DE2743697A1

DE2743697A1 - Bitumenhaltige, kaltverarbeitbare zubereitungen

Info

Publication number: DE2743697A1
Application number: DE19772743697
Authority: DE
Inventors: Angelosante Alfonso D; Ugo Dr Petrossi; Marco Dr Pisani
Original assignee: Exxon Research and Engineering Co
Current assignee: ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 1976-10-01
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1978-04-06
Also published as: BE859096A; FR2366342A1; IT1069988B; GR63278B; NL7710733A

Description

DR. BERG DIPL.-ING. STAPF DIPL.-ING. SCHWABE DR. CR. SANDMAIR

PATENTANWÄLTE Poetfach 8602 45 · 8000 München 86

Dr. Ber( Dipi.-Inf. SUpT und Pirtner, P.O.Box 1602 45, MX» München 16 '

Ihr Zeichen Yourref.

Unser Zeichen 28 481 Ourref.

MauerkircbentnBe 45 WOO MÜNCHEN M

Anwaltsakte-Nr.: 28 481

EXXON RESEARCH AND ENGINEERING COMPANY Linden, New Jersey / USA

Bitumenhaltige, kaltverarbeitbare Zubereitungen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bitumen enthaltende Zubereitung, die zum Beschichten und/oder Abdichten und/ oder Binden und/oder Verbinden im Bauwesen und in Bauten und in anderen Anwendungsbereichen brauchbar ist, wo kohäsive, Bindungs- und Dichtungseigenschaften gegenüber der Einwirkung von Flüssigkeiten, einschließlich korrosiver Flüssigkeiten, wie beispielsweise Säuren, wünschenswert

X/R

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((W) 9112 72	icHgruninc.
911273	BERGSTAPFPATENT München
911274	TELEX:
913310	0524560 BERO d

Benkkonlen: Hypo-Buk München 4410122(50 (BLZ 70020011) Swift Code: HYPO DE MM Ray« Vereinibuk München 453100 (BLZ 70020270) Poftwbeck Manchen 65343-KN (BLZ 70010010)

oder notwendig sind. Ganz besonders betrifft die Erfindung eine Zubereitung, die bei Umgebungstemperaturen hergestellt und verwendet werden kann.

Bitumen und Zubereitungen davon sind für industrielle und technische Zwecke, wie beispielsweise für Straßenbeläge,
Beschichtungen von Rohren und Kabeln, und in der Form von Kittmassen, für viele Anwendungszwecke in der Bauindustrie als Beläge für Terrassen, Decken, Straßenpflaster, und für die Auskleidung von säurefesten Behältern (unter anderen) gut bekannt. Die weitgefächerte Verwendung von Bitumen und Bitumenzubereitungen beruht auf den dichtenden Eigenschaften gegen Flüssigkeit von Bitumen und dessen Zubereitungen und auf deren kohäsiven und Bindungseigenschaften.

Während Bitumen einerseits den Vorteil der niedrigen Kosten aufweist, da es in relativ großen Mengen aus ölraffinationsverfahren oder durch Extraktion von geologischen Ablagerungen erhalten wird, zeigt es andererseits mechanische
und thermische Eigenschaften, die für die gewünschten Verwendungen nicht immer zufriedenstellend sind. Außerdem muß es in vielen Fällen in heißem Zustand angewandt werden,
was neben den erhöhten Kosten der technischen Anwendung
oftmals unbequem und manchmal auch gefährlich ist.

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Die Verwendung von Epoxyharzen für industrielle Zwecke ist ebenso bekannt. Diese Harze haben Eigenschaften, welche sie in hohem Maße in der Industrie und in der Technik brauchbar machen, da sie ausgezeichnete mechanische und thermische sowie relativ gute elektrische Isolationseigenschaften und eine hohe Resistenz gegenüber der Einwirkung von Chemikalien und Wasser aufweisen. Ferner sind sie aufgrund ihrer Bindungseigenschaften für das Verbinden einer großen Anzahl von Materialien, einschließlich von Metallen, in der Kälte geeignet. Jedoch werden diese bemerkenswerten Vorteile der Epoxyharze durch ihre relativ hohen Kosten aufgehoben, die ihre Verwendung stark einschränken.

Es ist ferner noch bekannt, Mischungen von Epoxyharz mit gewöhnlichem, kommerziell verfügbaren Bitumen zu verwenden, um einen Kompromiß zwischen den ausgezeichneten Abdichtungsund Haftungseigenschaften von Epoxyharz und den niedrigen Kosten von Bitumen zu schaffen. Jedoch haben derartige Mischungen die Nachteile der schlechten Verträglichkeit der Epoxyharz-Komponente mit dem Bitumen sowie der Notwendigkeit, die Herstellung der Mischungen der Bestandteile bei erhöhten Temperaturen durchzuführen, was neben der Unbequemlichkeit und Gefährlichkeit bei vielen technischen Arbeitsweisen die Kosten der Produktion und der Verwendung der Mischungen erhöht. Darüber hinaus beträgt das Gewichtsverhält-

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nis von Epoxyharz zu Bitumen in derartigen Mischungen etwa 1 : 1, so daß, obwohl die Kosten der Mischungen niedriger sind als die Kosten für das Epoxyharz selbst, diese noch ausreichend hoch sind, um den Anwendungsbereich der Mischungen einzuschränken.

