit für Wasser. Durch Variation des Anteils läßt sich gezielt die Wasserdurchlässigkeit einstellen. Ein Formteil aus ei ner Mischung von 2 Sandfraktionen mit einem Durchmesser von 0,20 bis 1,0 und 1,0 bis 2,0 im Verhältnis 1 : 1 ist praktisch wasserundurchlässig. Der Staubanteil kann auch bereits als Füll stoff in das Isocyanat/Polyol-Reaktivharz eingearbeitet sein.

Bei geeigneter Korngrößenverteilung braucht also das ursprüngliche Kies/Sandgemisch nur gewaschen zu werden, um z. B. alle organischen und alle quellbaren Bestandteile zu entfernen. Ein Absieben der Staubanteile ist unter Umständen nicht notwendig. Das gewaschene Kies/Sandgemisch wird mit heißer Luft getrocknet und schließlich in Silos unter üblichen Umweltbedingungen gelagert. Vorzugsweise wird das Kies/Sandgemisch jedoch noch vor der Lagerung mit einem Teil des Polyols gemischt, insbesondere wenn das Gemisch einen hohen Staubanteil hat. Das Polyol kann auch noch weitere Komponenten enthalten wie Füllstoffe, Suspendierhilfsmittel und Katalysator. Diese Vorbehandlung führt zu einer vollständigen Benetzung des Kies/Sand/Staubgemisches und damit zu einer vollständigen Ummantelung der einzelnen Partikel. Dadurch wird nicht nur der Staubanteil in der Luft während der Herstellung der Formteile ver ringert, sondern auch die Stabilität der Formteile gegenüber Wasser bei deren Lagerung erhöht.

Das Massenverhältnis von körnigem Material zu Isocyanat/Polyol- Reaktionsharz liegt vorzugsweise unter 20 : 1, insbesondere unter 17 : 1, wobei die Harzkomponente im Isocyanat/Polyol-Reaktionsharz 50% an Füllstoff enthält. Bei einem Kies/Sandgemisch mit 20 Gew.-% an Partikeln unter 1,6 mm Durchmesser verringert sich das Verhält nis auf ca. 10 : 1. Ist der Staubanteil in einem Kies/Sandgemisch mit einer Körnung zwischen 1,6 und 4,0 so hoch, daß die Wasser durchlässigkeit praktisch 0 ist, so werden gleiche Teile an Isocyanat/Polyol-Reaktionsharz und körnigem Material benötigt.

Als Zusatz kommen ähnliche Produkte in Frage wie z. B. beim Beton, um bestimmte zusätzliche Effekte zu erreichen, z. B. Pigmente zur Anfärbung, Glasfasern zur Verstärkung und scharfkantige Materialien zur Rutschfestausrüstung.

Aus dem Isocyanat/Polyol-Reaktionsharz und den körnigen Materialien so wie gegebenenfalls weiteren Zusätzen werden die offenporigen Formteile hergestellt, und zwar im Prinzip nach dem Gießverfahren.

Dazu werden zunächst die beiden Komponenten des Isocyanat/Polyol- Reaktionsharzes dosiert und gemischt, nämlich das Polyol zusammen mit dem Katalysator, dem Suspendierhilfsmittel und gegebenenfalls Additiven als erste Komponente und dem Polyisocyanat als zweite Komponente.

In der Regel werden dann diese Isocyanat/Polyol-Reaktionsharze so wie das körnige Material und gegebenenfalls weitere Zusätze bei Raumtemperatur dosiert und gemischt, bis die festen Bestandteile von dem Harz benetzt sind. Diese Formmasse wird dann drucklos unter Rütteln in die Form mit den gewünschten Dimensionen gegossen. Bei länglichen Formen kann es vorteilhaft sein, einen Druck von z. B. 15 N/cm² anzuwenden. Zusätzlich kann zur Verstärkung ein Vlies, ein Geflecht oder eine Matte aus Glas oder Metall eingelegt werden. Es ist auch möglich, oberflächlich eine Schicht aus dekorativem Mate rial aufzubringen, z. B. weiße Kieselsteine. Es ist ebenfalls mög lich, eine Schicht aus Aktivkohle-Granulat einzubauen, um eine Sperrschicht in dem Formteil zu erhalten. Die Formen werden in der Regel nicht vorgewärmt. Sie sind mit einem handelsüblichen Trenn mittel versehen.

