DD279026A1

DD279026A1 - QUICKLY BINDING ANIONACTIVE BITUMENE EMULSIONS

Info

Publication number: DD279026A1
Application number: DD32438488A
Authority: DD
Inventors: Eberhard Spur; Eva-Maria Damrau; Gabriele Dybis; Klaus Kowal; Reiner Schulz; Christine Schilling; Horst Leuthold
Original assignee: Grotewohl Boehlen Veb
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1988-12-29
Publication date: 1990-05-23

Abstract

Die Erfindung betrifft schnellabbindende anionaktive Bitumenemulsionen. Durch Verwendung von 0,2 bis 6,0% Montanwachs, dessen Saeurezahl durch Zusatz von Fettsaeuren und/oder fettsaeurehaltigen Stoffen auf 35 bis 160 mg KOH/g erhoeht wurde, als Emulgator werden anionaktive Bitumenemulsionen mit hohem Abbindevermoegen erhalten. Diese Emulsionen koennen vorzugsweise in der Strasseninstandhaltung Anwendung finden.The invention relates to fast-setting anionic bitumen emulsions. By using 0.2 to 6.0% montan wax, the acid number of which was increased by the addition of fatty acids and / or fatty acid-containing substances to 35 to 160 mg KOH / g, as an emulsifier anionic bitumen emulsions are obtained with high Abbindevermoegen. These emulsions can preferably be used in road maintenance.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft schnellabbindende anionaktive Bitumenemulsionen. Diese Emulsionen finden im Straßen- und Wegebau vorrangig bei der Herstellung bituminöser Schutzschichten sowie der Sanierung bituminöser Verkehrsflüchen Anwendung.The invention relates to fast-setting anionic bitumen emulsions. These emulsions are used in road and road construction primarily in the production of bituminous protective layers and the remediation of bituminous traffic curses.

Characteristic of the known technical solutions

Für die Absiegelung und Instandhaltung bituminös gebundener Verkehrsflächen werden aufgrund verschiedener Vorteile hauptsächlich Bitumenemulsionen verwendet. Diese unterscheiden sich, jo nach Emulgatortyp und Zusammensetzung, in ihren Gebrauchseigenschaften, wie Emulgierverhalten, Lager- und Transportbeständigkeit, Verarbeitbarkeit, Haftfestigkeit am Gk. jtein sowie Brech- und Abbindeverhalten.Bituminous emulsions are mainly used for the sealing and maintenance of bituminous traffic areas due to various advantages. These differ, depending on emulsifier type and composition, in their service properties, such as emulsifying behavior, storage and transport resistance, processability, adhesion to the Gk. jtein as well as crushing and setting behavior.

Nach der Applikation sind die Beanspruchbarkeit und Haltbarkeit der durchgeführten Flickungen und hergestellten Schutzschichten wichtige Quaütätsparameter.After application, the strength and durability of the fillings and protective coatings made are important quality parameters.

Sei der Rezeptierung und Herstellung der Bitumenemulsionen wird deshalb versucht, die für den jeweils vorgesehenen Verwendungszweck günstigsten Eigenschaften einzustellen.Be the formulation and production of bitumen emulsions is therefore trying to set the most favorable for the intended use properties.

Durch Zusatz von Haftverbesse: :rn, Lösungsmitteln und Kunststoffen oder durch Emulgatorkombinationen ist es beispielsweise möglich, gewisse vorteilhafte Etl'ekte, wie Verbesserung der Haftung ί η Gestein oder Erhöhung der Lager- und Transportstabilität, zu erzielen. Trotzdem bestimmen im wesentlichen die Emulgatoren die für die betreffenden Emulsionssysteme charakteristischen Eigenschaften.By adding Haftverbesse:: rn, solvents and plastics or by emulsifier combinations, it is possible, for example, certain advantageous Etl'ekte, such as improving the adhesion ί η rock or increase the storage and transport stability to achieve. Nevertheless, the emulsifiers essentially determine the properties characteristic of the emulsion systems in question.

