DE1814445A1

DE1814445A1 - Hydrocarbon-based binder, process for its preparation and its use

Info

Publication number: DE1814445A1
Application number: DE19681814445
Authority: DE
Inventors: Marcel Ceintrey
Original assignee: CHEMIQUE ROUTIERE ET D ENTPR G
Current assignee: CHEMIQUE ROUTIERE ET D ENTPR G
Priority date: 1968-04-04
Filing date: 1968-12-13
Publication date: 1969-10-16
Also published as: ES365983A1; FR1575668A; SE357977B; DE1814445B2; CH497607A

Description

Bindemittel auf Kohlenwasserstoffbasis, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung Die Erfindung betrrft Bindemittel auf Kohlenwasserstoffbasis für Fahrbahnbeläge von Straßen und Flugplätzen, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln auf Basis von Teer oder verflüssigtem Pech und Vinylpolymeren, wie Polyvinylchlorid, sowie die erhaltenen neuen Bindemittel und unter Verwendung dieser Bindemittel hergestellte Fahrbahndecken.Hydrocarbon-based binder, process for its preparation and its use. The invention relates to hydrocarbon-based binders for road surfaces on roads and airfields, in particular a method of production of binders based on tar or liquefied pitch and vinyl polymers, such as polyvinyl chloride, as well as the obtained new binders and using pavements produced with this binding agent.

Seit einer Reihe von Jahren werden Bindemittel auf Basis von.Teer oder verflüssigtem Pech verwendet, in die ein Vinylpolymeres oder -copolymeres, insbesondere Polyvinylchlorid, eingearbeit3t ist. Diese als "Goudron-Vinyl" bezeichneten Bindemittel haben jedoch die folgenden Nachteile: Wenn das Bindemittel auf Basis von Teer und Vinylpolymerem vorher in der Fabrik hergestellt wird, kann beim län.reren erneuten Erhitzen auf Temperaturen in der Größenordnunsr von 1430C für den Einsatz entweder als Asphaltbeton oder als Fahr- und Abnutzungsschicht eine Entmischung des Teers und des Vinylpolymeren eintreten, wodurch das Bindemittel für alle Zwecke unbrauchbar wird.For a number of years, tar-based binders have been used or liquefied pitch, in which a vinyl polymer or copolymer, especially polyvinyl chloride. These are referred to as "Goudron vinyl" However, binders have the following disadvantages: When the binder is based of tar and vinyl polymer made in advance in the factory may vary over time reheating to temperatures on the order of 1430C for use either as asphalt concrete or as a road and wear layer a segregation of the tar and the vinyl polymer enter, making the binder for all purposes becomes unusable.

Diese Eigenschaft ist dem Fachmann wohlbekannt und stellt die Hauptschwierigkeit der Verwendung von Bindemitteln auf Basis von Teer und Vinylpolymeren dar. Ferner ist das erhaltene Bindemittel in den meisten praffinischen Lösungsmitteln unlöslich und in aromatischen Lösungsmitteln verhältnismäßig schwer löslich (diese Eigenschaft wird für Fahrbahndecken auf Flugplätzen gewünscht). Aus dieser Eigenschaft ergeben sich praktisch unüberwindliche Schwierigkeiten, wenn eine Verstopfung einer Rohrleitung für die Förderung des Produkts eintritt.This property is well known to those skilled in the art and is the major difficulty the use of binders based on tar and vinyl polymers the binder obtained is insoluble in most praffinic solvents and relatively sparingly soluble in aromatic solvents (this property is desired for road surfaces on airfields). Resulting from this property practically insurmountable difficulties encountered when a pipeline becomes clogged stands up for the promotion of the product.

Wenn das Bindemittel nicht im voraus hergestellt wird, sondern auf die in der französischen Patentschrift 1 383 140 der Anmelderin beschriebene Weise verwendet wird, werden die vorstehend genannten Nachteile vermieden.When the binder is not made in advance, but on the manner described in the applicant's French patent 1,383,140 is used, the above-mentioned disadvantages are avoided.