Zur Härtung werden die Formen mit ihrem Inhalt auf 80 bis 150°C erwärmt, was z. B. in einem Umluftofen geschehen kann. Die Erwärmung kann bis zu 2 Stunden dauern, vorzugsweise bis zu einer Stunde, insbesondere bis zu 10 Min. Dabei beginnt die Erwärmzeit mit dem Einfüllen der Formmasse in die Formen und endet mit dem Entformen.

Zweckmäßigerweise wird vor dem Entformen nicht auf 25°C abgekühlt, vorzugsweise nicht auf 50, insbesondere überhaupt nicht, d. h. es wird praktisch bei der Reaktionstemperatur entformt. Entformt wird, wenn kein flüchtiges Isocyanat mehr vorhanden ist und die Formteile soweit gehärtet sind, daß sie sich ohne Schwierigkeit handhaben lassen. Dazu zählt nicht nur das Entformen, sondern auch der Transport, die Lagerung und gegebenenfalls eine Nachbearbeitung der Formteile. Die Festigkeiten der Formteile nehmen noch innerhalb eines Tages merklich zu. Diese Nachhärtungszeit hängt von der La gertemperatur, von der Feuchtigkeit (Luftfeuchtigkeit, flüssiges Wasser) und den Dimensionen des Formteils ab.

Bei den Formen handelt es sich um Dauerformen. Sie brauchen nicht jedes Mal nach ihrer Benutzung gereinigt zu werden, sondern viel mehr erst nach ca. 10- oder gar nach 20facher Benutzung.

Die Anlage zur Herstellung der Formteile ist vorzugsweise für ein kontinuierliches halbautomatisches Chargen-Verfahren ausgelegt.

Die so hergestellten Formteile haben hervorragende Eigenschaften, die vor allem auf dem Polyurethan-Bindemittel und seiner Verteilung in dem körnigen Material beruhen.

Das Polyurethan-Bindemittel ist gegenüber Wasser praktisch inert. Die Wasserqualität wird auch nach 7tägiger Kontaktzeit nicht be einflußt. Das gilt nicht nur für die Farbe, den Geruch, die Klar heit und die Oberflächenspannung des Wassers, sondern vor allem auch für seinen Gehalt an Aminen. Die Formteile eignen sich daher als Ausrüstungsgegenstände zur Trinkwassergewinnung.

Das Polyurethan-Bindemittel ist in dem körnigen Material so ver teilt, daß ein Porensystem entsteht. Das Porenvolumen beträgt bis zu 60 Vol.-%, vorzugsweise 30 bis 50 Vol.-%, berechnet als Volumen der Poren, bezogen auf das Volumen der Formteile. Dementsprechend sind die Formteile um etwa bis zur Hälfte leichter als entsprechend dimensionierte kompakte Formteile mit Zement als Bindemittel. Auch die Wärmeleitfähigkeit wird durch die Poren reduziert.

Das Porensystem ist offen, d. h. die Formteile sind permeabel. Sie lassen Gase und Flüssigkeiten durch, z. B. flüssiges oder gasför miges Wasser, Luft oder polare Flüssigkeiten. Die Wasserdurchläs sigkeit ist hoch, und zwar schon bei geringem oder gar keinem Druck, so daß Regenwasser ohne Stauungen versickern kann.

Die Wasserdurchlässigkeit kann gezielt durch geeignete Wahl der Korngröße und Korngrößenverteilung variiert werden. Das gilt sowohl bezüglich der Porenvolumen insgesamt als auch bezüglich der Poren größenverteilung über den Querschnitt des Formteils. Solch ein asymmetrisches Porensystem läßt sich aufbauen, indem man z. B. auf eine Schicht aus mittelkörnigem Material (1 bis 3 mm) eine zweite Schicht aus grobkörnigem Material 3 bis 10 mm aufbringt. Eine Schicht mit kleinkörnigem Material (0,3 bis 1,0 mm) darf nur sehr dünn sein, damit die Durchlässigkeit nicht praktisch auf 0 redu ziert wird.

