DE2321744C3 - Bitumenmassen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft Bitumenmassen, die verbesserte elastische Eigenschaften zeigen und zur Anwendung
auf solchen Gebl· ten geeignet sind, wo die Kriterien der
Geschmeidigkeit und der hohen mechanischen Beständigkeit zufriedenstellend erfüllt werden müssen.
Die Anwendung von Bitumen als Binder für den Straßenbau und in anderen Inuustriezweigen ist
bekannt Diese Produkte zeigten jedoch schwache elastische Eigenschaften, so daß ihre Anwendung auf
den Gebieten begrenzt war, für die die Kriterien der Geschmeidigkeit und der hohen mechanischen Beständigkeit notwendige Erfordernisse darstellen.
In diesem Zusammenhang wurde bisher vorgeschlagen, verschiedene Zusätze in die Bitumenmassen zur
Erhöhung der gewünschten Elastizität einzuverleiben. Für diese Zwecke wurden Copolymere von Äthylen und
Vinylacetat beispielsweise gemäß der US-PS 34 42 84ί
vorgeschlagen. Es wurde jedoch festgestellt, daß, obwohl die Einverleibung von Copolymeren aus
Äthylen und Vinylacetat eine Erhöhung der Elastizität des Bitumens bewirkt, hierdurch Bitumenmassen erhalten werden, die einen unzureichenden Zusammenhall
d.h. die notwendige Spannung für eine gegebene Verformung, und gleichfalls schwache Haftfestigkeit
zeigen.
Gemäß der Erfindung ergeben sich Bitumenmassen, die eine verbesserte Elastizität besitzen, gute Zusammenhalteigenschaften und ausreichende Haftfestigkeit
zeigen, wodurch diese Materialien als Überzüge für verschiedene Oberflächen, Metallwerkstücke und insbesondere auf orthotropischen Oberflächen verwendet
werden können.
Die Bitumenmassen gemäß der Erfindung bestehen aus einer größeren Menge an Bitumen, einer kleineren
Menge eines Copolymeren aus Äthylen und Vinylacetat und sind durch eine kleinere Menge eines synthetischen
Terpenharzes gekennzeichnet Vorzugsweise bestehen die Bitumenmassen, auf das Gewicht bezogen, aus 50 bis
94% Bitumen, 5 bis 40% eines Copolymeren aus Äthylen und Vinylacetat und t bis 30% eines
synthetischen Terpenharzes. _
Die Copolymeren aus Äthylen und Vinylacetat enthalten vorzugsweise 10 bis 50 Gew.% Einheiten, die
sich vom Vinylacetat ableiten. Besonders bevorzugt sind Copolymere aus Äthylen und Vinylacetat, die einen
Schmelzindex von 20 bis 30 besitzen, bestimmt gemäß ASTM-Methode D 638.
Die synthetischen Terpenharze sind Harze, die sich
von Terpenrohmaterialien, wie Terpentin, iL-cfernöl
ίο und verwandten Materialien, ableiten. Die Hauptbestandteile von Terpentin sind ein Terpen oder Pinen.
Der Hauptbestandteil von Kiefernöl ist ein Gemisch von Terpenalkoholen (weitgehend a-Terpineol) mit
geringen Mengen an Terpenkohlenwasserstoffen und
athern. Das Kiefernöl wird durch Dampfdestillation
von Kiefernholz erhalten.
Die Herstellung von harzartigen Materialien aus den vorstehenden Substanzen erfolgt durch Oxidation oder
durch Polymerisation. Eine vollständigere Beschreibung
der synthetischen Terpenharze, wie sie in den neuen
Bitumenmassen gemäß der Erfindung angewandt werden, findet sich in »The Chemistry of Synthetic
Resins«, Carle ton Ellis, Band I, Reinhold Publishing Corporation, New York, N. Y. 1935.
Die in Bitumenmassen gemäß der Erfindung eingesetzten synthetischen Terpenharze haben vorzugsweise
einen Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von 50 bis 2000C Stärker bevorzugt werden synthetische Harze
mit einem Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von 95
bis 1050C und einer Dichte bei 25°C von etwa 0,93.
Das Bitumen hat vorzugsweise einen Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von 50 bis 2000C Besonders
bevorzugt werden Bitumen, deren Erweichungspunkt zwischen 43 und 600C und deren ASTM-Penetrationsin
dex bei 25° C zwischen 40 und 70 liegt
Die Bitumenmassen gemäß der Erfindung können übliche Füllmaterialien enthalten.
Zur Erläuterung der verbesserten Eigenschaften bei Anwendung der Bitumenmaysen gemäß der Erfindung
wurde ein Vergleich zwischen (1) einem reinen Bitumen mit einer Penetration von ^/so, (2) einem Bitumen mit
einem Gehalt von 20 Gew.% eines Copolymeren aus Äthylen und Vinylacetat mit einem Gehalt von
33 Gew.% sich von Vinylacetat ableitenden Einheiten,
(3) einem Bitumen gemäß (2) mit einem Gehalt von 15 Gew.% eines synthetischen Terpenharzes mit einem
Erweichungspunkt von 95 bis 105° C und einer Dichte
bei 25° C von 0,93 und schließlich (4) einem Gemisch aus 75 Gew.% des vorstehenden Bitumens, 20 Gew.% des
vorstehenden Copolymeren und 5 Gew.% eines synthetischen Terpenharzes vorgenommen.
