Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur
Herstellung einer Polyäthylen und/oder Polypropylen enthaltenden Mischung auf Bitumen- oder Asphaltbasis für
Bauzwecke, wobei das Polyäthylen und/oder Ploypropylen in feinteiliger Form und in einer Menge von 1 bis 8 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Bitumens oder Asphaltes, dem erwärmten Bitumen oder Asphalt zugesetzt und in diesem verschmolzen wird.
Es wurden bereits Mischungen der oben beschriebenen Art für Bauzwecke, insbeondere für den Strassenoberbau, z.B. Ver schleissschichten von Strassen, vorgeschlagen. Der Zusatz der
Polymere (Polyäthylen und/oderPolypropylen) bewirkt, dass die aus der Mischung hergestellte Strassenbelagschichte im
Vergleich zu polymerfreien Schichten zäher ist, so dass diese
Schichte den im Betrieb auftretenden Beanspruchungen, z.B.
durch Bremseffekte oder durch den Einfluss von Spikes, besser standhält. Insbesondere werden die in der Schicht enthaltenen
Steinchen bzw. sonstigen Zusatzstoffe vom Polymer besonders eng und zäh umschlossen und können daher nicht mehr so leicht herausgerissen werden. Ausserdem hat es sich herausgestellt, dass die Griffigkeit von Fahrbahnbelägen, die aus Mischungen der eingangs beschriebenen Art hergestellt sind, gegenüber polymerfreien Mischungen verbessert wird.
Nachteilig an den bisherigen Vorschlägen ist jedoch, dass
Polyäthylen und Polypropylen verhältnismässig teuer ist, so dass insbesondere bei grösseren Mengen, wie sie für die
Herstellung von Fahrbahnen erforderlich sind, erhebliche
Kosten entstehen. Ausserdem hat es sich herausgestellt, dass die homogene Vermischung des Bitumens oder Asphaltes mit dem Polyäthylen und/oder Polypropylen nicht leicht durchzuführen ist, anderseits aus Gründen gleichmässiger Beschaffenheit der Mischung erwünscht ist. Selbst wenn eine genügend homogene Verteilung des Polymers im Bindemittel (Bitumen oder Asphalt) einmal erzielt ist, so ist diese Verteilung nach einiger Zeit wieder gestört, da das Polymer im Bindemittel zur Entmischung neigt.
Die Erfindung setzt sich zur Aufgabe, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, dass einerseits die Mischung erleichtert und stabiler gestaltet wird, andersetis die Kosten der Mischung herabgesetzt werden. Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch. dass das Polyäthylen und/oder Polypropylen als Regenerat, welches hinsichtlich seiner Molekularstruktur teilweise abgebaut ist, in Form rieselfähiger kleiner, von der Pulverform abweichender Teilchen, dem Bitumen oder Asphalt zugesetzt wird, wobei diese Teilchen mineralische oder pigmentöse Verunreinigungen aufweisen.
Bisher bestand gegen die Verwendung verunreinigter Substanzen, insbesondere verunreinigten Polyäthylens bzw.
Polypropylens, ein Vorurteil, da man der Auffassung war, dass die günstigen Eigenschften des Polyäthylens bzw. Polypropylens umso besser zur Geltung kommen, je reiner dieses Material ist. Eine Reinigung des zumeist stark verschmutzten Abfallpolyäthylens bzw. -polypropylens schien sich nicht zu rentieren. Es hat sich nun aber herausgestellt, dass die z.B. an den Polyäthylen. bzw. Polypropylenabfällen anhaftenden Verunreinigungen im Zuge der Verwendung dieser Kunststoffe als Zusatzmaterial für die Herstellung von Mischungen der eingangs geschilderten Art nicht nur keinen Nachteil bedeuten, sondern sogar vorteilhafte Wirkungen ausüben. An den Poly merteilchen anhaftende Staubteilchen bzw. andere Verunreinigungen erhöhen die Griffigkeit des aus der Mischung hergestellten Strassenbelages od.dgl.
Ferner hat es sich herausgestellt, dass an den Polymerteilchen anhaftende Verunreinigungen ein Zusammenbacken der Polymerteilchen vor bzw. während des Einbringvorganges in das Bitumen bzw. den Asphalt verhindern. Dieser Vorteil tritt umso stärker hervor, je verunreinigter die Polymerteilchen sind. Nun weisen Poly äthylen- und/oder Polypropylenabfälle bzw. die aus solchen hergestellten Regenerate oft erhebliche Verunreinigungen auf, so dass es sich erübrigt, diese Verunreinigungen künstlich einzubringen.
