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DE2312666A1 - Werkstoff aus gummiabfaellen, insbesondere aus reifenschnitzeln - Google Patents

Werkstoff aus gummiabfaellen, insbesondere aus reifenschnitzeln

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DE2312666A1
DE2312666A1 DE2312666A DE2312666A DE2312666A1 DE 2312666 A1 DE2312666 A1 DE 2312666A1 DE 2312666 A DE2312666 A DE 2312666A DE 2312666 A DE2312666 A DE 2312666A DE 2312666 A1 DE2312666 A1 DE 2312666A1
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DE
Germany
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binder
rubber
layer
rubber chips
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DE2312666A
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Klaus Dipl Ing Bernhard
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Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
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Publication date
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Description

Bayer Aktiengesellschaft
Zentraibereich
~. -> -· -y. ν« -^ /ν Patente, Marken
und Lizenzen
509 Leverkusen, Bayerwerk
Mr/Gr
f 3. März 1973
Werkstoff aus Gummiabfallen, insbesondere aus Reifenschnitzeln
Die vorliegende Erfindung richtet sich auf einen Werkstoff aus Gummiabfällen, insbesondere aus Reifenschnitzeln und aus elastomeren Kunststoffen als Bindemittel. Obwohl Werkstoffe dieser Art bereits seit längerem bekannt sind, haben sie noch kein breites Anwendungsgebiet gefunden, weil sie mit vielen Mängeln behaftet sind.
Andererseits fallen Gummiabfälle in immer größeren Mengen an, insbesondere alte Fahrzeugreifen,wie Auto-, Motorrad-, Flugzeug-, Fahrradreifen usw. Die Vernichtung dieses Altgummis, für den es bisher keine ausreichende Verwendungsmöglichkeit gibt, bereitet im Sinne des Umweltschutzes besondere Schwierigkeiten. Bei den bisherigen Werkstoffen, in denen Reifenschnitzel enthalten sind, sind diese als Füllstoff in massive Elastomerkunststoffe eingebettet. Derartige Werkstoffe sind hohlraumfrei und ihr Eigenschaftsbild wird weitgehend von dem des Kunststoffes bestimmt. Die Größe der Gummiteilchen überschreitet bei diesen Werkstoffen normalerweise nicht das Volumen von etwa 0,5 cm , wobei der Hauptanteil der Teilchen bedeutend kleiner ist. Die Gummischnitzel hierfür werden in der Regel aus dem beim Runderneuerungsprozess von Autoreifen abgeschälten Altgummi gewonnen, indem dieser zerkleinert wird.
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Der Nachteil dabei ist, daß Autoreifen mit Drahteinlagen nicht bis zu der bisher gebräuchlichen Gummischnitzelgröße zerkleinert werden konnten und deshalb nicht verwertbar waren. Überdies sind diese Werkstoffe in der Herstellung relavtiv teuer und wegen der dichten Paclcung der Gummi te ilchen auch relativ, schwer.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Werkstoff auf Basis von Gummiabfällen, insbesondere von Reifenschnitzeln zu schaffen, der auch die Verwertung von Altgummi, der Stahldraht oder andere Einlagen enthält, ermöglicht , und wobei diesem Werkstoff aufgrund seiner Struktur sowohl in technischer als auch in preislicher Hinsicht ein breiteres Anwendungsgebiet offensteht als den bisher bekannten, vergleichbaren Werkstoffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Werkstoff gelöst, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die einzelnen Gummischnitzel. ein Volumen im Bereich von 0,1 cm bis '
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100 cm mit überwiegendem Anteil von 1 cm bis 20 cm aufweisen, und daß das Bindemittel zellige Struktur besitzt und die Hohlräume zwischen den Gummi schnitze In nur teilweise ausfüllt.
