DE2647498C2

DE2647498C2 - Bituminöse Masse

Info

Publication number: DE2647498C2
Application number: DE19762647498
Authority: DE
Inventors: John Groves Guildford Surrey Dolden
Original assignee: BP PLC
Current assignee: BP PLC
Priority date: 1975-10-31
Filing date: 1976-10-21
Publication date: 1986-04-10
Also published as: GB1515900A; DE2647498A1; FR2329733A1; FR2329733B1

Description

2. Bituminöse Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 50 bis 150 Gew.-°/o Füllstoff, bezogen auf das Gewicht der Masse ohne Füllstoff, enthält.

3. Bituminöse Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bitumen eine Penetration | von 25 bis 100 bei 25° C und einen Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von 50° C bis 110° C hat. * %

4. Bituminöse Masse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Styrol-Acrylnitril-Copolyme- % risat 70 bis 80 Mol-% Styrol und 20 bis 30 Mol-% Acrylnitril enthält und ein Zahlenmittel-Molekulargewicht §

von 20.000 bis i 00.000 hat.

5. Verwendung der bituminösen Masse nach Anspruch 1 bis 4 als Rückschicht von als Schallisoliermateria! dienendem Filz.

Die Erfindung betrifft bituminöse Massen, die sich als Beschichtungsmaterialien, Membranen oder Rückschichten von textlien Stoffen eignen.

Filz mit einer Rückschicht aus Bitumen wird als Schallisoliermaterial für die verschiedensten Zwecke, z. B. auf dem Boden von Automobilen, verwendet. Filz mit Bitumen als Rückschicht ist zwar flexibel und läßt sich leicht in

eine gewünschte Form pressen, jedoch kann das Bitumen nicht in eine vorgeformte Gestalt gebracht werden, um |

beispielsweise über den Kardantunnel eines Automobils zu passen, weil es im Gegensatz zu Gummi keine Festigkeit und Steifigkeit aufweist und, wenn es in eine bestimmte Form gebracht worden ist, zusammenfällt. Da Bitumen viel billiger als Gummi und andere bekannte Schallisoliermaterialien ist, wäre es vorteilhaft, wenn die Eigenschaften von Bitumen so modifiziert werden könnten, daß seine Festigkeit und Steifigkeit genügend erhöht wird, um sicherzustellen, daß es nach der Formgebung formbeständig bleibt und gleichzeitig genügend Festigkeit und Biegsamkeit behält, um rauher Behandlung zu widerstehen.

Die verschiedensten Materialien, die mit Bitumen verträglich sind, sind potentiell verfügbar, um die Festigkeit

und Steifigkeit von Bitumen zu erhöhen. Da das Bitumen aber eine gewisse Plastizität bewahren muß, um noch |

geformt werden zu können, war es Aufgabe der Erfindung, eine andere Kombination von Materialien verfügbar |

zu machen, mit der die erforderliche gegenseitige Abstimmung zwischen Plastizität und Steifigkeit erzielt J

werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist der im Patentanspruch 1 geschilderte Gegenstand.

Die Erfindung umfaßt ferner textile Flächengebilde, insbesondere Faservliese, die mit einer Rückschicht, die aus einer bituminösen Masse gemäß der Erfindung besteht, versehen sind. |

Das Bitumen kann aus Erdöl hergestellt sein. Geeignet sind beispielsweise der Rückstand der Vakuumdestilla- |

tion von Rohöl oder das Produkt, das durch Blasen eines solchen Vakuumrückstandes mit Luft bis zu einer geeigneten Penetration erhalten worden ist.

Die Masse enthält normalerweise außerdem einen Füllstoff in einer Menge von 50 bis 150 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Masse ohne Füllstoff. Beliebige normale Füllstoffe für Bitumen können verwendet werden, |

z. B. Kalksteinmehl oder Portlandzement. Das Bitumen selbst (d. h. ohne Füllstoff) hat vorzugsweise eine |

Penetration von 25 bis 100 bei 25⁰C und einen Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von 50° bis 110°C.

Die im Anspruch erwähnten gehärteten Produkte können durch Blasen von Erdölextrakten mit einem sauerstoffhaltigen Gas, vorzugsweise Luft, bei 250° bis 350⁰C in Abwesenheit oder Gegenwart eines Katalysators, z. B. eines Friedel-Crafts-Metallhalogenids, wie Eisen(III)-chlorid, hergestellt werden. Erdölextrakte werden durch Lösungsmittelextraktion von Erdöldestillatfraktionen, die im Schmierölbereich, d. h. im Bereich von 350⁰C bis 600°C sieden, erhalten und enthalten einen größeren Anteil aromatischer Kohlenwasserstoffe. Es wird angenommen, daß durch das Blasen des Extrakts Kondensation der Aromaten bewirkt wird, wobei ein gehärtetes Produkt mit hohem Anteil an Asphaltenen, cyclischen Kohlenwasserstoffen und unlöslichen Kohlenwasser- Sa stoffen und einem verhältnismäßig geringen Anteil an gesättigten Kohlenwasserstoffen entsteht.