Bei diesem Verfahren umhüllt man den Splitt des Deckenmaterials heiß mit Teer oder fließfähig gemachtem Pech und arbeitet anschließend in das Gemisch bei einer Temperatur von 100 bis 1500C durch kurzzeitiges Vermengen ein feinteiliges Vinylpolymeres ein.In this process, the grit of the ceiling material is wrapped in hot water with tar or pitch made flowable and then works into the mixture at a temperature of 100 to 1500C by briefly mixing a finely divided Vinyl polymer.

Es wurde jedoch festgestellt, daß das pulverförmige Polymere, insbesondere Polyvinylchlorid, im Mischer an den Schaufeln und den Wänden haften bleiben kann, wo es bei der angewendeten Temperatur unter Bildung von gummiartigen Klumpen geliert, die sich im umhüllten tritt wiederfinden, wo sie unerwünscht sind. Ferner geht das auf diese Weise umgewandelte Vinylpolymere für die Verbesserung der Eigenschaften des Bindemittels verloren.However, it has been found that the powdered polymer, in particular Polyvinyl chloride, can stick to the blades and walls in the mixer, where it gels at the applied temperature with the formation of rubbery lumps, who find themselves in the enveloped step where they are undesirable. It is also possible vinyl polymers converted in this way for property improvement of the binder is lost.

Von der Anmelderin wurde ferner festgestellt, daß in Fällen, in denen die Qualität der Bindemittel, die nach den üblichen Methoden hergestellt werden, die darin bestehen, daß man das Polyvinylchlorid entweder in Suspension im Öl oder in Form von Granulat einem Pech zusetzt und das erhaltene Gemisch rührt und erhitzt, der Qualität der üblichen Teere und Bitumen überlegen ist, diese Qualität immer noch sehr weit von den optimalen Eigenschaften entfernt ist.It was also found by the applicant that in cases where the quality of the binders, which are produced according to the usual methods, which consist in the fact that the polyvinyl chloride is either in suspension in the oil or in the form of granules is added to a pitch and the mixture obtained is stirred and heated, is superior to the quality of common tar and bitumen, these Quality is still very far from optimal properties.

Die Erfahrung hat gezeigt, daß das Polymere, insbesondere Polyvinylchlorid, gleichgültig, ob es in einer Suspension oder in Form von Granulat zugesetzt wird, zur Gelbildung neigt, bevor es im Teer verteilt ist. Wenn diese Gelbildung eingetreten ist, ist es unmöglich, das Polymere wieder löslich zu machen, und ein großer Teil des Polymeren spielt nur noch die Rolle eines aktiven Füllers, anstatt zur Verbesserung der rheologischen Eigenschaften des Teers oder Pechs beizutragen. Dies wird insbesondere durch uen folgenden Versuch veranschaulicht: Wenn man beispielsweise eine Suspension von Eolyvinylchlorid in Anthracenöl verwenaet, das zwischen 250 und 4000C siedet und eine Dichte von 1,100 bis 1,150 hat, stellt man fest, daß die Temperatur einer schnellen Gelierung dieser Lösung etwa 1040C beträgt. Diese Temperatur kann beispielsweise auf dem Maquenne-Block gemessen werden, wo die Umwandlung der flussien Suspension in ein gummiartiges Material, das anschließend praktisch nicht mehr ordnungsgemäß im Teer distergiert werden kann, leicht beobachtet werden kann.Experience has shown that the polymer, especially polyvinyl chloride, regardless of whether it is added in a suspension or in the form of granules, tends to gel before it is distributed in the tar. When this gelation occurred it is impossible to re-solubilize the polymer, and a great deal of the polymer only plays the role of an active filler, instead of improving it contribute to the rheological properties of the tar or pitch. This will be particular illustrated by the following experiment: For example, if you have a suspension of polyvinyl chloride used in anthracene oil, which boils between 250 and 4000C and has a density of 1.100 to 1.150, it is found that the temperature is a rapid gelation of this solution is around 1040C. This temperature can, for example can be measured on the Maquenne block, where the conversion of the fluids suspension into a rubber-like material that then practically no longer works properly can be distergated in the tar can be easily observed.

