DE19601285A1

DE19601285A1 - Gummi umfassendes Granulat, Verfahren zu seiner Herstellung und Verfahren zur Herstellung einer Asphaltmischung unter Verwendung des Granulats

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Publication number: DE19601285A1
Application number: DE1996101285
Authority: DE
Original assignee: J Rettenmaier and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: J Rettenmaier and Soehne GmbH and Co KG
Priority date: 1996-01-16
Filing date: 1996-01-16
Publication date: 1997-07-17
Also published as: WO1997026299A1

Description

Die Verwendung von Kautschuk zur Modifikation von bituminösen Straßenbelägen und anderer Verguß- und Ab dichtmassen ist schon lange bekannt. Es geht dabei darum, der Masse, insbesondere dem bituminösen Straßenbelag, mit seinen durch eine verhältnismäßig rasche Erweichung bei klimatisch bedingten höheren Temperaturen und seine Ver sprödung und Rißanfälligkeit bei niedrigen Temperaturen gekennzeichneten rheologischen Eigenschaften einen Anteil der gummispezifischen Komponente "Elastizität" zu übertra gen. Insbesondere soll die Rißneigung verringert werden, indem durch den Gummianteil eine erhöhte elastische Nach giebigkeit unter den Temperaturspannungs- und Verkehrs belastungen erzeugt wird, und es soll auch die Haftung des bituminösen Bindemittels am Gesteinszuschlag verbessert werden.

Aus der CH-PS 410 031 ist ein bituminöser Belag für Fahrbahnen und Verkehrswege bekannt, der mit Gummischrot durchsetzt sein soll. Offensichtlich soll das Gummischrot lediglich mechanisch untergemischt sein. Der Belag soll bis zu 90% derartiges Gummischrot umfassen können. Ein solcher Belag erweist sich jedoch als in der Praxis nicht brauchbar, weil das Gummischrot mit den Bitumen lediglich vermischt, jedoch nicht chemisch verbunden ist. Es bleiben in den Bitumen an den Stellen der Schrotpartikel Hohlräu me, die Spannungskonzentrationen in der bituminösen Matrix erzeugen und Ausgangspunkte für Risse sind. Durch den Gum mizusatz in dieser Form wird hierbei die Rißanfälligkeit des Belages eher noch erhöht. Auf die Bindung des Bitumens an den Gesteinszuschlag hat das lediglich eingemischte Gummischrot ebenfalls keinen Einfluß.

Die Entwicklung hat schon frühzeitig den Gedanken der bloßen Beimischung von Gummipartikeln verlassen und sich Verfahren zugewandt, die nicht mehr eine disperse Vertei lung des Gummis in der Belagmasse, sondern eine ausgiebige Homogenisierung bei erhöhten Temperaturen vorsahen, um eine chemische Verbindung zwischen bindungsbereiten Grup pen der beiden Komponenten zustandezubringen.

So ist in der EP 305 225 B1 (DE 38 85 974 T2) ein Bindemittel beschrieben, welches 8 bis 10 Gew.-% Kautschuk mehl, 4 bis 6 Gew.-% Schweröl mit naphteno-aromatischem Charakter und 2 bis 3 Gew.-% Katalysator enthält, wobei der Rest auf 100 Gew.-% aus Bitumen besteht. Die verschiedenen Inhaltsstoffe des Bindemittels werden innig miteinander vermischt. Die Mischung wird auf eine Temperatur im Be reich zwischen 175 und 185°C gebracht, die unter Rühren für zwei Stunden aufrechterhalten wird, wobei sich eine Endviskosität zwischen 0,600 und 0,650 Pa·s einstellt. Die Temperatur der Mischung wird dann auf einen Wert abge senkt, der 160°C nicht überschreitet, wobei sich eine Viskosität einstellt, die 1,000 Pa·s nicht überschreitet. Bei der letztgenannten Temperatur wird die Masse in einem hermetisch dichten Behälter ohne Rühren für eine Dauer von bis zu zehn Stunden gelagert, wobei am Ende eine Viskosi tät vorhanden ist, die 1,000 Pa·s nicht überschreitet, bevor die Mischung gepumpt und erneut auf eine Temperatur im Bereich zwischen 175 und 185°C aufgeheizt wird, worauf sie verwendungsfertig ist.

