DE2018760A1 - Thermoplastische Massen - Google Patents

Description

Thermoplastlache Massen

Gegenstand der Erfindung ist eine thermoplastische Masse aus Bitumen und einem darin gelösten thermoplastischen Kunststoff.

Bekanntlich werden bituminöse Massen in großem Umfang technisch eingesetzt; so z.B. als Bindemittel im Straßenbau, als Tränkmittel und Deckmasse für Dachpappe, als Heißkleber, als Heißanstrichmittel und als Rohrbeschichtungsmittel.

Den bituminösen Massen (Bitumen, Teeren und Pechen) sind natürliche Grenzen gesetzt. Beispielsweise beträgt bei Destillationsbitumen nach DIN 1995 der plastische Temperaturbereich, bestimmt aus der Differenz zwischen Brechpunkt (nach Fraass) und Erweichungspunkt (Ring und Kugel), maximal etwa 70⁰C. Der Brechpunkt ist nur bei sehr weichen Bitumina befriedigend (B 300: -20°C), bei zäheren Sorten (B 15: +3⁰C) liegt er oberhalb O⁰C.

Daher kommt man mit den vorhandenen Bitumen-Typen gemäß DIN 1995 nicht mehr aus; in warmen Sommern wird ein beträchtlicher Teil der Straßenbeläge zerstört. Man verwendet nämlich, um Winterschäden an den durch Tausalze unterkühlten Straßendecken zu vermeiden, weiche Bitumen mit tiefen Brechpunkten, die sich im Sommer, irreversibel verformen können.

Bei Hochvakuumbitumen erreicht der Erweichungspunkt zwar 130

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bis 140 C, ihr Brechpunkt liegt aber wait oberhalb OC. Diese Typen haben auch eine sehr geringe Duktilität, was ihre Anwendbarkeit einschränkt.

Geblasene Bitumen haben plastische Temperaturbereiche von maximal 120 bis 130°C. Der Brechpunkt der hochwärmestandfesten Typen (B 115/15) liegt mit -1O°C günstig, genügt aber vielen Ansprüchen noch nicht. Auch ist die Duktilität gering, und di<Witterungsbeständigkeit ist für den Außeneinsatz wegen der Versprödung nicht ausreichend.

Die Verarbeitung von Bitumen erfordert bestimmte Viskositäten, wie sie z.B. für Asphalt-Tragschichten in B 300, B 200, B 80 und B 65 vorliegen< für Straßendecken in B 300 bis B 45, und in Gußasphalt zwischen B 65 und B 15. ähnliche produktionsbedingte Viskositätsanforderungen bestehen auch an Massen für Dachpappen, für die Isolation von Stahlröhren, das Verkleben von Papier, den Verguß von Kabeln, für bituminöse Bautenschutzmassen, für die Herstellung von Fußbodenbelagstoffen und viele andere Anwendungen. Mit geringer Viskosität sind nun zwangsläufig bei Bitumen niedrige Erweichungspunkte und starkes Fließvermögen innerhalb des Gebrauchsbereiches verbunden. Es gilt daher, bei Einhaltung der Viskositätsanforderungen den Erweichungspunkt zu erhöhen und das unerwünschte Fließen bei den Gebrauchsbedingungen zu vermeiden.

Die Haftfähigkeit der Bitumen gegenüber berührenden oder eingebetteten Stoffen ist nicht immer ausreichend. Die Beständigkeit der bituminösen Massen gegenüber Chemikalien wie Lösungsund Oxydationsmitteln ist nicht immer befriedigend. Auch bei Dauerwärmeeinwirkung oberhalb der Erweichungstemperaturen, z.B. beim Transport, werden bituminöse Massen erheblich verändert bzw. geschädigt.

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Es ist daher dringend erwünscht, bitumenartige, thermoplastische Massen zu entwickeln, die einen erhöhten Erweichungsbereich und verringerten kalten Fluß, dabei aber einen erniedrigten Sprödbruchbereich aufweisen, d.h. einen erweiterten plastischen Temperaturbereich besitzen.

Hierbei soll die Viskositätserhöhung durch Zusätze bei Verarbeitung und Transport möglichst gering sein: gleichzeitig werden gute Witterungsbeständigkeit, gleichbleibende Eigenschaften bei langdauernder Temperatureinwirkung bei Transport und Aufbereitung und gute Haftung zu berührenden Flächen oder ein- * gebetteten Stoffen gefordert. Die Anforderungen an die Härte sind unterschiedlich. Für einige Anwendungen sucht man hohe Erweichungspunkte, verbunden mit relativ geringer Härte (großer Eindrucktiefe nach DIN 1995), für andere - z.B. den Straßenbau - einen großen plastischen Temperaturbereich, verbunden mit möglichst geringer Eindringtiefe. Die zu entwickelnden Massen sollen bei den Gebrauchstemperaturen keine Ausschwitzerscheinungen und möglichst keine Oberflächenklebrigkeit zeigen. Einige Anwender, z.B. Hersteller von Röhren, bevorzugen auch die Verarbeitung vom Bitumen-Granulat aus.

Etwa zuzusetzende Komponenten sollen großtechnisch preiswert herstellbar sein und sich leicht einarbeiten lassen, im Bedarf sfalle durch Einsatz von Pulvern, Krümeln, handlichen Stücken oder Batchen. Sie sollen in geringen Mengen gute Wirkung erzielen. Produktionsbedingte Schwankungen von Bitumen oder Zusätzen sollten möglichst geringen Einfluß auf die Einmischbarkeit und auf die Qualität des Fertigproduktes haben.

Es ist bereits vorgeschlagen worden. Kautschuk- oder Gummimassen zuzusetzen.

Reifengummi-Regenerate sind wenig brauchbar, da die vulkanisierte Masse lediglich 'eingebettet, wird und sich nicht in dem

erhitzten Bitumen löstj.Qgg ^/^ / "j 51 7

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Naturkautschuk-Pulver löst sich zwar,.erhöht den Erweichungspunkt und erniedrigt die Ver sprÖdungsteinperatur, jedoch sind Hitzebeständigkeit und Lichtbeständigkeit nicht ausreichend. Auch muß der Kautschuk etwa 40 % Füllstoffe enthalten, um in Pulverform zu bleiben. Auch ist die Löslichkeit begrenzt, so daß man nur 3 bis 5 % Kautschuk zufügt.

Ähnlich wird Synthesekautschuk, dessen Löslichkeit etwas besser ist, bei Dauertemperaturen, wie sie beim Transport flüssiger Bitumen von der Raffinerie zum Verbraucher oder im Straßenbau vorkommen, abgebaut, womit die modifizierende Wirkung sinkt.

Der Einbau von Kautschuk-Latex stößt auf die gleichen Grenzen der Verwendbarkeit; hinzu kommt die Schwierigkeit des Einmischens, denn beim Einbringen der Emulsion in das über 15O°C erhitzte Bitumen verdampft das Wasser schlagartig und bewirkt störendes Schäumen der bituminösen Masse sowie Einschluß von Blasen in das Mischgut. Unkontrolliertes Gelieren des Kautschuks beeinträchtigt die Homogenität der Mischungen; die Abkühlung des Mischgutes durch das verdampfende Wasser erreicht 5 bis 1O°C.

Polychloroprenkautschuk - als Latex zugesetzt - ist relativ alterungsbeständig, erreicht aber nicht die erforderliche Stabilität für z.B. den Straßentransport, der bei etwa 200°c eine Woche und länger dauern kann.

Styrolbutadienkautschuklatex ist thermisch noch unbeständiger; auch seine Anwendung ist auf etwa 3 bis 5 % Festkautschuk, bezogen auf das bituminöse Bindemittel, begrenzt.

Nitrilkautschuk löst sich schlechter als die genannten Kautschuke und altert schneller.

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Die unbefriedigenden Verhältnisse werden hier dargestellt an verschiedenen Kautschuk-Typen (Bitumen, Teere, Asphalte, Peche 1966, Heft 9)y Zusatz je 3 % Feststoff. Die Werte in Klammern wurden nach Alterung (ASTM D 1754; 5 Stunden - 163°C) gemessen.

