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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung auf Bitumenbasis für Bauzwecke, insbesondere für Strassen- oder Bodenbeläge, welche einen Anteil an Polyolefinen, vorzugsweise Polyäthylen, zwischen 1 und 50 Gew.-% enthält, wobei dieser Anteil dem erwärmten Bitumen beigemischt wird.
Es ist bekannt, für Bauzwecke, z. B. Strassen, Sport- und Spielplätze, Fahr- und Fusswege, Brückenüberführungen od. dgl., Bitumen mit Zusatz-und Füllstoffen verschiedenster Art zu mischen, um nach Erwärmung eine vergiessfähige bzw. teigige Substanz zu erhalten, die nach ihrer Aufbringung auf den Unterbau und Abkühlung die gewünschten Eigenschaften aufweist. Durch geeignete Auswahl der Zusatz- bzw. Füllstoffe lassen sich die Eigenschaften der Mischung beeinflussen. Es wurde nun erkannt, dass durch den Zusatz polymerer Stoffe, nämlich durch einen Anteil an Polyolefinen, vorzugsweise Polyäthylen, eine Verbesserung der Eigenschaften des Bitumens erzielt werden kann, insbesondere eine Verbesserung des Netz- und Haftvermögens sowie Verbesserungen der rheologischen Eigenschaften.
Es wurde gefunden, dass durch den Zusatz von solchen Hochpolymeren die Strukturviskosität des Bitumens stark gesteigert wird und damit eine wesentliche Vergrösserung des Plastizitätsbereiches erhalten werden kann. Es kann dadurch das Bitumen so verbessert werden, dass es auf Grund seines hohen Penetrationswertes bei niedrigen Temperaturen verarbeitet werden kann, jedoch nach Abkühlung die hohe Zähigkeit eines Bitumens mit einem niedrigen Penetrationswert besitzt. Ferner kann eine Erniedrigung des Brechpunktes und eine Erhöhung der Bruchfestigkeitseigenschaften sowie eine Verbesserung der Alterungsbeständigkeit erzielt werden.
Weiters lassen sich Abriebfestigkeit, Temperaturfestigkeit und Schlagfestigkeit des aus der Mischung hergestellten Belages wesentlich verbessern, so dass bei gleichen Beanspruchungen mit einer dünneren Strassen- bzw. Bodenbelagstärke das Auslangen gefunden werden kann, so dass an Kosten gespart wird. Auch die Reparaturkosten für einen aus einer solchen Mischung hergestellten Belag sinken, da der Belag widerstandsfähiger gegen Säuren und Laugen sowie auch gegen spezielle mechanische Beanspruchungen (z. B. gegen den Einfluss von Spikesreifen) ist. Es hat sich gezeigt, dass die Beimengung solcher Polyolefine zum Bitumen keine Herabsetzung der Rutschfestigkeit des aus der Mischung hergestellten Belages ergibt, sondern dass auch die Rutschfestigkeit eher noch gesteigert wird.
Schwierigkeiten haben sich aber bei der Herstellung der Mischung ergeben. Es hat sich gezeigt, dass die Eigenschaften der Mischung bzw. des aus ihr hergestellten Bauelements, insbesondere eines Strassen- oder Bodenbelages, wesentlich davon abhängen, dass der Polyolefinanteil im Bitumen möglichst homogen verteilt ist.
Dies ist im allgemeinen nur sehr schwer zu erreichen. Es ist bekannt, das Bitumen aufzuschmelzen und mit einem flüssigen Polyolefinstrom zu mischen. Abgesehen davon, dass hiebei Schwierigkeiten in der Dosierung des Polyolefins auftreten, kommt es leicht zu stellenweisen Anreicherungen des Polyolefins bzw. der Polyolefine im Bitumen, so dass die Polyolefinverteilung im Bitumen nicht genügend homogen ist.
Eine zweite Schwierigkeit liegt in der Stabilität der Mischung, da es sich gezeigt hat, dass der Polyolefinanteil im Bitumen zur Entmischung neigt.
Schliesslich besteht eine Schwierigkeit darin, dass der Polyolefinanteil nicht zu stark erhitzt werden darf, wenn eine Depolymerisation dieses Anteiles vermieden werden soll.
Es wurde nun auch vorgeschlagen, das Polyolefin dem schmelzflüssigen Bitumen in Form eines feinteiligen Pulvers zuzusetzen. Dies kommt dem Umstand entgegen, dass insbesondere Polyäthylen bei seiner Herstellung in Form eines feinen Pulvers anfällt, und man der Ansicht war, dass eine genaue Dosierung und die Erzielung einer homogenen Mischung umso leichter durchzuführen wären, je feinteiliger das zuzusetzende Polyolefin ist.