Dadurch, daß man gemäß der Erfindung größere Gummiteilchen verwendet als bisher, erspart man übermäßige Zerkle ine rung sarbeit. Gleichzeitig erlauben diese größere Teilchen, daß Metalldrahteinlagen, Textile inlagen usw. in den Gummiabf allen verbleiben können. Sie werden mit entsprechenden Maschinen gleichzeitig mit den Gummiteilchen ζerkleinert. Die größeren
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Teilchen gewährleisten größere Hohlräume zwischen den einzelnen Schnitzeln, so daß das Raumgewicht geringer wird. ¥ill man einen Werkstoff höherer Dichte haben, so ist es ohne weiteres möglich, ihn bei der Herstellung durch Anwendung von Druck zu verdichten. Diese Druckanwendung hat den weiteren Vorteil, daß der Werkstoff eine gewisse Vorspannung erfahrt, die sich in seinen Blastizitätseigenschaften bemerkbar macht. Wegen der geringeren spezifischen Oberfläche der Gummischnitzel kann die maximale Bindemittelmenge, die zur Umhüllung und damit Bindung der Gummitelichen erforderlich ist, im Vergleich mit den bisher verwendeten viel kleineren Schnitzeln vermindert werden, da sie in direkter Abhängigkeit zur spezifischen Oberfläche steht und diese bekanntlich mit zunehmender Schnitzelgröße ab nimmt. Die Verwendung von Bindemitteln mit zelliger Struktur zum Verbinden der einzelnen Gummischnitzel hat den Vorteil, daß relativ geringe Gewichtsmengen an Bindemittel erforderlich sind, so daß auch hierdurch das Gesamtgewicht des Werkstoffes gering gehalten wird. Von besonderem Vorteil ist dabei, daß das Bindemittel die Hohlräume zwischen den GummischnitzeIn nur teilweise ausfüllt. Dadurch wird nämlich erreicht, daß der Werkstoff gas- und flüssigkeitsdurchlässig ist.
Dadurch ergibt sich ein weitgespanntes Anwendungsfeld, beginnend als Füll- oder Isolierstoff,über die Verwendung als Filtermaterial bis hin zum Unterbau für Wege und Plätze, sei es durch direkte Aufbringung als Schicht oder in Form von vorgefertigen Platten.
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Nach einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Werkstoffes beträgt der Anteil des Bindemittel 5 % bis 15^, bezogen auf das Trocke'nraumgewicht der Gummischnitzel. Bei dieser relativ geringen Bindemittelmenge ist ein besonders günstiges Verhältnis der verbleibenden Hohlräume zu den durch die Gummischnitzel eingenommenem Raum des Werkstoffes gewährleistet.
Als Bindemittel sind vielerlei handelsübliche Kleber geeignet, die nach ihrem Abbinden Zellstruktur zeigen.
Im Rahmen der Erfindung haben sich Werkstoffe als besonders günstig erwiesen, deren Bindemittel aus einem l'euchtigkeitshärtenden Isocyanat oder Polyisocyanat besteht.
Dabei setzt sich das Isocyanat bzw. Polyisocyanat mit Wasser um und vernetzt zu Harnstoff unter Abspaltung von Kohlendioxyd. Die für den Härtungsprozeß erforderliche Wassermenge wird der Luft entnommen. Will man die Zellstruktur im Bindemittel erhöhen, so befeuchtet man die Gummischnitzel mit einer entsprechenden Menge Wasser. Die bei der Reaktion auftretende heftige CO2-Entwicklung bewirkt das Aufschäumen des Bindemittels vor der Erhärtung. Durch die Verwendung der großvolumigen Gummischnitzel und die sich damit ergebenden großen Hohlräume ist dem sich aus dem Bindemittel bildenden Schaum die Möglichkeit gegeben, sich frei zu entwickeln, so daß das Verhältnis von Bindemittelmenge zum Schaumvolumen und damit zur Haftfläche zwischen Schaum und Gummischnitzeln sehr günstig gestaltet werden kann. Bei den infragekonunenden niedrigen Bindemittelmengen füllt der Schaum nur einen Teil der Hohlräume aus, so daß keine Schäumdrücke auftreten. Durch die Verwendung verschieden-
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artiger Isocyanate bzw. Polyisocyanate kann Einfluß auf die Elastizität des Bindemittels genommen werden.
Nach einer alternativen Ausführungsform besteht das Bindemittel aus einem Zweikomponenten-Polyurethan. Beispielsweise wird Polyisocyanat mit einem Polyol zu Polyurethan umgesetzt. Durch die Verwendung von zwei Komponenten kann man die Reaktionszeit und die Elastizität besser beeinflussen.
Der erfindungsgemäße Werkstoff ist nach einer besonderen Ausführungsform gekennzeichnet durch Gehalt an niehtgummiartigen zerkleinerten Abfallstoffen. Solche können beispielsweise sein:
Gewebe-, Folien-, Weichschaum-, Thermoplasten-, Glasabfälle usw. in zerkleinerter Form.
Nach einer anderen Ausführungsform weist der Werkstoff Verstärkungen aus grobmaschigen Geweben und/oder Fasermaterial auf. Dadurch wird eine aaieotrope ' oder isotrope Verstärkung des Werkstoffs erreicht.
