DE1594774A1

DE1594774A1 - Process for improving pavement mixtures

Info

Publication number: DE1594774A1
Application number: DE19661594774
Authority: DE
Inventors: Krenkler Dr Rer Nat Karl; Fedor Lipka; Friedrich Wagner
Original assignee: LECHLER BAUTENSCHUTZCHEMIE KG
Current assignee: LECHLER BAUTENSCHUTZCHEMIE KG
Priority date: 1966-10-10
Filing date: 1966-10-10
Publication date: 1970-10-29
Also published as: DE1594774B2

Description

Verfahren zur Verbesserung von Belagsmischungen Die Erfindung betrifft ein VerSKlren zur Verbesserung von vorzugsweise für Straßenbauzweclce bestimmten Belagsmischungeng die aus den üblichen mineralischen Grundstoffen, wie Sand, Splitt oder dergleichen, Füllstoffen, wie z.B. Kalksteinfüller, Bitumen und Elastomeren zusammengesetzt sind. Method for improving pavement mixtures The invention relates to a closure for the improvement of preferably intended for road construction purposes Covering mixtures made from the usual mineral raw materials such as sand, grit or the like, fillers such as limestone fillers, bitumen and elastomers are composed.

Während früher zur Herstellung von Bitumen fast ausschließlich sogenannte asphaltbasische Erdöle, gekennzeichnet durch einen hohen Gehalt an hochmolekularen Asphaltstoffen und einen aromatischen Grundcharakter, verwendet wurden, wird neuerdings in Europa Bitumen in steigendem Umfang aus sogenannten Nahostölen hergestellt. Diese haben einen nur geringen Gehalt an Asphaltenen und sind stark paraffinischer Natur.While in the past almost exclusively so-called asphalt-based petroleum, characterized by a high content of high molecular weight Asphalt substances and a basic aromatic character have been used recently in Europe bitumen is increasingly being produced from so-called Middle East oils. These have only a low asphaltene content and are strongly paraffinic in nature.

Die Asphaltene, welche im Bitumen als feinste Kolloidteilchen verteilt sind, wirken der Fließneigung des Bitumens entgegen, weshalb mit steigendem Asphaltengehalt die Temperatur-Viskositäts-Kurve flacher wird. Die asphaltenarmen Nahost-Bitumen sind infolgedessen temperaturempfindlich, d.h. bei gegebenem Erweichungspunkt liegt ihr Brechpunkt ziemlich hoch, und bei erhöhten Temperaturen ist ein solches Bitumen flüssiger als ein asphaltenreiches. Der Brechpunkt wird nach DIN 1995 bestimmt und stellt ein Maß für die Sprödigkeit des Bitumens dar.The asphaltenes, which are distributed in the bitumen as the finest colloid particles counteract the tendency of bitumen to flow, which is why with increasing asphaltene content the temperature-viscosity curve becomes flatter. The low-asphaltene Middle East bitumen are therefore temperature-sensitive, i.e. at a given softening point their breaking point is quite high, and at elevated temperatures, bitumen is such more fluid than an asphaltene-rich. The breaking point is determined according to DIN 1995 and represents a measure of the brittleness of the bitumen.

Eine Möglichkeit zur Behebung dieses Mangels besteht in dem Zusatz von elastomeren Stoffen, vorzugsweise Kautschuk. Man hat sich schon seit Jahrzehnten versuchsweise mit dieser Möglichkeit befaßt, jedoch hat diese wegen der geschilderten Situation in der letzten Zeit zunehmende Bedeutung gewonnen.One way to remedy this deficiency is to add the addendum of elastomeric materials, preferably rubber. One has been around for decades tentatively dealt with this possibility, but has this because of the described Situation has recently become increasingly important.

