„Verklebter Bodenbelag"
Die Erfindung betrifft einen Bodenbelag, der als Weg- oder Straßenbelag eingesetzt werden kann. Dieser besteht aus einer Mischung von mineralischen Granulaten bestimmter Korngrößen, die mit thermoplastischen Klebstoffen verklebt werden. Dabei soll der Bodenbelag nach seiner Herstellung Hohlräume aufweisen. Der Belag ist in konventionellen Maschinen herstellbar und applizierbar. Der Belag ist auch unter thermischer Belastung mechanisch stabil. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung solcher Bodenbeläge.
Straßenbeläge aus Asphalt sind bekannt. Dabei handelt es sich um verfestigte Schichten aus Granulaten, die mit thermoplastischem Bitumen gebunden werden. Diese Beläge haben den Nachteil, dass bei erhöhter Umgebungstemperatur unter mechanischer Belastung häufig eine Verformung auftritt. Weiterhin ist auch die mechanische Stabilität häufig nicht ausreichend.
In der WO 2006/099819 wird ein Klebstoffsystem zum Herstellen eines Oberbaus einer Fahrbahn beschrieben, die aus Glaspartikeln mit einem reaktiven 1 K oder 2K Klebstoff auf Basis von Polyurethanen oder Epoxiden besteht. Eine Verklebung mit nicht reaktiven thermoplastischen Klebstoffen ist nicht beschrieben.
Die DE 19522091 beschreibt eine wasserdurchlässige Flächenbefestigung, die aus Zuschlagstoffen, Bindemitteln und faserförmigen Materialien besteht. Dabei werden als Bindemittel Harze auf Basis von Polyurethanen, Epoxiden, Acrylaten, Polyolefinen oder Asphalt und Bitumen beschrieben. Eine Auswahl der Bindemittel wird nicht getroffen.
In der WO 2005/075741 wird ein wasserdurchlässiger Bodenbelag beschrieben, der aus bestimmten partikelförmigen Rohstoffen besteht, die mit organischen Klebstoffen verfestigt werden. Als Klebstoffe sind reaktive Polyurethane oder E- poxidharze beschrieben.
In der DE 102004006165 wird ein wasserdurchlässiger Bodenbelag beschrieben, der aus mineralischen Zuschlagstoffen sowie organischen Klebstoffen besteht. Es werden reaktive 2K- oder 1 K- PU-Klebstoffe oder Epoxidklebstoffe beschrieben. Diese werden durch Sprühapplikation aufgebracht.
Die bekannten Bodenbeläge setzen mineralische granulierte Materialien ein, die mit Klebstoffen oder Bitumen oder Asphalt verfestigt werden. Die Anwendung von thermoplastischen Bindemitteln ist problematisch, weil dabei eine gleichmäßige Vermischung von Klebstoff und Granulat erzielt werden muss, anderenfalls sind die Granulate nur wenig gebunden und die verklebte Schicht ist mechanisch nicht belastbar. Weiterhin ist bei der Verwendung von thermoplastischen Klebstoffen wichtig, dass diese bei einer mechanischen Belastung in der Wärme stabil bleiben und nicht unter Druck fließfähig werden. Um dieses nachträgliche Erweichen zu verhindern, werden solche Beläge auch mit vernetzenden 2K-Klebstoffen verklebt. Ein Nachteil solcher reaktiver Systeme liegt darin, dass diese nach dem Mischen nur für kurze Zeit verarbeitbar sind. Außerdem muss zum Erhalt einer sicheren Vernetzung der Klebstoffe ein festes Mischungsverhältnis der Komponenten eingehalten werden. Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren liegt darin, dass dabei besondere Misch- und Applikationsaggregate notwendig sind. Das macht diese Verfahrensweise aufwändig. Bei feuchtigkeitsreaktiven Systemen muss außerdem die Wasserfreiheit der Zuschlagstoffe sichergestellt sein.
Ausgehend von den bekannten Klebstoffen und Applikationsverfahren ergibt sich die Aufgabe, einen Bodenbelag bereitzustellen, der Hohlräume aufweist, und der in dünner Schicht mechanisch stabil ist. Weiterhin soll diese Schicht auch in der Wärme mechanisch stabil sein. Dieser Belag soll mit bekannten Maschinen her-
stellbar sein. Er soll auf verschiedene Unterbauschichten aufzutragen sein und einen belastbaren Mehrschichtbelag ergeben.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Bodenbelag mit Hohlräumen, enthaltend 99,5 bis 80 Gew.-% mineralische Granulate mit einer Korngröße von 0,1 bis 75 mm, wobei die Granulate mit 0,5 bis 20 Gew.-% eines thermoplastischen Schmelzklebstoffs mit einem Erweichungspunkt oberhalb von 80 0C verklebt werden. Dabei soll dieser Bodenbelag aus anorganischen Granulaten ausgewählter Größenverteilung bestehen, die mit thermoplastischen Schmelzklebstoffen verklebt sind, die ein bestimmtes Erweichungs- und Viskositätsverhalten zeigen. Dieser Bodenbelag soll Hohlräume aufweisen. Diese können in einer Ausführungsform miteinander in Verbindung stehen und so zu einer wasserdurchlässigen Schicht führen. Weiterhin kann der erfindungsgemäße Bodenbelag auf einem an sich bekannten Unterbau aufgebracht werden, wobei dann ein Bodenbelag in Form eines Mehrschichtbelags bereitgestellt wird. Weiterhin wird ein Verfahren Herstellung solcher mechanisch stabiler Bodenbeläge zur Verfügung gestellt, wobei ein Gemisch aus mineralischen Granulaten und Schmelzklebstoff in der Wärme gemischt wird, in vermischten Zustand gelagert oder transportiert werden kann, und danach auf eine Unterbauschicht aufgebracht wird.