Die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Werkstoffes lassen sich in weiten Grenzen variieren, denn sie sind von vielen Parametern abhängig, wie z. B. vom Raumgewicht, vom Bindemittel, von der Form, Größe, Kornverteilung uad Oberflächenbeschaffenheit der Gummischnitzel, Art und Anteil des Bindemittels, Art, Menge und Größe eventuell verwendeter Füllstoffe sowie von der Art und Anordnung möglicher Armierungen.
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Durch diese Vielzahl von Parametern ist es möglich, die Werkstoffeigenschaften den Anforderungen spezieller Anwendungsfälle innerhalb bestimmter Grenzen anzupassen. Ein gün stiger Bereich für das Raumgewicht liegt zwischen etwa 450 und 850 kp/nr5. Die Druckfestigkeit bei 10% terformung te trägt zwischen 1 und 10 kp/cra2. Die Zugfestigkeit bei 1 % Verformung liegt etwa zwischen o,3 und 3 kp/cm . die Schubfestigkeit bei einem Scherwinkel von 4,5° etwa zwischen o,5 und 4 kp/cm . Die Wärmeleitzahl wurde zwischen o,08 und o,2 kcal/m.h.0C ermittelt.
Die bisherigen Anwendungsgebiete für Werkstoffe, die Gummi— schnitzel enthalten, waren vornehmlich begrenzt auf verhältnismäßig dünnschichtige Beläge von Sporthallenböden, Laufbahnen, Spielflächen und dergleichen. Nachteilig war dabei insbesondere die völlige oder geringe Wasserundurchlässigkeit. Als Unterbelag bzw. Unterschicht für Gehwege oder andere Flächen fand der Werkstoff auch aus preislichen Gründen keinen Anklang. Aber auch bei diesen Anwendungsgebieten spielte die mangelnde Wasserdurchlässigkeit eine entscheidende Rolle.
Es ist nun das Verdienst der vorliegenden Erfindung, erkannt zu haben, daß man einen Werkstoff aus GummischnitzeIn und Bindemitteln auch in einer stark wasserdurchlässigen Form herstellen kann. Der Werkstoff ist witterungs- und frost beständig. Gerade diese Eigenschaften eröffnen dem erfindungsgemäßen Werkstoff neue Anwendungsgebiete. Bisher mußte man bei frostgefährdetem Untergrund in der Regel durch Boden-austausch einen frostfreien Untergrund schaffen, Jft naa&:Oberl»elag:war.iro±*deM eine mehr oder weniger stark mechanisch oder chemisch »erfestigte Zwischenschicht !erforderlich.
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Der erfindungsgemäße Werkstoff als Umterbauschicht für Wege oder Plätze, insbesondere für sportlich genutzte Flächen, ist gekennzeichnet durch schichtartige Kombination mit einem Oberbelag. Die Unterbauschicht kann dabei eine Stärke von 5 bis 20 cm aufweisen.
Wegen der im Vergleich zu mineralischen Unterbauschichten geringen Wärmeleitfähigkeit wird bei Verwendung der erfindungsgemäßen Werkstoffe als Unterbauschicht eine Frosteindringung in den Untergrund verhindert bzw. vermindert. Zudem erlaubt die Wasserdurchlässigkeit des Werkstoffes eine Vertikalentwässerung. Ferner kann wegen der lastverteilenden Wirkung der Schicht auf eine gebundene Tragschicht verzichtet bzw. diese dünner dimensioniert werden.
Vorzugsweise besteht die Unterbauschicht aus einzelnen Platten. Diese sind insbesondere bei kleinen zu belegenden Flächen aus Kostengründen vorteilhaft.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform weist die Unterbauschicht bzw. Platten Aussparungen für Heizleitungen auf. Die Anordnung von Heizleitungen, beispielsweise in Form einer Wasserheizung oder einer elektrischen Heizung, bringt den Vorteil, daß der Oberbelag schnee- und eisfrei gehalten werden kann. Durch die geringe Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffes'werden größere Wärmeverluste in den Untergrund verhindert.
Um den Untergrund von Wasser freizuhalten, sieht die Erfindung vor, daB unterhalb der Unterbauschicht eine wasserdichte
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Folie angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, daß das durch die aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff "bestehende Unter bauschicht hindurchtretende Wasser sich auf der Folie ansammelt und z. Seite abgeführt werden kann. Die Folie be-, steht beispielsweise aus einem geeignetem witterungsbeständigen Kunststoff.
