DE10022666A1 - Polymer-modified bitumen for road paving, comprises standard bitumen and a high-melting wax produced by mild thermal degradation of waste polyolefin plastics - Google Patents

Polymer-modified bitumen for road paving, comprises standard bitumen and a high-melting wax produced by mild thermal degradation of waste polyolefin plastics

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Abstract

Polymer-modified bitumen for road paving comprises 49-99 wt.% of standard bitumen and 1-6 wt.% of a high-melting wax with a molecular weight of 1,000-10,000 produced by mild thermal degradation of waste polyolefin plastics.

Description

Die Erfindung betrifft ein polymermodifiziertes Bitumen aus einem Normbitumen für den Einsatz im Straßenbau.The invention relates to a polymer-modified bitumen from a standard bitumen for the Use in road construction.

Die industrielle Produktion von Bitumen erfolgt aus Erdöl, bei der Verarbeitung stark bituminöser Rohstoffe durch Konzentration, Destillation oder selektive Trennung der enthaltenen Bitumenanteile mit Hilfe von Lösungsmitteln and bei der Verarbeitung von schwach bituminösen Rohölen bzw. deren Rückständen nach Methoden, wie z. B. dem Blasen, die einen Bitumenaufbau bewirken. Die so hergestellten Bitumen werden dementsprechend in Destillations-, Extraktions- oder geblasene Bitumen eingeteilt. Erdölbitumen sind dabei plastoviskose Stoffe und haben im Bereich üblicher Gebrauchstemperaturen eine nur schwach ausgeprägte Viskosität. Beim Einsatz solcher Bitumen im Straßenbau sind daher Kompromißlösungen erforderlich, um eine möglichst verschleißarme Asphaltmischung für die hohen Belastungen im heutigen Straßenverkehr herstellen zu können. Dabei sind die Anforderungen an Straßenbaubitumen insbesondere durch das steigende Verkehrsaufkommen und immer höhere Achslasten von Fahrzeugen ständig gestiegen.The industrial production of bitumen is made from petroleum, strong in processing bituminous raw materials by concentration, distillation or selective separation of the contained bitumen with the help of solvents and in the processing of weak bituminous crude oils or their residues according to methods such. B. the Bubbles that cause bitumen build-up. The bitumen so produced accordingly divided into distillation, extraction or blown bitumen. Petroleum bitumen are plastoviscose substances and are more common in the field Use temperatures a poorly developed viscosity. When using such Bitumen in road construction are therefore compromise solutions required to achieve one low-wear asphalt mixture for the high loads in today's road traffic to be able to manufacture. The requirements for road construction bitumen are special due to the increasing volume of traffic and ever higher axle loads of vehicles steadily increased.

In der Vergangenheit wurde daher immer wieder versucht, durch Herstellung polymermodifizierter Bitumina Voraussetzungen für die Herstellung von Fahrbahndecken zu schaffen, die den heutigen Belastungen genügen und deren Gebrauchswerteigenschaften über den gesamten klimatisch bedingten Temperaturbereich bei kritischen Belastungsbedingungen verbessert werden. Der Zusatz ausgewählter Kunststoffe bewirkt dabei eine Absenkung des Brechpunktes und eine Erhöhung des Erweichungspunktes und somit eine höhere Plastizitätsspanne, wodurch die elastischen Eigenschaften eines polymermodifizierten Bitumens denen eines reinen Erdölbitumens wesentlich überlegen sind und zu einer erhöhten Verformungsbeständigkeit führen. Bekannte Kunststoffe zur Herstellung solcher polymermodifizierten Bitumen sind ataktisches Polypropylen, Styrol-Butadien-Styrol (SBS)- Copolymere, Polyisopren, Naturkautschuk u. dgl. Allerdings hat sich bei der Herstellung solcher Bitumenkombinationen gezeigt, daß nach relativ kurzer Zeit in schmelzflüssigem Zustand Entmischungserscheinungen auftraten. Daraus ergibt sich in der Praxis die Notwendigkeit, solche polymermodifizierten Bitumen bis zu ihrem Einsatz ständig zu rühren oder in einer anderen geeigneten Weise homogen zu halten, um gleichmäßige Beschichtungen zu gewährleisten.In the past, therefore, attempts have been made again and again through manufacturing polymer-modified bitumens requirements for the production of road surfaces create that meet today's stresses and their utility value properties the entire climatic temperature range under critical load conditions be improved. The addition of selected plastics lowers the Breaking point and an increase in the softening point and thus a higher one Plasticity span, which increases the elastic properties of a polymer-modified Bitumen are significantly superior to those of a pure petroleum bitumen and to an increased Resistance to deformation. Known plastics for the production of such polymer modified bitumen are atactic polypropylene, styrene-butadiene-styrene (SBS) - Copolymers, polyisoprene, natural rubber and the like. The like. However, in the manufacture such bitumen combinations showed that after a relatively short time in molten Condition segregation occurred. In practice this results in the  Necessity to constantly stir such polymer-modified bitumen until they are used or in some other suitable way to keep homogeneous to even coatings to ensure.