Überraschenderweise hat sich nun aber gezeigt, dass durch einen solchen Zusatz des Polyolefins in Form eines feinteiligen Pulvers die oben erwähnten Schwierigkeiten nicht oder nur unvollkommen vermieden werden können. Abgesehen davon, dass ein solches Polyolefinpulver nur in Säcken bzw. andern Behältern abgefüllt transportiert werden kann, ergeben sich bei der Dosierung Schwierigkeiten dadurch, dass das Polyolefinpulver, sobald es in den Wärmebereich des erhitzten Bitumens gelangt, zum Zusammenbacken neigt, so dass grössere Klumpen entstehen, die nicht nur die Dosierung erschweren, sondern auch schwer zerteilbar sind und daher die Homogenisierungsarbeit wesentlich erschweren. Es kommt daher im fertigen Produkt immer wieder zu örtlichen Anreicherungen des Polyolefins im Bitumen, so dass eine wirklich homogene Mischung fast nicht zu erreichen ist.
Ausserdem hat es sich herausgestellt, dass die Neigung zur Entmischung umso grösser ist, je mehr solche örtliche Anreicherungen des Polyolefins im Bitumen vorliegen.
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art so zu vervollkommnen, dass die oben erwähnten Schwierigkeiten hinsichtlich der Dosierung und der Homogenisierung der Mischung wesentlich verringert, gegebenenfalls sogar völlig vermieden werden. Das erfindungsgemässe Verfahren besteht hiebei im wesentlichen darin, dass das Polyolefin, vorzugsweise Polyäthylen, dem Bitumen als Granulat, d. h. mit einer Korngrösse von 0, 3 bis 20 mm, zugesetzt wird. Dadurch werden die oben genannten Schwierigkeiten vermieden. Die Einbringung des Polyolefins in Granulatform ergibt hiebei vor allem den Vorteil, dass es weniger zum Zusammenbacken der einzelnen Teilchen des Granulats kommt als bei Einbringung in Pulverform.
Es ist daher sowohl eine genauere Dosierung in Folge der Erhaltung der Rieselfähigkeit des Polyolefins möglich, u. zw. auch dann, wenn das Polyolefin in den Wärmeausstrahlungsbereich des heissen Bitumens gelangt, als auch eine bessere Homogenisierung, da sich die geringere Neigung der Teilchen zum Zusammenbacken auf die gleichmässige Verteilung dieser Teilchen im Bitumen günstig auswirkt. Es kann daher bereits mit verhältnismässig kurzen Mischzeiten ein in der Praxis ausreichender Homogenitätsgrad erzielt werden.
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Weiters ist vorteilhaft, dass sich das Polyolefin in Granulatform einfacher transportieren lässt als in Pulverform. Insbesondere Granulate mit einer grösseren durchschnittlichen Korngrösse können auf Lastwagen od. dgl. frei verladen werden, ohne dass es zum Vertragen des Ladegutes durch den Fahrtwind kommt.
Es besteht die Möglichkeit, zuerst nur eine Rohmischung aus dem Bitumen, allfälligen üblichen Zusatzbzw. Füllstoffen (z. B. Sand, Splitt, Kies usw. ) und dem bzw. den Polyolefinen herzustellen, die in geeigneter Form gespeichert wird. Erst kurz vor der Verarbeitung wird dann die Mischung verschmolzen, was sowohl an der Baustelle als auch bereits im Werk erfolgen kann. Es kann jedoch auch der Polyolefinanteil erst kurz vor der Verwendung der bitumenhältigen Mischung den übrigen Mischungskomponenten beigemischt werden.
