DE10155699A1 - Modifiziertes Straßenbaubitumen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein modifiziertes Bitumen für den Straßenbau aus einem Normbitumen mit einem Zusatz paraffinhaltiger Abbauprodukte aus polyolefinischen Altkunststoffen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein modifiziertes Bitumen für den Einsatz im Straßenbau.
• 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 und 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.
• 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 wird. 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 polymermodifizierter Bitumen sind ataktisches Polypropylen, Styren-Butadien-Styren (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.
• Gemäß dem bekannten Stand der Technik ist wiederholt versucht worden, ein Entmischen der Bitumenkombination mit geeigneten Mitteln 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, das 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.
• Obwohl die vorgeschlagenen Zusätze und Behandlungsverfahren eine 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.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und ein modifiziertes, lagerstabiles Straßenbaubitumen zu entwickeln, das allen Anforderungen im heutigen Straßenbau gerecht wird.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch ein modifiziertes Bitumen mit 94 bis 99 Ma.-% eines Bitumens und 1 bis 7 Ma.- % durch schonenden, thermischen Abbau aus polyolefinischen Altkunststoffen erhaltene, hochschmelzende Wachse mit mittleren Molgewichten zwischen 1000 und 15000 g/mol gelöst, die bis zu 10 Ma.-% paraffinische Anteile mit einem mittleren Molgewicht < 700 g/mol enthalten. 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 37 bis 60°C mit einer Penetration zwischen 35 und 210 mm.10^-1 eingestellten, angeblasenen Destillationsrückstandes.
• Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung enthält das erfindungsgemäß vorgeschlagene, modifizierte 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.-% hochschmelzendem 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.
• Mit der Anwendung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Straßenbaubitumen werden gegenüber dem Stand der Technik insbesondere folgende, vorteilhafte Effekte erzielt:
  
• - Die Anwendung der Erfindung führt zu einem höheren Verdichtungsgrad der hergestellten Asphaltmischung, wodurch die Standfestigkeit der hergestellten Asphaltbeläge erhöht und die Spurrillenbildung zurückgedrängt wird.
• - Die Viskosität des flüssigen Bitumens wird herabgesetzt, sodaß die Verarbeitungstemperaturen verringert werden können, wodurch die Schädigung des Bitumens durch hohe Temperaturen herabgesetzt und die Schadstoffabgabe bei der Verarbeitung minimiert werden kann.
• - Das Haftvermögen des erfindungsgemäßen Bitumens auf den Zuschlagstoffen wird verbessert.
• - Der erfindungsgemäße Zusatz der thermisch abgebauten, polyolefinischen Altkunststoffe mit bis zu 10 Ma.-% paraffinischer Anteile mit einem mittleren Molgewicht von < 700 g/mol führt zu einer qantitativ messbaren, wesentlichen Verbesserung des Bitumens, die bei einem Zusatz von 3 Ma.-% zur Anhebung der Bitumenqualität um eine Klasse führt.
• - Der Brechpunkt des Bitumens wird durch den Zusatz von 1 bis 10 Ma.-% hochmolekularem Polyolefinabbauwachs nicht verändert, d. h., es tritt keine Verschlechterung des Tieftemperaturverhaltens auf.
• - Das erfindungsgemäße, modifizierte Bitumen ist stabil. Es tritt keine Entmischung ein.
• Die positiven Auswirkungen aus der Anwendung der vorgeschlagenen Erfindung auf die Qualität der Bitumen wird anhand der nachfolgenden Tabelle dargestellt. Dabei werden die Werte für den Erweichungspunkt und die Penetration für Shell- und DEA-MIRO-Bitumen mit und ohne Zusatz von durch schonenden, thermischen Abbau von polyolefinischen Altkunststoffen (Polyethylen) im Molbereich von ca. 8310 g/mol mit 8,8 Ma.-% an paraffinischen Anteilen mit einem mittleren Molgewicht von < 700 g/mol verglichen und die erhaltenen Bitumen den geltenden Qualitätskriterien nach DIN 1995 zugeordnet.
  
  
  
• In allen dargestellten Beispielen ergibt der Zusatz von thermisch abgebautem Polyethylen eine nächsthöhere Produktqualität.

Claims (7)

1. Modifiziertes Bitumen für den Straßenbau, gekennzeichnet durch 94 bis 99 Ma.-% eines Normbitumens und 1 bis 7 Ma.-% durch schonenden, thermischen Abbau aus polyolefinischen Altkunststoffen erhaltene, hochschmelzende Wachse mit mittleren Molgewichten zwischen 1000 und 15000 g/mol, die bis zu 10 Ma.-% paraffinische Anteile mit einem mittleren Molgewicht von < 700 g/mol enthalten.

2. Modifiziertes Bitumen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Normbitumen Destillatbitumen oder Destillatbitumengemische allein oder im Gemisch mit einem angeblasenen Bitumen sind.

3. Modifiziertes Bitumen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Normbitumen schwere Erdölrückstände allein oder im Gemisch mit einem angeblasenen Bitumen sind.

4. Modifiziertes 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.

5. Modifiziertes 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.

6. Modifiziertes Bitumen nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Bitumen 1 bis 3 Ma.% hochschmelzendes Polyolefinabbauwachs enthält.

7. Modifiziertes 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.