Herstellung von Kiesklebefiltern mit Polyurethanklebstoffen

Herstellung von Kiesklebefiltern mit Polyurethanklebstoffen

Als Beispiel für die industrielle Bindung kleiner Teilchen wird hier die Herstellung von Kiesklebefiltern behandelt. Einen solchen Filter muss man sich wie ein Kanalisationsrohr von 1 m  Länge und 42 cm Außendurchmesser mit einer Wandstärke von 3,5 cm vorstellen. Der Unterschied zwischen Kanalisationsrohr und Kiesklebefilter besteht in der Wasserdurchlässigkeit der Wände. Bei Kanalisationsrohren setzt man zur Kiesbindung Zement ein und erhält Rohre mit wasserundurchlässigen Wänden. Bei Kiesklebefiltern wird anstelle von Zement Polyurethan(PUR)- oder Epoxid(EP)-Klebstoff zur Klebung der einzelnen Kiespartikel und zur gleichzeitigen Einstellung der Wasserdurchlässigkeit angewendet.

Kiesklebefilter

Kiesklebefilter

Diese Filter nutzt man zur Entwässerung von Tagebauen, Deponien und Baugruben sowie auch zur Brauch- und Trinkwassergewinnung. Um Braunkohletagebaue werden deshalb Riegel mit Brunnen aus Kiesklebefiltern errichtet. Die mechanische Festigkeit der Filter lässt Brunnenausbauteufen von 200 m zu. Allerdings muss der untere Filter nicht die Masse von 199 Filtern zu je 65 kg tragen. Aus der Ringraumverkiesung um den Filter und dem Wasser im Brunnen resultiert ein „Schwimmeffekt“, der zur Entlastung der unteren Filter führt. Auf der anderen Seite führt das Wasser zu einem Quelleffet der dünnen Klebstoffummantelung der einzelnen Kiespartikel und damit zu einer Erweichung.

Die Filter werden bei dem Bau der Brunnen durch Gummimuffen miteinander verbunden. Der Filterhersteller kann auch bis zu 6 Filter mit einem zweikomponentigen PUR-Montageklebstoff zu einer Einheit verkleben, die dann in die Brunnen eingebaut wird.

Bei der  Filterherstellung hat sich ein relativ harter 2-K-PUR-Klebstoff durchgesetzt. Mit ihm wird naturbelassener Quarzsand einer geeigneten Kornklassierung gebunden.  Zur  Filterproduktion  kommt  gewaschener  und  getrockneter  Quarzsand  zum Einsatz, den man über einen Gurtbandförderer einem Schneckenförderer zuführt, der dann die Dosier-, Misch- und Gießeinheit der Produktionsanlage beschickt. Die Quarzsand-Klebstoff-Mischung wird in Formen gefüllt, unter Wärme bei Temperaturen über 100°C ausgehärtet und nach ca. 10 Minuten lässt sich der fertige Kiesklebefilter bereits entformen.


KiesklebefilterProduktionsanlage:
1 – Kiessilos

2 – Schneckenförderer
3 – Dosier- und Mischanlage
4 – Abfüllrohr
5 – Filterformen (im Fußboden)
6 – Entnahmemanipulator mit Filter
7 – Entlüftung

Mit Kiesklassierung und Klebstoffmenge kann die Wasserdurchlässigkeit der Filter eingestellt werden. Große Bedeutung kommt bei dem Herstellungsprozess dem Staubanteil im Quarzsand zu. Dieser ist durch Waschen so stark wie möglich zu reduzieren, um Bindung des Klebstoffs durch Staub zurückzudrängen. Es muss nämlich jeder Kiespartikel vollständig mit Klebstoff umhüllt sein, um Erweichungseffekte der Filter durch Unterwanderung der Klebstoffschicht durch Wasser zu vermeiden. Die resultierende Schwächung der Klebungen würde zum Brunneneinsturz führen.

Die mit dem speziell entwickelten 2-K-PUR-Klebstoff hergestellten Filter besitzen Trink- wassertauglichkeit. Das in den Brunnen gehobene Wasser kann deshalb nicht nur als Brauchwasser genutzt, sondern auch der Trinkwasseraufbereitung zugeführt werden.

Dr. Lothar Thiele