Es wurde nun überraschenderweise gefunden, daß die vorstehend erwähnten technischen und ökonomischen Nachteile verringert oder eliminiert werden, wenn man ein Epoxyharz (und/oder ein Härtungsmittel für ein derartiges Harz) mit einer pastenartigen Emulsion von Bitumen zur Herstellung einer Zubereitung kombiniert, die nach dem Inkorporieren von Harz und Härtungsmittel relativ niedrige Gestehungskosten hat und ohne die Anwendung von Wärme hergestellt und aufgebracht werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher eine Zubereitung mit einem Gehalt an

(a) einer pastenartigen Bitumenemulsion, und

(b) zumindest an einem Bestandteil von (i) einem härtbaren Epoxyharz, das in Anwesenheit des Wassers der pastenartigen Bitumenemulsion durch einen Härter oder Härter/Weichmacher härtbar ist; und (ii) einen Härter oder Harter/Weichmacher, der in Gegenwart des Wassers der pastenartigen Emulsion für die Härtung eines härtbaren Epoxyharzes aktiv ist, geschaffen.

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Die pastenartige Bitumenemulsion enthält vorzugsweise eine kationische Seife als Emulgator, und das Epoxyharz ist vorzugsweise von relativ niedriger Viskosität und/oder relativ niederem Molekulargewicht. Die erfindungsgemäße Zubereitung sollte eine im wesentlichen gleichmäßige Zusammensetzung aufweisen, nachdem die Komponenten derselben ausreichend gemischt wurden, und insbesondere dann, wenn die drei Komponenten (a), (b)(i) und (b)(ii) für die Verwendung gemischt worden sind. Die erfindungsgemäßen Zubereitungen haben die für sich bekannten Vorteile der Epoxyharze und der Bitumina, sind jedoch im wesentlichen frei von den Nachteilen der früheren Bitumen/Epoxyharz-Zubereitungen, wie sie oben beschrieben wurden.

Die Zubereitung kann von 5 bis 50 Gewichtsprozent Epoxyharz, vorzugsweise von 7 bis 20 Gewichtsprozent enthalten, und das Molekulargewicht des Epoxyharzes kann im Bereich von 250 bis 350 liegen.

Obwohl ein beliebiges Epoxyharz verwendet werden kann, werden aliphatische Epoxyharze bevorzugt, wie beispielsweise solche, die als Kondensationsprodukte eines aliphatischen Glykols und Epichlorhydrin hergestellt wurden.

Der Härter kann ein Amin oder Polyamin, oder ein Amid oder

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Polyamid sein, gegebenenfalls in irgendeiner geeigneten Weise mit einem Weichmacher kombiniert. Ein geeignetes Amid oder Polyamid hat die allgemeine Formel

R—CH₂—CO—NH₂

und ein geeigneter Weichmacher, falls ein solcher verwendet wird, kann ein Polyolefin der allgemeinen Formel

R^(CH=CH)_n-R¹¹

1 11 sein, wobei in den Formeln R, R und R Alkylreste sind, die gleich oder verschieden sein können, und die jeweils von 7 bis 22 Kohlenstoffatome besitzen. In Fällen, wo ein Amid/Polyolefin-Härter/Weichmacher verwendet wird, liegt das Gewichtsverhältnis von Amid zu Polyolefin vorzugsweise im Bereich von h : 1 bis 2:1.

Die erfindungsgemäße Zubereitung kann von 2,5 bis 25 Gewichtsprozent Härter oder Härter/Weichmacher enthalten, und gewöhnlich wird das Gewicht des Härters gleich groß oder niedriger als das Gewicht des Epoxyharzes sein.

Die Erfindung umfaßt ferner eine Zubereitung, welche die pastenartige Emulsion, das härtbare Epoxyharz und den Härter oder Härter/Weichmacher in einer im wesentlichen gleichmäßigen Mischung enthält. Die gleichmäßige Mischung kann durch Mischen der Bitumenemulsion und zumindest einer anderen der Komponenten, und anschließendem Mischen der dritten

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Komponente mit der erhaltenen Mischung vor der Verwendung der Zubereitung erhalten werden. Vorzugsweise werden alle Mischoperationen bei Temperaturen durchgeführt, die 100° C, insbesondere bevorzugt 60° C nicht übersteigen, und ganz besonders bevorzugt arbeitet man bei Raumtemperatur.