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, die vorstehend genannten Nachteile zu beseitigen und ein Verfahren verfügbar zu machen, das die Herstellung eines @indemittels auf Kohlenwasserstoffbasis des beschriebenen Typs mit verbesserten Eigenschaften mit niedrigeren Herstellungskosten ermöglicht. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man bei Umgebungstemperatur eine Suspension des Polymeren in Anthracenöl herstellt und die erhaltene Suspension schnell mit dem auf eine Temperatur zwischen etwa 140 und 170° erhitzten Teer oder fließfähig gemachten Pech mischt.The invention addresses the above-mentioned disadvantages to eliminate and to make a process available that the production of a @indemittels hydrocarbon-based of the type described with improved properties with lower manufacturing costs. This procedure is characterized by that one prepares a suspension of the polymer in anthracene oil at ambient temperature and the suspension obtained rapidly with the to a temperature between about 140 and mixes heated tar or pitch made flowable to 170 °.

Die Erfindung betrifft ferner ein verbessertes Bindemittel auf Kohlenwasserstoffbasis, das praktisch kein geliertes Polymeres enthält und nach dem vorstehend genannten Verfahren hergestellt worden ist.The invention also relates to an improved hydrocarbon-based binder, which contains practically no gelled polymer and after the above Process has been established.

Die Erfindung umfaßt ferner Fahrbahndecken von Straßen, Flugplätzen und analogen Oberflächen, die unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Bindemittels hergestellt worden sind.The invention also includes pavements of roads and airfields and analogous surfaces made using the binder described above have been manufactured.

Die erste Stufe des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß man bei Umgebungstemperatur eine Suspension eines Vinylpolymeren, z.B. Polyvinylchlorid, in Anthracenöl herstellt, d.h. in einem Ö1, das oberhalb von etwa 2500C, insbesondere zwischen 250 und 4000C siedet. Da9 Polymere wird in feinteiliger Form eingeführt. Vorteilhaft wird unter starker Bewegung gearbeitet, um eine homogene Suspension zu erhalten. Die. Konzentration des Polymeren im Öl kann innerhalb eines weiten Bereichs liegen. Bevorzugt wird eine Konzentration von 15 bis 40 Gew,-, bezogen auf die Gesamtsuspension.The first stage of the method according to the invention consists in that a suspension of a vinyl polymer, e.g. polyvinyl chloride, in anthracene oil, i.e. in an oil that is above about 2500C, in particular boils between 250 and 4000C. Da9 polymer is introduced in finely divided form. It is advantageous to work with vigorous agitation in order to obtain a homogeneous suspension to obtain. The. Concentration of the polymer in the oil can be within a wide range Range. A concentration of 15 to 40% by weight is preferred on the total suspension.

Wenn diese Suspension (in der keine Gelbildung stattfindet, aa bei Umgebungstemperatur gearbeitet wird) hergestellt ist, miscnt man sie schnell mit dem bei einer Temperatur zwischen 140 unas170°C gehaltenen Teer oder fließfähig gemachten Pech mit uer gewünschten Viskosität.If this suspension (in which no gel formation takes place, aa at Ambient temperature) is established, it is quickly mixed with the tar kept at a temperature between 140 and 170 ° C or flowable made pitch with the desired viscosity.

Die Nengenanteile der beiden zu mischenden Produkte werden entsprechend den gewünschten Eigenschaften des endgültigen Bindemittels gewählt und können vom Fachs mann leicht ermittelt werden. Vorteilhaft wird in einem Schnellmischer gearbeitet, in den die beiden Produkte (die Suspension und der Teer oder das Pech) mit Dosierpumpen eingeführt werden. Die Vermengung dauert gewöhnlich weniger als 1 Minute, vorzugsweise 10 bis 40 Sekunden.The proportions of the two products to be mixed are correspondingly the desired properties of the final binder are chosen and can be used by Expert can easily be determined. It is advantageous to work in a high-speed mixer, in which the two products (the suspension and the tar or the pitch) with metering pumps to be introduced. Mixing usually takes less than 1 minute, preferably 10 to 40 seconds.