Ein anderes Verfahren zur Herstellung einer Asphalt mischung mit Gummizusatz ist Gegenstand der WO 93/1707. Hierbei wird Asphalt mit Partikeln aus synthetischem oder natürlichem Gummi bei einer Temperatur von 160 bis 200°C gemischt, um die Partikel in Suspension zu bringen. Die Temperatur wird dann auf 220 bis 260°C gesteigert und es wird Luft unter hohem Druck eingeblasen, um die Gummian teile teilweise zu devulkanisieren. Die Mischung wird dann über mehrere Stunden in einer entsprechenden Vorrichtung homogenisiert. Anschließend wird ein Vulkanisiermittel zugegeben und erneut gerührt. Die Mischung ist dann ge brauchsfertig. Sie kann bei 150 bis 175°C länger als ver gleichbare Mischung gelagert werden, bevor sie auf die Verkehrsfläche aufgebracht wird.

Aus der DE-OS 21 19 178 ist ein Verfahren zum Her stellen einer Fahrbahndecke aus Makadam, Füllmaterial und einem Bindemittel in Form von Asphalt bekannt, bei dem der mit dem Füllmaterial und dem Bindemittel zu mischende Makadam nach dem Erhitzen mit Gummivulkanisatteilchen gemischt wird, die im festen Zustand beigefügt werden. Durch die hohe Temperatur des erhitzten Makadams soll das Gummivulkanisat in Folge einer teilweisen thermischen Veränderung oder Zersetzung an den erhitzten Gesteinsteil chen in dem Makadam haften.

Die FR-A 25 67 447 beschreibt eine Bitumen-Kautschuk- Mischung, die bei einer Temperatur von über 150°C (zur Erreichung einer für die Einmischung in einen Asphalt ausreichenden Dünnflüssigkeit) und unter 160°C (Startpunkt der Devulkanisation des Kautschuks) längere Zeit gelagert werden kann.

All diesen Beispielen ist gemeinsam, daß sie eine heiße Masse ergeben, die entweder an der Baustelle in eigens bereitgehaltenen beheizbaren mobilen Mischern und Reaktionsgefäßen hergestellt wird oder die in einer ent fernt gelegenen zentralen Fertigungsanlage zubereitet und mit Isoliertanks aufweisenden Kraftfahrzeugen an die Bau stelle gebracht wird. In beiden Fällen ist der apparative Aufwand erheblich und steht die Verarbeitung der Massen unter einem großen Zeitdruck, weil einerseits die Massen nur einige Stunden bis wenige Tage gelagert werden können, weil sonst durch den fortschreitenden Kettenabbau in den Molekülen des Bitumens und der Gummianteile eine den Ein bau der Massen behindernde Viskositätsverringerung und auch eine ihre Gebrauchseigenschaften beeinträchtigende Verminderung der Elastizität eintreten und weil anderer seits beim Transport bzw. beim Stehenlassen einer vorge fertigten Masse eine unzuträgliche Auskühlung zu befürch ten ist, der nur durch kostspielige Nachbeheizung entge gengewirkt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bereit stellung von Gummiasphalt für Verkehrsflächenbeläge zu vereinfachen und damit wirtschaftlicher zu gestalten.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiederge gebene Erfindung gelöst.

Die Idee besteht hierbei darin, nicht mehr fertige Belagmischungen herzustellen, in denen der Gummi schon enthalten ist und die in ihrer Gesamtmenge bei der Her stellung und anschließend in fertigem Zustand bis zum Einbau gegebenenfalls längere Zeit auf hoher Temperatur gehalten werden müssen. Es soll statt dessen vielmehr eine Art Masterbatch in fester Form bereitgehalten werden, welcher den Gummi in hoher Konzentration enthält und der erst im letzten Moment unmittelbar vor der Aufbringung des Belages in einer normalen Asphaltmischanlage zugesetzt wird.

Das Granulat soll bei Normaltemperatur rieselfähig sein, d. h. die Granulatpartikel sollen bei Umgebungstempe raturen von bis zu etwa 40°C nicht aneinanderkleben, so daß sie im Winter wie im Sommer leicht gefördert und do siert werden können. Das Granulat kann in Gebinden kon fektioniert oder in entsprechenden Transportern angelie fert werden, die pneumatische Fördereinrichtungen aufwei sen. Da das Granulat nach seiner Herstellung abkühlt und kalt aufbewahrt wird, hat es eine praktisch unbegrenzte Lagerfähigkeit. Der Verarbeiter kann sich die Asphaltmi schung nach seinen Wünschen zubereiten und aus einem zeit lich keinen qualitativen Veränderungen unterworfenen Vor rat je nach Bedarf einen höheren oder niedrigeren Gummi anteil hinzufügen.