Es ist bekannt, Bitumen mit sogenanntem Altgummimehl zu versetzen. Da vulkanisierter Gummi unlöslich ist, quellen die eingemischten Teilchen nur, anstatt sich zu lösen, und bei hohen Temperaturen, wie sie beim Heißmischen der bituminösen Massen vielfach erreicht werden, tritt eine Depolymerisation ein, welche ein unerwünschtes Weichwerden der Masse zur Folge hat. Deshalb hat dieses Verfahren trotz seiner Wirtschaftlichkeit1 von Sondergebieten abgesehen, keine größere Bedeutung erlangt.It is known to add so-called scrap rubber powder to bitumen. Since vulcanized rubber is insoluble, the mixed-in particles only swell, instead of to dissolve, and at high temperatures, such as those when hot-mixing the bituminous Masses are often reached, a depolymerization occurs, which is an undesirable Softening of the mass has the consequence. Therefore, despite its economic efficiency1 Apart from special areas, it is not of any great importance.

Zeine bessere Auflösung des Kautschuks im Bitumen zu erzielen, verwendet man teilweise schwach anvulkanisierten Naturkautschuk in feinster Verteilung. Ein anderes Verfahren besteht darin, daß man unvulkanisierten Kautschuk-Latex auf Kieselgur niederschlägt, wobei man nach dem Trocknen ein lockeres Pulver erhält, das schmelzflüssigem Bitumen zugemischt werden kann.To achieve a better dissolution of the rubber in the bitumen, is used partially lightly vulcanized natural rubber in finest distribution. A Another method is that one uncured rubber latex on kieselguhr precipitates, whereby a loose powder is obtained after drying, the molten one Bitumen can be added.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden nun Füllstoffe verwendet, denen man außer den Elastomeren noch aromatische, vorzugsweise über 300°C siedende Kohlenwasserstoffe zugemischt hat.According to the present invention fillers are now used, which, in addition to the elastomers, are aromatic, preferably boiling above 300 ° C Has added hydrocarbons.

Als Elastomere kommen beim erfindungsgemäßen Verfahren Naturkautschuk, synthetischer Kautschuk, wie z. B. Styrol-Butadien-Kautschuk, Butyl-Kautschuk, Polychloropren-Kautschuk, Butadien-Acrylnitril-Kautschuk mit niedrigem Acrylnitril-Gehalt in Frage.The elastomers used in the process according to the invention are natural rubber, synthetic rubber, e.g. B. styrene-butadiene rubber, butyl rubber, polychloroprene rubber, Butadiene-acrylonitrile rubber with a low acrylonitrile content is an option.

Außerdem können auch andere Kunststoffe mit elastifizierenden Eigenschaften, wie z. B. Mischpolymerisate aus Äthylen und Vinylacetat, Polyisobutylen und dergleichen verwendet werden, wenn sie mit Bitumen mischbar sind. Die Elastomeren werden vorzugsweise in feiner Verteilung aus einer Dispersion auf den FUllstoffen niedergeschlagen.In addition, other plastics with elasticizing properties, such as B. copolymers of ethylene and vinyl acetate, polyisobutylene and the like used if they can be mixed with bitumen. The elastomers are preferred Precipitated in a fine distribution from a dispersion on the fillers.

Als aromatische, vorzugsweise über 3000C siedende Kohlenwasserstoffe können beispielsweise Anthracenöl, Chrysenöl oder andere hochsiedende Teeröle> hochsiedende aromatische Erdölfraktionen oder dergleichen verwendet werden. Anthracenöl, Chrysenöl und hochsiedende aromatIsche Erdölextrakte sind bevorzugt. Die erfindungsgemäß zugesetzten aromatischen Kohlenwasserstoffe sollen aus Gründen geringer Flüchtigkeit beim Heißmischprozeß zu einem möglichst großen Teil, mindestens zu 50 %, über 50000 sieden.As aromatic hydrocarbons, preferably boiling above 3000C For example, anthracene oil, chrysene oil or other high-boiling tar oils> high-boiling aromatic petroleum fractions or the like can be used. Anthracene oil, Chrysene oil and high boiling aromatic petroleum extracts are preferred. According to the invention added aromatic hydrocarbons should for reasons of low volatility in the hot mixing process to the greatest possible extent, at least 50%, over 50,000 boil.