Die bekannten, bei nicht ausreichender Säurezahl des Bitumens unter Zusatz meist höherer Fettsäuren hergestellten anionaktiven Bitumenemulsionen zeichnen sich durch eine gute Transport- und Lagerbeständigkeit aus. Auch lassen sie siuh gut verarbeiten. Von Nachteil ist ihre oft ungonügende Haftung an den Gesteinsbaustoffen und das langsame Abbinden nach der Applikation.The known anionic bitumen emulsions prepared with an insufficient acid number of the bitumen with the addition of mostly higher fatty acids are distinguished by good transport and storage stability. Also, they are easy to process. Their disadvantage is their often unfavorable adhesion to the rock building materials and the slow setting after application.

Durch Verwendung kationaktiver Emulgatoren für die Herstellung der Bitumenemulsionen konnten cues'-; nachteiligen Eigenschaften weitgehendst beseitigt werden, allerdings meistens auf Kosten einer geringen Transport- und Lagerbeständigkeit.By using cationic emulsifiers for the production of the bitumen emulsions cues'-; adverse properties are largely eliminated, but mostly at the expense of low transport and storage stability.

Aufgrund dessen können kationaktive Bitumenemulsionen nur über kürzere Entfernungen transportiert werden. Ihre Verarbeitung muß möglichst sofort nach der Herstellung erfolgen. Demzufolge müssen Herstellung und Verarbeitung gut aufeinander abgestimmt sein.Because of this, cationic bitumen emulsions can only be transported over shorter distances. Their processing must be carried out as soon as possible after production. Consequently, production and processing must be well coordinated.

Es hat daher trotz Einführung der kationaktiven Bitumenemulsionen nicht an Versuchen gefehlt, die anionaktiven und in geringem Umfang auch nichtionogenen Bitumenemulsionen durch Zusatz von Haft verbesserern, Latices, Stabilisatoren und anderen Stoffen in ihren Eigenschaften zu verbessern.Despite the introduction of the cationic bitumen emulsions, there has therefore been no lack of attempts to improve the anionic and to a lesser extent nonionic bitumen emulsions by addition of adhesion, to improve the properties of latices, stabilizers and other substances.

So wird nach DD-WP 216727 durch Zusatz von Montanwachs und eines Aluminiumsalzes eine in der Haftung verbesserte thixotrope Bitumenemulsion erhalten, die nach DD-WP Π6725 zur Herstellung von kaltverarbeitbaren Gemischen für Straßenbauzwecke verwendet wird.Thus, according to DD-WP 216727 by adding montan wax and an aluminum salt, a thixotropic bitumen emulsion improved in adhesion is obtained, which is used according to DD-WP Π6725 for the preparation of cold-processable mixtures for road construction purposes.

In DD-WP 150069 sieht die Anwendung von oberflächenaktiven Stoffen, wie Aminen, Fettsäuren und Montanwachs zur Erzielung eines hohen Benetzungs-, Durchdringungs- und Haftvermögens vor.In DD-WP 150069, the use of surfactants, such as amines, fatty acids and montan wax to provide a high wetting, penetration and adhesion before.

Weiterhin ist bekannt, daß der Brechvorgang von anionaktiven Bitumenemulsionen durch Zusatz von Salzen eingeleitet und reguliert werden kann.Furthermore, it is known that the breaking process of anionic bitumen emulsions can be initiated and regulated by the addition of salts.

Trotz des zusätzlichen Aufwandes wird dadurch der Abbindevorgang nicht beschleunigt. Das Emulsionswasser erscheint auch bei diesen Verfahren nach dem Brechvorgang zwischen Bitumen und Gesteinsmaterial. Erst nach dem völligen Verdunsten des Wassers, das in Abhängigkeit von den Witterungsbedingungen einige Tage bis Wochon dauert, w.rd ein fester Verbund zwischen Bitumen und Gesteinsmaterial hergestellt.Despite the additional effort thereby the setting process is not accelerated. The emulsion water also appears in these processes after crushing between bitumen and rock material. Only after the complete evaporation of the water, which lasts several days to weeks, depending on the weather conditions, a firm bond between bitumen and rock material is produced.