	80 ohne Zusätze	Penetration 25 0C vor (nach) Alterung	(55)	Erweichungs punkt vor (nach) Alterung	(51)	Duktilität 4 0C vor (nach) Alterung	(3)
B	6 Polychloropren (aus Latex)	88	(70)	45	(52)	19	(55)
3 ?	£ Naturkautschuk pulver	75	(57)	51	(54)	55	( 9)
5 5	6 Naturkautschuk (aus Latex)	61	(33)	55	(52)	10	(13)
3 ?	£ Naturkautschuk	90	(65)	60	(47)	25	(17)
3 °,	6 Polyäthylen- Vinylacetat	81	(38)	50	(60)	40	( 8)
35	6 Butylkautschuk	92	(85)	55	(43)	28	(17)
3 ?	£ Nitri!kautschuk	98	(50)	51	(50)	19	(20)
3 5	72	50	14

Man hat aber auch den Zusatz thermoplastischer Stoffe vorgeschlagen. Polyvinylchlorid muß mit der Masse längere Zeit er hitzt werden, wobei Zersetzung auftreten muß. Die Verbesserung der Mischung ist aber gering, und die Löslichkeit ist auf etwa 5 % begrenzt. Bei höheren Konzentrationen ist die Mi- . schung nicht mehr homogen. Auah Polyäthylen ergibt bis zu etwa 5 % homogene Mischungen, darüber hinaus kristallisiert beim Erkalten der Kunststoff wieder aus und zeigt sich als mikroskopische Inhomogenität. In der Auslegeschrifrt 1 301 141 wird behauptet, daß man Polyolefine wie Polyäthylen mit Bitumen in

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beliebigen Mengenverhältnissen mischen kann. Dem steht entgegen die DT-OS 1 469 971, worin es heißt, es sei eine bemerkenswerte Tatsache, daß zwar verschiedene plastische Materialien, Öle und andere Weichmacher mechanisch mit Polyäthylen gemischt werden können, jedoch nur'dampfgekrackte Petroleumharze wirklich löslich seien. Um die Löslichkeit zu verbessern, wird der Zusatz von einem Polymergemisch aus Polyäthylen und Vinylacetat empfohlen. Laut Auslegeschrift 1 3Ol 141 reicht aber die Alterungsbeständigkeit dieser Massen noch nicht aus. Auch die Kältebeständigkeit wird als nicht ausrei- ■ chend bezeichnet.

Copolymere aus Äthylen und Acrylestern sind zu zäh und lösen sich zu wenig. Sie werden daher ausschließlich als SOprozentige bituminöse Batche angeboten. Der Batch hat einen hohen plastischen Temperaturbereich, gute Standfestigkeit, und seine Dauertemperaturbeständigkeit übertrifft die der meisten als Bitumenzusätze bekannten Kautschuk- und Kunststoffprodukte. Das Produkt macht aber trotz der Anbatchung immer noch Verarbeitungsschwierigkeiten infolge der extrem hohen Schmelzviskos it ät, die Verarbeitungstemperaturen bis zu 22O°C oder im Gießverfahren maximal bis zu 25O°C erfordern kann (Kunststoffe 5,9 (1969) , 111-113) . Die Herstellung des Copolymeren aus mehreren Komponenten ist offensichtlich technisch aufwendig. Außerdem erscheint der 50prozentige Batch noch nicht vollständig homogen, was sich in Ausschwitzen des Bitumens an die Oberfläche und in merklicher Klebrigkeit der Fertigungserzeugnisse äußert. Diese Mängel sollen gemäß Auslegeschrift 1 301 141 durch homogenisierende Zusätze von Polyisobutylen oder Butadien-Mischpolymerisatön behoben werden.

Polyisobutylen führt zu nicht standfesten Mischungen; sie neigen zum kalten Fluß. Typen mit relativ geringem Molekulargewicht lassen sich leicht einarbeiten, erhöhen aber nicht den Erweichungspunkt^ sondern wirken eher weichmacberartig.

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Typen mit hohem Molekulargewicht wirken zwar besser, lassen sich aber Suflerst schwierig einarbeiten. Bei Temperaturen oberhalb 16O^PC tritt Entmischung ein.

Auch ataktisches Polypropylen ist bereits Bitumen zugesetzt worden. Das Polymere löst sich aber in heißem Bitumen, vor allem bei geringen Zusatzmengen, schlecht. Bei hohen Temperaturen rahmt es auf, beim Erkalten wird die Masse griesig inhomogen. Außerdem gibt ein ataktisches Polypropylen mit RSV 0,7 und 67 % Ätherextrakt einem Primärbitumen B 200 vor allem bei geringen Konzentrationen - nur mäßige Verbesserung, wie dies - ohne Rücksicht auf die Homogenität - in der Tabelle aufgeführt ist:

Konzentration at. PP (*)

Brech-' Penetra-¹ Duktili-

- purikt tion

tat

(1/lOmm) (cm)

Plastischer Temperaturbereich (grd)

44 45

-18	' 160	100	57
-19	95	40	' 63
-19	80	25	64

Auch die Dauerwärmebeständigkeit solcher Mischungen ist begrenzt, so daß sie für den Straßentransport nicht geeignet sind; eine polymerenreiche Phase rahmt nämlich auf; außerdem baut das Polymere thermisch ab. -

Daher gilt bisher, daß ein Stoff, der sich gut in Bitumen einarbeiten läßt, nur geringe Verbesserungen bringt, während gute Verbesserungen nur von solchen Stoffen stammen, die sich schwer einarbeiten lassen.

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Zwar werden in der französischen Patentschrift 1 527 402 Mischungen aus Bitumen, Mineralöl und Polybuten beschrieben? hierbei handelt es sich - wie man einem Vergleich mit der

Ix)
Firmendruckschrift OPPANOL B ' entnehmen kann - zweifellos um Polyisobutylen. In der niederländischen Auslegeschrift 67-15 512 werden zwar Asphaltmischungen mit 5 bis 95 % Polybuten- (1) behandelt; es wird aber nicht erkannt, daß gerade Mischungen, die weniger als 5 % Polybuten-(1) enthalten, besonders wertvoll sind. Vielmehr mußte man, da sich die Lehre der Schrift ausdrücklich auf die genannten Bereiche beschränkt, annehmen, daß die Randbereiche nicht brauchbar sind. -

Es besteht also noch immer· Bedarf an Bitumenmassen, die einerseits die geforderten, wesentlich verbesserten Eigenschaften besitzen, andererseits aber technisch und wirtschaftlich problemfrei zu erhalten sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgfemäß gelöst durch eine Zusammensetzung aus mehr als 95 Gewichtsprozent Bitumen und weniger als 5 Gewichtsprozent Polybuten-(1).

Als Bitumen gelten die dunkelbraunen bis schwarzen, zäh-klebrigen bis sprödharten, schmelzbaren Kohlenwasserstoffgemische, die bei der Aufbereitung von Erdölen gewonnen werden, oder die in Naturasphalt, wie z.B. in Trinidad, als löslicher, schmelzbarer Anteil vorkommen. Die Erweichungspunkte dieser Massen liegen zwischen +25 bis +180⁰C (DIN 1995, Ring und Kugel) , die Brechpunkte zwischen -25 C bis oberhalb Raumtemperatur (DIN 1995, Methode Fraass), und die Eindringtiefe zwischen 400 und 2/10 mm (DIN 1995). Auch Mischungen aus Bitumen

^y ' OPPANOL B - Druckschrift der Firma Badische Anilin- &

Soda-Fabrik AG (1967), Seiten 39 bis 40 109 844/1517

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mit ölen, z.B. Teerölen in sogenanntem Verschnittbitumen, werden durch die beschriebenen Zusätze verbessert.

Unter Polybuten-(1) werden Polymerisate des Buten-(1) oder Copolymerisate des Buten-(1) mit anderen Monomeren, vor allem mit anderen Olefinen mit 2 bis 20 C-Atomen, verstanden, wie sie in flüssiger Phase mit oder ohne Anwesenheit inerter Lösungsmittel oder in Gasphase katalytisch hergestellt werden, vor allem nach dem Niederdruckverfahren. Dazu gehören wachsartig-klebrige und hornähnliche feste Stoffe mit Molekulargewichten zwischen 40 000 und 4 Millionen mit unterschiedlicher Kristallinität, welche sich in Rohdichten zwischen 0,85 und 0,93 und in Ätherextrakten zwischen 0 und 90 % auswirkt. Der kristalline Anteil kann in den Modifikationen I, I , II und III vorliegen. Für den Zusatz eignen sich nicht nur die reinen Polymerisate, sondern auch Mischungen mit anderen Polymeren wie Polyolefinen oder Kautschuken, mit bituminösen oder öligen Stoffen sowie durch Polymerisation in öligen oder bituminösen Produkten gewonnene Mischungen.

