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Binde- und Überzugsmassen für Bauzwecke, auf der Grundlage bituminöser
Stoffe mit Gehalten an Kautschuk in Dispersionsform, gegebenenfalls an Füllstoffen
Die :3Erfindung betrifft eine neue Komposition, die für, Pflaster und Oberflächenbehandlung
von Fahrbahnen usw. geeignet ist und eine Mischung aus Kautschuk und Bitumen enthält,
und ein Verfahren zur Herstellung dieser Mischung, wobei eine Dispersion von Kautschuk
in einem mehrwertigen Alkohol verwendet wird.
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Es sind Mischungen aus Kautschuk und Bitumen beim Pflastern seit
Jahren verwendet worden. Obgleich es bekannt gewesen ist, daß die Verwendung des
Kautschuks in der Form von Latex Vorteile bietet, sind verschiedene Übelstände aufgetreten,
von denen vielleicht der hauptsächlichste die Tatsache gewesen ist, daß nur eine
geringe Menge Wasser im Bitumen, selbst so wenig wie ein Bruchteil eines Prozents,
das Bitumen zum Kochen und Schäumen bringt, wenn es über den Siedepunkt des Wassers
erhitzt wird.
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Ferner ist die Verwendung von Kautschukpulver als Zusatz zu Bitumen
bekannt. Beim Einbringen von gwulvertem Kautschuk in heißes Bitumen sind die erforderliche
hohe Temperatur und der notwendige ausgedehnte Mischvorgang besonders nachteilig,
da dadurch die Qualität des Kautschuks leidet und Vorteile, die durch das Einbringen
von Kautschuk in Bitumen erzielt werden sollen, wieder aufgehoben werden Überraschend
wurde nun gefunden, daß diese Nachteile dadurch vermieden werden können, daß eine
nichtwäßrige Dispersion verwendet wird, die leicht und schnell ein homogenes Kautschuk-Bitumen-Gemisch
ergibt, und zwar ohne Verschlechterung des Kautschuks und ohne Schwierigkeiten beim
Mischen.
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Das Dispersionsmedium bleibt nämlich in der fertigen Mischung und
beeinträchtigt die erwünschten Eigen schaften der Mischung nicht. gemäß der Erfindung
wird das Wasser des Latex durch einen mehrwertigen Alkohol ersetzt, und diese Dispersion
wird mit dem Bitumen gemischt. Die Dispersion kann gebildet werden, indem man das
Wasser des Latex unter einem Vakuum verdampft und es durch den Alkohol ersetzt,-
oder wenn der Kautschuk ein synthetisches Polymerisat ist, kann solche Dispersion
des Polymerisats in dem Alkohol direkt hergestellt werden, indem man diePolymerisation
in dem Alkohol anstatt in Wasser ausführt. Bei gewissen Latizes ist es notwendig,
die Menge Stabilisator über die für einen wäßrigen Latex erforderliche hinaus zu
erhöhen, um Koagulation während der Verarbeitung zu verhindern.
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Der Alkohol löst den Kautschuk nicht, aber er verteilt sich in den
Ölen und anderen Bestandteilen des Bitumens, und der Kautschuk ist wenigstens teilweise
in der erhaltenen Dispersion löslich.
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Die Kautschuke, die verwendet werden können, haben vorzugsweise einen
Mooney-Wert (ML/4/100° C) von 50 oder darüber. Der Kautschuk kann ein Naturkautschuk,
ein Chloroprenkautschuk, ein Isobutylen-Isopren-Mischpolymerisat (Butylkautschuk),
ein Butadien-Acrylnitril-Mischpolymerisat, ein Polymerisat eines Diens oder Mischpolymerisat
von Dienen oder jeder regenerierte Kautschuk sein, aber ist vorzugsweise ein Mischpolymerisat
erstens eines Diens, wie z. B.
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Butadien, Isopren, 2,3-Dimethylbutadien, Piperylen, 2-Chlorbutadien,
2,3-Dichlorbutadien, 2-Fluorbutadien od. dgl., und zweitens einer vinylaromatischen
Verbindung, wie z. B. Styrol, Vinyltoluol, Vinylnaphthalin, eines kernsubstituierten
Styrols, wie z. B. eines Halostyrols, Alkylstyrols od. dgl. Diese Kautschuke lösen
sich etwas in einer Bitumen und Alkohol-Kautschuk-Dispersion. Es wird ein elastomeres
Mischpolymerisat von Butadien und Styrol bevorzugt.
