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Verfahren zur Vergütung von bituminösen Bindemitteln mit synthetischen
Polymeren Die Verarbeitung von bituminösen Bindemitteln, die als Schutzanstriche,
Bautenschutzmittel, Bindemittel für den Straßenbau und ähnliche großtechnische Zwecke
verwendet werden, wie Steinkohlenteerpech oder Sonderpeche, natürliche und geblasene
Bitumina, Tallölpeche oder andere, wird bei einer Vergütung mit synthetischen Polymeren
im allgemeinen stark beeinträchtigt, da die resultierende Lösung des Polymeren im
bituminösen Material eine für die üblichen Arbeiten zu hohe Viskosität besitzt.
Da jedoch die Veredlung der bituminösen Bindemittel wie z.B. Steinkohlenteer-Sonderpeche,
Straßenbauteere oder Bitumina mit synthetischen Polymeren wesentlich bessere Eigenschaften
ergibt, ist es erwünscht und Stand der Technik, diese mit-Epoxydharzen, Polyurethanen,
Polyvinylchlorid, Polyvinylchlorid-Polyvinylester-Mischpolymerisaten, nachchlorierten
Polyalkylenen, Polystyrol, Phenolharzen und ähnlichen Polymeren synthetischer Herkunft
zu verbessern.
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Nachteil der hohen Viskosität
und der damit verbundenen schlechten Verarbeitbarkeit umgangen, wenn man dem Bindemittel
das Polymer als feines Pulver eindispergiert und die erhaltene Mischung erst auf
dem zu schützenden Werkstück köder der zu bindenden Gesteinsmischung erhitzt. Dadurch
wird die für die Verarbeitung so-nachteilige hohe Viskosität erst auf dem zu schützenden
Werkstück bezw. am Applikationsort entwickelt. Das Bindemittel mit dem eindispergierten
feinverteilten Polymeren ist bei Raumtemperatur und auch bei mäßig erhöhter Temperatur
noch gut flüssig und läßt sich leicht handhaben. Dadurch ist es mit den üblichen.
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Werkzeugen durch Spritzen, Streichen, Tauchen oder ähnliche an sich
bekannt S Verarbeitungsprozesse zu verarbeiten.
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Die Lagerstabilität des erfindungsgemäßen Bindemittels ist ausreichend.
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Besonders überraschend war es, daß mit Hilfe des erfindungsgemäßen
Verfahrens so hohe Mengen an Polymer eingearbeitet werden können, wie es bisher
nach der üblichen Methode des Einlösens auch bei sehr hohen Temperaturen um 200
- 25ovo nicht möglich war. So ist es zum Beispiel nicht möglich, eine Mischung aus
einer Steinkohlenteerpechaufbereitung und ca. lo - 15 % Polyvinylchloridpulver in
einen Schmelzfluß zu bringen und längere Zeit in diesem Zustand zu halten und/oder
zu verarbeiten.
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Das vorliegende Verfahren gestattet es, Polyvinylchloridt Polyvinylidenchlorid,
nachchlorierte Polyalkylene, Polyvinylchlorid
-Polyvinylester-Copolymere,
Polystyrol oder ähnliche synthetische Polymere in Sonderpeche, Steinkohlenteerpechaufbereitungen,
Steinkohlenteerpech enthaltende Mischungen, Bitumen und gelöste Bitumina einzudispergieren
und diese Mischungen, die gegebenenfalls n-och inerte Füllstoffe, Pigmente, Verdickungsmittel,
Oberflächenverlaufsmittel oder ähnliche Stoffe enthalten können, mit an sich bekannten
Mitteln zu verarbeiten und durch Wärmeeinwirkung auf dem zu bearbeitenden Objekt
hochwertige Korrosionsschutzüberzüge, Straßenbaubindemittel, Verschlußpasten, Dichtungsmaterialien
zu erhalten.
