DE2115475A1

DE2115475A1 - Verfahren zur Herstellung von elastifizierten bituminösen Mischungen

Info

Publication number: DE2115475A1
Application number: DE19712115475
Authority: DE
Inventors: Manfred 2000 Hamburg; Zenke Günther Dr. 2083 Halstenbek. P Oelsner
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1971-03-31
Filing date: 1971-03-31
Publication date: 1972-10-26
Also published as: DE2115475C3; GB1327535A; SE384222B; DE2115475B2; FR2131655A6; NL7203878A; US3853798A

Description

DR.-ING. RICHARD GLAWE · DIPL-ING. KLAUS DELFS · DIPL-PHYS. DR. WALTER MOLL

MÜNCHEN HAMBURG MÜNCHEN

• ·

8 MÖNCHEN 2« 2 HAMBURG 52

POSTFACH 37 WAITZSTR. 12

LIEBHERRSTR. 20 TEL (0411) 89 22 55 TEL. (0811) 22 £5 48

ihrenachrichtvom unserzeichen HAMBURG

_±) 6004/71 ' E/Me

BETRIFFT·

15Γ BENZIN UND PETROLEUM AKTIENGESELLSCfIAFT, Hamburg i, Steinstr.7

Verfaiiren zur Herstellung von elastifizierten bituminösen Mischungen, Zusatz zu Patent (Patentanmeldung 19 46 999.9)

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung vou elastifizierten bituminösen Mischungen aus Bitumen und/oder verwandten Stoffen., einem hochsiedenden Kohlenwasserstoff oder Kohlenwasserstoffgemisch und einem Elastomer, wobei nach Patent .... (Patentanmeldung P 19 4b 999.9) eine Mischung bestehend aus

10-85 Gew.-^ Bitumen und/oder verwandten Stoffen,

5-25 Gew.-'/o eines elastischen Terpolymerisates aus

Äthylen, Propylen und einem ungesättigten Kohlenwasserstoff mit mehr als einer olefinischen Doppelbindung sowie

10-35 Gew.-% eines hochsiedenden Kohlenwasserstoffs oder Kohlenwasserstoffgemisches

bei Temperaturen im Bereich von 180° - 260°C mit eineia elemen-

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taren Sauerstoff enthaltenden Gas, wie Luft, geblasen wird.

Die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellten bi tuiaiiiöseu Mischungen eignen sich insbesondere zur Herstellung elastischer Fuicenverguüiiiassen, Uohrwickel— und Uohrsehleudermassen, zur Herstellung von Anstrichmitteln, Isolieruiit teln für die Elektroindustrie, zur Herstellung von elastischen Dach- und Dichtungsbahn en. sowie zur Wärme— und Schalldämmung, außerdem als Konzentrate für die Herstellung von elastif izierten üindemitte La finden Straßenbau.

Die Hauptanmeldung P 19 46 999.9-44 beschreibt ein Verfahren zui* Verbesserung der Eigenschaften von Mischungen aus liiturnen und/oder verwandten Stoffen einerseits mit einem Elastomer sowie einem hochsiedenden Kohlenwasserstoff oder Kohlenwasserstoffgemisch andererseits, das dadruch gekennzeichnet ist, daß wan als Elastomer ein Äthylen—Pr&pyleu—Terpolymerisat verwendet und die Mischungen mit Sauerstoff oder eineui sauerstoffhaltigen Gas, wie Luft, bei erhöhter Temperatur bläst.

Gemäß dem Verfahren der vorstehend genannten Patentanmeldung wird das elastische Terpolymerisat zunächst mit dem hochsiedenden Kohlenwasserstoff bzw. Kohlenwasserstoffgemisch in einem Kneter bei erhöhter Temperatur innig vermengt, worauf man die so erhaltene mehr oder weniger zähflüssige Masse mit dem erwärmten bituminösen Stoff, der elastifiziert werden soll, zusammenbringt und dieses Gemisch anschließend mit Luft oder ei—

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α em Sauerstoff enthaltenden (ius bis zur uewiuiscliten Konsistenz

υ 1 list.

ßs werden nach diesem Verfahren homogene Hochelastische Produkte .ji 1 ausgezeichnetem Hai'tvermögen erliaiten, die ihre vorteilhaften Li-.eusciiai ten auch bei längerer lleißlagerum;; nicht verlieren.

Es wurde nun gefunden, daß die Miscnuuνen auf sehr viel ein-Jachere 1,'eise dadurch hergestellt werden köiineu, daß man das jj i as t-oiiier in Form eines Latex, d.h. einer wäßrigen Dispersion, iii die vorerhitzten bituminösen Stoffe gibt, die vorzugsweise oereius den Hochsiedenden Kohlenwasserstoff bzw. das hochsiedende ;ü)al enuassers tof f ,xeiiiisch enthalten; v,^Toi)ei das im Latex vorhandene I, asser abdampft.

