DE1720168B2 - Blockmischpolymerisathaltige Bitumenmasse - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist die in den vorstehenden Patentansprüchen näher bezeichnete Bitumenmasse, die sich besonders zum Abdecken von Dächern eignet.

AB A-Blockmischpolymerisate enthaltende Bitumenmassen sind bereits aus den CA-PS 7 40 027 und 7 40 497 bekannt. Nach der ersten Druckschrift können sie 0,1 bis 99 Gew.-Teile Blockmischpolymerisat und dementsprechend 1 bis 99,9 Gew.-Teile Bitumen enthalten, jeweils bezogen auf die Gesamtmasse. Beim Bitumen wird keinerlei Unterschied gemacht, ob es weich oder sehr hart sein soll. Ebensowenig wird für die gegebenenfalls noch vorhandenen mineralischen Füllstoffe oder Ruß näheres angegeben, auch keine Mengenverhältnisse. Es fehlen weiterhin Hinweise für die Licht- und Wärmebeständigkeit dieser bekannten Massen, die sich auch fur Dachdeckermaterial eignen sollen. Vorzugsweise werden sie jedoch zur Herstellung von Düngemittelpellets mit verzögerter Wirkstoffabgabe eingesetzt. Dem gleichen Zweck dienen die Massen gemäß der zweiten Druckschrift, die zusätzlich zu 45 bis 75% Bitumen und 10 bis 30% Blockmischpolymerisat noch 15 bis 35% chloriertes Polyphenylharz enthalten. Auch für diese Massen werden keine Hinweise für Licht- und Wärmebeständigkeit gegeben.

Es war daher nicht vorauszusehen, daß die in spezieller Weise zusammengesetzte Masse nach der Erfindung sind durch besonders gute Licht- und Wärmebeständigkeit und damit Bewitterungsbeständigkeit und lange Lebensdauer auszeichnen würde.

Bei den hydrierten Derivaten der Blockmischpolymerisate, bekannt als sogenannte selbstvulkanisierende Mischpolymerisate, sind entweder die Blöcke A, der Block B oder das gesamte Blockmischpolymerisat bis zu jedem gewünschten Grad hydriert. Vorzugsweise ist das gesamte Blockmischpolymerisat hydriert, und zwar um mindestens etwa 90% der ursprünglich vorhandenen ungesättigten Bindungen. Aber auch die nichthydrierten Blockmischpolymerisate eignen sich gut für die erfindungsgemäß angestrebten Zwecke, ferner Gemische aus einem oder mehreren Blockmischpolymerisaten und/oder einem oder mehreren hydrierten Blockmischpolymerisaten.

Die thermoplastischen Endblöcke A weisen vorzugsweise durchschnittliche Molekulargewichte zwischen 7500 und 100 000, insbesondere zwischen 10 000 und 50 000, auf. Bei den elastomeren Mittelblöcken liegt das durchschnittliche Molekulargewicht vorzugsweise zwischen 25 000 und 1 000 000, insbesondere zwischen 35 000 und 150 000. Damit die gewünschten Eigenschaften der Selbstvulkanisation erhalten bleiben, soll vorzugsweise der Anteil an thermoplastischen Endblöcken zwischen 10 und 70 Gew.-%, bezogen auf das Blockmischpolymerisat, insbesondere zwischen 20 und 50 Gew.-%, ausmachen. Die durchschnittlichen Molekulargewichte wurden indirekt durch Messungen der Viskositätszahl und an tritiierten Polymerisaten bestimmt und diese Messungen direkt mit den osmotisch bestimmten Molekulargewichten in Beziehung gebracht.

Brauchbare Blockmischpolymerisate entsprechen der Konfiguration Polystyrol-Polyisopren-Polystyrol, Polystyrol-Polybutadien-Polystyrol, Polystyrol-(Äthy-Ien/Propylen-Kautschuk)-Polystyrol, PoIystyrol-(Äthy-Ien/Propylen-Kautschuk)-Polystyrol und ihren hydrierten Derivaten, insbesondere von Blockmischpolymerisaten mit Polydien-Elastomerblöcken.

Für die Herstellung der Blockmischpolymerisate wird Styrol besonders bevorzugt; in Frage kommen weiter alkylsubstituierte Styrole. Die konjugierten Diene enthalten allgemein 4 bis 8 Kohlenstoffatome im Molekül; vorzugsweise werden Isopren und Butadien verwendet. !-Alkene, die zur Herstellung der elastomeren Mittelblöcke besonders geeignet sind, enthalten 2 bis 12 Kohlenstoffatome im Molekül, wie Äthylen, Propylen, Buten-1, Hexen-1 und Octen-1. Die Hauptvorteile bei der Verwendung eines selbstvulkanisierenden Kautschuks in der Masse nach der Erfindung liegen darin, daß die Masse nicht längere Zeit erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden muß, damit die gewünschten physikalischen und mechanischen Eigenschaften erhalten werden, wie es bei üblichen vulkanisierenden Kautschukarten notwendig ist, und daß die selbstvulkanisierenden Kautschukarten eine erheblich verbesserte Verträglichkeit mit Bitumen besitzen als die üblichen vulkanisierenden Kautschukarten, wodurch die physikalische Beständigkeit der neuen Massen erhöht wird.

