DE1470744A1 - Massen auf der Grundlage von Bitumen - Google Patents
Massen auf der Grundlage von BitumenInfo
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Description
BADISGHE ANILIN- & SODA-FABRIK AG
Unser Zeichens OoZ. 22 686 WzI/Gz
Ludwigshafen a.Rhein, 14«Okt.1963
Die vorliegende Erfindung "bezieht sich auf Massen auf der
Grundlage von Bitumen, Teeren, Asphalten und dergleichen und härtbaren Öligen Polymeren, die durch Polymerisation oder
Mischpolymerisation von 1,3-Dienen, vorzugsweise Butadien-(1,3)»
gewonnen werden«
Es sind bereits Verfahren zur Verbesserung von Bitumen, insbesondere
für den Straßenbau, bekannt, die sich vor allem auf Zusätze von Kautschuk und Latex, besonders auf Zusätze von
hochmolekularen Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisaten, 1,4-cis-Polybutadien oder Poly-n-buten-(1), Polyisobutylen,
Polyäthylen und anderen hochmolekularen Polymeren beziehen.
Bei diesen Verfahren treten aber Schwierigkeiten auf, die sich
bei der Herstellung homogener Mischungen von Bitumen mit den
, festen Polymerisaten zwangsläufig ergeben. Die Einarbeitung
der Hochpolymeren kann nämlich nicht über die Schmelze von Bitumen erfolgen, da dabei keine einwandfreie Durchmischung
erreicht werden kann. Vielmehr müssen hochmolekulare Polymere
. mittels Kneter oder Walzwerke in Kombination mit Bitumen verarbeitet
werden. Dies bedeutet, daß zunächst aus den Stoffen ein Konzentrat■- Batch genannt - hergestellt werden muß. Die
damit verbundene Arbeit und der sich daraus ergebende geringe
- 2 80981 2/1381
- 2 - O.Z. 22 686
Durchsatz bei einer Fabrikation bedingen erhöhte Preise, so
daß die Produkte nur für Spe»ialzwecke verwendet werden können.
Es wurde nun gefunden, daß Massen auf der Grundlage von Bitumen,
Teeren, Asphalten und dergleichen mit einem Gehalt an härtbaren öligen Homo- oder Mischpolymerisaten von 1,3-Dienen, vorzugsweise
von Butadien-(1,3)» mit Molekulargewichten zwischen etwa 500
und 20 000, insbesondere 1 000 und 10 000, sich durch besonders gute Eigenschaften auszeichnen« Zudem treten bei ihrer Herstellung
die vorstehend beschriebenen Mangel nicht auf.
Diese neuartigen Bitumengemische können mit Erfolg als Bindemittel
im Hoch- und Tiefbau, zum Bau von Straßen, als schützende Verschlußüberzüge, beispielsweise von Asphalt Oberflächen, wie
Asphalt-Fahrbahnen, Wegen, Fußböden, Flughafen- und Flugplatz-Startbahnen,
sowie für Innen-, Außen- und Unterwasseranstriche, für Dichtungszwecke, für Dachpappen und für Elektroinstallationen
verwendet werden.
Geeignete härtbare ölige Polyen-Polymerisate können beispielsweise
durch Polymerisation von 1,3-Dienen und Trienen, wie Isopren, Piperylen, Chloropren, Cyclopentadien, Cyclohexadien-(1'f
3), · 3-Methylheptatrien~(1,4,6), 0ctatrien-(1,3,6) und insbesondere
Butadien-(1,3), oder durch Mischpolymerisation eines oder mehrerer dieser Polyene mit bis zu 50 Gewichtsprozent mit
ihnen mischpolymerisierbaren ungesättigten Verbindungen, wie Äthylen, Propylen., Butylen, Isobutylen, Vinylacetylen und vorzugsweise
Styrol, Acrylnitril oder Acrylestern, oder mit aromatischen Kohlenwasserstoffen erhalten sein.
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Geeignet sind beispielsweise auch Butadienöle, welche wenigstens etwa 60, insbesondere wenigstens 85 Molprozent 1,4-Verknüpfung
und wenigstens etwa 30, insbesondere wenigstens 60, Molprozent cis-Doppelbindungen aufweisen.
