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Die
Erfindung betrifft beschichtete Altgummipartikel gemäß dem Oberbegriff
des Schutzanspruches 1.
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Aussortierte
gebrauchte Autoreifen werden häufig
mittels einer mechanischen Zerkleinerung zu Altgummi-Partikel mit
unterschiedlichen Korngrößen umgeformt,
um sie als nicht ideal rundgeformte Partikel als Einstreumaterial
für verschiedene
Bereiche zu verwenden. Eine Zerkleinerung der Altreifen findet unter
Aussortierung von Stahl- und Textilanteilen häufig durch einen Zerreißvorgang
statt. Ein derartiger Zerreißvorgang
hat nicht nur einen nachteiligen Gummigeruch sondern auch das Freisetzen
von in den Altreifen enthaltenen Schadstoffen zur Folge.
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Sofern
derartige Altgummi-Partikel zur Herstellung von Bodenbelägen, wie
sie bei Sportplätzen mit
elastischen Bahnen, Kunstrasen und Matten aufgrund ihrer stoßabsorbierenden
und schwingungsdämpfenden
Eigenschaften benötigt
werden, verwendet werden, ist es üblich, dass ein Bindemittel
mit Farbstoffen und den Altgummi-Partikeln nahezu zeitgleich vermischt
wird und als Gesamtgemisch mit miteinander verbundenen Partikeln
zur Bildung eines Bodenbelags in dieser Mischform ausgehärtet gelassen
wird. Derartige Verfahren erfordern einen sehr hohen Anteil an Bindemittelgemischen.
In
DE 24 55 679 A1 wird
ein Bindemittelgemisch von 25 – 30
Gewichtsanteilen bezogen auf 100 Gewichtsanteile Gummipartikel verwendet.
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DE 21 10 327 A1 beschreibt
ein Verfahren zur Herstellung elastischer Bodenbeläge für Sportplätze, bei
dem Altgummi-Partikel mit Bindemittel und gegebenenfalls Farbpigmenten
direkt an dem Sportplatz vor Ort vermischt werden, auf dem Sportplatz
aufgetragen werden und anschließend
als zähe Masse
aushärten
gelassen wird. Die verwendeten Altgummi-Partikel können hierbei im Laufe der Jahre Schadstoffe,
wie beispielsweise darin enthaltendes Zink, absondern.
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Die
oben genannten Herstellungsverfahren zeigen neben der Gefahr einer
Schadstofffreisetzung durch Abrieb der Sportplatzoberfläche eine
unzureichende Farbumwandlung der zuvor schwarzen Altgummi-Partikel
oder eine nicht zufriedenstellende Farbgebung der Partikel in jeder
gewünschten
Farbe auf. Dies hat unter anderem zur Folge, dass bisher nur bestimmte
Farbtöne
zur Einfärbung
schwarzer Altgummi-Partikel, und dann nur in Verbindung mit stark
bindemittelangereicherten Fertigmassen, zur geeigneten Einfärbung verwendet
werden können.
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Demzufolge
liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, beschichtete
Altgummi-Partikel mit einer effektiven Einfärbung in einem beliebigen Farbton
und mit einem wirkungsvollen Schutz gegen Schadstoffemissionen der
Altgummi-Partikel zur Verfügung
zu stellen.
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Dieser
Aufgabe wird durch die Merkmale des Schutzanspruches 1 gelöst.
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Zur
Herstellung von beschichteten Altgummi-Partikeln können folgende
Schritte durchgeführt werden:
- – Zerkleinern
von als Abfallprodukt vorliegenden Altgummi-Produkten, insbesondere
Altreifen, zu lose vorliegende Altgummi-Partikel;
- – Vermischen
der lose vorliegenden Altgummi-Partikel mit 0,1 – 20 Ma%, vorzugsweise 1 – 10 Ma%,
bezogen auf die Masse der Altgummi-Partikel, an Farbpigmenten mindestens
einer Farbe in einer Mischkammer zu einem homogenen Gemisch;
- – Vermischen
der mit Farbpigmenten beschichteten Altgummi-Partikel mit 1 – 4,5 Ma%,
bezogen auf die Masse der Altgummi-Partikel, eines flüssigen Bindemittelgemisches
aus einem vortemperierten mindestens 2-Komponenten- Polyurethangemisch
und einem verdünnten
Reaktionsstartermittel in der sich bewegenden Mischkammer, und
- – Bewegen
der Mischkammer und der mit den Farbpigmenten und dem Bindemittelgemisch
beschichteten Altgummi-Partikel bis zur Aushärtung des Bindemittelgemisches
derart, dass die beschichteten Altgummi-Partikel weiterhin lose
vorliegen.