Als Polymerisate werden Styrol-Acrylnitril-Copolymerisate bevorzugt, die 70 bis 80 Mo!-% Styrol und 20 bis 30 Mol-% Acrylnitril enthalten und ein Zahlenmittelmolekulargewicht von 20.000 bis 100.000 haben können.

Als Polyvinylchlorid wird vorzugsweise ein durch Substanzpolymerisation oder Suspensionspolymerisation hergestelltes Polymerisat in Form eines freifließenden Pulvers verwendet.

Das gegebenenfalls verwendete chlorierte Polyäthylen hat vorzugsweise einen Chlorgehalt von 15 bis 40 Gew.-%.

Der gegebenenfalls verwendete Weichmacher hängt vom verwendeten Polymerisat ab. Für Styrol-Acrylnitril-Copolymerisate eignen sich Chlorkohlenwasserstoffe und für Polyvinylchlorid können chlorierte n-Paraffine

oder Dioctylphthalat verwendet werden. Dem Polyvinylchlorid sollten 1 bis 3 Gew.-°/o (bezogen auf das Gewicht des Polyvinylchlorids) eines geeigneten Stabilisators zugesetzt werden, um seinen Abbau während der Verarbeitung zu verhindern. Im allgemeinen kann dreibasisches Bleisulfat oder Bleistearat verwendet werden.

Die Bestandteile können in einem großen Gefäß, das mit einem kräftigen Rührer und Heizvorrichtungen versehen ist die den Ansatz auf eine Temperatur über 200⁰C zu erhitzen vermögen, gemischt werden. Das Bitumen muß zuerst zu einer fließfähigen Flüssigkeit geschmolzen werden (z.B. durch Erhitzen auf 180° bis 220°C). Dann werden die übrigen Bestandteile vorzugsweise in der Reihenfolge 1) gehärtetes Produkt, 2) Kalksteinmehl als Füllstoff, 3) Weichmacher, 4) Polymerisat zugesetzt Auch Innenmischer, ζ. B. Banbury-Mischer, können verwendet werden.

Aus den Bestandteilen kann auch eine Vormischung aus gehärtetem Produkt, Polymerisat und einem Teil des Bitumens gebildet werden, wobei weiteres Bitumen und der Füllstoff später zugesetzt werden. Diese Arbeitsweise ist zweckmäßig für die Fabrikation und ermöglicht es, die Eigenschaften des endgültigen Gemisches auf die Spezifikationen der Endverwendung zuzuschneiden. Im allgemeinen sind Polymerisate, wie Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat verträglicher mit Gemischen, in denen der Ameil des gehärteten Produkts am oberen Ende des genannten Bereichs liegt, und im allgemeinen wird bessere Gesamtdispergierung des Polymerisats durch Verdünnen einer Vormischung mit Bitumen als durch Herstellen einer Einzelcharge in einem Arbeitsgang erreicht Die vorstehend genannten Mengen der Bestandteile umfassen sowohl die Bereiche für eine Vormischung als auch für eine endgültige Masse, wobei natürlich die Mengen des gehärteten Produkts und des Polymerisats am oberen Ende dpr für eine Vormischung genannten Bereiche und am unteren Ende der für ein endgültiges Gemisch genannten Bereiche liegen.

Das Gemisch kann durch Kalandrieren auf einem Dreiwalzenmischer in die flächige Form gebracht werden. Falls es als Rückschicht, beispielsweise für Filz, benötigt wird, können der Filz und die Rückschicht miteinander verklebt werden, indem sie gemeinsam durch den Kalander gegeben werden. Als Antiblockingmittel kann Gatsch verwendet werden. Als Endprodukt kann zu einer bevorzugten Form gepreßt werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Als Ausgangsmaterial wurde gefülltes Bitumen zur Herstellung einer Rückschichtmasse für Filz verwendet, der auf dem Bod^n von Automobilen verwendet wird. Geblasenes Bitumen mit einer Penetration von 40 bei 25°C und einem Erweichur.gspun.k*. (Ring und Kugel) von 85°C wurde verwendet. Das Bitumen enthielt 60 Gew.-°/o (bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches) Kalksteinmehl als Füllstoff.

