DE2631361C2

DE2631361C2 - Stabile Mischungen aus destilliertem Bitumen und füllstoffhaltigen ataktischen Polyolefinen

Info

Publication number: DE2631361C2
Application number: DE2631361A
Authority: DE
Inventors: Helmut Hausknecht; Helmut Dipl.-Chem. Dr. 4270 Dorsten Kehr; Heinrich 4660 Gelsenkirchen-Buer Leppek; Walter 4359 Lippramsdorf Täuber
Original assignee: VEBA OEL AG 4660 GELSENKIRCHEN-BUER DE
Current assignee: VEBA OEL AG 4660 GELSENKIRCHEN-BUER DE
Priority date: 1976-07-13
Filing date: 1976-07-13
Publication date: 1982-03-04
Also published as: DK142176B; NL7707686A; ATA495077A; AT358816B; LU77731A1; DE2631361A1; CH626905A5; GB1563440A; PT66791B; PT66791A; FI62329B; DK142176C; ES460648A1; FR2358444A1; FI772169A; BE856729A; DK316777A; NO147841C; FR2358444B1; IT1081519B

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 Alterungsbeständigkeil

Atakisches Polypropylen (Homopolymer)

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. Polyolefinregeneraf, 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 «-Olefinen zu verstehen, wie sie bei der Polymerisation der genannten Monomeren mit Katalysatoren vom Ziegler-Natta-Typ erhalten werden. Die Erweichungspunkte Ring und Kugel der handelsüblichen Produkte liegen zwischen 7O⁰C und 160⁰C. die Schmelzviskosität, in der Regel bei 170⁰C bis 190⁰C gemessen, zwischen 50OmPa s und einigen lOOOOmPa-s. Typische Vertreter besitzen die folgenden Eigenschaii .·π:

i. A	B	0 112 C" 10 000 mPa 40 1/10 mm	C	D
2. t>\	0	11%	5%
3. 153 C	114 C	156 C	156 C
4. 8 000 mPa · s	480 mPa · s	3 500 mPa s	120 00OmPa ■ s
5. ?? 1/10 mm	42 1/10 mm	15 1/10 mm	25 I/I0mm
1 = Produki. 2 n-Heptaniinlosliche·.. 3. = Erweichungspunkt RuK. 4 - Schmel/viskosität bei 190 5 - Penetration.
Ataktisches Polybuten-1 (Homopolymer)
Ätherunlösliches Erwe'chungspunkt RuK Schmelzviskosität bei 190 C Penetration	• s

Ataktisches Buten-'-propencopolymer

Ätherunlösliches
Erweichungspunkt RuK
Schmelzviskosität bei 190 C
Penetration

15%

89 (

5 000 mPa s

18 1/10 mm

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.-°/o. Für den Straßenbau kommen vorwiegend Mischungen mit 5 bis 15 Gew.-%. für Dach- und Dichtungsbahnen mit 30 bis 50 Gew.-°/o in Frage. Als Nachteil von Mischungen mit einem Gehall an ataktischen Polyolefinen >5 und <40 Gew.-% 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 öder Rühren homogen halten. Diese Möglichkeiten sind jedoch nur in den wenigsten Verarbeitungsanlagen und Transportfahrzeugen vorhanden. Es besteht also ein erheblicher Bedarf an

Mischungen aus Bitumen und ataktisci/en Polyolefinen, die unter Verarbeitungsbedingungen nicht zum Entmischen neigen.

Die GB-PS 10 53 757 beschreibt ein Verfahren, bei dem in einen fließenden Strom von geschmolzenem Bitumen mit einer Penetration von wenigstens 35 Bänder von geschmolzenen Monoolefin-Polymeren oder -Copolymeren extrudiert werden, wobei die Polymere 5 bis 30 Gew.-% eines mineralischen Füllstoffes mit einer Teilchengröße von 0,01—90 pm enthalten können. Als mineralische Füllstoffe werden gemahlener Schiefer, Quarzpulver,Tone und feinzerteilte Mineralien, wie Feldspät, genannt; der Füllstoffzusatz soll eine schnellere Dispergierung des Polyolefins, %. B. des ataktischen Polypropylens, im Bitumen bewirken. Über die Eignung spezieller Füllstoffe, die Entmischung von Bitumen und Polyolefin zu verhindern, findet sich in GB-PS 10 53 757 keine Angabe. Dieses Problem tritt dort auch nicht auf, weil die Dispersion des füllstoffhalti-

gen Polymeren in Bitumen unmittelbar nach ihrer Herstellung abgekühlt und granuliert werden soll.