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Außer diesen thermoplastischen Polymeren können auch pulverförmige,
schmelzbare Epoxydharz-Reaktionskomponenten, schmelzbare Isocyanat-Reaktionskomponenten,
schmelzbare Formaldehyd-Phenol- und Formaldehyd-Melamin-Reaktionskomponenten in
diesBindemittel eindispergiert werden, denen dann de zur Vernetzung erforderliche
Härter bezw. die zweite Reaktionskomponente zugesetzt werden kann. Daher ist es
möglich, Mischungen aus Albinoteeren oder Steinkohlenteerpechaufbereitungen und
feinverteiltem Epoxydharz und/oder Polyurethan herzustellen, die dann durch Erwärmen
am Applikationsobjekt sich in einen hochwertigen Korrosionsschutzüberzug umwandelt.
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Auf diese Weise lassen sich für diesen Anwendungszweck und unter der
Voraussetzung, daß der Korrosionsschutz am zu schützenden Objekt eine Wärmebehandlung
erfährt, einkomponentige Teer/Epoxydharz-Systeme herstellen, die bisher noch nicht
möglich waren.
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Die Temperaturen, denen das erfindungsgemäße Bindemittel am Applikationsobjekt
unterworfen werden muß, h-ängen ab von der Menge des Bindemittels, die aufgebracht
wird, von der Art des
eindispergierten Polymeren und von den gewünschten
EigenschaftenXdes Bindemittels. Bei Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid und anderen
Thermoplasten ist es im allgemeinen eine Temperatur von mindestens 600 c, die überschritten
werden muß, damit ein einwandfreier Verbund erzielt wird.
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Speziell bei Polyvinylchlorid tritt bei Temperaturen von 1200 C und
mehr ein Gelierprozeß ein, der zu besonders guten.
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Rorrosionsschutzüberzügen führt. Bei Mischungen mit Epoxydharzen wird
das Gemisch auf Temperaturen von vorzugsweise ca. So0 C über dem Erweichungspunkt
des entsprechenden EpoEydharzes gebracht. Die obere Temperaturengrenze limitiert
sich nach dem angewendeten Verfahren, wobei man bei hohen Temperaturen recht kurze
Reaktionszeiten zu erwarten hat. Man kann in an sich bekannter Weise den Prozeß
durch Abschrecken des Werkstückes mit Wasser oder anderen an sich bekannten Verfahren
abbrechen und somit ebenfalls die gewünschten Eigenschaften gezielt ansteuern.
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Das erfindungsgemäße Bindemittel bezw. die daraus resultierende Aufbereitung
mit inerten Füllstoffen oder anderen Bindemitteln bedarf im allgemeinen einer Temperaturbelastung
am zu bearbeitenden und zu schützenden Objekt. Dabei ist unerheblich, ob das Objekt
vor oder nach der Applikation des Bindemittels der Temperaturbelastung unterzogen
wird. Auch eine Wärmebehandlung des vergüteten Bindemittels auf dem unmittelbaren
Weg zu dem zu bearbeitenden Objekt, z.B. durch einen zwischengeschalteten Wärmeaustauscher,
istgeeignet, dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß die erforderliche Wärmezufuhr
zu erbringen. Die Auswahl des Verfahrens richtet sich nach den zu erzielenden Eigenschaften
und den zur Verfügung stehenden Methoden der Applikation und der Wärmeeinwirkung.
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Aus der Deutschen Patentschrift 950 499 ist bekannt, daß sich Polyvinylchlorid
als Zusatz zu bituminösen Massen bei 1200 C und höher zersetzt und zwar Salzsäure
abspaltet.
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Im Gegensatz zu dieser Meinung konnte aber beobachtet werden, daß
bei"Änwnhung des erfindüngsgemaßenVerfahrens die Einwirkungsdauer der Temperatur
so gesteuert werden kann, daß eine nachteilige Beeinträchtigung des Polyvinylchlorids
unterbleibt und eine Salzsäureabspaltung nicht eintritt. Selbst bei einer kurzzeitigen,recht
hohen überschreitung dieser Temperatur von 1200 C tritt in einer Mischung aus Teer,
Sonderpechen und Polyvinylchlorid keine Abspaltung von Salzsäure ein.