Das angewandte Terpenharz war durch katalytische Polymerisation der λ- und Jj-Pinene, die in Terpentin
vorkommen, erhalten worden.
Die Elastizität und Haftung jedes der vorstehenden Materialien wurde nach dem üblichen Test der
Spannung oder des Zuges mit konstanter Geschwindigkeit bewertet
Die Ergebnisse bei der Bestimmung der Elastizität
und der Haftung sind in Fig. 1 dargestellt, wo die
Ordinate die Zugbeanspruchung und die Abszisse die Verformung zeigt In der F i g. 1 zeigt die Kurve 1 die
Spannungs-Verformungsbeziehung für reines Bitumen. Die Kurve 2 wird für das Gemisch des gleichen
fei Bitumens mit dem Copolymeren erhalten. Kurve 3 gilt
für das Gemisch aus Bitumen mit 15 Gew.% des Terpenharzes. Kurve 4 wird mit dem Gemisch
entsprechend der Erfindung erhalten, welches das
Bitumen, das Copolymere (RVA.) und das synthetische Terpenharz enthält
Fig. 1 zeigt den beträchtlichen Anstieg der Zugfestigkeit,
welcher aufgrund der Einverleibung des Harzes in das Bitumen erhalten wird, sowie die Zunahme der
auf das Copolymere zurückzuführenden Elastizität Die Ergebnisse belegen weiterhin, daß das Gemisch aus
Bitumen, Copolymeren und Terpenharz elastischer als Bitumen, ein Gemisch von Bitumen und Copolymeren
oder als ein Gemisch von Bitumen und Terpenharz ist
Die Wärmeempfindlichkeit der Gemische gemäß der Erfindung ist niedriger als diejenige des reinen
Bitumens. Dies ergibt sich aus den Kurven der F i g. 2,
welche die Änderung der Penetration als Funktion der
Temperatur zeigen, falls diese Temperaturen zwischen etwa 10 und 40° C liegen.
Die Kurven der F i g. 3 zeigen die Abhängigkeit der Viskosität des Bitumens und eines erfindungsgemäßen
Gemisches von der Temperatur zwischen etwa 100 und 220° C Es ergibt sich daraus, daß die Viskosität des
erfindungsgemäßen Gemisches bei einer gegebenen Temperatur stets höher als diejenige d'.s reinen
Bitumens ist und daß sich die Viskosität des erfindungsgemäßen Gemisches mit der Temperatur weniger
ändert
Es wurde auch festgestellt daß die erfindungsgemäßen
Gemische eine Zerbrechlichkeit bei niedrigen Temperaturen besitzen, welche weit niedriger als
diejenige des reinen Bitumens ist, die als Grundlage für diese Gemische dient, und daß das Intervall der
Plastizität welches den Bereich der Temperatur angibt innerhalb dessen das zu untersuchende Produkt eine
bestimmte Geschmeidigkeit hat weit breiter für die erfindungsgemäßen Gemische ist als bei dem reinen, als
Grundlage für diese Gemische dienenden Bitumen.
Wie vorstehend angegeben, sind die Bitumenmassen gemäß der Erfindung besonders als Oberzüge für
ίο orthotrope Oberflächen wertvoll. In diesem Zusammenhang
können die Massen wirksam als Verkleidungsmaterial für Metallbrücken verwendet werden, wo
orthotrope Platten-Überstrukturen verwendet werden. Diese Platten werden als orthotrop bezeichnet wenn
ihre mechanischen Eigenschaften in zwei senkrechten Richtungen nicht gleich oder ähnlich sind. Derartige
Platten werden in Längsrichtung durch eine Reihe von Versteifern gestützt die voneinander durch spezifische
Abstände getrennt sind. Die Verkleidung derartiger
Metallbrücken ist den durch den Verkehr verursachten Spannungen unterworfen. Die Bitu:ienmassen gemäß
der Erfindung zeigen einen hervorragenden Zusammenhalt wobei sich die erfindungsgemäße Masse erst bei
relativ hohen Spannungsbeanspruchungen zu verfor-
men beginnt und gleichfalls eine ausgezeichnete Elastizität zeigt und dieses Material einen sehr hohen
Verformungsgrad ohne Rißbildung zeigt und eine relativ hohe Entspannungsbeanspruchung hat
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Bitumenmasse bestehend aus einer größeren Menge an Bitumen und einer kleineren Menge eines
Copolymeren aus Äthylen und Vinylacetat, gekennzeichnet durch den Gehalt einer kleineren Menge eines synthetischen Terpenharzes.
2. Bitumenmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie, auf das Gewicht bezogen,
50 bis 94% Bitumen, 5 bis 40% eines Copolymeren aus Äthylen und Vinylacetat und 1 bis 30% eines
synthetischen Terpenharzes enthält
3. Bitumenmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymere aus Äthylen
und Vinylacetat 10 bis 50 Gew.% an Einheiten, die sich vom Vinylacetat ableiten, enthält
4. Bitumenmasse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymere aus Äthylen
und Vinylacetat einen Schmelzindex von 20 bis 30 besitzt
5. Bitümenrnassc nach Ansprach 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das synthetische Terpenharz einen Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von 50 bis
200° C, vorzugsweise 95 bis 105° C, besitzt
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