Das Granulat ist hochkonzentriert, so daß die dafür anfallenden Transport- und Lagermengen relativ geringge halten werden können.

Das Granulat ist homogen. Es kann nicht von einer Verteilung von Gummipartikeln in dem Material des Granu lats gesprochen werden, weil die Gummipartikel bei der Homogenisierung ihre Individualität verloren und sich mit dem polymeren Material zu einer homogenen neuen Verbindung zusammengetan haben, in der der Gummi nicht mehr als Par tikel, sondern nur noch mit seinen elastizitätssteigernden Eigenschaften zutagetritt.

Der Ausdruck "sich auflösen" bedeutet einerseits die Auflösung unter Schmelzen in einer anderen Schmelze, z. B. geschmolzenem Bitumen. Außerdem soll aber auch das Schmel zen des Granulats im Kontakt mit einem erhitzten Gesteins zuschlag gemeint sein, der für eine Asphaltmischung be stimmt ist. Das Material des Granulats breitet sich dabei über die Oberfläche der Gesteinskörner aus und haftet aufgrund der Gummieigenschaften besonders gut an ihnen. Es bildet, wenn der erhitzte Gesteinszuschlag mit Bitumen zur Herstellung eines Asphalts vermischt wird, eine Art Haft vermittler zwischen dem Bitumen und den Gesteinskörnern.

Die Auflösung des aus homogenem Material bestehenden Granulats in der Asphaltmischanlage führt zugleich zu einer gleichmäßigeren und rascheren Verteilung der die Gummieigenschaften in den Asphalt einbringenden Anteile in der gesamten Asphaltmischung, weil der Gummi in dem poly meren Material bzw. dem Bitumen als Trägermaterial gewis sermaßen schon vorverteilt ist. Die Asphaltmischanlage kann in ihrer normalen Betriebsweise und mit kurzen Misch zeiten von weniger als einer Minute arbeiten, ohne auf die Verteilung des Gummis Rücksicht zu nehmen.

Der Gedanke, die Gummianteile in einem hochkonzen trierten Granulat unterzubringen, erleichtert also die Handhabung wesentlich, erspart mobile Misch- und Homogeni sieranlagen zur Einmischung der Gummianteile bzw. Isolier transporter und eliminiert jeglichen Verarbeitungsdruck, der sonst durch die begrenzte Lagerfähigkeit von heißen, die Gummianteile in Bitumen enthaltenden Mischungen gege ben ist.

Der Gedanke einer hochkonzentrierten Vormischung zur Beifügung von Kautschukanteilen zu bituminösen Belagmassen geht für sich genommen aus der CH-PS 479 773 hervor, wo das Vorgemisch 70 bis 90 Gewichtsteile Kautschuk, 5 bis 20 Gewichtsteile Kork und 5 bis 10 Gewichtsteile anorgani schen Füllstoff enthalten, also kein Bitumen. Die er wünschte chemische Reaktion zwischen dem Kautschuk und dem Bitumen findet also nicht bei der Herstellung des Vorge mischs statt, sondern erst später, wenn das Vorgemisch in den Asphalt eingemischt wird. Es handelt sich also ledig lich um eine mechanische Vormischung. Dementsprechend ist es auch nicht möglich, diese Vormischung als Granulat bereitzuhalten. Die Vorteile der Erfindung sind nicht gegeben.

Der Granulatgedanke zur Einmischung von Zuschlags stoffen in eine Bitumenmassen wiederum geht für sich ge nommen aus der EP 313 603 B1 hervor. Gegenstand dieser Schrift ist aber nicht die Herstellung eines bitumenhalti gen Vorprodukts, in welchem Reaktionen zwischen dem Bitu men und einem Zusatz schon stattgefunden haben, sondern die Einmischung von Füllfasern wie Zellulosefasern und dergleichen in eine Bitumenmasse z. B. für die Herstellung von Fahrbahndecken. Die Füllfasern führen in der Bitumen masse zu einer Art thixotropher Wirkung. Der Bitumenanteil in einer Asphaltmischung kann durch die Füllfasern erheb lich erhöht werden. Die Füllfasern werden in ein Binde mittel, z. B. wiederum Bitumen, eingemischt. Die Masse wird anschließend granuliert. Das granulierte Vorprodukt wird in den Asphaltmischer eingegeben, wobei das Bindemittel aufschmilzt und eine gleichmäßige, von Füllfasernnestern freie Verteilung der Füllfasern in der Gesamtmenge der Asphaltmischung gewährleistet wird. Eine mit der Reaktion des Gummis vergleichbare Reaktion des Bitumens des Granu lats mit den Füllfasern findet nicht statt.