Ein Bestandteil, aus dem der erfindungsgemäße Bodenbelag besteht, sind Granulate aus mineralischen Materialien. Diese Granulate bestehen aus den bekannten grobkörnigen Mineralien, beispielsweise Stein, Kies, Schotter, Grobsand, Splitt, Keramik oder Glas. Die Korngrößenverteilung der Granulate soll von 0,1 bis 75 mm liegen, insbesondere zwischen 0,1 bis 50 mm. Beispiele für übliche kommerziell erhältliche Korngrößen der Granulate ( Sieblinie) sind zwischen 1 bis 3 mm, 2 bis 4 mm, 5 bis 8 mm, 8 bis 11 mm, 16 -22 mm oder 16-32 mm. Es ist vorteilhaft, mehrere unterschiedliche Sieblinien gemeinsam einzusetzen.
Als Granulate können handelsübliche Mischungen eingesetzt werden, insbesondere Kies, SpNt, Schotter oder Grobsand. Es ist jedoch auch möglich eine farbli-
che Auswahl zu treffen, so dass eine besondere farbliche Gestaltung der Oberfläche möglich ist, beispielsweise aus Glas, Keramik oder farbigen Steinmaterialien. Es ist zu geringen Anteilen auch möglich, gefärbte, harte duroplastische Kunststoffgranulate zuzusetzen.
Das in dem erfindungsgemäßen Bodenbelag enthaltende mineralische Granulat soll bevorzugt verschiedene Korngrößen umfassen. Durch die Auswahl der Granulate ist es möglich, das Hohlraumvolumen in dem Belag zu beeinflussen. So ergeben hohe Korngrößen, beispielsweise Korngrößen zwischen 12 bis 25 mm, einen hohen Anteil von Hohlräumen. Feine Korngrößen, beispielsweise zwischen 1 bis 4 mm, ergeben ein geringeres Hohlraumvolumen.
Es ist zweckmäßig, wenn das Hohlraumvolumen des vernetzten fertigen Belagkörpers zwischen 10 bis 60 Volumen-% beträgt, d.h. der fertige Bodenbelag soll eine Vielzahl von Hohlräumen aufweisen. Insbesondere soll der Anteil 15 bis 45 % betragen. Das Hohlraumvolumen kann als Stauvolumen gemessen werden, worunter das Volumen der Wasseraufnahme eines Körpers verstanden wird, das dieser in seinen Hohlräumen aufnehmen kann.
Es ist erfindungsgemäß von Vorteil zur Verbesserung der Verklebung, dass zu den gewählten Sieblinien ein Anteil von bis zu 10 Gew.-%, bezogen auf die Menge der Granulate, an feinvermahlenem mineralischem Steinmehl enthalten ist. Dieses hat üblicherweise eine Korngröße von ca. 100 bis 250 μm. Über die Menge des Steinmehls und die Menge des Klebstoffs kann die Wasserdurchlässigkeit des Bodenbelages beeinflusst werden. Wird zu dem ausgewählten Granulat ein höherer Anteil von Steinmehl zugegeben, ist es möglich, geschlossene Hohlräume zu erhalten. In diesem Falle werden die Hohlräume teilweise untereinander abgedichtet, so dass ein Durchfließen von Wasser durch den Belag erschwert wird oder unmöglich ist. Ist der Anteil geringer, werden stabil verklebte Beläge erhalten, die eine Wasserdurchlässigkeit durch die Schicht gewährleisten. Eine
Undurchlässigkeit kann auch mit einer hohen Menge des Klebstoffs erreicht werden.
Für die erfindungsgemäße Bodenbelagsschicht als oberste Belagsschicht werden bevorzugt Sieblinien unterhalb von 11 mm eingesetzt, beispielsweise können eine Sieblinie zwischen 1 bis 3 mm mit einer Sieblinie zwischen 4 bis 8 mm zusammen eingesetzt werden. Soll eine untere Tragschicht erstellt werden, sind beispielsweise Sieblinien von 8 bis 32 mm geeignet. Die Korngrößenverteilung definiert sich nach DIN 66145, bei einem Parameter von mindestens 9 und unter Vernachlässigung von je 1 % Über- und Unterkorn.
Als Klebstoff sind thermoplastischen Schmelzklebstoffe geeignet, die eine hohe Erweichungstemperatur aufweisen ( Ring-Ball-Methode, gemessen nach DIN 52011 ). Es handelt sich dabei um bei Raumtemperatur feste, nicht reaktive, lösemittelfreie Klebstoffe, die bei erhöhten Temperaturen aufschmelzen, in der Wärme appliziert werden und beim Abkühlen eine feste Verklebung ergeben. Solche Schmelzklebstoffe enthalten ein oder mehrere thermoplastische Basispolymere sowie Harze, Weichmacher und ggf. andere Additive und Zusatzstoffe. In einem erfindungsgemäß geeigneten Schmelzklebstoff können die bekannten thermoplastischen Basispolymere eingesetzt werden, wie Polyolefine, Ethylenvinyla- cetatcopolymere, Polyamide, Polyester, Polyurethane, Polyacrylate oder Styrol- copolymere oder -blockcopolymere. Solche Polymere sind dem Fachmann im Prinzip bekannt. Über die Auswahl der Monomeren und das Molekulargewicht ist die Erweichungstemperatur zu beeinflussen.
Beispiele für geeignete Basispolymere sind durch radikalische oder koordinative Polymerisation erhältliche Homo- oder Copolymere auf Basis von Ethylen und/oder Propylen sowie ggf. weiteren copolymerisierbaren Monomeren. Bei den Monomeren, die zusätzlich zu Ethylen und/oder Propylen eingesetzt werden können, handelt es sich um die bekannten mit Ethylen/Propylen copolymerisierbaren olefinisch ungesättigte Monomere. Insbesondere handelt es sich um lineare oder
verzweigte C4 bis C2o -α-Olefine, wie Buten, Hexen, Methylpenten, Octen; cyclisch ungesättigte Verbindungen wie Norbonen oder Norbonadien; symmetrisch oder unsymmetrisch substituierte Ethylen-Derivate, wobei als Substituenten Ci bis Ci2 - Alkylreste geeignet sind. Es kann sich dabei um Homopolymere oder Copolyme- re handeln, die auch weitere Monomere enthalten können. Es sollen unter Ho- mo/Copolymere auch Polymere aus mehr als zwei Monomeren verstanden werden. Dabei soll bevorzugt die Menge der Comonomere unterhalb 30 % betragen. Eine Ausführungsform der Erfindung verwendet Copolymere auf Basis von Ethy- len mit C4 bis C2o -α-Olefinen. Eine andere Ausführungsform verwendet Polymere aus Propylen mit C4 bis C2o -α-Olefinen. Ebenso sind Copolymere auf Basis Ethy- len und/oder Propylen geeignet. Diese können auch durch Katalyse mit Metallo- cen-Verbindungen hergestellt werden. Solche Bindemittel sind häufig amorphe ataktische Polyolefine ( APAO ).