Der nach der Ring- und Kugelmethode bestimmte Erweichungspunkt des Bitumen in der Masse liegt bevorzugt im Bereich zwischen 24 und 6O⁰C. Eine andere kennzeichnende Eigenschaft des besonders für die Verwendung gemäß der Erfindung vorgesehenen Bitumen ist seine Penetration bei 25⁽ C gemäß ASTM D-5-65. Vorzugsweise liegt die Penetration zwischen 25 und 350, jedoch insbesondere zwischen 30 und 300. Für die weicheren Bitumensorten wird gewöhnlich als Kennzahl die Viskosität verwendet; sie ließt bei

100 C, insbesondere zwischen 100 und 1000 SSF. In Frage kommen Destillatbitumen und teilweise auch geblasenes Bitumen, so lange beim Blasen ein Produkt entsteht, das den angegebenen maximalen Erweichungspunkt aufweist. Bei in höherem Maße ge- s blasenem Bitumen liegt der Polymerisationsgrad der Asphaltene so hoch, daß die Bitumen praktisch mit den vorgesehenen Blockmischpolymerisaten unverträglich sind.

Die mineralischen Füllstoffe werden zugesetzt, um das ι ο Erweichen und Fließen in der Hitze und die Entflammbarkeit der Massen aus Blockmischpolymerisat und Bitumen zu verringern. Besonders geeignet sind die mineralischen Füllstoffe in Teilchenform, wie CaI-ciumcarbonai, Tone und Siliciumdioxid, gegebenenfalls ergänzt oder teilweise ersetzt durch faserige Mineralfüllstoffe, wie Asbest, Glas oder Talkum. Die faserigen Füllstoffe sind besonders brauchbar, um das Fließen bei hoher Temperatur zu verhindern. Der Elastizitätsmodul der Masse wird besonders gut mit dem Calciumcarbonatfüllstoff erhöht; dabei wird der Erweichungspunkt nach der Ring- und Kugelmethode der gesamten Masse erhöht, deren Penetration verringert und die Viskosität bei erhöhter Temperatur erhöht. Die unerwartete Wirkung der Rußkomponente in der erfindungsgemäßen Masse besteht darin, daß die nachteilige Bildung unter der Einwirkung von Sonnenlicht oder Hitze von durch Risse getrennten Platten an der Oberfläche der Masse, die reptilien- oder krokodilhautartig wirken, verringert oder ver- !lindert wird. Eine solche plattenartig aufgerissene Oberfläche ist augenscheinlich am stärksten einer Beschädigung ausgesetzt, da sich in den Rissen Feuchtigkeit, Schmutz und andere Fremdstoffe festsetzen, die zu einem Abbau oder einer Zerstörung der Masse führen können. Brauchbare Rußsorten sind FEF (Ölruß, der Kiiutschukmischungen gut verformbar macht) und diejenigen Sorten, die durch Pyrolyse von Erdgas erhalten v/erden und z. B. eine Teilchengröße von 0,3 bis 1 u und ein Schüttgewicht von 0,64 g/cm³ aufweisen.

Die Verwendung von Ruß erleichtert auch die Herstellung der Masse erheblich, weil durch den im Bitumen vor dem Vermischen mit der Blockmischpolymerisatkomponente dispergierten Ruß der Unterschied in der Viskosität oder Konsistenz von Blockmischpolymerisat und Bitumen, das gewöhnlich ein relativ dünnflüssiges Material ist, erheblich vermindert wird. Daher wird gemäß der bevorzugten Verfahrensweise in einer ersten Stufe ein Vorgemisch aus einem Teil des Bitumen und dem darin dispergierten Ruß hergestellt; darauf werden die übrigen Komponenten zugegeben. Insbesondere ergibt die Bereitung des ersten vorgemisches unter hoher Scherkrafteinwirkung einen sehr wirksamen Anstieg der Viskosität des Vorgemisches und der übrigen Komponenten. Das Blockmischpolymerisat kann dem ersten Vorgemisch allein zugegeben werden, worauf der Restteil Bitumen und der mineralische Füllstoff in einer dritten Vermischungsstufe zugesetzt werden; oder aber in Form eines zweiten Vorgemisches mit dem restlichen Bitumen, das gegebenenfalls ebenfalls mineralischen Füllstoff enthält und getrennt vom ersten Vorgemisch erhalten worden ist. Gegenüber dem einstufigen Vermischen liegt der Hauptvorteil dieser Verfahrensweise mit Vorgemischen in einer erheblichen Verbesserung der Zugfestigkeit und Dehnung der erhaltenen Massen.