Bevorzugt besitzt das Bitumen Erweichungspunkte zwischen 25°C und 90⁰C (DIN 1995, R.u.k.) und Eindringtiefen zwischen und 10 /10 mm. Es kann sich dabei sowohl um Primärbitumen als auch um geblasene Bitumen handeln. Der Blaseffekt kann auch während des Einmischvorganges oder nach dem Zusatz des Polybutene erfolgen. Besonders gute Effekte erzielt man mit Primärbitumen mit Erweichungspunkten zwisdhen 25 und 70°C und Eindringtiefen zwischen 350 und 15/10 mm.

Das Polybuten-(1) ist bevorzugt ein Polymeres mit Molekulargewichten zwischen 50000 und 4 Millionen, mit Rohdichten zwischen 0,85 und 0,92 und Ätherextrakteh zwischen 0,5 und 85 %. Die günstigsten Mischungen lassen sich erzielen mit Molekularge-

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wichten zwischen 80 000 und 3 Millionen, Rohdichten zwischen 0,88 und 0,91 und Ätherextrakten zwischen 20 und 80 %. Die höchste Wirkung in der Erweiterung des plastischen Temperaturbereiches erzielen Produkte mit Molekulargewichten zwischen 150 000 und 2,5 Millionen und Ätherextrakten zwischen. 2,5 und 60" %.

In allen noch zu beschreibenden Fällen kann das Polybuten auch aus verschiedenen Polymer-Spezifikationen bestehen, die gleichzeitig oder auch zu verschiedenen Zeitpunkten zugesetzt werden. Beispielsweise kann der Lösevorgang beschleunigt und die Homogenität noch verbessert werden, wenn anstelle von 4% eines hochmolekularen, isotaktischen Polybutene nur 2 % des genannten Polybutene und 2,5 % eines höher ataktischen Typs zugemischt werden.

Auch der an sich bekannte Zusatz anderer Kunststoffe wie Polyäthylen, iso-ataktisches Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polyäthylen-Acrylsäureester oder der Zusatz von Kautschuken wie Styrol-Butadien-Kautschuk, Naturkautschuk, Polychloropren oder Äthylen-Propylen-Kautschuk ist möglich und schränkt die Verwendung von Polybuten-(1) nicht ein. Das gilt auch für alle bekannten Zusatzmittel wie Fluxöle, Naturasphalt, Teeröle, Teerpeche, Kolophonium, Leinöl, Epoxide usw.

Überraschenderweise mischt sich Polybuten-(1) in einem sehr weiten Bereich von Kristallinität und Molekulargewicht leicht in bituminösen Massen - unter 5 % zugesetzt. Weder werden Inhomogenitäten noch Entmischungserscheinungen festgestellt. Die Herkunft des Bitumens innerhalb eines Typs nach DIN 1995 und damit der Gehalt an aliphatischen, naphtenischen und aromatischen Bestandteilen hat nur geringen Einfluß auf die Löslichkeit des Polybuten-CD. Die verwendeten Polybutene haben die folgenden Eigenschaften»

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Ätherextrakt-Bereich (%)	RSV	0,3	J·'3	2,0	2,5	3,7	!	■	4,0	6,0	j	1,3	3,5
O - 10	0,7	1,0	2,3	5,4			1,7
10 - 20	3,6				1,0 1,2
20-30	χ·3	4,0
3Ο - 40	3,5
40 - 5Ο	Ο,8	0,9	1.4
50 - 60	0,6	1,4	1,5
60-70	0,6	0,0	0,9
7Ο - 8Ο	1,4
8Ο - 9Ο

Der Zusairanenhang zwischen RSV-Wert und Molekulargewicht wird in folgender Tabelle gezeigt:

RSV

0.1 0,2 0,3 O.4 0,5 0,6 0,7 0,8 O,9 1,O 1,2 1.4 1.6 1,8 2.O 2,2 2,4

Molekulargewicht

14 000

35 000

61 000

90 000 122 000 156 000 192 000 230 000 269 000 310 000 394 000 482 000 574 000 669 000 766 000 866 000 968 000

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RSV

2,6 2,8 3,0 3,2 3,4 3,6 3,8 4,0 4,2 4,4 4,6 4,8 5,0 5,5 6,0 7,0 8,0

Molekulargewicht

1 070 000 1 176 000 1 282 000 1 390 000 1 499 000 1 609 000 1 719 000 1 830 000

1 943 000

2 055 000 2 169 000 2 282 000 2 396 000 2 683 000

2 971 000

3 550 000

4 130 000

Die verwendeten Bitumen-Typen sind:

Primärbitumen: B 300, B 200, B 80, B 65, B 45, B 25,

B

Hochvakuumbitumen: HVB 85/95; HVB 95/105? HVB 130/140 geblasene Bitumen:. 75/30; 85/40} 105/15; 115Λ5; 135/10 Verschnittsbitumen: VB 100; VB 500

Bevorzugt verwendete Mischungsverhältnisse:

Polybuten	Bitumen
1	99
'3 , ■—■	; 97
4,8	95,2

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Man stellt die erfindungsgemäßen Massen her, indem man zweckmäßig die,Zusätze in Pulverform einarbeitet. Bei schnell löslichen Typen können auch Klumpen von 200 bis 400 g Gewicht, bei nur geringer Erhöhung der Mischzeiten, homogen eingearbeitet werden.

Diese Stücke lassen sich aber nicht.gut handhaben und praktisch nicht dosieren. Hingegen ist die Dosierung von Stücken bis zu etwa 100 g noch möglich und gelingt leichter unterhalb 20, bevorzugt unterhalb 10 g, besser noch als Granulat. Der erhöhte Aufwand zur Herstellung des stückigen oder pulverförmigen Materials wird an der Mischanlage dadurch gerechtfertigt, daßdie Mischzeiten kurz gehalten und Arbeitskräfte eingespart werden können. Pulver und Granulat lassen sich am einfachsten automatisch dosieren.

Eine Schwierigkeit bei der Einmischung des Polybuten-(1) in Bitumen besteht darin, daß das Polybuten-(1) in der Regel klebrige Oberflächen hat, so daß es beim Transport zusammenklebt und beim Einmischen nur schlecht gehandhabt werden kann. Besonders an Mischanlagen für ι den Straßenbau wird dadurch das Einarbeiten stark erschwert.

Die Einarbeitung wird dann erheblich erleichtert, wenn das Polybuten in stückiger, Krümel- oder Pulverform vorliegt. Dieses Ziel kann erreicht werden, indem man das Polybuten-(1) während oder nach der Herstellung in Mengenverhältnissen von etwa 80/20 bis etwa 40/60.Teilen Polybuten-(1)/Bitumen mit Bitumen im Schmelzzustand mischt und beim Erkalten in geeigneter V/eise in stückige Form überführt; z.B. ähnlich der Herstellung von Kunststoffgranulaten.

Menge und Art des Bitumenzusatzes müssen je nach Art des Polybutene so ausgewählt worden, daß das Ziel - nicht klebendes Polybuten-Konzentrat zur Einmischung in das Bitumen erreicht wird.

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Beispielsweise werden hier als klebfreie Konzentrate benannt t

Polybuten- (1.)	RSV	ätherlöslich	Bitumen	Teile	Typ	Teile
0,6	65	5O	B 25	50
. 0,6	65	4O	B 45	6O
0,9	52	5O	B 8O	50
0,9	52	80	HVB 95/105	20
2,0	30	8O	B 45	20
2,8	60	5O	B 200	50
3,5	70	75	B 15	25
4,0	30	SO	B 25	20

Die Forderung nach Stücken, Granulaten oder Pulvern ist natürlich dort am dringlichsten, wo die Lösezeiten am längsten sind. Während sich 4,5 % eines Polybuten-(1) mit 60 % ätherlöslichem Anteil und einem Molekulargewicht entsprechend RSV =0,6 noch in ziegelsteingroßen Klumpen in einer Asphaltmischanlage unter den üblichen Bedingungen in etwa 40 Sekunden homogen verteilen, sollte man ein Polybuten-(1) mit 52 % Äther lös liehen» und RSV = 2 auf eine Teilchengröße von etwa 3 cm Durchmesser und ein solches vom RSV = 4 auf Pulverform einstellen. Hierbei wird das feinverteilte Pulver während Transport und Lagerung so stark aufgeschlossen, daß es beim Verarbeiten im Pertiger leicht homogen wird.