Die so erhaltenen (Co)polymere weisen ein Molekulargewicht von 1000 bis zu 200000 g/mol auf, insbesondere von 1500 bis zu 50000 g/mol, besonders bevorzugt bis zu 30000 g/mol (zahlenmittleres Molekulargewicht (MN), durch Gelper- meationschromatographie bestimmbar). Insbesondere sind solche Polymere geeignet, die bei 150 bis 180 0C eine niedrige Viskosität aufweisen. Solche Polyolefine sind dem Fachmann bekannt und können von verschiedenen Herstellern kommerziell erhalten werden.
Weiterhin sind Ethylenvinylacetat (EVA-) Polymere geeignet. Es handelt sich dabei um Copolymere auf Basis von Vinylacetat und Ethylen, die ggf. noch weitere einpolymerisierbare Monomere enthalten können. Diese sollen kristallin oder teilkristallin sein und einen Erweichungspunkt oberhalb von 900C aufweisen. Dabei soll der Gehalt an Vinylacetat von 10 bis 50 Gew.-% liegen, bevorzugt zwischen 15 und 40 Gew.-%, insbesondere 18 bis etwa 30 Gew.-%.
Zusätzlich können weitere Monomere einpolymerisiert enthalten sein, wie beispielsweise C3 bis Cio ungesättigte Carbonsäuren, wie Acrylsäure, Methacrylsäu-
re, Crotonsäure, Isocrotonsäure; α-ß-ungesättigte C4 bis Ci0 -Alkylendicarbon- säuren, wie Maleinsäure, Fumarsäure oder Itaconsäure. Weitere Monomere, die in dem EVA einpolymerisiert sein können, sind beispielsweise Ci bis Ci5 Alkylvi- nylester, Ci bis Ci5 Alkyl(meth)acrylat, Ci bis Ci5 Alkylester von Dicarbonsäuren, beispielsweise wie Alkylfumerat, Methyl(meth)acrylat, Butyl(meth)acrlyat, 2- Ethylhexyl(meth)acrylat; Ci bis C6 Hydroxyalkyl(meth)acrylat, wie Hydroxyethyl- oder Hydroxypropyl(meth)acrylat; Acrylnitril, Acrylamid, Methacrylamid, N- methylol-Acrylamid. Solche Monomere können in Mengen von 0,2 bis 10 Gew.-%, insbesondere bis 5 Gew.-% bezogen auf das Polymer in dem EVA-Copolymeren enthalten sein. Durch die Auswahl der Monomeren können wichtige funktionelle Parameter wie Glasübergangstemperatur (TG), Schmelzpunkt oder Erweichungspunkt beeinflusst werden. Das Molekulargewicht (MN) solcher EVA-Copolymere beträgt üblicherweise zwischen 3000 bis 200000 g/mol, insbesondere bis zu 100000g/mol.
Die Auswahl der EVA-Polymere, Verfahren zu ihrer Herstellung und geeignete Comonomere sind dem Fachmann bekannt. Er kann sie nach anwendungstechnischen Eigenschaften, z.B. der Schmelztemperatur, Schmelzviskosität, Erweichungspunkt oder Haftungseigenschaften, auswählen.
Es können beispielsweise auch elastische thermoplastische Block-Copolymere eingesetzt werden. Unter solchen elastischen Polymeren sind insbesondere Sty- rol-Block-Copolymere zu verstehen, die elastische oder Kautschuk-elastische Eigenschaften aufweisen können. Es kann sich dabei um 2 Block- oder 3 Block- Copolymere handeln, die mindestens einen Styrol-Block aufweisen. Beispiele dafür sind SBR, SAN, Styrol-Isopren-Copolymere (SIS), Styrol-Ethylen/Buthylen- Copolymere (SEBS), Styrol-Ethylen/Propylen-Copolymere (SEPS), Styrol-Isopren- Butylen-Copolymere (SIBS), Strylol-Butadien-Copolymere (SBS), hydrierte Styrol- Butylen-Butadien-Copolymere (SBBS). Solche Block-Copolymere sind dem Fachmann bekannt und kommerziell erhältlich. Über die Länge der Styrol-Blöcke können die Eigenschaften des Block-Copolymeren beeinflusst werden. Solche
Polymere können insbesondere auch als Gemische eingesetzt werden. Diese Produkte sind dem Fachmann bekannt und kommerziell erhältlich.
Als Schmelzklebstoff geeignet sind beispielsweise auch thermoplastische Polyester, wie sie durch Umsetzung von Dicarbonsäuren mit entsprechenden polyfunktionellen Alkoholen, insbesondere difunktionellen Alkoholen, beispielsweise difunk- tionellen Polyethern, wie Polyethylenoxid, erhältlich sind. Solche Polyester sind beispielsweise in der EP-A 028687 beschrieben. Es handelt sich dabei um Umsetzungsprodukte aus aliphatischen, cycloaliphatischen oder aromatischen Dicarbonsäuren, die mit aliphatischen, cyclischen oder aromatischen Polyolen umgesetzt werden können. Durch Auswahl der Carbonsäuren und der Polyole können kristalline oder teilkristalline Polyester erhalten werden. Üblicherweise werden Dicarbonsäuren und Diole miteinander zur Reaktion gebracht. Es ist jedoch auch möglich, dass anteilsweise geringe Mengen an Tricarbonsäuren oder Triolen eingesetzt werden. Die entstehenden Polyester sollen nicht vernetzt sein und aufschmelzbar, bevorzugt sind lineare Polyester. Das Molekulargewicht geeigneter Polyester soll zwischen 1500 bis 30000 g/mol betragen, insbesondere zwischen 3000 bis 20000 g/mol.