Weiterhin sind bei der Befestigung von Wegen und Plätzen ■ mit dem erfindungsgemäßen Werkstoff keine seitlichen Begrenzungselemente erforderlich, da ein Ausweichen der Tragschicht sowie !Erosion an den Rändern der Unterbauschicht ia Folge der Zug- und Schubfestigkeit des Werkstoffes verhindert wird. Bei Verwendung für sportlich genutzte Flächen lassen sich durch entsprechende Einstellung der Elastizität des Werkstoffes selbst bei starren oder harten Oberbelägen als Folge der abfedernden Wirkung gute Laufeigenschaften erzielen. Die übliche Dicke elastomerer Oberbeläge läßt sich bei Verwendung der beschriebenen Unterbauschicht gegenüber den bisherigen Befestigungen bei gleichbleibendem Elastizitätsverhalten reduzieren.
Verwendet man den erfindungsgemäßen Werkstoff in Form von einzelnen Platten, die aneinandergelegt werden, so kann man die Platten miteinander verkleben; Dabei ist jedoch darauf zu achten, daß 'die Klebestellen derart ausgeführt sind, daß keine Wassersperren entstehen.
Die Platten können an ihren Rändern mit überlappenden oder ineinander greifenden Profilen versehen sein.
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Die Herstellung dieser Platten kann diskontinuierlich in Formen oder Pressen erfolgen. Sie kann aber auch kontinuierlich beispielsweise auf Doppe1transportbändern durchgeführt werden, indem man ein endloses Profil herstellt, das auf entsprechende Abschnitte gewünschter Länge abgelängt wird. Bei dieser kontinuierlichen Herstellung ist es erforderlich, daß man schnell abbindende Bindemittel verwendet oder ihnen Beschleunigerzusätze beimischt.
Die Plattengröße hängt ab von dem Herstellungsverfahren und auch von den Abmessungen des jeweiligen Bauwerkes und dem Verlegeverfahren. Sie sollte vorzugsweise im Bereich von ca. 0,15 bis 4 m liegen.
Wird die Schicht im Ortseinbauverfahren hergestellt, so wird zunächst ein Gemisch aus Gummischnitzeln und Bindemittel erzeugt, und auf die zu befestigende Fläche geschüttet, dort verteilt und durch Rütteln oder Beschweren verdichtet; anschließend härtet sie aus. Für dieses Verfahren sind insbesondere die feuchtigkeitshärtenden Isocyanate als Bindemittel geeignet.
Bezüglich der Art der Oberbeläge, die auf Unterschicht verlegt werden können, besteht keine Einschränkung. Starre Beläge, wie z. B. Betonplatten können unmittelbar auf der Schicht befestigt werden. Das kann mechanisch, z. B. mit Hilfe der bekannten Dachsteinauflager, oder durch Verklebung erfolgen. Es muß nur Sorge getragen werden, daß die Fugen zwischen den Platten breit genug sind, um das Niederschlagswasser in die Unterschicht abfließen zu lassen.
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Will man den Werkstoff als Unterschicht für gummielastische oder plastische Beläge verwenden, so müssen die oberflächlichen Hohlräume verkleinert werden. Hierfür sind z« B. Gießmassen oder Spachtelmassen aus kleinen Gummischnitzeln und elastomere» Bindemittel geeignet., wobei über den Bindemittelgehalt und der Größe der Gummischnitzel die Wasserdurchlässigkeit die Oberfläche reguliert werden kann. Der Werkstoff kann auch bereits bei der Fertigung in der Weise hergestellt werden, daß man als Oberfläche eine Feinschicht vorsieht.
In einer Zeichnung ist der erfindungsgemäße Werkstoff in verschiedenen Ausführungsformen dargestellt:
Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch die Werkstoffschicht,
Figur 2 einen Querschnitt durch die Werkstoffschicht mit einer feinkörnigen Oberflächenauflage
Figur 3 einen Querschnitt durch die Werkstoffschicht mit einer Gewebeeinlage und einem etarren Oberbelag
Figur 4 einen Querschnitt durch die Werkstoffschicht mit langem Fasermaterial als Einlage,
Figur 5 eine Werkst off platte mit Aussparungen für Heizleitungen
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Figur 6 verlegte, mit Falzen versehene Platten aus dem Werkstoff
Figur 7 den Werkstoff in Anwendung als Unterbauachicht bei eimer Sportplatzbefeβtigung
Der Werkstoff in Figur 1 besteht aus Gummischnitzeln 1 von
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einem "Volumen im Bereich von 0,3 cm bis 100 cm , wobei ein Anteil von 70 % im Bereich von 1 cm bis 20 cm liegt. Mit 2 ist das aus einem feuchtigkeitshärtendeη Polyisocyanat bestehende Bindemittel bezeichnet, welches die einzelnen Gummischnitzel . 1 miteinander verbindet, und zwar in der Weise, daß noch Hohlräume 3 die miteinander verbunden sind, entstehen.
