DE2052043C3

DE2052043C3 - Mischungen aus bitumenhaltigen Vakuumrückständen und/oder Vakuumgasölen und amorphen Polyolefinen zur Herstellung von Formkörpern

Info

Publication number: DE2052043C3
Application number: DE2052043A
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Chem. Dr. 4660 Gelsenkirchen-Buer Kremser; Arnold 4390 Gladbeck-Zweckel Taube
Original assignee: Veba Oel Ag 4660 Gelsenkirchen- Buer
Current assignee: Veba Oel Ag 4660 Gelsenkirchen- Buer
Priority date: 1970-10-23
Filing date: 1970-10-23
Publication date: 1979-08-23
Also published as: US3859238A; AT313574B; NL7114486A; FR2113150A5; DE2052043B2; GB1371057A; IT941710B; NL171906B; JPS5641659B1; NL171906C; DE2052043A1; BE774336A

Description

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Formmassen aus bitumenhaltigen Vakuumrückständen bzw. aus Bitumen bestimmter Rohöle gemäß DlN 1995 erweichen bekanntlich schon bei Außentemperaturen oder wenig erhöhten Temperaturen und neigen unter Belastung auch bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen zu unerwünschter Verformung. Biegebzw. Zugbeanspruchungen halten geformte Baukörper aus reinen Bitumensorten nur kurzzeitig stand.

Es ist auch bekannt, daß man Bitumen unter Verwendung von Polyvinylverbindungen, vor allem Copolymerisaten aus Vinylverbindungen, in einigen Eigenschaften verbessern kann.

Auch Polyolefine, insbesondere Polyäthylen, sind dem Bitumen zugesetzt worden. Diese Zusatzstoffe besitzen jedoch den Nachteil, daß sie sich mit den bei der Bitumenverarbeitung üblichen Einrichtungen nur schwer und unvollkommen im Bitumen verteilen lassen und Entmischungserscheinungen zeigen können, die ihre Wirksamkeit erheblich beeinträchtigen.

Auch Mischungen aus Bitumen und Aethylenmischpolymerisaten (aus Aethylen, Vinylestern und/oder copolymerisierbare Acryl- und/oder Methacrylverbindungen) sind bekannt. So weisen z. B. Mischungen aus 50 Gewichtsteilen Bitumen mit einer DIN-Penetration von 45'/iomm, einem Erweichungspunkt Ring und Kugel von etwa 6O⁰C und 50 Gewichtsteilen eines Mischpolymerisates aus Aethylen und Vinylestern gegenüber reinem Bitumen verbesserte Eigenschaften auf, besitzen jedoch u. a. den Nachteil, daß sie nicht drucklos aus der Schmelze verarbeitet werden können, sondern den Einsatz von Schneckenpressen oder ähnlichen Vorrichtungen erfordern.

Es ist ferner bekannt, Normen- bzw. Oxydationsbitumen amorphes Polypropylen zuzusetzen. Derartige Mischungen weisen gegenüber reinem Bitumen einen erhöhten Erweichungspunkt Ring und Kugel auf, die Kältefestigkeit wird jedoch nicht verbessert und die Duktilität erheblich herabgesetzt. Auch zeigen solche Mischungen Unverträglichkeiten, die zu Entmischungen führen und die Verarbeitbarkeit beeinträchtigen.

Wir haben nun überraschender Weise gefunden, daß die geschilderten Nachteile der bisher bekannten Bitumen-Kunststoff-Mischungen vermieden werden, wenn man Mischungen aus einem bestimmten bitumenhaltigen Vakuumrückstand und/oder Vakuumgasölen mit einem amorphen Polyolefin verwendet.