Auf diese Weise wird die Dispergierung des Polymeren im Bindemittel erreicht, bevor eine Gelbildung stattfindet0 Hierbei wird das Vinylpolymere mit dem Teer innig gemischt und in einigen zehn Sekunden ein vollkommen homogenes Bindemittel auf Basis von Teer und Vinylpolymerisat erhalten, bei dem das gesamte Polymere wirksam für die Verbesserung der rheologischen Eigenschaften des Teeres ausgenutzt wird.In this way, the polymer is dispersed in the binder reached before gel formation takes place0 Here the vinyl polymer is with intimately mixed with the tar and a completely homogeneous binder in a few tens of seconds obtained on the basis of tar and vinyl polymer in which the entire polymer is effective is used to improve the rheological properties of the tar.

Das auf diese Weise erhaltene erfindungsgemäße Bindemittel auf Kohlenwasserstoffbasis unterscheidet sich von den Produkten der bekannten Verfahren0 Dieser Unterschied wird durch den folgenden Versuch besonders veranschau lichts 1) Ein Bindemittel auf Basis von Teer und Vinylpolymeriaat wird in klassischer Weise hergestellt, indem pulverförmiges Polyvinylchlorid, das einen K-Wert von 78 bis 81 hat, in einer Menge von 5 Gew.-çgO einem fließfähig gemachten Pech, das eine BRDA-Viskosität von 100 Sekunden (10 mm, 30°C) hat, zugemischt wird, indem das Gemisch 2 Stunden unter Erhöhung der Temperatur bis auf 1400C vermengt wird. Eine Messung der Viskosität des erhaltenen Bindemittels mit einem Penetrometer mit Kegel bei Temperaturen von 0° und 250C ergibt Werte (in mm/10) von 40-45 bei zur und 220 bis 230 bei 250C.The hydrocarbon-based binder of the present invention thus obtained differs from the products of the known process0 This difference is particularly illustrated by the following experiment 1) A binder on the basis of tar and vinyl polymer is produced in the classic way by powdered polyvinyl chloride, which has a K value of 78 to 81, in an amount of 5% by weight of a pitch made flowable, which has a BRDA viscosity of 100 Seconds (10 mm, 30 ° C) is added by increasing the mixture for 2 hours the temperature is mixed up to 1400C. A measurement of the viscosity of the obtained Binder with a penetrometer with a cone at temperatures of 0 ° and 250C results Values (in mm / 10) from 40-45 at and 220 to 230 at 250C.

Es ist zu bemerken, daß diese mit dem Kegelpenetrometer gemessene Viskosität in Wirklichkeit ein Maß der durch das Polyvinylchlorid erzielten Verbesserung der rheologischen Eigenschaften ist, da Teer ohne Zusatz von Polyvinylchlorid eine Penetration haben würde, die zu groß wäre, um gemessen werden zu können, 2) Ein Bindemittel der gleichen Zusammensetzung wird nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellt, indem eine Suspension von 25 Gew.- Polyvinylchlorid in Anthracenöl mit dem fließfähig gemachten Pech im Turbomischer gemischt wird. Der Anteil des Polyvinylchlorids im Bindemittel ist der gleiche wie oben, nämlich 5.It should be noted that this measured with the cone penetrometer Viscosity is actually a measure of the improvement made by the polyvinyl chloride of the rheological properties is that tar without the addition of polyvinyl chloride is a Would have penetration too great to be measured, 2) a Binder of the same composition is made according to the method according to the invention prepared by a suspension of 25 wt .- polyvinyl chloride in Anthracene oil is mixed with the pitch made flowable in the turbo mixer. The proportion of the Polyvinyl chloride in the binder is the same as above, namely 5.

Das gleiche Polyvinylchlorid wird verwendet, und die Viskosität des Gemisches von Anthracenöl und fließfähig gemachtem Pech beträgt ebenfalls 100 Sekunden. In diesem Fall betragen die mit dem Kegel bei 0 und 250C gemessenen Penetrationen 35 bis 38 bei OOC und 20Q btn 210 bei 250C, Es ist festzustellen, daß diese Penetrationen wesentlich geringer sind als bei dem unter (1) beschrrbenen Versuch.The same polyvinyl chloride is used, and the viscosity of the Mixture of anthracene oil and flowable pitch is also 100 seconds. In this case the penetrations measured with the cone are at 0 and 250C 35 to 38 at OOC and 20Q btn 210 at 250C, it is noted that these penetrations are significantly lower than in the experiment described under (1).