Weitere geeignete Schmelzklebstoffe können beispielsweise thermoplastischen Polyamide sein. Geeignete Polyamide sind beispielsweise in der EP-A 749 463 beschrieben. Es handelt sich dabei um Polyamidschmelzklebstoffe auf Basis von Dicarbonsäuren und Polyetherdiaminen. Ebenfalls geeignete Schmelzklebstoffe sind in der EP-A 204 315 beschrieben. Es handelt sich dabei um Polyesteramide, die auf Basis von Polymerfettsäuren und Polyaminen hergestellt werden. Es können auch Blockcopolymere eingesetzt werden aus Polyamiden und Polyethern, die erhalten werden durch die Umsetzung von im wesentlichen linear aufgebauten, mit Carbonsäurefunktionen und/oder Amingruppen terminierten Polyamiden auf Basis von dimerisierten Fettsäuren sowie aliphatischen bzw. cycloaliphatischen Diaminen mit im wesentlichen linearen aliphatischen Polyethern und/oder deren Aminen.
Dimer- bzw. Polymerfettsäuren sind solche Fettsäuren, die in bekannter Weise durch Dimerisierung von aus natürlichen Rohstoffen gewonnen ungesättigten, langkettigen Fettsäuren hergestellt werden, ggf. noch hydriert werden, und anschließend durch Destillation weitergereinigt werden. Zusätzlich zu den Dinnerbzw. Polymerfettsäuren kann die Säurekomponente des Polyamids noch C4 bis Ci4 -Dicarbonsäuren enthalten, Beispiele derartiger Dicarbonsäuren sind Maleinsäure, Succinsäure, Adipinsäure, Azelainsäure, Sebacinsäure, Dodecandisäure, Glutarsäure, Korksäure, Pimelinsäure oder auch aromatische Dicarbonsäuren wie zum Beispiel Terephthalsäure oder Mischungen.
Die Diamin-Komponente besteht im wesentlichen aus einem oder mehreren a- liphatischen Diaminen, vorzugsweise mit einer geraden Anzahl an Kohlenstoffatomen, wobei die Aminogruppen an den Enden der Kohlenstoffketten sind. Die aliphatischen Diamine können 2 bis zu 20 Kohlenstoffatome enthalten, wobei die aliphatische Kette linear oder leicht verzweigt sein kann. Die Amino-Komponente kann weiterhin cyclische Diamine oder heterocyclische Diamine enthalten wie zum Beispiel 1 ,4-Cyclohexandiamin, 4,4'-Diamino-dicyclohexylmethan, Piperazin, Cyclohexan-bis-(methylamin), Isophorondiamin, Dimethylpiperazin, Dipiperi- dylpropan, Dimer-Diamine (Amine hergestellt aus Dimerfettsäuren). Beispielsweise können als Schmelzklebstoff auch Nylontypen eingesetzt, beispielsweise Ny- lon-6,6, Nylon-6,9 oder Nylon-6,12.
Der erfindungsgemäß geeignete Schmelzklebstoff muss mindestens ein Basispolymer enthalten, es ist möglich, auch Gemische von Polymeren einzusetzen. Da die Polymere wesentlich die Eigenschaften des Schmelzklebstoffs beeinflussen, soll der Erweichungspunkt der Basispolymere von 70 bis 200°C liegen, insbesondere oberhalb von 80°C und unterhalb von 160°C. Zusätzlich kann der Schmelzklebstoff weitere Bestandteile enthalten.
Der Schmelzklebstoff enthält mindestens ein Harz. Das Harz bewirkt eine zusätzliche Klebrigkeit und verbessert die Verträglichkeit der Schmelzklebstoff- Komponenten. Es handelt sich dabei insbesondere um Harze, die einen Erweichungspunkt von 70 bis 140 °C (Ring-Ball-Methode, DIN 52011 ) besitzen. Es sind dieses beispielsweise aromatische, aliphatische oder cycloaliphatische Kohlenwasserstoff-Harze, sowie modifizierte oder hydrierte Versionen davon. Beispiele hierfür sind aliphatische oder alicyclische Petroleum-Kohlenwasserstoffharze und hydrierte Derivate. Weitere, im Rahmen der Erfindung geeignete Harze sind Hydroabietylalkohol und seine Ester, insbesondere seine Ester mit aromatischen Carbonsäuren wie Terephthalsäure und Phthalsäure; vorzugsweise modifizierte Naturharze, wie Harzsäuren aus Balsamharz, Tallharz oder Wurzelharz, z.B. vollverseiftes Balsamharz oder Alkylester von gegebenenfalls teilhydriertem Kolophonium mit niedrigen Erweichungspunkten wie z.B. Methyl-, Diethylenglykol-, Glycerin- und Pentaerythrit-Ester; Terpen-Harze, insbesondere Copolymere des Terpens, wie Styrol-Terpene, α-Methyl-Styrol-Terpene, Phenol-modifizierte Ter- penharze sowie hydrierte Derivate davon; Acrylsäure-Copolymerisate, vorzugsweise Styrol-Acrylsäure-Copolymere und Umsetzungs- produkte auf Basis funktioneller Kohlenwasserstoffharze. Bevorzugt ist es, partiell polymehsiertes Tallharz, hydrierte Kohlenwasserstoffharze oder Kolophonium und seine Derivate einzeln oder im Gemisch einzusetzen.