Die /.ugabe des Elastomers in Latex—FοI^-in ist insbesondere deshalb so vorteilhaft, weil gemäß dem Verfahren der Patentanmeldung P V) kb 999«9~'i^ zur Erzielung der besonderen Eigenschaften die Mischungen aus Bitumen und/oder verwandten Stoffen, hochsiedendem Kohlenwasserstoff bzw. Kohlenwasserstoffgemisch und Elastomer geblasen werden und das Elastomer in Form eines Latex zuise.^eben werden kann, während durch die vorerhitzten bituminöseu Stoffe, die vorzugsweise schon den hochsiedenden Kohlenwasserstoff bzw. das hochsiedende Koiilenwasserstoffgemisch enthalten, bereits Luft oder ein anderes elementaren Sauerstoff enthaltendes Gas geblasen wird, wodurch das Elastomer auf besonders einfache und elegante Weise eingemischt wird.

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■Ί -

JJus Elastomer kanu jedoch auch leicht auf andere Art eingemischt werden, s,B, durch itühren, was gegebenenfalls auoJi mit dem Durchieiten des elementaren Sauerstoff enthaltenden Gases kombiniert werden Icanu.

Gegenstand der vorliegenden iirfindun_c·; ist also ein Verfahren zur Herstellung von elastifizierteu bituminösen Mischungen aus Biturnen und/oder verwandten Stoffen, einem hochsiedenden ivohiou— wasserstoff oder Koni euwasserstofiVoruisch und einem Elastomer _s wobei nach Patent .... f Patentante J dung i^} ly 4ü 999.9-^O eine Mischung bestehend aus

Iü-b5 Gew.—·;« Bitumen und/oder verwandten Stoffen,

3-23 Gew;-5« eines elastischen Terpolymerisates aus Aünyien_s Propylen und einem ungesättigten Kohlenwasserstoff mit mehr als einer olefinischen

■Doppelbindung sowie

10—b5 Gew.—fr eines hocnsiedenden Kohlenwasserstoffs oder Kohlenwasserstoff i^eiui seües

bei Temperaturen im Bereich von IbO - 2fo>ü C mit eines« elementaren Sauerstoff enthaltenden Gas _s wie Luft, geblasen wird _ΰ da durch, gekennzeichnet, daß man das zur Herstellung der Mischungen

verwendete Elastomer in Form eines Latex in die vorehitzten bituminösen Stoffe gibt_s die vorsngsweise bereits den hochsiedenden Kohlenwasserstoff bzw., das hochsiedende iiohienwasserstoffge— laisch eathalteiig wobei das im Latex vorliaüdeiie Wasser verdampft,

Geeignete elastische Terpolyijjsrisats siizü s_cg_o Γ/opc aus Äthylen j Propylen und eines cyeliEeüsBi vusj^ssHtit

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SAD ORfGINAL

— 'J —

wasserstoi."Γ mit, mehr als einer oiei'iuischea Doppelbindung sowie einer eudocyclisehen Drucke aus einer oder i.ieJirei^-ea Me-

iievorzu^to Terpolytnerisate sind soielie aus Äthylen, Propylen • t:iii iii'jyc I. o_ti ent aiii en.

lioei:. ü'ete Lalices sind u.U. soieiie i.iit 'tU-üU ;o Terpolymer— fiehciLt; über aueli aiidex*e Konzentrationen lcöuuen vorliegen.

Die Latiees vv'erdeti in einer .Meiiie zugesetzt, die der ^ewünseh— ceil ium?; en trat ion an Liastouier in den jjiasiiiiöciiun^en entspricnt. t

i>ie«o ivOiizeritration betragt vorzugsweise ¹J-I¹J Gew.-'4.

ziis liociisiedeu.de Kohlenwasserstoi'f^ewiselie sind für das er— f Ludun.-is^euiai'ie Verl'ahren insbesondere die in der Mineral Ölindustrie unter der iJezeicunun.'-; "Arouiatenexfcraict" bekannten Gee .xeeii-aiet. Dies sind Fraktionen, die bei der Beiiaudlun^

ti
von Vakuuüidesfciiiaten und entaspaitierten Vakuuiiiriickstanden uiit siiii ;siiii t te La atii'ai Leu, welene besondere Selektivität für aromatische Verbindungen besitzen,. Lösungsmittel, die für diesen Zweck verwendet werden, sind z.H. Furfurol, Schwefeldioxid oder 1.

Die oei der Herstellung von Schmierölen erhaiteneu Aroiuatenex— trakte sind besonders ^

Vor der Zugabe des Elastomer-Latex werden die bituminösen Stoffe, die vorzugsweise bereits das hochsiedende Kohlenwasserstofföl enthalten, zweekraäßigerweise auf 1^0 bis 260 C, vorzugsweise

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auf IjU⁰ - 23U°C erhitzt.