Dies entspricht einer größeren Viskosität, die auf das Polyvinylchlorid zurückzuführen ist, und einem Bindemittel von anderer Beschaffenheit, das kein geliertes Polyvinylchlorid enthält, das im Teer nicht dispergiert ist.This corresponds to a greater viscosity that is applied to the polyvinyl chloride and a binder of a different nature that is not gelled Contains polyvinyl chloride that is not dispersed in the tar.

Das gemäß der Erfindung erhaltene Bindemittel auf Kohlenwasserstoffbasis kann in klassischer Weise entweder für Oberflächenschutzschichten oder für die Umhüllung von Gesteinsmaterial zur Herstellung von Sohlenwasserstoffbeton verwendet werden, die sich insbesondere durch ihre Beständigkeit gegen Kerosin und ihre Kriech- und Ermüdungsfestigkeit auszeichnen.The hydrocarbon-based binder obtained according to the invention can be used in the classic way either for surface protective layers or for cladding of rock material are used for the production of hydrocarbon concrete, which are characterized in particular by their resistance to kerosene and their creep and Distinguish fatigue strength.

Der mit Hilfe des Bindemittels gemäß der Erfindung hergestellte Beton eignet sich ausgezeichnet für den Bau von Flugplätzen und Autostraßen. Dies wird durch das folgende Beispiel bestätigt.The concrete produced with the aid of the binder according to the invention is ideal for the construction of airfields and motorways. this will confirmed by the following example.

Beispiel Ein Bindemittel gemäß der Erfindung wird aus einem Steinkohlenpech hergestellt, das einen E.V.T.-Wert von 55 hat. Example A binder according to the invention is made from a bituminous coal pitch which has an E.V.T. value of 55.

(Der E.V.T.-Wert ist die Temperatur, bei der die nach der BRTA-Norm (10 mm) gemessene Viskosität 50 Sekunden beträgt.) Das auf eine Temperatur von 1500C gebrachte Pech wird im Turbomischer mit 20 Gew.-* einer vorher hergestellten Suspension gemischt, die 25 Gew.-% Polyvinylchlorid (K-Wert 78-81) in Anthracenöl enthält. Das erhaltene Bindemittel,wird mit Gestein der folgenden Zusammensetzung gemischt: Porphyrsplitt 3 bis 8 mm 36 Porphyr-Brechsand 0 bis 3 mm 25% Flußsand 0-5 mm 330% Kalksteinfüller unter 0,074 mm 6% Der Bindemittelanteil beträgt 8% bezogen auf das Gestein.(The E.V.T. value is the temperature at which the BRTA standard (10 mm) measured viscosity is 50 seconds.) That at a temperature of 1500C The pitch that has been brought in is in the turbo mixer with 20 wt .- * one beforehand manufactured Mixed suspension containing 25% by weight of polyvinyl chloride (K value 78-81) in anthracene oil contains. The binder obtained is made with rocks of the following composition mixed: porphyry chippings 3 to 8 mm 36 porphyry crushed sand 0 to 3 mm 25% river sand 0-5 mm 330% Limestone filler below 0.074 mm 6% The binder content is 8% related on the rock.

Der gleiche Versuch wird wiederholt, wobei jedoch das Bindemittel gemäß der Erfindung durch Bitumen 80/100 ersetzt und der Anteil des Bitumens auf 6,7 Gew.-%.gesenkt wird, was dem gleichen Bindemittelvolumen im Gestein in beiden Fällen entspricht.The same experiment is repeated, but using the binder replaced according to the invention by bitumen 80/100 and the proportion of bitumen on 6.7% by weight is reduced, which is the same volume of binder in the rock in both Cases.

