DE1720053B2

DE1720053B2 - Verfahren zur Herstellung von mit synthetischen Fäden verstärkten Überzugsschichten und Platten auf Bitumenbasis

Info

Publication number: DE1720053B2
Application number: DE1720053A
Authority: DE
Inventors: Gottlieb Lebrecht Soesterberg Zaadnoordijk (Niederlande)
Original assignee: Algemene Kunstzijde Unie Nv Arnheim (niederlande)
Current assignee: Algemene Kunstzijde Unie Nv Arnheim (niederlande)
Priority date: 1966-03-19
Filing date: 1967-03-17
Publication date: 1974-10-24
Also published as: NL6603637A; US3457136A; BE695441A; DK121286B; GB1184838A; ES338165A1; DE1720053C3; SE311006B; AT272182B; LU53200A1; GR33449B; CH470539A; DE1720053A1; IL27617A; SU380014A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit synthetischen Fäden verstärkten Überzugsschichten und Platten auf Bitumenbasis.

Bei einem derartigen an sich bekannten Verfahren ist es sehr wichtig, daß eine ausreichend gute Haftung zwischen dem zur Verstärkung eingebetteten Textilmaterial und dem es umgebenden Bitumen erzielt wird.

Diesbezüglich wurde bereits vorgeschlagen, Hilfsmaterialien zu verwenden, z. B. bei Kokosfasern leichte Kohlenwasserstofffraktionen, Solar- oder Heizöl.

Es wurde nun gefunden, daß bei der Verwendung von fadenartigen Produkten auf der Basis synthetischer, linearer Polykondensationsprodukte als Verstärkermaterial, die Haftung beträchtlich verbessert werden kann, indem man ein ganz bestimmtes, von dem vorstehend genannten völlig verschiedenes Hilfsmaterial verwendet.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von mit synthetischen Fäden verstärkten Überzugsschichten und Platten auf Bitumenbasis, das dadurch gekennzeichnet ist, daß in die Überzugsschichten und Platten als Verstärkung Fäden aus linearen Polykondensationsprodukten eingebettet werden, deren Oberfläche mit Montanharz vorbehandelt worden ist.

Unter Bitumen sind hier diejenigen Produkte zu verstehen, die in der englischen technischen Literatur als »Asphaltic bitumen« oder »bitumen« bezeichnet werden, wie die in »The Petroleum Handbook« aufgeführten Bitumina (veröffentlicht 1948 durch »The Shell Petroleum Company Limited«, vgl. Seite 549). Auch für die hier mit »Asphalt« bezeichneten Produkte soll die in der vorstehenden Literaturstelle angegebene Definition gelten.

Die Überzugsschichten und Platten auf Bitumenbasis umfassen Produkte, bei denen die Fäden eine Verstärkung für eine Schicht aus Bitumen oder Asphalt in der vorstehend angegebenen Bedeutung bilden. Der Begriff Bitumen umfaßt auch Ozokerit. Eine Bitumenschicht im Sinne der vorstehenden Erfindung kann außerdem mit organischen Materialien, wie Holzmehl und Korkmehl, gemischt sein. Die Bitumina können auch mit anorganischen Füllstoffen vermischt sein, die Siebe mit einer lichten Maschenweite von 0,074 mm vollständig passieren.

ao Unter linearen Polykondensationsprodukten sind spinnbare Polyamide, die aus Lactamen, insbesondere Caprolactam, sowie aus Diaminen und Dicarbonsäuren, insbesondere Hexamethylendiamin und Adipinsäure, hergestellt sind, sowie aus Terephthal-

a5 säure oder esterbildenden Derivaten dieser Säure und Glykolen hergestellte Polyester, insbesondere PoIyäthylenterephthalat zu verstehen.