Gegenstand der Erfindung sind demnach Mischungen zur Herstellung von Formkörpern, bestehend aus

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so

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ίο bestimmten bitumenhaltigen Vakuumrückständen und/ oder Vakuumgasölen von Rohölen und amorphen Polyolefinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumrückstand eine Dichte bei 25⁰C unter 1,000 g/ml, eine Viskosität bei 90° C von 10—30⁰E, einen Tropf punkt nach Ubbelohde von 30—50⁰C, vorzugsweise 36-48°C, und einen Flammpunkt nach Cleveland von über 250⁰C und/oder das Vakuumgasöl eine Dichte von unter 0380 g/ml und eine Viskosität bei 50⁰C von 5—50⁰E besitzt und der Anteil an bitumenhaltigem Produkt und amorphen Polyolefinen zwischen ^r> und 95 Gew.-% liegt.

Die bevorzugte Einsatzmenge an amorphen Polyolefinen liegt zwischen 30 bis 80 Gew.-%. Die Mischungen können gegebenenfalls bekannte mineralische und fasrige Zusatzstoffe enthalten. Derartige Formmassen besitzen im Vergleich zu reinen bituminösen Formmassen einen um 30—40⁰C höheren Erweichungspunkt nach Ring und Kugel, einen wesentlich höheren Penetrationsindex, obwohl sie kein Oxydationsbitumen enthalten. Verbessert sind ferner die Haftung auf Metall, Beton und Mineralien, die Bruchdehnung, die Kältebeständigkeit, der Widerstand gegen Verformung in der Wärme, die Korrosionsbeständigkeit, die Wasserdampfdurchlässigkeit und die Oelausschwitzneigung.

Gegenüber Mischungen von Bitumen mit Polyvinylverbindungen haben die erfindungsgemäßen Formmassen den Vorteil, daß besonders ihre Duktilität höher und ihre Verwendbarkeit daher vielseitiger ist. Gegenüber Mischungen von Bitumen mit Aethylenmischpolymerisaten haben die erfindungsgemäßen Formmassen den Vorteil, daß ihr Erweichungspunkt nach Ring und Kugel um 30—40⁰C höher liegt, desgleichen der Penetrationsindex (+ 9 bis +11 gegenüber + 4 bis + 5). Daraus folgt, daß die erfindungsgemäßen Formmassen wesentlich wärmebeständiger, leichter und drucklos verarbeitbar bei Temperaturen wenig oberhalb der Schmelztemperatur sind. Ebenfalls verbessert ist die Temperaturbelastbarkeit, Wasserdampfdurchlässigkeit und Ausschwitzneigung der öligen Bestandteile des Bitumenanteils.

Die Formmassen können üblicherweise durch Vermischen der Bitumenkomponente mit dem amorphen Polyolefin in Rührwerken hergestellt werden. Die in einer Vakuumanlage herstellbare bituminöse Komponente kann entweder als Vakuumrückstand direkt oder als Mischung aus einem weichen Vakuumrückstand und geeignetem schwerem Vakuumgasöl (Fluxöl) erhalten werden. Zur Erzielung verschieden standfester Formmassen kann einerseits die Viskosität bzw. das Mengenverhältnis der beiden bituminösen Komponenten variiert werden, andererseits der Anteil des amorphen Polyolefins in der fertigen Mischung. Die für die erfindungsgemäßen Formmassen notwendige Kunststoff-Komponente kann nach dem Verfahren der Niederdruck-Polymerisation unter Verwendung von metallorganischen Verbindungen und Verbindungen der IV bis VIII Nebengruppe als Katalysatoren gewonnen werden. Die erfindungsgemäß verwendbaren Polyolefine können Homopolymerisate des Propylens, Buten-1, 4-Methylpentens-l sowie Copolymerisate aus den genannten Monomeren und/oder anderen «-Olefinen sein. Ausgenommen sind Copolymerisate des Propylens mit Aethylen, die weniger als 50% Propylen enthalten.

