DE2033300B2

DE2033300B2 - Formmassen auf Basis von Polypropylen und Bitumen

Info

Publication number: DE2033300B2
Application number: DE19702033300
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr. 6700 Ludwigshafen Mueller-Tamm; Guenther Dr. 6703 Limburgerhof Pfirrmann; Hans-Georg Prof. Dr.Dr. 6736 Hambach Trieschmann
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1970-07-04
Filing date: 1970-07-04
Publication date: 1978-10-05
Also published as: DE2033300A1

Description

Die Erfindung betrifft Formmassen aus Bitumen und jo einem Gemisch aus zwei Propylenpolymerisate^ von denen das eine Polymerisat in siedendem Toluol löslich, das andere jedoch unlöslich ist.

Mischungen aus Bitumen mit Polymeren sind bekannt So werden beispielsweise durch Zusatz relativ geringer Mengen (ca. 5%) von Polyisobutylen oder Athylen-Vinylacetatcopolymeren die mechanischen Eigenschaften von Bitumen deutlich verändert. Andererseits ist versucht worden, Produkte mit hohen Kunststoffgehalten (ca. 50%) als Dichtungs- und Vergußmassen einzusetzen. Solche Produkte gewinnt man beispielsweise, wenn man Bitumen mit ataktischem Polypropylen oder mit Äthylen- Acrylester-Copolymerisaten homogen vermischt.

Alle diese Stoffmischungen haben einen gravierenden Nachteil. Sie zeigen bereits bei Zimmertemperatur ein starkes Ausschwitzen der öligen Bestandteile des Bitumens. Bei der Herstellung spritzgegossener Teile erschwert diese Erscheinung das Entformen. Bei Extrudaten, z. B. Folienbahnen, kann nur durch Pudern, z. B. mit Talkum, eine weitere Handhabung erreicht werden. Auch der Übergang zu geblasenen Bitumen oder gar zu Hochvakuumbitumen bringt nur eine graduelle Verbesserung. Eine thermische Behandlung, in der Praxis häufig unumgänglich, verstärkt das Ausschwitzen. Gemildert wird es durch starkes Füllen mit mineralischen Füllstoffen, wie Kreide, Schiefermehl oder mit Ruß. Diese Maßnahme führt jedoch zu einer merklichen Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften. b0

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, Kombinationen von Bitumen mit Kunststoffen zu finden, die die geschilderten Nachteile nicht aufweisen.

Es wurde gefunden, daß diese Aufgabe gelöst wird, wenn man als Kunststoff ein bestimmtes Gemisch aus zwei voneinander verschiedenen Polypropylenen einsetzt, die sich in ihrer Löslichkeit stark voneinander unterscheiden, aber in ihrer Intrinsic-Viskosität sowie in ihrer Molekuiargewichtsverteilung gleichen.

Die erfindungsgemäßen Massen bestehen aus Bitumen und einem Polypropylengemisch aus

a) 60 bis 80 Gewichtsteilen eines Polypropylens, von dem weniger als 1 Gew.-% in siedendem Toluol löslich ist, und

b) 20 bis 40 Gewichtsteilen eines Polypropylens, von dem mehr als 99 Gew.-% in siedendem Toluol löslich sind,

mit den Maßgaben, (I) daß die Summe der Gewichtsteile unter a) und b) jeweils 100 beträgt, (II) daß die Polypropylene unter a) und b) jeweils sowohl die annähernd gleichen Intrinsic-Viskositäten als auch die annähernd gleichen Molekulargewichtsverteiiungen, bestimmt nach der Methode der Gel-Permeations-Chromatographie, aufweisen und (III) daß die Absolutwerte der Intrinsic-Viskositäten , gemessen in Dekalin bei 130⁰C, jeweils im Bereich von 1 bis 10, vorzugsweise von 1,2 bis 3,8 liegen.

Unter dem Ausdruck »annähernd gleich« wird im vorliegenden Zusammenhang stets verstanden, daß keine der entsprechenden Kenndaten mehr als ±5% von dem Mittelwert der beiden betroffenen Kenndaten abweicht. Der unter Normaldruck in siedendem Toluol lösliche Anteil des Polypropylens wird bei einem Gewichtsverhältnis Polypropylen : Toluol von 5 :95 bestimmt. Gegenüber Formmassen aus herkömmlichem Polypropylen und Bitumen haben die erfindungsgemäßen Formmassen eine höhere Schockfestigkeit (Schlag- und Kerbschlagzähigkeit) und Verstreckbarkeit (Bruchdehnung).