Das polymere Material ist bei einer Ausführungsform der Erfindung ein polymerer Kunststoff, z. B. ein Elasto mer wie SBS (Styrol-Butadien-Styrol), SBR (Styrol-Butadien random) oder EVA (Ethylenvinylacetat). Auch Kunststoff abfälle wie PP (Polypropylen) oder PE (Polyethylen) kommen in Betracht (Anspruch 2).

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch Bitumen der Reaktionspartner des Gummis.

Das polymere Material und Gummi bzw. Bitumen und Gummi sind zwar die Hauptbestandteile des Granulats, doch kann dieses außerdem noch 0 bis 25 Gew.-% an die Eigen schaften des Gummiasphalts verbessernden Additiven ent halten (Anspruch 3).

Die Erfindung erstreckt sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung des Granulats nach Anspruch 4, bei welchem das polymere Material bzw. das Bitumen und Gummigranulat in Mischung in einem Kneter bei Temperaturen von 150°C bis 300°C an der Gehäusewand einer Homogenisierung unterworfen und das entstandene homogene Material anschließend granu liert wird.

Bei der Homogenisierung treten Scherkräfte auf, die die Komponenten besonders intensiv zusammenführen und im Verein mit der erhöhten Temperatur die gewünschte chemi sche Integration der Masse zustandebringen soll. Die Mes sung von Temperaturen innerhalb der zu homogenisierenden Masse ist schwierig. Aus diesem Grund ist die Temperatur an der Gehäusewand des Knetergehäuses angegeben, welches ja aus gut wärmeleitendem Metall nicht allzu großer Wand stärke besteht, so daß die gemessene Temperatur an der Außenseite sich nicht allzusehr von der Temperatur der Masse in der Nähe der Innenseite der Wandung des Kneterge häuses unterscheidet. Auch sind natürlich Messungen mit einem in eine Bohrung der Gehäusewand eingeführten Thermo element an der der Masse zugewandten Innenseite der Gehäu sewand möglich.

Die starke Walkung des zu homogenisierenden Materials führt jedoch zu einer Temperaturerhöhung innerhalb dessel ben, die durchaus erheblich sein kann und die Gummianteile bereits depolymerisiert. In diesem Zustand ist der Gummi einerseits gut verteilungsfähig und andererseits besonders reaktionsbereit, so daß sich die ungesättigten Molekül gruppen einerseits des Gummianteils andererseits des An teils an polymerem Material bzw. des Anteils an Bitumen bzw. etwaiger sonstiger Anteile unter Schaffung einer neuen Verbindung zusammentun.

Je mehr die Temperatur steigt, desto mehr besteht die Gefahr, daß die Gummianteile und auch das Bitumen in Brand geraten.

Aus diesem Grund empfiehlt sich gemäß Anspruch 5 ein weitgehender Sauerstoffabschluß, insbesondere mittels einer Stickstoff-Schutzgasatmosphäre (Anspruch 6).

Das bei der Herstellung des Granulats eingesetzte Gummigranulat sollte soweit vorzerkleinert werden, wie es auf normalen Zerkleinerungsanlagen, die mit Messerschnitt oder mit Zerschlagung des durch flüssigen Stickstoff ver sprödeten Gummis arbeiten, durchführbar ist, d. h. es soll te ein Maximum der Korngröße unter 1,0 mm aufweisen (An spruch 7).

Die bevorzugte Quelle für das Gummigranulat ist zer kleinerter Altgummi, insbesondere Altreifen (Anspruch 8), die auf diesem Weg in größerem Umfang nutzbringend wieder verwendet werden können.

Das Gummigranulat kann im Kneter kalt dem auf 150°C bis 300°C vorgewärmten Bitumen zugegeben werden (Anspruch 9).

Alternativ ist es auch möglich, das Gummigranulat im Kneter auf eine erhöhte Temperatur zu bringen und das Bitumen in geschmolzener Form zuzugeben (Anspruch 10).

