DE2115475B2

DE2115475B2 - Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Mischungen aus Bitumen und/oder verwandten Stoffen

Info

Publication number: DE2115475B2
Application number: DE2115475A
Authority: DE
Inventors: Manfred 2000 Hamburg Oelsner; Guenther Dr. 2083 Halstenbek Zenke
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1971-03-31
Filing date: 1971-03-31
Publication date: 1974-01-24
Also published as: DE2115475A1; SE384222B; NL7203878A; GB1327535A; FR2131655A6; US3853798A; DE2115475C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Mischungen aus Bitumen und/oder verwandten Stoffen einerseits mit Äthylen-Propylen-Terpolymeren-Kautschuk sowie einem hochsiedenden Kohlenwasserstoff oder Kohlenwasserstoffgemisch andererseits, wobei man die Mischungen mit Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas bei erhöhter Temperatur bläst, nach (Patentanmeldung 1 946 999).

Gemäß dem Verfahren der Hauptanmeldung bläst man die Mischungen mit Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas bei erhöhter Temperatur und setzt gegebenenfalls vor, während oder nach dem Blasen den Mischungen Schwefel und/oder nach dem Blasen ein Polyolefin zu, wobei beim Verarbeiten unter Schwefelzugabe das Polyolefin auch vor dem Blasen zugegeben werden kann.

Es werden nach diesem Verfahren homogene hochelastische Produkte mit ausgezeichnetem Haftvermögen erhalten, die ihre vorteilhaften Eigenschaften auch bei längerer Heißlagerung nicht verlieren.

Die so hergestellten bituminösen Mischungen eignen sich insbesondere zur Herstellung elastischer Fugenvergußmassen, Rohrwickel- und Rohrschleudermassen, zur Herstellung von Anstrichmitteln, Isoliermitteln für die Elektroindustrie, zur Herstellung von elastischen Dach- und Dichtungsbahnen sowie zur Wärme- und Schalldämmung, außerdem als Konzentrate für die Herstellung von elastifizierten Bindemitteln für den Straßenbau.

Es wurde nun gefunden, daß die Mischungen auf sehr viel einfachere Weise dadurch hergestellt werden können, daß man das zur Herstellung der Mischungen verwendete Elastomer in Form eines Latex in die vorerhitzten bituminösen Stoffe gibt, die vorzugsweise bereits den hochsiedenden Kohlenwasserstoff bzw. das hochsiedende Kohlenwasserstoffgemisch enthalten, wobei das im Latex vorhandene Warser verdampft.

Die Zugabe des Elastomeren in Latex-Form ist insbesondere deshalb so vorteilhaft, weil gemäß dem Verfahren der Hauptanmeldung zur Erzielung der besonderen Eigenschaften die Mischungen aus Bitumen und/oder verwandten Stoffen, hochsiedendem Kohlenwasserstoff bzw. Kohlenwasserstoff gemisch und Elastomer geblasen werden und das Elastomer i.\ Form eines Latex zugegeben werden kann, während durch die vorerhitzten bituminösen Stoffe, die vorzuusweise schon den hochsiedenden Kohlenwasserstoff bzw. das hochsiedende Kohlenwasserstoff gemisch enthalten, bereits Luft oder ein anderes elementaren Sauerstoff enthaltendes Gas geblasen wird, wodurch das Eiastomer auf besonders einfache und elegante Weise eingemischt wird.

Das Elastomer kann jedoch auch leicht auf andere Art eingemischt werden, z. B. durch Rühren, was gegebenenfalls auch mit dem Durchleiten des elementaren Sauerstoff enthaltenden Gases kombiniert werden kann.

Geeignete elastische Terpolymerisate sind entsprechend der Hauptpatentanmeldung z. B. Copolymerisate aus Äthylen, Propylen und einem cyclischen ungesättigten Kohlenwasserstoff mit mehr als einer olefinischen Doppelbindung sowie einer endocyclischen Brücke aus einer Methylengruppe oder mehreren. Terpolymerisate aus Äthylen, Propylen und Dicyclopentadien sind besonders bevorzugt.

Geeignete Latices sind z. B. solche mit 40 bis 60% 1 erpolymeren-Gehalt. Man kann jedoch auch andere Konzentrationen verwenden.

Die Latices werden in einer Menge zugesetzt, die der gewünschten Elastomerkonzentration in den Blasmischungen entspricht. Diese Konzentration beträgt vorzugsweise 5 bis 15 Gewichtsprozent.