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Die guten Eigenschaften von Steinkohlenteerpechen und Steinkohlenteer-Sonderpechen
in Verbindung mit Lösungen aus Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polyvinylchlorid-Polyvinylester-Mischpolymerisaten,
Polystyrol und Polyurethan sind in der Literatur und in der Technik hinreichend
bekannt und gehören zum Stand der Technik. Es war um so überraschender, daß die
gleich guten Erfolge erzielt werden können, wenn man dem Steinkohlenteerpech oder
der Steinkohlenteer-Pech-Aufbereitung, dem Sonderpech, einem Bitumen natürlicher
oder künstlicher Herkunft, einem Tallöl und ähnlichen Bindemitteln das vergütende
Polymer in fester Form zusetzt und erst am Objekt einer Wärmebehandlung unterzieht.
Es war um so überraschender, da nach der Theorie eine Durchmischung und ausreichende
Festigkeit dieses entstandenen Korrosionsschutzes nicht gegeben sein sollte. Dieser
Vorteil, den das erfindungsgemäße Verfahren aufzuweisen hat, wird besonders bei
der Mischung Steinkohlenteerpech-Epoxydharz/Epoxydharz-Härter evident, da man durch
die Anwendung des Verfahrens ein einkomponentiges Teer-Epoxydharzbindemittel erhalten
kann.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines durch Polymere
vergüteten Bindemittels unterscheidet sich von denen in der britischen Patentschrift
777 o67 beschriebenen dadurch, daß in letzterer die Verarbeitung im Schmelzfluß
vorgeschrieben wird. Denach mischt man bei normaler Temperatur feine Partikel von
Polyvinylchlorid in ein Teer, erhitzt die Mischung auf 140° C und bringt dann die
heiße Mischung an den Ort der Anwendung, wo sie abkühlt und erstarrt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren vermeidet auch die bei dieser Applikation
auftretenden hohen Viskositäten und bringt für die Handhabung des Bindemittels Vorteile,
da es zu keinem Zeitpunkt der Manipulation auf so hohenTemperaturen gebracht werden
muß. Erst wenn das Bindemittel auf dem zu schützenden Werkstück aufgebracht ist,
wird es durch die Temperatur des Werkstückes oder durch eine nachträgliche Temperaturbehandlung
der Wärmeeinwirkung unterzogen.
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Dieser Vorteil wird besonders deutlich, wenn man die Herstellung
eines Walzasphaltmischgutes betrachtet. Ein Walzasphaltmischgestein, das wegen des
anhaftenden Wassers und der besseren Verarbeitung auf höhere Temperaturen erhitzt
worden ist, wird mit dem kalten,; gut- fließfähigen<B-indemittel, bestehend ausaeinem
Spezialteer-»TV 49¢1, der vorzugsweise o,5-5 % Polyvinylchlorid und gegebenenfalls
Polystyrol in feindispergierter Form enthält, in an sich bekannter. Weise vermischt.
Das Bindemittel nimmt die Temperatur des Gesteins an, wodurch die Viskosität und
die Klebrigkeit des Bindemittels sprunghaft ansteigt. Die Walzasphaltgutmischung
ist transportfähig und kann aber auch sofort eingebaut werden.
