DE4428200A1 - Polystyrolgranulat, Verfahren zu seiner Herstellung, sowie Verwendung des Polystyrolgranulats - Google Patents

Polystyrolgranulat, Verfahren zu seiner Herstellung, sowie Verwendung des Polystyrolgranulats

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Description

Die Erfindung betrifft ein geschäumtes Polystyrolgranulat, ein Verfahren zur Herstellung des Polystyrolgranulats und Verwen­ dungen des Polystyrolgranulats.
Durch die insbesondere in Europa eingeführten Müllverordnungen werden Produkte aus geschäumtem Polystyrol bzw. EPS (= mit Treibgas expandiertes Polystyrol) durch Mülltrennung sortenrein gesammelt. Jedoch sind Verunreinigungen bedingt durch zum Bei­ spiel Staub oder Papieretiketten hierbei kaum zu verhindern, so daß ein direktes Recycling von üblichen Polystyrolverpackungen oder Einschmelzen und Wiederverwenden von Polystyrol-Spritzguß­ material nur bedingt möglich ist.
In der Praxis hat sich aus diesem Grund die Wiederverwertung des durch Mülltrennung gesammelten zu sogenannten Flocken zerklei­ nerten geschäumten Polystyrols als Zuschlagstoff für Leichtbeton durchgesetzt und als hochwertig und prinzipiell problemlos durchführbar erwiesen, da leichte Verunreinigungen, wie Staub und Papieretiketten usw., keine Mängel verursachen. Flocken sind Granulate, die aufgrund der Zerkleinerung unregelmäßige, eckige bzw. kantige Raumformen im Vergleich zu den gerundeten, kugel­ förmigen Raumformen von Neumaterial aus geschäumtem Polystyrol­ granulat aufweisen.
Die geschäumten Polystyrolflocken werden beim Mischen von Leichtbeton als Zuschlagstoff in bestimmtem Verhältnis zu Zement und Wasser zugegeben. Um einen Polystyrol-Leichtbeton mit homo­ gener Qualität herzustellen, werden während des Mischens Additi­ ve, zum Beispiel Luftporenbildner, insbesondere Tenside, bei­ gegeben, die eine Luftporenbildung im Zementleim bewirken, so daß die Mischbarkeit der Polystyrolflocken erleichtert und ein Aufschwimmen der Polystyrolschaumflocken im Mischgut verhindert wird.
Diese Additive werden in flüssiger Form während des Mischvor­ gangs des Betons zugegeben.
Die Bauvorschriften, insbesondere die deutschen Bauvorschriften, schreiben nach DIN 4102 vor, daß alle Baustoffe, die auf Bau­ stellen gelagert werden, zumindest der Brandklasse B2 (normale Entflammbarkeit) entsprechen müssen.
Die gemahlenen Polystyrolschaumflocken aus dem gesammelten Mate­ rial sind jedoch leicht entflammbar und dürfen daher nicht auf Baustellen gelagert werden. Auf die Qualität des vor allem aus Verpackungsaltmaterial gesammelten Polystyrols hat man keinen Einfluß, da die unterschiedlichsten Polystyrolsorten vermengt werden, so daß das gesammelte Produkt in der Regel immer leicht entflammbar ist.
Es gibt zwar schwer entflammbare geschäumte Polystyrolgranulate, die als Neumaterial direkt von den Herstellern geliefert werden und mit bromhaltigen Substanzen versetzt sind, die die Flammbar­ keit des Polystyrols vermindern. Bromhaltiges Material ist gif­ tig und teuer, weshalb sein Einsatz vermieden werden sollte. Die Granulate in Kugelform weisen grundsätzlich eine bessere Misch­ barkeit als Flocken auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen, kosten­ günstigen Mitteln ein besser mischbares, vor allem aber schwer entflammbares Polystyrolmaterial in körniger Form zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch ein geschäumtes Polystyrolgranulat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.
