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Verfahren zur Herstellung von antistatischem und elektrisch leitfähigem
Bitumen Bekanntlich hat Bitumen einen- ho-hen elektrischen Widerstand, der in der
Grössenordnung von 1013 Ohm X cm liegt. Dieser nohe elektrische Widerstand bedingt
eine ebenfalls hohe statische Aufladung des Bitumens, wodurch die Verwendungsmöglichkeit,
2. B. als Baumasse, eingeschränkt wird.-Da infolge Reibung bei einer hohen statischen
Aufladung leicht Funkenbildung entsteht, können in Räumen mit bitumenhaltigem Bodenbelag,
z. B. mit Asphaltbelag, unter bestimmten Voraussetzungen leicht Brände auftreten.
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Sinn der Erfindung ist daher das Senken des elektrischen Widerstandes
von Bitumen.
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Neben dem Vermindern der statischen Aufladung könnte ein Bitumen,
dessen elektrischer Widerstand so stark gesenkt wäre, -dass es elektrisch leftfähig
ist, eine elektrisch beheizte Baumasse-darstellen, die in verschiedenen Bereichen,
z. B. im Strassenbau als vereisungsfreie Masse, eingesetzt werden kann.
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Es wurde nun gefunden, dass durch Vermischung von Bitumen und leitfahigem
Kohlenstoff ein Bitumen mit antistatischen und/oder leit@@higen Eigenschaften hergestellt
werden kann.
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Unte. leitfähigem Kohlenstoff worden Russ und Graphit verstanden.
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Diese Können einzeln, aber auch iS Gemisch miteinander dem Bitumen
zugesetzt werden. Ferner ist es möglich, dem leitfähigen Sohlenstoff noch Pulver
korrosionsfester Metalls, z. B. Kupferpulver, zuzugeben.
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Als Russe eignen sich sämtliche bekannten Arten, vor allem aber grobe
FurnacerRusse und Flammrusse, als Graphite sämtliche bekannte Sorten.
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Das Mischungsverhältnis zwischen Bitumen und leitfähigem Kohlenstoff
ist in weiten Grenzen variabel. Es richtet sich nach den Eigenschaften, die das
erfindungsgemäss hergestellte Bitumen bzw, der Asphalt aufweisen soll. Wird z. B.
ein antistatisches Bitumen mit einem spezifischen elektrischen Widerstand von 106
bis 107 Ohm x cm, verlangt, so genügt die Zugabe einer geringeren Menge Kohlenstoff,
soll dagegen das Bitumen elektrisch leitfähig sein, d. h. soll es einen Widerstand
von höchstens 102 Ohm x cm besitzen, so muss die Zugabe entsprechend grösser sein.
Die elektrische Leitfähigkeit von Russ und Graphit ist verschieden, ebenfalls deren
rheologische Eigenschaften in Bitumen. Durch Zugabe von leitfähigern Kohlenstoff
in Bitumen kann sowohl der elektrische Widerstand als auch das rheologische Verhalten
der erfindungsgemässen bituminösen Masse variiert werden. Soll z. B. der spezifische
elektrische Widerstand nicht stark gesenkt, die Viskosität des Bitumens aber erhöht
werden, so wird dieses durch eine Russzugabe erreicht.
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Wird dagegen ein Bitumen mit sehr geringem elektrischen Widerstand,
dessen ursprüngliche Viskosität nur wenig verändert ist, gewünscht, so wird dieses
Bitumen mit Graphit vermengt. Durch Zugabe von Russ-Graphitmischungen in verschiedenen
Zusammensetzungen können alle elektrischen Widerstände ab 1013 Ohm x ciu abwärts
mit entsprechend gewünschten Viskositäten der Bitumenmiscbuflg eingestellt werden.
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Der elektrische Widerstand des Bitumens kann nach dem erfindungsgemessen
Verfahren bis auf einige Ohm x cm gesenkt werden. kls Bitumen kommen alle handelsilblichen
Sorten infrage.
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Die erfindungsgemässen Bitumenmischungen können grundsätzlich auf
2 Wegen herg.stellt werden, und zwar entweder im Schmelz- oder im Emulsionsverfahren.
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Bei der Herstellung im Schmelzverfahren wird das Bitumen aufgeschmelzen,
dann der Kohlenstoff in Pulverform hinzugegeben, beide Bestandteile innig miteinander
vermischt und dann die Masse abgekühlt, vorzugsweise unter gleichzeitiger Formgebung,
z. B. durch Vergiessen.
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Nach dem Emulsionsverfa'hren kann entweder der leitfähige pulverförmige
Kohlenstoff zu einer Bitumenemulsion gegeben werden oder eine Kohlenstoffdispersion
wird mit einer Bitumenemulsion vermischt. Das Emulsions- bzw. Dispersionsmittel
kann sowohl organisch wie anorganisch sein; in der Praxis wird es sich hauptsächlich
um Wasser handeln.
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Man kann dem Bitumen ausser leitfähigem Kohlenstoff zusätzlich Baustoffe,
wie Sand, Splitt, Kies, Kalkmehl, Schlacke zusetzen, so dass die erfindungsgemässe
Bitumenmasse mit den nach dem-Verfahren gewonnenen Eigenschaften Verwendung als
Baumasse im Hoch-und Tiefbau, z. B. für Strassen, Flugplatz, Hallen usw., finden
kann.
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Weitere Anwendungsmöglichkeiten finden sich in der Lack-und Farbenindustrio.