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In einem anderen Beispielswird ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen
Verfahrens sichtbar. Esgestattet, den
Korrosionsschutz in großen
Schichtstärken aufzubringen,wodurch mehrere Arbeitsgänge eingespart werden und der
aufgebrachte Korrosionsschutz wirtschaftlicher zu erstellen ist. Ein eisernes Werkstück
wird auf 15o0C erhitzt und-mit einem Korrosionsschutzüberzug beschichtet, der aus
einer Steinkohlenteerpechaufbereitung, bestehend aus Steinkohlenteerpech, Fluxölen
und Lösungsmittel, mit bis zu 20 % vorzugsweise o,l - 15 % Polyvinylchloridpulver
oder einem Gemisch aus Polyvinylchlorid-Polyvinylester-Mischpolymerisat~und Polyvinylchloridpulver
hergestellt ist. Der resultierende überzug läßt sich in hoher Schichtstärke herstellen,
eine Schicht von o,4 mm im Mittel ist porendicht bei einer Prüfspannung von 20.ooo
Volt, was einer Durchschlagsfestigkeit von ca.~500 kV/cm bei pulsierendem Gleichstorm
entspricht. Selbst die Korrosionsschutzüberzüge in dünneren Schichten, -die mit
dem erfindungsgemäßen Bindemittel hergestellt wurden, sind den üblichen Steinkohlenteerpech-
und Bitumenlacken weit und deutlich über legen, besonders was ihre mechanischen
Eigenschaften betrifft.
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Während diese Überzüge bei einer thermischen Dauerbelastung von looOC
über mehrere Stunden hinweg ihr plastisches Verhalten verlieren, bleibt der mit
dem erfindungsgemäßen- Bindemittel hergestellte Korrosionsschutz überzug noch vollwirksam.
Bei einer Dauerbelastung von mehr als loo Stunden bei looOC zeigen sich noch- keine
Versprödungserscheinungen. Die Biegefestigkeit im Dorn-Biegetest zeigt noch immer
die guten Werte- des 20fachen Prüfblechdurchmessers. Die mechanisch sehr widerstandsfähigen
Korrosionsschutzüberzüge zeigen Erichsen-Tiefungen von mehr als 9 m m.
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Als besonderen Korrosionsschutz für Stahl- und Gußrohre, die in stark
aggressiven Böden verlegt werden und die auch gegen Transportschäden und mechanische
Beeinträchtigung geschützt werden müssen, eignet sich gut ein Steinkohlenteerpech-Epoxydharzgemischr
das gegebenenfalls noch inerte Füllstoffe,
Verdickungsmittel und
Pigmente enthalten kann. Besonders bei der Verwendung von sogenannten Albinoteeren
lassen sich eingefärbte Korrosionsschutzüberzüge herstellen. Die ein Steinkohlenteerpech
bezw. Albinoteer enthaltende pastöse Anmischung aus einem feinpulverigen Epoxydharz
und dem entsprechenden Härter sowie de -m Pigment und inerten Füllstoffen wird auf
das zu schützende Rohr in an sich bekannter Weise aufgebracht bezw. aufgewickelt.
Das Werkstück wurde vorher auf ca. looOC erwärmt und gibt während des Prozesses
die Wärme an den Korrosionsschutzuberzug ab, wodurch dieser durchreagiert und erhärtet
und nach dem Auskühlen widerstandsfähig ist. Es resultiert ein wahlweise schwarzer
oder farbig eingefärbter Korrosionsschutzüberzug von besonderer Güte.
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Beispiel 1) 5 kg eines Gesteinsplittes üblicher Körnung, der für Walzasphalte
verwendet wird, wird auf 120 -. 15o0C erhitzt. Ein Gemisch aus 500 g Teer TV 49/51,
o,5 g Polystyrol und 1,5 g PVC-Pulver mit einem K-Wert von 70 werden unter kräftigem
Durchmischen auf das heiße Gestein aufgebracht.
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Das Mischgut ist nach kurzer Zeit verarbeitungsfähig und zeigt nach
dem Erkalten besonders gute Adhäsions- und Kohäsionswerte des Bindemittels. Außerdem
ist der überzug im Sinne der DIN 1996 Blatt 20 kerosin- und treibstoffbeständig.
Der erhaltene Walzasphalt ist besonders gegen höhere und sehr tiefe Temperaturen
unempfindlich, wodurch er sich für hochbelastbare Beläge empfiehlt.