Beispielsweise sind Kunstdüngersäcke aus den erwähnten Kunststoffmaterialien stets innen durch den
Kunstdünger verunreinigt, der staubige Form aufweist und zumeist mineralische Stoffe enthält, die weder im Bitumen oder Asphalt noch im Polymer löslich sind und daher von vorne herein die Form der erwünschten Beimengungen zur Mischung im Sinne einer Griffigkeitserhöhung des Strassenbelages od.dgl.
sowie einer Vermeidung des Zusammenbackens der Kunststoffteilchen bilden. Kartoffelsäcke bzw. andere Übersäcke sind zumeist mit Erde stark verschmutzt. Hohlblaskörper aus Polyäthylen bzw. Polypropylen finden häufig als Netzmittelflaschen Verwendung, wobei die in diesen Flaschen zurückgebliebenen Netzmittelreste die Benetzbarkeit der Poly äthylen- bzw. Polypropylenteilchen durch das Bitumen oder den Asphalt vergrössern und daher zu einer besseren Löslichkeit dieser Teilchen im Bindemittel beitragen. Poly äthylen- und/oder Polypropylenprodukte sind ferner häufig bedruckt, wobei diese Bedruckung pigmenthaltig ist und daher ebenfalls Erdbestandteile enthält, die gleichfalls die oben erwähnten günstigen Wirkungen ausüben.
Im allgemeinen kann gesagt werden, dass die Eigenschaften der Mischung umso besser sind und die Herstellbarkeit einer homogenen Mischung der eingangs geschilderten Art umso leichter ist, je mehr Verunreinigungen die in das Bindemittel einzubringenden Polymerteilchen aufweisen.
Das hinsichtlich seiner Molekularstruktur teilweise abgebaute Regenerat-polyäthylen und/oder -polypropylen weist also ein niedrigeres Molekulargewicht, verglichen mit Neuware, auf und ist daher im Bitumen oder Asphalt leichter zu lösen. Andererseits ist dieser Abbau der Molekularstruktur aber nicht so beträchtlich, dass die günstigen Eigenschaften des Polyäthylens und/oder Polypropylens, insbesondere die mechanischen Eigenschaften dieser Polymere, leiden.
Die Dosierung der in das Bindemittel einzubringenden Polymermenge wird durch die Rieselfähigkeit der Polymerteilchen erheblich erleichtert. Es kann daher eine gleichmässige Zugabe der Teilchen in das Bindemittel erfolgen, was die Homogenisierung wesentlich erleichtert.
In der Praxis werden Polyäthylen- bzw. Polypropylenabfälle, z.B. Säcke, Flaschen, Folienreste, Rückstände usw.
gesammelt und in geeigneter Weise zerkleinert. Hiebei ist Bedacht darauf zu nehmen, dass durch die Zerkleinerung bzw.
die Wiederzusammenfügung der Zerkleinerungsprodukte zu grösseren Teilchen nicht die oben erwähnten guten Eigenschaften beeinträchtigt werden. Es empfiehlt sich daher, das Regeneratpolyäthylen und/oder -polypropylen beispielsweise in Flockenform dem Bitumen oder Asphalt zuzusetzen. Die Grösse dieser Flocken ist z.B. so zu wählen, dass jene Flocken erfasst werden, die durch ein Rundlochsieb mit einem Rundlochdurchmesser von 0.3 mm bis 30 mm durchfallen. Die Flockenstärke kann 10 Mikron bis 500 Mikron betragen.
Solche Flocken entstehen durch Zerreissen von Folien aus Polyäthylen oder Polypropylen, zumeist in Abfallform, welche bisher kaum Beachtung fanden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Regeneratpolyäthylen und/oder -polypropylen z.B. in Agglomerafform dem Bitumen oder Asphalt zuzusetzen. Solche Agglomerate entstehen beispielsweise dadurch, dass Folien, Bänder usw. aus Polyäthylen und/oder Polypropylen auf Flockengrösse zerrissen werden und hierauf in einem Verdichter unter Einwirkung von Hitze und zumeist auch rotierenden Massen agglomeriert werden, so dass die Flocken zusammenschrumpfen und kompaktere Körperchen bilden, die einen körnigen Charakter annehmen. Diese Körperchen haben eine Grösstabmessung von ca. 0,3 mm bis ca 20 mm, wobei der Hauptanteil zwischen 2 und 10 mm liegt.
Bei solchen Flocken bzw. Agglomeraten bleibt der Vorteil der an den Folien etc. anhaftenden Verunreinigungen in vollem Masse erhalten, das diese Verunreinigungen weiterhin auf der Oberfläche der Flocken bzw. Agglomerate angeordnet bleiben.