Die Lösegeschwindigkeit ist von verschiedenen Parametern wie folgt abhängig: ;

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	Lösegeschwindigkeit	höher
	qeringer	höher
Temperatur	tiefer „.	höher
Rührgeschwindigkeit	geringer	tiefer E-Punkt
Bitumen-Typ	hoher E-Punkt	klein
Polybuten-Teilchengröße	groß	hoch
Polybuten-Ätherextrakt	' . ■■ ■ gering	gering
Polybuten-RSV	hoch	gering . - -
Polybuten-Könzentrat ion	höher

Die ersten vier Zeilen sind einleuchtend. Kristallinität und Molekulargewicht stehen in komplizierter, zum Teil additiver Wechselwirkung. Werte dafür lassen sich nicht pauschal angeben, sondern müssen in Abhängigkeit von den anderen Parametern einzeln bestimmt werden. Zweckmäßig ist es, für das ausgewählte Material die Temperatur und Rührgeschwindigkeit mit den anderen technischen Daten abzustimmen. Um ein Beispiel für das komplexe Verhalten zu geben, sind in Abbildung 1 in Abhängigkeit von Ätherextrakt und RSV "Kurven gleicher Lösezeiten" angegeben (Minuten). Die Werte wurden ermittelt an 4,5prozentigen Lösungen von Polybuten-(1) _f in .Teilchen von etwa 0,1 g Gewicht bei 165°C in Bitumen 200. Die Kurven geben die Zeiten an, nach denen Inhomogenitäten nicht mehr zu erkennen sind.

Die Typen mit den geringen Lösezeiten *= 2 rain lösen sich innerhalb von Sekunden, sobald sie ihre Schmelztemperatur überschritten haben.

Die leicht löslichen Typen ergeben die größten Änderungen im Brechpunkt. Die größten Änderungen in Erweichungspunkt, Penetration und Duktilität verursachen hingegen die Typen mit den längsten Lösezeiten. Das kommt aber den Anwendungsgebieten entgegen, denn z.B. im Straßenbau, wo die Mischzeiten kurz

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sind, ist der Brechpunkt entscheidend wichtig, den Erweichungspunkt kann man aber durch die Wahl des Bitumens einstellen. Für die Anwendung als Folie ist hingegen der hohe Erweichungspunkt wichtig, man hat aber mehr Zeit, die Mischung herzustellen»

Außer der überraschend einfachen Herstellbarkeit zeigt sich, daE der plastische Temperaturbereich, d_ah. die Spanne zwischen Erweichungs- und Brechpunkt der Mischungen, sich nicht gemäß dem Verhältnis der Komponenten verbessert, sondern beträchtlich oberhalb der additiven Werte liegt.

Abbildung 2 zeigt die Zunahme der Erweichungspunkte handelsüblicher Bitumen bei Zusatz eines Polybuten-(1) mit 52 % Ätherextrakt und RSV 0,9«, Sie ist besonders hoch bei weichen Bitumen und beträgt dort 3°C je % Zusatz»

Abbildung 3 zeigt die Verbesserung der Brechpunkte, die bei allen Bitumen etwa 0,5 % für dieses Polybuten beträgt. Infolge dieser Verbesserungen wird der plastische Temperaturbereich (Abbildung 4) besonders dort angehoben, wo es besonders notwendig ist: bei den weichen Bitumen. Man erreicht so schon bei den weichsten Primärbitumen B 300 und B 200 plastische Temperaturbereiche, die so groß sind wie die der härtesten Primärbitumen B 25 und B 15 - aber verbunden mit noch verbesserten Kälteeigenschaften. Die gestrichelten Linien geben an, wie sich die Werte nach den eingesetzten Mengenverhältnissen rechnerisch verbessern würden, wenn man von den Eigenschaften des hier verwendeten Polybutens ausgeht: Erweichungspunkt 100°C, Brechpunkt -30°C. Die gemessenen Verbesserungen sind 4 bis 5mal besser.

Abbildung 5 gibt die Penetration der gleichen Mischungen wieder* Daraus ergibt sich, daß schon bei geringen Zusatzmengen

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die Eindringtiefe nach DIN 1993 kräftig abnimmt, das Bitumen also gegenüber verformenden Kräften oder Fließvorgängen steifer wird. Die Abnahme in der Penetration ist überall etwa gleich, wenn sie auf die Werte des reinen Bitumen bezogen bzw. logarithmisch aufgetragen wird.

Aus verbesserten Erweichungspunkten resultiert in Verbindung mit der Penetration eine Verbesserung des Penetrationsindex, siehe Abbildung 6. Besonders die Bitumen B 300 und B 200 werden dabei so verbessert, daß sie schon der Charakteristik der geblasenen Bitumen (+ 2) nahekommen.

Ein schwerwiegender Einwand gegen den Einsatz von Polymeren in Bitumen ist die erhöhte Verarbeitungsviskosität bzw. Verarbeitungstemperatur » Viele Zusätze erhöhen die Viskosität von Bitumen so stark, daß die üblichen Verarbeitungs- oder Temperaturbedingungen merklich variiert werden müssen. Durch höhere Temperaturen bei Transport oder Verarbeitung werden aber sowohl Bitumen als auch Polymerzusatz geschädigt.

So wird durch Zusatz von 3,75 % Ä'thylen-Acrylsäureester-Copolymerisat (das sind 7,5 % des im Handel befindlichen bituminösen Batches) die Viskosität von B 200 bei 150°C von 100 cSt auf 1000-cSt-- also um'den Paktor 10 - erhöht (Abbildung 7 - gestrichelte Linie)|, und auch in der französischen Patentschrift 1 527 402 wird das dort als Polybuten bezeichnete mutmaßliche Polyisobutylen ausdrücklich zum Zweck der Viskositätserhöhung zugesetzt.

überraschenderweise wurde gefunden, daß die Viskosität von Bitumen bei Zusatz von Polybuten-(D' kaum verändert wird, so daß bei der Verarbeitung koine Maßnahmen wie Temperaturerhöhung oder dergleichen getroffen werden müssen.. Die Viskon ItHtszunähme ist in einem breiten Band nur gering abhängig von·. Kristallinität und Molekulargewicht. Erst durch

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starke Zunahme von Molekulargewicht und KristallinitSt kann ein merklicher Anstieg in der Viskosität -verursacht verdien«

Abbildung 7 zeigt Viskositäten von Mischungen bei 150⁰C Die zugrunde liegenden Rohstoffe sind handelsübliche Bitumen und ein Polybuten- (Ϊ) mit 52 % Ätheresutrakt und RSV O₉9„ Die gepunktet© Linie zeigt das entsprechend© Verhalten bei Erhöhung der Kristallinit&t (Ktherextratfc « 28 %), und starker Erhöhung des Molekulargewichtes (RSV 3,8) „ Die Viskositätsänderung ist aber auch hier gering*.

Überraschend ist auch das Verhalten der neuem Mischungen bei der Wärmealterung,,· Man hätte hier erwarten müssen,·, daß die be· kannte starke Veränderung des Bitumens nicht durch einem geringen Zusatz eines Kunststoffes "aufgehalten werden kann. Das trifft jedoch auffallenderweise beim Polybuten-(1) nicht au, das Polybuten Übt auch in geringen Mengen schon eine Art Schutzwirkuurvg auf das Bituraeft aus, so daß die Eigenschaften der Mischungen bei Dauerwärmeeinwirkung erstaunlich konstant bleiben. Um diesen Effekt zu bbweisem„ kann man die Mischungen bei der für ein Bitumen unter Luftzutritt extrem hohen Dauertemperatur von 200 C in einem Wärmeschrank in offenen Schalen 72 Stunde« lang lagern.. Die Ausgangs·- und Endwerte von Bitumen und Mischungen sind in der Tabelle, der Verlauf ist in Abbildungen 8 rad 9 wiedergegeben.