Der Ausdruck »Faden« soll kontinuierliche gezwirnte oder ungezwirnte mehrfädige Garne, Endlosfäden, gesponnene Garne und Fasern umfassen.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren können die Fäden in loser Form, insbesondere in Form von Fasern, verarbeitet werden. Falls Fasern verwendet werden, so können sie mit dem Bitumen oder dem Asphalt vermengt werden, bevor die Masse zu Überzugsschichten, z. B. auf Straßen oder Dämmen, oder zu Platten ausgeformt wird. Die Fäden und Fasern können jedoch auch in Form gewebter oder gewirkter Stoffe oder in Form gebundener oder nichtgebundener Faservliese verwendet werden, wobei die Verwendung von Geweben aus Endlosfadengarnen bevorzugt ist.

Falls gewebte oder gewirkte Textilprodukte verwendet werden, bestimmt die Art des Produktes, das damit verstärkt werden soll, die Denierzahl des verwendeten Garns und die Dichte (Fadendichte) des Gewebes.

Für Webstoffe zum Verstärken von Asphaltmassen werden vorzugsweise Endlosfadengarne auf der Basis synthetischer, linearer Polykondensationsprodukte mit einer relativ hohen Denierzahl, z. B. 1000 oder mehr, verwendet, deren einzelne Endlosfäden eine Denierzahl von beispielsweise etwa 3 aufweisen. Gewünschtenfalls können die verwendeten Garne aus mehreren miteinander verzwirnten Garnen mit niedrigeren Denierzahlen bestehen.

Um die Haftung zwischen dem Bitumen und dem Verstärkungsmaterial zu verbessern, empfiehlt es sich, weitmaschige Materialien zu verwenden.

Beispiele dafür sind Gewebe mit vier Schußfäden und vier Kettfäden pro cm.

Gegenüber Gewirken haben Gewebe den Vorteil, daß sie während des Einbettens in die Asphaltmasse leichter unter einer Vorspannung gehalten werden können. Durch diese Vorspannung läßt sich das Auftreten von Rissen in den Überzugsschichten oder Platten mit größerer Sicherheit vermeiden. Die Verwendung von Geweben mit einer niedrigen Reck-

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fähigkeit führt zu den besten Ergebnissen. Zum Ver- daß das Harz zu spröde wird und verhindert, daß es

stärken von Bitumenschichten, wie sie in großem von den Fäden absplittert.

Umfang zum Decken von Dächern verwendet wer- Anstatt durch Imprägnieren können die Fäden

den, verwendet man vorzugsweise dichtere Gewebe. auch durch Besprühen so ausgerüstet werden, daß

Montanharz, das erfindungsgemäß als Hilfsmaterial 5 auf ihrer Oberfläche eine ausreichende Menge Mon-

zur Verbesserung der Haftung zwischen den Fäden tanharz vorhanden ist, wenn die Bindung mit dem

und dem Bitumen verwendet wird, ist in Mengen von Bitumen erfolgt. Zum Besprühen kann auch ein rei-

25 bis 50 % in Montanwachs enthalten und kann dar- nes Montanharz oder ein mit Montanharz imprägnier-

aus durch Extraktion gewonnen werden. ter mineralischer Träger verwendet werden.

Dieses Harz ist in der Regel durch einen Erstar- io Beim Besprühen ist besonders darauf zu achten,

rungspunkt von 60 bis 80° C, meist von etwa 75 bis daß das Harz gleichmäßig über die Oberfläche des

76° C gekennzeichnet. Die Säurezahl liegt in der Verstärkungsmaterials verteilt wird.

Regel zwischen 30 und 40, die Verseifungszahl im Es sei angemerkt, daß bereits ein Verfahren zur