Als hochsiedende Kohlenwasserstoffgemische sind entsprechend der Hauptanmeldung insbesondere die in der Mineralölindustrie unter der Bezeichnung »Aromatenextrakt« bekannten Gemische geeignet. Dies sind Fraktionen, die bei der Behandlung von Vakuumdestülaten und entasphaltierten Vakuumrückständen mit Lösungsmitteln anfallen, die besondere Selektivität für aromatische Verbindungen aufweisen. Für diesen Zweck geeignete Lösungsmittel sind z. B. Furfurol, Schwefeldioxid oder Phenol. Bei der Herstellung von Schmierölen erhaltene Aromatenextrakte sind besonders geeignet.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bringt man die bituminösen Stoffe, die vorzugsweise den hochsiedenden Kohlenwasserstoff bzw. das hochsiedende Kohlenwasserstoffgemisch enthalten, vor der Zugabe des Latex auf eine Temperatur von 150 bis 260⁰C, vorzugsweise von 180 bis 23O⁰C, und hält diese Temperatur während der Zugabe des Latex.

Während der Zugabe sollte die Temperatur nicht wesentlich unter 150⁰C absinken, da sonst die Mischungen zj zähflüssig werden und auch die Verdampfung des in den Latices enthaltenen Wassers nicht rasch genug erfolgt. Zweckmäßigerweise steigert man während der Latex-Zugabe die Temperatur der Mischungen durch Wärmezufuhr, so daß am Ende der Zugabe die Temperatur erreicht ist, bei der das

eigentliche Verblasen der Mischungen erfolgen soli. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsforni der Erfindung bläst man während der Zugabe des Latex ein elementaren Sauerstoff enthaltendes Gas. z. B. Luft, durch die Mischungen.

Das eigentliche Verblasen der Mischungen, durch das die besonderen Eigenschaften der beschriebenen bituminösen Massen erhalten werden, wird vorteilhafterweise in einer ersten Stufe bei 180 bis 230X (Anblasen) und danach in einer zweiten Stufe bei 230 bis 26O⁰C durchgeführt. Das Blasen bei zunächst 180 bis 230° C empfiehlt sich besonders, wenn ein Bitumen verwendet wird, das zu rascher oxidativer Veränderung neigt.

Die Gesamtblaszeit beträgt normalerweise 8 bis 10 Stunden. Sie hängt ab vor. Typ und Konsistenz der verwendeten bituminösen Stoffe, von der Art des hochsiedenden Kohlenwasserstofföles, vom Mengenverhältnis der Komponenten, von der in der Zeiteinheit in die Mischungen geblasenen Luftmenge sowie (i'ii .gewünschten Eigenschaften der Blasendprodukte. Bei der Herstellung der Mischungen entsprechend der Hauptanmeldung kann Schwefel zugegeben werden. Dadurch können hinsichtlich Elastizität und Homogenität der elastifizierten bituminösen Massen weitere Verbesserungen erreicht werden. Der Schwefel kann vor, während oder nach dem Blasen der Mischungen zugesetzt werden, und zwar vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 4 Gewichtsteilen, bezogen auf 100 Gewichtsteiie Elastomer.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hercestellten elastifizierten bituminösen Stoffe können pe«ebenenfalls mit ungeblasenen Bitumen oder anderen bituminösen Stoffen vermischt werden, wobei man Produkte erhält, die schon bei vergleichsweise geringer Elastomer-Konzentration ausgezeichnete Flexibilität sowie hohe Homogenität aufweisen, die auch bei längerer Heißlagerung nicht verlorengeht, was z. B. für die Verwendung als Bindemittel im Straßenbau von außerordentlicher Bedeutung ist. Das Verfahren der Erfindung eignet sich für Mischungen, die z. B. aus

bis 85 Gewichtsprozent Bitumen und/oder verwandten Stoffen, bis 25 Gewichtsprozent eines elastischen Terpolymerisats aus Äthylen, Propylen und einem ungesättigten Kohlenwasserstoff mit mehr als einer olefinischen Doppelbindung sowie

eines hochsiedenden Kohlenwasserstoffs oder Kohlenwasserstoffgemisches

bis 85 Gewichtsprozent

bestehen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Beispiele

In der folgenden Tabelle sind Einzelheiten über Ausgangsstoffe, Mischungsverhältnis und Versuchsbedingungen sowie analytische Daten von 5 Mischungen gemäß der Erfindung zusammengefaßt. Am Schluß der Tabelle werden Daten von vergleichbaren