Mit niedrigviskos einges-tellten Bitumen-Kohlenstoffgemisohen lassen sich Gewebe
-imprägnieren.
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Die Erfindung wird anhand der Beispiele näher erläutert: Beispiel
1 a) 20 Gewichtsteile eines aufgeschmolzenen Hochvakuum-Bitumens mit dem chmelzbereich
von 95 bis 105° C, dem 18,6 6 Gewichtsteile getrocknetes Kalkmehl, 22,4 Gewichtsteile
getrocknetes Moräne-Edelsplitt, 25, 5 Gewichtsteile'getrockneter Mainsand und 13,5
Gewichtsteile Grubensand beigemischt werden, zeigte einen spezifischen elektrischen
Widerstand (gemessen nach DIN 534.82) von über 1013 Ohm x cm.
b)
Dem gleichen Ansatz wie in a) wurden anstelle des Kalkmehls 5,6 Gewichtsteile eines
Furnace-Russes Typ ISAF und 13 Gewichtsteile Graphit (Marke "Sigri", gesiebt 0,3
- 0,15 mm nach dem Aufschmelzen zugemischt. Der spezifische elektrische Widerstand
wurde dadurch auf 1,9 x 102 Ohm x cm gesenkt.
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Beispiel 2 a) Zu 21,2 Gewichtsteilen aufgeschmolzenem Bitumen wurden
4,24 Gewichtsteile Furnace-Russ Typ ISAF, 4,24 Gtwichtsteile Furnace-Russ Typ HAF,
8,48 Gewichtsteile Graphit (gesiebt 0,3 - 0,15 mm ) Marke "Sigri" und 23,7 Gewichtsteile
Moräne-Edelsplitt 2/5, 25,4 Gewichte teile Mainsand, sowie 12,7 Gewichtsteile Grubensand
zugefügt. Nach Erkalten der Masse betrug die Dichte 1,91 g/ml, die Eindrucktiefe
(gemessen nach DIN 1996) weniger als 1 mm. Die Verarbeitbarkeit war gut.
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Der spezifische elektrische Widerstand lag bei 3,9 x 107 Ohm x cm.
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Es war alsò eine antistatische Masse entstanden. b) Der Versuch a)
wurde mit den gleichen Baustoffzuschlägen in den gleichen-Mengen wiederholt, aber
der Zusatz an leitfähigem Kohlenstoff variiert. Dem aufgeschmolzenen Bitumen wurden
8,48 Gewichtsteile Furnace-Russ Typ ISAF sowie 8,48 Gevichtstelle dea in a) genannten
Graphites zugeführt.
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Der elektrische Widerstand der erkalteten Masse betrug 5,4 x 106
Ohm x cm.
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Beispiel 3 a) Zu ?0 Gewichtsteilen aufgeschmolzenem Hochvakuumbitumen
mit dem Schmelzbereich 95-- 1050 G wurden 5,6 Gewichtsteile Furnace-Russ Typ HAF,
16 Gewichtsteile Graphit (gesiebt 0,3 - 0,15 mm #) Marke "Sigri" und an Baustoffen
22,4 Gewichtsteile Moräne-Edeleplitt 2/5, 24 Gewichtsteile Mainsand sowie 12 Gewichtsteile
Grubensand gegeben. Nach dem Erkalten war die
Dichte der Masse 1,93
gXml, die Eindrucktiefe (gemessen nach DIN 1996) kleiner als 1 mm und die Verarbeitbarkeit
gut. Der elektrische Widerstand lag bei 2, 8 # 101 Ohm x cm,dh. die Masse war elektrisch
leitfähig. Sie liess sich durch Anlegen eines elektrischen Stromes ah den Seiten
eines Musters von 200 C auf 1000 C aufheizen. b) Versuch a) wurde wiederholt, nur
mi@ dem Unterschied, dass anstelle des vorgenannten Graphit (gesiebt 0,3 - .0, 15
mm #) Marke "Sigri" ein Graphitpuder Marke 11Kropfmühle"verwandt wurde. Der elektrische
Widerstand der Masse betrug 6,9 x 102 Ohm x cm.
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Beispiel 4: a) Eine stabile, anionenaktive Bitumenemulsion mit 53
% bituminösen Anteilen wurde auf Papier gestrichen, das Papier getrocknet und der
Oberflächenwiderstand nach DIN 53482 gemessen. Er betrug 2 bis 8 # 1010 Ohm. b)
Zu 50 Gewichtsteilen einer anionenaktiven wässrigen Russdispersion mit 20 Gewichtsteilen
leitfähigem Furnace-Russ mit der BET-Oberfläche von 133 m2/g wurden 50 Gewichtsteile
der unter Beispiel 4a) genannten Bitumenemulsion gegeben. Diese Mischung wurde innig
verrührt, danach auf Papier gebracht; das Papier wurde an der Luft gotro-cknet.
-Der Oberflächenwiderstand betrug 40 Ohm. c) Zu 70 Gewichtsteilen der im Beispiel
4b) beschriebenen Russdispersion wurden unter einem Dispersionsrührer 30 Gewichtsteile
eines Pudergraphits (Marke "Kropfmühle") gegeben. Es wurde Kurzzeitig gerührt und
in diese Mischung 50 Gewichtsteile der unter 4a) genannten Bitumenemulsion gegeben.
Die so erhaltene Bitumen-Kohlenstoff-Mischung wurde auf Papier aufgebracht, getrocknet
und der Oberflächenwiderstand gemessen. Er betrug 2 Ohm.