Der große technische Vorteil dieser neuen Formmassen besteht vor allem darin, daß sie direkt aus der Schmelze drucklos und in beliebiger Schichtdicke auf Formkörper aufgebracht oder ausgezogen werden

können. Dabei kann es vorteilhaft sein, die zu beschichtenden Flächen mit einem Grundanstrich (z. B. HaftJdeber)zu versehen. Die Formmassen können leicht zu Folien und Platten verarbeitet werden und für die Auskleidung von Behältern und die Beschichtung von Rohren verwendet werden. Als Vergußmasse für Bodenbeläge, zur Abdichtung von Fugen und Rissen an Gebäuden oder Straßenbelägen sind sie hervorragend geeignet Besonders vorteilhaft können aus den neuen Formmassen Schweißbahnen, Isolierbahnen, Dachpappen und elastische Korrosionsschutzbinden für Rohrleitungen hergestellt werden. Allgemein eignen sich die neuen Massen zum Korrosionsschutz beliebiger Gegenstände durch Eintauchen in die geschmolzenen Massen.

Den Formmassen können die üblichen mineralischen Füllstoffe, wie z. B. Steinmehle, Schiefermehle und Elektrofilt-srasche zugesetzt werden, wodurch die mechanische Festigkeit und das elastische Verhalten noch verbessert werden können. Mineralische Füllstoffe mit über 75 Gew.-°/o einer Korngröße von unter 0,09 mm sind in Mengen von 10—90Gew.-% wirksam, vorzugsweise 20—30 Gew.-%.

Die neuen Formmassen können mit besonderem Vorteil auch zusammen mit Füllstoffen, Sanden, Kiesen und Splitten mit Korngrößen bis 35 mm vermischt werden und für die Herstellung von besonders verschleißfesten Straßenbelägen, Hoch- und Tiefbordsteinen sowie Bodenplatten eingesetzt werden. Bei den daraus hergestellten Baukörpern wird gegenüber den herkömmlichen Asphaltmischungen besonders die Verformbarkeit der Straßenbaumassen im Beanspruchungsbereich von etwa 0° bis 80° C wesentlich verbessert. Weitere Vorteile dieser neuen Formmassen auf diesem Anwendungsgebiet gegenüber reinen Bitumen sind die Unterbringung eines höheren Bindemittelanteils, keine Überfettung der Straßenoberfläche und schließlich längere Lebensdauer der damit hergestellten Straßenbeläge.

Mischt man den erfindungsgemäßen Formmassen faserförmige Füllstoffe wie Asbest, Steinwolle, Glasfaser, Wollfilz, Jute und/oder synthetische Fasern gegebenenfalls zusätzlich zu mineralischen Füllstoffen zu, so erhält man Formmassen bzw. Gebilde mit besonders hoher Standfestigkeit. Die folgenden Beispiele beinhalten die Vorteile der neuen Formmassen.

Die folgenden Beispiele sollen die erfindungsgemäßen Mischungen näher erläutern ohne sie darauf zu beschränken. Die angegebenen Teile sind Gewichtstei Ie; die Angaben hinsichtlich Penetration und Erweichungspunkt Ring und Kugel entsprechen der DIN 1995. Der Tropfpunkt wurde nach Ubbelohde gemäß DIN 51 801 bestimmt.