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Durch
die Anwendung von zwei getrennten Vermischungsschritten, nämlich zum
Einen das Vermischen der Altgummi-Partikel mit den Farbpigmenten
in einen beliebigen Farbton und zum Anderen das sich anschließende Vermischen
mit einem Bindemittelgemisch, wird ermöglicht, dass auch weiterhin
lose vorliegende Altgummi-Partikel dauerhaft und effektiv beispielsweise
mit pastellartigen Farbtönen
erhalten werden können.
Eine derartige Beschichtung stellt einen wirkungsvollen Schutz gegen
Schadstoffemissionen, insbesondere Zinkemissionen des Altgummis dar.
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Durch
das sich ständige
Bewegen der Mischkammer, die vorzugsweise als Zwangsmischer ausgebildet
ist, wird nicht nur eine optimierte Homogenisierung des Gemisches
aus den Farbpigmenten und den Altgummi-Partikeln, sonder auch das
Vermeiden von Verklebungen zwischen den mit den Bindemittelgemisch
beschichteten Altgummi-Partikeln während des Vermischungsvorganges
und einem sich anschließenden
Aushärtevorgang
erreicht. Auf diese Weise sind einzelne lose, rieselfähige und
beschichtete Altgummi-Partikel erhältlich, die bis zu ihrer weiteren
Verarbeitung, beispielsweise für
das Anfertigen einer Masse für
einen Sportplatzbodenbelag, zwischengelagert werden können. Derartig
eingefärbte und
elastisch ummantelte Altgummi-Partikel können alternativ als Zusatz
in verschiedenste Verbundwerkstoffe, die elastische Eigenschaften
mit bestimmten Farbeffekten erfordern, verwendet werden.
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Die
Altgummi-Produkte in Form von Altreifen werden vorzugsweise durch
Zerreißen
zu Altgummi-Partikel mit einer Korngröße von 0,1 – 5mm, vorzugsweise 0,8 – 2,0 mm
zerkleinert, wobei derartige Partikel eine nicht ideal rundausgebildete
Außenform aufweisen.
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Das
Vermischen der Altgummi-Partikel mit den Farbpigmenten, welches
als ein dem Bindemittelbeschichtungsvorgang vorgeschalteter Prozess stattfindet,
findet in dem Zwangsmischer für
eine Zeitspanne von 1 – 20
min. insbesondere für
5 min. statt. Demgegenüber
zieht sich der Bindemittelgemisch-Beschichtungsvorgang einschließlich dem sich
anschlie ßenden
Aushärtevorgang über eine Zeitspanne
von 1 – 30
min., vorzugsweise ca. 15 min. hinweg, so dass innerhalb einer Zeitspanne
von maximal 50 min., vorzugsweise maximal 35 min., Altgummi-Partikel
in einem gewünschten
Farbton und der Bindemittelgemischbeschichtung vorliegen. Eine derartig
kurze Herstellungszeit hat zur Folge, dass das Verfahren kostengünstig angewendet
werden kann.
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Vor
dem Vermischen der Altgummi-Partikel mit dem flüssigen Bindemittelgemisch werden
zunächst
zwei vortemperierte Komponenten des Bindemittelgemisches zur Bildung
des verdünnten
Reaktionsstartermittels vermischt, diesem anschließend eine
weitere vortemperierte Komponente des Bindemittelgemisches, nämlich eine
Komponente des Polyurethangemisches, zur Bildung eines Zwischengemisches
hinzugefügt
und abschließend
eine weitere aus dem Polyurethangemisch stammenden vortemperierte
Komponente zur Bildung des fertigen Bindemittelgemisches in das
Zwischengemisch eingemischt. Bei dem Polyurethangemisch kann es
sich um 1 – 4
Ma% Polyisocyanat und 1 – 3
Ma% Polyol bezogen auf die Masse der Altgummi-Partikel, handeln.