Durch die gleichmäßige Verteilung des PUR-Bindemittels im körnigen Material werden gute mechanische Eigenschaften erzielt. Die Fe stigkeit der Formvorteile ist für ein organisches Bindemittel er staunlich günstig. Das gilt sowohl für die Druckfestigkeit und Zugfestigkeit als auch für die Biegefestigkeit. Die Schlagzähigkeit ist außerordentlich hoch. Falls diese Werte für spezielle Einsatz gebiete nicht ausreichen sollten, lassen sie sich durch Verstär kungsmittel noch erhöhen. Die hohen Festigkeitswerte können durch Auswahl geeigneter Ausgangsstoffe und durch Zusatz von Stabilisa toren über Jahre weitgehend konstant gehalten werden. So läßt sich z. B. die Hydrolysestabilität durch Verwendung eines Polyether- Polyols anstatt eines Polyester-Polyols wesentlich verbessern.

Aufgrund dieser wertvollen Eigenschaften der offenporigen Formteile eignen sie sich für Einsatzgebiete, in denen ein Permeat drucklos entfernt werden soll, z. B. Wasser durch Versickern. Konkrete Ein satzgebiete sind im Baustoffbereich zu finden, insbesondere

- im Bereich des Garten- und Landschaftsbaus in Form von Gehweg platten, Baumeinfassungen, Kantensteine, Beläge für Terrassen, Ausstellungs- und Sportstätten, z. B. Tennisplätze oder als Be lag für einen Wäschetrockenplatz,
- im Bereich der Landwirtschaft in Form von Bodenbelägen für Stallungen und Platten für Gülle-Sickergruben,
- im Baubereich in Form von Rohren und Platten zur Drainage und zum Schutz von Kellerräumen gegen Druckwasser, atmungsaktiven Mauersteinen und Platten für Kleinkläranlagen und zum Gruben ausbau als Alternative zu Vulkangestein sowie in Form von Vollsteinen als Ersatz für Leichtbetonsteine und schließlich in Form von Pflastersteinen für Parkplätze, Hausvorplätze und Ga ragenböden.

Nach dem konkreten Einsatzgebiet richten sich nicht nur die Zusam mensetzung der Formteile und deren Porensystem, sondern auch deren geometrische Abmessungen. Formteile mit einfachen geometrischen Abmessungen sind Platten, Maurersteine und Fliesen. Es sind aber auch kompliziertere Formen ohne Schwierigkeiten herzustellen, z. B. L-Steine, Hohlkammersteine, Rohre, Blumentröge, Formsteine für eine Hangbepflanzung und sogar Tische und Bänke.

Die erfindungsgemäßen Platten und Maurersteine können Dimensionen von bekannten mineralisch gebundener Bausteinen und Bauplatten ha ben, also z. B. die von Blocksteinen, von Plansteinen sowie von Bauplatten und Bauplanplatten aus Porenbeton. Eine typische Abmes sung für eine derartige Bauplatte ist z. B. 740 × 240 × 75 mm (Länge × Höhe × Dicke). Wie die bekannten Bauteile können auch die erfindungsgemäßen Formteile an ihren Stirn-Flächen und -Seiten ausgebildet sein, z. B. ebenflächig, mit Aussparungen und/oder mit Nut- und Feder-Ausbildung. Ebenso können sie auch z. B. mit Beton stahlmatten bewehrt sein. Die erfindungsgemäßen Formteile können aber auch Abmessungen von üblichen nichtporigen Bausteinen und Bauplatten haben. Die Abmessungen von Gehwegplatten sind dann z. B. 40 × 40 × 5 cm oder 60 × 40 × 5 cm. Die Höhe der Platten kann durch Stege auf das Doppelte oder Dreifache erweitert werden. Es handelt sich dabei dann um Hohlkammerplatten. Pflastersteine haben die ty pischen Abmessungen von 60, 80, 100, 120 und 140 mm Höhe sowie eine max. Länge von 280 mm.