In Figur 2 ist die Werkstoffschicht in gleicher Weise aus Gummiteilchen 1 und Bindemittel 2 aufgebaut, wobei Hohlräume 3 vorhanden sind. Jedoch ist die Oberseite mit feinkörnigen Gummimaterial 4 überschichtet, das ebenfalls durch das Bindemittel 2 miteinander unter Belassung von Hohlräumen 3 verbunden ist.
In Figur 3 ist eine Gewebeeinlage 5 zwischen die Gummiteilchen 1 eingebettet. Wegen der Weitmaschigkeit der Gewebeeinlage 5 ragen die Gummiteilchen teilweise durch die Maschen hindurch. Das Bindemittel 2 verbindet auch hier die Gummischnitzel 2 miteinander und umhüllt selbstverständlich auch die Fäden der Gewebeeinlage 5. Auf die Oberseite der Werkstoffschicht ist ein Oberbelag 6 aus einem starren Material aufgeklebt.
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In Figur 4 sind in dem Werkstoff lange Fasern 7 eingebettet.
In Figur 5 ist rein schematisch eine Schicht aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff dargestellt, die an ihrer Oberseite mit Aussparungen 8 für Heizleitungen versehen ist.
In Figur 6 sind einzelne Platten 9 aus dem erfindungsgemäßen Werkstoff gezeigt, deren Falze 10in verlegtem Zustand .einander überlappen.
Bei der Sportplatzbefestigung gemäß Figur 7 ist auf den Untergrund 11 eine wasserdurchlässige Folie 12 aufgelegt, auf der eine Unterbauschicht aus dem erfindUÄgsgemäßen Werk stoff 13 ruht. Diese Umterbauschicht ist in der. gleichen Weise aufgebaut, wie der Werkstoff gemäß Figur Z1, nämlich mit einer feinkörnigen zusätzlichen Schicht 4 an seiner Oberseite. Schließlich ist noch ein Oberbelag 6 aus einem Faservlies als künstlicher Rasen vorgesehen. Das durch die Befestigung durchdringende Niederschlagswasser läuft auf der Folie 12 bzw. durch die Hohlräume der Unterschicht in eine seitliche Abflußrinne 14.
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Claims (12)

-IV Patentansprüche: 231?666
1. Werkstoff aus Gummiabfallen, insbesondere aus Reifenschnitzeln, und aus elastomeren Kunststoffen als Bindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Gummischnitzel (1) ein Volumen im Bereich von 0,1 cm bis
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100 cm mit überwiegendem Anteil im Bereich von 1 cm bis 20 cm aufweisen, und daß das Bindemittel (2) zellige Struktur besitzt und die Hohlräume (3) zwischen den Gummischnitzeln nur teilweise ausfüllt.
2. Werkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil an Bindemittel (2) 5 % bis 15 % beträgt, bezogen auf das Trockenraumgewicht der Gummischnitzel ( 1 )
3. Werkstoff nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel (2) aus einem feuchtigkeitshärtenden Isocyanat besteht.
4. Werkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel (2) aus einem feuchtigkeitshärtenden Polyisocyanat besteht.
5. Werkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel (2) aus einem Zweikomponenten-Polyurethan besteht.
6. Werkstoff nach Anbruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch Gehalt an nichtgummiartigen zerkleinerten Abfallstoffen.
7. Werkstoff nach Anspruch 1 bis 6, gekennzeichnet durch Verstärkungen aus grobmaschigen Geweben (5)
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8. Werkstoff nach Anspruch 1 bis 7, gekennzeichnet durch Gehalt an Fasermaterial (7)
9. 'Werkstoff nach Anspruch 1 bis 8 als Umte rbauschicht für Wege oder Plätze, gekennzeichnet durch schichtartige Kombination mit einem Oberbelag (6).
10. Werkstoff nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterschicht (13) aus einzelnen Platten (9) besteht.
11. Werkstoff nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbauschicht (13) bzw. Platten (9) Aussparungen für Heizleitungen (8) aufweisen.
12. Werkstoff nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Unterschicht (13) eine wasserfeste Folie (12) angeordnet ist.
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DE2312666A 1973-03-14 1973-03-14 Werkstoff aus gummiabfaellen, insbesondere aus reifenschnitzeln Pending DE2312666A1 (de)

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JP2819574A JPS49126777A (de) 1973-03-14 1974-03-13
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NL (1) NL7403320A (de)

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