DE1594779B1

DE1594779B1 - Nichtbituminoeser loesungsmittelbestaendiger Strassenbelagsbinder

Info

Publication number: DE1594779B1
Application number: DE19641594779D
Authority: DE
Inventors: Dereich John Edward; Patterson James Reynolds
Original assignee: Neville Chemical Co
Current assignee: Neville Chemical Co
Priority date: 1963-05-02
Filing date: 1964-02-14
Publication date: 1970-06-04
Also published as: FR1397965A; GB1010417A; NL6401496A; BE644515A; US3316203A

Description

c) gegebenenfalls Kohlenwasserstoffweichmacheröle oder Verdünnungsmittel als Binderzusatz

besteht.

Die unter Verwendung des erfindungsgemäßen Straßenbelagsbinders hergestellten Straßenbeläge

Bisher beruhten Straßendecken u. dgl. hauptsächlich entweder auf Mineralaggregaten unter Ver-Wendung von Mineralölasphalt als Bindemittel oder
auf Betonmischungen, die Portlandzement enthalten.
Die Asphaltdecken sind im allgemeinen billiger,
leichter aufzubringen und widerstandsfähiger als
Beton. Gewöhnliche Asphaltdecken besitzen jedoch 15 bleiben verarbeitet bei Sonnenbestrahlung relativ auch den Nachteil, daß sie in flüssigen Kohlenwasser- kühl und besitzen dementsprechend eine größere stoffen, wie Benzin, verhältnismäßig löslich sind und Stabilität bei heißem Wetter, eine geringe Lichtreflexion aufweisen, wodurch die Diese Straßenbelagsbinder besitzen günstige physi-Sicht besonders bei Nachtfahrten beeinträchtigt wird. kaiische Eigenschaften, wie Biegsamkeit, Zähigkeit Es ist bereits bekannt, daß einer oder mehrere dieser 20 und Widerstandsfähigkeit gegen öl, so daß sie zur Nachteile durch Verwendung verschiedener Kunst- Herstellung von lösungsmittelbeständigen Oberstoffe als teilweiser oder vollständiger Ersatz für den flächen auf Straßen durch Aufbringen einer dünnen üblichen Asphaltbinder vermieden werden kann. So Schicht derselben auf eine gewöhnliche Schwarzhaben sich Beläge auf der Grundlage von Epoxy- asphaltdecke oder eine Portlandzement-Betondecke harzen teilweise bewährt, wobei deren hohe Kosten 25 verwendet werden können.

durch die gute Widerstandsfähigkeit gegenüber Lö- Die nachfolgende Beschreibung erläutert die Merksungsmitteln und Wärme, beispielsweise bei Roll- male der Erfindung sowie die damit verbundene bahnen für Düsenflugzeuge, gerechtfertigt werden Arbeitsweise genauer.

konnten. Beläge auf der Grundlage relativ teurer Den erfindungsgemäßen Straßenbelagsbindern kön-

Polyolefme, wie Polystyrol, Polyäthylen oder Poly- 30 nen ferner geringe Mengen eines kautschukartigen

propylen, sind gleichfalls beschrieben worden. Polymeren, wie SBR-Kautschuk oder Naturkau-

Es ist auch bekannt, Cumaronharze und auch tschuk, zugesetzt werden.

Petroleumharze für Straßenbelagmassen bzw. als Die Straßenbelagsbinder nach der Erfindung sind Bindemittel hierfür zu verwenden. besonders zur Herstellung von »Heißasphaltbeton« Petroleumasphalt ergibt zwar eine gute Zähigkeit, 35 geeignet. Die Herstellung der Straßenbelagmasse aber er ist nicht pigmentierbar wegen seiner natür- erfolgt so, daß zuerst der Binder vorzugsweise auf liehen schwarzen Farbe und außerdem gegen Lösungs- 135 bis 154° C vorerhitzt wird, um ihn in eine Flüssigmittel nicht beständig, weshalb er sich unter Einfluß keit mit genügend geringer Viskosität umzuwandeln, von Benzin und Motoröl verschlechtert. Es wurden Dann pumpt man ihn in eine Schlägermühle, die mit schon früher verschiedene synthetische Belagmassen 40 vorerhitztem Mineralaggregat beschickt ist, d. h. einem als Ersatz für Asphalt vorgeschlagen, um dessen Aggregat, das auf übliche Weise auf etwa 177° C vorbesagte Nachteile abzustellen, aber sie haben alle erhitzt worden ist. Das Bindemittel und das Aggregat nicht zu einem befriedigenden Erfolg geführt. Diese werden dann vermischt und verteilt, wobei eine synthetischen Mischungen waren gewöhnlich nicht Aggregataufbreitmaschine oder ein Asphaltpflasterer nur recht kostspielig, sie waren auch in der einen 45 verwendet wird. Die so erhältliche Straßenbelag- oder anderen wesentlichen Eigenschaft minderwertig. masse wird dann mit einer Walze in derselben Weise Deutlicher gesagt endete der Versuch, solche Binde- wie eine gewöhnliche Asphaltmasse aufgewalzt, mittelzusammensetzungen gegen die Einwirkung von Der erfindungsgemäße Straßenbelagsbinder kann Lösungsmitteln durch Zugabe von lösungsmittel- gegebenenfalls Kohlenwasserstoffweichmacheröle oder beständigen Zusätzen beständig zu machen, gewöhn- 50 Verdünnungsmittel zusätzlich enthalten. Man erhält lieh mit einer bedeutenden Verminderung der Zähig- durch Zusatz von 50 bis 20% Verdünnungs- oder keit der resultierenden Zusammensetzung oder — Lösungsmittel, wie Kerosin, Mineralöl oder Gasöl, wenn ein verträglicherer Zusatz verwendet wurde — verschieden schnell abbindende Straßenbelagmassen war die Verbesserung der Beständigkeit gegen Lö- in Analogie zu den Asphaltzementarten. Unter Versungsmittel nicht ausreichend. Dasselbe gilt für die 55 wendung von üblichen Emulgatoren und Wasser Cumaronharze, wenngleich darunter je nach Her- können aus den erfindungsgemäßen Straßenbelagsstellung hellgefärbte Produkte sich befinden, was
bedeutet, daß diese pigmentierbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung von verhältnismäßig billigen, leicht aufzubringenden und 60 hellfarbigen Straßenbelagsbindern, die eine gute
Widerstandsfähigkeit gegenüber Lösungsmitteln ohne
Verminderung der Zähigkeit aufweisen.

Es wurde nun ein nichtbituminöser, lösungsmittelbeständiger Straßenbelagsbinder gefunden, der aus 65 erfindungsgemäßen Straßenbelagsbinders ist durch

a) 100 Teile eines zu mehr als 80% in Benzin lös- entsprechende Wahl des Kunstharzes oder durch

liehen Kunstharzes auf der Grundlage poly- ein besonders ausgewähltes Kohlenwasserstoff-Kunst-

merisierter Kohlenwasserstoffe oder Petroleum- harz mit mäßigem Erweichungspunkt oder durch

bindern auch Dispersionen hergestellt werden, wobei der Gehalt an Straßenbelagsbinder etwa 55 bis 70% beträgt.

Diese verschiedenen nichtbituminösen Asphaltzementarten werden als abdichtende Asphaltüberzüge, Grundieranstriche, Verbundasphalte und Penetrationsmakadam verwendet.

Eine Veränderung des Erweichungspunktes des

geeignete Wahl der Kohlenwasserstoff-Kunstharzmenge und des verwendeten Weichmacheröls möglich. Auch das Herstellungsverfahren des Straßenbelagsbinders (Dampfbehandlung) ist von Einfluß auf den Erweichungspunkt desselben.

Durch entsprechende Wahl der in den erfindungsgemäßen Straßenbelagsbindern enthaltenen Komponenten lassen sich Mischungen herstellen, die den bekannten Asphaltzementmassen verschiedener Grade (ASTM) hinsichtlich der Penetration voll entsprechen.