Als Bitumenkomponente können alle gängigen Bitumenarten verwendet werden. Man erhält jedoch besonders hochwertige Produkte beim Einsatz sogenannter Hochvakuum- und geblasenen Bitumen. Die zuzusetzende Menge an Bitumen kann — je nach gewünschtem Verwendungszweck der resultierenden Mischung — stark variiert werden. So eignen sich vor allem Kombinationen des speziellen Polypropylen-Gemisches mit 10 bis 50 Gew.-°/o Bitumen als Spritzgußoder Extrusionsmassen. Höhere Gehalte an Bitumen führen zu Vergußmassen. Die Fließfähigkeit der erfindungsgemäßen Massen kann außer durch den Gehalt an Bitumen durch das Molgewicht des speziellen Polypropylen-Gemisches beeinflußt werden. Bezogen auf die Formmassen aus Bitumen und Polypropylen-Mischung verwendet man 5 bis 95 Gew.-% Bitumen.

Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende Polypropylen kann auf einfache Weise erhalten werden, wenn man von zwei wohlbekannten Tatsachen ausgeht:

1. Bei der üblichen Polymerisation des Propylens nach Ziegler-Natta — etwa in Toluol — entsteht ein Polypropylen, das aus je einem in siedendem Toluol löslichen und unlöslichen Anteil besteht. Die Intrinsic-Viskosität des löslichen Anteils ist erheblich geringer als die des unlöslichen Anteils.

2. Bei dieser üblichen Polymerisation läßt sich durch geeignete Variation der Verfahrensbedingungen (Verwendung von Molekulargewichtsreglern, Änderung von Temperatur und Druck, Modifikationen des Katalysatorsystems) ein Polypropylen herstellen, das, bezogen auf den löslichen als auch auf den unlöslichen Anteil, entweder eine relativ hohe oder eine relativ niedrige Intrinsic-Viskosität hat.

In der Praxis kann man dementsprechend in zwei getrennten Ansätzen ein Polypropylen A mit einer —

insgesamt — relativ hohen Intrinsic-Viskosität sowie ein Polypropylen B mit einer — insgesamt — relativ niedrigen Intrinsic-Viskosität herstellen, derart, daß der in siedendem Toluol lösliche Anteil des Polypropylens A dieselbe Intrinsic-Viskosität hat wie der in siedendem Toluol unlösliche Anteil des Polypropylens B. Werden die Polypropylene A und B auch bei sich so weit wie möglich nahekommenden Verfahrensbedingungen hergestellt, so sind dann im allgemeinen auch ihre Molekulargewichtsverteilungen gleich oder annähernd gleich. Durch Mischen — etwa in einem Kneter oder Extruder — der beiden letztgenannten Produkt-Anteile in den erforderlichen Mengenverhältnissen wird sodann das beim erfindungsgemäßen Verfahren einzusetzende Polypropylen erhalten. Es versteht sich jedoch von selbst, daß es beim erfindungsgemäßen Verfahren nicht auf die Art und Weise ankommt, nach der das zugehörige Polypropylen hergestellt worden ist, sondern nur auf die Spezifikation, die dieses Polypropylen haben muß.

Die erfindungsgemäßen Massen können mit üblichen mineralischen Füllstoffen oder Ruß hoch gefüllt sein. In Abhängigkeit von Art und Menge dieser Stoffe verändern sich die mechanischen Eigenschaften der Formmassen. Die Steifigkeit der Produkte kann auf diese Weise in weiten Grenzen variiert werden. Als Füllstoffe eignen sich beispielsweise Kieselgelpulver, pyrogen hergestellte Kieselsäure, Ruß, Schiefermehl, Gips, Kreide, Talkum, Asbest, Glaspulver, Glasfasern, Steinwolle, Schlackenwolle, Bentonit, Tonerde, Dolomitpulver, Glimmer, Titandioxid, Metalltitanate, Zinkoxid, Eisenoxid und Chromoxid. Es können aber auch organische Füllstoffe, wie Holzmehl oder -späne und/oder Korkmehl oder -granulat, verwendet werden. Die erfindungsgemäßen Formmassen können, bezogen auf Bitumen und das Polypropylengemisch, 1 bis 50 Gew.-% Füllstoffe enthalten.