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Bei
dem Reaktionsstartermittel handelt es sich um ein Gemisch aus 0,001 – 0,1 Ma%
Butylacetat und 0,001 – 0,1
Ma% Metatin Katalysator bezogen auf die Masse der Altgummi-Partikel.
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Die
Vortemperierung der Komponenten kann bei einer Temperatur von vorzugsweise
30°C erfolgen.
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Ein
Einbringen von Warmluft während
des Vermischungsvorganges des Bindemittelgemisches mit den Partikeln
unterstützt
einen Polymerisationsvorgang. Dies führt unter anderem zu einer
schnelleren Aushärtung
der Bindemittelgemischschicht und zu einer dauerhafteren Haltbarkeit
dieser Schicht.
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Während der
Bewegung der Mischkammer zur Aushärtung der Beschichtung beziehungsweise Ummantelung
der weiterhin lose vorliegenden beschichteten Altgummi-Partikel
kann das Vorliegen eines Zustands des Nichtverklebens der einzelnen Partikel
geprüft
werden, um bestimmen zu können, wann
eine ausreichende Aushärtung
vorliegt. Anschließend
findet eine Entleerung der Mischkammer statt.
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Die
beschichteten Altgummi-Partikel sind vorteilhaft mit einer ersten
Schicht aus den Farbpigmenten und einer zweiten Schicht aus dem
Bindemittelgemisch jeweils über
deren gesamte Oberfläche beschichtet.
Hierbei weisen die Farbpigmente einen Anteil von 1 – 10 Ma%
der Masse der zu beschichteten Altgummi-Partikel und das Bindemittelgemisch einen
Anteil von 1 – 4,5
Ma% der Masse der Altgummi-Partikel auf. Dies verdeutlicht, dass
nur geringe Mengen an Farbpigmenten und Bindemittelgemischen zur
dauerhaften Einfärbung
der Altgummi-Partikel erforderlich sind.
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Die
Farbpigmente setzen sich vorzugsweise aus 4 – 6 Ma% calc. Aluminiumsilikat,
0,5 -2 Ma% Eisenoxid
und 0,1 – 0,5
Ma% Titanoxid zusammen. Alternative Farben/Farbtöne und deren Mischungen sind
denkbar.
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Bei
den Farbpigmenten handelt es sich um organische und/oder anorganische
Farbpigmente, die unterschiedliche Farbtöne aufweisen können und in
jedem Mengenverhältnis
miteinander mischbar sind.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Vorteile
und Zweckmäßigkeiten
sind der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung
zu entnehmen.
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Die
einzige Figur zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung
von erfindungsgemäßen beschichteten
Altgummi-Partikeln.
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Zunächst werden
Altreifen durch Zerreißen zu
Altgummi-Partikel mit einer Korngröße von 0,8 – 2 mm zerkleinert (Schritt 1).
Anschließend
findet ein Wiegen 2 der Altgummi-Partikel und gewünschter Farbpigmente
statt. In einem Schritt 3 werden die Altgummi-Partikel
mit den Farbpigmenten in einem Zwangsmischer vermischt und zu einem
homogenen Gemisch durch Bewegen 4 des Zwangsmischers gebracht.
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Sobald
ein homogenes Gemisch vorliegt, welches durch Beobachtung 5 festgestellt
werden kann, werden Komponenten eines Bindemittelgemisches auf eine
Temperatur von 30°C
vortemperiert (Schritt 6), abgewogen (Schritt 6a)
und miteinander vorvermischt (7). Der Schritt 7 kann
auch zeitgleich mit oder vor den vorangegangenen Schritten durchgeführt werden.
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Anschließend wird
das Bindemittelgemisches in den Zwangsmischer, in welchen zeitgleich Wärme eingeleitet
wird (Schritt 7a), eingeleitet (Schritt 8).
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Eine
Bewegung 9 des Zwangsmischers wird solange durchgeführt, bis
das Bindemittelgemisch eine gleichmäßige Oberflächenschicht bildet (Schritt 10).
