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Verfahren zur Herstellung eines Asphalt und ein Styrolmischpolymerisat
enthaltenden Klebmittels Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
Asphalt und ein Styrolmischpolymerisat enthaltenden Klebmittels. Gemäß der Erfindung
wird ein hochwertiger Asphaltklebstoff, der sich zum Beschichten von Papier, Dichten
von Rissen u. dgl. eignet, durch Zusatz eines hochmolekularen Isobutylen-Styrol-Mischpolymeren
zu einem geeigneten Asphaltgrundstoff und anschließende Oxydation des Gemisches
bis zu der gewünschten Asphaltbeschaffenheit hergestellt.
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Die Herstellung oxydierter Asphalte durch Blasen von Luft durch einen
Erdölrückstand oder durch Erdöldestillation gewonnenen Asphalt bei höheren Temperaturen
ist bekannt. Diese Arbeitsweise hat einen bestimmten Einfluß auf einige physikalische
Eigenschaften des Asphalts und verbessert diese. Im allgemeinen dient diese Arbeitsweise
zur Verbesserung des Temperaturempfindlichkeitsverhaltens. Die Härte durch Erdöldestillation
gewonnener Asphalte kann durch weitgehende Dampf- oder Vakuumdestillation beträchtlich
erhöht werden, aber dann ist das Produkt im allgemeinen gegen Temperaturänderungen
empfindlicher. Durcb Blasen mit Luft kann im Vergleich zu der Vakuumdestillation
ein asphaltisches Produkt erhalten werden, das eine größere Geschmeidigkeit, aber
dieselbe Härte wie ein asphaltisches Produkt aufweist, das durch Vakuumdestillation
des gleichen durch Erdöldestillation gewonnenen Asphalts hergestellt ist. Die oxydierten
Asphalte sind wegen ihrer sehr erwünschten Härte, Geschmeidigkeit und Wetterbeständigkeit
bei der Herstellung von Dachasphalten, Schutzüberzügen, elektrischen Isoliervermischungen,
geformten Gegenständen u. dgl. sehr verbreitet. Im allgemeinen sind oxydierte Asphalte
mit Erweichungspunkten von etwa 38 bis 120°C oder darüber und mit Penetrationen
von etwa 200 bis auf etwa 10 herunter (100 g/5 Sek./25°C) erhältlich. Vergleichsweise
gibt es getoppte Asphalte mit Erweichungspunkten von etwa 38 bis 77°C und Penetrationswerten
von etwa 200 bis auf etwa 10 oder 20 herunter (100 g/5 Sek./25°C).
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Oxydierte Asphalte werden bereits seit langer Zeit zum Beschichten
von Papier, Dichten von Rissen und verschiedenen anderen Zwecken verwendet, bei
denen ihr hoher Erweichungspunkt und ihre gute Temperaturempfindlichkeit eine Rolle
spielt. Durch Änderung der Konsistenz der Oxydationsgrundsubstanz konnten die Eigenschaften
oxydierter Asphalte geändert werden, so daß sie den meisten Anforderungen genügten.
So kann beispielsweise die Penetration bei 25°C für einen gegebenen Erweichungspunkt
durch einfache Änderung der Oxydationsgrundsubstanz weitgehend abgeändert werden.
Während jedoch oxydierte Asphalte gute Temperaturempfindlichkeit aufweisen, ist
ihre Duktilität infolge ihrer gelartigen Struktur beschränkt.
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In Verbindung mit dem üblichen Verfahren des Blasens von Erdölasphalten
ist ferner festgestellt worden, daß dem zu verarbeitenden Asphalt gewisse Stoffe
zugesetzt werden können, durch die die physikalischen Eigenschaften des Endprodukts
weiter geändert werden. Beispielsweise wurde gefunden, daß Verbindungen, z. B. Ferrichlorid,
die Herstellung geblasener Asphalte mit noch höheren Erweichungspunkten für eine
gegebene Penetration gestatteten, als dieses durch Blasen allein möglich ist. Durch
Verwendung dieser Stoffe wird gewöhnlich auch die für das Blasverfahren erforderliche
Zeit verringert.
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Es sind bereits Klebmittel bekannt, die aus Bitumen und synthetischem
Kautschuk, und zwar einem Mischpolymerisat von Butadien und Styrol, in Form einer
wäßrigen Dispersion bestehen. Um die Dispersion beständig zu machen, enthält sie
ein Emulgier- oder Dispergiermittel, wie Seife. Ebenfalls bekannt sind Klebmittel,
die aus Erdölasphalt und Naturkautschuklatex zusammengesetzt sind. Ferner hat man
bereits Klebstoffe durch Lösen von Kautschukschnitzeln in Schmierölextrakten von
hohem Aromatengehalt hergestellt.
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Alle diese Klebstoffe weisen den Nachteil auf, daß die in ihnen enthaltenen
Kautschuke chemisch ungesättigte Polymerisate auf Grundlage von Diolefinen sind,
die
mithin Sauerstoff absorbieren und daher zur Erhärtung neigen,
was zum Verlust der Klebstoffeigenschaften führt.
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Es sind ferner Klebebänder bekannt, deren Klebstoffmischung beispielsweise
aus einem Butadien-Natrium-Polymerisat, Zinkoxyd und Asphalt bzw. aus Pölyisobutylen,
Zinkoxyd und einem Lösungsmittel, wie Methylenchlorid-Tetrachlorkohlenstoff oder
Benzol-Toluol, besteht. Hierbei weisen die Butadien-Polymeren den gleichen Nachteil
auf, der bereits eingangs erörtert wurde, während Polyisobutylen weiche Massen ohne
mechanische Festigkeit liefert und im' übrigen auch mit Asphalt unverträglich ist.