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Das Bitumen, wie es hier verwendet wird, kann Asphalt oder Teer sein
und umfaßt native und künstliche Bitumen, wie Rückstände von der Destillation von
Erdöl, Kohleteeren u. dgl., und andere bituminöse Straßenbaustoffe, wie Gaswerkteere,
Koksofenteere, Wassergasteere, Peche, Straßenbauöle, pyrogene Bitumen, cut-back-Bitumen
u. dgl. Das Bitumen hat vorzugsweise eine Penetration bei 250 C von wenigstens 40,
und die Penetration kann bis zu 300 oder drüber sein (Penetration-Test: ASTM D-5).
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Der Latex wird in einer solchen Menge verwendet, daß etwa 1 bis 1501o
(Trockengewicht) des Kautschuks auf 99 bis 85O/o des Bitumens kommen. Im allgemeinen
werden
50 bis 1000/o des mehrwertigen Alkohols, bezogen auf das Gewicht des Kautschuks,
verweridet.
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Der Alkohol kann jeder mehrwertige Alkohol mit einem höheren Siedepunkt
als Wasser sein, wie z. B.
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Glycerin oder ein Glycol. Vorzugsweise wird, ein Polyäthylenglycol
verwendet, obgleich ein Polypropylenglycol usw. verwendet werden kann. Die Zusammensetzung
des Latex kann von etwa 20 bis 80 ovo (Gewichts-) Kautschuk und 80 bis 20 ovo des
Alkohols variieren. Im allgemeinen wird die Menge Alkohol gering gehalten, weil
er als Weichmacher wirkt, obgleich bis zu 800/, Glycerin verwendet werden können,
wenn in dem Produkt eine große Fließfähigkeit erwünscht ist. Wenn mehr als 80°/o
Kautschuk in der Mischung vorhanden sind, ist die Dispersion pastös und schwer zu
handhaben.
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Die Erfindung betrifft sonst Binde- und Überzugsmassen für Bauzwecke
auf der Grundlage bituminöser Stoffe mit Gehalten an Kautschuk in Dispersionsform,
gegebenenfalls an Füllstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß sie 85 bis 99 Teile Bitumen
(Penetration 40 bis 300) oder Teerprodukte und 1 bis 15 Teile Kautschuk in im wesentlichen
nichtwäßriger, mittels einem mehrwertigen Alkohol mit einem Siedepunkt oberhalb
100"C hergestellter Dispersion im Verhältnis von 1: 4 bis 4: 1 enthalten.
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Die Dispersion des Kautschuks in dem Alkohol wird auf folgende, hier
nicht beanspruchte Weise hergestellt, indem man den Latex beispielsweise auf 93
bis 149"C unter einem Vakuum von 50,8 bis 68,6 cm erhitzt und den Alkohol vor dem
Erhitzen oder allmählich während des Erhitzens zusetzt oder in beiden Stufen etwas
zusetzt. Es kann jeder Stabilisator, der erforderlich ist, um die Kautschukmoleküle
in dem Alkohol suspendiert zu halten, zu dem Latex oder dem Alkohol oder zu dem
Alkohollatex zugesetzt werden.
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Beis piel Ein elastomeres Polymerisat von Butadien und Styrol (Verhältnis
75: 25) in wäßriger Latexform mit einem Feststoffgehalt von 600/, wird unter einem
Vakuum von 55,88 cm Hg auf 115,6° C erhitzt, während genügend Glycerin zugesetzt
wird, um eine Dispersion mit einem Kautschukgehalt von 550/o herzustellen.
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Das Vakuum wird aufrechterhalten, bis im wesentlichen alles Wasser
aus dem Latex entfernt ist. Das anfallende Produkt wird mit Erdölbitumen, mit einer
Penetration von 85 bis 100 (Penetration-Method: ASTM D-5), unter Rühren in dem Tank
eines Bitumendruckverteilers oder einem anderen Asphalttank gemischt, um eine Mischung
von 94,6 0/o Asphalt, 30/o Kautschuk und 2,4 0/o Glycerin herzustellen, die im wesentlichen
frei von Wasser ist. In dem Maße, wie das Mischen fortschreitet, löst sich der Kautschuk
in Ölen aus dem Asphalt und quillt unter einem Vermischen des Asphalts und Kautschuks
an den Grenzflächen zwischen den Kautschukteilchen und dem Asphalt. Der Glyceringehalt,
der klein ist, ist auf den Asphalt verteilt und dient zum Weichmachen der Mischung.