Die neue Masse läßt sich mit Vorteil beim Dachdecken verwenden, wobei vorzugsweise ein flächiges Trägermaterial mit ihr beschichtet oder laminiert wird. Das Trägermaterial ist zweckmäßigerweise ein Bahnmaterial wie die übliche Dachpappe oder vor allem ein harzgebundenes Vlies. Am besten eignet sich für diesen Zweck ein aus Baumwolle hergestelltes Vliesmaterial, das mit anderen organischen Fasern modifiziert ist oder auch Glaswollfasern enthalten kann. Es hat sich gezeigt, daß harzgebundenes, mit erfindungsgemäßer Masse laminiertes Vlies ein Material zum Abdecken von Dächern ergibt, das sich durch besonders gute Beständigkeit in einem weiten Bereich von Wetterbedingungen und dementsprechend durch lange Lebensdauer auszeichnet.

Die Laminate können mit einem Kaltleim aus 5 bis 30 Gew.-% des genannten Blockmischpolymerisats und 95 bis 70 Gew.-% Bitumen mit einer Asphaltenfraktion mit relativ niedrigem Molekulargewicht sowie einem flüchtigen aromatischen Kohlenwasserstoff als Lösungsmittel, vorzugsweise Toluol, Xylol oder Benzol, auf die Dachfläche, die geschützt werden soll, aufgeklebt werden.

Die Erfindung wird durch folgendes Beispiel näher erläutert.

Beispiel

In einem Knetmischer wurden verschiedene Massen nach der Erfindung wie folgt hergestellt: 40 Gew.-% der Gesamtmenge Bitumen wurden mit FEF-Ruß (durchschnittliche Teilchengröße 74 ma, Schüttgewicht 0,36 g/cm³) 40 Min. zu einem Voransatz gemischt; anschließend wurde das Blockmischpolymerisat zugesetzt und mit dem Voransatz bei einer Temperatur von 150⁰C gemischt. Dann wurden die restliche Bitumenmenge und der mineralische Füllstoff zugesetzt und 3 h gemischt. Das Bitumen war ein Destillatbitumen mit einem Erweichungspunkt nach der Ring- und Kugelmethode von 42^CC. Das verwendete Blockmischpolymerisat hatte die allgemeine Konfiguration Polystyrol-Polybutadien-Polystyrol mit durchschnittlichen Molekulargewichten der Blöcke von 14 000 - 52 000 - 14 000. Die Zusammensetzungen und Eigenschaften der Massen und die Versuchsergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefaßt.

Tabelle	100	100	100
	300	300	188
Zusammensetzung, Gew.-Teile	40	150	150
Blockmischpolymerisat	400	300	300
Bitumen	23	23	23
Ruß
Calciumcarbonat
Asbest

Fortsetzung	9.8	15,4	15,2
Mechanische Eigenschaften	850	1180	850
Bruchfestigkeit, kg/cm2	7,2	4,7	6,9
Bruchdehnung, %	53	57-70	73
300 % Modul, kg/cm2
Duromeier-Härfe, Shore A	8310	6274	4760
Bewitterungsverhalten	450	340	250
Lebensdauer, h	glatt	glatt	glatt
Lebensdauer, Zyklen
Oberflächenaussehen

Die aufgeführten Bewitterungseigenschaften wurden suchsblechen aus Aluminium, die mit den zu prüfengemäß ASTM D-529-62 unter Verwendung eines Dop- den Massen 0,6 mm stark beschichtet waren, gemessen. pelbogen-Bewitterungsmessers von Atlas und Ver-

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Blockmischpolymerisathaltige Bitumenmasse bestehend aus (a) einem Blockmischpolymerisat der allgemeinen Konfiguration A-B-A, wobei jedes A ein thermoplastischer Polymerisatblock aus einem vinylsubstituierten aromatischen Kohlenwasserstoff und B ein elastomerer Polymerisatblock eines 1-Alkens oder eines konjugierten Diens oder to eines hydrierten Derivats davon ist, (b) Bitumen, (c) einem fein verteilten mineralischen Füllstoff und (d) Ruß, dadurch gekennzeichnet, daß sie auf 100 Gew.-Teile des Blockmischpolymerisats 150 bis 450 Gew.-Teile (b) mit einem Erweichungspunkt nach der Ring- und Kugelmethode von höchstens 63°C, 150 bis 450 Gew.-Teiie (c) und 25 bis 250 Gew.-Teile (d) enthält.

2. Bitumenmassen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mineralische Füllstoff CaI-ciumcarbonat in Teilchenform oder Asbest ist.

3. Verfahren zur Herstellung der Bitumenmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man einen Voransatz durch Dispergieren von Ruß in dem Bitumen herstellt und anschließend die restlichen Komponenten der Masse dem Voransatz zufügt.

4. Verwendung der Bitumenmasse nach Anspruch 1 oder 2, in Form von damit beschichtetem harzgebundenem Vliesmaterial zum Abdecken von Dächern.