Gemäß dem bekannten Stand der Technik ist wiederholt versucht worden, ein Entmischen der Bitumenkombination mit geeigneten Mittel zu begegnen. So wird in der DE-AS 25 40 230 ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Mischung von Bitumen und Polyolefinen durch Homogenisierung in einer Heißmischanlage so lange behandelt wird, bis ein deutlicher Viskositätsabfall eintritt und ein Polymerbitumen entsteht, daß nicht mehr zur Entmischung neigt. Gemäß DE-PS 26 31 361 wird versucht, die Entmischungsneigung von Bitumen und ataktischem Polyolefin durch Zugabe eines Füllstoffes mit speziellen physikalischen Eigenschaften zu verhindern.In accordance with the known prior art, attempts have repeatedly been made to separate the Counter bitumen combination with suitable means. So in DE-AS 25 40 230 a Process described in which a mixture of bitumen and polyolefins by Homogenization is treated in a hot mixing plant until a clear one A drop in viscosity occurs and a polymer bitumen is formed that is no longer capable of segregation tends. According to DE-PS 26 31 361 attempts are made to separate bitumen and atactic polyolefin by adding a filler with special physical Prevent properties.

Obwohl die vorgeschlagenen Zusätze und Behandlungsverfahren einer Verbesserung bestimmter Eigenschaften der Bitumina ermöglichen, ist jedoch in der Regel eine Beeinträchtigung der Produktqualität festzustellen. Der Einsatz spezieller synthetischer Produkte führt außerdem zu zusätzlichem Aufwand und zu einer Verschlechterung des Preis- Leistungsverhältnisses bei der Herstellung von Straßenbaubitumen.Although the proposed additives and treatment methods are an improvement allow certain properties of the bitumens, but is usually one Determination of impairment of product quality. The use of special synthetic Products also leads to additional effort and a deterioration in the price Performance ratio in the production of road bitumen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und ein polymermodifiziertes lagerstabiles Straßenbaubitumen zu entwickeln, das allen Anforderungen im heutigen Straßenbau gerecht wird.The object of the invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art eliminate and develop a polymer-modified storage-stable road construction bitumen that meets all requirements in today's road construction.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein polymermodifiziertes Bitumen mit 94 bis 99 Ma.-% eines Bitumens und 1 bis 6 Ma.-% durch thermischen Abbau aus polyolefinischen Altkunststoffen erhaltene hochschmelzende Wachse mit Molgewichten zwischen 1000 und 10000 g/mol gelöst. Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bitumenkombination können sowohl Destillatbitumen oder Destillatbitumenmischungen allein oder im Gemisch mit einem angeblasenen Bitumen als auch schwere Erdölrückstände allein oder im Gemisch mit einem angeblasenen Bitumen aber auch angeblasene Bitumen im Erweichungsbereich zwischen 27 und 60°C mit einer Penetration von 30 bis 320 mm . 10-1 allein verwendet werden. Von besonderem Vorteil ist dabei die Verwendung eines aus einem schweren Erdöldestillationsrückstand mit einem Erweichungspunkt von 27 bis 44°C durch schonende Anoxidation auf einen Erweichungspunkt von 37 bis 60°C mit einer Penetration zwischen 35 und 210 mm . 10-1 eingestellten angeblasenen Destillatonsrückstandes.According to the invention, the object is achieved by a polymer-modified bitumen with 94 to 99% by mass of a bitumen and 1 to 6% by mass from high-melting waxes with molecular weights between 1000 and 10000 g / mol obtained by thermal degradation from polyolefinic old plastics. To produce the bitumen combination according to the invention, both distillate bitumen or distillate bitumen mixtures alone or in a mixture with a blown-in bitumen as well as heavy petroleum residues alone or in a mixture with a blown-in bitumen but also blown-in bitumen in the softening range between 27 and 60 ° C. with a penetration of 30 to 320 mm . 10 -1 can be used alone. Of particular advantage is the use of a heavy petroleum distillation residue with a softening point of 27 to 44 ° C by gentle oxidation to a softening point of 37 to 60 ° C with a penetration between 35 and 210 mm. 10 -1 blown distillate residue set.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält das erfindungsgemäß vorgeschlagene polymermodifizierte Bitumen vorzugsweise 1 bis 3 Ma.-% hochschmelzendes Polyolefinabbauwachs. Dieses kann darüber hinaus erfindungsgemäß in Form eines festen Compounds aus Bitumen und 60 bis 90 Ma.-% hochschmelzenden Polyolefinabauwachs verwendet werden und wird gemäß der vorgeschlagenen Straßenbaubitumenkombination in solchen stöchiometrischen Verhältnissen zugemischt, daß der Wachsanteil im Fertigprodukt zwischen 1 und 6 Ma.-% liegt.According to a further feature of the invention, the proposed according to the invention polymer-modified bitumen preferably 1 to 3% by mass of high-melting point Polyolefin degradation wax. According to the invention, this can also be in the form of a solid Compounds made from bitumen and 60 to 90% by weight high-melting polyolefin wax be used and will be in accordance with the proposed road construction bitumen combination in admixed such stoichiometric ratios that the wax content in the finished product is between 1 and 6 mass%.