Das Harz besitzt ein niedriges Molekulargewicht von unterhalb 2000 g/mol, insbesondere unterhalb von 1500 g/mol. Es kann chemisch inert sein oder sie kann ggf. noch funktionelle Gruppen enthalten, wie beispielsweise OH-Gruppen, Car- boxylgruppen oder Doppelbindungen. Die Menge des Harzes soll zwischen 0 bis 40 Gew.-% bezogen auf den Schmelzklebstoff betragen, insbesondere 5 bis 30 Gew.-%.
Als weitere Bestandteile sind in dem erfindungsgemäßen Schmelzhaftklebstoff Additive oder Zusatzstoffe enthalten, die bestimmte Eigenschaften des Klebstoffs beeinflussen können, wie z. B. Kohäsionsfestigkeit, Viskosität, Erweichungspunkt
oder Verarbeitungsviskosität. Darunter sind beispielsweise Weichmacher, Stabilisatoren, Wachse, Haftvermittler, Antioxidantien oder ähnliche Zusatzstoffe zu verstehen. Die Menge soll bis zu 30 Gew. % betragen. Es können auch mehrere Additive als Gemisch eingesetzt werden. Weiterhin können Füllstoffe zur Festigkeitserhöhung eingesetzt werden.
Weichmacher werden vorzugsweise zum Einstellen der Viskosität oder der Flexibilität verwendet und sind im allgemeinen in einer Konzentration von 0 - 20 Gew.- %, vorzugsweise von 0 - 10 Gew.-% enthalten. Geeignete Weichmacher sind beispielsweise medizinische Weißöle, naphtenische Mineralöle, Polypropylen-, Polybuten-, Polyisopren-Oligomere, hydrierte Polyisopren- und/oder Polybuta- dien-Oligomere, Benzoatester, Phthalate, Adipate, pflanzliche oder tierische Öle und deren Derivate. Hydrierte Weichmacher werden beispielsweise ausgewählt aus der Gruppe der paraffinischen Kohlenwasserstofföle. Auch Polypropylengly- kol und Polybutylenglykol, sowie Polymethylenglykol sind geeignet.
Gegebenenfalls können dem Schmelzklebstoff Wachse in Mengen von 0 bis 30 Gew.-% zugegeben werden. Die Menge ist dabei so bemessen, dass einerseits die Viskosität auf den gewünschten Bereich abgesenkt wird, andererseits aber die Adhäsion nicht negativ beeinflusst wird. Das Wachs kann natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein. Als natürliche Wachse können pflanzliche Wachse, tierische Wachse, Mineralwachse oder petrochemische Wachse eingesetzt werden. Als chemisch modifizierte Wachse können Hartwachse wie Montanesterwachse, Sarsolwachse usw. eingesetzt werden. Als synthetische Wachse finden Polyalkylenwachse sowie Polyethylenglykolwachse Verwendung. Vorzugsweise werden petrochemische Wachse wie Petrolatum, Mikrowachse sowie synthetische Wachse, insbesondere Polyethylenwachse, Polypropylenwachse, ggf. PE oder PP-Copolymere, Fischer-Tropsch-Harze, Paraffinwachse oder mikrokristalline Wachse eingesetzt.
Eine weitere Gruppe von Additiven sind Stabilisatoren oder Lichtschutzmittel. Sie haben die Aufgabe, die Polymere während der Verarbeitung vor Zersetzung zu schützen. Hier sind insbesondere die Antioxidantien zu nennen. Sie werden üblicherweise in Mengen bis zu 3 Gew.-%, vorzugsweise in Mengen von etwa 0,1 bis 1 ,0 Gew.-% dem Schmelzhaftklebstoff beigefügt.
Ggf. können dem Klebstoff auch Füllstoffe in Mengen bis zu 25 Gew.-% zugesetzt werden, beispielsweise feingemahlene anorganische Verbindungen wie Kreide, beschichtete Kreide, Kalkmehl, Calcium-Magnesium-Carbonate, Aluminiumoxide und -hydroxide, gefällte Kieselsäure, Zeolithe, Bentonite, Glas, Hohlkugeln oder gemahlene Mineralien. Diese sollen als Pulver vorliegen, d.h. eine Korngröße zwischen 1 bis 200 μm aufweisen, insbesondere zwischen 3 bis 100 μm. Diese werden in dem Klebstoff homogen dispergiert. Über Auswahl und Menge kann die Festigkeit des Klebstoffs beeinflusst werden und sein Viskositätsverhalten.
Solche Additive sind dem Fachmann im Prinzip bekannt. Er kann eine Auswahl nach den erwünschten Eigenschaften des Schmelzklebstoffs treffen.
Beispielsweise kann ein entsprechender Schmelzklebstoff bestehen aus 10 - 75 Gew.-% mindestens eines Basispolymeren, 10 - 50 Gew.-% mindestens eines klebrigmachenden Harzes, 0 - 30 Gew.-% mindestens eines Wachses und/oder Weichmachers, 0 - 25 Gew.-% weitere Additive, wie Pigmente Stabilisatoren oder Haftvermittler, wobei die Summe 100 % ergeben soll. Insbesondere geeignet für diese Schmelzklebstoffe sind Basispolymere ausgewählt aus Ethy- lenvinylacetat, Polyolefinen und/oder Polyestern. Die eingesetzten Bestandteile des Schmelzklebstoffs können so gewählt werden, dass diese nicht wasserlöslich sind und nicht mit Wasser auswaschbar. Insbesondere sollen keine umweltgefährdenden Substanzen in einem geeigneten Schmelzklebstoff enthalten sein.
Um eine gute Benetzung der Granulate sicherzustellen, ist es notwendig, dass der Schmelzklebstoff eine Viskosität von 200 bis 30000 mPas bei Mischtempera-
tur aufweist (gemessen nach EN ISO 2555, Brookfield RVT), bevorzugt zwischen 400 und 10000 mPas, insbesondere bis zu 4000 mPas. Die Mischtemperatur soll im Bereich von 150 bis 2000C liegen. Ist die Viskosität zu gering, tritt bei der Verarbeitung oder bei einem Transport eine Entmischung von Klebstoff und Granulat auf, so dass keine ausreichende Verklebung des gesamten Formkörpers sichergestellt ist. Dabei fließt der Klebstoff der Mischung in der Schicht nach unten, so dass an der Oberfläche eine schlechte Verklebung erhalten wird, während an der Unterseite sich der Klebstoff anreichert. Außerdem kann die Wasserdurchlässigkeit negativ beeinflusst werden. Ist die Viskosität zu hoch, ist die Vermischung der Bestandteile nur schwer durchzuführen, und eine ausreichende Benetzung Verbindung von Klebstoff und Granulat ist nicht gegeben.
