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Pigmentierbare Bindemittel f³r den Strassenbau-Die Erfindung bezieht
sich auf ein Bindemittel, das mit organischen und mineralischen Pigmenten färbbar
ist.
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Normale Bindemittel fUr Straßendecken, z. B. Bitumen aus Erdöl und
Kohlenteere, sind schwarz. Dies ist ein Nachteil, wenn beabsichtigt ist, Straßendecken
einzufSrben, um beispielsweise Verkehrsrichtungen, Fußgängerüberwege u. dgl. zu
kennzeichnen. Es ist bekannt, farbige Straßendeckenmaterialien aus Bitumen und Kohlenteer
herzustellen, aber diese Produkte eignen sich nur fUr niedrige Belastungen, wie
sie beispielsweise bei Gartenwegen und BUrgersteigen auftreten.
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Gegenstand der Erfindung ist ein pigmentierbares Bindemittel, das
sich fUr stark belastete Straßen eignet und im wesentlichen aus folgenden Bestandteilen
besteht : a) 10-94%, vorzugsweise 50-90 Gew.-% eines aus Kohlenteer oder Erdöl erhaltenen
Íls mit einem Siedeanfang von wenigstens 300° bei 760 mm Hg und einem Gehalt an
Bestandteilen, die in n-Heptan unlöslich sind, von weniger als 5 Gew.-%, vorzugsweise
von weniger als 1 Gew.-% (IP 143/55) ; b) 5-70%, vorzugsweise 10-40 Gew.-eines mit
Íl verträglichen Harzes und c) 1-30%, vorzugsweise 1-15 Gew.-% eines polymerisierten
acyclischen Monoolefins.
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Das vorstehend genannte bi kann aromatisch, naphthenisch oder paraffinisch
sein. Geeignet sind Destillate der Atmosphärendestillation, der Vakuumdestillation,
Rückstände der Atmosph§-ren-und Vakuumdestillation oder Ole, die durch Lösungsmittelextraktion
aus diesen Produkten erhalten werden (d. h. sowohl die mit Lösungsmitteln behandelten
Ole als auch die Lösungsmittelextrakte).
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Einige dieser Ole, insbesondere die Rückstände der Vakuumdestillation,
können mehr als 5 Gew.-% an Bestandteilen enthalten, die in n-Heptan unlöslich sind.
Öle dieser Art sind in den Bindemitteln gernäß der Erfindung nicht brauchbar, es
sei denn, sie sind entasphaltiert. (Die Asphaltene pflegen Pigmente zu maskieren.
Wenn ein O1 Asphaltene enthält, ist es besser, sie zu entasphaltieren.) Ein besonders
geeignetes O1 zur Verwendung in den Bindemitteln gemäß der Erfindung ist ein Aromatenextrakt
aus einer Erdölfraktion, vorzugsweise aus einem Erdöl-Vakuumrückstand.
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Der Olanteil im Bindemittel kann so bemessen werden, daß dadurch die
gewunschte Viskosität des Bindemittels bei der Verarbeitungstemperatur eingestellt
wird. Hinzu kommt, das ein höherer Olanteil das Bindemittel verbilligt.
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Als Harze eignen sich Naturharze oder durch chemische Behandlung modifizierte
Naturharze. Geeignet sind Erdöl-Dienharze, Kolophonium, Metallresinate, insbesondere
Zink-und Calciumresinate, Polyterpene, Terpen-Phenol-und Abientinsäure-Phenol-Harze,
Resinolin, Gummiarabikum, Glycerin-Phthalsäure-Harze. die mit trocknenden Olen modifiziert
sind, und Cumaronharze (die sich besonders zur Verwendung mit aromatischen solen,
wie Teerölen, eignen).
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Das Harz ist ein natUrliches oder synthetisches Polymeres, dessen
physikalische Eigenschaften einen Gegensatz zu denen des polymerisierten Olefins
bilden. Beispielsweise sieht das Harz kristallin. aus, ist hart und sprue und lässt
sich leicht zu Pulver zerkleinern, z. B. durch Reiben zwischen den Fingern.
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Polyäthylen dagegen sieht nicht kristallin aus, ist weich und geschmeidig
und lässt sich nicht leicht'zu Pulver zerkleinern. Besonders geeignet zur Verwendung
in den ertindungsgemäßen Bindemitteln ist u. a. ein Harz, das aus einem aus Erdöl
stammenden Monomeren hergestellt wird. Die genaue Zusammensetzung des Monomeren
ist nicht bekannt, jedoch enthält es einen wesentlichen Anteil an Cyclopentadien.