Bei der Herstellung von Deckenbelägen werden die Binder gemäß der Erfindung mit Mineralaggregaten der üblichen Zusammensetzung vermischt. Soll eine dicke, schwer beanspruchte Decke hergestellt werden, wie beispielsweise eine Schicht von etwa 2,5 bis etwa 12,5 cm Dicke, so kann die Belagmasse als geeignetes Aggregat eine Mischung von beispielsweise 100 Teilen eines rauhen Aggregats, wie zerstoßenen Schotter oder Stein, 80 Teile eines feinen Aggregats oder Sand und etwa 5 Teile Mineralstaub enthalten. Wird andererseits beispielsweise die Belagmasse lediglich als dünner überzug zur Erneuerung einer beschädigten alten Decke oder zur Erzeugung einer Oberfläche in einer gewünschten Farbe auf einem geeigneten Untergrund oder einer Unterdecke verwendet, so kann sie neben Bindemittel auch nur Sand enthalten. Der neue Binder erlaubt, das Verhältnis des Mineralaggregats in einem großen Bereich entsprechend den bekannten Verfahrensweisen in Abhängigkeit von der Teilchengröße der Verteilung des Aggregats, der Viskosität und dem Schmelzpunkt des Bindemittels und dem Verwendungszweck der Belagmasse zu verändern. Im allgemeinen werden 5 bis 15 Teile und vorzugsweise etwa 5 bis 9 Teile Bindemittel pro 100 Teile Aggregat verwendet.

Das grobe Aggregat kann gestoßener Kalkstein, gestoßener Schotter, Quarz, mit Wasser gelöschte Schlacke oder Muscheln sein. Alle von einem Sieb mit der Maschenweite von 2,362 mm (ASTM C-136) zurückgehaltenen Aggregate werden als grobe Aggregate bezeichnet. Im allgemeinen jedoch wird als grobes Aggregat jenes mit der Größe von 0,32 bis 1,28 cm verwendet. Die feinen Aggregate können in ähnlicher Weise gestoßener Kalkstein, gestoßener Schotter, Quarz, gestoßene Muscheln, gestoßener Sandstein oder Sand einer Größe sein, daß er von einem Sieb mit der lichten Maschenweite von 0,074 mm zurückgehalten wird, während er durch ein Sieb mit der lichten Maschenweite von 2,362 mm paßt. Im allgemeinen beträgt die Größe des verwendeten feinen Aggregats zwischen 0,01 und 0,32 cm. Der mineralische Füllstoff kann pulverisierter Kalkstein, Siliciumdioxyd, gelöschter Kalk, pulverisierte Schlacke oder Portlandzement sein. Gemäß der offiziellen Teilchengrößendefinition sollen mindestens 65% des mineralischen Füllstoffes durch ein Sieb mit der lichten Maschenweite von 0,074 mm passen. Wird ein Pigment in der Zusammensetzung des Belags verwendet, soll es als Teil des mineralischen Füllstoffes betrachtet werden.

Die zwei wesentlichen Bestandteile des erfindungsgemäßen Bindemittels sind zunächst ein Kohlenwasserstoff-Kunstharz mit relativ heller Farbe und einem geeigneten Erweichungspunkt und ferner ein harzartiges Copolymerisat von Äthylen und einem Alkylacrylat, vorzugsweise ein Copolymerisat des Äthylens und des Äthylacrylats. Zusätzlich ist es zu empfehlen, die neuen Zubereitungen mit einer geringen Menge eines kautschukartigen Kohlenwasserstoffpolymerisats zu versehen, obwohl dies freigestellt ist.

Das Kohlenwasserstoff-Kunstharz wiederum kann ein Kunstharz mit niedrigem Erweichungspunkt sein, das unmittelbar durch geeignete Polymerisation eines entsprechenden Kohlenwasserstoffs erhalten werden kann; vorzugsweise kann es eine Mischung aus einem oder mehreren Kohlenwasserstoff-Kunstharzen mit relativ hohem Erweichungspunkt und einer geeigneten Menge eines Weichmacheröls aus Kohlenwasserstoff basis sein.

Der erfindungsgemäße Straßenbelagsbinder kann neben dem Kohlenwasserstoff-Kunstharz geringe Mengen Polyäthylen verschiedener Beschaffenheit in Kombination mit demÄthylen-Alkylacrylat-Copolymerisat enthalten. Polyäthylen kann jedoch nicht allein mit dem Kohlenwasserstoff-Kunstharz als Binder verwendet werden, da Polyäthylen in genügend großen Mengen zur Erzeugung einer guten Benzinlöslichkeit ein Bindemittel mit ungenügender Zähigkeit ergeben würde.

Die folgenden drei Grundtypen von Kunstharzen, die hier als Typ I, II und III bezeichnet werden, stellen besonders geeignete Kunstharze zur Verwendung gemäß der vorliegenden Erfindung dar.

Typ I sind Niederdruckdestillate NDD, die durch Friedel-Crafts-Polymerisation ungesättigter, normalerweise flüssiger Kohlenwasserstofffraktionen mit einem Siedepunkt von 100 bis 275° C hergestellt wurden und die durch Pyrolyse von normalerweise flüssigen oder gasförmigen Kohlenwasserstoffen mit 2 oder mehr Kohlenstoffatomen pro Molekül bei hoher Temperatur und niedrigem Druck erhalten werden.

Die vorzugsweise verwendeten Kunstharze vom Typ II sind Harze vom Dicyclopentadientyp, d. h. Harze, die durch thermische Polymerisation erhalten werden und als Produkt beim thermischen Cracken von Naturgas oder niedrigsiedender flüssiger Petroleumfraktionen bekannt sind. Diese Polymerisationsmassen, die beim Cracken von Petroleumgas oder flüssiger Beschickung erhalten werden, enthalten mono-, bi- und polycyclische Olefine und Diolefine von C₅ bis C₁₄, die zwischen etwa 50 und 340° C destillieren und ein spezifisches Gewicht von zwischen 0,900 und 0,980 bei 15,6/15,6° C aufweisen. In diesen Beschickungen sind als Hauptbestandteil Mengen von mehr als 10^u/o und vorzugsweise mehr als 30^u/o an Dicyclopentadien und eine oder mehrere der folgenden Verbindungen vorhanden: Inden, Methylstyrol und Styrol; in mittleren Mengen zwischen 3 und 10% liegen eine oder mehrere der folgenden Verbindungen vor: das Dimere des Methylcyclopentadiens, das gemischte Dimere des Cyclopentadiene und Methylcyclopentadiens, Methylinden, Vinylmethyldicyclohepten, Dimethylcyclohexadien, Methyl· cyclohexadien und Cyclohexadien. Gewöhnlich sind in geringen Mengen Methylbicycloheptadien, Methylbicyclohepten, Bicycloheptadien, Bicyclohepten, Dimethylcyclopentadien, Methylcyclopentadien, Cyclopentadien, Isopren und Piperylen vorhanden. Die anderen Bestandteile können Benzol, Toluol, Xylol und höhere aromatische Kohlenwasserstoffe mit bis zu 14 Kohlenstoffatomen sein. Der Prozentsatz des daraus gewinnbaren Harzes beträgt gewöhnlich 30 bis 90 Gewichtsprozent. Besonders geeignete Beschik- · kungen enthalten mindestens 50% Dicyclopentadien und dessen Homologe. Diese Beschickungen werden gewöhnlich bei Temperaturen zwischen 200 und

300° C und Drücken zwischen dem Atmosphärendruck und 33,7 kg/cm² sowie Reaktionszeiten zwischen ¹I₂ und 48 Stunden thermisch polymerisiert, um ein Kohlenwasserstoff-Kunstharz des Typs II zu erhalten, das in der Tabelle I später aufgeführt ist. Besonders geeignet sind Harze mit einem Ring-Kugel-Erweichungspunkt von etwa 180 bis 220° C und einer Neville-Farbe von 4 oder weniger.