Bereich von 55 bis 65. Herstellung von Uberzugsmaterial beschrieben wor-

Bei der Verarbeitung von heißem Asphalt, die bei 15 den ist, bei dem Filz, Jute und Textilien mit einem Temperaturen von mehr als 100° C durchgeführt Gemisch aus Asphaltbitumen und dem bei der Monwird, scheint das Montanharz den Fluß des Asphalts tanwachsgewinnung anfallenden Rückstand überzoauf der Oberfläche des Verstärkungsmaterials zu for- gen werden. Der Rückstand aus der Montanwachsdern. Wenn die Temperatur unter 75° C absinkt, so gewinnung wird dabei zur Erhöhung des Schmelzerfolgt überhaupt kein Fließen. Dieser Fluß fördert 20 punktes der Überzugsmasse verwendet. In der Beseinerseits die Imprägnierung des Verstärkungsmate- Schreibung dieses Verfahrens wird eine Verbesserung rials, so daß eine bessere Haftung erzielt wird. Völlig der Haftung zwischen der Überzugsmasse und dem überraschend wird auch die Haftung des Asphalts Substrat nicht erwähnt und auch nicht die Maßauf dem synthetischen linearen Polykondensations- nähme, das Textilmaterial nur mit Montanharz zu produkt beträchtlich verbessert. 25 überziehen, bevor man eine Überzugsmasse auf

Unter »Montanharz« sind auch Montanharz ent- Bitumenbasis, die frei von Montanwachs oder dem

haltende Gemische zu verstehen, die noch die haf- bei dessen Herstellung anfallenden Rückstand ist,

tungsfördernde Wirkung des Montanharzes aufwei- aufbringt.

sen, in der Regel sind dies Gemische, die 40 oder Die Beispiele erläutern die Erfindung,

mehr Gewichtsprozent Montanharz enthalten. 30

Um eine möglichst gute Haftung zu erzielen, sollen Beispiel

die Verstärkungsfaden vorzugsweise mit mindestens Aus einem Mineralgemisch (45,5 °/o Sand mit einem

35 Gewichtsprozent Montanharz, bezogen auf das Feinheitsmodul von 2,10; 4,5 Vo feiner Füllstoff mit

Gewicht der Fäden, ausgerüstet werden. einer maximalen Teilchengröße von 0,074 mm und

Dies kann am besten durch Imprägnieren oder Be- 35 50 °/o Kies mit einer maximalen Teilchengröße von

sprühen der Fäden mit einer Montanharzlösung oder 16 mm) und einem Bitumen mit einer Penetration

Dispersion erfolgen. von 80,5 und einem Erweichungspunkt von 46,9° C,

Ein geeignetes Lösungsmittel für Montanharz ist in einer Menge von 4,5 %>, bezogen auf das Mineral-Essigester, in dem das Harz bei erhöhter Temperatur gemisch, wird in einer Plattenpresse eine 3200 g gelöst werden kann, worauf die Lösung gekühlt wird 40 schwere Platte mit 30 X 30 cm Kantenlänge herge- und bei Temperaturen von 20 bis 40° C verwendet stellt.

werden kann. Durch eine zweckmäßige Auswahl der Die Platte wird bei einer Temperatur von

Arbeitstemperatur in diesem Temperaturbereich kann 135 ± 5° C gepreßt. Nach dem Pressen wird sie auf

die Viskosität der Lösung auf den gewünschten Wert etwa 10° C abgekühlt. Dann werden auf die Platte

gebracht werden. 45 27 g einer belgischen Asphaltemulsion mit einem

Da die Montanharzlösung ausreichend dünnflüssig Bitumengehalt von 49 % aufgebracht. Nach dem Bre-

sein soll, werden bevorzugt Montanharz-Essigester- chen der Emulsion, die man einige Zeit stehengelas-

lösungen verwendet, die 2 Gewichtsteile Essigsäure- sen hat, wird ein Stück eines auf der Basis von PoIy-

äthylester pro Gewichtsteil Montanharz enthalten. äthylenterephthalatf aser hergestellten Gewebes auf

Von der Viskosität der Lösung hängt auch die 50 die Platte gespannt. Das Gewebe weist vier Schußfäden Montanharzmenge ab, die beim Imprägnieren auf den und vier Kettfäden pro cm in einer glatten Gewebe-Fäden haftenbleibt. struktur auf.