Das Regeneratpolyäthylen und/oder -polypropylen kann auch in Form von Granulaten dem Bitumen oder Asphalt zugesetzt werden, wobei solche Granulate z.B. so beschaffen sind, dass ihre Korngrösse 0,3 bis 8,0 mm beträgt. Im allgemeinen kann gesagt werden, dass bei einer Siebdauer von 2 Minuten auf einem Sieb mit einer lichten Maschenweite von 4,2 mm ein Durchfall von höchstens 20 Gewichtsprozent aufscheinen soll. Dieser Gewichtsanteil steigt progressiv an, je grösser die durchschnittliche Korngrösse des Granulates ist. Im allgemeinen werden solche Granulate durch Strangpressen des im flüssigen bwz. teigigen Zustand übergeführten Kunststoffmateriales und durch anschliessende Zerteilung der Stränge in kurze Stückchen erzeugt. Der Querschnitt dieser Stückchen ist zumeist rund, rechteckig oder quadratisch.
Die an dem Kunststoffmaterial anhaftenden Verunreinigungen bleiben es auch an den Granulatteilchen.
Die Granulate können sowohl als Bandgranulate Verwendung finden, die also im allgemeinen würfelförmiges bzw. quaderförmiges Aussehen der Teilchen aufweisen, als auch als Stranggranulate, bei welchen die einzelnen Teilchen zylinderförmig sind.
Ein weiteres Ausfühungsbeispiel besteht darin, Regeneratpolyäthylen und/oder -polypropylen in Form geschnitzelter Teilchen dem Bitumen oder Asphalt zuzusetzen. Solche Teilchen sind flacher und länger als Granulate und können z.B.
dadurch gewonnen werden, dass Polyäthylen- und/oder Polypropylenabfälle gehäckselt werden. Die entstehenden Häcksel sind in ihrer Teilchengrösse oft wesentlich geringer als Granulate, da auch Gewebe bzw. Gewirke aus Polyäthylenbzw. Polypropylenfasern gehäckselt werden können.
Allen diesen Teilchen (Flocken, Agglomeraten, Granulaten und Schnitzeln) ist der Vorteil gemeinsam, dass sie infolge ihrer gegenüber der Pulverkorngrösse grösseren Teilchengrösse weniger stark als Pulver zur Staubbildung neigen und dass sie rieselfähig sind, so dass die Dosierung, insbesondere mittels automatischer Anlagen (Rutschen mit Schiebersteuerung usw.) erleichert wird. Auch beim Transport entstehen Erleichterungen dadurch, dass es genügt, solche rieselfähige Teilchen beim LKW-Transport mit einer Plache abzudecken, wogegen bei einem Pulver eine Verladung in Säcken oder ein Transport im Tankwagen unerlässlich ist, um zu vermeiden, dass das Pulver durch den Fahrwind fortgetragen wird. Ein solcher Transport im Tankwagen bzw. eine Verladung in Säcken ist aber wesentliche teurer als eine blosse Abdeckung mittels einer Plache.
Regeneratpolyäthylen und/oder -polypropylen ist zumeist mit Farbstoffen anorganischer oder organischer Natur versetzt d.h. solche Verunreinigungen befinden sich auch im Inneren des Regenerats. Die Regenerate sind daher zumeist farbig. Es hat sich aber herausgestellt, dass diese Farbzusätze keinen schädlichen Einfluss auf die Beschaffenheit des mit solchen Regeneratpolyäthylen- und/oder polypropylenzusätzen hergestellten Strassenbelages od.dgl. ausüben. Der Farbeinfluss dieser Farbzusätze wird durch die schwarze Farbe des Bitumens bzw. des Asphaltes überdeckt.
Es ist zweckmässig, wenn zunächst eine konzentrierte Mischung des Regeneratpolyäthylens und/oder Regeneratpolypropylens mit dem Bitumen oder Asphalt erzeugt wird und erst hierauf diese Mischung in Bitumen oder Asphalt verdünnt wird.
Es wird also ein zweistufiger Mischvorgang verwendet.
Dadurch wird eine bessere Homogenisierung des Polyäthylens und/oder Polypropylens im Bitumen oder Asphalt erzielt.
Diese Homogenisierung wird auch dadurch erleichtert, dass die Granulate, Flocken, Schnitzel und Agglomerate nicht zur Klumpenbildung neigen und leicht rieselfähig sind.