Außerdem können im Kneter 0% bis 25% der Gesamtmenge des zu homogenisierenden Materials an Additiven zugegeben werden (Anspruch 11), als welche unter anderem thermopla stische oder elastomere Kunststoffe, Schweröle, Fettsäuren und/oder feine Fasern (Anspruch 12) in Betracht kommen.

Die Additive verbessern die Gebrauchseigenschaften der damit versehenen Asphaltmischung.

Eine wichtige konkrete Ausgestaltung des Verfahrens sind die besonders hohen Scherkräfte gemäß Anspruch 13, die einerseits die reaktionsbereiten Gruppen der Hauptkom ponenten des Granulats fortlaufend intensiv zusammenbrin gen und außerdem zu einer besonders starken Erwärmung durch die Walk- oder Scherarbeit führen, die die zu homo genisierende Masse in Temperaturbereiche bringt, die das Material zu einer besonders durchgreifenden Reaktion ver anlaßt, deren Ergebnis eine überraschende Verbesserung der elastischen Eigenschaften einer mit dem Granulat herge stellten Asphaltmischung ist, wie es sich aus den nachfol genden Versuchsbeispielen ergibt.

Ein Beispiel für einen Kneter mit besonders hohen Scherkräften ist ein sogenannter Dispersionskneter (An spruch 14) nach der DE 32 16 939 C2, der auch in dem Auf satz von P. Rieg "STATOR-ROTOR" in der Zeitschrift "Kunst stoffe" 85 (1995), Heft 2, Seiten 196 bis 200 beschrieben ist.

Die Verwendung eines solchen Kneters für die Homoge nisierung des Materials für das erfindungsgemäße Granulat ergibt nicht nur bessere Eigenschaften des Granulats, sondern erlaubt es auch, mit einer Verweilzeit des zu homogenisierenden Materials von 2 bis 5 Minuten auszukom men (Anspruch 15), was einen erheblichen Fortschritt ge genüber den meist stundenlangen Homogenisierungszeiten bei hohen Temperaturen darstellt, die im Stand der Technik zu finden sind.

Auch die überraschende Tatsache, daß in dem Material des Granulats bis zu 90% Gummi untergebracht werden können und die Masse immer noch granulierfähig ist, dürfte we sentlich auf die Einbringung der hohen Scherkräfte im Verein mit den dabei auftretenden besonders hohen Tempera turen zurückzuführen sein.

Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zur Herstellung einer Gummiasphaltmischung für Straßendecken und dergleichen gemäß Anspruch 16, bei welchem bei der Herstellung einer üblichen Asphaltmischung aus Bitumen und einem körnigen, korngrößenabgestuften mineralischen Anteil in einer normalen und normal betriebenen Asphaltmisch anlage als Masterbatch für die Einbringung des Gummian teils ein Granulat nach den Ansprüche 1 bis 3 zugesetzt wird.

Dieser Aspekt betrifft die Grundidee der Erfindung, insofern er den Granulatgedanken zum Gegenstand hat, d. h. die Trennung der Komponenten der Asphaltmischung und des Gummianteils bis kurz vor der Herstellung des eigentlichen Gummiasphalts. Es können auf einfache Weise Asphaltmi schungen mit wählbaren Gummianteilen ohne besonderen Auf wand hinsichtlich der Asphaltmischanlage und ohne die Notwendigkeit, heiße flüssige Vormischungen in Isolierbe hältern bereitzustellen, und ohne Rücksicht auf Verarbei tungszeiten hergestellt werden. Das gummihaltige Granulat bleibt auf Normaltemperatur, bis es bei der Herstellung der Asphaltmischung in der Asphaltmischanlage zugesetzt wird.

Bei einer ersten Ausführungsform des Asphaltherstel lungsverfahrens (Anspruch 17) wird das Granulat dem er hitzten mineralischen Anteil beigemischt. Das Material des Granulats verteilt sich über die Oberfläche der Gesteins körner und verbindet sich aufgrund der Gummieigenschaften mit dieser innig, so daß es beim anschließenden Einbringen des mineralischen Anteils in das geschmolzene Bitumen wie eine Art Haftvermittler wirkt und die für die Eigenschaf ten des Asphalts wesentliche Haftung des Bitumens an den Körnern des mineralischen Anteils verbessert.