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Beispiel 2) Ein Kabelband, das zur Armierung von Fernleitungskabeln
verwendet wird, ist gegen Korrosion zu schützen. Gefordert ist ein überzug mit einer
Schichtstärke von maximal o,o30 mm, der mechanisch belastet werden kann und der
eine Knickung des Kabelbandes verträgt.
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In einer Kabelbandbeschichtungsanlage wurde das Kabelband mit einem
Gemisch aus Normalpech, Albinoteer, Fluxöl, Lösungsmittel und inerten Füllstoff
sowie 11% Polyvinylchlorid, das pulverförmig eindispergiert wurde, beschichtet.
In einem Teunnelofen 0 von 250° wurde das beschichtete Kabelband in einer Geschwindigkeit
von 18 m/Min. getempert, wodurch der hochwertige Korrosionsschutz entstand. Der
resultierende Überzug war den gegebenen Anforderungen in Bezug auf die mechanischen
Abriebfestigkeiten und die Knickfestigkeit überlegen. Selbst bei einer thermischen
Belastung von mehreren Stunden bei looO C verändert sich der Korrosionsschutzüberzug
nicht.
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Durch Einsatz von sogenannten Albinoteeren und Farbpigmenten lassen
sich bei einem Gemisch Von Polyvinylester- Polyvinylchlorid-Copolymeren unter Zusatz
von reinem Polyvinylchloridpulver ein hochwertiger farbiger Korrosionsschutzüberzug
erstellen.
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Beispiel 3) Zu 2oo g einer Steinkohlenteerpechaufbereitung werden
94 g eines pulverisierten Epoxydharmes mit einem Erweichungspunkt von 96 - 1o40C
und einem Epoxydwert von o,lo - o,ll zugemischt.
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Die resultierende Mischung wird mit inerten Füllstoffen und 6 6 g
des bei Raumtemperatur flüssigen Härters, Amin-äquivalent 60, versetzt und auf pastöse
Konsistenz eingestellt.
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Die Aufbereitung ist lagerfähig und zeigt nicht die für Epoxydharz-Härter-Mischungen
üblichen Topfzeiten. Dadurch sind erhebliche Vorteile in der Lagerhaltung und Verarbeitung.
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Die Teer-Epoxydharzmischung wird auf ein Werkstück, das auf eine Temperatur
von 15o0C erhitzt wurde, aufgerakelt. Das Werkstück kühlt auf Raumtemperatur ab,
versehen mit einem dauerhaften Korrosionsschutz.
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Beispiel 4) In eine Lösung aus 30% einem Bitumen B 25/85 in Trichloräthylen,
werden lo% eines pulverförmigen Mischpolymerisat aus Polyvinylchlorid-Vinylazetat,
das gegebenenfalls noch andere Vinylester oder Acrylsäurederivate eindispergiert
bezw. eingemischt.
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Falls erforderlich können weitere in der Lacktechnik an sich bekannte
Zusatzmittel und Füllstoffe zugesetzt werden.
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In einem Durchlauferhitzungsgerät wird die Aufbereitung auf 80°C erwärmt
und auf das zu schützende Objekt mit einer Spritipistole aufgespritzt. Es resultiert
ein widerstandsfähiger und optisch einwandfreier Korrosionsschutz.
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Beispiel 5) In eine Mischung von 500 g Cumaron-Flüssigharz und 9o
g eines pulverisierten Epoxydharzes mit einem Hydroxrylwert von o,4o werden 113
g eines pulverisierten, verkappten Isocyanats Desmodur AP gegeben und dann auf ein
Prüfblech dünn aufgestrichen.
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Die so erhaltene Probe wird dann bei ca. l9o°C kurzzeitig getempert
und auf die gewünschte Reaktionshärte gebracht.
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Das Gemisch bildet einen gut verlaufenden und nach Erkalten sehr widerstandsfähigen
Film mit an sich bekannten Eigenschaften.