Die Erfindung schafft ferner eine gehärtete Zubereitung, die man dadurch erhält, daß man die Zubereitung, welche die Bitumenemulsion, das Epoxyharz und den Härter umfaßt, härten oder aushärten läßt.

Die erfindungsgemäße Zubereitung ist relativ stabil und kann ohne Anwendung von Wärme verarbeitet werden. Die Kosten der Zubereitung sind darüber hinaus niedriger als diejenigen von Epoxyharz. Wenn ein Harz mit niederem Molekulargewicht verwendet wird, erfolgt das Härten rascher, da mehr Epoxygruppen pro Gewichtseinheit der Zubereitung vorhanden sind, und dies stellt einen zusätzlichen Vorteil dar, wenn man die neuen technischen überzüge im kalten Zustand aufbringt. Außerdem verringert die niedrigere Viskosität, die gewöhnlich infolge des niedrigen Molekulargewichts gegeben ist, den Energieaufwand und die Zeit, die zur Herstellung der Zubereitung benötigt werden.

Das Bitumen ist vorzugsweise ein solches, wie es als überzug 8098U/0731 - 8 -

für Straßen verwendet wird und man erhält es aus dem bei der Verarbeitung von Erdöl anfallenden Vakuumdestillationsrückstand.

Die endgültige, im wesentlichen unlösliche und unschmelzbare gehärtete Zubereitung hat eine dreidimensional vernetzte Struktur eines Typs, der von der Natur der ursprünglichen Komponenten und den Bedingungen des Mischens und Härtens abhängt. Ein Teil des Härtungsvorgangs kann durch Polymerisation erfolgen.

Die allgemein bevorzugten und häufig verwendeten Härter für die Förderung und Durchführung des Härtens bei Raumtemperaturen sind primäre und sekundäre polyfunktionelle Amine, insbesondere bevorzugt Diäthylentriamin und Triäthylentetraamin, für welche die Reaktion mit einem Epoxyharz schematisch wie folgt angegeben werden kann:

Λ Ϊ"

R—CIl₂—CH-CH₂ + R¹—MH₂ m- P---CH₀—CH—CH₂—UHR¹

(Epoxyharz) (Primäres Amin) (Epoxy-Polymeres)

In einer zweiten Stufe reagieren die restlichen aktiven Viasserstoffe der Ami ngruppen ebenfalls und bilden Verbindungen mit einem höheren Givjd an VertK 1,:.ung und Quervernetzung, und schließlich rearieren dir -lydroxygruppen η it

8 0 9 8 U / 0 7 3 1 " ·^} "

Epoxygruppen unter Bildung von Bindungen vom Äther-Typ.

Es wurde gefunden, daß zumindest in einem geringen Ausmaß eine Copolymerisation zwischen dem Bitumen und dem Harz stattfindet, wie dies durch den Anstieg der Dichte während des Härtens und Alterns angezeigt wird.

Es ist von Wichtigkeit, daß der Härter (oder Katalysator), gegebenenfalls mit Weichmacher, in Gegenwart des V/assers in der Bitumenemulsion aktiv sein sollte. Untersuchungen haben ergeben, daß Polyamide oder Polyamid/Polyolefin-Mischungen der oben erwähnten Typen in dieser Hinsicht am geeignetsten sind, die letztgenannten in Gewichtsverhältnissen von 4 : 1 bis 2 : 1 (Polyamid : Polyolefin).

Das Härten findet bei Raumtemperatur in einem Zeitraum statt, der von dem Typ des Harzes und des Härters und deren relativen Anteilen abhängt. Gewöhnlich beträgt der Zeitraum von 12 bis 48 Stunden. Mach dem Härten ist die Zubereitung hart und homogen mit guten mechanischen und physikalischen Eigenschaften, einer erheblichen Resistenz gegenüber der Einwirkung von V/asser und aggressiven Flüssigkeiten, und sehr wenig durch Temperaturveränderungen beeinflußt.

Obwohl es aus Ökonomischen Gründen bevorzugt wird, bis zu

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20 Gewichtsprozent Harz zu verwenden, können auch höhere Anteile eingesetzt werden, und können wünschenswert sein, wenn das Epoxyharz vom aromatischen Typ ist.

Die pastenartige Bitumenemulsion kann annähernd gleiche Gewichtsanteile an Bitumen und Wasser mit einem kleineren Anteil an tonartigem Material und einen noch kleineren Anteil an Emulgator und gegebenenfalls an anderen Additiven enthalten. Geeignete Bitumenemulsionen sind solche, die durch die Esso-Gesellschaften und deren Tochtergesellschaften und angeschlossenen Konzernunternehmen unter den Handelsnamen "Isolan" (z.B. Isolan 2), "Aquaslic", "Aslic", "Latexfalt" und "Eubit" in den Handel gebracht werden.