Das erfindungsgemäße Polystyrolgranulat ist ohne Zugabe von bromhaltigen Flammschutzmitteln schwer entflammbar, so daß es den Brandklassen B1 und B2 nach DIN 4102 entspricht und somit der Verwendung als Zuschlagstoff für Polystyrol-Leichtbeton nichts im Wege steht, da das schwer entflammbare Polystyrol ohne weitere Sicherheitsvorkehrungen, wie zum Beispiel eines Metall­ behälters oder dergleichen, auf einer Baustelle gelagert werden kann. Die Herstellung des Polystyrolgranulats ist einfach und kostengünstig.
Es stellte sich überraschenderweise heraus, daß durch separates Mischen eines Polystyrolgranulats mit einem in Wasser gelöstem Tensid ein schwer entflammbares Polystyrolgranulat erzeugt wird. Auch nach einer Lagerung von einem halben Jahr ließ sich keine Veränderung an der flammhemmenden Eigenschaft feststellen.
Diese Wirkung versucht man sich dadurch zu erklären, daß das Tensid einen Überzug über die einzelnen Granulatkörner des Poly­ styrolgranulats bildet, der die Zufuhr von Sauerstoff an das Polystyrol unterbindet bzw. erschwert. Es wurde sogar festge­ stellt, daß das erfindungsgemäße Polystyrolgranulat sich nicht mit einer offenen Flamme eines Schweißbrenners oder einer Löt­ lampe entzünden läßt, so daß die Bauvorschriften mehr als er­ füllt sind.
Der Mischvorgang kann in einem üblichen Schneckenmischer mit Förderschnecke, die beispielsweise vier Meter lang ist, erfol­ gen. Der Förderschnecke ist ein Trichter mit einer sogenannten Impfeinrichtung vorgeschaltet, über die die Tensidlösung mit einer Pumpe zugeführt wird. Am Ende der Förderschnecke befindet sich eine Absackeinrichtung, mit der das gemischte Produkt in Säcken luftdicht verpackt wird. Eine typische Zugabemenge der Tensidlösung beträgt etwa 10 Liter pro 1 m³ Polystyrolgranulat.
Das Mischen des Polystyrolgranulats mit der Tensidlösung vorab und das Vorhalten in Gebinden hat den Vorteil, daß auf der Bau­ stelle beim Mischen des Leichtbetons keine Dosierung des Tensids mehr notwendig ist.
Das unbehandelte Polystyrolgranulat kann aus Polystyrolschaum­ flocken, die durch Mahlen aus gesammeltem und zerkleinertem Polystyrolmaterialabfallprodukten gewonnen werden, oder aus frisch geschäumten Perlen (Neumaterial) bestehen, die im wesent­ lichen kugelförmig sind.
Als Tenside werden vorzugsweise anionische Tenside verwendet, insbesondere ein Alkylarylsulfonat, wie zum Beispiel Natrium- Alkyl-(C10-C13)-benzolsulfonat. Es kann jedoch auch ein kationi­ sches Tensid oder ein nichtionisches oder ein amphiphiles oder ein amphoteres Tensid verwendet werden.
Natrium-Alkyl-(C10-C13)-benzolsulfonat ist bereits als Additiv für Polystyrol-Leichtbeton verwendet worden, wobei es bisher aber erst beim Anmischen des Betons der Mischung zugesetzt wur­ de, so daß sich das erfindungsgemäße Polystyrolgranulat nicht bilden konnte. Üblicherweise bewirkt dieses Additiv neben der verbesserten Verarbeitbarkeit des Polystyrol-Leichtbetons eine bessere Wärmeisolierung, geringere Dichte, höhere Frost- und Tausalzbeständigkeit. Der Polystyrol-Leichtbeton ist zudem gut pumpbar.
Nach der Erfindung werden insbesondere diese Eigenschaften in überraschender Weise wesentlich verbessert. Zudem wird mit der Tensidlösung vor allem auch die Entflammbarkeit eines Polysty­ rolgranulats vermindert, was völlig überraschend ist und derzeit noch unerklärbar ist.