Mit der Anwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Straßenbaubitumen werden gegenüber dem Stand der Technik insbesondere folgende vorteilhaften Effekte erzielt:
With the use of the road bitumen proposed according to the invention, the following advantageous effects in particular are achieved compared to the prior art:

  • - Die Anwendung der Erfindung führt zu einem höheren Verdichtungsgrad der hergestellten Asphaltmischung, wodurch die Standfestigkeit der hergestellten Asphaltbeläge erhöht und die Spurrillenbildung zurückgedrängt wird,- The application of the invention leads to a higher degree of compression of the manufactured Asphalt mixture, which increases the stability of the manufactured asphalt surfaces and the rutting is suppressed,
  • - Die Verarbeitungszeit des Bitumens wird erhöht- The processing time of the bitumen is increased
  • - Die Viskosität des flüssigen Bitumens wird herabgesetzt, so daß die Verarbeitungstemperaturen verringert werden können, wodurch die Schädigung des Bitumens durch hohe Temperaturen herabgesetzt und die Schadstoffabgabe bei der Verarbeitung minimiert werden kann- The viscosity of the liquid bitumen is reduced so that the Processing temperatures can be reduced, causing damage to the Bitumen reduced by high temperatures and the emission of pollutants at Processing can be minimized
  • - Das Haftvermögen des erfindungsgemäßen Bitumens auf den Zuschlagstoffen wird verbessert.- The adhesiveness of the bitumen according to the invention on the additives improved.
  • - Der Brechpunkt des Bitumens wird durch den Zusatz von 1 bis 6 Ma.-% hochmolekularem Polyolefinabbauwachs nur geringfügig oder gar nicht verändert, d. h., es tritt keine Verschlechterung des Tieftemperaturverhaltens auf. - The breaking point of the bitumen is determined by adding 1 to 6% by mass high molecular weight polyolefin degradation wax changed only slightly or not at all, d. i.e. it there is no deterioration in the low-temperature behavior.  
  • - Das erfindungsgemäße polymermodifizierte Bitumen ist stabil. Es tritt keine Entmischung ein.- The polymer-modified bitumen according to the invention is stable. There is no segregation on.
  • - Aufgrund der geringen molekularen Uneinheitlichkeit der erfindungsgemäß verwendeten hochmolekularen Polyolefinabbauwachse werden sehr gut reproduzierbare Ergebnisse erhalten.- Due to the low molecular non-uniformity of the used according to the invention high molecular weight polyolefin degradation waxes are very reproducible results receive.

