DE2601132C2

DE2601132C2 - Bitumenmischung aus einem wärmebehandelten Gemisch von Bitumen und bei der Wärmebehandlung anfallenden Zersetzungsprodukten von abgenutzten Gummireifen

Info

Publication number: DE2601132C2
Application number: DE2601132A
Authority: DE
Inventors: Helena Chrzanow Masiarczyk; Tomasz Krakau Szczurek
Original assignee: INSTYTUT TECHNOLOGII NAFTY KRAKOW PL
Current assignee: INSTYTUT TECHNOLOGII NAFTY KRAKOW PL
Priority date: 1975-01-19
Filing date: 1976-01-14
Publication date: 1982-03-25
Also published as: NL7600509A; FI66892B; DD123891A5; SU793407A3; FR2297895B1; IT1054797B; DE2601132A1; BR7600271A; BE837692A; SE7600378L; GB1539116A; NO150282C; ATA27576A; HU177847B; RO80997B; RO80997A; LU74194A1; CS209484B2; NO150282B; PL101436B1

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Bitumenmischung aus einem wärmebehandelten Gemisch von Bitumen und bei der Wärmebehandlung anfallenden Zersetzungsprodukten von abgenutzten Gummireifen, die insbesondere als Bindemittel zur Herstellung von Asphaltstraßendecken bestimmt ist.

Aus der US-PS 38 44 668 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Materials für Straßendecken bekannt, bei dem in einem ersten Schritt bitumenlösliche.

nichtölbeständige Gummiabfalle, darunter auch abgenutztes Reifenmaterial mit oder ohne Reifencord bei Temperaturen im Bereich von 149 bis 260°C, vorzugsweise M9 bis 204°C, mit Straßenbitumen erhitzt werden. Um abgenutzte Gummireifen einsetzen zu können, müssen diese stark zerkleinert werden. Nach der Zugabe der Gummiteilchen zu dem heißen Bitumen verfestigt sich die Mischung zu einer geleeartigen Masse, die danach mit einem Bitumenlösungsmittel ίο gemischt wird, wodurch eine dicke Flüssigkeit erhalten wird, die nach ihrem Aufbringen auf eine Unterlage zu einem festen Belegmaterial erstarrt.

Die US-PS 38 44 668 enthält keine Angaben darüber, daß es möglich ist, in ein Verfahren der angegebenen Art auch unzerkleinerte oder nur geringfügig zerkleinerte Gummireifen einzusetzen und daß dabei ein Material erhalten werden könnte, das die Eigenschaften von natürlichem Bitumen oder von Erdölbitumen hat und mit diesen Materialien beliebig mischbar ist und genau wie diese verarbeitet bzw. durch Destillation oder Oxidation unter Veränderung seiner Eigenschaften wie andere Bitumenmaterialien behandelt werden kann.

Für eine Verarbeitung abgenutzter Gummireifen im großen Maßstab ist das Verfahren gemäß US-PS 38 44 668 wegen der Notwendigkeit, die Reifen in kostenaufwendiger Weise zu zerkleinern, ungeeignet. Die Verwendung von Lösungsmitteln zur Ermöglichung einer Verarbeitung des nach dem ersten Erhitzen erhaltenen Materials macht das Material teuer und

to erfordert bei der Verarbeitung besondere Vorkehrungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bitumenmischung anzugeben, die unter Verwendung von abgenutzten, ganzen oder gegebenenfalls zerklei-

J5 nerten Gummireifen mit Reifencord hergestellt werden kann und die die Eigenschaften von natürlichem oder Erdölbitumeij aufweist und wie diese verarbeitet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Bitumenmischung aus

<o einem wärmebehandelten Gemisch von Bitumen und bei der Wärmebehandlung anfallenden Zersetzungsprodukten von abgenutzten Gummireifen gelöst, die erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch einen Gehalt von 1 bis 50 Gewichtsprozent an Zersetzungsprodukten von abgenutzten, gegebenenfalls zerkleinerten, Gummireifen, die durch Wärmebehandlung der Gummireifen im Gemisch mit Erdölbitumen und/oder Extrakten der selektiven Raffination von Mineralölen und/oder schweren Fraktionen der zersetzenden Verarbeitung von Erdölprodukten bei 220 bis 380°C, gegebenenfalls Oxidation mit Luft bei 200 bis 320°C und/oder Destillation unter vermindertem Druck oder Wasserdampfdestillation erhalten worden sind und gegebenenfalls noch mit Destilla'.ionsbitumen und/oder oxidierten Bitumen mit einem Paraffingehalt von weniger als 6 Gewichtsprozent und/oder natürlichem Bitumen vermischt worden sind.