Ein Vergleich der beiden Kohlenwasserstoff-Betonprodukte hat folgendes Ergebnis: a) Der mit dem Bindemittel gemäß dcr erfindung hergestellte Beton zeigt bei einer statischen Belastung von 100 kg/cm2 eine Deformation von 1,5 mm, und die Deformation bleibt eine lineare Funktion des Drucks bis über 100 kg/cm² hinaus.A comparison of the two hydrocarbon concrete products has the following Result: a) The concrete produced with the binder according to the invention shows with a static load of 100 kg / cm2 a deformation of 1.5 mm, and the Deformation remains a linear function of pressure beyond 100 kg / cm².

m gegensatz hierzu erreicht die Deformation bei der Probe auf Basis von Bitumen 5,5 mm bei einem Druck von 60 kg/cm2, und diese Deformation nimmt einen exponenteller Verlauf, sobald aer Druck 15 kg/cm2 erreicht.In contrast to this, the deformation achieved in the sample is based on of bitumen 5.5 mm at a pressure of 60 kg / cm2, and this deformation takes a exponential course as soon as the pressure reaches 15 kg / cm2.

b) Wenn Proben in Form eines Parallelepipeds dem Scherversuch bei 500C unterworfen werden, erhält man eine lineare Deformation von 0,5 Mikron-Minute bei einer Kraft von 1,2 kg für den Beton auf Basis von Bitumen 60/100, während diese Deformation nur 0,2 Mikron-Minute bei einer Kraft von 8 kg für den Beton beträgt, der das gemäß der Erfindung hergestellte Bindemittel enthält.b) If samples in the form of a parallelepiped are included in the shear test 500C, a linear deformation of 0.5 micron-minute is obtained at a force of 1.2 kg for the concrete based on bitumen 60/100, while this Deformation only 0.2 micron minute at a force of 8 kg for the Concrete containing the binder produced according to the invention.

c) Wenn eine Platte jedes dieser beiden Betons auf Kohlenwasserstoffbasis mit einem belasteten, luftbereiften Rad überrollt wird, das mit einer Geschwindigkeit von 1 Zyklus/Sekunde hin- und herbewegt wird und eine Durchbiegung von 1,5 mm auf eine Länge von 40 cm erzeugt, stellt man fest, daß der Beton auf Basis von Bitumen 80/100 nach 15000 Zyklen um einige Millimeter (2-5) ausgefahren ist und Querrisse durch Ermüdung aufweist.c) If a slab of each of these two hydrocarbon-based concretes is run over with a loaded, pneumatic tire, which is at a speed is moved back and forth at 1 cycle / second and has a deflection of 1.5 mm produces a length of 40 cm, it is found that the concrete is based on bitumen 80/100 is extended by a few millimeters (2-5) after 15000 cycles and has transverse cracks due to fatigue.

Der mit dem Bindemittel gemäß der Erfindung hergestellte Beton ist im Gegensatz hierzu nach 100 000 Zyklen nicht messbar ausgefahren und zeigt keine sichtbaren Risse.The concrete made with the binder according to the invention is In contrast, after 100,000 cycles it is not measurably extended and does not show any visible cracks.

Claims

1.) Hydrocarbon-containing binder based on tar or liquefied pitch, characterized by containing one in an anthracene oil suspended, ungelled vinyl polymers.

2.) A method for producing a binder according to claim 1, characterized in that a vinyl polymer is made in anthracene oil at ambient temperature suspended and the suspension obtained quickly with to a temperature in the range mixes between about 1400 and 170OC heated tar or fluidized pitch.

de) Method according to claim 2, characterized in that as Vinyl polymeric polyvinyl chloride is used.

4.) Method according to claim 2 or 3, characterized in that a suspension is used which contains 15 to 40% by weight of polymer.

5.) Process according to claim 2 to 4, characterized in that one the polymer suspended in an anthracenol boiling above 2500 to 400 ° C.

6.) Process according to claim 2 to 5, characterized in that one mixing the polymer suspension with the tar or pitch in less than a minute causes.

7.) Use of a binder according to claim 1 to 6 in the production from pavements of roads and airfields to encase hydrocarbon concrete used rock material.