Typ III sind Cumaron-Inden-Harze, die durch katalytische Polymerisation der rohen, schweren Fraktion hergestellt werden, die- als Nebenprodukt beim Verkoken von Kohle anfällt. Cumaron-Inden-Harze können auch aus bestimmten Destillationsfraktionen hergestellt werden, die im wesentlichen Kohlenwasserstoffcharakter aufweisen und aus der Pyrolyse von Kohle, Petroleum oder anderen ölen stammen. Die sogenannte schwere, rohe Naphthafraktion mit einem Siedepunkt von 160 bis 210⁰C oder genauer von 170 bis 185° C, die aus Teerdestillaten erhalten wird, welche sich beim Verkoken von Kohle oder der Erzeugung von synthetischen Heizgasen, wie Wassergas, ergeben, sind für diesen Zweck besonders geeignete Beschickungen. Sie enthalten polymerisierbare Stoffe einschließlich Inden, Methylinden, Cumaron, Styrol, Methylstyrol, Dicyclopentadien usw. Die Destillatsfraktionen des unter strengen Bedingungen gecrackten Petroleums können ähnliche Kohlenwasserstoffe enthalten. Die Cumaron-Inden-Harze werden durch saure oder Friedel-Crafts-Polymerisation der obengenannten rohen Massen und anschließender geeigneter Neutralisation oder Entfernung der zugegebenen Katalysatoren und Vakuum- oder Wasserdampfdestillation hergestellt, um die Substanzen mit niedrigem Molekulargewicht von dem gebildeten Polymeren abzutrennen.

Zu den Kohlenwasserstoff-Kunstharzen, die hier verwendet werden können, zählen noch die leicht gefärbten, thermoplastischen, dampfgecrackten Petroleumharze mit einem Schmelzpunkt von 0 bis 220° C und Molekulargewichten zwischen etwa 250 und 5000 sowie spezifischen Gewichten von etwa 0,95 und 0,98 bei 25/25° C, deren Herstellung beispielsweise in den USA.-Patentschriften 2734046 und 2770613 beschrieben ist. Wenn diese mit geeigneten Anteilen eines Weichmacheröls und des Äthylen - Alkylacrylat-Copolymeren vermischt werden, können sie in gleicher Weise zur Herstellung von Bindemitteln mit den gewünschten und unten aufgeführten Eigenschaften verwendet werden.

Die in den erfindungsgemäßen Straßenbelagsbindern gegebenenfalls enthaltenen Weichmacheröle sind Erdöl-Kohlenwasserstofföle, die einen Anfangssiedepunkt von 300⁰C oder höher besitzen und vorwiegend oberhalb von 400⁰C sieden. Die Weichmacheröle weisen einen Anilinpunkt von unter 90⁰C, Vorzugs- Λ weise unterhalb 6O⁰C, auf. öle mit hohen Anilin- ^ punkten ergeben Bindemittel, die sich in unerwünschter Weise abschälen, wenn sie hoher Temperatur in Gegenwart von Luft ausgesetzt sind. Dieses Abschälen verringert die Bindefähigkeit des Bindemittels.

Tabelle I zeigt Beispiele der einzelnen Harzarten sowie deren charakteristische Eigenschaften, die in den Bindern nach der Erfindung enthalten sein können.

Klasse

R&B
Erweichungs
punkt
'C

140

Tabelle I

bis 5

Harze

H 25'D

Durchschnittliches
Molekulargewicht

1500

Jod-Zahl

bis

90

Kohlenwasserstoff

90 bis

90

Geeignete

bis 5

Spezifisches
Gewicht*)

1,580 bis
1.600

"750 bis

950

60

bis

90

Typ

Kohlenwasserstoff

42 bis

42

Neville-Farbe

bis 5

1,040 bis
1,080

1,570 bis
1,600

500 bis

600

60

bis

90

IA

Kohlenwasserstoff

Obis

155

2

bis 8

1,030 bis
1,070

1,560 bis
1.600

350 bis

1500

60

bis

175

IB

Kohlenwasserstoff

98 bis

140

2

bis 1,5

1,010 bis
1,050

1,570 bis
1,620

650 bis

1500

125

bis

200

IC

Kohlenwasserstoff

95 bis

220

2

bis 4.0

1,060 bis
1,125

1,550 bis
1.600

650 bis

5000

150

bis

200

ΠΑ

Kohlenwasserstoff

150 bis

200

1

bis 2,5

1,060 bis
1,125

1,550 bis
1,620

1000 bis

2500

150

bis

30

IIB

Cumaron-Inden

135 bis

135

0,3

bis 2,5

1,060 bis
1,130

1,590 bis
1,640

900 bis

1100

5

bis

40

nc

Cumaron-Inden

■122 bis

122

0,3

bis 2,5

1,125 bis
1,150

1,620 bis
1,640

650 bis

1000

5

bis

50

HIA

Cumaron-Inden

85 bis

85

0,1

bis 2,5

1,125 bis
1,150

1.615 bis
1,635

550 bis

750

5

bis

50

IHB

Cumaron-Inden

Obis

0,1

1,125 bis
1,150

1.620 bis

250 bis

5

mc

0,1

1,090 bis

HID

0,1

*) 25/25° C.

Beim Aufstellen der Werte von Tabelle I wurden folgende Untersuchungsmethoden verwendet:

1. R & B Erweichungspunkt — ASTM E-28-58T, erschienen 1958 in ASTM Standards, Teil 8, S. 1520 bis 1527, außer daß nicht gerührt wird.

1,640

2. Spezifisches Gewicht — ASTM D-71-52, erschienen 1958 in ASTM Standards, Teil 4, S. 1047 und 1048.

3. n25/D — Die Neville-Methode extrapoliert auf festes Harz aus einer geeigneten Lösung.

4. Durchschnittliches Molekulargewicht—Methode von Menzies und Wright, J. Am. Chem. Soc, 43, Juli bis Dezember 1921, S. 2311.

5. Jodzahl —ASTM D-555 für alle außer den Cumaron-Inden-Werten, wo ASTM D-1158 verwendet wurde.

In der gesamten Beschreibung wurden die Farben entweder nach der Neville-Color-Visual- oder der Neville-Color-Meter-Methode bestimmt, die beide die Farbrichtlinien der Barrett-Color-Methode verwenden, die in »Tar Acid Testing Methods«, heraus-

gegeben von der Barrett Disivion, Allied Chemical and Dye Company, New York, 1946, veröffentlicht wurden. Bei dem »Neville-Color-Visual-Verfahren« wird ein unmittelbarer Vergleich der Harzlösung mit Standardproben mit dem Auge durchgeführt. Bei der »Neville-Color-Meter-Methode« wird eine elektrometrische Angleichung unter Verwendung des Prozentsatzes an durchgelassenem Licht verwendet und zur Umwandlung an möglichst nahe 0,1 der Standardfarben geeicht.

Beispiele für geeignete Weichmacheröle sind in Tabelle II dargestellt.

Tabelle II

Spezifisches Gewicht 15,6/15,6^:C

Destillation
IBP

10%

20%

30⁰O

Anilinpunkt, "C

Farbe, Gardner

Farbe, Neville

Flammpunkt, C

Weichmacheröl

Nr. 1

0.971

300° C

378

389

398

400

45

12
2

221

Weichmacheröl
Nr. 2

0,981
>400°C

Weichmacheröl
Nr. 3

0,991
>400^:C

51

>18
11

234

57
>18

8 +
307

Weichmacheröl
Nr. 4

0,989
390^cC

13

11 +
1 +

Als Bestandteil a) des erfindungsgemäßen Straßenbelagsbinders sollen die harzartigen Kohlenwasserstoffe einen Ring-Kugel-Erweichungspunkt zwischen etwa 40 und 7O⁰C aufweisen. Sie können aus etwa 18 bis 100" ο eines Kohlenwasserstoff-Kunstharzes mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht zwischen etwa 250 und 5000, einem Ring-Kugel-Erweichungspunkt zwischen etwa 40 und 250° C, einer Jodzahl (ASTM-Verfahren D-555) zwischen etwa 0 und 250 mg pro Gramm und einer Neville-Farbe von nicht dunkler als 10 und vorzugsweise nicht dunkler als 4 bestehen und bis zu 82% eines Kohlenwasserstoff-Weichmachers, der bei 25° C flüssig ist, enthalten, welcher vorzugsweise eine Gardner-Holdt-Viskosität Z-^Z₁₀ bei 25° C aufweist, überwiegend oberhalb 400⁰C siedet, im wesentlichen frei von unterhalb 300⁰C siedenden Substanzen ist, einen Anilinpunkt von etwa 10 bis 90⁰C und eine Neville-Farbe von weniger als 10 und vorzugsweise weniger als 4 aufweist. Die günstigste Menge des Öls hängt von den Eigenschaften des verwendeten Kohlenwasserstoff-Kunstharzes und den Eigenschaften des Weichmacheröls ab, wobei das zugesetzte öl, gleich in welcher Menge, erforderlich ist, eine Bindemittelzusammensetzung mit entsprechend geeigneten Eigenschaften zu ergeben. Wird beispielsweise ein relativ weiches Harz mit einem Erweichungspunkt von unter etwa 70° C, wie Typ IC in Tabelle I, verwendet, so ist kein Weichmacheröl erforderlich. Umgekehrt werden bei einem harten, hochschmelzenden Harz vom Typ IIC oder ΠΙΑ bis zu 5 oder mehr Teile öl pro Teil Harz verwendet. Zubereitungen mit etwa 20 bis 75% eines verhältnismäßig hochschmelzenden Harzes und entsprechend etwa 80 bis 25% eines geeigneten Weichmacheröls werden "bevorzugt. Es ist vorteilhaft,