Die Mischungsverhältnisse richten sich nach dem ins Auge gefassten Anwendungsfall, innerhalb des Bereichs des Polymeranteils im Bitumen oder Asphalt zwischen 1 und 8 Gewichtsprozent. Geringere Gewichtsprozentanteile als 1 Gewichtsprozent lassen den Einfluss des Polymers nicht mehr in genügendem Masse zur Geltung kommen, wogegen höhere Anteile als 8 Gewichtsprozent nur unnötige Mehrkosten ohne nennenswerten Mehreffekt verursachen. Der erhaltenen Mischung aus Bitumen oder Asphalt und Polyäthylen und/oder Polypropylen können noch die für den jeweiligen Anwendungsfall in Betracht zu ziehenden üblichen Füllstoffe bzw. Zuschlagstoffe beigesetzt werden. Das übliche Verhältnis vom Bitumen oder Asphalt zu den Füllstoffen bzw. Zuschlagstoffen wird durch den Zusatz von Polyäthylen und/oder Polypropylen nicht oder nicht wesentlich berührt. Wohl aber besteht die Möglichkeit, Zusatz- bzw.
Zuschlagstoffe bzw. Füllstoffe geringerer Qualität als dies bisher möglich war, zur Anwendung zu bringen, da die Bindung dieser Zuschlag- bzw. Füllstoffe durch den Polymerzusatz wesentlich verbessert wird.
Selbstverständlich können Polypropylen und Polyäthylen nebeneinander zur Anwendung gelangen. An Polyäthylen empfiehlt sich z. B. Hochdruckpolyäthylen mit einem möglichst niedrigen Schmelzpunkt, um bei der Lösung des Polyäthylens im Bitumen oder Asphalt möglichst niedrige Temperaturen anwenden zu können und so das Bitumen oder den Asphalt schonen zu können.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn dem Bitumen oder Asphalt z.B. geschäumte Kunststoffe, insbesondere Polystyrol (bekannt unter dem Hadelsnamen Styropor ) zugesetzt wird.
Dadurch wird der Frosteinfluss auf dem Strassenbelag od.dgl.
verringert, so dass dessen Frostsicherheit steigt. Die Einbringung solcher geschäumter Kunststoffe wird durch den Polyäthylen- und/oder Polypropylenzusatz erleichtert.
Die Mischung des Polyäthylens und/oder Polypropylens mit dem Bitumen oder Asphalt erfolgt im allgemeinen in Kesseln bei einer Temperatur von etwa 250 bis 280 OC, wobei die Homogenisierung mittels Rührwerken od.dgl. durchgeführt wird. Je höher die Mischtemperatur ist, desto kürzere Mischzeiten können Verwendung finden, jedoch sollen Temperaturen von etwa 280 < Cmöglichst nicht überschritten werden, um das Bitumen bzw. den Asphalt sowie das Polymer zu schonen. Es empfiehlt sich, für den Fall, dass eine gebrauchsfähige, d.h. bereits die Zuschlagstoffe enthaltende Mischung hergestellt werden soll, die Zuschlagstoffe auf etwa 180 bis 220 9C vorzuwärmen und erst dann beizugeben, damit bei der Beigabe der Zuschlagstoffe zum Bitumen oder Asphalt keine Abkühlung entsteht.
Die endgültige Verwendungstemperatur der Mischung kann dann wesentlich niedriger liegen, da die erwähnten Mischtemperaturen lediglich zur Erzielung einer homogenen Verteilung des Polyäthylens und/oder Polypropylens im Bitumen oder Asphalt erforderlich sind.
Es hat sich herausgestellt, dass mit Mischungen, wie sie vorstehend beschrieben sind, nicht nur die Hafteigenschaften der Strassenbeläge verbessert werden können, sondern auch der Brechpunkt der Mischung herabgesetzt und deren Bruchfestigkeit erhöht werden kann. Ferner ergibt sich ausser einer hohen chemischen Beständigkeit sowie einer erhöhten Alterungsbeständigkeit der Vorteil, dass sich die Griffigkeit des Strassenbelages mit der Zeit fast nicht ändert, so dass die gute Anfangsgriffigkeit auch nach längerem Befahren des Strassenbelages erhalten bleibt. Da die Griffigkeit einer Fahrbahndecke erfahrungsgemäss ein wesentlicher Mitbestimmungsfaktor für die Unfallhäufigkeit ist, kann gesagt werden, dass sich durch die Anwendung der in erfindungsgemässer Weise hergestellten Mischung eine Herabsetzung der Unfallziffern ergibt.
Messungen an zwei Asphaltfeinbetonproben mit einem Polypropylenzusatz folgender Art: Probe 1: 6,1 % Bindemittel 0,5 % Kunststoffzusatz Probe 2: 6,1% Bindemittel 0,35uhr Kunststoffzusatz brachten folgende Ergebnisse:
1. Bindemittelgehalte (DIN 1996): Probe 1: 5,9% Probe 2: 5,9%
Der Kunststoffzusatz wird mit dem zu der Extraktion verwendeten Lösungsmittel (Trichloräthylen) nicht herausgelöst.