Vorzugsweise wird ferner bei der Herstellung des schwer ent­ flammbaren Polystyrolgranulats ein Haltbarkeitsmittel, wie zum Beispiel Formaldehyd, beigemischt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Farbstoff dem Wasser oder dem Tensid oder der Tensidlösung bei­ gemischt, so daß beim Mischvorgang mit dem Polystyrolgranulat eine gleichmäßige Verteilung der Lösung auf den Körnern dem Polystyrolgranulats durch eine einfache optische Inaugenschein­ nahme der Einfärbung überwacht werden kann. Diese Art der Quali­ tätskontrolle erlaubt die einfache und kostengünstige Herstel­ lung großer Mengen schwer entflammbaren Polystyrolgranulats mit gleichbleibend guter homogener Qualität. Dies hat zur Folge, daß nahezu jedes Korn des Polystyrolgranulats mit einer durch den Farbauftrag kontrollierten, definierten Menge des Wirkstoffs benetzt ist, so daß beim Mischen des Betons eine optimale Po­ renbildung und Vermischung gewährleistet werden kann.
Das schwer entflammbare Polystyrolgranulat wird vorzugsweise als Zuschlagstoff für Polystyrol-Leichtbeton verwendet, wobei es auf Baustellen ohne besondere Schutzvorkehrungen in luft- und feuch­ tigkeitsundurchlässigen Gebinden gelagert werden kann. Es kann jedoch auch als schwer entflammbares Dämmaterial verwendet wer­ den, wobei es beispielsweise als Schüttgut in den zu dämmenden Bereich geschüttet wird.
Das erfindungsgemäße Polystyrolgranulat kann zudem zur Herstel­ lung schwer entflammbarer Polystyrolformkörper verwendet werden, wobei die Formkörper aus dem schwer entflammbaren Polystyrols granulat durch eine geeignete, an sich bekannte Verbindungsreak­ tion (zum Beispiel durch Verschweißung oder Sinterung) ausge­ formt werden.
Für die Intensität der Wirkung der Tenside gibt es kein einheit­ liches Maß, weshalb diesbezüglich keine konkreten Werte angege­ ben werden können. Es obliegt dem Fachmann, die Wirkung eines Tensids so auszuwählen, daß eine gezielte Hemmung des Entflam­ mens eintritt.
Beispiele der Herstellung des erfindungsgemäßen Polystyrolgranu­ lats werden nachfolgend beschrieben.
Beispiel 1
Als Ausgangsmaterial werden durch Mahlen aus gesammeltem Poly­ styrolabfallmaterial gewonnene Polystyrolschaumflocken mit einer Lösung gemischt, die folgende Zusammensetzung aufweist:
  • - 2,6 Gew.-% Natrium-Alkyl(C10-C13)-benzolsulfonat, (CAS-Nr. 68411-30-3),
  • - 97,4 Gew.-% Wasser,
  • - 0,1 Gew.-% Formaldehyd 24prozentig
  • - 0,04 Gew.-% Farbstoff (Luconyl-Rot 3855).
1 m³ des Polystyrolgranulats wird mit 10 Liter dieser Lösung in einem Schneckenmischer gemischt. Das feuchte Gemisch wird luft­ dicht abgesackt und in feuchtem Zustand vorgehalten.
Beispiel 2
Es wird wie im Beispiel 1 gearbeitet, wobei jedoch das Ausgangs­ material aus Neumaterial aus frisch geschäumten Polystyrolperlen besteht.
Sowohl das Polystyrolgranulat nach Beispiel 1 als auch das nach Beispiel 2 konnten mit einer offenen Flamme nicht entzündet werden. Die aufzunehmende Mischenergie zur Herstellung von fri­ schem Leichtbeton, insbesondere bei Verwendung von Flocken war geringer. Zudem konnte festgestellt werden, daß mit geringeren Zusatzmengen an Tensidlösung gleiche Verarbeitbarkeiten und Pumpfähigkeiten des Leichtbetons erzielt werden könnten im Ver­ gleich zu üblicherweise hergestelltem frischen Leichtbeton. Woraus diese günstigen Wirkungen, insbesondere bei der Verwen­ dung von Flocken resultieren, ist ebenfalls noch nicht be­ kannt.