Der Erweichungspunkt der Schmelzklebstoffe soll oberhalb von 80 0C liegen, bevorzugt oberhalb von 90 0C, er liegt aber meist unterhalb von 150 0C, insbesondere unterhalb von 130 0C. Ist der Erweichungspunkt zu hoch, wird beim Aufschmelzen im Allgemeinen keine geeignete Viskosität erhalten. Ist der Erweichungspunkt zu niedrig, ist die Verklebung des Belags nicht stabil bei erhöhter Umgebungstemperatur.
Aus den Granulaten und dem Schmelzklebstoff wird der erfindungsgemäße Bodenbelag hergestellt. Dabei können von 99,5 bis 80 Gew.-%, bezogen auf die Mischung, an Granulaten eingesetzt werden zusammen mit 0,5 bis 20 Gew.-% des Schmelzklebstoffs, wobei die Summe 100% ergeben soll. Dabei kann die Menge des Klebstoffs vermindert werden, wenn der mittlere Korndurchmesser des Granulats größer ausgewählt wird. Insbesondere bei groben Granulaten, d.h. bei Sieblinien oberhalb von 10 mm, können beispielsweise 1 bis 10 Gew.-% Klebstoff eingesetzt werden. Werden feinere Granulate eingesetzt, beispielsweise mit einer Sieblinie bis zu 10 mm, können 2 bis 15 Gew.-% des Schmelzklebstoffs eingesetzt werden.
Gegebenenfalls ist es möglich, um besondere Eigenschaften des Bodenbelags zu erhalten, dass dem Gemisch noch 0 bis zu 10 Gew.-% sich bekannte Zuschlagstoffe zugesetzt werden können. Dabei kann es sich beispielsweise um faserför- mige Stoffe handeln, Verarbeitungshilfsmittel oder zu recyclisierende Materialien.
Der erfindungsgemäße Bodenbelag kann in bekannten Mischaggregaten hergestellt werden. In einer erfindungsgemäßen Verfahrensweise werden beispielsweise die Granulate als kommerzielle erhältliche Granulate eingesetzt, diese sind ggf. feucht. Die Granulate werden in den ausgewählten Korngrößen zusammengemischt und erwärmt. Zu dieser Mischung wird dann ein erfindungsgemäß geeigneter Schmelzklebstoff gegeben. Die Temperatur beim Mischen soll zwischen 120 bis 2200C betragen, insbesondere zwischen 150 bis 2000C. Durch Umwälzen der Bestandteile wird der Schmelzklebstoff aufgeschmolzen und homogen mit dem Granulat vermischt. Durch die Temperatur wird die Viskosität des Schmelzklebstoffs beeinflusst, so dass eine gute Benetzung der Oberfläche der Granulatteilchen sichergestellt ist. Das Mischen der Bestandteile ist von der Größe des jeweiligen Ansatzes abhängig, üblicherweise ist jedoch eine Mischzeit von 30 Minuten ausreichend.
Diese Mischung wird danach in bekannten Transportgefäßen zu dem Ort gebracht, an dem der Bodenbelag als Formkörper hergestellt werden soll. Dabei ist sicherzustellen, dass während des Transportes die Temperatur so gewählt wird, dass der Schmelzklebstoff flüssig bleibt. Die Temperatur kann nach dem Mischen und Benetzen ggf. etwas abgesenkt werden, so dass eine Entmischung der Bestandteile nicht eintritt. Durch die Verwendung der erfindungsgemäß geeigneten Schmelzklebstoffe ist es möglich, die Mischung einschließlich des Schmelzklebstoffs für 1 bis 12 Stunden bei der Mischtemperatur zu halten. Ein thermischer Abbau des Schmelzklebstoffs nur im geringen Maß festzustellen. Eine entsprechende Probe des Schmelzklebstoffs zeigt nur eine Veränderung der Viskosität um weniger als 20 %. Durch eine kontinuierliche Umwälzung der Mischung, wird ein Separieren auch bei erhöhter Lagertemperatur verhindert.
Eine andere erfindungsgemäße Verfahrensweise zum Herstellen eines erfin- dungsgemäßen Bodenbelags ist die, dass die Mischung wie oben angegeben hergestellt wird. Diese Mischung kann dann unmittelbar weiterverarbeitet werden. Es können Formteile hergestellt werden, beispielsweise eckige oder runde Platten, Randsteine, Steinringe, Hohlkörper, Tröge oder ähnliche Formen. Dabei wird die Mischung in eine geeignete Form gebracht und dort verdichtet. Nach dem Abkühlen kann die Form entfernt werden. Es werden Formkörper erhalten, die als vorgefertigtes Bodenbelagsmaterial als eingesetzt werden können. Dabei können diese Formkörper bevorzugt wasserdurchlässig ausgeführt werden.
Der erfindungsgemäße Bodenbelag kann als Straßen- und Wegoberfläche eingesetzt werden. Dazu ist es möglich, auf einen an sich bekannten Unterbau, der aus groben Granulaten besteht, beispielsweise einer Frostschutzschicht oder einer Tragschicht, oder aus einer Beton- oder Asphaltschicht einen erfindungsgemäßen Bodenbelag als Deckschicht aufzubringen.