Die erfindungsgemäßen Mittel, die aus Füllstoffen bestehen, denen Elastomere und aromatische, vorzugsweise über 50000 siedende Kohlenwasserstoffe zugemischt worden sind, sind pulverförmig.The agents according to the invention, which consist of fillers, which Elastomeric and aromatic hydrocarbons, preferably over 50,000 boiling points have been mixed in are in powder form.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden als Füllstoffe poröse, saugfähige Mineralstoffe verwendet. Als derartige Mineralstoffe sind Mineralmehle mit großem Hohlraumvolumen, wie Talkum, Asbest, Asbestmehl, Kieselgur, Traßmehl und dergleichen geeignet. Diese können allein oder auch in Mischung mit üblichen Füllern für bituminöse Massen, die aus Gesteinsmehlen verschiedener Art bestehen, verwendet werden. Die Wirksamkeit eines aus einem porösen, saugfähigen Mineralstoff und daraur niedergeschlagenen Elastomeren-Teilchen bestehenden Mittels wird außerordentlich verbessert, wenn man gemäß der vorliegenden Erfindung noch die aromatischen, vorzugsweise über 3000C siedenden Kohlenwasserstoffe zugibt, wobei, wie oben bereits ausgeführt, die Mischung pulverförmig bleibt.According to a preferred embodiment of the present invention porous, absorbent minerals are used as fillers. As such Minerals are mineral flours with a large void volume, such as talc, asbestos, Asbestos flour, kieselguhr, trass flour and the like are suitable. These can be alone or also mixed with common fillers for bituminous masses made from rock flour of various types can be used. The effectiveness of a porous, absorbent mineral material and elastomer particles deposited on it Means is greatly improved when following the present invention adding the aromatic hydrocarbons, preferably boiling above 3000C, whereby, as already stated above, the mixture remains in powder form.

Eine weitere Verbesserung kann beim erfindungsgemäßen Verfahren durch den Zusatz von Haftmitteln zu den Füllstoffen erzielt werden. Die Haftmittel bestehen vorzugsweise aus Aminen.A further improvement can be achieved in the method according to the invention the addition of adhesives to the fillers can be achieved. The adhesives exist preferably from amines.

Beispiele sind Stearylamin, Palmitylamin, Oleylamin, Laurylamin, Oleylpropylendiamin, Sojaölpropylendiamin, Pyridinpropylamin, N-Aminoheptylpiperazin, und dergleichen. Durch den Zusatz der Haftmittel wird die Haftung des Bitumens auf dem Gestein bei Einwirkung von Wasser verbessert. Im vorliegenden Fall wirken Haftmittel auf der Basis von Aminen zusätzlich als Alterungsschutzmittel für den Kautschuk.Examples are stearylamine, palmitylamine, oleylamine, laurylamine, oleylpropylenediamine, Soybean oil propylenediamine, pyridinopropylamine, N-aminoheptylpiperazine, and the like. By adding the adhesive, the bitumen adheres to the rock Improved exposure to water. In the present case act adhesives based on amines as an anti-aging agent for the rubber.

Wenn auch die vorliegende Erfindung an keine theoretische Erklärung gebunden werden soll, so ist doch anzunehmen, daß die vorteilhafte Wirkung der Zusätze von aromatischen Kohlenwasserstoffen wahrscheinlich mit deren hohem Solvatationsvermögen für Kautschukelastomere zusammenhängt.Even if the present invention does not adhere to a theoretical explanation is to be bound, it can be assumed that the beneficial effect of the additives of aromatic hydrocarbons probably with their high solvation capacity for rubber elastomers.

Bitumen besteht bekanntlich aus einer kolloidalen Dispersion von ultramikroskopisch feinen Asphaltenteilchen in einer oelphase und enthält im allgemeinen bei asphaltenreichen Bitumenarten verhältnismäßig viele aromatische Bestandteile.Bitumen is known to consist of a colloidal dispersion of ultramicroscopic fine asphalt particles in an oil phase and generally contains in asphalt-rich Bitumen types have a relatively large number of aromatic components.