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Eigenschaft	B O(h)	200 72 (h)	B 200 + 4, 0(h)	5% Polybuten-(D 72 (h)
Erweichungs punkt 0C	4O	67	48	54
Brechpunkt °C	-17	-8	-10,5	-15
Penetration 25°C 4°C	170 18	32 5	110 14	54 ■ . ■ 7
Duktilität 25°C 40C	100 80	5 0,5	" .- 60 22	32 ■ 6

Hier ändern sich die Werte des reinen Bitumens rapide, der Erweichungspunkt steigt um 27 grd, der Brechpunkt um 9 grd. Die Penetration fällt auf 1/5 des Ausgangswertes, die Duktilität sinkt bei 4°C auf 1/160 des Ausgangswertes. Viel besser verhält sich das gleiche Bitumen/ wenn ihm nur 4,5 % Polybuten-(1) zugesetzt wurde (hierbei sind Mittelwerte aus zwei Produkten, die je 4,5 % Polybuten mit RSV = 0,9 bzw. 3,5 und Ätherextrakt = 52 bzw. 75 % enthalten, eingesetzt). Der Erweichungspunkt steigt dabei nur um 6 grd, der Brechpunkt nur um 3,5 grd. Die Penetration verändert sich nur um die Hälfte, desgleichen die Duktilität bei 25°C, und bei 4°C hat die Duktilität noch 1/4 des Ausgangswertes. Das sind überraschende und in keiner Weise vorherzusehende Ergebnisse, denen höchste technische Bedeutung zukommt.

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Auch die Witterungsbeständigkeit wird durch den Zusatz von Polybuten-(1) verbessert. Bei Primärbitumen ohne Zusatz nimmt die Beständigkeit - geprüft in Xenotestgerät der Firma Heraeus, Hanau - mit steigender Härte von Stufe zu Stufe ab. B 300 und B 200 sind gut, B 65 und B 45 mittel, und B 15 ist mäßig witterungsbeständig - ähnlich geblasenen Bitumen. Setzt man nun beispielsweise einem B 80 4,5 % Polybuten zu, so wird dessen Witterungsbeständigkeit auf das Niveau von B 300 verbessert, der Erweichungspunkt entspricht aber B 65. Man erreicht dadurch ein in der Witterungsbeständigkeit um drei Stufen besseres Bitumen, womit sich dessen Anwendungsbereich außerordentlich erweitert.

Mit der Zusammensetzung des Polybuten-(1) ändörn sich die Eigenschaften der Mischungen, allerdings innerhalb des beanspruchten Bereiches nennenswert nur bei extremen Verschiebungen in Molekulargewicht (RSV) oder Ätherextrakt. Die Tabelle gibt die Größenordnung der Änderungen an, sie bezieht sich auf 4,5 % Zusatz.

Eigenschaft	Eigenschaft mit abnehmendem Ätherextrakt Tendenz ! pro 10 % Ätherextrakt	ca.0,l°C	sänderung mit zunehmender RSV Tendenz pro 1 RSV	ca.0,2°C
Erweichungs punkt	steigend	ca.0,05°C	steigend	ca.0,l°C
Brechpunkt	steigend	mal 0,97	steigend	mal 0,98
Penetration	fallend	mal 0,98	fallend	mal 0,99
Duktilität	fallend	fallend

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Beispielsweise ist im Fall eines isotaktischen, hochmolekularen Polybuten-(1) gegenüber einem weitgehend ataktischen, niedermolekularen Typ der Erweichungspunkt um etwa 2°C und der Brechpunkt um etwa 1°C höher, die Penetration um den Faktor 1,4 und die Duktilität um den Faktor 1,2 geringer.

Die Löslichkeit der Bitumen-Polybuten-Mischungen in typischen Lösungsmitteln ist ähnlich den reinen Bitumen. Wenn auf gute Löslichkeit Wert gelegt wird, soll der Ätherextrakt des Polybutene hoch sein.

Die Chemikalienbeständigkeit, besonders gegenüber Oxydationsmitteln, wird graduell verbessert. Da - analog zur Witterungsbeständigkeit - auch die Oxidationsbeständigkeit der Bitumen mit steigender Härte und besonders durch Blasen merklich abnimmt, kann man auch hier die Beständigkeit um einige Stufen verbessern.

In der Haftung werden die Bitumen durch den Zusatz von Polybuten- (1) leicht verbessert. Da die Haftung in den meisten Fällen der Bitumenanwendung vom Eindringvermögen der heißen Bitumen in Oberflächenstrukturen abhängt, ist sie indirekt ein Viskositätsproblem, und die nur gering ansteigende Viskosität wirkt sich gegenüber anderen Polymerzusätzen sehr günstig aus. ■

Infolge der ausgezeichneten und überraschenden Eigenschaften eignen sich die erfindungsgemäßen Massen vor allem für die

nachstehend beschriebenen Einsatzzwecke:

Straßenbau, Bitumenpappen, Heißkleber, Papiere und Heißan-

etrichmittel.

Für den Straßenbau kann die Mischung mit Polybuten-(1), da dieee thermisch stabiler als das zugrunde liegende Bitumen

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ist, erforderlichenfalls bereits bei der Herstellung des Bitumen in der Raffinerie erfolgen. Entweder entstehen dadurch Typen mit besseren Gesarateigenschaften, oder der Polybuten-Zusatz dient dazu* die vorgeschriebene Spezifikation zu erreichen. Auch die Herstellung höher konzentrierter Typen, dia als Batch dienen und vor desn Gebrauch der Endraischung zugesetzt werden, ist möglich.

Der Zusatz "kann auch im Vorratsbehälter an der Mischanlage erfolgen. Infolge der günstigen Löslichkeit, ist der Aufwand an RUhreinrichtungen minimal und In der Regel als Rührer oder Umwälzpumpe ohnehin vorhanden.

Zweckmäßig ist auch die Zugabe an der Asphalt-Mischeinrichtung. Bei Mischanlagen für Asphalt-Peinbeton wird die Mischung schon bei Zugabe \n etwa faustgroßen Klumpen innerhalb der dort üblichen Mischzeiten von nur 30 bis 60 Sekunden homogen, bei Zugabe feinerer Teilchen könnte die Mischzeit prinzipiell hoch verringert werden. Bei Zugabe des schwer löslichen, überwiegend kristallinen, "hochmolekularen Materials wird das Polybuten ä«ecB eile hohen Scherkräfte während des Mischvorganges gut verteilt, die vollständig® Lösung erfolgt aber erst in den ersten Minuten des zwangsweise erforderlichen Transports«, Die für Asphalt-Peinbeton üblichen Transport-Temperaturen von etwa 180°C stellen für die Mischung keine kritische thermische Belastung dar.

Die bessere WäOnealterung der Bitumenmischungen mit Polybuten macht diese Mischungen ganz besonders geeignet, die thermischen Bedingungen an Gußasphalt zu bestehen. Bei der Verarbeitung von Gußasphalt wird die bituminöse Masse meist stundenlang bei Temperaturen von IBO bis 24O°C gehalten. Diese Temperaturen halten die üblichen Polymer zusfitzo nicht aus. Polybuten-(1) wird hingegen nicht merklich geschfirKcft und übt einen günstigen Einfluß auf die Stabilität des Bitumens aus.

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Besonders bei Gußasphalt ist der Zusatz von Polybuten-(1) günstig, weil hier oft Bitumen-Typen mit hohen Erweichungspunkten wie B 45, B 25 und B 15 eingesetzt werden, die im Brechpunkt relativ hoch sind. Durch den Zusatz von 2 bis weniger als 5 % Polybuten-(1) zum Bindemittel kann ein weicheres Bitumen eingesetzt werden. Dessen günstiger Brechpunkt wird noch verbessert, der Erweichungspunkt wird auf die gewünschte Höhe durch den Zusatz eingestellt, die Penetration stellt sich ebenfalls auf den gewünschten Typ ein.

Für Asphaltmastix muß die Masse zum Verarbeiten homogen und dünnflüssig bei Temperaturen von 160 bis 200 C sein* Der dünnflüssige Zustand läßt sich infolge der nur geringen Viskositätszunahme bei Zusatz von Polybuten besonders gut erreichen, so daß auch bei Asphaltmastix der plastische Temperaturbereich durch Polymerzusatz erweitert werden kann, was durchaus nicht bei allen Polymerzusätzen der Fall ist (vergleiche Abbildung 7). ..■.■.■."." - ■"■ ■■.; : ^:

Für Bitumenpappen werden Rohfilzpappen, Glasvliese oder -gewebe oder Jutegewebe mit Bitumen B 200, B 80 oder B 65 getränkt, als Deckmassen werden praktisch alle geblasenen Bitumen verwendet. Die Fertigprodukte werden mit verschiedenen Mineralien bestreut.