Aber auch ölige Butadienpolymerisate, welche das Butadien vornehmlich
in 1,2-Verknüpfung enthalten, eignen sich, z.B. mittels
Natrium hergestellte ölige Butadienpolymerisate, wie "Buna 32" (K-Wert 32), oder ölige Mischpolymerisate von Butadien mit
Styrol oder ofr-Methylstyrol, die auch durch anionische Polymerisation
erhältlich sind.
Es wurde auch gefunden, daß besonders wirksam solche öligen Polyen-Polymerisate sind, die durch eine chemische Behandlung
modifiziert und dadurch besondere reaktiv geworden sind, so daß sie in kürzerer Zeit trocknen. Als eine derartige Behandlung kommt
beispielsweise und mit Vorteil eine Isomerisierung der öligen Polyen-Polymerisate bei höherer Temperatur in Frage. Als Katalysateren
verwendet man dabei geringe Mengen von Übergangsmetallen der VI. bis VIII.Gruppe des Periodensystems der Elemente
und/oder von Verbindungen, in denen diese Metalle im nullwertigen Zustand vorliegen, wie sie in der deutschen Patentschrift
(Patentanmeldung B 69 073 IVd/39 c) für Polybutadien beschrieben sind. Diese Behandlung bewirkt vermutlich eine Verschiebung
der Doppelbindungen in den öligen Polyen-Polymerisaten, wodurch diese Vernetzungsreaktionen und der Reaktion mit Sauerstoff
leichter zugänglich sind. Solche öligen isomerisierten Polyen-Polymerisate erhärten besonders rasch an der Luft. Die
Härtungszeiten sind etwa fünf- bis fünfzehnmal kürzer als bei nicht isomerisierten Polyen-Polymerisaten.
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Die erfindungsgemäß verwendeten öligen, reaktiven Polyen-Polymerisate
können auch bis zu 50 Gewichtsprozent andere, nicht weiter polymerisierbar Polymere, wie Polystyrol oder Polyacrylnitril,
enthalten. Außerdem können den Polyen-Polymerisaten polymerisierbar monomere Verbindungen, wie Styrol, Acrylnitril
oder Acrylsäure und deren Ester, zugesetzt v/erden.
Weiterhin können die Polyen-Polymerisate mit trocknenden natürlichen
fetten Ölen, wie Leinöl, Sojabohnenöl usw., und/oder
trocknenden Ölen mit konjugierten Doppelbindungen, wie Holzöl, Tallöl, Oticiciaöl, oder isomerisiertem Leinöl vermischt und
modifiziert sein.
Zur besseren Trocknungsfähigkeit können die öligen Polyen-Polymerisate
durch Behandlung mit Luft oder reinem Sauerstoff oder auch in Gegenwart eines Verdünnungs- oder Lösungsmittels oxydiert
(geblasen) sein. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise aromatische und aliphatisch aromatische Kohlenwasserstoffe.
Die Oxydation kann-beispielsweise durch Einblasen von Luft oder
Sauerstoff in das Polymere, gegebenenfalls in Anwesenheit'Sauerstoff
übertragender-Mittel, erfolgt sein, z.B. organischer Metallsalze,
beispielsweise Kobalt, Eisen, Blei oder Mangan. Besonders eignen sich ITaphthenate, Capryllate und Oleate, die z.B. in Mengen
zwischen 0,01 und 3 CA verwendet sein können.
Eine wesentliche Beschleunigung der Trocknung von öligen Polyen-Polymerisaten,
z.B. um das etwa Zwei- bis Zehnfache, kann auch durch Anlagerung von <C -äthylenisch ungesättigten Carboxylverbindungen
und/oder Derivaten solcher Verbindungen erreicht
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werden, beispielsweise von Maleinsäure, Maleinsäureanhydrid, Chlormaleinsäureanhydrid, Acrylsäure und Acrylestern, Dabei wird
Maleinsäureanhydrid wegen seiner großen Reaktionsfähigkeit bevorzugt. Die Modifizierung wird erreicht, indem das Polyen-Polymerisat
in Lösung oder auch ohne Lösungs- und Verdünnungsmittel
mit dem·Säurederivat etwa 15 Minuten bis 2 Stunden lang
auf eine Temperatur zwischen 50 und 25O0C, vorzugsweise zwischen
100 und 2000G, erhitzt wird. Im allgemeinen wird das Polyenöl
mit etwa 0,01 bis 20 c/o, vorzugsweise mit 0,5 bis 10 56, an
ungesättigtem Säurederivat, z.B. Maleinsäureanhydrid, umgesetzt.