Bei Nahost-Bitumen hingegen enthält die Ölphase verhältnismäßig viel ParaffinkohlenwassersQoffe. Daraus ergibt sich, daß Bitumen, insbesondere aber die Nahost-Bitumen, keine optimalen Quelleigenschaften für Elastomere besitzen und daß ein in beschriebener Weise dem Bitumen zugesetztes Elastomeres nicht zur vollen Wirkung kommt.In the case of Middle East bitumen, on the other hand, the oil phase contains a relatively large amount Paraffinic hydrocarbons. It follows that bitumen, but especially the Middle East bitumen, do not have optimal swelling properties for elastomers and that an elastomer added to the bitumen in the manner described does not reach its full potential Effect comes.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Elastomere durch die stark elastomeraffinen Aromaten solvatisiert, d.h. ihr Molekülverband wird gelockert, mit dem Ergebnis, daß die Elastomeren-Teilchen sich dann leicht oder praktisch vollständig in der oelphase des Bitumens auflösen. Dadurch wird auch die Homogenität der Bitumen-Elastomeren-Mischung besser.In the method according to the invention, the elastomer is through the strongly elastomer-affine aromatics solvated, i.e. their molecular structure is loosened, with the result that the elastomer particles then easily or practically completely Dissolve in the oil phase of the bitumen. This also increases the homogeneity of the bitumen-elastomer mixture better.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist in erster Linie günstig für die Verarbeitung von asphaltenarmen Bitumen, es bringt jedoch auch Vorteile bei der Verarbeitung von asphaltenreichen Bitumen.The method according to the invention is primarily beneficial for Processing of asphalt-poor bitumen, but it also has advantages in Processing of asphalt-rich bitumen.

Durch den Zusatz hochsiedender Teeröle, die höhere Phenole enthalten, wird die Alterungsbeständigkeit von zugesetztem Kautschuk verbessert. Phenole sind als Alterungsschutzmittel für Kautschuk bekannt und werden seit Jahrzehnten verwendet.By adding high-boiling tar oils that contain higher phenols, the aging resistance of added rubber is improved. Are phenols known as anti-aging agents for rubber and have been used for decades.

Der Zusatz hocharomatischer Öle wirkt sich darüber hinaus insofern auch günstig auf die Eigenschaften des Bitumens aus, als dadurch u.a. seine Wetterbeständigkeit erhöht wird. Außerdem wird die Benetzungsfähigkeit von Bitumen durch Teerölzusätze wesentlich verbessert.The addition of highly aromatic oils has an additional effect also has a beneficial effect on the properties of the bitumen, such as its weather resistance is increased. In addition, the wettability of bitumen is reduced by the addition of tar oil much improved.

Die Verbesserung der Benetzungsfähigkeit von Bitumen ist deshalb beachtlich, weil durch den Zusatz der hochmolekularen Elastomeren die Benetzungseigenschaften von Bitumen an sich verschlechtert werden, denn die großen Elastomermoleküle behindern das Eindringen des Bitumens in Poren und Spalten des Gesteins. Durch die stark solvatisierende Wirkung der aromatischen Kohlenwasserstoffe wird dieser Nachteil behoben.The improvement in the wettability of bitumen is therefore considerable, because the wetting properties are enhanced by the addition of high molecular weight elastomers are deteriorated by bitumen itself, because the large elastomer molecules impede the penetration of bitumen into pores and crevices of the rock. Due to the strongly solvating This disadvantage is remedied by the effect of the aromatic hydrocarbons.

Bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung und gemäß der ouen beschriebenen bevorzugten Ausführungsform unter Verwendung von porösen, saugfähigen Mineralstoffen als Füllstoffe wird das pulverförmige Material, das durch Zumischen von Elastomeren und aromatischen, vorzugsweise über 300°C siedenden Kohlenwasserstoffen zu den genannten Füllstoffen erhalten wird, der Belagsmischung aus Mineral und bituminösem Bindemittel in verhältnismäßig geringer Menge von ca. 0,5 bis 5 %, vorzugsweise 1 bis 2 %, zugesetzt, was diese grundlegend verbessert. Werden keine porösen, saugfähigen Füllstoffe, sondern normalerweise übliche Füllstoffe gemäß der vorliegenden Erfindung mit Elastomeren und aromatischen, vorzugsweise über 3000C siedenden Kohlenwasserstoffen behandelt, so wird das dabei anfallende pulverförmige Material den Belagsmischungen in für Füllstoffe üblicher Menge zugesetzt.In practicing the present invention and in accordance with the ouen described preferred embodiment using porous, absorbent Minerals as fillers is the powdery material that is mixed in of elastomers and aromatic hydrocarbons, preferably boiling above 300 ° C to the fillers mentioned is obtained, the paving mixture of mineral and bituminous Binder in a relatively small amount of about 0.5 to 5%, preferably 1 to 2%, added, which fundamentally improves it. Will not be porous, absorbent Fillers, but normally conventional fillers according to the present invention with elastomers and aromatic hydrocarbons, preferably boiling above 3000C treated, the resulting powdery material is added to the pavement mixtures added in the usual amount for fillers.