Object of the invention

Es ist Ziel der Erfindung, schnellabbindende anionaktive Bitumenemulsionen unter Wahrung der anderen vorteilhaften Eigenschaften anionaktive,- Bitumenemulsionen herzustellen.It is an object of the invention to produce fast-setting anionic bitumen emulsions while maintaining the other advantageous properties anionic - bitumen emulsions.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, anionaktive Bitumenemulsionen mit hohem Abbindevermögen unter Verwendung von fettsäureiialtigen Produkten herzustellen.The object of the invention is to produce anionic bitumen emulsions having a high setting capacity using fatty acid-based products.

Erfindungsgemdß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daC Bitumenemulsionen mit einem Bitumengehalt von 30 bis 70% unter Verwendung von 0,2 bis 6,0% Montanwachs, dessen Säurezahl durch Fettsäurezusatz auf 35 bis 160mg KOH/g erhöht wurde, hergestellt werden.According to the invention, the object is achieved by producing bitumen emulsions having a bitumen content of 30 to 70% using 0.2 to 6.0% montan wax whose acid number has been increased to 35 to 160 mg KOH / g by adding fatty acid.

Die Erhöhung der Seurezahl kann sowohl mit reinen natürlichen und/oder synthetischen Fettsäuren als auch mit fettsäurehaltigen Stoffen erfolgen.The increase in Seurezahl can be done both with pure natural and / or synthetic fatty acids and with fatty acid-containing substances.

Bevorzugt können ein Gemisch unverzweigter gesättigter und ungesättigter geradzahliger Monokarbonsäuren mit einer Kottenlänge von hauptsächlich 16 bis 18 Kohlenstoffe omen oder ein bei der Herstellung synthetischer Fettsäuren anfallendes höhermolekulares Kondensationsprodukt Verwendut g finden.A mixture of unbranched saturated and unsaturated monocarboxylic acids having a Kotten length of mainly 16 to 18 carbon atoms or a higher molecular weight condensation product obtained in the production of synthetic fatty acids can preferably be used.

Es werden lager- und transportstabile Bitumenemulsionen mit gutem Klebe- und Haftvermögen erhalten.There are obtained storage and transport stable bitumen emulsions with good adhesion and adhesion.

Im Vergleich zu bekannten anionaktiven Bitumunemulsionen zeichnen sich die erfindungsgemäß hergestellten dadurch aus, daß sie bedeutend schneller durchbrechen, das Wasser abstoßen und dadurch auch schneller abbinden.Compared to known anionic bituminous emulsions, the inventively prepared characterized by the fact that they break significantly faster, repel the water and thereby set faster.

Gegenüber vielen kationaktiven Bitumenemulsionen besitzen sie den Vorteil, daß das Emulsionswasser bei der Verfestigung zunächst nicht gebunden wird. Die Emulsion bricht also durch.Compared to many cationic bitumen emulsions they have the advantage that the emulsion water is not bound initially during solidification. The emulsion breaks through.

Das Wasser erscheint vorübergehend zwischen Straßenoberf lache und aufgebrachtem Belag.The water temporarily appears between the road surface and the applied surface.

Nach 24 Stunden ist ein fester Haftverbund entstanden, das Bitumen ist in seiner Konsistenz als Bindemittel voll wirksam.After 24 hours, a strong bond has developed, the bitumen is fully effective in its consistency as a binder.

Wasserverdunstungsversuche zeigen im Vergleich zu kationaktiven Bitumenemulsionen zunächst eine etwas geringere Wasserabgabe, um aber nach 24 Stunden einen besseren Wert zu erreichen.Evaporation tests show a slightly lower release of water compared to cationic bitumen emulsions, but achieve a better value after 24 hours.

Zu diesem Zeitpunkt sind die erfindungsgemäß hergestellten Bitumenernulsionen den Kationaktiven im Abbindeverhalten zumindest ebenbürtig, wobei aber andere Eigenschaften überwiegen.At this time, the bitumen emulsions produced according to the invention are at least equal to the cationic active in the setting behavior, but other properties predominate.