In einer Ausführungsform soll der Bodenbelag ein hohes Stauvolumen aufweisen. Das Stauvolumen soll zwischen 10 und 60 % betragen, insbesondere von 20 bis 45 %. Dabei kann der Belag als offenporige Schicht ausgebildet sein, d.h. der Belag besitzt eine hohe Wasserdurchlässigkeit senkrecht durch die Schicht, oder er ist in einer anderen Ausführungsform geschlossen ausgebildet, d.h. der Belag ist für Wasser nicht durchlässig. Die Schichtstärke des erfindungsgemäßen Bodenbelags soll zwischen 10 bis 300 mm betragen, insbesondere als Deckschicht zwischen ca. 20 bis ca. 50 mm, oder als Tragschicht von 100 bis 300 mm. Dabei wird auch in dünner Schichtstärke eine hohe Festigkeit, gemessen als Biegefestigkeit ( nach EN 310 ) erhalten. Die Biegefestigkeit soll über 2 MPa liegen, insbesondere über 3 bis 15 MPa. Dabei soll die Biegefestigkeit auch bei Temperaturen von 0 0C bis 50 0C erhalten werden. Durch eine gleichmäßige Verteilung des Klebstoffs mit dem Granulat ist auch eine gute Verklebung der Oberfläche sichergestellt. Damit ist auch ein Abreiben der Granulatteilchen von der Oberfläche nur
in geringem Umfang festzustellen. Durch die hohe Temperaturstabilität des Klebstoffs ist auch eine mechanische Stabilität der Oberfläche bei erhöhten Temperaturen gegeben. Spurrillenbildung oder ein Verfließen in der Wärme ist vermindert.
Der erfindungsgemäße Bodenbelag weist eine Vielzahl von verbesserten Eigenschaften auf. So ist in der offenporigen Form eine hohe Wasserdurchlässigkeit durch den Belag gewährleistet. Auch kurzzeitige hohe Wassermengen werden von der Oberfläche abgeführt. Auch bei kalten Witterungsbedingungen ist durch den hohen Anteil der Hohlräume noch eine Wasserabfuhr möglich. Weiterhin hat der Bodenbelag die Eigenschaft schallschluckend zu wirken. Durch den Aufbau wird ein erhöhter Anteil an Roll- oder Fahrgeräuschen absorbiert. Durch die Hohlräume bleibt diese Eigenschaft auch für längere Zeit erhalten. Da bei offenporigen Belägen eine hohe Durchflussrate von Wasser möglich ist, können diese Hohlräume sich ggf. von möglichen verstopfenden Substanzen, wie beispielsweise Salzen, wieder reinigen.
Der erfindungsgemäße Bodenbelag kann auch als Tragschicht, d.h. als untere Schicht ausgebildet sein. Dabei ist die Herstellungsweise wie oben bereits beschrieben. Dabei ist die Zusammensetzung der Tragschicht so gewählt, dass größere Korngrößen zusammen mit dem Schmelzklebstoff eingesetzt werden. Dabei ist es nicht notwendig, dass Steinmehl der Mischung zugesetzt werden. Die Schichtstärke beträgt im Allgemeinen 100 bis 300 mm. Solche Schichten sind üblicherweise wasserdurchlässig ausgebildet.
Bei einer bekannten Verfahrensweise wird auf einen Unterbau eine Tragschicht aufgebracht. Diese besteht im Allgemeinen aus groben Granulaten. Es ist bekannt, solche Tragschichten mit 2K-Epoxid-Klebstoffen zu verkleben. Diese verklebten Tragschichten weisen zusammenhängende Hohlräume auf und können Wasser durch die Tragschicht in den Unterbau abfließen lassen.
Auf die Tragschicht wird der erfindungsgemäße Bodenbelag als Deckschicht aufgebracht. Die Tragschicht ist an der Oberfläche rau und uneben. Auf diese Schicht wird die noch nicht gehärtete Mischung im erwärmten Zustand aufgebracht. Dabei ist es möglich, kurzzeitig vor dem Aufbringen die Mischung auf eine etwas höhere Temperatur als zum Transport notwendig zu erwärmen. Nach dem Aufbringen wird die Granulat/Klebstoffmischung verteilt und danach verdichtet. Beim Abkühlen verfestigt sich die Mischung zu dem erfindungsgemäßen Bodenbelag. Der Belag enthält eine Vielzahl von Hohlräumen. Diese können geschlossenporig ausgebildet sein oder sie sind offenporig. Im Falle eines offenporigen Belages ist es möglich, Wasser von der Oberfläche der erfindungsgemäßen Deckschicht in den Untergrund abzuleiten. Im Falle von geschlossen ausgebildetem Bodenbelag nimmt der Belag eine gewisse Menge Wasser auf, die weitere Wassermenge kann seitwärts von dem Bodenbelag abfließen.
In einer besonderen erfindungsgemäßen Arbeitsweise ist es möglich. Den Bodenbelag auf eine Tragschicht aufzubringen, wobei die Tragschicht ebenfalls mit einem erfindungsgemäßen Schmelzklebstoff gebunden wurde. Der erfindungsgemäße Zweischichtbelag aus einer erfindungsgemäß ausgestalteten Tragschicht und einer darauf angebrachten Bodenbelagsschicht kann wasserdurchlässig ausgestaltet werden. Durch die Verwendung eines gleichen Klebstoffs in der Tragschicht und Oberschicht wird eine Vereinfachung des Klebstoffssystems bereitgestellt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung setzt den erfindungsgemäßen Bodenbelag als Reparaturbelag im Straßenbau oder Wegebau ein. Dabei wird als untere Schicht ein bekannter Asphalt-Straßenbelag oder Beton-Straßenbelag eingesetzt. Dabei ist es zweckmäßig, dass die Oberfläche der alten Beschichtung, d.h. die Asphaltschicht oder die Betonschicht, abgefräst wird und so eine weitgehend ebene mit Fräsnuten versehene Oberfläche erzeugt wird. In einer erfindungsgemäßen Arbeitsweise soll diese Oberfläche so ausgestaltet werden, dass die Fräslinien quer zur Fahrbahnlängsrichtung ausgebildet sind. Gegebenfalls ist
es möglich, in regelmäßigen Abständen, beispielsweise zwischen drei bis zehn Metern zusätzlich tiefere Nuten quer zur Fahrbahnrichtung auszufräsen. Auf die so vorbereitete Unterschicht kann der erfindungsgemäße Bodenbelag aufgebracht werden. Durch die unebene Oberfläche des Untergrundes ist eine Verankerung des Bodenbelags auf den Untergrund möglich. Die Deckschicht kann auch thermisch isolierend wirken. Durch den stabilen, verklebten Bodenbelag kann so eine thermisch weniger belastungsfähige untere Schicht vor Erwärmung durch direkte Sonneneinstrahlung geschützt.