Wahrend der Zugabe sollte die Temperatur aicht weseritlicii unter 150 C absinken, da sonst die Mischungen zu ziiai'iiissi:; worden und aucii die Verdampfung des in den Laliees etithui tenon Wassers nicht rasch genug erfolgt.

ZweelniiäCigerweise steigert man wahrend der Latex—Zugabe die Temperatur der Mischungen durch Wärmezufuhr, so daü am Ende der Zugabe die Teinheratür erreicht ist, bei der das eigentliche Verblasen der Mischungen erfolgen soll.

Iv'ie schon weiter oben ausgeführt wurde, ist es besonders vorteilhaft, bereits während der Zugabe des Latex durch die Mischungen Luft oder ein anderes elementaren Sauerstoff enthaltendes Gas zu blasen.

Das eigentliche Verblasen der Mischungen, durch das die besonderen Eigenschaften der besciiriebenen bituminösen Massen erhalten werden, wird vorteilhafterweise in einer ersten Stufe bei 160 - 2jü (Anblasen), darauf in einer zweiten Stufe bei 230 260 C durchgeführt. Das Blasen bei zunächst 1^0° - 23O°C empfiehlt sich besonders, wenn ein Bitumen verwendet wird, das zu rascher^ oxidativer Veränderung neigt.

Die Gesamtblaszeit beträgt normalerweise 8-20 Stunden. Sie hängt ab von Typ und Konsistenz der verwendeten bituminösen Stoffe, von der Art des hociisiedenden Kohlenwasserstofföles, vom Mengenverhältnis der Komponenten, von der in der Zeitein-

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heil in die .Mischungen geblasenem. Luft, in enge sowie den gewünsch-r ten hi.u en so hai" ten der ülasenprodulcte.

Bei der Herstellung der Mischungen kann Schwefel verwendet werden. Dadurch Können hinsichtlich Elastizität und Homogenität der elastifizierten bituiuinösen Massen weitere Verbesserungen erzielt werden.

iioi Verwendung von Schwefel kann dieser vor, wahrend oder nach ueiv Blasen der Mischungen zugesetzt werden, vorzugsweise in einer M en te von 0,j — ^!i Gewichtsteilen, bezogen aui 100 Gewichts-Deile Elastomer.

Die nach deui ei-Iindungsgemäüen Verfahren Iiergesteilten elasti — t'i/.ierten bituiuinösen Stoffe können liegeüenenfall s mit ungeulasenem Bitumen oder anderen bituminösen Stoffen vermischt werden, wobei man Produkte erhält,, die scnon bei vergleichsweise geringer Elastomer-Konzentration ausgezeichnete Flexibilität sowie hohe Homogenität aufweisen, die auch bei längerer Heißlaeerung nient verlorengent, was z.B. für die Verwendung ais Bindemitte] iäii ötra!5eiiüau von außerordentliche!' Bedeutung ist.

Beispiele

iti der folgenden Tabelle siud Einzelheiten über Ausgangsstoffe, Mischungsverhältnis und Versuchsbedingungen sowie analytische Daten von 3 Mischungen gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen-Lei'aßi, Aiii ScIiIuB der Tabelle werden Daten von vergleichbaren

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BAD

— O

Misciiungeii angegeben, bei denen man gemäß der Pateutanmeiciuu^ F I¹J >tb ^c)39.9-kk das in Form von Brocken vorliegende iJlas tower zunächst mit hochsiedendem Kohlenwasserstofföl in einem Kneter bei erhöhter Temperatur innig vermengte, worauf die so erhaltene Mischung mit dem er war κι ten Bitumen zusammengeuracht wurde.

f^i (τ*λ Πί / / / A Π ¹^ Λ

0 9 S k 4 / 0 9 ι 3

σ co oo

O CO N> CO

Beispiel

Latex

Menrre Elastomer-Konzentration

Zusammensetzung der Bitumen/Extrakt/Elastomer-Mischung

Bitumen Aromatenextrakt Elastomer

Menge der Bitumen/Extrakt/Elastomer-Mischung ^:

J Versuchsbedingungen Einmischung des Elastomers durch Luftmenge j bezogen auf Bitumen/Extrakt-Mischung Drehzahl des Rührers

Zeit für Latex-Zugabe Versuchsdauer

Temneratur vor Latex-Zugabe Temperatur nach Latex-Zugabe Temperatur bei Versuchsende

Analytische Daten der Bitumen/Extrakt/Elastomer-Mischung

Erweichungspunkt Ring und Kugel Penetration 25 ⁰C

Analytische Daten von Vergleichsmischungen (kein Latex, Einmischen des Elastomers im Kneter)

Erweichungspunkt Ring und Kugel Penetration 25 ⁰C Gew.-

Gew.-?