Diese Ausführungsform ist zwar bevorzugt, doch ist die alternative Ausführungsform, bei der das Granulat in das geschmolzene Bitumen eingebracht und der erhitzte mineralische Anteil erst dann zugegeben wird (Anspruch 18), ebenfalls nicht ausgeschlossen.

Die nachfolgenden Versuchsbeispiele 1 bis 5 dienen dazu, den Einfluß einer Homogenisierung unter erhöhtem Scherenergieeintrag zu illustrieren.

Das Material wurde einmal mit einem Doppel-Z-Kneter bei Temperaturen von 180°C an der Wandung des Kneterge häuses homogenisiert. Der Doppel-Z-Kneter wird auch als "doppelschaufliger Trogkneter" bezeichnet und ist in der Schriftstelle "Kunststoffmaschinenführer" 3. Ausgabe, herausgegeben von Dr.-Ing. Friedrich Johannaber, Carl Hanser Verlag München Wien, 1992, Seite 713 dargestellt ist. Bei der Homogenisierung in einem solchen Kneter fin det nur eine geringe Scherung und dementsprechend ein geringer Scherenergieeintrag in das Material statt. Das Gehäuse des bei den Versuchen verwendeten Doppel-Z-Kneters was doppelwandig ausgeführt, und es wurde beheiztes Öl durch den Zwischenraum zwischen den Wandungen geleitet, dessen Temperatur als "Temperatur an der Wandung des Kne tergehäuses" genommen wurde.

Die Vergleichsversuche wurden mit einem Dispersions kneter durchgeführt, wie er in der DE 32 16 939 C2 und in der Zeitschrift "Kunststoffe" 85 (1995), Heft 2, Seiten 196 bis 200 beschrieben ist. Bei dieser Art eines Kneters wird eine sehr starke Scherung des Materials vorgenommen, die auch zu einer bedeutenden inneren Temperaturerhöhung führt. Bei diesem Kneter waren an der Außenseite des Kne tergehäuses elektrische Heizmanschetten angebracht, und es wurde die Temperatur an der Wandung des Knetergehäuses mit Thermoelementen direkt gemessen.

Der Gummi wurde bei den Versuchen in Gestalt eines feinkörnigen Granulats, d. h. eines handelsüblichen Gummi mehls mit der nachfolgenden Siebkennlinie eingesetzt:

< 63 mµ
97,5% Rückstand
< 100 mµ	93,3%
< 200 mµ	68,1%
< 300 mµ	40,8%
< 500 mµ	0%

Die Siebkennlinie wurde bestimmt mit Alpine-Luft-Strahl siebung (3 min).

Dieses Gummimehl wurde mit der jeweils in Frage kom menden Menge an polymerem Material bzw. Bitumen und gege benenfalls Additiven vermischt und einerseits dem Doppel- Z-Kneter vorgelegt und 30 min bei 180°C an der Wandung des Knetergehäuses im geschlossenen System geknetet, anderer seits dem Dispersionskneter vorgelegt und bei 180°C an der Wandung des Knetergehäuses 3 min geknetet. Das fertig behandelte Material wurde auf Pellets mit einem Durchmes ser von etwa 8 mm granuliert.

Mit diesen Pellets, die den Gummi in hoher Konzen tration enthalten, wurden Bitumenmischungen hergestellt und an einem Prüfkörper bei 25°C nach 30 min die elasti sche Rückstellung gemessen. Die Verformung eines Bitumens setzt sich zusammen aus einem elastischen Anteil, der sich nach Wegnahme der Belastung zurückbildet (sog. elastische Rückstellung), und einem plastischen Anteil. Die elasti sche Rückstellung ist ein Maß für die Reversibilität einer auftretenden Verformung des Bitumen-Prüfkörpers und damit indirekt auch als Maß für die Elastizität eines mit einem solchen Bitumen hergestellten Asphalt-Straßenbelags. Rück stellungsmessungen an einem Asphalt-Prüfkörper kommen wegen des darin enthaltenen mineralischen Anteils nicht in Betracht. Die elastische Rückstellung nach Aufbringung einer definierten Belastung wird in Prozent gemessen.

Versuch 1

In diesem Versuch wurde ein Granulat nur aus einem polymeren Material (Polyethylen) und Gummi her gestellt. In den Doppel-Z-Kneter wurden folgende Ausgangs materialien eingegeben:
80 Gew.-% Gummimehl (Körnung s. oben)
20 Gew.-% Polyethylengranulat.