Diese Bitumenmischung wird dadurch erhalten, daß die abgenutzten, gegebenenfalls zerkleinerten, Gummi-

bo reifen in einer Menge von 1 bis 50 Gewichtsprozent mit Erdölbitumen und/oder Extrakten der selektiven Raffination von Mineralölen und/oder schweren Fraktionen der zersetzenden Verarbeitung von Erdölprodukten vermischt und bei 220 bis 360⁰C bis zur Verflüssigung

h5 des Gemisches erhitzt werden und die Mischung gegebenenfalls bei 200 bis 320⁰C mit Luft oxidiert und/oder einer Destillation unter vermindertem Druck und/oder einer Wasserdampfdestillation unterzogen

Man kann die erfindungsgemäße Bitumenmischung auf etwas andere Weise auch dadurch erzeugen, daß die abgenutzten, gegebenenfalls zerkleinerten, Gummireifen in einer Menge von 1 bis 80 Gewichtsprozent im Gemisch mit Erdölbitumen und/oder Extrakten der selektiven Raffination von Mineralölen und/oder schweren Fraktionen der zersetzenden Verarbeitung von Erdölprodukten bei 220 bis 380° C erhitzt werden, wonach dem Gemisch Destillationsbitumen und/oder oxidiertes Bitumen mit einem Paraffingehalt von weniger als 6 Gewichtsprozent und/oder natürliches Bitumen in einer solchen Menge zugesetzt werden, daß der Gehalt an Zersetzungsprodukten der Gummireifen in dem Gemisch 1 bis 50 Gewichtsprozent beträgt.

Die modifizierte Bitumenmischung kann man der Luftoxidation bei einer Temperatur von 220 bis 320°C und/oder der Wärmebehandlung unter vermindertem Druck und/oder der Wasserdampfdestillation unterwerfen, um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen. Die niedrigsiedenden Bestandteile können aus den modifizierend wirkenden Zersetzungsprodukten der Gummireifen entfernt werden, indem man die Mischung der Destillation unter vermindertem Druck und/oder mit Wasserdampf unterwirft.

Die Destillation der die Zersetzungsprodukte der Gummireifen enthaltenden Mischung gestattet es daher, niedrigsiedende übelriechende Bestandteile der Gummizersetzungsprodukte zu entfernen und ein fertiges Bitumen mit höherem Flammpunkt und höherer thermischer Stabilität zu gewinnen.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, das den technologischen Prozeß einfach und wirtschaftlich gestaltet, erhaltene Bitumenmischung kann durch Mischung mit mineralischen Bestandteilen zur Herstellung von Straßenasphalt verwendet werden. Dieser Straßenasphall zeichnet sich durch gute, insbesondere gute thermoplastische Nutzeigenschaften aus. Die durch die Verwendung von mittels Zersetzungsprodukten von Gummireifen modifizierten Bilumehmischungen erhaltenen Straßendecken zeichnen sich durch gute Betriebs- und Nutzungseigenschaften, insbesondere durch ein gutes Haftvermögen und durch große Belastbarkeit, aus.

Einen wesentlichen Vorteil der Erfindung bildet die Möglichkeit, auf effektive Weise abgenutzte Gummireifen ohne deren aufwendige Aufbereitung zu verwerten.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Beispiel 1

In einem Mischer werden 65 Gewichtsteile Destillationsbitumen mit einer Erweichungstemperatur von 39°C, nach der Ring-Kugel-Methode, und mit einem Gehalt an Paraffinen von 2,9 Gew.-%, 15 Gewichtsteile Furfurolextrakt mit einer Viskosität von 23 cSt bei 100°C und 20 Gewichtsteile nichtzerkleinerte, abgenutzte Gummireifen mit dem Polyamidkord eingeführt.

Der Inhalt des Mischers wird auf eine Temperatur von 310⁰C erwärmt und bei dieser Temperatur durch Zirkulationspumpen über 6 Stunden intensiv umgerührt. Danach wird die Lösung des Gummizersetzungsprodukts bei einer Temperatur von 310^pC mit überhitztem Wasserdampf mit einer Temperatur von 33O⁰C über 4 Stunden durchgeblasen, wobei 2 Gew.-% Öl mit einem Siedebereich von 185 bis 428° C abgeführt und ausgelropft werden.