Verfahren, die die Trennung von schmelzflüssigen, nichtbewegten Mischungen aus ataktischen Polyolefinen und Bitumen verhindern, sind bisher nicht bekannt geworden. Die DE-OS 23 63 733 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 Setzt man Mischungen aus 10% ataktischem Polypropylen und 90% Bitumen B 80 in der Schmelze Kalksteinmehl mit einer Korngröße von maximal 0,5 mm zu, wird die Entmischungsneigung jedoch nicht verringert, sondern im Gegenteil erhöht. Eine Mischung aus 30 Gew.-% ataktischem Polypropylen und 70 Gew.-% Bitumen B 80 entmischt sich schlagartig bei Zusatz von Kalksteinmehl mit einer Korngröße von maximal 0,5 mm, wobei der Füllstoff zu Boden sinkt und das ataktische Polypropy- !en sich an der Oberfläche anreichert Ein Zusatz von Farbpigment, wie z. B. Ruß, zu der Mischung aus ataktischem Polypropylen und Bitumen B 80 verringert die Entmischungsneigung ebenfalls nicht. Der Grund, weshalb beim ataktischen Polyolefin ein völlig anderes 2% Verhalten als bei den Regeneratpolyolefinen beobachtet wird, ist sicher in dem unterschiedlichen Charakter der Polymeren zu suchen. Unter Regeneratorpolyolefinen werden in der DE OS 23 63 733 hochmolekulare Produkte verstanden. Aus den Schmelzindexangaben ω (Seite 5) kann man auf Molekulargewichte von 70 000 bis 200 000 für Poiyäthylen und 200 000 bis 700 000 für Polypropylen schließen. Die füi Mischungen mit Bitumen in Frage kommenden a taktischen Polyolefine haben dagegen im Durchschnitt Mole» «largewichte von π nur 30 000 bis 60 000. Es ist also schon aufgrund der unterschiedlichen Molekulargewichte mit sehr verschiedenem Verhalten zu rechnen.

Die DE-OS 23 63 733 gibt weiterhin an. daß die Entmischungsneigung von Regeneratpolyolefin, selbst 4i 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 4-, 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.-% füllstoffhaltigen ataktischen Polyolefinen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß die ataktischen Polyolefine 7-20 Gew.-% Füllstoffe mit einer spezifischen Oberfläche von mindestens 1 mVg und einer maximalen Teilchengröße unter 30 μπι enthalten.

Es ist vorteilhaft, wenn das füllstoffhaltige Polyolefin in Form von Granulat oder Chips in das heiße Br.umen eingerührt wird.

Die Menge an mineralischen Füllstoffen muß so bemessen sein, daß die Dichte des füllstoffhaltigen ataktischen Polyolefins der des verwendeten Bitumens angenähert wird. Da da.·- ataktische Polyolefin bei Mengen von über 5 Gew.-% im Bitumen vorwiegend in Form feindispergierter Tröpfchen vorliegt, dürfen die Füllstoffpartikel eine maximale Teilchengröße von 30 μΐη nicht überschreiten.

Die erfindungsgemäß verwendeten Füllstoffe müssen weiterhin eine spezifische B.E.T.-Oberfläche von mindestens 1 m²/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 Champagnekreide, feinvermahlener kristalliner Calcitfüllstoff, technisch reines Zinkoxyd, ferner Magnesiumcarbonat, Magnesiumoxyd, Ruß und feiner Kalkstein. Nicht geeignet sind gröbere Kalksteinmehle oder Eisenoxid. Die zuerst genannten Füllstoffe besitzen spezifische Oberflächen von 3,5 m²/g bzw. 8-9m²/g, während die zuletzt genannten solche von 0,05 m²/g bzw. 0,6 m²/g besitzen.

Die folgende Tabelle soll die Erfindung erläutern. Die Füllstoffe wurden in einem Kneter bei 120-170⁰C in die ataktischen Polyolefine eingemischt Das füllstoffhaltige Polyolefin wurde in kleinen Stücken in heißes Bitumen eingerührt Die Mischung war nach ca. 20 Minuten homogen. Zur Prüfung der Entmischungsneigung wu.-de die Mischung ohne Rühren 3 h bei 180⁰C 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.

	Teile	Nr. 1
Ataktisches Polypropylen		98
8000 mPa · s/190' C	Teile
Ataktisches Polybuten-1
5000 mPa - s/190' C	Teile
Furnaceruß		2
spez. Oberfl. 119 m'/g	Teile
Kreide
spez. Oberfl. 3,5 m²/g	T-ile
ZnO Zinkweiß
spez. OberiT. 8-9 m²/g	Teile
Kalksteinmehl
spez. Oberfl. 0,05 m²/g	Teile
Eisenoxid
spez. Oberfl. 0,6 m²/a	g/cn³
Dichte 20°C des füllstoff-

) 3 4 5 6 7 8 9 10 Π 12 13 95 93 90 80 90 80 90 80 90 85

93 90

5 7 7

10 20

10 20 10

0,90 0,96 0,99 1,04

haltigen Polyolefins

Entmischung, 15% in ja ja nein nein nein nein nein nein nein

Bitumen 80 nach 3 h Lagerung bei 180^cC

	20	10	15	U)
		0,94	0,99	361
10	0,99	ja	ja
	ja
0,93
ja

Claims

Patentanspruch:

Stabile Mischungen aus 95—50 Gew.-°/o destilliertem Bitumen und 5-50 Gew.-% fiUlstoffhaltigen ataktischen Polyolefinen, dadurch gekennzeichnet, daß die ataktischen Polyolefine 7—20 Gew.-% Füllstoffe mit einer spezifischen Oberfläche von mindestens 1 mVg und einer maximalen Teilchengröße von 30 μπι enthalten.