ein Harz mit einem Ring-Kugel-Erweichungspunkt von mindestens 150° C zu verwenden und dann den Erweichungspunkt desselben auf das gewünschte Maß durch Einfügen einer entsprechenden Menge eines geeigneten Weichmacheröls zu verringern.
Es ist wesentlich, daß das Bindemittel zusätzlich zu dem Kohlenwasserstoffharz als Grundkomponente auch einen geringen Anteil von etwa 3 bis 15 und vorzugsweise 5 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Kohlenwasserstoffharz, eines harzartigen Copolymeren des Äthylens und Alkylacrylats enthält. Äthylacrylat wird als Acrylatkomponente des Copolymeren bevorzugt; jedes andere Alkylacrylat mit 1 bis etwa 12 Kohlenstoffatomen im Alkylradikal kann jedoch gleichfalls »verwendet werden. Beispiele für derartige andere Acrylate sind Methylacrylat, Pentylacrylat. 2-Äthylhexylacrylat, Laurylacrylat und ähnliche Verbindungen. Geeignete Copolymere, die etwa 0,1 bis 5 und vorzugsweise 1 bis 5 Molprozent Acrylat enthalten, werden aus Beschickungen hergestellt, die etwa 0,2 bis 1,5 Mol und vorzugsweise 0,4 bis 1 Mol des Acrylats pro 100 Mol Äthylen enthalten. Diese Copolymeren sind an sich bekannt und werden im allgemeinen durch Copolymerisation der Monomeren in Gegenwart von Sauerstoff oder einer Peroxyverbindung bei Drücken zwischen 1345 kg/cm² und höher und Temperaturen zwischen etwa 100 und 350° C hiergestellt.

DasÄthylen-Acrylat-Copolymere der neuen Belagszusammensetzung ist im Weichmacheröl löslich, wenn dieses heiß ist. Beim Abkühlen von 193° C auf Raumtemperatur bildet die Lösung jedoch ein steifes Gel, wobei die Härte des Gels steigt, sobald der Gehalt an Copolymerisat vergrößert wird. Bei Verwendung eines Verhältnisses von 3% Copolymeren zu 97% öl wird

009 523/283

ίο

bei etwa 135 bis 150⁰C ein Gel gebildet, das, sobald die Temperatur 35,5° C erreicht, sehr fest ist. Die Verwendung von 5% Copolymeren und 95% öl liefert Ergebnisse in annähernd der gleichen Folge mit einem härteren Gel. Das Gel ist gegenüber Benzin unter den Prüfungsbedingungen widerstandsfähig. Das Destillationsöl ist dies nicht. Das Copolymere kann heiß mit dem Harz vermischt oder in dem heißen öl gelöst und dann dem heißen Harz zugefügt oder während des Dampfverfahrens zugegeben werden, das zur Entfernung des Kautschuklösungsmittels und der leichten Spitzen der Endzubereitung dient.

Wahlweise kann natürlicher oder synthetischer Kautschuk im rohen, unvulkanisierten Zustand in den Straßenbelagsbinder eingeschlossen werden. Geeignete Kohlenwasserstoff-Kautschukarten sind Styrolbutadienkautschuk, Naturkautschuk, Butylkautschuk, Polyisoprenkautschuk, Polybutadienkautschuk und Polyisobutylenkautschuk. ölresistente Kautschukarten, die keine Kohlenwasserstoffkomponenten enthalten, wie Polychloroprenkautschuk, Nitrilkautschuk, Thiokol oder organische Polysulfid-Kautschuksorten im rohen, unvulkanisierten Zustand, sowie leicht gefärbte regenerierte Altkautschuksorten können gleichfalls verwendet werden. Der Kautschuk kann in der Mischung in Konzentrationen bis zu 10% ^und vorzugsweise von 1 bis 6% enthalten sein. Der Kautschuk wirkt sich günstig auf die Temperaturaufnahmefähigkeit und den Flüssigkeitsfaktor des Bindemittels mit dem Ergebnis aus, daß kautschukhaltige Bindemittel hervorragend einem Erweichen bei heißem Wetter widerstehen. Zusätzlich verringert der Kautschuk auch die Sprödigkeit des Bindemittels bei tiefen Temperaturen, verbessert dessen Adhäsion, den Widerstand gegenüber Verwittern und Kohlenwasserstofflösungsmitteln und den Reibungskoeffizient zwischen der Straßenbelagoberfläche und Gummireifen, wobei die so verringerte Reibung zwischen Straßenbelagoberfläche und Reifen einen geringeren Verschleiß für die Reifen ergibt.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung des Bindemittels kann durch die üblichen Mischverfahren erfolgen. Beispielsweise werden das Kohlenwasserstoffharz (das bei Raumtemperatur fest oder eine viskose Flüssigkeit ist), das Weichmacheröl und das Äthylen-Alkylacrylat-Copolymere miteinander vermischt und auf eine Temperatur von etwa 200 bis etwa 250° C über eine Zeitspanne von etwa 15 Minuten bis zu einer Stunde oder bis zur völligen Lösung erhitzt, die von der Art des Mischers, der Geschwindigkeit des Mischens usw. abhängt. Falls es erwünscht ίο ist, dem Bindemittel ein kautschukartiges. Polymeres einzuverleiben, so kann der Kautschuk den anderen Bestandteilen in einem geeigneten Lösungsmittel, wie Naphtha oder Xylol, zugesetzt und die Mischung dann mit Wasserdampf destilliert werden, bis die flüchtigen Bestandteile verschwunden sind. Wo eine derartige Wasserdampfdestillation verwendet wird, kann ein Weichmacheröl, das flüchtige Komponenten enthält, verwendet werden, da diese Komponenten in dem gewünschten Maß dabei entfernt werden, wobei eine Gefäßtemperatur von etwa 250⁰C an gewöhnlichem oder überhitztem Dampf und Atmosphärendruck oder ein Vakuum verwendet werden, falls dies erforderlich ist. Andererseits kann auch ein Weichmacher verwendet werden, aus dem die unerwünschten, niedrigsiedenden Anteile zuvor entfernt worden sind. An Stelle des Zusatzes des kautschukartigen Polymeren in einem niedrigsiedenden Lösungsmittel, das später abgestreift werden muß, ist es auch möglich, das kautschukartige Polymere in Form einer Lösung im Weichmacheröl zuzusetzen. Das kautschukartige Polymere kann ferner auch in Form eines wäßrigen Latex zugesetzt werden, wobei das vorhandene Wasser während der Herstellung der Bindemittelmischung ausgetrieben wird, oder es kann auch als feste gekörnte Masse zugesetzt werden.

Nach Möglichkeit soll das erfindungsgemäße Bindemittel für Straßenbeläge, das aus einer Mischung eines Kohlenwasserstoffharzes als Grundbestandteil und dem Äthylen-Alkylacrylat-Copolymeren und wahlweise auch einem Elastomeren besteht, die in Tabelle III dargestellten Eigenschaften aufweisen.