Die Lösung des Zersetzungsprodukts der Gummireifen im Bitumen wird zur Weiterverarbeitung in ein Oxidationsgerät umgepumpt und darin bei der Temperatur von 260° C über 16 Stunden mit Druckluft oxidiert wonach das Endprodukt erhalten wird.

Das Leichtöl wurde als flüssiger Brennstoff, der Draht aus den Reifen dagegen als Stahlschrott ausgenutzt

Es wurde eine bituminöse Mischung mit den nachstehend genannten Eigenschaften erhalten:

Penetration unter einer	69 mm/10
Belastung von 100 g.
über 5 s, bei 25° C	71OcSt
Kinematische Viskosität bei
einer Temperatur von 135° C	52° C
Erweichungstemperatur, nach	-13°C
der Ring-Kugel-Methode	273° C
Brechpunkt, nach Fraaß
Flammpunkt, nach Marcuson	> 100 cm
Zähigkeit bei einei	-3,2
Temperatur von 25° C	0,33
Holme's index
Penetrationsindex 15/25° C	100%
Anhaftung	80%
an Basaltzuixhlagstoff	100%
an Granitzuschlagstoff	100%
an Kalkzuschlagstoff
an Kieszuschlagstoff

Die Bitumenmischung wurde zur Aufbereitung von Asphaltbeton mit der folgenden Zusammensetzung verwendet:

Bitumenmischung
Basaltsplitt
Grubensand
Kalkmehl

6 Gew.-%
73 Gew.-%
15Gew.-%

6 Gew.-%

Es wurde ein Asphaltbeton mit folgenden Eigenschaften (nach der Marshall-Methode) erhalten:

Freiraum 1,9%

Stabilität 998 kp

Verformung 4,5 mm

Wasseraufnahmefähigkeit 1,1%

Druckfestigkeit

Bei einer Temperatur

von 20°C 60,1 kp/cm²

nach der Wassersättigung 52,2 kp/cm²

Wasserfestigkeitsindex 0,9

Beispiel 2

In einem Mischer wurden 500 kg Destillationsbitumen mit einer Penetration von 310 mm/10 bei einer Temperatur von 25°C und 500 kg in einer Zerkleinerungsmaschine in Stücke mit einer Größe bis 50 mm zerkleinerte abgenutzte Gummireifen gemischt.

Der Inhalt des Mischers wurde auf eine Temperatur von 32O⁰C erwärmt und bei dieser Temperatur über 4 Stunden umgerührt und nachher über 4 Stunden mit Wasserdampf mit einer Temperatur von 360⁰C durchgeblasen, wobei 6 Gew.-% öl, auf eine Charge berechnet, abdestilliert wurden.

Der Inhalt des Mischers wurde filtriert, wobei Draht und Metallfaden abgeschieden wurden.

500 kg der erhaltenen Lösung wurden bei einer Temperatur von 150°C mit 500 kg oxidiertem Erdölbitumen mit einer Penetration von 24 mm/10 bei einer Temperatur von 25°C und einem Paraffipgehalt von 3,1 Gew.-% vermischt.

Es wurde eine Bitumenmischung mit den nachstehend genannten Eigenschaften erhalten:

Penetration, 5 s, 100 g

bei 25° C 58 mm/10

bei 5°C 8 mm/10

Zähigkeit bei 25° C > 100 cm

Kinematische Viskosität

bei 135° C 99OcSt

Abdampffähigkeit

in dünner Schicht 0,1 %

Holme's Index 3,4

Penetrationsindex —0,2

Anhaftung

an Basaltzuschlagstoff 100%

an Granitzuschlagstoff 80%

an Kalkzuschlagstoff 100%

an Kieszuschlagstoff 90%

Daraus wurde eine Gußmasse mit der folgenden Zusammensetzung aufbereitet:

Bitumenmischung
Basaltsplitt
Grubensand
Kalkmehl

8% 60% 13% 19%

Beispiel 3

In den Mischer wurden 300 kg Extrakt mit einem Gehalt an aromatischen Kohlenwasserstoffen von 61 Gew.-% aus der Furfurolraffination des Vakuumdestillats eines Erdöls mit einer Viskosität von 8,9 cSt bei einer Temperatur von 100⁼C gegeben und auf eine Temperatur von 300°C erwärmt. Im Laufe des Umrührens des Mischerinhalts wurden unter Aufrechterhalten der Temperatur von 300°C kontinuierlich granulierte abgenutzte Gummireifen nach vorheriger Entfernung von Metallteilen eindosiert. Nach der Beendigung der Dosierung wurde der Mischerinhslt noch über 1 Stunde gerührt. 600 kg der erhaltenen Lösung des Gummireifenzersetzungsprodukts im Extrakt wurden mit 400 kg Bitumen vermischt und mit Druckluft bei einer Temperatur von 250⁰C über 30 Stunden oxidiert

Es wurde eine Bilumenmischung mit einer Penetration von 195 mm/10 bei einer Temperatur von 25° C erhalten.