Beispiel 1

30 Teile bitumenhaltiger Vakuumrückstand mit Tropfpunkt nach Ubbelohde gemäß DIN 51 801 von etwa 37°C, einer extrapolierten Penetration von etwa 5000 und einem Brechpunkt Fraass von unter —40°C werden mit 70 Teilen eines amophen Polypropylens mit einer Viskosität bei 170°C von 21 000 cP (bei 3,27 see.-' Schergefälle), einer DIN-Penetration bei 25°C von 25Vi₀ mm und einem Erweichungspunkt nach Ring und Kugel von 151°C in einem herkömmlichen Rührwerk bei 180—200°C vermischt und homogen dispergiert. Diese Masse weist trotz des sehr hohen Erweichungspunktes Ring und Kugel von 148°C und einer DIN-Penetration von 36'/iomm einen Brechpunkt Fraass von -24°C auf. Im Gegensatz zu reinem Bitumen ist das Biegeverhalten einer 3 mm starken Folie um einen 20 mm-Dorn aus diesen neuen Formmassen wesentlich günstiger. Während unter diesen Bedingungen eine 3 mm starke Folie aus Normen- bzw. 5 Oxydationsbitumen bereits bei —2 bis —5° C bricht, zeigt eine Folie der genannten Zusammensetzung erst unterhalb —22° C Rissebildung. Auch die Wärmestandfestigkeit bei 80° C ist so stark verbessert, daß selbst nach 200 Stunden bei senkrechter Versuchsanordnung ίο kein Abtropfen oder Ablaufen der Formmassen eintritt. Derartige Formmassen können besonders vorteilhaft für die Herstellung von Schweiß- und Isolierbahnen, Dachpappen sowie Korrosionsschutzbinden und andere Korrosionsschutzgebilde eingesetzt werden.

Beispiel 2

Man mischt 40 Teile der in Beispiel 1 angegebenen bituminösen Komponente mit 60 Teilen eines amorphen Polypropylens wie bei Beispiel 1, z. B. in einem

->o handelsüblichen Planetenrührwerk bei 180—200°C zusammen und erhält eine homogene Formmasse mit elastischeren Eigenschaften und noch günstigerer Kältebeständigkeit in dickerer Schicht als bei Beispiel 1 (Biegetest: Rissebildung erst unter —25°C). Diese

2^r> Formmassen, gefüllert oder ungefüllert, sind besonders vorteilhaft, wenn eine sehr hohe Kältebruchfestigkeit bei gleichzeitiger günstiger Geschmeidigkeit bei Normaltemperaturen verlangt werden. Diese verbesserten Eigenschaften sind hervorgerufen durch die erhöhte

Ji) DIN-Penetration von 45¹A₀ mm bei einem gleichzeitig hohen Erweichungspunkt Ring und Kugel von 145° C (Penetrationsindex = 9,8). Formmassen dieser Art sind allgemein vorteilhaft für die Anwendung im Winter unter erschwerten Bedingungen.

Beispiel 3

Mischt man 50 Teile eines bitumenhaltigen Vakuumrückstandes mit einem Tropfpunkt nach Ubbelohde gemäß DlN 51 801 von eta 37°C mit 50 Teilen eines

ίο amorphen Polypropylens mit einer Viskosität von 230OcP bei 170° C und einem Schergefälle von 3,27 see.-' in einem üblichen Rührwerk bei 180-200°C zusammen, so erhält man je nach dem Mischungsverhältnis Formmassen mit Bindemitteleigenschaften, die

·»> wesentliche Vorteile gegenüber den herkömmlichen bituminösen Bindemitteln gemäß DIN 1995 besitzen. Eine derartige Mischung im Verhältnis 1 :1 weist einen Erweichungspunkt nach Ring und Kugel von 144°C, eine DIN-Penetration bei 25°C von 78¹Ao ^{mm un}d einen

)ii Brechpunkt Fraass von —26°C auf. Ein solches Bindemittel besitzt die Eigenschaften eines stark geblasenen Bitumens, ohne jedoch mit Luftsauerstoff behandeltes Bitumen zu erhalten. Derartige Formmassen bzw. Bindemittel eignen sich allein oder in Mischung mit Normenbitumen gemäß DIN 1995 hervorragend für die Herstellung von Straßenbaumassen. Sie erhöhen den Widerstand gegen Verformung von Straßenkörpern durch den schweren Verkehr, erlauben eine höhere und vorteilhaftere Bindemittelbemessung und bewirken

h!' dadurch, gegebenenfalls mit speziellen Mineralmischungen, eine Erhöhung der Verschleißfestigkeit von Deckenbelägen.