2. Sieblinien (Siebsummenrückstände auf Quadratmaschensieben in Säcken):
Probe 1 Probe 2 8 mm 1,0 1,0 5 mm 20,5 21,0 2 mm 54,0 55,5 1 mm 75,0 75,5 0,63 mm 82,5 83,0 0,2 mm 88,0 88,5 0,09 mm 90,5 90,5 unter 0,09 9,5 9,5 Infolge des Kunststoffzusatzes tritt ein Zusammenbacken der feinen Teile ein; es müssen daher die ermittelten Sieblinien im
Sandbereich nicht exakt stimmen.
3. Marshallteste:
Wegen der augenscheinlichen Zähigkeit des Mischgutes wurden zusätzlich zu der in der Norm (DIN 1996) vorgeschriebenen Verdichtungstemperatur von 135-140 Grad Marshallkörper bei 180 Grad Celsius hergestellt, um die Verdichtungswilligkeit in Abhängigkeit von der Temperatur zu überprüfen.
Probe 1: Verdichtungs- Tragwert Fliesswert Raumgewicht temperaturC Tinkp Finmm/10 T/F in kg/dm3 140 920 31 29,7 2,40 180 1050 33 31,8 2,415 Probe 2: Verdichtungs- Tragwert Fliesswert Raumgewicht temperaturC Tin kp Fin mm/10 T/F in kg/dm3 140 900 32 28,7 2,40 180 1050 38 27,6 3,41 4. Spezifische Gewichte (Pyknometer): Probe 1 2,47 kg/dm3 Probe 2 2,47 kg/dm3 5. Hohlraumgehalte (an den Marshallkörpern errechnet):
Normalverdichtung bei 180 < Cverdichtet
Probe 1: 2,86Xc 2,2
Probe 2: 2,XGc 2,4%
6.
Reibungsbeiwertmessung:
Es wurde der Reibungsbeiwert an den beiden oben erwähnten Probestücken und an einer Vergleichsprobe, die keinen Kunststoffzusatz aufwies, jeweils vor dem Poliervogang und nach einem Poliervorgang von einer Stunde Dauer gemessen (beide Proben wiesen eine durch wiederholtes Befahren verursachte Anfangsglätte auf):
Reibungsbeiwert
Vor dem Polieren Nach dem Polieren Probe 1: 0,36 0,36 Probe 2: 0,36 0,36 Vergleichsprobe: 0,36 0,32
Es zeigt sich, dass bei der den beiden kunststoffhältigen Proben gemessene Reibungsbeiwert trotz des Poliervorganges unverändert blieb, wogegen er bei der nichtkunststoffhaltigen Vergleichsprobe infolge des Poliervorganges merklich absank.
An Untersuchungen von Strassendecken hat sich herausgestellt, dass bei in herkömmlicher Weise ausgebildeten Strassendecken der durchschnittliche Verschleiss innerhalb des Winterhalbjahres zufolge des Einflusses von Salzstreuung,
Spikesreifen usw. 2 bis 3 mm, höchstens 5 bis 8 mm betrug.
Bisher bedingte dieser Verschleiss eine abnehmende Griffigkeit des Strassenbelages, wobei im allgemeinen die Tendenz beobachtet werden konnte, dass Strassendecken, die zur Glättebildung neigten, eine lange Lebensdauer aufwiesen.
Offenbar war dies durch Überschüsse an Bindemittel in Verbindung mit niedrigen Hohlraumgehalt bedingt. Verschleiss und Griffigkeit liefen daher bisher gegenläufig. Daher neigten viele Decken mit guter Griffigkeit zu übermässigen Verschleiss infolge zu geringen Bindemittelanteile in Verbindung mit hohen Hohlraumgehalt. Bei in erfindungsgemässer Weise hergestellten Strassendecken wird nun diese grundsätzlich gegenläufige Tendenz von Griffigkeit und Verschleissverhalten der bituminösen bzw. asphaltösen Fahrbahndecken fast zur
Gänze ausgeschaltet, so dass die gute Anfangsgriffigkeit trotz geringen Verschleisses erhalten bleibt.
The invention relates to a method for
Production of a mixture containing polyethylene and / or polypropylene on a bitumen or asphalt basis for
Building purposes, the polyethylene and / or polypropylene in finely divided form and in an amount of 1 to 8 wt .-%, based on the weight of the bitumen or asphalt, added to the heated bitumen or asphalt and fused therein.