Tabelle III Beschreibung des Bindemittels

Eigenschaften	Breite	Bevorzugt
1. Benzinlöslichkeitsverhältnis 2. Ring-Kugel-Erweichungspunkt, ° C 3. Penetration, ASTM D-5 (100 g, 5 Sekunden) bei 15^Z C 4. Zähigkeit (ASTM D-113), cm 5. Saybolt-Furol-Viskosität bei 135⁰C, Sekunden 6. Flammpunkt, COC 7. Verlust beim Erwärmen auf 163⁰C für 5 Stunden, ASTM D-6	Obis 60% 45 bis 90 30 bis 300 45 + 100 bis 1000 >204°C 0 bis 2% 70 bis 100	0 bis" 50% 60 bis 80 40 bis 100 100 + 200 bis 500 >232°C 0 bis 1% 85 bis 100
8. Penetration des Rückstands nach Verlust beim Er wärmen in % des Ursprünglichen, ASTM D-5 ....

Bei der Zusammenstellung des obigen Bindemittels ist es gewöhnlich von Vorteil, ein Kohlenwasserstoffharz als Grundkomponente zu verwenden, das ein Harz mit einem Ring-Kugel-Erweichungspunkt von mindestens 150° C enthält, und dann den Erweichungspunkt desselben auf das gewünschte Maß durch Einverleiben einer entsprechenden Menge eines geeigneten Weichmacheröls zu verringern. Es soll bemerkt werden, daß der Zusatz desÄthylen-AIkylacrylat-Copolymeren und auch der Zusatz des Kautschuks zu dem harzartigen Kohlenwasserstoff als Grundstoff ein Bindemittel mit größerer Viskosität und steiferen,

festeren Eigenschaften als das harzartige Kohlenwasserstoff-Grundprodukt allein ergibt.

Wenn es beispielsweise erwünscht ist, die vorliegenden Binder zur Herstellung gefärbter Straßenbeläge oder Vorplätze an Tankstellen oder für farbige Kennzeichen in sich wechselnder Autobahnen mittels gefärbter Unterteilungsstreifen zu verwenden, so kann jedes helle, hitze- und wetterbeständige Pigment oder jede Pigmentkombination in den Straßenbelagmassen verwendet werden. So sind Titandioxyd, Phthalocyaningrün, Phthalocyaninblau, rotes Eisenoxyd, Molybdatorange, Toluidinrot, Chromgelb usw. geeignete Pigmente. Wenn lediglich eine Straßendecke mit guten lichtreflektierenden Eigenschaften erwünscht ist, können befriedigende Ergebnisse durch Kombinieren des Bindemittels mit einem geeigneten, hellfarbigen Steinaggregat erzielt werden, ohne daß irgendein Pigment oder ein weißes Pigment, wie Titandioxyd, zugesetzt wird.

Benzin-Löslichkeitsversuche

Nachdem das Löslichkeitsverhalten von Straßenbelagmassen weitgehend durch den Binder bestimmt wird, kann der Nachweis eines technischen Fortschritts diesbezüglich auch durch Vergleich der Binder erfolgen.

Zur Bestimmung der Löslichkeit von Bindemitteln in Benzin wurde folgende Methode entwickelt.

Ein 1,27 χ 1,27 χ 1,27-cm-Würfel des Bindemittels wird hergestellt, indem zuerst die Berührungsflächen einer Würfelgußform (wie in ASTM C-61-38, Erweichungspunkt von Teerprodukten, beschrieben) amalgamiert werden, worauf genügend geschmolzenes Bindemittel in die Gießform zur Bildung eines Würfels gegossen wird. Der Würfel wird auf eine Temperatur unterhalb der Raumtemperatur abgekühlt, um die Entfernung aus der Form zu erleichtern. Der Würfel wird entfernt und in einen geeichten Erlenmeyer-Kolben gegeben und gewogen. Dann werden 50,0 ml bleifreies Benzin von 25° C zugesetzt und der Kolben genau 5 Minuten geschüttelt, indem er in einen mechanischen Siebrüttler gestellt wird, der den Kolben mit einer Geschwindigkeit von 300 Umdrehungen pro Minute kreisförmig bewegt. Das verwendete Benzin ist ein handelsübliches, bleifreies, hochwertiges Benzin mit etwa 36,1% Paraffinen + Naphthenen, 23,6% Monoolefinen und 40,3% Aromaten (einschließlich einer kleinen Menge an Diolefinen), wobei die Prozentsätze Volumprozente sind; es besitzt bei 15,6° C ein spezifisches Gewicht von 0,765, einen gemischten Anilinpunkt von 43,8⁰C und weist eine Destillationskurve (ASTM D-86) mit folgenden Punkten auf: IBP 35⁰C; 10% bei 59⁰C; 50% bei 118° C; 90% bei 167⁰C und einen Endpunkt von 192⁰C.

Bleifreies Benzin wurde hier wegen der geringeren Giftigkeit verwendet; der Widerstand des Materials gegenüber Lösung in gebleitem Benzin natürlich würde zumindest gleich oder größer als die hier dargestellten Ergebnisse sein, weil gebleite Benzine weniger Aromaten enthalten können und infolgedessen weniger starke Lösungsmittel für das Versuchsmaterial darstellen.

Das Benzin wird vom Würfel nach dem 5minutigen Rühren dekantiert. Dann wird ein Rohr in den Kolben gegeben und mit einer Preßluftleitung verbunden, worauf 5 Minuten Luft in den Kolben zur Entfernung des Restbenzins eingeleitet wird. Der Kolben und der zurückbleibende Binder werden gewogen und der Gewichtsverlust an Bindemittel berechnet. Tabelle III A unten zeigt die durchschnittlichen Ergebnisse von doppelten Versuchen mit einem üblichen Asphaltbinder und mit verschiedenen Harzbindern, die früher bekannt waren, sowie die Ergebnisse mit erfindungsgemäßen Straßenbelagsbindern.

Binder I (Vergleich) bestand aus 27 Teilen Harz Typ IIC (Tabelle I) (E. P. 185⁰C), 63 Teilen Weichmacheröl Nr. 1 (Tabelle II), 3 Teilen Styrol-Butadien-Kautschuk.

Binder II (erfindungsgemäßer Binder) war mit Binder I identisch, außer daß er zusätzlich 7 Teile eines thermoplastischen harzartigen Copolymeren aus etwa 99% Äthylen und etwa 1% Äthylacrylat enthielt, das in Form von 0,32-cm-Kügelchen mit einem Schmelzindex (ASTM D-1238-52T) von 6 g/10 Min., einer Dichte (ASTM D-1505-57T) von 0,931 g/ccm und einer Durometerhärte (Shore A) von 86 zugesetzt wurde.

Binder III (erfindungsgemäßer Binder) bestand aus 26 Teilen Harz TypIIC (E. P. 185°C), 61 Teilen Weichmacheröl Nr. 1, aus dem die unter 300° C siedenden leichten Spitzen vorher entfernt wurden, 3 Teilen Styrol-Butadien-Kautschuk, 10 Teilen Äthylen-Äthylacrylat-Copolymerisat (wie im Binder II).

Binder I wurde durch Mischen bei 25° C und unter Rühren von 33 Teilen eines polymerisierten Öls (dessen vorhergehende Destillation einen Gehalt von 82% Harz Typ IIC, Erweichungspunkt 185° C, ergab), 63 Teilen Weichmacheröl Nr. 1 und 30 Teilen einer Lösung von 10 Gewichtsprozent Styrol-Butadien-Kautschuk in Naphtha und Wasserdampfdestillation bei 25O⁰C, bis eine Stichprobe des übergehenden Destillats ergab, daß der ölgehalt des Gesamtdestillats (öl + Wasser) weniger als 5 Volumprozent betrug.

Binder II wurde in der gleichen Weise wie Binder I hergestellt, außer daß 7 Teile Äthylen-Äthylacrylat in kugeliger Form in die Mischung eingeschlossen wurden.

Binder III wurde in ähnlicher Weise hergestellt, außer daß das Weichmacheröl zur Entfernung der niedrigsiedenden Komponenten destilliert und anstatt Naphtha als Lösungsmittel für den Styrol-Butadien-Kautschuk verwendet wurde. Infolgedessen war es nicht notwendig, diese Mischung durch Dampfabstreifen nachzubehandeln.

Wird der oben beschriebene Benzinlöslichkeitsversuch durchgeführt, außer daß ein relativ leichtes Schütteln mit der Hand an Stelle des mechanischen Schütteins angewendet wird, so ergeben die verschiedenen untersuchten Bindemittel die in Tabelle III A aufgeführten Ergebnisse. Alle Benzinlöslichkeitswerte sind der Durchschnitt zweier Bestimmungen.