Verwendet man statt des Primärbitumens ein solches, das mit Polybuten-(1) verstärkt ist, so", erhält man bei gleich eingestellter Härte einen tieferen Brechpunkt. Normalerweise können dazu 2 bis weniger als 5 % eines Polybuten-(1) mit RSV = 0,5 bis 2 und 0 bis 70 % Ätherextrakt verwendet werden. Bei -höheren Anforderungen ist es zweckmäßig, den ätherlösliehen Anteil zu verringern und/oder die Kettenlänge zu vergrößern. Auch der Zusatz verschiedener Typen gleichzeitig ist vorteilhaft, z.B. 2% Polybuten mit 0 bis 10 % Ätherextrakt und RSV =

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BAD OBiGiNAU

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3 bis 5 und 2,5 % Polybuten mit Ätherextrakt = 40 bis 70 % und RSV 0,5 bis 1,5.

Das geblasene Bitumen kann in seinen temperaturabhängigen Eigenschaften weitgehend durch den Zusatz von Polybuten-(1) ersetzt werden und hat dann viel bessere Witterungseigenschaften.

Dadurch ist es möglich, Bitumenpappen herzustellen, die ohne mineralische Beschichtung der Witterung ausgesetzt werden können.

Für Heißkleber eignet sich der Zusatz von Polybuten, bevorzugt zwischen RSV =0,5 bis 2 und 20 bis 70 % Ätherextrakt.

Sie eignen sich dann als "schwimmende Kleber" zwischen den verschiedenen Werkstoffen und Kunststoffen, z.B. zwischen Metallen und Polyolefinen oder duromeren Kunststoffen und Polyolefinen. Sie können daher verwendet wer dien, um Stahlröhren mit Folien aus Polyäthylen (hart oder weich) oder isotaktischem Polybuten- (1) in der an sich bekannten Weise zu beschichten oder Röhren aus Glasfaser-Polyester mit dem erforderlichen Liner aus den genannten Polyolefinen auszukleiden.

In derselben Weise können Behälter mit Folien oder Platten aus Polyäthylen, Polypropylen oder Polybuten-(1) ausgekleidet werden. Diese Kunststoffe lassen sich mit den Üblichen Klebern nicht verkleben. Um Stahl damit z.B. gegen Abrieb zu schützen (beispielsweise für Rutschen, Bunker und selbstleerende Bahnwaggons) , muß man ungewöhnliche Kunstgriffe anwenden und in der Regel die Kunststoff platten^ durchbohren. Örtlich festgeschraubt''oder -geklemmt, hat dor Abrieb an der Verbindungsstelle einen Angriffspunkt, an idem der Verschleiß ansetzt. Die aufzubringenden Kunststoffplatten können - mit der Verbindungs-

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schicht beschichtet - angeliefert werden und werden dann durch Aufsintern der Verbundplatte oder durch Verkleben mit Heißbitumen mit der Unterlage verbunden. ' * .

Als Heißkleber bewähren sich die Mischungen auch zum Anbringen von Straßenmarkierungen aus Kunststoff, vorzugsweise auf bituminösen Fahrbahndecken. Da der Kleber eine gute Haftung zum Asphalt und zu Polyäthylen, einen großen plastischen Temperaturbereich und dabei gute Schub-Festigkeit haben muß, ist hier ebenfalls eine Mischung aus Bitumen und Polybuten-(1) zweckmäßig. Die geforderten Bedingungen sind etwa von Primärbitumen B 200 bis,B 45 oder geblasene Bitumen B 70/30 - beide mit 3 bis 4,5 % Polybuten-(1)-Zusatz - zu erreichen.

Papiere werden als getränkte Papiere in der Kabelindustrie mit weichen Bitumen, als einseitig belegte Papiere mit sehr harten griffesten Bitumen, als kaschierte Papiere mit geblasenen Bitumen und als im Stoff geleimte Papiere mit Bitumenemulsionen verwendet .

In der Kabelindustrie können die Bitumen geschmeidig gehalten werden durch den Zusatz von Polybuten- (1) mit hohem Ä'therextrakt von etwa 40 bis 80 %. Die Kettenlänge ist hier weniger entscheidend und kann zwischen 0,4 und 7,0 liegen. Einseitig belegte Papiere sind nur wegen der geringen Dichte der Bitumenschichten noch geschmeidig. Höhere Geschmeidigkeit läßt sich erzielen, wenn der zu erzielende Erweichungspunkt durch ein etwas weicheres Bitumen mit Zusatz von 1 bis 4,5 % Polybuten- -(1) eingestellt wird. Zweekmäßiig sollte der ätherlös liehe Anteil daher 60 % nicht Übersteigen, da die Papiere bei höherer Gebrauchstemperatur sonst klebrig werden. Die Kettenlänge kann zwischen RSV = 0,4 und 4,0 liegen.

Die Kaechierung von Papieren ist besonders dann kritisch, wenn infolge Einlage von Jutegewebem oder In Verbindung mit Krepp-

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BAD OHlGlNAL

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papier die Bituraenschicht - die normalerweise bei 40 bis 50

2 2

g/m liegt - auf Werte von 150 g/m und mehr ansteigt? bei dieser Schichtdicke müssen besondere geblasene Bitumen oder gar Spezialmischungen aus Bitumen mit Fettpechen oder fetten ölen eingesetzt werden, um den Anforderungen in Kälte und Wärme zu genügen, ohne beim Gebrauch oder beim Aufwickeln zu brechen.

Die erfindungsgemäßen Mischungen sind geschmeidiger als die bisher eingesetzten Bitumen und haben dennoch einen größeren plastischen Temperaturbereich. Zweckmäßig werden 3 bis weniger als 5 % von Typen mit 40 bis 70 % Ätherextrakt und RSV = 0,5 bis 3,5 eingesetzt.

Heißanstrichmittel,, bevorzugt auf Basis von Primärbitumen, werden zweckmäßig mit 1 bis weniger als 5 % Polybuten versetzt. Das bringt den Vorteil, daß diese Anstriche im Standvermögen bei Wärmeeinwirkung den geblasenen Bitumen näherkommen, deren Empfindlichkeit gegenüber der Witterung aber nicht teilen. Deswegen eignen sich die beschriebenen Mischungen zur AuSesiarafendung und/oder dort,'wo infolge Steilheit der gestrichenen Flächen das Bitumen abfließen könnte.

Für Beschichtungen von Transport- und Lagerbehältern sind solche Bitumenmischungen ebenfalls geeignet, besonders dort, wo ein hoher plastischer Temperaturbereich mit guter chemischer Beständigkeit verbunden sein maß. Es besteht ein Interesse,, Chemikalien, die von der Produktion her noch heiß sind, auch heiß abzufüllen. Das halten Bitumen* die ausreichend kältebeständig sind, nicht immer aus. Der geforderte plastische Temperaturbereich läßt sich aber durch Polybuten-(1) verbessern.

Für die Beschichtung von Röhren können Bitumen hoher Erweichungspunkte, besonders B 45 bis 15, Ilochvakuumbitumen B 85/95

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bad

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bis 95AO5 und geblasene Bitumen B 75/30 bis etwa 115A5 verwendet werden, denen 2 bis 4,8 % Polybuten der RSV 0,4 bis 5 mit Ktherextrakten zwischen 0 und 70 % zugesetzt werden. Die Mischung von hochmolekularem, isotaktischem Polybuten mit ataktischem Polybuten kann hier zusätzliche Vorteile bringen. Auch die Vermischung in Bitumen, die zusätzliche Polymeranteile enthalten, kann vorteilhaft sein, wenn diese Polymerzusätze den Anforderungen entsprechen*

Bei der Beschichtung von Röhren sind die Gegebenheiten dieser Industrie zu berücksichtigen, die verhältnismäßig geringe Bitumenmengen lange Zelte auf Temperaturen von etwa 200 C hält. Die Beschichtungen müssen dann bei Montage und Transport schlagende Beanspruchungen und tiefe Temperaturen aushalten können und möglichst witterungsbeständig sein. Zum Verlegen müssen sie mit einfachen Mitteln an den Sahweißstellen und an Schadensstellen nachisoliert werden können. Im verlegten Zustand muß die Isolationsschicht noch widerstandsfähig sein gegen das Durchdrücken harter Gegenstände wie Steine usw. Diese Forderungen werden - wie aus der Beschreibung der Eigenschaften hervorgeht - durch den Zusatz von Polybuten-(1) begünstigt. ^:

Beispiel 1

Bitumen B 200 wird mit Polybuten-(1) - RSV = 0,9; 52 % Ätherextrakt - in Stückchen von ca. 0,1 g Gewicht in einem dickwandigen Becherglas ("Chlorierungötopf") innerhalb von ca. lO min auf 170°C erhitzt. Die Masse wird mit einem FlügelrÜhrer weitere 5 Minuten gerührt. Die Gesamtmenge der Mischungen beträgt jeweils 400 g, die Konzentration an Polybuten-(1) 0,5; 1; 2; 3» 4| und 4,8 %. Die Eigenschaftswerte der Mischungen nach DIN 1995 eind in Abbildung 2 bis 6 wiedergegeben.