Der mit der vorliegenden Erfindung verbundene technische Fortschritt liegt darin, daß es das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht, die Eigenschaften von Bitumen grundlegend zu verbessern und Bindemittel-reiche, aber trotzdem stabile Belagsmischungen herzustellen.The technical advancement associated with the present invention lies in the fact that the method according to the invention enables the properties of bitumen to fundamentally improve and binder-rich, but still stable To produce pavement mixtures.

Die folgenden Beispiele sollen die vorliegende Erfindung weiter veranschaulichen, ohne sie zu beschränken.The following examples are intended to further illustrate the present invention, without restricting them.

Bespiel 1 35 Teile Asbestmehl und 55 Teile kurzfasriger Asbest werden in einem Pulvermischer mit 10 Teilen Butadien-Styrol-Kautschuk-Latex unter Austreibung des Disperionswassers gemischt. Dann werden 15 Teile Anthracenöl sowie als Haftmittel 5 Teile Stearylamin zugegeben. Man erhält auf diese Weise ein leicht gebundenes, nicht staubendes Pulver, das dem Gemisch aus mineralischen Grundstoffen und Bitumen in einer Menge von 0;5 bis 2 % zugegeben wird, wobei neben den erfindungsgemäß vorbehandelten Füllstoffen auch die übliche Menge unbehandelter Füllstoffe Anwendung finden kann.Example 1 35 parts of asbestos powder and 55 parts of short-fiber asbestos in a powder mixer with 10 parts of butadiene-styrene-rubber latex with expulsion of the dispersion water mixed. Then 15 parts of anthracene oil are used as well as an adhesive 5 parts of stearylamine were added. In this way you get a lightly bound, non-dusting powder that is a mixture of mineral raw materials and bitumen is added in an amount of 0.5 to 2%, in addition to those pretreated according to the invention Fillers, the usual amount of untreated fillers can also be used.

Beispiel 2 Zu 96 Teilen üblichem Kalksteinfüller werden in einem Mischer 1,5 Teile Chrysenöl in erwärmtem Zustand, 1 Teil Polychloropren-Kautschuk-Latex und als Haftmittel 0,5 Teile Oleylpropylendiamin zugegeben. Mit diesem vorbehandelten Füller werden in üblicher Weise bituminöse Belagsmischungen hergestellt, beispielsweise mit durchschnittlich 7 Teilen Bitumen, 10 Teilen Füller und 85 Teilen Sand und Splitt.Example 2 Add 96 parts of conventional limestone filler to a mixer 1.5 parts of chrysene oil when heated, 1 part of polychloroprene rubber latex and 0.5 part of oleylpropylenediamine was added as an adhesive. With this pretreated Fillers are made in the usual way, bituminous paving mixtures, for example with an average of 7 parts bitumen, 10 parts filler and 85 parts sand and grit.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Method for improving preferably Paving mixtures intended for road construction purposes, made from the usual mineral Basic materials such as sand, grit or the like, fillers such as limestone stones, Bitumen and elastomers are composed, characterized in that there are fillers used, which, in addition to the elastomers, are also aromatic, preferably above 3000C has added boiling hydrocarbons.

2. The method according to claim 1, characterized in that as Fillers used porous, absorbent minerals.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that 4ass one adding conventional adhesives to the fillers.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that one only a part of the total fillers used are the elastomers, the aromatic ones Adds hydrocarbons and optionally the adhesives.