Die: Herstellung der erfindungsgemäßen Mischungen kann in an sich bekannter Weise in den einschlägigen Vorrichtungen, z. B. Knetern, Mischern, Walzenstühlen usw., erfolgen. Die Temperatur, bei der gemischt wird, liegt zwischen 180 und 400⁰C, jedoch vorzugsweise bei 180 bis 250⁰C.

Als ein besonderer Vorteil ist zu erwähnen, daß die erfindungsgemäßen Formmassen eine hohe Verträglichkeit mit Füllstoffen verschiedenster Art besitzen, die erheblich besser ist im Vergleich zu Mischungen aus herkömmlichen Polypropylen-Typen und Bitumen. Ein weiterer Vorteil ist die sehr gute Verstreckbarkeit. Die Bitumen-Mischungen zeigen auch bei erhöhter Temperatur keine Ausschwitzerscheinungen. So ist beispielsweise die Oberfläche von Musterteilen aus einer Formmasse, bestehend aus 30 Gew.-Teilen Hochvakuum-Bitumen, das einen Erweichungsbereich von 130 bis 140° C hat, und 70 Gew.-Teilen des Polypropylen-Gemisches nach einer Lagerung von 70 Stunden bei 120° C noch trocken. Nahezu das gleiche Ergebnis erhält man, wenn anstelle des Hochvakuum-Bitumens ein geblasenes Bitumen (z.B. mit einer Penetration von 25 und

einem Erweichungspunkt von 85" C) verwendet wird.

Die erfindungsgemäßen Formmassen eignen sich zur Herstellung von Spritzgußartikeln, Folien, Rohren, Kabelummantelungen, Vergußmassen, Hohlkörpern und Teppichrückenbeschichtungen. Die Folien können

ίο — aufgrund der guten Zähigkeit und Verstreckbarkeit der erfindungsgemäßen Formmassen — verstreckt und in dieser Form zur Herstellung von Bändern für Gewebe, Gewirke und Teppichgrundgewebe verwendet werden.

Beispiel 1 Es wird ausgegangen von

A) einem üblichen feinpulvrigen Polypropylen, das aus einem in siedendem Toluol löslichen und unlösli chen Anteil besteht Die Intrinsic-Viskositäten, gemessen in Dekalin bei 130° C, sind: Unlöslicher Anteil: 3,6; löslicher Anteil: 2,6,

B) einem üblichen anderen feinpulvrigen Polypropylen, das aus einem in siedendem Toluoi löslichen und unlöslichen Anteil besteht Die Intrinsic-Viskositäten, gemessen in Dekalin bei 130°C, sind: unlöslicher Anteil: 2,7; löslicher Anteil: 1,6. Durch Extraktion mit siedendem Toluol isoliert man den löslichen Anteil des Polypropylens unter A) sowie den unlöslichen Anteil des Polypropylens unter B), worauf diese beiden Anteile — ihre Molekulargewichtsverteilungen (bestimmt nach der Methode der Gel-Permeations-Chromatographie) sind annähernd gleich — im Gewichtsverhältnis 25 : 75 miteinander bei 200⁰C in einem heizbaren Kneter homogenisiert werden. Zu der geschmolzenen Masse wird soviel Bitumen, das eine Penetration nach DIN 1995 von 25 und einen Erweichungspunkt von 85⁰C (B 85/25) hat, und Ruß zugeführt, so daß ein Bitumenanteil von 30% und ein Rußgehalt von 2% in der fertigen Masse resultiert. Nach 5minütiger Knetzeit wird die Masse über Extruder mit angeschlossener Granuliervorrichtung ausgetragen.

Das so erhaltene Granulat kann auf allen bekannten Spritzgußmaschinen zu Formteilen mit hochglänzender Oberfläche verarbeitet werden. Sie zeichnen sich durch hervorragende Zähigkeit aus.

