DE2631361A1

DE2631361A1 - Stabile mischungen aus ataktischen polyolefinen und bitumen

Info

Publication number: DE2631361A1
Application number: DE19762631361
Authority: DE
Inventors: Helmut Hausknecht; Helmut Dipl Chem Dr Kehr; Heinrich Leppek; Walter Taeuber
Original assignee: Veba Oel AG
Current assignee: Veba Oel AG
Priority date: 1976-07-13
Filing date: 1976-07-13
Publication date: 1978-02-23
Also published as: BE856729A; ATA495077A; SE432434B; NO147841C; FI62329B; NL7707686A; DK142176C; NO147841B; GB1563440A; DK316777A; FR2358444B1; IT1081519B; FR2358444A1; SE7708122L; FI772169A; AT358816B; ES460648A1; LU77731A1; PT66791B; CH626905A5

Description

In vielen Anwendungsgebieten ist es wünschenswert, das Eigenschaftsbild des bewährten Baustoffs Bitumen so zu verändern, daß es den gestiegenen Anforderungen - in der Regel hinsichtlich der Alterungsbeständigkeit und des Temperaturbereichs der Plastizität - gerecht wird. Der Zusatz von Polymeren zählt daher heute zum Stand der Technik. Besondere Bedeutung ,kommt den ataktischen Polyolefinen zu, insbesondere weil sie sich im Gegensatz zu kristallinen Polyolefinen, z.B. Polyolefinregenerat leicht und ohne technischen Aufwand mit Bitumen mischen lassen. Unter ataktischen Polyolefinen sind die zum größten Teil in Äther, Hexan oder n-Heptan löslichen Polymere des Propens und seiner höheren Homologen sowie Mischpolymere mit ei-Olefinen zu verstehen, wie sie bei der Polymerisation der genannten Monomeren mit Katalysatoren vom Ziegler-Natta-Typ erhalten werden. Die Eigenschaften dieser Polymere können durch die Polymerisationsbedingungen, Mischen der Polymeren miteinander u.a. Konfektionierungsmaßnahmen über einen weiten Bereich variiert werden. Die Erweichungspunkte Ring und Kugel der handelsüblichen Produkte liegen zwischen 70 ⁰C und 160 ⁰C, die Schmelzviskosität, in der Regel bei 170 ⁰C bis 190 ⁰C gemessen,

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zwischen 500 mPa . s und einigen 100 000 mPa .." s. Typische Vertreter besitzen die folgenden Eigenschaftenι

Ataktisches Polypropylen (Homopolymer)

Is. ^A B C ■■ D -

A	%	■ ■ B	C
6	⁰C	O	11 %
153	114⁰C	156⁰G

5 % 156⁰C

8000 xnPa · s 480 mPa . s 3500 mPa . s 120000 mPa · s ^{22 1}Z¹⁰ mm ^² V1O mm 15 i/10 mm 25 1/10 mm

1. = Produkt

2. = n-Heptanvmlösl.

3. = Erw.Pkt. RuK

4. - Schmelzvisk. bei 190 ⁰C

5. = Penetration

Ataktisches Polybuten-1 (Homopolymer)

Ätherunlösl.	0
Erw.Pkt. RuK	112 ⁰C
Schmelzvisk. bei 190 °C	10000 mPa
Penetration	40 1/10 mm

Ataktisches Buten-1-propencopolymer Ätherunlösl. 15 % Erw.Pkt. RuK 89 ⁰C .

Schmelzvisk. 5000 mPa · s bei 190 ⁰C

Penetration 18 1/10 nun

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Mischungen von ataktischen Polyolefinen mit Bitumen dienen z.B. als Bindemittel für den Straßenbau, für Fugenvergußmassen, Dichtungsmassen, Klebemassen sowie als Deckmasse für Dach- und Dichtungsbahnen. Von technischem Interesse sind z. Z. Mischungen mit einem Gehalt an ataktischem Polyolefin von 3 bis 50 Gew. %, P¹Ur den Straßenbau kommen vorwiegend Mischungen mit 5 bis 15 Gev,^r.?'o, für Dach- und Dichtungsbahnen mit 30 bis 50 Gew.% in Frage. Als Nachteil von Mischungen mit einem Gehalt an ataktischen Polyolefinen > 5 und <40 Gew.<f£ ist ihre Neigung anzusehen, sich bei längerem Stehen im schmelzflüssigen Zustand zu entmischen und zwar derart, daß sich das ataktische Polyolefin in den oberen Schichten anreichert. Man muß derartige Mischungen durch Umpumpen oder Rühren homogen halten. Diese Möglichkeiten sind jedoch nur in den wenigsten Verarbeiturigsanlagen und Transportfahrzeugen vorhanden. Es besteht also ein erheblicher Bedarf an Mischungen aus Bitumen und ataktischen Polyolefinen, die unter Verarbeitungsbedingungen nicht zum Entmischen neigen.