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Beispiel 2

Unter den Bedingungen von Beispiel 1 werden mit B 300, B 80, B 65, B 45, B 25 und B 15 Mischungen mit 1? 2? 3 und 4,8 % Polybuten hergestellt. Bei B 25 und B 15 wird die Temperatür auf 180°C erhöht. Die Eigenschaftswerte sind im Bild 2 bis 6 wiedergegeben.

Beispiel 3

Um die zur homogenen Auflösung erforderliche Zeit und Temperatur festzustellen, werden die Versuche aus den Beispielen 1 und 2 wiederholt und mit anderen Bitumen ergänzt. Dabei wird von Hand mit dem Thermometer gerührt, um die Schmelze ständig beobachten zu können. Die Versuchsmengen betragen je 100 g. Das Bitumen wird in einem emaillierten Stahlbehälter innerhalb von 5 bis 10 min auf die in der Tabelle angegebene Temperatur erhitzt» Das Polybuten wird in Stückchen von etwa 0,1 g (Typ 952 ^) bzw. 0,5 g (Typ 665 ^***) in einer Portion zugegeben und von Hand gerührt. Die zur homogenen Auflösung innerhalb von 2 bis 5 Minuten erforderlichen Temperaturen sind als Bereiche angegeben; die Menge liegt in allen Fällen zwischen 1 und 4,8 %.

Bitumen-Typ	Polybuten-Typ 1	Temperatur
B 300 bis B 15 B 75/30; 105/15; 115/15 B 135/10 HVB 85/95;, 95/105 HVB 130/140	952^ I 952 952 665 665·	160 170 180 160 180.

Typ 952 bedeutet RSV = O,9; Ätherextrakt = 52 % Typ 665 bedeutet RSV = o,fi; Ktherextrakt ·= 65 %

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Beispiel 4

Um die Abhängigkeit der Lösegeschwindiglceit vom Molekulargewicht und vom Ätherextrakt zu ermitteln, werden mit der Versuchsanordnung von Beispiel 3, aber konstant bei 16O°C, Löseversuche mit je 95 g B 200 und 5 g Polybuten-(I) etwa 30 verschiedener Typen durchgeführt. Die Ergebnisse sind als "Kurven gleicher Lösezeiten¹* in Abbildung 1 wiedergegeben.

Beispiel 5

Je 95 g Bitumen B 300 werden in der Versuchsordnung von Beispiel 3 auf 180°C erhitzt, je 5 g Polybuten-(1) der in der folgenden Tabelle angegebenen Zusammensetzung zugegeben und bis zur Homogenität gerührt. Die Werte der Mischungen nach DZN 1995 sind in der Tabelle wiedergegeben.

B 300	Polybuten iaotaktiech	Polybuten) Typ 665	Erwei chungs punkt (°c)	Brech punkt (°C )	Penetra tion ( 1AOnIm)
95 95 95	1 2	4,5 3,5 2,5	35 48 50	-18 -20 -10	260 150 130
Beispiel 6

In der Versuchsordnung von Beispiel 3 werden verschiedene Kunststoff- oder Kautschuk-Produkte pnter den in der folgenden Tabel-Ie angegebenen Zeit-, Temperatur- und Mengenbedingungen zugegeben. Zu der Mischung werden bei 170°C die angegebenen Mengen und Typen Polybuten-(1) gegeben und 10 min lang gerührt. Die Eigenschaften sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.

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Bit Typ	u m e n' Menge (g)	Z Art	u s a t ζ Menge (g)	Temp.	Rühr zeit (min)	Polybuten Typ Menge (g)	2	Erwei chungs punkt (0C)	Brech punkt	1 Pene tra tion (lAOnan)
B 200	93	PE weich	5	190	15	isotakt.	4,5	54 (39)	-18 (-17)	80 (160)
B 300	91	PP ataktisch	4,5	180	30	952	5	53 (34)	-21 (-18)	1.10 (260)
! 3 90	75	2 Äthylen-Acryl- ester+Bitumen	i) * 20	200	40	665	4	100 (46)	-22 (-12)	15 (90)
B BO	91	NK-Pulver X3		180	20	952	4	64	-14	40
B 200 ι	92	SBR-Kautschuk (als Latex)	4	100 -170	30	3570	66	-16	45

Handslsname: LUCOBIT

Handelsnames PULVATEX, enthält 40 % Füllstoff

In Klammern sind unter den Eigenschaftsangaben die
Werte der Ausgangsbituraen angegeben. -

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Beispiel 7

Eine 4,5prozentige Mischung von Polybuten-(1) wird auf folgendem Wege hergestellt: 2,5 kg Polybuten-(1), Typ 3570 (RSV 3,5? 70 % Ätherextrakt), werden in einem 5-1-Kneter (Hersteller ι Meili, Typ 5 LNS) mit 2,5 kg B 80 bei 180⁰C Knetertemperatur innerhalb von 20 min (Kneter und Bitumen vorgeheizt) homogenisiert* 4,5 kg dieser Masse werden in einem Bitumenkocher zu etwa 45 kg Bitumen B 80 gegeben und bei etwa 180⁰C in ca. 10 min homogen verrührt. Diese Massen haben einen Erweichungspunkt von 63°C_# einen Brechpunkt von -14°C und eine Penetration von 35 ÄO mm.

Beispiel 8

In einer kontinuierlichen Mischanlage werden je 10 t Asphaltfeinbeton aus je 630 kg Bindemittel und je 9370 kg Mineralmasse hergestellt. Die Mischtemperaturen liegen bei etwa 200°C, die Mischzeiten betragen 40 see beim Zusatz reinen Bitumens, 80 see bei Zusatz von Bitumen und Polybuten. Polybuten mit RSV = 0,9 und 52 % Ätherextrakt wird in faustgroßen Klumpen zugegeben und verteilt sich innerhalb der Mischzeiten homogen. Die drei 10-t-Chargen werden wie im StraBenbau üblich an die Baustelle transportiert und verweilen bis zum Einbau bis zu 5 Stunden bei Über'160⁰C,

Der Einbau erfolgt mit einem Fertiger Typ "Vögele, Super 150", zwischen den einzelnen Mischungen wird im Einbau kein Unterschied festgestellt. Bei der Verfestigung mit der Walze zeigt sich desto schneller eine gute Verdichtung, je mehr Polybuten zugesetzt wird. Beim Einbau werden Proben gezogen, die die folgenden Werte ergeben:

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Polybuten-Menge (%) im Bindemittel

Erweichungspunkt (R. u.k. ⁰G)

Marshallprüfung

Stabilität (kg)_

Fließwert (1/lOmm)

0 3 4,5

50 55 59

610 670 710

38 i 52

Beispiel 9

In einer kontinuierlichen Mischanlage werden je 1 t Gußasphalt hergestellt, wie in der Tabelle angegeben und in einer Probefläche verlegt. Die Mischtemperaturen liegen bei etwa 22O°C. Die Mischung wird zunächst wie üblich in 40 see hergestellt, danach wird das isotaktische Polybuten als Pulver und das ataktische Polybuten in faustgroßen Stücken zugegeben und nochmals 60 see gemischt. Der Einbau erfolgt nach etwa 3 Stunden Transport und Lagerung. Das Ausgangsbitumen ist B 45.

