DE4340188A1

DE4340188A1 - Verfahren zum Herstellen von Polymerbeton

Info

Publication number: DE4340188A1
Application number: DE19934340188
Authority: DE
Inventors: Helmut Hiendl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-11-25
Filing date: 1993-11-25
Publication date: 1995-06-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäß Oberbe griff Patentanspruch 1.

Polymerbeton und Verfahren zu seiner Herstellung sind grundsätzlich bekannt.

Polymerbeton besteht in der Regel aus zwei Komponenten, nämlich aus einem Zuschlag, der vornehmlich von anorganischen Substanzen, wie Sand, Schlacke oder dergl. Zuschlagstoffe gebildet ist, und aus einem Bindemittel in Form eines Kunststoffes, nämlich in Form eines duroplastischen Kunst stoffes.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, mit der ein thermoplastischer Polymerbeton, d. h. ein Polymerbeton mit einem Bindemittel in Form eines thermoplastischen Polymers in einer schonenden und insbesondere auch eine übermäßige thermische Schädigung des Polymers vermeidenden Weise möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 ausgebildet.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Schmelzen des thermoplastischen Polymers erst beim Mischen ohne äußere Wärmezufuhr an den Mischer allein dadurch, daß die an das Polymer beim Mischen vom Zuschlag abgegebene Wärmemenge das Schmelzen des Polymers bewirkt.

Eine übermäßige Erhitzung des thermoplastischen Polymers und hieraus bedingte thermische Schädigungen werden somit wirksam vermieden, da beim Mischen trotz der geringen Leitfähigkeit des Polymers auch eine optimale und innige Übertragung der Wärmeenergie vom Zuschlag an das Polymer gewährleistet sind.

Problematisch bei der Herstellung von thermoplastischen Polymerbeton sind u. a. die geringe Wärmeleitfähigkeit und die geringe thermische Stabilität von Thermoplasten. Diese Problematik wird also bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden.

Mit der Erfindung ist es somit möglich, Polymerbeton oder Formkörper aus diesen Polymerbeton unter Verwendung von Recycling-Kunststoff zu fertigen.

Weiterbildungen der Erfindungen sind Gegenstand der Unter ansprüche.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand der Figur an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Figur ist in schematischer Darstellung eine Anlage zum Herstellen von Formkörpern 1 aus thermoplastisch gebundenen Polymerbeton nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die hergestellten Formkörper 1 sind beispielsweise Bodenplatten, die zum Herstellen befestigter Wege oder Flächen geeignet sind.

Die Anlage besteht im wesentlichen aus einem Vorratsbehälter oder Silo 2 für das thermoplastische Polymer, wie z. B. PS, PE, PP, PVC usw. Als Thermoplaste eignen sich insbesondere auch entsprechende, Recycling-Kunststoffe.

Dem Silo 2 ist eine Mühle 3 nachgeschaltet, in der das Polymer aus dem Silo 2 zunächst fein zerkleinert wird, bevor es dann an einen auf die Mühle 3 folgenden Ofen 4, bei spielsweise Tunnelofen, zum Erwärmen des Polymers auf eine Temperatur Tp weitergeleitet wird.

Weiterhin weist die Anlage einen Vorratsbehälter bzw. ein Silo 5 für den Zuschlag auf, der beispielsweise von Sand, Schlacke oder dergl. anorganischen Substanzen oder einer Mischung solcher Substanzen gebildet ist. Aus dem Silo 5 gelangt der Zuschlag zunächst in einen ebenfalls bevorzugt als Tunnelofen ausgebildeten Ofen 6 zum Erhitzen dieses Zuschlags auf eine Temperatur Tz.

Das im Ofen 6 auf die Temperatur Tp vorgewärmte Polymer wird mit dem im Ofen 6 auf die Temperatur Tz erhitzten Zuschlag in einem vorgegebenen Verhältnis im Mischer 7, der bei spielsweise als Zwangsmischer oder Schneckenmischer ausge bildet ist, zu dem Polymerbeton gemischt, und zwar derart, daß dieser dann bei durch die Mischtemperatur Tm aufge schmolzenem Thermoplast eine plastische Masse bildet, die durch Eindringen in eine Form 8 (Position 1 der Figur) und anschließendes Pressen (Position 11 der Figur) zu dem Formkörper 1 verformt wird, der nach dem Abkühlen der Form entnommen werden kann.

Die Besonderheit des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht also darin, daß das durch die Mühle 3 fein zerkleinerte thermoplastische Polymer in dem Ofen 4 auf die Temperatur Tp erhitzt wird, die unterhalb des Schmelzpunktes des thermo plastischen Polymers liegt, im Ofen 4 also lediglich eine Vorwärmung des Polymers auf die vorgegebene Temperatur Tp erfolgt, der Zuschlag aus dem Silo 5 aber im Ofen 6 auf eine wesentlich höhere Temperatur Tz erhitzt, die insbesondere unter Berücksichtigung des Anteils von Polymer und Zuschlag sowie unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Dichte und Wärmekapazität von Polymer und Zuschlag beim Mischen des vorerwärmten Polymers und des erhitzten Zuschlags die Mischtemperatur TM ergibt, die über dem Schmelzpunkt des thermoplastischen Polymers liegt.