Man kann auch die härtbaren öligen 1,4-Polybutadien-Polymerisate
mit etwa 1 bis.50, vorzugsweise 3 bis 20, Gewichtsprozent
äthylenisch·ungesättigte Gruppen enthaltenden, als Vernetzer
dienenden Verbindungen vermischen. Als solche kommen beispielsweise in Frage:-1,2-PoIybutadien, vorwiegend 1,2-Polybutadien
enthaltende Mischpolymerisate von Butadien-(1,3) mit Styrol oder
oC-Methylstyrol, 0ctadien-(1,7), 0ctatrien-(1,3,6), 3-Methylheptatrien-(1,4,6),
ferner natürliche trocknende Öle, wie Leinöl, Holzöl und dergleichen, sowie Standöle daraus.
Die durch Verwendung besonders reaktiver öliger Polyen-Polymerisate
stark- verkürzte Trockenzeit kann noch weiter dadurch herabgesetzt werden, daß man dem Polyenöl beispielsweise radikalbildende
Verbindungen, wie Peroxyde, und Azoverbindungen, oder Schwermetallverbindungen - gegebenenfalls zusammen mit Peroxyden beimischt.
Auch die bekannten Sikkative, d.h.Metallsalze, beispielsweise
von Kobalt, Eisen, Blei und Mangan, z.B. die Naphthenate,
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Caprylate und Oleate, wirken beschleunigend. Sie v/erden zweckmäßig
in Mengen zwischen 0,01 und 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise in Mengen zwischen 0,1 und 3 Gewichtsprozent, dem Polyenöl zugesetzt.
Die beschriebenen Modifizierungen und Zusätze können im allgemeinen
vor oder -während der Herstellung der erfindungsgemäßen Mischungen mit Bitumen und dergleichen oder auch danach erfolgen.
Die erfindungsgemäß·zu· verwendenden trocknenden Polyenöle werden
entweder in unverdünntcm:Zustand oder zusammen mit geeigneten
Lösungs- oder Verdünnungsmitteln zum Vermischen mit Bitumen eingesetzt.
Als besonders geeignete Vermischungsform der Polyenöle haben sich wäßrige Emulsionen erwiesen, die bei leichter Dosierbarkeit·eine
gute■Durchmischung des Öles mit den bituminösen
Materialien - vor allem bei der Veredlung von Bitumenemulsionen ermöglichen.
Solche-geeigneten stabilen Emulsionen vom Typ Öl in Wasser lassen
sich in einfacher Weise unter Anwendung bekannter Emulgatoren und/oder Schutzkolloide nach den üblichen Methoden herstellen. Die
Menge des angewandten Emulgators oder Schutzkolloids kann dabei je nach Art des Emulgators oder Schutzkolloids zwischen 0,1 und
20 Gewichtsprozent,· insbesondere zwischen 1 und 10 Gewichtsprozent,
des Polyenöles betragen. Als Emulgatoren können beispielsweise Alkylsulfonate, Alkyl-arylsulfonate, Alkylsulfate (Fettalkoholsulfate)
,·Athylenoxydaddukte von Fettsäuren, Fettalkoholen, Alkylaminen und Alkylphenolen und andere verwendet werden. Als
Schutzkolloide können beispielsweise Naturprodukte, wie Kasein,
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Alginate, Cellulosederivate und dergleichen, oder wasserlösliche synthetische Produkte, wie Polyvinylalkohol, Polyvinyllactame,
oder Mischpolymerisate'aus Vinyllactamen und Amiden ungesättigter Caebonsäuren angewandt werden. Die gegebenenfalls zu verwendenden
Sikkative oder ■ Peroxyde können zv/eckmäßigerweise dem Polyen-Polymerisat bereits vor der Herstellung der Emulsion
zugesetzt werden,-jedoch ist·es auch möglich, wasserlösliche
Sikkative erst nach·Fertigstellung der Emulsion beizumischen.
Die Konzentration des Polyenöles in der Emulsion kann in weiten Grenzen variiert werden. Es ist jedoch zweckmäßig, solche Emulsionen
einzusetzen, deren Gehalt an Polyenöl beispielsweise zwischen 10 und 70 Gewichtsprozent, insbesondere zwisehen etwa
20 und 50 Gewichtsprozent, beträgt.