Die Erfindung wird nun anhand eines Beispiels, das jedoch nicht als Beschränkung aufzufassen ist, näher erläutert.

Beispiel

Zu einer pastenartigen Emulsion, die aus etwa 50 Gewichtsprozent eines Bitumens für Straßenbauzwecke (Penetration 40/50), beispielsweise ISOLAH oder AQUASLIC, besteht, werden 8 Gewichtsprozent ARALDIT 022 bei Raumtemperatur unter Rühren zugegeben. Dieses von der CIi(A üei'jy AG in den Handel gebrachte Harz ist ein DiglycLüylbutandiol, das eine niedere Viskosität hat und leicht in der Emulsion disper-

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giert werden kann. Dann wird zu der in dieser Weise erhaltenen Emulsionsmischung zu dem Zeitpunkt, wenn die Zubereitung verwendet werden soll, 7 Gewichtsprozent des unter dem liandelsnamen CIBA Χ83/3^3 in den Handel gebrachten Härters zugegeben und eingemischt. Dieser Härter fördert und bewirkt das Vernetzen und Quervernetzen von Harz und Bitumen bei Raumtemperatur. Die Gebrauchsdauer dieser fertiggestellten Zubereitung vor ihrer Aushärtung beträgt etwa 12 stunden. Die pastenartige Bitumen-Epoxyharz-Emulsion kann als solche für abdichtende Verbindungen oder sonst in Verbindung mit Füllstoffen und/oder geeignetem Sand als opezialbindenittel für industrielle Fußbodenbeläge eingesetzt werden.

Die vorliegende Erfindung wurde unter besonderer Bezugnahme auf spezifische Ausführungsformen beschrieben, jedoch ist er. !ι.«); ;1 ich Variationen und Modifikationen durchzuführen, ojifif den Hahnen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

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Claims

Patentansprüche

Zubereitung enthaltend

(a) eine pastenartige Bitumenemulsion, und

(b) zumindest einen Bestandteil von (i) einem härtbaren Epoxyharz, das in Anwesenheit des V/assers der pastenartigen Bitumenemulsion durch einen Härter oder Härter/Weichmacher härtbar ist; und (ii) einen Härter oder Härter/Weichmacher, der in Gegenwart des Wassers der pastenartigen Emulsion für die Härtung eines härtbaren Epoxyharzes aktiv ist.
2. Zubereitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie von 5 bis 50 Gewichtsprozent Epoxyharz enthält.
3. Zubereitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie von 7 bis 20 Gewichtsprozent Epoxyharz enthält.
H. Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxyharz ein Molekulargewicht im Bereich von 250 bis 350 aufweist.
5. Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Epoxyharz

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ORfGfNAL INSPECTED

ein aliphatisches Epoxyharz ist.
6. Zubereitung nach Anspruch 5₄ dadurch gekennzeichnet, daß das aliphatische Epoxyharz ein Kondensationsprodukt eines aliphatischen Glykols und Epichlorhydrin ist.
7· Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Härter ein Amid oder ein Polyamid ist und der Härter/Weichmacher ein Amid, oder eine Polyamid/Polyolefin-Mischung enthält.
8. Zubereitung nach Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet, daß das Amid oder Polyamid die allgemeine Formel

R—CII₂—CO—NH₂ und das Amid oder Polyamid/Olefin die allgemeine Formel

R—CH₂—CO—NH₂ZR¹—(CH=CH)—R¹¹

1 11

aufweist, in welcher R, R und R Alkylreste bedeuten, die entweder gleich oder verschieden sind und jeweils 7 bis 22 Kohlenstoffatome enthalten.
9. Zubereitung nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Amid oder Polyamid zu Olefin im Bereich von 4 : 1 bis 2 : 1 liegt.

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10. Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie von 2,5 bis 25 Gewichtsprozent Härter oder Härter/Weichmacher enthält.
11. Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie die pastenartige Emulsion, das härtbare Epoxyharz und den Härter oder Härter/Weichmacher in einer im wesentlichen gleichmäßigen Mischung enthält.
12. Zubereitung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Mischen der Bitumenemulsion und zumindest einer anderen der Komponenten bei einer Temperatur, die 100° C nicht übersteigt, erhalten wurde.
13. Zubereitung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Mischen der Bitumenemulsion und zumindest einer anderen der Komponenten bei einer Temperatur, die 60° C nicht übersteigt, erhalten wurde.
14. Zubereitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Mischen der Bitumenemulsion und zumindest einer anderen der Komponenten bei

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Raumtemperatur erhalten wurde.

15· Gehärtete Zubereitung, dadurch gekennzeichnet, daß sie erhalten wird, indem man eine Zubereitung, enthaltend die Bitumenemulsion, das Epoxyharz und den Härter oder Weichmacher, aushärten läßt.

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