Gegenüber herkömmlichen anionaktiven Bitumenernulsionen binden sie bedeutend schneller ab.Compared to conventional anionic bitumen emulsions they bind much faster.

Durch Verwendung von in der Säurezahl erhöhtem Montanwachs kommen außerdem noch die haftverbessernden Eigenschaften des Montanwachses zur Wirkung.By using increased in the acid number of montan wax also come the adhesion-enhancing properties of Montanwachses effect.

Weiterhin erfolgten bei Verwendung von 1 % Montanwachs im Gemisch, bezogen auf die Bitumenemulsion, eine Erhöhung des Erweichungspunktes des Grundbitumens um mindestens 5°C (Ring und Kugel) und eine Erniedrigung der Penetration um wenigstens 30 · 0,1 mm.Furthermore, when using 1% montan wax in the mixture, based on the bitumen emulsion, an increase in the softening point of the basic bitumen by at least 5 ° C (ring and ball) and a decrease in penetration by at least 30 x 0.1 mm.

Bi echpunkt und Duktilität verändern sich nur geringfügig. Die Wärmestandfestigkeit bituminöser Schutzschichten wird dadurch erhöht.Bi echpunkt and ductility change only slightly. The heat resistance of bituminous protective layers is thereby increased.

Eine weitere Beeinflussung der Eigenschaften der erfindungsgemäß hergestellten Bitumenemulsionen ist durch Zusatz geeigneter Stoffe, wie Haftmittel oder Stabilisatoren, möglich.Further influencing the properties of the bitumen emulsions according to the invention is possible by addition of suitable substances, such as adhesives or stabilizers.

Ausfüh'ungsbeispieleAusfüh'ungsbeispiele

Anhand folgender Beispiele soll die Erfindung näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to the following examples.

example 1

Einem Straßenbatibitumen B200 wurden 5,1 % Montanwachs, dessen Säurezahl durch ein Gemisch unverzweigter gesättigter und ungesättigter g Tadzahliger Monocarbonsäuren mit einer Kettenlänge von hauptsächlich 16 bis 18 Kohlenstoffatomen auf 39mg KOH/g erhöh, wurde, zugesetzt.A road bitumen B200 was added with 5.1% montan wax whose acid number was increased to 39 mg KOH / g by a mixture of unbranched saturated and unsaturated monodominated monocarboxylic acids having a chain length of mainly 16 to 18 carbon atoms.

Das so vorbereitete Bitumen wurde mit Wasser, das vorher durch Zusatz von KOH auf einen pH-Wert von 13,0'eingestellt wurde, zu einer 60%igen 'ager- und transportstabilen Bitumenemulsion mit folgenden Eigenschaften emulgiert:The bitumen prepared in this way was emulsified with water, which had previously been adjusted to a pH of 13.0 by the addition of KOH, to give a 60% strength and transport-stable bitumen emulsion having the following properties:

Stabilität unstabilStability unstable

Viskosität 31,2 AuslaufsekundenViscosity 31.2 outlet seconds

Klebevermögen 100%Adhesive capacity 100%

Haftkennwert nach Heißwasserlagerung 100Oberflächen-%Adhesion value after hot water storage 100 surface%

Regentest nach 60 min 100%Rain test after 60 min 100%

Brechverhalten nach 60 rr.in durchgebrochenBreaking behavior broken after 60 rr.in

Example 2

In Straßenbaubitumen B200 wurden insgesamt 0,6% Montanwachs und das im Beispiel 1 verwendete Fettsäuregemisch eingerührt. Das modifizierte Montanwachs hatte eine Säurezahl von 131 mg KOH/g. Das so vorbereitete Bitumen wurde mit Wasser, welches mit Kaliumhydroxid auf einen pH-Wert von 13,1 eingestellt wurde, unter Zusatz von 0,2% Kaliummethylsilikonat zu einer 60%igen Bitumenemulsion emulgiert. Die Emulsion hatte folgende Eigenschaften:In Straßenbaubitumen B200 a total of 0.6% montan wax and the fatty acid mixture used in Example 1 were stirred. The modified montan wax had an acid number of 131 mg KOH / g. The thus prepared bitumen was emulsified with water, which was adjusted to a pH of 13.1 with potassium hydroxide, with the addition of 0.2% Kaliummethylsilikonat to a 60% bitumen emulsion. The emulsion had the following properties:

Stabilität unstabilStability unstable

Viskosität 17,4Ausl jufsekundenViscosity 17.4 seconds

Klebevermögen 95%Adhesive capacity 95%

Haftkennwert nach Heißwasserlagerung 100Ober,lächen-%Adhesion value after hot water storage 100Ober, lächen-%

Regentest nach 60 min 100%Rain test after 60 min 100%

Brechverhalten nach 60 min durchgebrochenBreaking behavior broken after 60 min

Example 3

Eine 60%ige Bitumenemulsion, hergestellt unter Verwendung von 2% Montanwachs, dessen Säurezahl durch Zusatz eines bei der Herstellung synthetischer Fettsäuren anfallenden hochmolekularen Kondensaiionsproduktes auf 42 mg KOH/g erhöht wurde, sowie 0,2% Kaliumhydroxid und 0,1 % Aminopropyltriethoxisilan, hatte folgende Eigenschaften:A 60% bitumen emulsion prepared using 2% montan wax whose acid number was increased to 42 mg KOH / g by the addition of a high molecular weight condensation product resulting from the production of synthetic fatty acids and 0.2% potassium hydroxide and 0.1% aminopropyltriethoxysilane following properties:

Stabilität unstab.lStability unstab.l

Viskosität 22AuslaufsekundenViscosity 22 leakage seconds

Kl-hevermögen 95%Clinging capacity 95%

Regentest nach 60 min 100%Rain test after 60 min 100%

Brechverhalten nach 60 min durchgebrochenBreaking behavior broken after 60 min

Alle drei erfindungsgemäß hergestellten Bitumenemulsionen besitzen die guten Lager-, Transport- und Verarbeitungseigenschäften bekannter anionaktiver Emulsionen und haben gegenüber diesen Vorteile im Brechverhalten, dem Reaktionsverhalten zu Gesteinsbaustoffen, ausgedrückt durch den Regentest und in der Haftung.All three bitumen emulsions prepared according to the invention possess the good storage, transport and processing properties of known anionic emulsions and have these advantages in terms of breaking behavior, reaction behavior to rock building materials, expressed by the rain test and in adhesion.

Sie sind deshalb weniger gegen einsetzenden Regen gefährdet, sie binden schneller ab und gewährleisten schon nach relativ kurzer Zeit einen festen Verbund zwischen Gestein, Bitumen und Verkehrsfläche.They are therefore less endangered against onset of rain, they bind faster and ensure after a relatively short time a solid bond between rock, bitumen and traffic area.

Bis zu diesem Zeitpunkt gibt es kein Ausbröckeln von Gesteinsmaterial wie bei kationaktiven Bitumenemulsionen.Until this time, there is no crumbling of rock material as with cationic bitumen emulsions.

Diese Bitumenemulsionen eignen sich vorteilhaft für Flickungen und Oberflächenbehandlungen in der Straßeninstandhaltung.These bitumen emulsions are advantageously suitable for repairs and surface treatments in road maintenance.

Claims

Erf: ndungsanspri ch!:

1. Schnellabbindende anionic bitumen emulsions having a bitumen content of 30 to 70%, characterized in that as an emulsifier 0.2 to 6.0% montan wax, the acid number by addition of fatty acids and / or fatty acid-containing substances to 35 to 160 mg KOH / g was used.

2. Fast-setting anionic bitumen emulsions according to claim 1, characterized in that is used to increase the acid number, a mixture of uhgespwoigter saturated and unsaturated even monocarboxylic acids having a chain length of mainly 16 to 18 carbon atoms.

2. Fast-setting anionic bitumen emulsions according to claim 1, characterized by. in that a higher molecular weight condensation product obtained in the production of synthetic fatty acids is used to increase the acid number.