Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Modifizierung bituminöser Baustoffe durch Zugabe eines Kautschuk-Materials und insbesondere ein Verfahren zur Modifizierung von Asphalt zur Herstellung von Materialien für Strassendecken.
Die Deckschicht von Strassen und Landstrassen wird üblicherweise mittels bituminöser Pflasterungen hergestellt, die ein Steinmaterial enthalten, das durch Bitumen gebunden ist und zwar entweder indem das Steinmaterial und der Asphalt getrennt voneinander ausgebreitet werden oder indem das Steinmaterial und Asphalt vor dem Ausbreiten zu einem Asphaltbeton vermischt werden.
Es ist bereits bekannt, das Bindemittel für das Stein matcrial zu modifizieren, um gewisse erwünschte Eigenschaften des Strassenpflasters zu erhalten. Solche Eigenschaften sind beispielsweise gute Kohäsion und Adhäsion, so dass die Trennung des Steinmaterials vom Asphalt verhindert wird, hohe Elastizität zur Verhinderung des Reissens und geringe Temperaturempfindlichkeit, so dass Erweichen und Ausschwitzen verhindert werden.
Die Modifizierungsmittel, die in diesem Zusammenhang die besten Ergebnisse liefern, basieren auf Gummi in verschiedenen Formen.
Die Mischung des Gummis mit dem Asphalt wurde auf viele unterschiedliche Arten und in vielen verschiedenen Zustandsformen des Gummis durchgeführt. So wurde der Asphalt mit nichtvulkanisiertem Gummi in Form eines Pulvers, regeneriertem Altgummi od. dgl., gemischt. In diesen Formen löst sich der Gummi nicht wesentlich im Asphalt und daher ist der Modifizierungseffekt im Verhältnis zur Menge des zugesetzten Modifizierungsmittels gering. Man hat den Gummi auch in Form eines VullkanisaXts zugesetzt, infolge des elastischen Zustands des Gummis war es jedoch nicht möglich für Auflösung des Gummis im Asphalt zu sorgen, so dass bei Zugabe von wirtschaftlich vertretbaren Mengen an Modifizierungsmittel der Modifizierungseffekt auch in diesem Fall gering war.
Zur Erleichterung des Vermischens des Gummis mit dem Asphalt wurde der Gummi auch in Form von Lösungen in organischen Lösungsmitteln zugegeben, was zu unbefriedigenden Ergebnissen geführt hat und in Form eines Latex, was im Verhältnis zur zugesetzten Menge an Gummi den besten Modifizierungseffekt ergeben hat. Aus diesen Ergebnissen kann geschlossen werden, dass das schnellste und sorgfältigste Mischen erzielt wird, wenn das Modifizierungsmittel dem Asphalt in plastischer Form zugegeben wird und aus verhältnismässig kleinen Molekülen besteht.
Wenn jedoch kleine Mengen an Modifizierungsmittel verwendet werden, so ist es nötig, dass das Modifizierungsmittel aus verhältnismässig grossen Molekülen besteht, falls ein hoher Modifizierungseffekt erzielt werden soll. Aus diesem Grund haben abgebaute Gummimoleküle aus regeneriertem Altgummi einen geringeren Modifizierungseffekt als der gleiche Gummityp, der keine abgebauten Molekülstrukturen aufweist und deshalb sollte der Gummi in der endgültigen Strassendecke vulkanisiert sein, um den besten Effekt zu ergeben.