Bitumen

(kg)

isotaktisch

(kg)

Polybuten

Typ 3570 (kg)

Erweichungs punkt

Verformung (mm) bei

Würfeln, bei 1000 kp

(R.u.k. G) Belastung

Prismen, bei kp/cm² Belastung

72,5 71,5

1 1.5

1,5 2

2,7 2,2 1,9

4,1 3,6 2,9

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- 33 - ρ.ζ. 2462

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Beispiel 10

Dachpappen werden a) mit Primärbiturnen und geblasenen Bitumen» b) und c) mit verschiedenen Primärbitumen unter Zusatz von Polybuten- (IJ hergestellt. Streifen 0,333-kg-Rohfilzpappe von 50 cm Länge und 10 cm Breite werden in 200⁰C heißem Imprägnierbitumen getränkt und zwischen zwei im Wärmeschrank vorgeheizten Walzen abgequetscht. Die so gewonnenen Rohfilzpappen werden in das ebenfalls 200°C heifle Deckmassenbitumen getaucht und wie oben abgequetscht. Zusammensetzung und Eigenschaften sind in der Tabelle angegeben. Das ataktische Polybuten hat RSV = 3,5 und 70% Xtherextrakt. Die Deckmassen enthalten zusätzlich je 1 kg Schiefermehl.

Die Muster werden geprüft nach DIN 52 123. Die Kältebeständigkeit wird mit der Biegeplatte 25 geprüft. Abweichend von der Norm werden die Temperaturen nach oben bzw. unten so variiert, daß Abfließen bzw. Bruch eintrat. Die Witterungsbeständigkeit wird im Xenotestgerät 450 der Firma Heraeus, Hanau, geprüft. Sie entspricht den eingesetzten Deckmaesen.

schlecht *» geblasenes Bitumen gufc β Primärbitumen

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O CD OO

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Imprägnierbitumen Bitumen Polybuten I isο- ι atakt. : takt. Typ (g) (g) ! (g)	2000	-	95	1 Bitumei Typ	3eckmas (g)	ise Polyl iso- takt. (g)	3Ut en atakt. (g)	Wärmebe- ständigk. ( °C)	ι	Kältete st ändigk. ( °c )	Witterungsbe ständigkeit
B 200	1900	40	55	B 75/30	2000	_	MM	73	-14	schlecht
I B 300	1900		B 25	1900	-	95	72	'- 8	gut
j B 300		B 26	1900	40	55	- 7	gut

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ι

Beispiel 11

Ein eandgestrahltes Stahlrohr von ca. 200 mm Außendurchmesser wird im Wärmeschrank auf 80°C vorgewärmt. Eine Mischung aus 95,5 Teilen Bitumen B 65 und 4,5 Teilen Polybuten (RSV = 4,0? 35 % Ätherextrakt) wird bei 130°C mit einem Handbesen in einer etwa 1,5 mm dicken Schicht auf das Rohr aufgetragen. Unmittelbar danach wird ein Folienstreifen von 12 cm Breite und 0,7 mm Dicke unter leichtem Zug auf die Bitumenschicht so aufgewickelt, daß die Folie etwa 3 cm überlappt. Die tiberlappungsstelle wird zusätzlich mit der Bitumenmischung eingestrichen. Das bewickelte Rohr wird danach noch 30 min lang bei 100°C so gelagert, daa die beschichteten Stellen nicht aufliegen.

Beispiel 12

Lufttrockene Ziegelsteine ("Klinker") werden mit etwa 1 mm dicken Schichten verschiedener Zusammensetzung angestrichen und nach Erkalten je 2 Stunden von 5 zu 5°C steigenden Temperaturen ausgesetzt. In der Tabelle 1st außer der Zusammensetzung die Temperatur angegeben, bei der die erste deutliche Verformung beobachtet wird.

Bitumen	Teile	100	Polybuten-(1)	-	2	ataktisch	■	-	-	Teile	Fließbeginn
Typ	•	loo	isotakt.	—	Typ ,		-	3570
	loo	Teile	2	3570	952	_	( 0C )
B 300	loo .	■ ■» - -	2	665		35
B 200	95	_	—		—	40
B 80	96			3	45
B 45	95		4	55
B 300	98	3	50
B 2OO	95	—	50
B 80	97	5	60
B 45	3	60 ■ ■ .
B 45	65
B 25	75

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Claims (12)

1. Patentansprüche

   l\ Thermoplastische Masse aus Bitumen und einem darin gelösten thermoplastischen Kunststoff,

   gekennzeichnet durch eine

   Zusammensetzung aus mehr als 95 Gewichtsprozent Bitumen und weniger als 5 Gewichtsprozent Polybuten-(1).
2. 2. Thermoplastische Masse nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet durch ein

   Bitumen mit einem Erweichungspunkt zwischen 25 und 90°C mit einer Eindringtiefe zwischen 350 und 10 /10 mm.
3. 3. Thermoplastische Masse nach Patentanspruch 1, gekennzeichnet' durch ein Polybuten-(1) sowie dessen Mischpolymere mit anderen Olefinen mit einer Rohdichte zwischen 0,85 und 0,92, einem ätherextrahierbaren Anteil zwischen O und 85 % und einem Molekulargewicht zwischen 50 000 und 4 000 000.
4. 4. Thermoplastische Masse nach Patentanspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der Bitumenanteil der thermoplastischen Masse andere Kunststoffe, Kautschuke und/oder organische Zusatzmittel in an sich bekannter Weise enthält.
5. 5. Thermoplastische Masse nachiPatentanspruch 1 bis 4 zur Verwendung als Straßenbau-Bindemittel,

   gekennzeichnet durch einen

   Gehalt an 0,5 bis weniger als 5 Gewichtsprozent Polybuten-(1)

   1088U/1617-

   - 37 i O.Z. 2462

   17.4.1970

   mit einer Rohdichte von 0,86 bis 0,92, einem ätherlöslichen Anteil von O bis 80 % und einem Molekulargewicht zwischen 80 000 bis 4 000 000.
6. 6. Thermoplastische Masse nach Patentanspruch 1 bis 4 zur Verwendung für Bitumenpappen,

   gekennzeichnet durch einen

   Gehalt an 2 bis weniger als 5 Gewichtsprozent eines Polybuten- -(1) mit einem ätherextrahierbaren Anteil von 0 bis 70 % und einem Molekulargewicht von 100 000 bis 3 000 000.
7. 7. Thermoplastische Masse nach Patentanspruch 1 bis 4 zur Verwendung als Heißkleber,

   g e k e η η ze i c h η e t durch einen

   Gehalt an 1 bis weniger als 5 Gewichtsprozent eines Polybuten- -(1) mit einem Molekulargewicht von 100 000 bis 2 000 000 und 10 bis 70 % ätherlöslichem Anteil.
8. 8. Thermoplastische Masse nach Patentanspruch 1 bis 4 zum Tränken, Belegen, Kaschieren oder: Leimen von Papieren, , g e k e η η zeichnet durch einen

   Gehalt an 1 bis weniger als 5 Gewichtsprozent eines Polybuten- -(1) mit einem Molekulargewicht Von 80 000 bis 2 500 000 und 20 bis 70 %ätherlöslichem Anteil,
9. 9. Thermoplastische Masse nach Patentanspruch 1 bis 4 zur Verwendung als Heißanstrichmittel,

   gekennzeichnet dureh einen

   Gehalt an 1 bis weniger als 5 Gewichtsprozent Polybuten-(1) mit einem Molekulargewicht zwischen 100 000 und 200O 000 und 0

   - 38 - O.Z. 2462

   17.4.1970

   bis 75 % ätherlöslichem Anteil.
10. 10. Thermoplastische Masse nach Patentanspruch 1 bis 4 zur Beschichtung von Röhren, *

    gekennzeichnet durch einen

    Gehalt an 2 bis weniger als 5 Gewichtsprozent Polybuten-(1) mit einem Molekulargewicht zwischen 100 000 und 3 000 000 und 0 bis 80 % ätherlöslichem Anteil.
11. 11. Thermoplastische Masse nach Patentanspruch 1 bis 4 zur Beschichtung von Transport- und Lagerbehältern, gekennzeichnet durch einen

    Gehalt an 1 bis weniger als 5 Gewichtsprozent Polybuten-(1) mit Molekulargewichten zwischen 1 000 000 und 3 000 000 und 0 bis 80 % ätherlösliebem Anteil.
12. 12. Verfahren zur Herstellung der thermoplastxschen Masse nach Patentanspruch 1 bis 11,

    dadurch gekennzeichnet,

    daß man das Polybuten-(1) in Form eines Konzentrates aus 4O bis 80 Gewichtsteilen Polybuten-(1) und 60 bis 20 Gewichtsteilen Bitumen einsetzt.

    109844/1517