Tabelle III A
Löslichkeit des Binders

Binder	Prozent gelöst
60 bis 70 Penetrationsasphalt ....	76
Handelsüblicher Harzbinder	80
Binder I
(ohne Ä-ÄA-Copolymerisat) ...	70
Binder II (Erfindung)	9
Binder III (Erfindung)	8

Es soll bemerkt werden, daß die Binder II und III sowohl dem Asphaltbinder als auch dem Binder I

weit überlegen sind, der dasselbe Kohlenwasserstoff-Kunstharz als Grundsubstanz wie Binder II, jedoch nicht das Acrylat-Copolymere enthält.

Die Wirkung von Benzin auf die fertigen Beläge wurde durch folgende Versuche bestimmt:

250 g eines Mineralaggregats gemäß den Pennsylvania-Richtlinien für FJ-I-bituminöse Oberflächen (S. 51, Bulletin 27 »Specifications for Plant Mixed Bituminous Surface Coarse Material« — Commonwealth of Pennsylvania, Dept. of Highways [1954 nachgeprüft]) und 17,5 g des Bindemittels werden getrennt in Bechern in einem Ofen auf 325° C erhitzt, wobei das Bindemittel auf das Aggregat gegossen und die Mischung gründlich mit einem Spatel gemischt wird; daraufhin wird sie in eine runde Form mit 8,4 cm Durchmesser aus rostfreiem Stahl gegeben und mit einem Kolben bei einem Druck von 67,5 kg/cm² zusammengepreßt.

Der Zylinder wird abgekühlt. 10 ml bleifreies Benzin (wie oben beschrieben) werden langsam aus einer Bürette auf die Fläche des Zylinders getropft, der in waagerechter Lage 5 cm von der Bürettenspitze entfernt gehalten wird. Die Bürette soll so eingestellt sein, daß 7 Minuten erforderlich sind, um 10 ml Benzin auf den Zylinder zu tropfen. Der Zylinder wird dann 16 Stunden zur Seite gelegt. Er wird dann einem starken Wasserstrahl ausgesetzt, wobei die erosierende Einwirkung des Wassers festgestellt wird. Der Zylinder wird unter Wasser gehalten, bis alle losen Mineralteilchen weggewaschen sind.

Die Einwirkung des Benzins auf zwei Zylinder ist folgende:

Binder	Gewichts veränderung	Sichtbare Veränderung
60 bis 70 Penetra tionsasphalt .. Binder II	-45,1 g +0,1	Loch durch den Zylinder ge waschen keine Verände rung festzu stellen

Wärmereflexionsversuche

Zwei kreisförmige Zylinder mit 10 cm Durchmesser und 2,5 cm Dicke wurden unter Verwendung von Hochofenschlacke-Aggregat hergestellt. Bei einem Zylinder wurde handelsüblicher Asphalt für das Bindemittel verwendet, während beim anderen "der obengenannte Binder II, der 4Teile TiO₂ pro 100Teile Binder II enthielt, Verwendung fand. Die Spitze eines Thermometers wurde in jeden der beiden Zylinder 1,25 cm unter der Oberfläche in der Mitte des Zylinders eingebettet. Die Zylinder wurden auf ein Holzbrett gelegt und im Freien in der Sonne so aufgestellt, daß die Sonnenstrahlen die Zylinder im rechten Winkel zur Oberfläche treffen.

Die Temperaturen der Zylinder und die Lufttemperatur (Schatten) wurden wie folgt gemessen:

anderen der Binder II und beim dritten Portland-Zementbeton verwendet wurde, wurden senkrecht den Strahlen eines Automobilscheinwerfers ausgesetzt, der sich 3 m davon entfernt befand. Es wurde ein General-Electric-Lichtmesser, Modell 8 DW 58 Y 4, zur Messung des von der Oberfläche reflektierten Lichtes verwendet.

Reflektiertes Licht

Asphaltzylinder zwei Fußkerzen

Beton acht Fußkerzen

TiO₂-pigmentierter Harzzylinder unter Verwendung des erfindungsgemäßen Binders zehn Fußkerzen

	Luft außentemperatur (im Schatten)	Pigmen	Asphalt zylinder	Differenz
Zeit		tierter Zylinder mit
	Zylinder in	Binder II
10.00 Uhr	der Sonne
	31^CC		51° C	5-C
11.00 Uhr	31,7° C	46^;C	54° C	5° C
11.45 Uhr	32,4⁰C	49° C	54° C	3^:C
13.00 Uhr	51⁰C

Die pigmentierten Zylinder waren zwischen 3 und 5° C kälter als der Asphaltzylinder. Da die Wärme bekanntlich einer der Umwälzfaktoren ist, der zur Verschlechterung und einem eventuellen Zerfallen der Straßendecke beitragen kann, ist die niedrigere Temperatur der pigmentierten Oberfläche ein bedeutender Vorteil der vorliegenden Erfindung.

Lichtreflexionsversuche

Drei Zylinder, die den oben beschriebenen ähnlich sind und wobei bei einem schwarzer Asphalt, beim Der Wert der neuen Straßenbelagmassen unter Verwendung des neuen Binders beim Vergrößern der Nachtsicht bei gegebener Beleuchtung und die Möglichkeit einer Verringerung der Beleuchtungsstärke, die zur Beleuchtung von Straßen und Autobahnen erforderlich ist, ist klar ersichtlich. Dieselben drei Zylinder wurden dann gründlich mit Wasser benetzt. Der oberflächliche Wasserfilm wurde dann mit einem Tuch entfernt und dasselbe wiederholt.

Nasser Asphalt zwei Fußkerzen

Nasser Beton fünf Fußkerzen

Nasser pigmentierter Harzzylinder unter Verwendung des erfindungsgemäßen Binders neun Fußkerzen

Die Werte zeigen, daß der unter Verwendung des erfindungsgemäßen Binders hergestellte pigmenthaltige Zylinder nur eine geringe Verminderung des Reflexionsgrades ergibt. Der Beton jedoch zeigt eine Verringerung an reflektiertem Licht von etwa 40%. Schwarzer Asphalt natürlich reflektiert sehr wenig Licht, gleichgültig, ob naß oder trocken.

Gefärbte Beläge

Ein Vergleich der mit Belagmischungen unter Verwendung von (1) Binderin mit TiO₂, (2) handelsüblichem Asphalt mit TiO₂, (3) Binderlll mit Phthalocyaningrün und (4) handelsüblichem Asphalt mit Phthalocyaningrün erhältlichen Farben wird durch die vier Zylinder in Tabelle IV gezeigt, die unter Verwendung der in dieser Tabelle aufgezeigten Verhältnisse hergestellt wurden.

Typ des Mineralaggregats

Typ des Binders

Typ des Pigments

Teile Aggregat

Teile Binder

Teile Pigment

Entstandene Farbe des Zylinders ..

Tabelle IV

Zylinder 1

Schlacke
Asphalt
TiO₂
100

Dunkelbraun

Zylinder 2	Zylinder 3	Zylinder 4
Schlacke Binder III TiO₂ 100	Schlacke Asphalt Phthalogrün 100 Q	Schlacke Binder III Phthalogrün. 100 Q
ö 4 Hellgrau	8 1 Schwarz	O 1 Grün

Das Ergebnis ist, daß die bei Verwendung des neuen Bindemittels leicht erhältlichen Straßenbeläge sich mit relativ geringen Konzentrationen an üblichen Pigmenten pigmentieren lassen, während es bei Asphaltbelagmassen unmöglich ist.

Der ausgezeichnete Widerstand der neuen Bindemittelzubereitungen gegenüber Lösungsmitteln, wie Benzin, sowie deren gut ausgeglichene andere Eigenschaften sind aus Tabelle V durch Vergleichen der Eigenschaften von Mischungen der Nr. 1 bis 6 mit denen der Mischungen Nr. 7 bis 15 ersichtlich. Mischung Nr. 1 (Asphalt) und die als Mischungen Nr. 2 bis 6 bezeichneten harzartigen asphaltfreien Bindemittel stellen die bisherigen Bindemittel nach dem Stand der Technik dar, während die Mischungen Nr. 7 bis 15 Straßenbelagsbindemittel der vorliegenden Erfindung erläutern.