Das Verhältnis der öligen Polyen-Polymerisate in Form von unverdünntem
Polyenöl bzw. in Form von Lösungen oder wäßrigen Emulsionen dieser· Polyenöle zum bituminösen Material ist in weiten
Grenzen variierbar, liegt jedoch normalerweise im Bereich von beispielsweise 1 bis 50 Gewichtsteilen Polyenöl zu'etwa 2 bis
Gewichtsteilen Bitumen, insbesondere beispielsweise im Bereich von etwa 10 bis 100 Gewichtsteilen Bitumen je Gewichtsteil
Polyenöl.
Die Mischungen gemäß der Erfindung lassen sich auf einfache
V/eise im Rührkessel herstellen, durch Zugabe der öligen Polyen-Polymerisate
unter Rühren in das geschmolzene Bitumen oder Aufdüsen auf das geschmolzene Bitumen. Bei letzerem Einarbeitungsvorgarig
kann die Rührzeit wegen der schnelleren Durchmischung herabgesetzt v/erden. Die bisher bekannten Mischverfahren
RηqR ι ?/11« ι
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über Schnecken,-Walzen-und Knetern können ebenfalls angewendet
werden. Auch kann man Bitumenemulsionen mit wäßrigen Emulsionen der öligen Polyen-Polymerisate vermischen.
Die durch die Zumischung der öligen Polyen-Polymerisate zu den
bituminösen-Stoffen zu erhaltenen Verbesserungen sind: Erniedrigungder
-Penetration, Erhöhung des Erweichungspunktes, Erniedrigung des Brechpunktes, Erhöhung der Zähigkeit, Verbesserung der
Festigkeit, Elastizitätserhöhung.
Für den Strassenbau sind diese Verbesserungen von Bitumen von
besonderer Bedeutung. Werden Gußasphaltdecken mit Bitumen, die mit den öligen·Polyen-Polymerisaten veredelt sind, hergestellt,, so
werden Vorteile erhalten, wie sie bei den bisher gebräuchlichen Bitumentypen für dieses Einsatzgebiet nicht vorhanden sind. Die
erhöhte-Elastizität-vermindert * das Reißen von Straßenbelägen.
Duron die zuvor-beschriebene Veränderung der Penetration und des
Erweichungspunktes'unterliegt die Fahrbahndecke nicht"mehr so
stark den -bekannten Erscheinungen des Erweichens bei höheren'Tagestemperaturen.
Durch:Herabsetzung des Brechpunktes wird einer Versprödung
und-Rißbildung der Straßendecke, besonders'im Winter,
vorgebeugt. Die erhöhte Festigkeit wird deshalb gefordert, um den Splittbelag bei Grußasphaltfahrbahnen besser zu binden,' damit
verbunden ist ein geringerer Gesteinsverlust. Mit der Modifizierung von Straßenbitumen mit öligen Polyen-Polymerisaten wird
weiterhin erreicht, daß solche Straßenbeläge Wesentlich griffiger und damit rutschfester sind als Beläge ohne Zusatz. Die Ursache
liegt in der"besseren Haftung des Splittbelages und in der Unterbindung
des Ausblühens der leichten Fraktionen des Bitumens.
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-9 - O.Z. 22 686
Durch die öligen Polyen-Polymerisate können auch minderwertige
Bitumenqualitäten verbessert werden und zur Anwendung für den Straßenbau herangezogen werden.
Die erfindungsgemäß:veredelten Bitumen lassen"sich ebenfalls für
Dachpappen, für Elektroisolationen, im Hoch- und Tiefbau, für Innen-,- Außen-·und-Unterwasseranstriehe, für Dichtungszwecke und
in der Gummi-Industrie verwenden. Die größte Bedeutung haben die veredelten bituminösen Massen jedoch für den Straßenbau.
Die in den Beispielen genannten Teile sind Gewichtsteile.