Mixtures of the type described above have already been used for building purposes, in particular for road construction, e.g. Ver wear layers of roads, proposed. The addition of the
Polymers (polyethylene and / or polypropylene) have the effect that the pavement layer made from the mixture
Compared to polymer-free layers is tougher, so this
Layer the stresses occurring in operation, e.g.
by braking effects or by the influence of spikes, withstands better. In particular, those contained in the layer
Small stones or other additives are enclosed particularly tightly and tough by the polymer and can therefore no longer be torn out so easily. In addition, it has been found that the grip of road surfaces produced from mixtures of the type described at the outset is improved compared to polymer-free mixtures.
The disadvantage of the previous proposals, however, is that
Polyethylene and polypropylene is relatively expensive, so that especially in larger quantities, as they are for the
Manufacture of roadways required considerable
Costs arise. In addition, it has been found that the homogeneous mixing of the bitumen or asphalt with the polyethylene and / or polypropylene is not easy to carry out, on the other hand it is desirable for reasons of uniformity of the mixture. Even if a sufficiently homogeneous distribution of the polymer in the binder (bitumen or asphalt) has been achieved, this distribution is disturbed again after some time, since the polymer in the binder tends to separate.
The object of the invention is to avoid these disadvantages and to improve a method of the type described at the outset in such a way that, on the one hand, the mixing is made easier and more stable, and, on the other hand, the costs of the mixing are reduced. The invention thereby solves this problem. that the polyethylene and / or polypropylene is added to the bitumen or asphalt as regenerated material, which is partially degraded in terms of its molecular structure, in the form of free-flowing small particles that differ from the powder form, these particles having mineral or pigmentary impurities.
So far there has been no use of contaminated substances, in particular contaminated polyethylene or
Polypropylene, a prejudice, because it was believed that the purer this material, the better the favorable properties of polyethylene or polypropylene. Cleaning the mostly heavily soiled waste polyethylene or polypropylene did not seem to be profitable. However, it has now been found that the e.g. with the polyethylene. or impurities adhering to polypropylene waste in the course of the use of these plastics as additional material for the production of mixtures of the type described above not only mean no disadvantage, but even exert beneficial effects. Dust particles adhering to the poly or other impurities increase the grip of the road surface or the like produced from the mixture.
It has also been found that impurities adhering to the polymer particles prevent the polymer particles from caking together before or during the process of introducing them into the bitumen or asphalt. This advantage becomes more pronounced, the more contaminated the polymer particles are. Polyethylene and / or polypropylene waste or the regenerated material produced from such often have considerable impurities, so that there is no need to artificially introduce these impurities.
For example, artificial fertilizer sacks made of the plastic materials mentioned are always inside through the
Contaminated artificial fertilizer, which has a dusty form and mostly contains mineral substances that are neither soluble in bitumen or asphalt nor in polymer and therefore the form of the desired admixtures to the mixture in the sense of increasing the grip of the road surface or the like from the outset.
as well as avoiding the caking of the plastic particles. Potato sacks or other oversacks are mostly heavily soiled with earth. Hollow blow moldings made of polyethylene or polypropylene are often used as wetting agent bottles, with the wetting agent residues remaining in these bottles increasing the wettability of the polyethylene or polypropylene particles by the bitumen or asphalt and therefore contributing to better solubility of these particles in the binder. Poly ethylene and / or polypropylene products are also often printed, this printing containing pigments and therefore also contains soil constituents, which also have the above-mentioned beneficial effects.
In general, it can be said that the properties of the mixture are the better and the producibility of a homogeneous mixture of the type described at the outset, the easier the more impurities the polymer particles to be introduced into the binder have.
The regenerated polyethylene and / or polypropylene, which is partially degraded in terms of its molecular structure, has a lower molecular weight compared to virgin material and is therefore easier to dissolve in bitumen or asphalt. On the other hand, this degradation of the molecular structure is not so considerable that the favorable properties of polyethylene and / or polypropylene, in particular the mechanical properties of these polymers, suffer.
The metering of the amount of polymer to be introduced into the binder is made considerably easier by the flowability of the polymer particles. The particles can therefore be added evenly to the binder, which makes homogenization considerably easier.
In practice, polyethylene or polypropylene waste, e.g. Sacks, bottles, film scraps, residues, etc.
collected and appropriately crushed. Care must be taken that the shredding or
the reassembly of the comminution products into larger particles does not impair the good properties mentioned above. It is therefore advisable to add the regenerated polyethylene and / or polypropylene, for example in flake form, to the bitumen or asphalt. The size of these flakes is e.g. to be selected so that those flakes are captured that fall through a round-hole sieve with a round hole diameter of 0.3 mm to 30 mm. The flake thickness can be 10 microns to 500 microns.