Vergleichsbeispiel 1

Wie in Beispiel 1 beschrieben, mischt man 68 Gew.-Teile eines herkömmlichen Polypropylens, das eine Intrinsic-Viskosität von ca. 3 hat, mit 30 Gew.-Teilen Bitumen (B 85/25) und 2 Gew.-Teilen Ruß.

In Tabelle 1 werden einige charakteristische Eigenschaften dieser Formmasse mit den der erfindungsgemäßen Formmasse (Beispiel 1) verglichen:

Tabelle 1	Einheit	Prüfmethode	Mischung	Mischung
Eigenschaften			gemäß	gemäß
			Beispiel 1	Vergleichs
				beispiel 1
	%	DIN 53 455	600	20
Bruchdehnung	cmkp/cm²	DIN 53 453
Schlagzähigkeit			ohne Bruch	25
+ 20⁰C			ohne Bruch	12
O⁰C	cmkp/cm²	DIN 53 453
Kerbschlagzähigkeit			ohne Bruch	4
4-20° C

Beispiel 2

Die Polypropylen-Mischung gemäß Beispiel 1 wird — wie in Beispiel 1 angegeben — mit Bitumen der Penetration 25 und des Erweichungspunktes 85 (B 85/25) und Ruß gemischt, so daß der Bitumenanteil der Formmasse 40 Gew.-% und der Rußanteil 2 Gew.-% beträgt Aus der Formmasse werden Spritzgußteile, Rohre und Folien hergestellt

Veigleichsbeäspiel2

Wie in Beispiel 2 beschrieben, mischt man 58 Gew.-Teile eines herkömmlichen Polypropylens, das eine Intrinsic-Viskosität von ca. 3 hat, mit 40 Gew.-Teilen Bitumen (B 85/2Ü) und 2 Gew.-Teilen Ruß.

In Tabelle 2 werden einige charakteristische Eigenschaften dieser Formmasse mit den der erfindungsgemäßen Formmasse verglichen.

10

Tabelle 2	Einheit	Prüfmethode	Formmasse	Formmasse
Eigenschaften			gemäß	gemäß
			Beispiel 2	Vei-gleichs-
				beispiel 2
	%	DIN 53 455	450	10
Bruchdehnung	cmkp/cm²	DIN 53 453
Schlagzähigkeit			ohne Bruch	10
+ 20⁰C			ohne Bruch	5
0⁰C	cmkp/cm²	DIN 53 453
Kerbschlagzähigkeit			6	3
+ 20⁰C

Auch bei den Mischungen mit 40 Gew.-% Bitumen chem Polypropylen in den mechanischen Eigenschaften kommt die Überlegenheit der erfindungsgemäßen 25 zum Tragen. Formmassen gegenüber Mischungen mit herkömmli-

Beispiel

Man verwendet als Kunststoff-Komponente die in Beispiel 1 angegebene Polypropylen-Mischung. Diese Mischung läßt sich bei 180 bis 200⁰C vergießen und bei ca. 165⁰C verpressen. Im Gegensatz zu reinem Bitumen B 85/25 und Formmassen aus Bitumen B 85/25 und herkömmlichem Polypropylen zeigt die erfindungsgemäß hergestellte Formmasse keine Ausschwitzerscheinungen bei Temperaturen bis zu 40⁰C.

Claims

Patentansprüche:

1. Formmasse aus Polypropylen und Bitumen im Gewichtsverhältnis 5 :95 bis 95 :5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polypropylen ein Gemisch aus

b) 20 bis 40 Gewichtsteilen eines Polypropylens, von dem mehr als 99 Gew.-% in siedendem Toluol löslich sind, ist,

mit den Maßgaben, (I) daß die Summe der Gewichtsteile unter a) und b) jeweils 100 beträgt, (II) daß die Polypropylene unter a) und b) jeweils sowohl die annähernd gleichen Intrinsic-Viskositäten als auch die annähernd gleichen Molekulargewichtsverteilungen, bestimmt nach der Methode der Gel-Permeations-Chromatographie, aufweisen und (III) daß die Absolutwerte der Intrinsic-Viskositäten, gemessen in Dekalin bei 130⁰C, jeweils im Bereich von 1 bis 10 liegen.

2. Formmasse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie, bezogen auf das Polypropylen-Gemisch und Bitumen, 1 bis 50 Gew.-% übliche Füllstoffe enthält