DE1185372B

DE1185372B - Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus Bitumen und Polyolefinen

Info

Publication number: DE1185372B
Application number: DEB69427A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ludwig Raichle; Dr-Ing Leo Unterstenhoefer; Dr Hans Georg Trieschmann
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1962-10-31
Filing date: 1962-10-31
Publication date: 1965-01-14
Also published as: CH425217A; NL299882A; US3336252A; BE639294A; SE300152B; GB1053757A; AT248689B

Description

Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus Bitumen und Polyolefinen Es ist bekannt, daß man Bitumen in einem weiten Konzentrationsbereich mit Polyolefinen, insbesondere Polyäthylen, homogen vermischen kann. Die erhaltenen - Gemische können z.B. zur Beschichtung von Metalloberflächen zum Schutz gegen Korrosion oder als Vergußmassen verwendet werden. Man !.ann derartige Gemische aber auch als Bindemittel in Form massen verwenden, die meist zum überwiegenden Teil aus großkörnigen mineralischen Füllstoffen bestehen. Derartige Formmassen kommen z. B. zur Herstellung von Rohren und Straßenbelägen in Frage.
Die Herstellung von Gemischen aus Bitumen und Polyolefinen wird heute noch im allgemeinen am Ort ihrer Verarbeitung in kleinen Chargen derart vorgenommen, daß man entweder die festen Polyolefine in aufgeschmolzenes Bitumen oder festes oder geschmolzenes Bitumen in aufgeschmolzene Polyolefine einrührt. Es ist auch bekannt, dem Bitumen Polyäthylen in Form einer Lösung zuzusetzen und anschließend das Lösungsmittel zu verdampfen. Diese bekannten Verfahren sind jedoch für die großtechnische Herstellung von Mischungen aus Bitumen und Polyolefinen zu langwierig und aufwendig, insbesondere wenn von erstarrtem Bitumen ausgegangen wird.
Es wurde nun gefunden, daß man Gemische aus Bitumen und Polyolefinen, insbesondere Polyäthylen, vorteilhaft herstellen kann, indem man geschmolzene Polyolefine in Form dünner Stränge in einen Strom geschmolzenen Bitumens, das eine Penetration von mindestens 45 hat, in Richtung des Bitumenstroms extrudiert. Bitumen, dessen Penetration wesentlich unter 45 liegt, ist für das Verfahren nicht geeignet.
Ungeblasenes Bitumen wird für das Verfahren vorgezogen. Geeignetes Bitumen weist im allgemeinen eine Penetration zwischen 45 und 200 auf. Unter Penetration versteht man die Eindringtiefe einer Normnadel (in 1110 mm) in Bitumen bei 250 C und einer Belastung von 100 g während 5 Sekunden nach DIN 1995.
Als Polyolefine kommen für das Verfahren außer den nach den üblichen Hoch- und Niederdruckpolymerisationsverfahren hergestellten Polyäthylenen, die vorgezogen werden, auch Polypropylen und Mischpolymerisate aus Äthylen mit Propylen oder anderen äthylenisch ungesättigten Verbindungen in Frage.
Verwendet man Polyäthylen, so liegt dessen Schmelzindex im allgemeinen zwischen 5 und 30, vorzugsweise zwischen 10 und 20, doch können auch Polyäthylene mit größerem oder kleinerem Schmelzindex verwendet werden.
Die Temperatur des geschmolzenen Bitumens soll bei dem Verfahren im allgemeinen zwischen 150 und 2500 C, vorzugsweise zwischen 190 und 2500 C liegen. Die Temperatur der Polyolefine beträgt beim Extrudieren vorzugsweise zwischen 200 und 2500 C, sie kann jedoch auch unter 2000 C, z. B. bei 1800 C, liegen. Bei dem Verfahren werden die Polyolefine durch Düsen in den Strom des geschmolzenen Bitumens extrudiert, die im allgemeinen einen Durch messer von 0,5 bis 5, vorzugsweise von 0,5 bis 2 mm, aufweisen. Die dünnen Polyolefinstränge sollen sich in Strömungsrichtung des Bitumens hinter den Düsen nicht berühren, und der Bitumenstrom weist hinter den Düsen vorzugsweise laminare oder höchstens wenig turbulente Strömung auf. Der Bitumenstrom befindet sich zweckmäßig in einem Rohr und kann mit besonderem Vorteil vom Sumpfablauf, der für die Herstellung von Bitumen aus Erdöl verwendeten Asquetschverdampfer direkt zugeführt werden.
Bei der praktischen Durchführung des Verfahrens können mehrere Düsen zum Extrudieren der Polyolefine in einem Querschnitt der für die Bitumenführung verwendeten Rohre angeordnet sein. Man kann aber auch mehrere Düsen in Strömungsrichtung des Bitumens in geeignetem Abstand hintereinander anordnen. Ferner ist es möglich und besonders für die Herstellung von Gemischen mit einem hohen Anteil an Polyolefinen vorteilhaft, jeweils mehrere Düsen in zwei oder mehr in Strömungsrichtung des Bitumens in geeigneten Abständen hintereinanderliegenden Querschnitten anzuordnen. Zum Auflösen in dem geschmolzenen Bitumen sollen die Polyolefinstränge eine genügend lange Zeit, die etwa 0,5 bis 15 Sekunden betragen kann, parallel oder nahezu parallel gelagert im Bitumenstrom verweilen. Eine besonders rasche Auflösung der Polyolefine kann auch erreicht werden, indem man hinter die Düsen, durch die Polyolefine extrudiert werden, Mischdüsen, in denen eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit herrscht, anordnet. Die Strömungsgeschwindigkeit des geschmolzenen Bitumens kann bei dem Verfahren in weiten Grenzen variiert werden und beträgt vorzugsweise 0,3 bis 1 in/Sekunde. Nach einer im allgemeinen zwischen etwa 0,3 und 1,5 m betragenden, an die für das Extrudieren der Polyolefine vorgesehenen Düsen anschließenden Strecke zum Auflösen der Polyolefine kann das Gemisch vorteilhaft in einer Mischstrecke, in der erhöhte Turbulenz herrscht, z. B. durch Mischpumpen oder schnelllaufende Rührer, homogenisiert werden. Die Rührer können dabei vorteilhaft in Leitungskrümmern der für den Bitumenstrom vorgesehenen Leitungen angeordnet sein. Bei dem Verfahren ist es außerdem von Vorteil, den Bitumenstrom senkrecht von unten nach oben zu richten.