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Die Bitumen-Kautschuk-Mischungen werden gewöhnlich heiß aufgebracht.
Es ist möglich, eine solche Mischung aus wäßrigem Latex oder einem gepulverten Kautschukmaterial
herzustellen, aber dieses geht langsam und erfordert eine teure Vorrichtung. Infolgedessen
müssen Mischungen, die aus wäßrigem Kautschuklatex oder gepulvertem Kautschukmaterialier
hergestellt sind, in einer Fabrik gemacht werden und
heiß.-an:den Verwendungsort
gebracht-werden. Dieses kann Lagerung in einem Tankwagen während eines mehrtägigen
Weges notwendig machen. Wenn das Wetter unfreundlich ist, wenn der Tankwagen zum
Entladen an dem Verwendungsort ankommt, wird die Mischung heiß aufbewahrt, bis sich
das Wetter aufklärt. Durch solche verlängerte Aufbewahrungszeit wird Verschlechterung
wünschenswerter Eigenschaften der Mischung verursacht.
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Bitumen allein wird in der Kälte brüchig und in Sommerhitze weich.
Durch Mischen mit Kautschuk erhält man ein Produkt mit verbesserten physikalischen
Eigenschaften unter allen Witterungsbedingungen.
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Der Alkohol macht- die Mischungfweich - aber indessen ist die vorhandene
Menge sehr klein. Die niedriger siedenden Äthylenglycole neigen dazu, bei der Temperatur,
auf welche einige Bitumen zwecks Zuführung und Aufbringung erhitzt werden, zu verdampfen;
so wird Glycerin im allgemeinen bevorzugt. Es kann ein Gemisch von Glycerin und
einem Glycol verwendet werden.
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Die Mischung wird zum Pflastern, zur Oberflächenbehandlung oder zum
Dichten von Landstraßen, Flugplätzen u. dgl. oder als Haftmittel oder Isoliergrund
für industrielle Zwecke verwendet. Es kann Zuschlagstoff mit der Mischung vermischt
werden.
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Die Mischung kann über den Zuschlagstoff gegossen oder gespritzt oder
mit ihm gemischt werden. Gewöhnlich wird die zu behandelnde Oberfläche mit der Mischung
bedeckt und der Zuschlagstoff(Stein od. dgl.) daraufgestreut, während die Mischung
noch heiß ist.
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Gewöhnlich macht der Zuschlagstoff bei jeder Aufbringung nicht mehr
als eine Schichttiefe aus, und die Tiefe der Mischung beträgt etwa ein Drittel der
Durchschnittshöhe der Steine.
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Reproduktionen von Photographien der Mischung in 300facher Vergrößerung
mit 3 Gewichtsprozent Kautschuk-Latex (elastomeres Mischpolymerisat aus Butadien
und Styrol), 2,4 0/o Glycerin, das im wesentlichen frei von Wasser ist, und 94,6
0/o Erdölbitumen zeigen einen weißen Kreis, durch eine Luftblase hervorgerufen.
Die helleren Flächen zeigen den Kautschuk, der Öl aus dem Asphalt gelöst hat. Wenn
die Kautschukteilchen quellen, neigen sie dazu, sich zusammenzuballen. Besonders
erwünscht sind Kautschukstoffe, welche in dem Aspahlt teilweise löslich sind. Die
schwärzeren Flächen sind Asphalt. In dem Endprodukt ist eine kontinuierliche Phase
des Asphalts vorhanden, und der Kautschuk hat das Bestreben, eine kontinuierliche
Phase zu bilden. Der Kautschuk löst sich nicht in dem Alkohol, aber der Alkohol
ist in der fertigen Mischung vorhanden.
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Die Mischung wird vorteilhafterweise an dem Verwendungsort hergestellt.
Gewünschtenfalls kann die Mischung an einem anderen Ort hergestellt und an den Verwendungsort
geschafft werden.
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Das Wort »Latex« wird hier verwendet, um Dispersionen sowie natürliche
und synthetische Latizes zu umfassen.