Projekt 16723/01

Entwicklung biologisch zerlegbarer gummielastischer Verbundwerkstoffe auf Basis von Recyclegummi-Granulat und biopolymeren Bindemitteln

Projektdurchführung

Institut für Lebensmittel- undUmweltforschung e. V.
Arthur-Scheunert-Allee 40/41
14558 Bergholz-Rehbrücke

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Der werkstofflichen Verwertung von Gummigranulat kommt eine zunehmende Bedeutung zu. Die Entwicklung neuer Produkte führt zu neuen Märkten und damit Absatzmöglichkeiten der Produkte.
Das Ziel des Vorhabens ist die Verwertung von Altgummi, insbesondere eines aus Reifen hergestellten Gummigranulates unter Einsatz zu entwickelnder biopolymeren Bindemitteln. Diese Bindemittel basieren auf stärkereichen Rohstoffen wie z. B. Getreide. Dadurch ist die Herstellung neuartiger Materialien möglich. Diese sollen auf Basis ihrer Zusammensetzung zu Eigenschaften führen, die neben der Funktionalität nach Gebrauch die Entsorgung bzw. das Recycling positiv beeinflussen. Durch zu erwartende Synergieeffekte bei der Kombination der Eigenschaft biologische Zerlegbarkeit mit dem gummielastischen Material, sind als Produktziele Materialien vorgesehen, die in den Bereichen Spachtel- und Ausgleichsmassen Anwendung finden sollen. Ein weiteres Produktziel ist das Herstellen von elastischen Schichten auf Basis feinkörniger Gummigranulate formuliert.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenAuf Basis orientierender Vorversuche, bei denen eine Vorauswahl der Rohstoffe erfolgte, wird eine Einschätzung der Qualität und Funktionalität der Rohstoffe vorgenommen. Dabei werden aus dem Rohstoffsortiment der Rubber -Technologie Gummigranulationsmuster ausgewählt und diese auf Verarbeitbarkeit geprüft. Parallel dazu werden Getreidequalitäten ausgesucht, die günstige Verarbeitungseigenschaften aufweisen. Die Teilproduktentwicklung Bindemittel erfolgt durch die Extrusion. Neben der Variation der Getreidearten (Testung auf Eignung hinsichtlich Extrudierbarkeit, Bindevermögen der Extrudate) werden die geeigneten Extrusionsparameter (z. B. Schneckenkonfiguration, Temperaturregime, Energieeintrag) ermittelt. Unter Einbeziehung verschiedener Additive, die z.B. das Bindevermögen erhöhen, als Füllstoff genutzt werden bzw. zur Aufrechterhaltung der gummielastischen Eigenschaften dienen sollen, erfolgt die Erarbeitung verschiedener Rezepturen für die Bindemittel. Diese Formulierungen sind in Abhängigkeit des Zielproduktes unterschiedlich. Es müssen Hafteigenschaften (Untergrund) und Bindeeigenschaften variiert werden, um den differenzierten funktionellen Eigenschaften der Zielprodukte, insbesondere das Verhalten beim Aushärten und die Aufrechterhaltung der gummielastischen Eigenschaften gerecht zu werden. Bindemittel und Zielprodukte werden analytisch und hinsichtlich ihrer Funktionalität geprüft.


Ergebnisse und Diskussion

Zwischenauswertung per 07/2001Die Arbeiten erfolgen planmäßig. Im Vordergrund der bisher durchgeführten Arbeiten stehen die Untersuchung zur Entwicklung einer Spachtelmasse. Orientierende Untersuchungen wurden zu den Komplexen Granulatagglomeration und Kunststoffgranulat für die Anwendung mittels Spritzgießen durchgeführt.
Die Auswertung der Versuche zeigt realisierbare Lösungen auf, durch den Einsatz der Extrudate und mit Wasser als Lösungsmittel, bindende Eigenschaften zu erzielen.
Extrudate, die aus Mehlen verschiedener Getreidearten gewonnen und vermahlen wurden, weisen zwar Bindeeigenschaften, führten aber insbesondere beim Aushärten der ausgestrichenen Massen zu einer starken Rissbildung, unabhängig von den Extrusionsparametern und den Anteil des Gummigranulates. Auch die viskositätssenkenden Zusätze verbesserten die Funktionalität nicht.
Positiv wirkte sich das kombinierte Extrudieren von Mehlen und Gummigranulat aus. Die Rissbildung konnte minimiert bzw. ganz verhindert werden.
Ein Gummianteil von 50 bis 60 Gew. % erscheint bei den bisher durchgeführten Bemusterungen als optimal.
Der Einsatz von Farbstoffen ist möglich, führt aber nicht zu der für spezielle Anwendungen erwünschten Aufhellung der gummihaltigen Produkte.
Kombinationen von biopolymeren und mineralischen Bindemitteln führt zu guten Verarbeitungseigenschaften und einer guten Funktionalität der daraus hergestellten Materialien.


Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation

Mit dem Ziel Unternehmen für die Umsetzung und Vermarktung der Ergebnisse zu gewinnen, wurden im Rahmen der Projektarbeit Kontakte zu folgenden Firmen aufgenommen:
Fa. Walter Goletz GmbH, Kierspe - Kunststoffverarbeiter
In diesem Unternehmen wurden die Ergebnisse der orientierenden Versuche zur Herstellung eines Kunststoffgranulates bemustert. Fa. Enke-Chemie GmbH, Düsseldorf - Hersteller von Baustoffen/chemikalien
Das Unternehmen hat schon im Vorfeld des Vorhabens Interesse an den Produktentwicklungen (Spachtelmassen) gezeigt.
Fa. Remmers Bauchemikalien GmbH, Löningen - Hersteller von Bauchemikalien
Dem Unternehmen wurden in verschieden Entwicklungsphasen Muster Spachtelmasse vorgestellt. Das Unternehmen ist an der Stoffentwicklung interessiert.
Zu dem o. g. Vorhaben wurde ein Flyer erstellt, der interessierten Betrieben und Verbänden zugesandt wurde sowie in der DBU Geschäftsstelle und im Zentrum für Umweltkommunikation ausliegt.


Fazit

In dem abgeschlossenen Vorhaben gelang es, aus mineralischen Bindemitteln und einer biopolymeren Komponente einen leichten, Trittschall dämmenden Estrich zu entwickeln. Der Einsatz von Recyclinggummigranulat schont wichtige Ressourcen, entlastet die Deponien und ist kostengünstig. Das Estrichmaterial kann vor allem auf alten Holzfußböden aufgebracht und durch das geringe Gewicht bei Altbausanierungen eingesetzt werden.
Als Basis für einen neuen Werkstoff mit Gummizusatz dient das Bioplastik Getrix, eine Entwicklung der IGV GmbH mit einem 65 %igen Anteil an Roggenmehl. Bei Zusätzen von 10 bis 15 % Gummigranulat konnte das Material problemlos im Extruder granuliert werden. Der gewonnene Stoff weist elastische Eigenschaften auf und ist spritzgießfähig.
Außerdem wurde ein wirksames Bindemittel für feinkörnige Gummigranulate entwickelt. Durch Agglomeration mittels Extrusion unter Hinzugabe des Bindemittels wurde ein Gummigranulat definierter Korngröße hergestellt. Er kann als Zusatz von Spezialbitumen eingesetzt werden und weist eine gute Funktionalität auf.