Mischungen angegeben, bei denen man gemäß der Patentanmeldung (deutsche Auslegeschrift 1946999) das in Form von Brocken vorliegende Elastomer zunächst mit hochsiedendem Kohlenwasserstofföl in einem Kneter bei erhöhter Temperatur innig vermengte, worauf die so erhaltene Mischung mit dem erwärmten

WUl am uiw O^ *-*"~ -~

Bitumen zusammengebracht wurde.

Latex

Menge, g

Elastomer-Konzentration, Gewichtsprozent ....

Zusammensetzung der Bitumen/Extrakt/Elastomer-Mischung

Bitumen, Gewichtsprozent

Aromatenextrakt, Gewichtsprozent

Elastomer, Gewichtsprozent

Menge der Bitumen/Extrakt/Elastomer-Mischung, kg

Versuchsbedingungen

Einmischung des Elastomers durch Luftmenge, bezogen auf Bitumen/Extrakt-Mischung, m³/h-kg

Drehazhl des Rührers, U/min

Zeit für Latex-Zugabe, min

Versuchsdauer, min

Temperatur von Latex-Zugabe, ⁰C

Temperatur nach Latex-Zugabe, ⁰C

Temperatur bei Versuchsende, ⁰C

Analytische Daten der Bitumen/Extrakt/Elastomer-Mischung

Erweichungspunkt Ring und Kugel, ⁰C

Penetration 25^CC, mm/10

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

Erweichungspunkt Ring und Kugel, ⁰C

Penetration 25°C, mm/10

703

57

40

50

10

Luft
0,3

60

80
230
190
220

52,5
317

51
327

Beispiel	3
2 I	445
445	45
45	60
60	30
30	10
10	²
2	Rühr
Luft	—
0,3	=700
	20
20	30
30	240
240	190
190	220
220	59
60	220
210	59
59	215
215

Das in den Latices enthaltene Elastomer war ein Copolymerisat aus Äthylen, Propylen und Dicyclopentadien mit einer Mooney-Viskosität von 70.

Das verwendete Bitumen (B 200) stammte aus der Verarbeitung von Tia Juana-Rohöl. Die Penetration betrug 185 mm/10, der Erweichungspunkt lag bei 41⁰C.

Der Aromatenextrakt war erhalten worden durch Furfurolextraktion einer Schmierölfraktion; die Viskosität betrug 75°E/5O^CC.

Der Latex wurde in der angegebenen Zeit zu der vorerhitzten Mischung aus Bitumen und Aromatenextrakt gegeben. Die Mischung befand sich in einem GefäP 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.

Die durch Zugabe von Latex hergestellten Mischungen wurden mit entsprechenden Mischungen verglichen, bei denen man zunächst größere Ballen

des Elastomers (Mooney-Viskosität 70) zerkleinert hatte, worauf die erhaltenen Elastomer-Brocken in einem Kneter bei erhöhter Temperatur mit Aromatenextrakt innig vermengt und anschließend mit Bitumen vermischt worden waren.

Es 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 Vergleichsmischungen beobachtet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Mischungen aus Bitumen und/oder verwandten Stoffen einerseits mit Äthylen-Propylcn-Terpolymeren-Kautschuk sowie einem hochsiedenden Kohlenwasserstoff oder Kohlenwasserstoffgemisch andererseits, wobei man die Mischungen mit Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas bei erhöhter Temperatur bläst, nach Patentanmeldung 1946 999, dadurch gekennzeichnet, daß man das zur Herstellung der Mischungen \erwendete Elastomer in Form eines Latex in die vorerhitzten bituminösen Stoffe gibt, die Vorzugsweise bereits den hochsiedenden Kohlenwasserstoff bzw. das hochsiedende Kohlenwasserstoffgemisch enthalten, wobei das im Latex vorhandene Wasser verdampft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die bituminösen Stoffe, die vorzugsweise den hochsiedenden Kohlenwasserstoff bzw. das hochsiedende Kohlenwasserstoffgemisch einhalten, vor der Zugabe des Latex auf eine Temperatur von 150 bis 26O⁰C, vorzugsweise von 180 bis 230^cC 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.