Die Temperatur Tz kann unter Berücksichtigung der Schmelz temperatur und Berücksichtigung der spezifischen Enthalpie, die das verwendete Thermoplast bei den Temperaturen Tm und Tp aufweist und die der Fachmann entsprechenden Veröffent lichungen entnehmen kann, mittels der nachstehenden Formel errechnet werden:

Tz = Tm + a_a/a_zc_pz × (h_p(Tm) - h_p(T_p))

Hierbei sind:
a_p Anteil an Polymer
a_z Anteil an Zuschlag
c_pz Wärmekapazität des Zuschlags in kJ/kgK
h_p(Tm) spezifische Enthalpie des Polymers in kJ/kg bei der Temperatur Tm
h_p(Tp) spezifische Enthalpie des Polymers in kJ/kg bei der Temperatur Tp.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt das Aufschmelzen des Polymers in einer besonders schonenden, eine thermische Schädigung des Polymers vermeidenden Weise dadurch, daß die beiden Komponenten (Polymer und Zuschlag) bei konstanten Druck ohne äußere Wärmezufuhr vermischt werden, wobei Temperaturen Tp und Tz so eingestellt sind, daß Tp deutlich unter dem Schmelzpunkt des Polymers liegt, sich für die Mischung die Mischtemperatur Tm ergibt, die gleich oder größer ist als die Schmelztemperatur des Polymers.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht u. a. von folgenden Erkenntnissen Gebrauch, die den Erfolg dieses Verfahrens sichern:

a) Die Wärmekapazität und Dichte des Zuschlages sind relativ groß (Wärmekapazität: 0,8 - 1,2 kJ/kgK; Dichte 1,5 - 2,6 g/ccm);
b) der Zuschlag ist thermisch stabil;
c) die Dichte des Polymers ist gering (Dichte: 0,9 - 1,4 g/ccm);
d) die Enthalpie der Schmelze ist raltiv niedrig;
e) der Anteil des Polymers am Polymerbeton ist gering.

So ergeben beispielsweise 40 Vol% Polymer im Polymerbeton bei einer Dichte des Polymers von 1,0 g/ccm und einer Dichte des Zuschlages von 2,0 g/ccm nur einen Anteil an Polymer im Polymerbeton von etwa 20 Massenprozent.

f) Das Elastizitätsmodul des Zuschlages ist hoch, wodurch sich der stabile Formkörper 1 ergeben.

Durch das Vorwärmen des Polymers auf die vorgegebene Tempera tur Tp werden reproduzierbare Verhältnisse geschaffen, insbesondere auch mögliche Temperaturschwankungen des Polymers im Silo 2 oder am Ausgang der Mühle 3 kompensiert. Gleichzeitig wird durch das Vorwärmen auch erreicht, daß die Temperatur Tz des erhitzten Zuschlags möglichst niedrig gehalten werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Formkörper
2 Silo
3 Mühle
4 Ofen
5 Silo
6 Ofen
7 Mischer
8 Form.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen von Polymerbeton aus einem Polymer und einem Zuschlag, bei dem (Verfahren) ein vorgegebener Anteil des noch nicht vernetzten Polymers und ein vorgegebener Anteil des Zuschlags in einer Mischeinrichtung zu einer den Polymerbeton bildenden plastischen Masse vermischt werden, dadurch gekenn zeichnet, daß als Polymer ein thermoplastisches Polymer verwendet wird, welches der Mischeinrichtung im nicht-geschmolzenen Zustand zerkleinert zugeführt wird, daß der Zuschlag vor dem Mischen mit dem zerkleinerten Polymer auf eine Temperatur (TZ) erhitzt wird, die so gewählt ist, daß sich insbesondere unter Berücksichtigung der Wärmekapazität und Dichte des Zuschlages sowie des Polymers sowie des Anteils von Polymer und Zuschlag im Polymerbeton eine Mischtemperatur TM ergibt, die wenigs tens gleich der Schmelztemperatur des Polymers ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erhitzen des Zuschlages in ein Ofen, vorzugsweise in einem Tunnelofen erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Polymer vor dem Mischen auf eine Temperatur (TP) vorgewärmt wird, die unter der Schmelztemperatur des Polymers liegt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärmen des Polymers nach dem Zerkleinern erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das thermoplastische Polymer ein Recycling-Kunststoffist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß aus der plastischen Masse Formkörper, beispielsweise Platten durch Formen hergestellt werden.