Besonders vorteilhaft ist es bei dem Verfahren, Polyolefine, z. B. Polyäthylen, zu verwenden, die 5 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf die Polyolefine, feinteilige mineralische Füllstoffe enthalten. Die Korngröße dieser Füllstoffe beträgt vorzugsweise 0,01 bis 90 ij. Als mineralische Füllstoffe eignen sich besonders Schiefermehl, Quarzmehl, Tone feiner Mineralien, wie Feldspate. Werden bei dem Verfahren derartige Füllstoffe mitverwendet, so lösen sich die dünnen Polyolefinstränge überraschenderweise besonders rasch in dem Bitumenstrom, und man kann verhältnismäßig kleine Strecken zum Auflösen der Polyolefine in dem Bitumen vorsehen. Außerdem ist es bei höheren Füllstoffbeimengnngen nicht erforderlich, daß der Bitumenstrom unmittelbar anschließend an die für das Extrudieren der Polyolefine vorgesehene Düse laminare Strömung aufweist.
In diesem Fall können vielmehr in kurzem Abstand und gegebenenfalls weniger als 1 bis 2 rn hinter diesen Düsen z B. Rührer zum Durchmischen des Bitumenstroms mit den Polyolefinen angeordnet sein.
Gemische aus Bitumen und Polyolefinens die derartige Füllstoffe enthalten, können unmittelbar anschließend an ihre Herstellung in an sich bekannter Weise granuliert werden, indem man sie in schmelzflüssigem Zustand, z. 3. unter Verwendung von Zahnrädern oder Kolbenpumpen, in Form von feinen Strängen durch Düsen preßt und die Stränge dann vorzugsweise nach Kühlen mit Wasser in üblichen Abschlagnaschinen zerkleinert.
Die erhaltenen granulierten Gemische aus Polyolefinen, Bitumen und mineralischen Füllstoffen verkleben praktisch nicht und können deshalb besonders einfach transportiert und weiterverarbeitet werden.
Beispielsweise können sie leicht dosiert und grobteiligen mineralischen Zuschlagstoffen, die auf Temperaturen bis zu etwa 2500 C erwärmt sind, zudosiert werden. Sie können auch vorteilhaft schichtenweise in beheizten Formen aufgeschmolzen werden. Auf diese Weise können aus den Granulaten z. B. luftblasenfreie Formkörper hergestellt werden.
An Stelle der Polyolefine können bei dem Verfahren in besonderen Fällen auch mit Vorteil gegebenenfalls mineralische Füllstoffe enthaltende Konzentrate von Polyolefinen in Bitumen verwendet werden.
Die in dem Beispiel angegebenen Teile sind Gewichtsteile.
Beispiel In einen Strom von Bitumen, das die Penetration 80 und den Erweichungspunkt 520C (Ring und Kugel, DIN 1995) hat, extrudiert man durch eine Düse mit einem Durchmesser von 1,5 mm ein Gemisch aus 10 Teilen mineralischem Füllstoff und 20 Teilen Hochdruckpolyäthylen, das die Dichte 0,918 g/cm3 und den Schmelzindex 20 hat. Der Bitumenstrom fließt in einem Rohr, hat die Temperatur von 1900C und die Strömungsgeschwindigkeit 0,3 m/Sekunde. Von dem Bitumen fließen 70 Teile je Zeiteinheit durch das Rohr, und von dem Gemisch werden 30 Teile je Zeiteinheit durch die Düse extrudiert. Die Düse ist in dem Rohr derart angeordnet, daß das Gemisch aus Polyäthylen und mineralischem Füllstoff in Strömungsrichtung des Bitumens extrudiert wird. Die Geschwindigkeit des aus der Düse austretenden Strangs beträgt etwa 0,2 m/Sekunde.
Als mineralischer Füllstoff wird Schiefermehl mit einer Korngröße von 0,01 bis 90 EL verwendet. Das Polyäthylen löst sich dabei in dem Bitumen innerhalb von etwa 7 Sekunden. Das erhaltene Gemisch aus Polyäthylen, Bitumen und mineralischem Füllstoff wird anschließend in üblicher Weise granuliert.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von Gemischen aus Bitumen und Polyolefinen, insbesondere Polyäthylen, dadurch gekennzeichnet, daß man geschmolzene Polyolefine in Form dünner Stränge in einen Strom geschmolzenen Bitumens, das eine Penetration von mindestens 45 hat, in Richtung des Bitumenstroms extrudiert.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Polyolefine verwendet, die 5 bis~30-o/o ihres Gewichts mineralische Füllstoffe mit einer Korngröße von 0,01 bis 90 F enthaIten.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man an Stelle der Polyolefine ein gegebenenfalls mineralische Füllstoffe enthaltendes Konzentrat von Polyolefinen in Bitumen verwendet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß man die Füllstoffe enthaltenden Gemische unmittelbar anschließend an ihre Herstellung in an sich üblicher Weise granuliert.