Gemäss einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens wird das Polyolefingranulat, vorzugsweise das Polyäthylengranulat, in durch Treibmittel, wie z. B. Natriumbikarbonat, aufgeschäumter Form in das Bitumen eingebracht. Dadurch werden die einzelnen Teilchen des Granulats spezifisch leichter, so dass nach der Einbringung des Polyolefins in das schmelzflüssige Bitumen ein Teil des Polyolefins auf der Oberfläche des Bitumens schwimmt. Es wird dadurch verhindert, dass es im Bodenbereich des Mischbehälters zu örtlichen Anreicherungen an Polyolefin kommt, welche schwieriger zu bemerken und zu zerstören sind als an der Oberfläche befindliche Klumpen usw. Ausserdem wird durch die Aufschäumung ein Laufanteil in das Bitumen eingebracht, so dass sich auf diesem Weg sozusagen ein Blasen des Bitumens ergibt.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Verfahrens liegt darin, dass das Granulat in Folge seiner Rieselfähigkeit verhältnismässig rasch im Bitumen zu verteilen ist, wobei das Bitumen nach dieser Verteilung der Granulatteilchen zu diesen freien Zutritt hat, ohne durch Zusammenbackungen einzelner Teilchen wesentlich behindert zu werden. Es sind daher nur verhältnismässig kurze Mischzeiten nötig, wodurch nicht nur eine Ersparnis an Mischarbeit erzielt wird, sondern auch eine Schonung des Bitumens und des Polyolefins, da beide durch eine lang andauernde Hitzeeinwirkung leiden. Auf diese Weise wird ein Kracken der Polyolefine zumindest im wesentlichen vermieden.
Das Granulat kann in verschiedenster Form Anwendung finden, z. B. als Stranggranulat, Bandgranulat usw.
Selbstverständlich können diese Granulate auch aus Abfällen der verschiedensten polyolefinverarbeitenden Betriebe hergestellt werden, desgleichen aus gebrauchten und daher verschmutzten Polyolefmabfällen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand zweier Ausführungsbeispiele näher erläutert : Beispiel l : 925 kg Bitumen B 100 werden in einem Kessel auf 2500C erhitzt. Nach Erreichung der gewünschten Temperatur des Bitumens wird diesem 75 kg Polyäthylen in Granulatform zugesetzt. Verwendet wird hiebei ein Bandgranulat mit einer durchschnittlichen Teilchengrösse von 4 X 4 X 2 mm. Während des Einbringens des Polyäthylens wird das Bitumen durch ein im Kessel befindliches Rührwerk gerührt, wobei dieses Rühren nach Abschluss der Einbringung des Polyäthylens noch 1 Stunde fortgesetzt wird. Nach diesem Rührvorgang ergibt sich durch Probenentnahme eine weitgehende Homogenisierung des Polyäthylens im Bitumen.
Die Mischung kann nun auskühlen gelassen und in Blockform zur Baustelle transportiert werden, wo die Mischung aufgeschmolzen und mit den gewünschten Zusatzstoffen versetzt wird.
Beispiel 2 : Es wird wie nach Beispiel1 vorgegangen, jedoch beträgt die Menge des zugesetzten Polyäthylens nur 5, 9%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Bitumen und Polyäthylen. Zugleich mit der Einbringung des Polyäthylens werden dem Bitumen körnige Zuschlagstoffe mit einer Korngrösse von 0, 1 bis 5 mm zugesetzt, wobei der Hauptanteil im Bereich von 0, 1 bis 1 mm liegt. Es wird nur 20 min gemischt. Nach Abkühlen wurden dieser Mischung zwei Proben entnommen, die einer Prüfung des Reibungsbeiwertes zusammen mit einer polyäthylenfreien Vergleichsprobe unterworfen wurden, wobei der Reibungsbeiwert jeweils vor einem Poliervorgang und nach diesem Poliervorgang, dessen Dauer 1 Stunde betrug, gemessen wurde. Alle Proben wiesen hiebei eine durch wiederholtes Befahren verursachte Anfangsglätte auf.
Es ergaben sich folgende Messwerte :
EMI2.1
<tb>
<tb> PrüfUng <SEP> : <SEP> Reibungsbeiwert
<tb> Vor <SEP> dem <SEP> Polieren <SEP> Nach <SEP> dem <SEP> Polieren
<tb> Probe <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 36 <SEP> 0, <SEP> 36 <SEP>
<tb> Probe <SEP> 2 <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 36 <SEP> 0, <SEP> 36 <SEP>
<tb> Vergleichsprobe <SEP> : <SEP> 0, <SEP> 36 <SEP> 0, <SEP> 32 <SEP>
<tb>
Es zeigt sich daher, dass der bei den beiden polyäthylenhältigen Proben gemessene Reibungsbeiwert trotz des Poliervorganges unverändert blieb, wogegen er bei der nicht polyäthylenhältigen Vergleichsprobe infolge des Poliervorganges merklich absank.
Daraus kann geschlossen werden, dass die Griffigkeit von Strassenbelägen, die mit polyäthylenhältigen bituminösen Mischungen hergestellt wurden, sich nicht oder im Vergleich zu bekannten Strassenbelägen weniger stark zeitlich ändert, so dass die gute Anfangsgriffigkeit erhalten bleibt.
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