Verfahren, die die Entmischung von ataktischen Polyolefinen und Bitumen verhindern, sind bisher nicht bekannt geworden. Die DT-OS 2 363 733 gibt lediglich an, daß die Entmischungsneigung von Mischungen aus Bitumen und Polyolefinabfällen bei einem Anteil von Farbpigment bzw. feinteiligen mineralischen Verunreinigungen mit einer Korngröße unter 0,5 mm (z.B. Sand, Düngemittelreste) verringert ist. Unter Polyolefinabfällen sind Folien, Flaschen usw. zu verstehen, deren Rohstoff einen Schmelzindex zwischen 0,1 g/10 min und 10 g/10 min besitzt. Setzt man Mischungen aus 10 % ataktischem Polypropylen und 90 % Bitumen B 80 in der Schmelze Kalksteinmehl mit einer Korngröße von max. 0,5 mm zu, wird die Entmischungsneigung jedoch nicht verringert, sondern im Gegenteil erhöht. Eine Mischung aus 30 Gew.?o ataktischem Polypropylen und 70 Gew.?6 Bitumen B 80 eatmischt sich schlagartig bei Zusatz von KaIk-

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steinmehl rait einer Korngröße von max. 0,5 mm, wobei der Füllstoff zu Boden sinkt und das aktaktisclie Polypropylen sich an der Oberfläche anreichert. Ein Zusatz von Farbpigraent wie z.B. Ruß, wie er unter dem Namen Printe:·; 60 im Handel erhältlich ist, zu der Mischung aus ataktischem Polypropylen und Bitumen B 80 verringert die Entmischungsneigung. ebenfalls nicht. Der Grund, weshalb beim ataktischen Polyolefin ein völlig anderes Verhalten als bei den Regeneratpolyolefinen der DT-OS 2 3625 733 beobachtet wird, ist sicher in dem unterschiedlichen Charakter der Polymeren zu suchen„ Unter Regeneratpolyolefinen werden in der DT-OS 2 363 733 hochmolekulare Produkte verstanden. Aus den Schmelzindexan» gaben (Seite 5) kann man auf Molekulargewichte von 70 000 bis 200 000 für Polyäthylen und 200 000 bis 700 000 für Polypropylen schließen. Die für Mischungen mit Bitumen in Frage kommenden ataktischen Polyolefine haben dagegen im Durchschnitt Molekulargewichte von nur 30 000 bis 60 000. Es ist also schon aufgrund der unterschiedlichen Molekulargewichte mit sehr verschiedenem Verhalten zu rechnen.

Die DT-OS 2 363 733 gibt weiterhin an, daß die Entmischungsneigung von Regeneratpolyolefin, selbst wenn Füllstoffe und/oder Pigmente enthalten sind, für die Praxis noch zu groß ist und verbessert werden muß, indem Bedruckungshilfsmittel zugesetzt werden.

Im Gegensatz hierzu haben wir gefunden, daß stabile Mischungen aus ataktischen Polyolefinen und Bitumen auch ohne Bedruckungshilfsmittel hergestellt werden können, wenn bestimmte Füllstoffe im ataktischen Polyolefin enthalten sind.

Gegenstand der Erfindung sind stabile -Mischungen aus 95 - 50 Gew.% destilliertem Bitumen und 5 - 50 Gew. % ataktischen Polyolefinen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die ataktischen Poly-

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olefine 5-25 Gew. % Füllstoffe mit einer spezifischen Oberfläche von mind. 1 m /g dispergiert enthalten.

Es ist vorteilhaft, \ierm. das füllstoff haltige Polyolefin in Form von Granulat oder Chips in das heiße Bitumen eingerührt wird.