Such flakes are created by tearing foils made of polyethylene or polypropylene, mostly in waste form, which have received little attention until now.
Another possibility is to use the regenerated polyethylene and / or polypropylene e.g. to be added in agglomerate form to the bitumen or asphalt. Such agglomerates arise, for example, that films, tapes etc. made of polyethylene and / or polypropylene are torn to flake size and then agglomerated in a compressor under the action of heat and mostly rotating masses, so that the flakes shrink and form more compact corpuscles that take on a grainy character. These corpuscles have a size of approx. 0.3 mm to approx. 20 mm, the main part being between 2 and 10 mm.
In the case of such flakes or agglomerates, the advantage of the impurities adhering to the foils etc. remains fully intact, since these impurities continue to be arranged on the surface of the flakes or agglomerates.
The regenerated polyethylene and / or polypropylene can also be added to the bitumen or asphalt in the form of granules, such granules e.g. are designed so that their grain size is 0.3 to 8.0 mm. In general, it can be said that with a sieving time of 2 minutes on a sieve with a mesh size of 4.2 mm, diarrhea of at most 20 percent by weight should appear. This weight proportion increases progressively the larger the average grain size of the granulate. In general, such granules are by extrusion of the liquid bwz. doughy state converted plastic material and produced by subsequent division of the strands into short pieces. The cross-section of these pieces is mostly round, rectangular or square.
The impurities adhering to the plastic material also remain on the granulate particles.
The granules can be used both as strip granules, which therefore generally have a cube-shaped or cuboid appearance of the particles, and as strand granules in which the individual particles are cylindrical.
Another embodiment is to add regenerated polyethylene and / or polypropylene in the form of shredded particles to the bitumen or asphalt. Such particles are flatter and longer than granules and can e.g.
obtained by shredding polyethylene and / or polypropylene waste. The particle size of the resulting chaff is often much smaller than that of granules, as woven or knitted fabrics made of polyethylene or. Polypropylene fibers can be chopped.
All of these particles (flakes, agglomerates, granules and chips) have the advantage in common that, due to their larger particle size than powder, they tend to form less dust and that they are free-flowing so that dosing, especially by means of automatic systems (slides with slide control etc.) is facilitated. Transport is also facilitated by the fact that it is sufficient to cover such free-flowing particles with a tarpaulin when transporting them by truck, whereas loading the powder in sacks or transporting it in a tanker is essential to avoid the powder being carried away by the wind becomes. However, such transport in a tanker or loading in sacks is significantly more expensive than simply covering it with a tarpaulin.
Recycled polyethylene and / or polypropylene is mostly mixed with dyes of an inorganic or organic nature, i.e. such impurities are also found in the interior of the regenerate. The regenerates are therefore mostly colored. It has been found, however, that these color additives have no detrimental effect on the nature of the road surface or the like produced with such regenerated polyethylene and / or polypropylene additives. exercise. The color influence of these color additives is masked by the black color of the bitumen or asphalt.
It is useful if first a concentrated mixture of the regenerated polyethylene and / or regenerated polypropylene with the bitumen or asphalt is produced and only then this mixture is diluted in bitumen or asphalt.
A two-stage mixing process is used.
This results in a better homogenization of the polyethylene and / or polypropylene in the bitumen or asphalt.
This homogenization is also facilitated by the fact that the granulates, flakes, chips and agglomerates do not tend to form lumps and are easy to pour.
The mixing ratios depend on the application envisaged, within the range of the polymer content in bitumen or asphalt between 1 and 8 percent by weight. Weight percentages less than 1 percent by weight no longer allow the influence of the polymer to come into its own to a sufficient extent, whereas proportions higher than 8 percent by weight only cause unnecessary additional costs with no significant additional effect. The mixture of bitumen or asphalt and polyethylene and / or polypropylene obtained can also be admixed with the customary fillers or additives to be considered for the particular application. The usual ratio of bitumen or asphalt to fillers or aggregates is not or not significantly affected by the addition of polyethylene and / or polypropylene. However, there is the possibility of adding or
Additives or fillers of lower quality than was previously possible to use, since the binding of these additives or fillers is significantly improved by the addition of polymer.
Of course, polypropylene and polyethylene can be used side by side. Polyethylene is recommended for. B. High-pressure polyethylene with a melting point as low as possible, in order to be able to use the lowest possible temperatures when the polyethylene is dissolved in the bitumen or asphalt and thus to be able to protect the bitumen or asphalt.
Particular advantages result if the bitumen or asphalt e.g. foamed plastics, especially polystyrene (known under the Hadelsname Styrofoam) is added.