Mit dem erzeugten Granulat wurde ein Bitumen des Typs B65 (DIN 1995: Bitumen mit einer Penetration von 50 bis 75/10 mm; s. auch Versuch 6) mit einem rechnerischen Gum mianteil von 10% hergestellt, das eine elastische Rückstellung von 21% aufwies.

Vergleichsversuch 1

Die gleiche Zusammensetzung wurde in dem Dispersionskneter homogenisiert und ergab nach dem Einmischen in B65 auf einen Gummianteil von 10% eine
elastische Rückstellung von 52,9%.

Versuch 2

Auch in diesem Versuch wurde ein Granulat nur aus einem polymeren Material und Gummi hergestellt. Die Ausgangsmaterialien waren hier
80% Gummimehl (Körnung s. oben)
20% APAO (= Amorphe Poly-Alpha- Olefine, bestehend aus einem ataktischen Pro pylen-Ethylen-Copoly mer)
Das erzeugte Granulat wurde in B65 eingemischt, so daß die Endkonzentration an Gummi 10 Gew.-% betrug und es ergab sich eine
elastische Rückstellung von 40,7%.

Vergleichsversuch 2

Bei der Homogenisierung in dem Dispersionskneter ergab sich bei gleicher Zusammensetzung eine
elastische Rückstellung von 54,7%.

Versuch 3

Bei diesem Beispiel für ein Granulat aus Gummi und Bitumen wurden als Ausgangsmaterialien verwendet
50 Gew.-% Gummimehl (Körnung s. oben)
50 Gew.-% Granulat eines HV-Bitumens (Hochvakuumbitumens).

Das nach der Homogenisierung im Doppel-Z-Kneter erzeugte Granulat wurde in B65 eingemischt, so daß die berechnete Endkonzentration an Gummi 10 Gew.-% betrug. Es ergab sich eine
elastische Rückstellung von 56%.

Vergleichsversuch 3

Nach der Homogenisierung und Granulierung im Dispersionskneter ergab sich bei gleicher Zusammensetzung des Granulats nach Einmischung in B65 mit einem Gummianteil von 10 Gew.-% eine
elastische Rückstellung von 64%.

Versuch 4

Dies ist ein Beispiel für ein Granulat aus Gummi, Bitumen und einem Additiv. Als Ausgangsmaterialien wurden verwendet:
70 Gew.-% Gummimehl (Körnung s. oben)
10 Gew.-% SBS-lineare Type
(Styrol-Butadien-Styrol)
20 Gew.-% HV-Bitumen (Hochvakuumbitumen).

Das nach der Homogenisierung im Z-Kneter erzeugte Granulat wurde in B65 eingemischt, so daß die berechnete Endkonzentration an Gummi 10% betrug. Es ergab sich eine
elastische Rückstellung von 46%.

Vergleichsversuch 4

Herstellung des Granulats im Dispersionskneter analog der Rezeptur des Versuchs 4. Nach Einmischen in B65 auf eine berechnete Endkonzentration an Gummi ergab sich eine
elastische Rückstellung von 62%.

Versuch 5

Auch bei diesem Beispiel war ein Additiv zugegen. Als Ausgangsmaterialien wurden verwendet:
65 Gew.-% Gummimehl (Körnung s. oben)
10 Gew.-% SBR-Kautschuk
(Styrol-Butadien random)
25 Gew.-% B25 (Bitumen mit einer Na delpenetration von 20-30/10).

Die Einmischung erfolgte gemäß Versuch 4. Es ergab sich eine
elastische Rückstellung von 48%.

Vergleichsversuch 5

Herstellung des Granulats im Dispersionskneter analog zu Versuch 5. Nach Einmischen in B65 auf 10% Endkonzentration an Gummi ergab sich eine
elastische Rückstellung von 59%
Es zeigt sich also, daß die Art der Homogenisierungs behandlung auf die elastische Rückstellung, die ein Maß für die vorteilhaften Gebrauchseigenschaften des mit dem Granulat hergestellten Asphalt-Straßenbelags ist, einen deutlichen Einfluß hat. Offensichtlich wirken die bei der starken Scherung im Dispersionskneter in dem zu homogeni sierenden Material auftretenden inneren Temperaturerhöhun gen und das gleichzeitige durchgreifende Zusammenbringen immer neuer reaktionsbereiter Volumenbereiche in der Masse zu einer Förderung der Durchreaktion zusammen, die dem Granulat und schließlich dem damit hergestellten Asphalt belag die verbesserten elastischen Eigenschaften verleiht.