Die Menge /an mineralischen Füllstoffen muß grundsätzlich so bemessen sein, daß die Dichte des füllstoffhaltigen ataktischen Polyolefins der des verwendeten Bitumens angenähert wird. Da das ataktische Polyolefin bei Mengen von über 5 Gew. -% im Bitumen vorwiegen! in Form fein dispergierter Tröpfchen vorliegt, dürfen die Füllstoffpartikel die maximale Tröpfchengröße nicht überschreiten. Diese liegt bei ca. 30 micron. Die erfindungsgemäß verwendeten Füllstoffe müssen daher eine Teilchengröße entsprechend einer spezifischen B.E.T.-Oberfläche von mind. 1 m /g besitzen. Füllstoffe mit kleinerer Oberfläche sind ungeeignet. Der Füllstoff muß im ataktischen Polyolefin ausreichend dispergiert werden, insbesondere ist zu beachten, daß Füllstoffagglomerate, die höhere Partikelgrößen vortäuschen, aufgelöst werden. Füllstoffe, die die genannten Bedingungen erfüllen, sind z.B. durch Naßvermahlung und Klassifizierung aufbereitete Champagne-ICreide, feinvermahlener kristalliner Calcitfüllstoff, technisch reines Zinkoxyd gemäß ISO Type I, ferner z.B. Magnesiumcarbonat, Magnesiumoxyd, Ruß und feinei* Kalkstein. Nicht geeignet sind gröbere Kalksteinmehle oder Eisenoxid. Die zuerst genannten Füllstoffe besitzen spezifisehe Oberflächen von 3,5 m /g bzw. 8 - 9 m /g, während die

ρ ρ

zuletzt genannten solche von 0,05 m /g bzw. 0,6 m /g besitzen.

Es ist anzunehmen, daß das ataktische Polyolefin die Füllstoffpartikel vollständig umhüllt, so daß nach dem Einmischen in Bitumen Polyolefintröpfchen vorliegen, deren Dichte durch einen

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"schweren Kern" der des umgebenden Bitumens soweit arigenähert ist, daß eine Entmischung unterbleibt.

Verwendet man Ruß als Füllstoff, koinnt aufgrund der sehr hohen spezifischen Oberfläche offenbar ein anderer Mechniciaus zur Wirkung.

Die folgende Tabelle soll die Erfindung erläutern, ohne sie jedoch einzuschränken. Die Füllstoffe wurden im IIoili-Kn.etsr bei 120 - 170 ⁰C in die ataktischen Polyolefine eingemischt. Das füllstoffhaltige Polyolefin wurde in kleinen Stücken .in heißes Bitumen eingerührt. Die Mischung war nach ca. 20 min. homogen. Zur Prüfung der Entniischungsneigung wurde die Mischung ohne Rühren 3 h bei 180 ⁰C in Stickstoffatmosphäre belassen. Anschließend wurden die Erweichungspunkte Ring und Kugel in verschiedenen Schichten bestimmt. Die Mischung galt als stabil, wenn Unterschiede nur im Rahmen des Analysenfehlers gefunden wurden.

— 7 809808/0010

co α* ο

A.taktisches -Polypropylen 8000 mPa . s/190 °C

^taktisches Polybuten-1 5000 mPa.j· s/190 ⁰C

Furnace-Ruß ? spez. Oberfl. 119 m /g

Kreide ₂

spez. Oberfl. 3_f5 m /g

ZnCL£inkweiß
Koltfpidal Extra, ₂ speei Oberfl. 8-9 m /g

CD

öteinmehl ₂ ^ Oberfl. 0,05 m /g

ο
Eise»oxid ρ

speo Oberfl. 0,6 m /g

Dichte 20 ⁰C des füll

Nr. TIe TIe TIe TIe TIe

TIe TIe

g/cm-

Entmischung,

15 % in Bitumen 80 nach

5 h Lagerung bei 180 °C

1

98

95

93

ja nein 90

80

10

90

20

0,9Ci 0,96 0,9^

80

10

neinneizmeinneir neir nein

90

20

10

90

11

80

10

20

12

90

13

85

10

15

0,93

0,99

0,94

0,99

Claims

Patentansp r ü c h a

Stabile Mischungen aus 95 - 50 Üew*}i> ck.otill.ir.; ΐ_ν?π Bitumen und 5 - 50 Gsv/.?j ataktischen Polyolefin'Ώ, dadurch gekennzeic h η e t , daß die a taktischen Polyolefine 5 - 215 Gin-/. ^ Füll a to x'.f g

/ p

mit einer t-'pazifiach^ji Oborflache von mind, 1 ir, /g enthalten'.

Verfahren zur Herstellung einer Mischung gemäß Anspruch dadurch gekennzeichnet , daß ir.an das füllstoffhaltige Polyolefin, vorzugiivreise j η Form von Granulat oder Chips, in heißes Bitumen einrührt.

i3t-/i!JÜ.

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INSPECTED