Die folgenden Substanzen wurden in den in Tabelle V dargestellten Verhältnissen verwendet, wobei die Bindemittelzubereitungen die Eigenschaften der nachstehenden Tabelle aufweisen:

»Asphalt« — 70 bis 85 Penetrationasphaltzement. »Harz Typ IIC« — Vgl. Harz Typ IIC, Tabelle I,

oben,
»öl Nr. 1« — Vgl. Weichmacheröl Nr. 1, Tabelle II, oben.

»SB-Kautschuk« — Ein gummiartiges Copolymerisat aus etwa 75% Butadien und etwa 25% Styrol in gekrümelter Form.
»Ä-VA-Copolymerisat« — Äthylen-Vinylacetat-Copolymerisat.

»Polyäthylen« — Polyäthylen, im Handel unter

»Petrothene 202« erhältlich. »Polystyrol« — Polystyrol, im Handel unter

»Polystyrol PS-330« erhältlich. »Ä-ÄA-Copolymerisat« — Äthylen-Äthylacrylat-Copolymerisat.

Folgende Abkürzungen werden in Tabelle V zur Bezeichnung der entsprechenden, beschreibenden Eigenschaften verwendet:

1. »Löslichkeit« — Benzinlöslichkeitsverhältnis, % gelöst;

2. »Erw.pkt.« — R & B Erweichungspunkt, ° C;

3. »Penetration« — Penetration, 25° C, 100 g, 5 Sekunden, (ASTM D-5);

4. »Zähigkeit« — Zähigkeit, 25° C, cm, (ASTM D-113);

5. »Vis. 275« — Saybolt-Furol-Viskosität, 135° C, Sekunden, (ASTM E-102);

6. »Fl.pkt« — Flammpunkt, C. O. C, ⁰C (ASTM D-92);

7. »Wärmeverl.« — % Wärmeverlust, 5 Stunden, 162,5° C, (ASTM D-6);

8. »Pen. Verl.« — Penetration des Rückstands nach Wärmeverlust in ^υ/ο des Ursprünglichen (ASTM D-6);

9. »Farbe, vis.« —.Neville-Farbe, visual;

10. »Farbmes.« — Neville-Farbmesser;

11. »Pen. Rückst.« — Penetration des Rückstands nach Wärmeverlust (ASTM D-6);

12. »Vis. 325« — Saybolt-Furol-Viskosität, 162,5° C, Sekunden (ASTM E-102).

Tabelle V
Deckenbinder-Zusammensetzungen

Mischung Nr.
4 5

Zusammensetzung
(Gewichtsprozent)

Harz HC

öl Nr. 1

SB-Kautschuk

Ä-VA-Copolymerisat

Polyäthylen

Polystyrol

Ä-ÄA-Copolymerisat

Asphalt

33,3 66,7*)

31,0
64,0*)

5,0

26,5
68,5*)

5,0

28,0
67,0*)

5,0

28,0 67,0*)

5,0

21,0

64,0

5,0

10,0

009 523/283

17

Beschreibende Eigenschaften:

1. Löslichkeit .

2. Erw. pkt. ...

3. Penetration .

4. Zähigkeit ..

5. Vis. 275 ....

6. FLpkt

7. Wärmeverl. .

8. Pen.Verl. ...

9. Farbe, vis. ..

10. Farbmes. ...

11. Pen. Rückst.

12. Vis. 325 ....

Zusammensetzung
(Gewichtsprozent)

Harz IIC

öl Nr. 1

SB-Kautschuk

Ä-VA-Copolymerisat ...

Polyäthylen

Polystyrol

Ä-ÄA-Copolymerisat ...

Beschreibende Eigenschaften:

1. Löslichkeit

2. Erw.pkt

3. Penetration

4. Zähigkeit

5. Vis. 275

6. Fl.pkt

7. Wärmeverl ,

8. Pen.Verl

9. Farbe, vis ,

10. Farbmes ,

11. Pen. Rückst

12. Vis. 325

*) 30% abgestreift.

Fortsetzune

	2	3	Mischung Nr.	5	6	7
1	97	86	4	53	96	46
86	44,0	46,5	88	83,0	49,0	72,0
52,0	70	86	45,0	86	94	83
73	138 +	138 +	73	39	16	84
138 +	11,9	55,5	138 +	47,5	26,2	76,2
147,1	235	250	74,4	241	232	235
335	0,83	0,36	235	0,67	0,47	0,41
0,03	84,3	90,7	0,61	93,1	85,0	83,3
94,4	3	4+	97,2	3,5	3,5	3,5
22	2,9	3	3	2,8	3,1	2.8
—	59	78	2,6	80	80	69
69	27,0	36,0	71	47,4	56,0	61,2
81,8		62,0

Tabelle V (Fortsetzung)

Mischung Nr.

23,0

64,0

3.0

10,0

22 78,0 74 49 395 235 0.64 88,6 3,5 3,1 62 259

10	11
24,5	26,2
64,0	62,1
1,5	4,9
10,0	6,8
32	38
78,0	76,0
67	88
65	99
427	270
227	223
0,53	0,90
87,5	85,7
2,5 +	2,5*)
2,2	2,4
56	72
249	182

12	13
26,0	27,5
64,0	64,0
3,0	1,5
7,0	7,0
40	49
76,5	76,0
87	74
91	138 +
223	245
223	227
0,64	0,56
86,9	87,1
3*)	2,5*)
2,7	2,3
73	61
144	144

390,0
226
0,68 88,2
2,5 + 2,3 75
305,0

14	15
31,5	28,0
59,3	64,0
4,6	3,0
4,6	5,0
45	50
60,5	72,0
70	95
138 +	138 +
162	128
230	232
0,76	0,62
83,2	85,7
3*)	3*)
2,8	2,8
59	84
112	88

Die ausgezeichneten Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäßen Bindemittel durchwegs Löslichkeiten von weniger als 51, weniger als 35 und herab bis zu 15 aufweisen, die dadurch erreicht werden können, daß in die Zubereitung die erforderliche geringe Menge des Äthylen-Acrylat-Copolymeren zusammen mit dem eigentlichen Kohlenwasserstoffharz als Grundsubstanz eingearbeitet werden. Gleichzeitig besitzen die Mischungen die erforderliche Zähigkeit, wie die Zähigkeitswerte zwischen 45 und etwa 200 zeigen; tatsächlich besitzen die meisten der neuen Bindemittel Zähigkeiten von über 80, und eine ganze Anzahl der neuen Bindemittel weist Zähigkeiten in dem besonders vorteilhaften Gebiet zwischen 100 und 200 auf.

Im Gegensatz dazu besitzen unter den früher verwendeten Bindemitteln, und natürlich auch die daraus

hergestellten Belagmassen nach Stand der Technik, nur solche die erforderlichen Zähigkeiten, deren Benzinlöslichkeit ungünstig hoch ist. Mischung Nr. 5 zeigt, daß beim Einschluß von Polyäthylen in das Kohlenwasserstoffharz als Grundsubstanz eine sehr

verbesserte Widerstandsfähigkeit gegenüber Benzin auftritt, wobei jedoch die Zähigkeit der Bindermischung unter den kleinsten vorteilhaften Wert absinkt. Während die erfindungsgemäßen Binde-

Claims

19 20

mittel eine gewisse umgekehrte Beziehung zwischen wie Phenyl-beta-naphthylamin oder andere für diesen

Zähigkeit und Löslichkeit besitzen, so daß das gün- Zweck bekannte Verbindungen in gleicher Weise

stigste Gleichgewicht zwischen beiden mehr oder zugesetzt werden.