Versuch 6

Anhand dieses Ausführungsbeispiels soll der mögliche Einfluß von Additiven verdeutlicht werden. Ausführung und Rezeptur im Dispersionskneter siehe Ver gleichsversuch 1. Nach dem Einmischen in B65 auf eine Endkonzentration auf 10% Gummi und anschließendem Abkühlen ergab sich eine
Nadelpenetration von 40/10.

Vergleichsversuch 6

Es wurden zusätzlich 2 Gew.-% Fettsäure zugegeben. Es ergab sich eine
Nadelpenetration von 123/10.

Die Nadelpenetration nach DIN 52 010 ist ein wichtiges Qualitätskriterium für Bitumen und ein Maß für die Bitu menhärte. Sie ist durch die Eindringtiefe einer belasteten Nadel in einen Prüfkörper gegeben, wie es in dem Buch von Siegfried Velske "Straßenbautechnik" Werner-Verlag Düs seldorf (1993) S. 101-113, insbesondere S. 108, beschrie ben ist.

Durch diesen Versuch ist gezeigt, daß durch Additive in dem Granulat auch andere Qualitätskriterien gesteuert werden können.

Claims

1. Polymeres Material und Gummi oder Bitumen und Gummi umfassendes homogenes Material mit einem Anteil von 50 bis 95 Gew.-% Gummi als bei Normaltemperatur rieselfähi ges und bei einer Temperatur oberhalb 130°C sich auflösen des Granulat.

2. Granulat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Material ein polymerer Kunststoff ist.

3. Granulat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß es außer dem polymeren Material bzw. dem Bitumen und dem Gummi 0 bis 25 Gew.-% der Gesamtmenge an Additiven enthält.

4. Verfahren zur Herstellung eines Granulats nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das polymere Material bzw. das Bitumen und Gummigranulat in Mischung in einem Kneter bei Temperaturen von 150°C bis 300°C an der Außenseite des Knetergehäuses während einer Zeit von unterhalb 40 min eine Homogenisierung unterworfen werden und das entstandene homogene Material anschließend granuliert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenisierung unter weitgehendem Sauerstoffab schluß erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenisierung in einer überwiegend aus Stick stoff bestehenden Schutzgasatmosphäre erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, da durch gekennzeichnet, daß ein Gummigranulat mit einem Maximum der Korngröße unter 1 mm verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Gummigranulat ein solches aus zerkleinertem Alt gummi, insbesondere Altreifen, verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß das Gummigranulat im Kneter dem auf eine Temperatur im Bereich von 150°C bis 300°C vor gewärmtem Bitumen kalt zugegeben wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 8, da durch gekennzeichnet, daß das Gummigranulat im Kneter auf eine erhöhte Temperatur gebracht und dann das Bitumen in geschmolzener Form zugegeben wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß im Kneter 0 bis 25 Gew.-% der Gesamtmenge des zu homogenisierenden Materials an Additi ven zugegeben werden.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß als Additive thermoplastische oder elastomere Kunststoffe, Schweröle, Fettsäuren und/oder feine Fasern zugegeben werden.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenisierung in einem Kneter mit besonders hohen Scherkräften derart durchge führt wird, daß die Temperaturen im Innern des zu homoge nisierenden Materials dabei auf 200°C bis 350°C steigen.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich net, daß die Homogenisierung in einem sogenannten Disper sionskneter durchgeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß die Verweilzeit des zu homogenisierenden Materi als in dem Dispersionskneter 2 bis 5 Min. beträgt.

16. Verfahren zur Herstellung einer Gummiasphaltmi schung für Straßendecken und dergleichen, dadurch gekenn zeichnet, daß bei der Herstellung einer Asphaltmischung aus Bitumen und einem mineralischen Anteil in der normalen und normal betriebenen Asphaltmischanlage als Masterbatch für die Einbringung des Gummianteils ein Granulat nach den Ansprüchen 1 bis 3 zugesetzt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß das Granulat dem erhitzten mineralischen Anteil beigemischt und diese Mischung dann mit dem Bitumen ver mischt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich net, daß das Granulat in das geschmolzene Bitumen einge mischt und die Mischung dann mit dem erhitzten, minerali schen Anteil vermischt wird.