Die Fäden können in verschiedenen Verarbeitungs- Die Schuß- und Kettfadengarne bestehen aus je

stufen mit Montanharz ausgerüstet werden, z.B. be- zwei streckgezwirnten Garnen von 1000Denier mit

vor oder nachdem sie zu Geweben verarbeitet sind, 55 210 Endlosfäden, wobei die Garne so miteinander

die beim erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt verzwirnt sind, daß sie 70 Z-Drehungen aufweisen,

verwendet werden. Die Garne besitzen eine Restschrumpfung von 8 bis

Nachdem die Montanharzlösung auf die Fäden auf- 9 %. Das Gewebe ist mit 42 °/o, bezogen auf das Gegebracht ist, muß der Essigester entfernt werden, was wicht des Gewebes, eines Montanharzes überzogen, vorzugsweise in einem zweistufigen Verfahren ge- 60 das einen Erstarrungspunkt von 75 bis 76° C, eine schieht. In der ersten Stufe werden die Fäden unter- Säurezahl von 30 bis 40 und eine Verseifungszahl halb 50° C getrocknet und nach der Entfernung des von 55 bis 65 besitzt. Das Montanharz wird in der überschüssigen Essigsäureäthylesters bei über 50° C angegebenen Menge aufgebracht, indem man das Genachgetrocknet, worauf sie abgekühlt werden. Der webe bei einer Temperatur von etwa 35° C durch Essigsäureäthylester kann vollständig entfernt wer- 65 eine Lösung aus einem Teil Montanharz in 2 Teilen den, vorzugsweise wird jedoch nur bis zu einem Rest- Essigsäureäthylester führt. Das imprägnierte Gewebe gehalt von einigen wenigen Prozent Essigester im wird zuerst mit 20° C warmer Luft vorgetrocknet Montanharz getrocknet. Dadurch wird vermieden, und dann bei 60° C nachgetrocknet. Das getrocknete

Gewebe wird dann auf Zimmertemperatur abgekühlt. Das Gewebe wird anschließend mit 18 g der vorstehend beschriebenen Asphaltemulsion überzogen und liegengelassen, bis die Asphaltemulsion gebrochen ist. Dann wird bei einer Temperatur von 135 ± 5⁰C auf die mit dem Gewebe bespannte Seite der Platte eine Schicht aus der vorstehend beschriebenen Asphaltmasse aufgepreßt, so daß auf der abgekühlten Platte zwei gleich dicke Asphaltschichten auf beiden Seiten des Gewebes entstehen.

Um die Haftung zwischen dem Gewebe und dem Asphalt zu ermitteln, werden in der vorstehend beschriebenen Weise Platten mit einer Oberfläche von 7,07 X 7,07 cm hergestellt, indem man auf jede Seite des Gewebes 200 g Asphalt aufpreßt. Das Gewebe läßt man auf der einen Seite der Platte um 5 cm und auf der entgegengesetzten Seite um 20 cm vorstehen. Der Gewebestreifen ist 5 cm breit und so an der Platte angeordnet, daß seine beiden Längskanten jeweils den gleichen Abstand von den entsprechenden Kanten der Platte haben. Nach dem Abkühlen der Platte wird jeweils das 5 cm vorstehende Ende des Gewebestreifens unmittelbar an der Platte abgeschnitten. Dann wird die Platte so aufgestellt, daß die Fläche, aus der das 20 cm lange Ende des Gewebes herausragt, nach oben zeigt und sie wird so stark belastet, daß die im Laufe des Versuches angewandten, jeweils am vorstehenden Gewebestreifen angreifenden Zugkräfte die Platte nicht anheben können. Hierauf läßt man jeweils eine gleichmäßig hohe Zugkraft an dem vorstehenden Gewebestreifen über seine gesamte Länge angreifen, und zwar zunächst eine Minute lang 3,6 kp. Zugkraft und anschließend jeweils 5 Minuten lang Zugkräfte von nacheinander 7,6, 9,5, 12,1, 15,2, 22,8, 24,7, 26,6, 28,5, 30,4 und 32,3 kp. Die Zugkraft wird so lange erhöht, bis das Gewebe von der Platte abgezogen wird. Aus den Einwirkungszeiten in Sekunden und den Zugkräften wird das Haftvermögen (He-Wert) nach folgender Formel berechnet:

He = Summe der Produkte aus der jeweiligen Ein-Wirkungszeit in Sekunden und der jeweiligen Zugspannung in kp während der einzelnen Versuchsabschnitte.