Die Dimensionen der beanspruchten Formteile können auch Segmente von Kreisflächen mit unterschiedlichem Durchmesser darstellen. Sie werden ringförmig um eine Pflanze gelegt und nach und nach ent sprechend dem Wachstum der Pflanze wieder entfernt.

Beispiel

Die Erfindung wird nun im einzelnen an Hand eines Beispieles be schrieben:

Das Isocyanat/Polyol-Reaktivharzgemisch wird aus den beiden Kompo nenten Polyol (Harz) und Polyisocyanat (Härter) hergestellt. Das Harz setzt sich zusammen aus 33 Gew.-% Polypropylendiol und 10 Gew.-% Polyethertriol, 10 Gew.-% Zeolith-Paste, 45% Kreide, 1,6% an pyrogener Kieselsäure sowie weniger als 1% an Dibutylzinnlaurat.

3 Gew.-Teile dieses Harzes werden mit 1 Gew.-Teil des Polyisocyanats Diphenylmethan-4,4-diisocyanat mit einer Funktiona lität von 2,7 bei Raumtemperatur mit einem dynamischen Mischer ge mischt. Man erhält so das Isocyanat/Polyol-Reaktivharz.

Aus 1 Gew.-Teil dieses Isocyanat/Polyol-Reaktivharzes und 16 Gew.-Teilen eines Kies/Sandgemisches wird die Füllmasse durch Mi schen bei Raumtemperatur unter Rütteln hergestellt. Das Kies/Sandgemisch enthält 95 Gew.-% an Partikeln mit einem Durch messer von 1 bis 4 mm und 5 Gew.-% an Partikeln mit einem Durch messer von < 1 mm.

Die Füllmasse wird bei Raumtemperatur unter Rütteln in die Form gegossen, die mit einem Teflonspray beschichtet ist. Zusätzlich wird ein definierter Druck angewendet.

Die Härtung erfolgt bei 140°C in ca. 10 Min. in einem Umluftofen. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird entformt.

Claims

1. Offenporige Formteile für den Baustoffbereich auf der Basis eines duromeren Polyurethans als Bindemittel für ein körniges Material, gekennzeichnet durch ein Porenvolumen von 30 bis 50 Vol.-% und eine hohe Wasserdurchlässigkeit, wobei das Wasser nach einer Kontaktzeit von 7 Tagen nicht oder nicht nennenswert verändert wird, herstellbar durch

a) Mischen eines Polyols und eines Polyisocyanats zu einem Isocyanat/Polyol-Reaktivharz mit einem bis zu 50%igen Überschuß an Isocyanatgruppen, das einen Zinnkatalysator und ein Suspendierhilfsmittel enthält,
b) Mischen des Isocyanat/Polyol-Reaktivharzes mit einem körnigen Material mit einem Durchmesser von bis zu 6,3 mm im Verhältnis 1 : 20 bis 1 : 1, wobei das Isocyanat/Polyol-Reaktivharz bis zu 50 Gew.- % an Füllstoff enthält und wobei das körnige Material bis zu 10 Gew.-% an Körnern mit einem Durchmesser von weniger als 1 mm enthält,
c) Eingießen dieser Füllmasse in Formen unter Rütteln,
d) Erwärmen auf 80 bis 150°C für die Dauer von bis zu 1 Stunde und
e) Entformen.

2. Formteile nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vorbehandlung des körnigen Materials mit einem Teil des Polyols.

3. Formteile nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch Erwärmen für die Dauer von max. 10 Minuten.

4. Formteile nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet durch das Entformen ohne Abkühlung auf 25°C, vorzugsweise 50°C und insbesondere ohne jegliche Abkühlung.

5. Verwendung der offenporigen Formteile nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche als Baustoff.

6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Baustoff-Formteile Wasser versickern lassen.

7. Verwendung nach Anspruch 5 oder 6 zum Belegen von Böden durch Bausteine und Bauplatten.