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Das Harz erhöht die Viskosität und Duktilität (IP 32/55) des*Bindemittels
bei Umgebungstemperatur sowie seine Haftfestigkeit an der Unterlage, wie Gesteinssplitt
oder Papier.
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Vorzugsweise wird ein polymerisiertes Monoolefin mit einem Molekulargewicht
von 2000 bis 500. 000 verwendet. Besonders geeignet sind Polymere, die aus Monomeren
mit 2-4 C-Atomen hergestellt sind, z. B. Polyäthylen (insbesondere Hochdruck-Pol
sthylen, da es löslicher ist) und Polyisobutylen..
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Das Polyolefin verbessert die Kohäsion besonders bei Sommertemperaturen
und erhöht den Erweichungspunkt. Zu hohe Polyolefinkonzentrationen können eine zu
hohe Viskosität bei der'erarbeitungstemperatur ergeben.
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Die Bindemittel der vorstehend genannten Zusammensetzung k~nn hergestellt
werden, indem die Bestandteile zusammen auf eine Temperatur von 100-170° erhitzt
werden.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner ein gefärbtes Bindemittel, das
aus einem durchsichtigen Bindemittel der vorstehend genannten Zusammensetzung und
der zur Einfärbung erforderlichen Menge eines organischen Farbstoffs oder mineralischen
Pigments besteht.
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Organische Pigmente werden zweckmäBig in Konzentrationen von 1 bis
100 Gew.-Teilen pro Million verwendet. DasPigment muß bei der Verarbeitungstemperatur
stabil sein. Geeignet ist eine sehr große Zahl von Pigmente, wie Carburexrot, Orgarolgelb,
Lutetiacyanin, LutetiasmaragdgrUn, Acetochinongelb, Acetochinongrün. forzugt werden
mineralische Pigmente, weil ihre Deckkraft
höher ist. Zweckmäßig
werden sie in Mengen von 0, 5-5 Gew.-% dem Bindemittel zugef³gt. (Das Pigment kann
in gewissen' Fallen einen Teil des Splitts ersetzen.) Die mineralischen Pigmente
sind im Bindemittel unlöslich, ergeben jedoch ein stabiles Endgemisch. Geeignete
mineralische Pigmente sind Cadmiumorange, Cadmiumrot, Cadmiumgelb, Chromgelb, Kobaltblau,
Manganblau, Chromoxydgr³n und Molybdänorange.
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Die vorstehend beschriebenen Bindemittel können mit einem flUchtigen
Lösungsmittel verdünnt oder in einem flüchtigen Trõger, wie Wasser, emulgiert werden,
wobei verschnittene Bindemittel erhalten werden.
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Beispiel 1 Ein durchscheinendes Bindemittel wurde hergestellt, indem
die folgenden drei Bestandteile bei 120° zusammengerUhrt wurden : Sl Verwendet wurde
ein schwerer Aromatenextrakt, hergestellt durch Furfurolextraktion einer aus Irak-Rohöl
erhaltenen Vakuumdestillatfraktion. Der Aromatenextrakt hatte folgende Kennzahlen
: Viskositõt bei 50° 360 es Siedeanfang (760 mm) 384# In n-Heptan unlösliche Bestandteile
0 Harz Verwendet wurde ein Kohlenwasserstoffdienharz mit einem Schmelzpunkt von
104°. Es wurde hergestellt durch Polymerisation eines aus Erdöl erhaltenen Monomeren.
Die genaue Zusammensetzung des Monomeren ist nicht bekannt, es enthielt jedoch einen
erheblichen Anteil an Cyclopentadien.
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Polymeres Verwendet wurde ein Polyäthylen mit einem mittleren Molekulargewicht
von 5000.
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Die Bestandteile wurden in folgenden Mengen (Gew.-%, bezogen auf Gesmtbindemittel)
verwendet :
01 60 Harz 30 Polymeres 10 Das Bindemittel war eine
durchscheinende Masse mit folgenden Kennzahlen : Erweichungspunkt (IP 58/56) 81,
5° Penetration (IP 49/58) 202 mm/10 Dichte bei 25° 0, 95 g/cm3 Ein Material fUr
Straßendeckschichten wurde hergestellt, indem ein Gesteinsgemisch mit 5, 5 Gew.-%
des vorstehenden Bindemittels, bezogen auf das gesamte Gesteinsgemisch, Uberzogen
wurde. Das Gesteinsgemisch bestand aus einem bei St. Quen de Mimbre gebrochenen
Quarz, einem kalkhaltigen F³ller (Kreide) und Cadmiumgelb als Pigment. Die K~rnung
war wie folgt abgestuft : Teilchengrdße, mm Gew.-%des gesamten Gesteinsgemisches
10-8 mm 10 8-6, 3 mm 10 3,15 - ,15 mm 25 2, 5-2 mm 20 1-o, 8 mm 10 0, 8 - 0, 08
mm 18 unter 0, 08 mm 5 Cadmiumgelb 2 (Der Bindemittelgehalt ist niedriger als gewdhnlich,
weil a) das Bindemittel eine geringe Dichte hat, b) die Grenzflõchenspannung Bindemittel/Quarz
gering ist.) ) Das Stra#endeckschichmaterial eignete sich zur Verwendung beim Straßenbau.