Das gefüllte Bitumen wurde mit zv -ei Arten von gehärtetem Produkt mit Erweichungspunkten von 90⁰C bzw. 150°C und mit folgenden Zusammensetzungen gemischt:

Asphaltene, Gew.-%

Gesättigte Kohlenwasserstoffe, Gew.-°/o Cyclische Kohlenwasserstoffe, Gew.-% Harze, Gew.-%

Unlösliche Bestandteile, Gew.-%

Ebenso wurden verschiedene Polymerisate und in einigen Fällen Weichmacher zugemischt, so daß eine Reihe von verschiedenen Gemischen erhalten wurde.

Die Gemische wurden in einem Brabender-Plasticorder Typ 100 hergestellt, der mit einem Walzenmisch- und meßkopf des Typs 50 versehen war. In die auf 150°C vorgeheizte Mischkopfkammer wurden 66 g Gemisch gegeben. Gemischt wurde 20 Minuten bei 60 UpM. Das Gemisch wurde dann aus dem Mischkopf genommen und auf einem Zweiwalzenmischer (Walzengröße 25,4 χ 15,2 cm;, der auf 120°C erhitzt war, 5 Minuten bei einem Friktionsverhältnis von 1 : I (relative Geschwindigkeit der Walzen) geknetet.

Aus den Gemischen wurden in einer 20 t-Presse Prüfkörper in Form von Platten von l'.4xl 14 χ2 mm 2 Minuten bei 200⁰C gepreßt Die Prüfkörper wurden dann auf Festigkeit, Steifigkeit und Schlagfestigkeit unter Anwendung empirischer Vergleichsversuche geprüft. Die Proben wurden durch Skalenwerte wie folgt eingestuft:

Steifigkeit von 1 (sehr flexibel) bis 6 (sehr starr)
Biegefestigkeit von 1 (äußerst spröde) bis 8 (zäh)

Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle genannt. Die Steifigkeit wurde empirisch durch langsames Biegen einer gepreßten Probe von Hand ermittelt und durch Ziffern auf einer Skala von 1 bis 6 (6 = höchste Steifigkeit) bewertet Die Biegefestigkeit wurde als Maß der Steifigkeit angesehen.

Ein Biegetest wurde durchgeführt, indem Proben längsam mehrmals um 180° gebogen wurden. Die Proben wurden nach ihrer Fähigkeit bewertet, dem Biegen zu widerstehen, ohne zu brechen. Die Bewertungsziffer 8 wurde der Probe mit der höchsten Biegefestigkeit gegeben. Je höher der Wert, umso zäher war die Probe.

Beide Prüfungen wurden bei Umgebungstemperatur (25°C) durchgeführt.

Gehärtetes Produkt	Gehärtetes Produkt
90° C	150°C
23,9	20,0
7,4	0,8
51,3	34,0
16,4	13,0
1,0	34,0

Probe Nr.
1 2

100	65	80 16,5	77,5	79	79 18	77,5	77,5	77,5
—	35	—	17,5	18	—	17,5	17,5	17,5
—	—	3	4	—	—	—	—	—

Zusammensetzung in Gew.-%

Gefülltes Bitumen

Gehärtetes Produkt mit

Erweichungspunkt 90° C

Gehärtetes Produkt mit
Erweichungspunkt 150° C

Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat

Polyvinylchlorid

Chloriertes Polyäthylen ____ 3 3 _ _ _

Polyäthylen ____ _ _ 5 _ _

Polystyrol ____ _ _ 5 3

Styrol-Butadien-Kautschuk ____ _ _ _ _ 2

Weichmacher — — 0,5 1 — — — — —

Physikalische Eigenschaften

J₀ Steifigkeit (Bewertungsziffer) 1233 3 3 5 6 4

Biegefestigkeit (Bewertungsziffer) 8 7 6 5 3 4 1 1 2

Bei den in dieser Tabelle zusamm eingestellten Versuchen wurden die folgenden im Handel erhältlichen Polymerisate und Weichmacher verwendet;
25

Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat

Chloriertes η-Paraffin als Weichmacher

Weichmacher für Polyvinylchlorid

Chloriertes Polyäthylen (mit 36 Gew.-°/o Cl und 0,3 Gew.-% ZnO)