Gew.-%
Gew.-%

m-Vh.kg
U/min

min
min

mm/lo

mm/io

7o3 57

4o 5o Io

Luft

DO

do

23o 19o 22o

52,5 317

51 327

445 45

DO

3o Io

Luft o,3

2o 3o

24o 19o 22o

6o 21o

59 215

445 45

6o 3o Io

Runrer

2o 3o

24o 19o 22o

59 22o

59 215

- Io -

Das in den Latices enthaltene Elastomer war ein Copolymerisat aus Äthylen, Pronylen und Dicyclopentadien mit einer Mooney-Viskosität von 7o.

Das verwendete Bitumen (B 2oo) stammte aus der Verarbeitung von Tia Juana-Rohöl. Die Penetration betrug 185 mm/lo, der Erweichungspunkt lag bei 41 C.

Der Aromatenextrakt war erhalten worden durch Furfurolextraktion einer Schmierolfraktion; die Viskosität betrug 75°E/5o°C.

Der Latex wurde in der angegebenen Zeit zu der vorerhitzten Mischung aus Bitumen und Aromatenextrakt gegeben. Die Mischung befand sich in einem Gefäß mit einem Durchmesser von 18 cm, das mit einem Rührwerk sowie einer Vorrichtung zum Einleiten von Luft versehen war und von außen geheizt .werden konnte.

Bei den gewählten Dosiergeschwindigkeiten bildete sich nur eine vergleichsweise niedrige Schaumschicht, und ein Verkleben der Gefäßwandungen und des Rührers wurde vermieden.

Während der Latex-Zugabe wurde das Versuchsgefäß von außen geheizt, um den Wärmeentzug möglichst zu kompensieren.

Nach der Latex-Zugabe wurden die Ansätze noch kurze Zeit mit Luft geblasen bzw. gerührt. Die Mischungen waren beim Ablassen aus dem Gefäß vollkommen homogen; koagulierte Elastomer-Anteile konnten nicht beobachtet werden.

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Die durch Zugabe von Latex hergestellten Mischungen wurden mit entsOrechenden !lischun^en verglichen, bei denen man zunächst größere Ballen des Elastomers (Mooney-Viskosität 7o) verkleinert hatte, worauf die erhaltenen Elastomer-Brocken in einem Kneter bei erhöhter Temperatur mit Aromatenextrakt innir; vermengt und anschließend mit Bitumen vermischt worden waren.

•is konnten keine wesentlichen Unterschiede in den Kenndaten festgestellt werden. Auch nach dem Verblasen der Mischungen auf die gewünschte Endkonsistenz konnten praktisch keine Unterschiede zu den entsprechenden Ver-.^leichsmischungen beobachtet v/erden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren sup Herstellung von elastifisierten bltttminesen Mischungen aus Bitumen und/oder verwandten Stoffen, einem hochsiedenden Kohlenwasserstoff oder Kohlen* wasserstoffgeisiaeh und einen Elastomer, wobei naeh Patent . <Patentanaeldung P 19 %6 999.9-¹J*) eine Mischung bestehend ans

io-85 Qew·-* Bitumen und/oder verwandten Stoffen» 5-25 Öew.-J eines «last!sehen Terpolyoerisates aus

, P?*opylen und eine« ungesättigten

Kohlenwasserstoff alt mehr als einer olefinischen Doppelbindung sowie

I0-85 Qew.-i eines hochsiedenden Kohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffgemisches

bei Temperaturen la Bereich von l8o° - 26o° C alt eines elementaren Sauerstoff enthaltenden das, wie Luft, geblasen wird, dadurch gekennzeichnet, daß man das *ur Herstellung der Mischungen verwendete Elastomer In Form eines Latex in die vorerhitzen bituminösen Stoffe gibt, die vorsugsweise bereits den hochsiedenden Kohlenwasserstoff bsw« das hochsiedende Kohlenwasserstoff gemisch enthalten, wobei das im Latex vorhandene Wasser verdampft.

2. Verfahren naeh Anspruch 1, dadurch gekennseichnet, daß man die bituminösen Stoffe, die vorsugsweise den hochsiedenden Kohlenwasserstoff bsw· das hochsiedende Kohlen- wasserstoffgenisoh enthalten, vor der Zugabe des Latex auf

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eine Temperatur von 15o° - 26o°C, vorzugsweise von I8o° 23o°C bringt und diese Temperatur während der Zugabe des Latex auf dieser Höhe hält.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man während der Zugabe des Latex durch die Mischungen ein elementaren Sauerstoff enthaltendes Gas, wie Luft, bläst.

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