Beispiel 4

30 Teile bitumenhaltiger Vakuumrückstand mit Tropfpunkt nach Ubbelohde gemäß DIN 51 801 von etwa 37⁰C werden mit 70 Teilen eines amorphen Propen-Buten-1-Copolymerisats mit eiinem Buten- i-

Gehalt von 20 Mol% und einer Viskosität bei 170° C von 11 70OcP, Schergefälle 3,27 see.-', einer DIN-Penetration von 22¹Zi₀ mm und einem Erweichungspunkt Ring und Kugel von 138°C in einem herkömmlichen Rührwerk bei 180—200° C vermischt und homogen dispergiert Diese Masse weist einen Erweichungspunkt Ring und Kugel von 136°C, eine DIN-Penetration von 34Vio mm und einen Brechpunkt Fraass von —24° C auf. Diese Mass? zeigt ähnlich gute Eigenschaften wie die Masse aus Beispiel 1 und kann für dieselben Zwecke verwendet werden.

Beispiel 5

40 Teile bitumenhaltiger Vakuumrückstand mit Tropfpunkt nach Ubbelohde gemäß DlN 51 801 von etwa 37°C werden mit 60 Teilen eines amorphen Poiybutens-1 mit einer Viskosität bei 170°C von 42 OOOcP, Schergefälle 3,27 see.-', einer DLN-Penetration von 22'/io mm und einem Erweichungspunkt Ring und Kugel von 126⁰C in einem herkömmlichen Rührwerk bei 180—200° C vermischt. Diese Masse besitzt einen Erweichungspunkt Ring und Kugel von 121°C, eine DIN-Penetration von 4O'/iomm und einen Brechpunkt Fraass von —26° C. Sie weist ebenso wie die Masse aus Beispiel 2 eine hohe Kältebruchfestigkeit auf und kann wie die Masse aus Beispiel 2 verwendet werden.

Beispiel 6

20 Teile schweres Vakuumgasöl, das eine Viskositäi bei 50° C von 25° E, eine Dichte bei 25° C von 0340 und einen Flammpunkt Cleveland nach ASTM D 92-66 von 262° C besitzt, werden mit 80 Teilen eines amorphen Polypropylens mit einer Viskosität bei 170° C von 21 000 cP (Schergefälle 3,27 see.-'), einer DIN-Penetration von 25V)o mm und einem Erweichungspunkt nach Ring und Kugel von 151° C in einem herkömmlichen Rührwerk bei 180°C—200°C vermischt und homogenisiert Diese Masse weist einen Erweichungspunkt Ring und Kugel von 123° C, eine Penetration von 58'/iomm und einen Brechpunkt Fraass von unter —33° C auf. Eine solche Masse hält besonders extreme Beanspruchungen bei tiefen Wintertemperaturen stand und ist überall dort mit Vorteil verwendbar, wo z. B. Isolierungen oder Korrosionsschutzmassen in Form von Rollen, Binden oder ähnlichen Anwendungsformen bei der Verarbeitung Biege-, Knick- oder Schlagbeanspruchung bei extrem tiefen Temperaturen (unter —30°C) ausgesetzt werden.

Claims

Patentanspruch:

Mischungen zur Herstellung von Formkörpern, bestehend aus bestimmten bitumenhaltigen Vakuumrückständen und/oder Vakuumgasölen von Rohölen und amorphen Polyolefinen, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumrückstand eine Dichte bei 25° C unter 1,000 g/ml, eine Viskosität bei 90⁰C von 10—30⁰E, einen Tropfpunkt nach Ubbelohde von 30 —50⁰C und einen Flammpunkt nach Cleveland von über 250⁰C und/oder das Vakuumgasöl eine Dichte von unter 0,980 g/ml und eine Viskosität bei 5O⁰C von 5-50⁰E besitzt und der Anteil an bitumenhaltigem Produkt und amorphen Polyolefinen zwischen 5 und 95Gew.-°/o liegt.