Gegenstand der deutschen Patentanmeldung E 12618 IVa/22i ist nun ein Klebmittel,
welches Asphalt und etwa 0;25 bis 10 Gewichtsprozent eines durch Mischpolymerisation
unterhalb - 50° C aus 20 bis 80 °/o Styrol und 80 bis 20 °/a Isobutylen hergestellten
Mischpolymeren einer Eigenviskosität von mehr als 0,7 sowie die 2- bis 5fache Menge,
bezogen auf das Mischpolymere, eines Kohlenwasserstofföles mit einem Aromatengehalt
von weniger als 30 °/o enthält. Die Eigenviskosität wird in einem Lösungsmittel,
z. B. Toluol, bestimmt und errechnet sich aus der folgenden Gleichung:
Als Asphalt dient hierbei vorzugsweise -ein oxydierter Asphalt. Die Herstellung
dieses Klebmittels erfolgt durch Mischen der Bestandteile. Um eine homogene Lösung
des Polymeren in dem oxydierten Asphalt zu erhalten, ist gewöhnlich eine Mischdauer
von 2 bis 3 Stunden erforderlich.
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Gemäß der Erfindung wird nun ein Klebmittel durch Blasen von Asphalt
mit Luft in Gegenwart eines hochmolekularen Mischpolymeren von Isobutylen und Styrol
der beschriebenen Art hergestellt. Hierbei löst sich das Mischpolymere in dem Asphalt
bereits während des Blasens, und es wird daher erheblich Zeit eingespart. Die für
die Luftoxydation des Asphalts erforderliche Zeitdauer kann dabei die gleiche oder
sogar noch kürzer sein als bei der Oxydation von Asphalt ohne Zusatz des Mischpolymeren.
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Als Mischpolymere kommen nach der Erfindung Mischpolymerisate von
Styrol und Isobutylen in Betracht, die durch Mischpolymerisation der Reaktionsteilnehmer
bei Temperaturen unter 0° C, vorzugsweise unter - 50° C, unter Verwendung eines
Friedel-Crafts-Katalysators, z. B. Borfluorid oder Aluminiumchlorid, in An- oder
Abwesenheit von Verdünnungs-; Lösungs- oder Kühlmitteln, wie Propan, Äthylen oder
chlorierten Kohlenwasserstoffen hergestellt sind. Durch Einstellen des Verhältnisses
der beiden Ausgangsstoffe können Mischpolymere jeder gewünschten Härte, Elastizität
oder jedes gewünschten Schmelzpunktes erhalten werden. Beispielsweise kann das Mischpolymere
20 bis 80 Volumprozent Styrol und 80 bis 20 Volumprozent Isobutylen enthalten.
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Die folgenden Werte zeigen, daß die Duktilität von Asphalten durch
Verwendung der Polymeren und anschließendes Blasen erheblich verbessert wird.
| Mischpolymeres aus 50 % Styrol und |
| 50 "/o Isobuty len, % . . . . . . . . . . . . . 0 2 |
| Kennwerte des Produkts |
| Etweichungspunkt, ° C . . . . . . . . . . . 86,7 84,4 |
| Penetration bei |
| 25° C/100 g/5 Sek. . . . . . . . . . . . . . . 27 31 |
| - - 0° C/200 g/60 Sek. . . . . . . . . . . . . . 18 19 |
| 46,1° C/50 g/5 Sek. . . . . . . . . . . . . . - 48 58 |
| Duktilität bei |
| 25° C (5 cm/Min.), cm . . . . . . . . . . 7,62 99,06 |
| 3,9° C (5 cm/Min.), cm . . . . . . . . 6,35 10,2 |
| Zeit,- Min........................ 320 205 |
Man erhält also nach dem Verfahren der Erfindung Asphaltklebstoffe mit hohen Penetrationen
und hohen Duktilitäten, insbesondere bei niedriger Temperatur.
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Die obigen Werte zeigen, daß durch Zusatz von Styrol-Isobutylenpolymeren
und anschließendes Blasen herge stellte Produkte hinsichtlich erstens der Penetration
bei 25 und 0° C und zweitens der Duktilität bei 25 und 3,9°C im Vergleich zu gewöhnlich
oxydiertem Asphalt mit dem-. selben Erweichungspunkt erheblich verbessert sind.
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Die Asphaltoxydation wird im allgemeinen zwischen etwa 205 und 315°
C, gewöhnlich zwischen 232 und 275° C ausgeführt, bis ein Erweichungspunkt von 65
bis 100° C erreicht ist.
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Bei den in der Tabelle erläuterten Verfahren wurden 2 % eines
Polymeren aus 50 °/o Isobutylen und 50 °/a Styrol verwendet; es können aber sowohl
andere Konzentrationen des Polymeren als auch verschiedene Polymere verwendet werden.
Beispielsweise kann das Polymere 40 % Styrol und 60 % Isobutylen oder
60 % Styrol und 40 % Isobutylen enthalten. Die Konzentrationen, der
Polymeren können zwischen 0,5 und etwa 20 Gewichtsprozent liegen und betragen vorzugsweise
1 bis 5 Gewichtsprozent.