10 Teile eines Polyenöls aus 72 Teilen Butadien, 11 Teilen
oO -Methylstyrol;und -17-Teilen Styrol, das mit 3 i° Fe(CO)^
bei 15O0C 8 Stunden isomerisiert wurde, v/erden mit 100 Teilen
eines handelsüblichen Bitumens bei 1800C homogen gemischt. Die
gefundenen V/erte" nach DIH 1995 waren:
Bitumen Bitumen
+ Polyenöl
Penetration 250C in 1/10 mm 190 150
Erweichungspunkt;(Ring-und Kugel) 0C 40 50
Brechpunkt nach Praas 0G -13 -18
5 Teile eines Polyenöls aus 90 Teilen Butadien und 10 Teilen ob -Methylstyrol,- das mit 10 # Maleinsäureanhydrid bei 2000C
2 Stunden behandelt wurde, werden mit 100 Teilen eines handelsüblichen Bitumens bei 1800C gemischt. Die Werte nach DIN 1995
waren:
- 10 8098 12/138 1
Penetration 20 C 1/10 mm Erweichungspunkt (Ring und Kugel) Brechpunkt nach Praas 0C
| O.Z. | Bitumen | 1 | 470744 | |
| - 10 - | 85 | 22 | 686 | |
| 46 | Bitumen + Polyenöl |
|||
| -8 | 65 | |||
| d Kugel) 0C | 58 | |||
| -13 | ||||
| Beispiel 3 | ||||
| Bitumen | Bitumen + Polyenöl |
| 285 | 220 |
| 60" | |
| -18 | -25 |
100 Teile eines handelsüblichen Bitumens v/erden auf 23O0C aufgeheizt.
Unter Rühren werden 20 Teile eines 1,4-Butadienöls mit dem
Molgewicht-3 000,-das 78 $ eis-Doppelbindungeanteile enthält und
mit 10■#-Maleinsäureanhydrid-bei 1800C 2 Stunden lang behandelt
wurde, eingedüst. Die Temperatur des Polyenöls betrug während der Verdüsung etwa 1500C. Nach DIF 1995 konnten folgende Werte erhalten
werdent
Penetration 250C-1/10 mm Erweichungspunkt■(Ring und Kugel) 0C
Brechpunkt nach Fraas C
In 100 Teilen einer 55/^igen Bitumenemulsion 'wurden unter Rühren
1Q Teile einer-50^igen-wäßrigen"Emulsion eines Polyenöls aus
90 Teilen Butadien und 10 Teilen o(,-Methylstyrol, das mit 10 $>
Maleinsäureanhydrid■bei 20O0C 2 Stunden behandelt wurde, eingearbeitet.
Die wäßrige Emulsion des Polyenöls war in bekannter Weise mit Polyvinylalkohol und einem Addukt aus Nonylalkohol und
25 Molen Äthylenoxyd hergestellt worden. Die so hergestellte Emulsion dient im Straßenbau zur Herstellung von Peinmischdecken
nach dem Betonprinzip.
- 11 8098 12/138 1
Claims (4)
- - 11 - O.Z. 22 686Pat entansprüohesΓλ1,!Massen auf der Grundlage von Bitumen, Teeren, Asphalten und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß sio härtbare ölige Homo- oder Mischpolymerisate von 1,3-Dienen mit Molgewichten von etwa 500 bis etwa 20 000 enthalten.
- 2. Massen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie chemisch modifizierte ölige trocknende Polyen-Polymerisate aus 1,3-Dienen oder Gemische dieser mit anderen mit ihnen mischpolymerisierbaren ungesättigten Verbindungen enthalten.
- 3. Massen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie oxydierte ölige trocknende Polyen-Polymerisate enthalten.
- 4. Massen nach Anspruch 1,' dadurch gekennzeichnet,' daß sie ölige trocknende Polyen-Pqlymerisate enthalten, die mit Hilfe von «^-olefinisch ungesättigten Mono- oder'Dicarbonsäuren oder deren Derivaten modifiziert sind«.5* Massen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ölige trocknende Polyen-Polymerisate enthalten, welche durch Isomerisierung mittels geringer Mengen von Übergangsmetallen der VI» bis VIIIcGruppe des Periodensystems der Elemente und bzw. oder von Verbindungen, in denen diese Metalle im nullwertigen'Zustand vorliegen, nach Erhitzen auf Temperaturen zwischen 100 und 250 C erhalten sind.6, Massen nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie die härtbaren öligen Polyen-Polymerisate in Form wäßriger Emul-• sionen enthalten. .BADISGHE ANILIN- & SODA-FABRIK AG 8O981?/1 3«1
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- 1963-10-15 DE DE19631470744 patent/DE1470744A1/de active Pending
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- 1964-10-13 GB GB4169364A patent/GB1076648A/en not_active Expired
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