As a result, the frost influence on the road surface or the like.
decreased so that its frost resistance increases. The introduction of such foamed plastics is facilitated by the addition of polyethylene and / or polypropylene.
The mixture of the polyethylene and / or polypropylene with the bitumen or asphalt is generally carried out in kettles at a temperature of about 250 to 280 ° C., the homogenization by means of agitators or the like. is carried out. The higher the mixing temperature, the shorter the mixing times can be used, but temperatures of about 280 <C should not be exceeded if possible in order to protect the bitumen or the asphalt and the polymer. It is recommended, in the event that a usable, i.e. the mixture containing the aggregates is to be produced, preheat the aggregates to around 180 to 220 9C and only then add them so that no cooling occurs when the aggregates are added to the bitumen or asphalt.
The final use temperature of the mixture can then be significantly lower, since the mixing temperatures mentioned are only required to achieve a homogeneous distribution of the polyethylene and / or polypropylene in the bitumen or asphalt.
It has been found that with mixtures as described above, not only can the adhesive properties of the road surfaces be improved, but also the breaking point of the mixture can be reduced and its breaking strength can be increased. In addition to high chemical resistance and increased resistance to aging, there is also the advantage that the grip of the road surface hardly changes over time, so that the good initial grip is maintained even after long driving on the road surface. Since experience has shown that the grip of a road surface is an essential co-determining factor for the frequency of accidents, it can be said that the use of the mixture produced in accordance with the invention results in a reduction in the number of accidents.
Measurements on two asphalt fine concrete samples with a polypropylene additive of the following type: Sample 1: 6.1% binder 0.5% plastic additive Sample 2: 6.1% binder 0.35% plastic additive produced the following results:
1. Binder content (DIN 1996): Sample 1: 5.9% Sample 2: 5.9%
The plastic additive is not dissolved out with the solvent (trichlorethylene) used for the extraction.
2. Sieve curves (total residue on square mesh sieves in bags):
Sample 1 Sample 2 8mm 1.0 1.0 5mm 20.5 21.0 2mm 54.0 55.5 1mm 75.0 75.5 0.63mm 82.5 83.0 0.2mm 88.0 88.5 0.09 mm 90.5 90.5 below 0.09 9.5 9.5 Due to the addition of plastic, caking of the fine parts occurs; therefore the determined grading curves in
Sand area not exactly right.
3. Marshall tests:
Because of the apparent toughness of the mixed material, in addition to the compaction temperature of 135-140 degrees prescribed in the standard (DIN 1996), Marshall bodies were produced at 180 degrees Celsius in order to check the ability to compress depending on the temperature.
Sample 1: Compression load-bearing capacity flow value volume weight temperatureC Tinkp Finmm / 10 T / F in kg / dm3 140 920 31 29.7 2.40 180 1050 33 31.8 2.415 Sample 2: Compaction load-bearing capacity flow value volume weight temperatureC Tin kp Fin mm / 10 T / F in kg / dm3 140 900 32 28.7 2.40 180 1050 38 27.6 3.41 4. Specific weights (pycnometer): sample 1 2.47 kg / dm3 sample 2 2.47 kg / dm3 5. Void content (calculated on the Marshall bodies):
Normal compression at 180 <C compression
Sample 1: 2.86Xc 2.2
Sample 2: 2, XGc 2.4%
6th
Friction coefficient measurement:
The coefficient of friction was measured on the two above-mentioned test pieces and on a comparison sample that did not contain any plastic additive, in each case before the polishing process and after a polishing process lasting one hour (both samples showed an initial smoothness caused by repeated driving):
Coefficient of friction
Before polishing After polishing Sample 1: 0.36 0.36 Sample 2: 0.36 0.36 Comparative sample: 0.36 0.32
It can be seen that the coefficient of friction measured in the two plastic-containing samples remained unchanged despite the polishing process, whereas it fell noticeably for the non-plastic-containing comparison sample as a result of the polishing process.
Investigations of road surfaces have shown that in road surfaces designed in a conventional manner, the average wear and tear within the winter half year is due to the influence of salt spread,
Spiked tires etc. was 2 to 3 mm, at most 5 to 8 mm.
So far, this wear has caused a decreasing grip of the road surface, whereby in general the tendency could be observed that road surfaces, which tended to become slippery, had a long service life.
Apparently this was due to excess binder in connection with a low voids content. Wear and grip have therefore run in opposite directions so far. Therefore, many ceilings with good grip tended to wear out excessively as a result of insufficient binder content in connection with a high void content. In the case of road pavements produced in accordance with the invention, this fundamentally opposing tendency of grip and wear behavior of the bituminous or asphaltous road pavements becomes almost the same
Completely switched off, so that the good initial grip is retained despite low wear.