Die hier erwähnten Molekulargewichte sind gewichtsmittlere Molekulargewichte. Bevorzugt wurden niedermolekulare Anteile mit einem Molekulargewicht von etwa 150 bis 500 g/mol aus den Wachsen vor der Verwendung entfernt. Besonders geeignete Wachse zur Verwendung in der vorliegenden Erfindung sind diejenigen Wachse, die nach den vom selben Anmelder am selben Tag eingereichten Verfahrenspatenten erhalten werden (Anwaltsaktenzeichen: E 1771 DE, E 1772 DE, E 1773 DE, E 1774 DE und E 1775 DE).The molecular weights mentioned here are weight average molecular weights. Were preferred low molecular weight portions with a molecular weight of about 150 to 500 g / mol from the waxes removed before use. Particularly suitable waxes for use in the present Invention are those waxes made after those filed by the same applicant on the same day Procedural patents are obtained (attorney's file number: E 1771 DE, E 1772 DE, E 1773 DE, E 1774 DE and E 1775 DE).

Claims (7)

1. Polymermodifiziertes Bitumen für den Straßenbau, gekennzeichnet durch 49 bis 99 Ma.- % eines Normbitumens und 1 bis 6 Ma.-% durch schonenden thermischen Abbau aus polyolefinischen Altkunststoffen erhaltene hochschmelzende Wachse mit Molgewichten zwischen 1000 und 10000 g/mol.1. Polymer-modified bitumen for road construction, characterized by 49 to 99 mass% of a standard bitumen and 1 to 6 mass% by gentle thermal degradation of high-melting waxes with molecular weights between 1000 and 10000 g / mol obtained from polyolefinic old plastics. 2. Polymermodifiziertes Bitumen nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Normbitumen Destillatbitumen oder Destillatbitumengemische allein oder im Gemisch mit einem angeblasenen Bitumen sind.2. Polymer-modified bitumen according to spoke 1, characterized in that the Standard bitumen distillate bitumen or distillate bitumen mixtures used alone or are mixed with a blown bitumen. 3. Polymermodifiziertes Bitumen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Normbitumen schwere Erdölrückstände allein oder im Gemisch mit einem angeblasenen Bitumen sind.3. Polymer-modified bitumen according to claim 1, characterized in that the used standard bitumen heavy oil residues alone or in a mixture with one are blown bitumen. 4. Polymermodifiziertes Bitumen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Normbitumen angeblasene Bitumen im Erweichungsbereich zwischen 37 und 60°C mit einer Penetration von 30 bis 320 mm . 10-1 sind.4. Polymer-modified bitumen according to claim 1, characterized in that the standard bitumen used blown bitumen in the softening range between 37 and 60 ° C with a penetration of 30 to 320 mm. Are 10 -1 . 5. Polymermodifiziertes Bitumen nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das angeblasene Bitumen einen Erweichungsbereich zwischen 37 und 60°C mit einer Penetration von 35 bis 210 mm . 10-1 aufweist und aus einem schweren Erdöldestillatrückstand mit einem Erweichungsbereich zwischen 27 und 44°C durch schonende Anoxidation hergestellt ist.5. Polymer-modified bitumen according to claim 1 and 4, characterized in that the blown bitumen has a softening range between 37 and 60 ° C with a penetration of 35 to 210 mm. 10 -1 and is made from a heavy petroleum distillate residue with a softening range between 27 and 44 ° C by gentle anoxidation. 6. Polymermodifiziertes Bitumen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bitumen 1 bis 3 Ma.-% hochschmelzendes Polyolefinabbauwachs enthält.6. Polymer-modified bitumen according to claim 1 to 5, characterized in that the bitumen 1st contains up to 3% by weight of high-melting polyolefin degradation wax. 7. Polymermodifiziertes Bitumen nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das hochschmelzende Polyolefinabbauwachs dem Bitumen als Compound aus Bitumen und 60 bis 90 Ma.-% hochschmelzendem Polyolefinabbauwachs zugesetzt ist.7. Polymer-modified bitumen according to claim 1 to 6, characterized in that the high-melting polyolefin degradation wax to the bitumen as a compound from bitumen and 60 to 90 mass% of high-melting polyolefin degradation wax added is.
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