weniger beeinflußt werden kann, zeigt Mischung Die beste Widerstandsfähigkeit gegen Benzin wurde Nr. 6, daß eine solche Beziehung im allgemeinen bei 5 in Mischung Nr. 8 (10%Ä-ÄA und 5% SB-Kautschuk)

den früher benutzten Bindemitteln nicht aufgestellt erhalten, wobei jedoch der Gehalt an Ä-ÄA-Copoly-

werden kann. Im einzelnen zeigt Mischung Nr. 6, merisat des Binders auf 10% gehalten wurde, während

daß der Zusatz von Polystyrol zu dem Kohlen- der SB-Kautschuk-Gehalt auf 1,5% verringert wurde

wasserstoffharz die Widerstandsfähigkeit gegenüber und immer noch eine ausgezeichnete Beständigkeit Lösungsmitteln nicht wesentlich verbessert, während 10 gegenüber Lösungsmitteln ergab. Verringert man

sogar ein äußerst scharfer Abfall der Zähigkeit den Gehalt an Ä-ÄA-Copolymeren im Bindemittel

erzielt wird. Zähigkeitswerte von weniger als 45 fortschreitend, so vermindert sich der Widerstand

ergeben eine so schlechte Kohäsion und Adhäsion gegen Lösungsmittel, obwohl noch 3% Ä-ÄA ins-

des Bindemittels, daß dieser zum Kombinieren mit gesamt eine gute Verbesserung ergeben, insbesondere

dem Mineralaggregat und zur Herstellung von ver- 15 wenn diese in Kombination mit 3 bis 5 Teilen eines

schleißfesten Decken ungeeignet wird. kautschukartigen Kohlenwasserstoffs vorliegen. Die

Damit wird deutlich, daß das Äthylen-Alkylacrylat- Mischungen Nr. 8,9 und 10 sind gleichfalls interessant,

Copolymere auf Grund seiner zwar begrenzten, aber indem sie zeigen, daß die vorteilhafte Wirkung der

doch angemessenen Verträglichkeit mit dem Kohlen- Kautschukkomponente den Viskositätsindex des Ma-

wasserstoff-Kunstharz als Grundstoff eine unlösliche 20 terials günstig beeinflußt; die Viskosität der Mischung

Phase in dem System erzeugt, die in starkem Maße bzw. deren Sinken mit der Temperatur steht in um-

die Löslichkeit des Gesamtsystems verringert, ohne gekehrter Beziehung zur Menge des vorhandenen

negative Einwirkungen auf die Zähigkeit oder die Kautschuks. Das in der Mischung gewünschte Gleich-

Kohäsion hervorzurufen. Andererseits besitzen andere gewicht der Eigenschaften, d. h. Lösungsmittelwider-

Olefinpolymere oder -copolymere entweder nur eine 25 Standsfähigkeit, Viskosität, Zähigkeit usw. kann durch

sehr geringe Wirkung hinsichtlich der Widerstands- Veränderung der Art und der Menge des Grundharzes

fähigkeit gegenüber Lösungsmitteln (vgl. Mischungen und des Weichmacheröls, des Acrylat-Copolymerisats

Nr. 3 und 4), oder sie besitzen darauf einen wesent- und auch des Kautschuks eingestellt werden. Die

liehen Einfluß, verringern jedoch in starkem Maße Kombinationen von Löslichkeit und Zähigkeit, die

die Zähigkeit (vgl. Mischung Nr. 5). Noch andere, 30 gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden,

wie Polystyrol, können eine katastrophale Wirkung verdeutlichen vielleicht am besten die Einheitlichkeit

auf die Zähigkeit ausüben, ohne daß sich irgendeine der neuen Mischungen und der daraus hergestellten

Verbesserung der Widerstandsfähigkeit gegenüber Beläge, die sich von Harzbindemitteln nach dem

Lösungsmitteln ergibt (vgl. Mischung Nr. 6). Stand der Technik auf der Basis des Polyäthylens

In bezug auf die Mischungen Nr. 8 bis 11 soll 35 oder anderer Kohlenwasserstoff-Polymerer oder auch

bemerkt werden, daß deren relativ hohe Viskosität Copolymerer des Äthylens und Vinylacetats vorteil-

sie besonders für die Herstellung von Belagmassen haft unterscheiden.

für heiße Zonen geeignet macht. Da ihre Viskositäten Obwohl das Äthylen-Alkylacrylat-Copolymere dem bei 135° C so sind, werden sie bei der Herstellung Bindemittel in befriedigender Weise nur in relativ von Belagmaterial natürlich am besten mit dem 40 geringen Konzentrationen wegen seiner begrenzten Aggregat bei Temperaturen vermischt, die oberhalb Verträglichkeit zugesetzt werden kann, verleiht ein der üblichen Temperatur von etwa 135°C liegen; Zusatz von 5^u/o oder weniger des Copolymeren ihre Viskositäten bei 163° C zeigen jedoch, daß nur sowohl dem entstandenen Bindemittel als auch den eine etwas höhere Temperatur als die normale daraus hergestellten Straßenbelägen ein hohes Maß Mischungstemperatur erforderlich ist. Mischungs- 45 an Widerstandsfähigkeit gegenüber Benzin. Wahrtemperaturen bis zu 193⁰C sind bei den Bindemitteln scheinlich ergibt die begrenzte, aber wirksame Verder vorliegenden Erfindung mit befriedigenden Er- träglichkeit von geringen Mengen des Copolymeren gebnissen verwendet worden, obgleich tiefere Tempe- mit den anderen Komponenten des Systems die raturen bevorzugt werden. Natürlich sollen Wärme- Bildung einer unlöslichen Phase, die die Löslichkeit bedingungen, die zu einer örtlichen überhitzung 50 des gesamten Systems weit über den Anteil der Menge und dementsprechend einer Zersetzung des Binde- des Copolymeren verringert, ohne daß die Haftmittels führen können, vermieden werden. Gute fähigkeit der fertigen Mischung wesentlich beein-Ergebnisse können mit Substanzen erzielt werden, trächtigt wird. Diese Feststellung war außerordentlich die eine Saybolt-Furol-Viskosität bei 163° C zwischen überraschend.

etwa 60 und 350 und vorzugsweise zwischen 60 und 55 Die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke

260 aufweisen. Falls erwünscht, können Stabilisatoren »verträglich« und »Verträglichkeit« beziehen sich

oder Antioxidantien in wirksamen Mengen bis zu auf die Fähigkeit des Vermischens mit anderen

5% dem Bindemittel während seiner Herstellung Materialien, ohne deren Haftfähigkeit oder Zähigkeit

oder Einverleibung in das Belagmaterial zugesetzt zu beeinträchtigen, wobei es nicht notwendig ist, daß

werden, um unerwünschte Veränderungen zu ver- 60 Klumpen gebildet werden, die einen gewissen hetero-

kleinern oder zu verhindern. Beispielsweise können genen Grad anzeigen.

Stabilisatoren vom Phenol- oder Bisphenoltyp wie Die angegebenen Mengen und Verhältnisse in

Di-tert.-butylparacresol, 4,4'-Methylen-bis-(2,6-di- dieser Beschreibung sind Gewichtsteile oder Ge-

tert.-butylphenol) oder jedes andere geeignete und wichtsverhältnisse, falls nicht ausdrücklich anderes

nicht verfärbende Stabilisierungsmittel oder Anti- ⁶5 erwähnt. Patentansn üche·
Oxydationsmittel zugesetzt werden, wobei die helle

Farbe von Wichtigkeit ist. Wenn eine Verfärbung 1. Nichtbituminöser, lösungsmittelbeständiger

auftreten darf, können als Antioxydantien Amine Straßenbelagsbinder, bestehend aus:

a) 100 Teile eines zu mehr als 80% in Benzin löslichen Kunstharzes auf der Grundlage polymerisierter Kohlenwasserstoffe oder Petroleumharzen mit einem durchschnittlichen Molgewicht von etwa 250 bis 5000, wie Cumaroninden- oder Dicyclopentadienharz oder einem aus gecrackten Petroleumdestillaten durch Friedel-Crafts-Polymerisation hergestellten Harz,

b) 3 bis 15 Teile eines Copolymeren aus 98,5 bis 99,8 Molprozent Äthylen und 1,5 bis 0,2 Molprozent Alkylacrylat mit 1 bis 12 Kohlenstoffatomen pro Alkylgruppe und

c) gegebenenfalls Kohlenwasserstoffweich-

macheröle oder Verdünnungsmittel als Binderzusatz.

2. Straßenbelagsbinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt geringer Mengen Polyäthylen verschiedener Beschaffenheit.

3. Straßenbelagsbinder nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er Stabilisatoren oder Antioxydantien in Mengen bis zu 5% enthält.

4. Straßenbelagsbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er 1 bis 10% eines kautschukartigen Kohlenwasserstoffpolymerisats enthält.