Es besteht demzufolge eine umgekehrte Beziehung zwischen der Forderung nach kleiner Molekülgrösse und Plastizität des Modifizierungsmittels zur Erleichterung des Mischens und der Forderung nach einem grossen Molekülumfang und/oder grosser Elastizität zur Erzielung des besten Modifizierungseffekts des Modifizierungsmittels in der endgültigen Strassendecke. Wie bereits oben erwähnt wurden die besten Ergebnisse erzielt, wenn das Modifizierungsmittel in Form eines Latex zugesetzt wird, der entweder dem Mischer mit der Asphaltverbindung direkt zugegeben wird oder zur Herstellung eines modifizierten Asphalts verwendet wird, der durch unmodifizierten Asphalt zum gewünschten Modifizierungseffekt verdünnt wird und anschliessend dem Asphaltverbindungsmischer zugeführt wird.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Modifizierung bituminöser Materialien, vorzugsweise von Asphalt, für Strassendecken zu liefern mittels dessen die abigen Forderungen erfüllt werden und sowohl eine schnelle und genaue Mischung als auch ein guter Modifizierungseffekt erzielt werden kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Modifizierung bituminöser Baustoffe, insbesondere von Asphalt für Strassendecken, ist dadurch gekennzeichnet, dass dem bituminösen Material ein vulkanisierbares, niederpolymeres, flüssiges oder halbflüssiges Kautschuk-Material zugesetzt wird, dass das Kautschuk-Material innig mit dem bituminösen Material vermischt wird, dass der Mischung ein Vulkanisiermittel zugesetzt und dass das Kautschuk-Material an Ort und Stelle vulkanisiert wird.
Das < (niederpolymere, flüssige oder halbflüssige Kautschuk-Material weist ein niedrigeres Molekulargewicht als natürlicher Kautschuk auf und sollte möglichst frei von Lösungsmitteln und Wasser sein. Das Molekulargewicht soll so niedrig sein, dass das Kautschuk Material leicht mit heissem Asphalt vermischt werden kann, beispielsweise durch Schmelzen. Während Natur Kautschuk eine Mooney-Viskosität (ML 4, 100 C) von 48 bis 65 aufweist, soll die Mooney-Viskosität des erfindungsgemäss verwendeten Kautschuk-Materials vorzugsweise etwa 40 (ML 4, 1000Cr sein.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens kann das Kautschuk-Material mit dem bituminösen Material in monomeren Zustand vermischt und darauf, z.B. durch Polymerisation an Ort und Stelle, in den niedrigpolymeren, flüssigen oder halbflüssigen Zustand überführt, werden.
Das Kautschuk-Material wird dem Asphalt in nichtvulkanisiertem Zustand vorzugsweise in Form einer wachsartigen Masse oder einer sirupösen Flüssigkeit, die schnell und sorgfältig mit dem Asphalt vermischt werden kann, beigemischt und anschliessend durch Zugabe eines Vulkanisationsmittels zu der Asphaltverbindung vulkani siert. Sowohl der Gummi als auch das Vulkanisationsmittel können direkt dem Asphaltverbindungsmischer zugegeben werden.
Gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Asphalt durch Polychloropren (Neopren), beispielsweise Neopren FC , von du Pont vertrieben, modifiziert. Der Neoprengummi wird dem Asphaltverbindungsmischer in unvulkanisiertem und halbflüssigem Zustand zugeführt. Die Temperatur der Asphaltverbindung sollte üblicherweise 150 bis 160 CSbetragen, und eine Gummimenge von 11,4 bis 5 Gew.-% ist üblicherweise geeignet. Infolge der Tatsache, dass der Gummi in Form von kleinen Molekülen und in einem plastischen Zustand vorliegt, kann eine einheitliche und sorgfältige Mischung leicht und schnell erhalten werden.
Nach dem Vermischen wird der Gummi mit einem Vulkanisationsmittel vulkanisiert, das aus 9 Teilen Zinkoxyd, 13 Teilen Petroleumöl (Typ Sundex 53 ), 3 Teilen Diorthotolylguanidin, 4 Teilen Monoäthanolamin und 2 Teilen Phenylalphanaphthylamin, bezogen auf 100 Teile des Gummis, besteht. Das Vulkanisationsmittel kann auch direkt dem Asphaltmischer zugegeben werden und es ist nicht erforderlich, eine besondere Ausrüstung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zu verwenden. Die verhältnismässig kleinen Gummimoleküle werden in üblicher Weise durch Vernetzung zu grösseren Gummimolekülen verbunden, wenn sie vulkanisiert werden, u. der Modifizierungseffekt dieser grossen Moleküle ist gross im Verhältnis zu der angewandten Menge des Modifizierungsmittels.