PrUfungen des Materials hatten folgende Ergebnisse : Marshall-Stabilitõt 720 kg
Trockenfestigkeit nach Duriez 1730 kg Verhõltnis von Duriez-Nasfestigkeit zu Duriez-Trockenfestigkeit
0,93
Das Bindemittel zeigt also in Gegenwart von Wasser ein ausgezeichnetes
Verhalten. Nicht aktivierte Ubliche Bindemittel haben unter diesen Bedingungen schlechte
Haftfestigkeit an Quarzit. (Der Marshall-Stabilitätstest ist im Handbuch der U.
S. American Society for Test Methods unter D 1559-58 beschrieben.) Beispiel 2 Ein
durchscheinendes Bindemittel wurde durch ZusammenrUhren der folgenden Bestandteile
bei 14Q° hergestellt : 01 : Das gleiche Öl wie in Beispiel I wurde verwendet.
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Harz : Polyterpenharz mit einem Schmelzpunkt von 115°.
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Polymeres : Polyisobutylen mit einem mittleren Molekulargewicht von
15. 000.
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Die Bestandteile wurden in folgenden Mengen verwendet : Gew.-% bezogen
auf Gesamtbindemittel (Ji 75 Harz 15 Polymeres 10 Carburexrot in einer Menge von
5 Teilen pro Million gaben dem Bindemittel eine schöne rote Farbe, ohne daß er dadurch
undurchsichtig wurde.
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Filztafeln wurden mit diesem roten Bindemittel imprägniert, indem
die trockenen Tafeln bei einer Temperatur von 210 bis 250° durch das geschmolzene
Bindemittel gefUhrt wurden. Die Tafeln waren vollkommen durchimprigniert und schwitzten
nicht aus.
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Eine geringe Menge des geschmolzenem Bindemittels wurde mit Hilfe
erhitzter Walzen auf je eine Seite von zwei Kraftpapierbogen aufgetragen. Die beschichteten
Seiten wurden zusammengelegt und die beiden Bogen zwischen kalten Walzen durchgefUhrt.
Die beiden Bogen klebten fest zusammen.
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(Stark gefSrber Filz und stark ge£Erbtes Papier kunhen mit einem nicht
pigmentierten Bindemittel behandelt werden.)
Der Duriez-Test wird
an einer geraden, runden Walze aus Straßendeckschichtmaterial (d. h. Bindemittel
+ Gesteinsgemisch) durchgeführt. Die Walze hat folgende Abmessungen : Radius 4 em,
Lange 9-10 cm.
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Der Test wird durchgefuhrt, indem die Walze zwischen parallelen ebenen
Platten, die sich mit einer Geschwindigkeit von 1 mm/Sek. in Achsrichtung der Walze
nähern, zerdrückt wird (d. h. die Platten sind im rechten Winkel zur Achse der Walze
angeordnet). Die Druckbelastung wird laufend registriert und der Höchstwert als
Testergebnis genommen.
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Unmittelbar vor einem Trockentest wird die Walze fUr eine Woche bei
18° an der Luft von 50% relative Feuchtigkeit gehalten. FUr einen NaBtest lässt
man die Walze eine Woche bei 18° in Wasser liegen. Beim Duriez-Naßtest ist das Ergebnis
gewöhnlich etwas niedriger als beim Duriez-Trockentest.
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Das Ergebnis des Naßtestes geteilt durch das Ergebnis des Trockentestes
wird als Verhxltnis von Naßfestigkeit zu Trockenfestigkeit notiert. (Das eigentliche
Zusammenpressen erfolgt stets an der Luft bei 18°.) (Die Bezeichnung"IP", gefolgt
von einer Zahl, gibt die Nummer eines Tests in dem vom British Institut of Petroleum
herausgegebenen Buch"Standard Methods of Testing Petroleum and its Products"an.