Claims (26)

1. Polystyrolgranulat, gekennzeichnet durch eine Umhüllung mit einer Wasser-Ten­ sidlösung.
2. Polystyrolgranulat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Tensid-Wasser-Verhältnis der Umhüllung 1 : 5 bis 1 : 10, vorzugsweise 1 : 7 bis 1 : 9 beträgt und die Lösung vorzugsweise in Mengen von 8 bis 12, insbesondere von 9 bis 11 l/m³ Granulat aufweist.
3. Polystyrolgranulat nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tensid ein anionisches Tensid ist.
4. Polystyrolgranulat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Tensid ein Alkylarylsulfonat ist.
5. Polystyrolgranulat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Tensid Natrium-Alkyl-(C10-C13)-benzolsulfonat ist.
6. Polystyrolgranulat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tensid ein kationisches Tensid ist.
7. Polystyrolgranulat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tensid ein nichtionogenes oder ein amphophiles oder ein amphoteres Tensid ist.
8. Polystyrolgranulat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung einen Farbstoff aufweist.
9. Polystyrolgranulat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff Luconyl-Rot 3855 ist.
10. Polystyrolgranulat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Haltbarkeitsmittel beigemischt wird.
11. Polystyrolgranulat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Haltbarkeitsmittel Formaldehyd ist.
12. Polystyrolgranulat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Polystyrolgranulat aus gesammeltem Polystyrolab­ fallmaterial zerkleinerten Polystyrolschaumflocken besteht.
13. Polystyrolgranulat nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Polstyrolgranulat aus Neumaterial aus frisch ge­ schäumten Perlen besteht.
14. Polystyrolgranulat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Polystyrolgranulat eine Korngröße von 0 bis 15 mm, vorzugsweise 0 bis 10 mm hat.
15. Polystyrolgranulat nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß es luftdicht in Gebinden abgepackt ist.
16. Verfahren zur Herstellung eines feuchten, insbesondere schwer entflammbaren Polystyrolgranulats, insbesondere zur Herstellung eines Granulats nach einem der Ansprüche 1
bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß Polystyrolgranulat mit in Wasser gelöstem Tensid durch Mischen umhüllt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung mit einem Tensid-Wasser-Verhältnis 1 : 5 bis 1 : 10, vorzugsweise 1 : 7 bis 1 : 9 verwendet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 16 und/oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Tensid ein anionisches Tensid verwendet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß als Tensid ein Alkylarylsulfonat verwendet wird.
20. Verfahren zur nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß als Tensid Natrium-Alkyl-(C10-C13)-benzolsulfonat ver­ wendet wird.
21. Verfahren nach Anspruch 16 und/oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Tensid ein kationisches Tensid verwendet wird.
22. Verfahren nach Anspruch 16 und/oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß als Tensid ein nichtionogenes oder ein amphiphiles oder ein amphoteres Tensid verwendet wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung verwendet wird, die einen Farbstoff beige­ mischt enthält und anhand der Kontrolle der Intensität der Einfärbung des Polystyrolgranulats eine gleichmäßige Ver­ teilung der Tensidlösung sowie die Lösungsmenge auf der Oberfläche des Polystyrolgranulats überwacht werden.
24. Verwendung des Polystyrolgranulats nach einem der Ansprüche 1 bis 15, insbesondere hergestellt nach einem der Ansprüche 16 bis 23, als Zuschlagstoff zur Herstellung von Polysty­ rol-Leichtbeton.
25. Verwendung des Polystyrolgranulats nach einem der Ansprüche 1 bis 15, insbesondere hergestellt nach einem der Ansprüche 16 bis 23, als schwer entflammbares Dämmaterial.
26. Verwendung des Polystyrolgranulats nach einem der Ansprüche 1 bis 15, insbesondere hergestellt nach einem der Ansprü­ che 16 bis 23, zur Herstellung schwer entflammbarer Poly­ styrolformkörper.
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