Nachstehend sind die so bestimmten He-Werte für eine Reihe von Platten zusammengestellt, die unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Grundgewebes hergestellt wurden, das jedoch mit verschieden großen Mengen Montanharz überzogen war:

0°/oMontanharz He 6,1 5<>

36 % Montanharz He 77,6

42% Montanharz He 359,1

58 %> Montanharz He 519,1

Beispiel 2

Analog Beispiel 1 wird eine Reihe von Platten hergestellt, wobei ein Verstärkungsgewebe verwendet wird, das aus einem Polyamid auf der Basis von Polycaprolactam besteht. Dieses Gewebe weist in einer glatten Struktur vier Schußfäden und vier Kettfäden pro cm auf. Kett- und Schußfäden bestehen jeweils aus zwei 840 Denier Garnen mit je 42 Endlosfäden, wobei die Garne auf 70 Z-Drehungen miteinander verzwirnt sind. Die Verstreckbarkeit dieses Garns beträgt 19 bis 20°/o.

Die Menge des Montanharzes beträgt in diesem Fall maximal 49 %. In der im Beispiel 1 beschriebenen Weise werden die He-Werte von Platten mit einem derartigen Verstärkungsgewebe bestimmt. Man erhält folgende He-Werte:

0%Montanharz He 3,8

46 % Montanharz He 96,1

49% Montanharz He 135,5

Beispiel 3

Zur Herstellung eines verstärkten Straßenbelags auf der Basis von Asphaltmassen wird auf eine Unterschicht aus mechanisch verdichtetem Sand eine Asphaltmassengrundschicht aufgebracht und auf eine Stärke von 7 cm ausgewalzt. Als Asphalimasse wird ein Gemisch aus Kies, Sand, einem feinen Füllstoff und Asphaltbitumen 80/100 verwendet. Die Mineralbestandteile der Asphaltmasse weisen folgende Zusammensetzung auf:

50 Gewichtsprozent passieren ein Sieb mit einer lichten Maschen weite von 32 mm und gehen nicht durch ein Sieb mit einer lichten Maschenweite von 2,4 mm;

40 Gewichtsprozent passieren ein Sieb mit 2,4 mm lichter Maschenweite und gehen nicht durch ein Sieb mit 0,075 mm lichter Maschenweite;

5 Gewichtsprozent passieren ein Sieb mit mit 0,075 mm lichter Maschenweite.

Die Asphaltmasse enthält (bezogen auf das Gewicht der Mineralbestandteile) 5,5% Asphaltbitumen.

Auf die Grundschicht wird eine Haftschicht aus einer anionischen, 50%igen Asphaltemulsion aufgetragen, auf die ein Gewebe aufgelegt wird, das dem im Beispiel 1 beschriebenen entspricht und mit 42 Gewichtsprozent des im Beispiel 1 beschriebenen Montanharzes überzogen ist. Das Gewebe wird in Längsund in Querrichtung gespannt und festgeheftet. Dann sprüht man auf die Oberseite des Gewebes eine zweite Schicht der vorstehend beschriebenen Asphaltemulsion auf, wobei auf die Oberseite des Gewebes zweimal soviel Asphaltemulsion aufgebracht wird, wie auf die Unterseite. Nachdem die Asphaltemulsion gebrochen ist, werden nacheinander zwei jeweils 7 cm starke Asphaltmassenschichten aufgebracht und gewalzt. Zur Herstellung dieser beiden Schichten wird die gleiche Asphaltmasse wie für die Grundschicht verwendet. Die Asphaltmassen werden bei einer Temperatur von 145 + 5° C aufgetragen. Auf diese Schichten wird anschließend eine anionische 50% Asphalt enthaltende Emulsion aufgetragen. Nachdem die Emulsion gebrochen ist, wird eine 4 cm starke Binderschicht aufgewalzt. Der Binder besteht aus Splitt, Sand, einem mittelfeinen Füllstoff und Asphaltbitumen 80/100. Das Mineralstoffgemisch weist folgende Korngrößenverteilung auf:

70 Gewichtsprozent passieren ein Sieb mit 16 mm lichter Maschenweite und werden durch ein Sieb mit 2,4 mm lichter Maschenweite zurückgehalten;

25 Gewichtsprozent passieren ein Sieb mit 2,4 mm lichter Maschenweite und werden von einem Sieb mit 0,075 mm lichter Maschenweite zurückgehalten;

5 Gewichtsprozent passieren ein Sieb mit 0,075 mm lichter Maschenweite.

Das Asphaltbitumen 80/100 wird in einer Menge von 5,5 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht des Mineralstoffgemisches, verwendet.

Auf die Binderschicht wird eine aus Asphaltemulsion hergestellte Haftschicht aufgetragen, auf die in der vorstehend beschriebenen Weise eine zweite Lage des Verstärkungsgewebes aufgebracht und mit 50%iger Asphaltemulsion überzogen wird.

Nach dem Brechen der Emulsion wird schließlich eine 4 cm starke Deckschicht aufgebracht, die aus Splitt 5/15, Splitt 2/5, Sand, einem mittelfeinen Füllstoff und Asphaltbitumen 80/100 besteht. Das Mineralstoffgemisch der Asphaltmasse weist folgende Zusammensetzung auf:

35 Gewichtsprozent passieren ein Sieb mit 16 mm lichter Maschenweite und werden von einem Sieb mit 5,6 mm lichter Maschenweite zurückgehalten;

22 Gewichtsprozent passieren ein Sieb mit 5,6 mm lichter Maschenweite und werden durch ein Sieb mit 2,4 mm lichter Maschenweite zurückgehalten;

35 Gewichtsprozent passieren ein Sieb mit 2,4 mm lichter Maschenweite und werden durch ein Sieb mit 0,075 mm lichter Maschenweite zurückgehalten;

8 Gewichtsprozent passieren ein Sieb mit 0,075 mm lichter Maschenweite.

Zur Herstellung der Asphaltmasse werden (bezogen auf das Gewicht des Mineralstoffgemisches) 7,2 Gewichtsprozent Asphaltbitumen 80/100 verwendet. Der Asphalt wird bei einer Temperatur von 150 ± 5° C verarbeitet.

Zur Herstellung dieser Straßendecke werden also 2 Lagen Gewebe verwendet. Es können jedoch auch mehr oder weniger Gewebelagen verwendet werden. Auch die Anordnung der Gewebelagen innerhalb der Straßendecke kann verschieden sein oder die Straßendecke kann auf einer Gewebelage aufgebaut werden.

409 543/332

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von mit synthetischen Fäden verstärkten Überzugsschichten und Platten auf Bitumenbasis, dadurch gekennzeichnet, daß in die Überzugsschichten und Platten als Verstärkung Fäden aus synthetischen, linearen Polykondensationsprodukten eingebettet werden, deren Oberfläche mit Montanharz vorbehandelt worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Fäden aus Polyäthylenterephthalat verwendet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfäden in Form von Geweben verwendet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden mit mindestens 35 Gewichtsprozent Montanharz, bezogen auf das Gewicht der Fäden, überzogen worden sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfaden mit einer Lösung von Montanharz in Essigsäureäthylester behandelt und anschließend getrocknet worden sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden bei 35° C mit einer Lösung von Montanharz in Essigsäureäthylester imprägniert worden sind.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lösung von 1 Gewichtsteil Montanharz in 2 Gewichtsteilen Essigsäureäthylester verwendet worden ist.