Beispiel 4

In den Mischer wurden 900 kg Destillationsbitumen mit einer Penetration von 101 mm/10 bei einer Temperatur von 25° C eingeführt und auf eine Temperatur von 280° C erwärmt, wonach in Portionen 10 kg Granulat aus abgenutzten Gummireifen mit dem Polyamidkord mit einer Korngröße bis 1 mm zugegeben wurden und unter Aufrechterhaltung einer Temperatur von 280° C wurde über 1,5 Stunden gerührt. Die erhaltene Lösung wurde mit Druckluft bei einer Temperatur von 200°C über 28 Stunden oxidiert, wobei ein Endprodukt mit den nachstehend genannten Eigenschaften erhalten wurde.

Penetration, bei 100 g, 5 s

bei25°C 40 mm/10

beil5°C 16 mm/10
Kinematische Viskosität

bei 135° C 95OcSt
Erweichungstemperatur, nach

der Ring-Kugel-Methode 53°C

Brechpunkt, nach Fraaß -12° C

Flammpunkt, nach Marcuson 286°C

Zähigkeit bei 25° C 66 cm
Abdampffähigkeit

in dünner Schicht 0,4%

Claims

Patentansprüche:

1. Bitumenmischung aus einem wärmebehandelten Gemisch von Bitumen und bei der Wärmebehandlung anfallenden Zersetzungsprodukten von abgenutzten Gummireifen, gekennzeichnet durch einen Gehalt von 1 bis 50 Gewichtsprozent an Zersetzungsprodukten von abgenutzten, gegebenenfalls zerkleinerten, Gummireifen, die durch Wärmebehandlung der Gummireifen im Gemisch mit Erdölbitumen und/oder Extrakten der selektiven Raffination von Mineralölen und/oder schweren Fraktionen der zersetzenden Verarbeitung von Erdölprodukten bei 220 bis 38O⁰C, gegebenenfalls Oxidation mit Luft bei 200 bis 320° C und/oder Destillation unter vermindertem Druck oder Wasserdampfdestillation erhalten worden sind und gegebenenfalls noch mit Destillationsbitumen und/oder oxidierten Bitumen mit einem Paraffingehalt von weniger als 6 Gewichtsprozent und/oder natürlichem Bitumen vermischt worden sind.

2. Verfahren zur Herstellung der Bitumenmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgenutzten, gegebenenfalls zerkleinerten, Gummireifen in einer Menge von 1 bis 50 Gewichtsprozent mit Erdölbitumen und/oder Extrakten der selektiven Raffination von Mineralölen und/oder Fraktionen der zersetzenden Verarbeitung von Erdölprodukten vermischt und bei 220 bis 360° C bis zur Verflüssigung des Gemisches erhitzt werden und die Mischung gegebenenfalls bei 200 bis 320°C mit Luft oxidiert und/oder einer Destillation unter vermindertem Druck und/oder einer Wasserdampfdestillation unterzogen wird.

3. Verfahren zur Herstellung der Bitumenmischung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgenutzten, gegebenenfalls zerkleinerten. Gummireifen in einer Menge von 1 bis 80 Gewichtsprozent im Gemisch mit Erdolbitumen und/oder Extrakten der selektiven Raffination von Mineralölen und/oder schweren Fraktionen der zersetzenden Verarbeitung von Erdölprodukten bei 220 bis 380°C erhitzt werden, wonach dem Gemisch Destillationsbitumen und/oder oxidiertes Bitumen mit einem Paraffingehalt von weniger als 6 Gewichtsprozent und/oder natürliches Bitumen in einer solchen Menge zugesetzt werden, daß der Gehalt an Zersetzungsprodukten der Gummireifen in dem Gemisch I bis 50 Gewichtsprozent beträgt und das Gemisch gegebenenfalls bei einer Temperatur von 200 bis 320°C mit Luft oxidiert und/oder einer Destillation unter vermindertem Druck und/oder einer Wasserdampfdestillation unterzogen wird.