Die Werte in der vorstehenden Tabelle zeigen, daß das gefüllte Bitumen (Probe 1) von sich aus sehr flexibel und keineswegs starr und steif war. Durch Zusatz einer verhältnismäßig großen Menge von gehärtetem Produkt (Probe 2) wurde nur eine geringe Verbesserung der Steifigkeit erzielt. Wenn jedoch eine kleinere Menge des gehärteten Produkts in Kombination rn it dem Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat verwendet wurde (Probe 3), trat eine weitere Verbesserung der Steifigkeit ohne große Zunahme der Sprödigkeit des Produkts ein. Die Proben 4, 5 und 6, in denen Polyvinylchlorid und chloriertes Polyäthylen in Kombination mit dem gehärteten Produkt verwendet wurde, zeigten die gleiche Verbesserung der Steifigkeit, jedoch waren die Produkte merklich-spröder als die Probe, die das Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat enthielt. Die Proben 5 und 15 zeigten, daß eine Änderung des Erweichungspunkts des gehärteten Produkts nur einen geringen Einfluß auf die Beschaffenheit des Endprodukts hatte.

Die Proben 7, 8 und 9, die nicht in den Rahmen der Erfindung fallen, zeigen, da.ß die Wahl des Polymerisats wesentlich ist. Obwohl Polyäthylen, Polystyrol und PolystyroI-SBR nur in geringen Mengen verwendet wurde, ergaben sie starre, spröde Produkte. Nur die Proben 3 bis 6 zeigten eine gute gegenseitige Abstimmung von Steifigkeit und Zähigkeit. Geformte Platten aus diesen Produkten konnten stark deformiert werden und behielten äie neue Form. Insbesondere konnte die Probe 3 in eine neue Form gebracht werden, die sie dann beibehielt.

Beispiel 2

Ein Gemisch, das 61,5% Bitumen (Penetration 42 bei 25°C, Erweichungspunkt 59,5°C), 32,7% gehärtetes Produkt (Erweichungspunkt 100⁰C) und 5,8% Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat enthielt, wurde wie folgt hergestellt: Das pulverförmige Polymerisat wurde zu einem auf 150°C erhitzten geschmolzenen Gemisch des Bitumens und des gehärteten Produkts in einem Behälter aus nichtrostendem Stahl gegeben. Das Gemisch wurde mechanisch gerührt, bis das Polymerisa! gleichmäßig eingearbeitet war. Die Masse hatte eine Penetration von 17 bei 25°C, einen Erweichungspunkt von 73°C und einen Brechpunkt von 0°C. Ein abgerundetes Stück wurde zu einer Platte gepreßt, die die neue Form beibehielt.

Das vorstehend beschriebene Gemisch wurde weiter bei 150⁰C mit einem oxydierten Bitumen (Penetration 30 bei 25°C, Erweichungspunkt 83⁰C, Brechpunkt nach Fraaß —23°C) im Gewichtsverhältnis von 5 Teilen Bitumen zu 2 Teilen Gemisch gemischt. Das erhaItene Gemisch bestand aus

89 Gew.-% Bitumen,
9,39 Gew.'% gehärtetem Produkt; und
l,65Gew.-% Styrol-Acrylnitril-Gbpolymerisat

und hatte eine Penetration von 25 bei 25°C, einen Erweichungspunkt von 73⁰C und einen Brechpunkt nach Fraaß von -12⁰C.

Als Füllstoff wurde diesem Gemisch Kalksteinmehl im Gewichtsverhältnis von^D Teilen Füllstoff zu 40 Teilen Gemisch zugesetzt. Die endgültige Masise wurde zu einer Platte geformt und mit einer Filzrückseite unter Druck in einer Form verklebt, wobei eine Pllüitte mit einer Gesamtdicke von 1 cm, von der 2 mm auf die Dicke der bituminösen Masse entfielen, erhalten v/urde. Ein abgerundetes Stück mit einer Höhe von etwa 2,5 cm wurde in die Rückschichtmasse des Filzes gepreßt. Es behielt seine Umrisse ohne Deformierung.

Claims

Patentansprüche:

1. Bituminöse Masse, enthaltend

45 bis 94 Gew.-°/o Bitumen,

5 bis 40 Gew.-% der durch Blasen der Lösur.gsmittelextrakte von im Bereich von 350⁰C bis 600⁰C siedenden Erdöldestillatfraktionen mit einem sauerstoffhaltigen Gas erhaltenen gehärteten Produkte mit Penetrationen von 0,1 bis 6 bei 25° C und Erweichungspunkten von 80°Cbisl70°C,

ίο 1 bis 10 Gew.-°/o Styrol-Acrylmtril-Copolymerisat und/oder Polyvinylchlorid und/oder chloriertes Polyethylen und
Obis

5 Gew.% eines Weichmachers für das Polymere.