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Durch
Bewegen 11 des Zwangsmischers findet ein sich anschließendes Aushärten des
Bindemittelgemisches statt (Schritt 12), ohne das die einzelnen
beschichteten Altgummi-Partikel miteinander verkleben. Eine derartige
Aushärtung
wird beobachtet und kann automatisiert getestet werden. Führt ein derartiger
Test zu dem Ergebnis, dass noch keine ausreichende Härte des
Bindemittelgemisches vorliegt, so wird der Zwangsmischer weiter
bewegt (Schritt 11).
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Nach
Vorliegen einer ausreichenden Aushärtung wird der Zwangsmischer
entleert (Schritt 13).
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Beispiel
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Die
als Recyclinggranulat vorliegenden Altgummi-Partikel mit einer Körnung von
0,8 – 2,0
mm werden anfangs abgewogen und in dem Zwangsmischer eingetragen.
Nach dem Start des Zwangsmischers werden folgende Farbpigmente zudosiert:
- 5,0 Ma% calc. Aluminiumsilikat Elast A1 KK
15
- 0,8 Ma% Bayferrox 960 U
- 0,2 Ma% Lichtgelb 8 G
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Nachdem
die Farbpigmente mit dem Recyclinggranulat ca. 5 min. lang homogenisiert
wurden, werden in den sich weiterhin bewegenden Zwangsmischer 4,0
Ma% eines Bindemittelgemisches zudosiert. Das Bindemittelgemisch
setzt sich wie folgt zusammen:
- a) 2,59 Ma%
Polyisocyanat Desmodur N 3 400
- b) 1,37 Ma% Polyol Desmophen VP/LS 2249/1
- c) 0,02 Ma% Butylacetat 98/100
- d) 0,02 Ma% Metatin Katalysator 712.
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Zunächst wird
eine Lösung
aus den Komponenten c) und d) hergestellt und dieser die Komponente
b) hinzugemischt. Ein sich daraus ergebenes Gemisch wird mit der
Komponente a) zur Bildung des fertigen Bindemittelgemisches vermengt.
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Die
Komponenten werden vor Ihrer Vermischung auf eine Temperatur von
30°C vortemperiert.
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Nach
der Vermischung wird das Bindemittelgemisch in den Zwangsmischer
miteingebracht. Zur Unterstützung
des sich anschließenden
Polymerisationsvorganges während
der Ausbildung einer Bindemittelgemischschicht auf jedem Altgummi-Partikel kann
Warmluft in den sich weiterhin bewegenden Zwangsmischer eingeführt werden.
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Nach
ca. 15 min. ist eine ausreichende Aushärtung des Bindemittelgemisches
an der Oberfläche der
Altgummi-Partikel erreicht. Nun kann das Recycling-Granulat in loser
Schüttung
mit einem ansprechenden Pastell-Farbton aus dem Zwangsmischer entnommen
werden und zwischengelagert werden.
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Sämtliche
Merkmale der Erfindung werden sowohl einzeln als auch in Kombination
als erfindungswesentlich betrachtet. Abwandlungen hiervon sind dem
Fachmann geläufig.
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- 1
- Zerkleinern
von Altreifen
- 2
- Wiegen
der Altgummi-Partikel und Farbpigmente
- 3
- Vermischungsvorgang
- 4
- Bewegen
der Mischkammer
- 5
- Abfrage
zum Vorliegen eines homogenen Gemisches
- 6
- Temperierung
der Bindemittelgemisch-Komponenten
- 6a
- Wiegen
der Bindemittelgemisch-Komponenten
- 7
- Vorvermischung
der Bindemittelgemisch-Komponenten
- 7a
- Einleitung
von Wärme
in die Mischkammer
- 8
- Hinzugeben
des Bindemittelgemisches
- 9
- Bewegen
der Mischkammer
- 10
- Abfrage
des Vorliegens einer gleichmäßigen Oberflächenschicht
- 11
- Bewegen
der Mischkammer
- 12
- Abfrage
einer ausreichenden Aushärtung
- 13
- Entleeren
der Mischkammer