In einer weiteren Ausführungsform ist es möglich die Oberfläche der unteren Schicht vorzubehandeln. Dabei kann diese vom Staub gereinigt werden und es wird ein an sich bekannter Primer zum Verkleben des Bodenbelags aufgetragen. Danach kann der erfindungsgemäße Bodenbelag aufgebracht, verteilt und verdichtet werden.
In einer besonderen Ausgestaltung ist der erfindungsgemäße Bodenbelag wasserdurchlässig. Das durch die Oberfläche eindringende Wasser kann in die Querrillen bzw. die Nuten gelangen und von dort seitlich aus der Straßenoberfläche abgeführt werden.
Der erfindungsgemäße Bodenbelag aus Granulatteilchen und thermoplastischem Schmelzklebstoff kann auf einfache Art und Weise mit bekannten Aggregaten gemischt, hergestellt und fertig eingebaut werden. Er weist nach dem Erkalten eine hohe Druckfestigkeit und Biegefestigkeit auf, auch bei erhöhten oder niedrigen Temperaturen. Er wirkt Schall vermindernd und kann auch als wasserdurchlässiger Belag ausgeführt werden. Damit kann ggf. eine bei Regen anfallende Wassermenge durch den Bodenbelag im Erdreich versickern. Der erfindungsgemäße Belag kann als Reparaturbeschichtung oder als Erstbeschichtung ausgeführt werden. Durch die hohe Festigkeit ist eine dünnere Schichtstärke möglich und gleichzeitig eine erhöhte Lebensdauer des Bodenbelags. Durch die Auswahl der Rohstoffe des Schmelzklebstoffs kann sichergestellt werden, dass keine um-
weltgefährdenden Substanzen in das umliegende Erdreich gewaschen werden. Ein anderes Anwendungsgebiet bei vorgefertigten Formkörpern ist der Wegeoder Gartenbau. Dabei können auch tragfähige Flächen erstellt werden, die eine direkte Bepflanzung erlauben.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Schmelzklebstoff:
Beispiel 1 :
Es wird eine Mischung hergestellt aus:
35 g Ethylen/1 -Octen-Copolymer (Affin ity GA 1950)
45 g Kohlenwasserstoffharz ( I-Marv P-125 ) 20 g Paraffinwachs (Sasolwachs H1 ) Viskosität bei 160 0C : 1600 mPas Erweichungspunkt : ca. 95- 100 0C
Beispiel 2:
Es wird eine Mischung hergestellt aus:
31 g EVA- Polymer (Escorene AD 0428)
46 g Kohlenwasserstoffharz (I- Marv P 125) 1 g Stabilisator (Irganox 1010) 24 g Wachs (Sasolwachs H 1 ) Viskosität bei 1800C : 700 mPas Erweichungspunkt: ca. 103 - 110 °C
Beispiel 3:
Es wird eine Mischung hergestellt aus:
40 g EVA Polymer (Evatane 28-05 + Evatane 28-420 )
20 g Kohlenwasserstoffharz (I- Marv P 125)
20 g Kolophoniumharz
20 g Kreide ( Korngröße ca. 50 μm )
Viskosität bei 180 0C : 8500 mPas
Erweichungspunkt: ca. 85 0C
Es wird eine Granulatmischung verschiedener Sieblinien bereitgestellt. Diese wird mit einem Anteil eines Klebstoff nach Beispiel 1 bis 4 vermischt bei einer Tempe-
ratur von 1600C. Danach werden Prüfkörper (440 x 40 x 40 mm) in einer Form erstellt, verdichtet und 2 d bei Raumtemperatur ruhen gelassen.
Tabelle 1 :
Sieblinie 2- 4 mm , Klebstoff 10 % ,
Wasser- Stauvolumen (%) Biegefestigkeit (MPa) Durchlässigkeit (EN 310 )
Klebstoff 1 : offen 20 % 3,2
Klebstoff 2: offen 25 % 4,0
Klebstoff 3: offen 25 % 2,8
Tabelle 2:
Klebstoff 2, Sieblinie 0,1 -11 mm ,
Sieblinie Wasser- Stauvolumen (%) Biegefestigkeit (MPa)
Durchlässigkeit (EN 310 )
0,1 -11 mm 5 % Klebstoff geschlossen 15 3,6
0,1 -11 mm 7% Klebstoff geschlossen 5,6
0,1 - 11 mm 8 % Klebstoff geschlossen 7,5
0,1 -11 mm 10 % Klebstoff geschlossen 9,3
Tabelle 3:
Sieblinie Wasser- Stauvolumen (%) Biegefestigkeit (MPa)
Durchlässigkeit (EN 310 )
2-4 mm 6 % Klebstoff 2 offen 33 2,0
1 -3 mm 8 % Klebstoff 2 offen 27 5,6
2-11 mm 6 % Klebstoff 2 offen 7,5
2-11 mm 10 % Klebstoff 2 9,2
1 -3 mm 8 % Klebstoff 3 offen 25 5,6
8-11 mm 3 % Klebstoff 3 offen 2,4
8-11 mm 8 % Klebstoff 3 offen 3,5
Die verschiedenen Versuche zeigen, dass offen- und geschlossenporige Verklebungen möglich sind. Diese zeigen eine hohe Biegestabilität.
Prüfkörper entsprechend Tabelle 3 wurden nach dem Aushärten 24 h in Wasser gelagert. Nach kurzem Abtropfen würde erneut die Biegefestigkeit bestimmt. Dabei verringerte sich die Biegefestigkeit weniger als 20 %.