DE2745264A1

DE2745264A1 - Zusammensetzung von bitumina, die polymere enthalten

Info

Publication number: DE2745264A1
Application number: DE19772745264
Authority: DE
Inventors: Pierre Cazaux; Germain Hagenbach
Original assignee: Elf Union
Current assignee: Elf Antar France
Priority date: 1976-10-08
Filing date: 1977-10-07
Publication date: 1978-04-13
Also published as: DE2745264C2; DK156581B; FR2367102A1; NL7711070A; DK156581C; NL187120B; US4164490A; DK446577A; CA1109192A; IT1088853B; NL187120C; FR2367102B1; GB1554394A; BE859476A

Description

"Priorität aus der französischen Patentanmeldung 76 30316 vom 8. Oktober 1976

Die vorliegende Erfindung betrifft Zusammensetzungen, die aus einem Bitumen bestehen, das durch Zugabe eines Norbonenpolymeren - mitunter Poiynorbonenkautschuk genannt - abgewandelt wird.

Bekanntlich lassen sich durch Zugabe von natürlichen Kautschukarten zu Bitumen bituminöse Bindemittel mit verbesserten elastischen Eigenschaften erhalten. Die Mischungen haben jedoch den Nachteil, daß sie weder im warmen, noch im kalten Zustand homogen sind, was ihren Anwendungsbereich erheblich einschränkt.

Phasentrennungen oder Klumpenbildung werden auch dann beobachtet, wenn man dem Bitumen synthetische Kautschukarten hinzufügt, wie beispielsweise Nitrilkautschuk, Polybutadiene, statische Copolymere des Butadiens und Styrols, Polychlorprene, Butylkautschuk, Polybutene-1 oder Äthylen-Dien-Copolymere, wie EPDM.

Von den thermoplastischen Kautschukarten vom Typ der Blockopolymeren Styrol-Butadien-Styrol ist bekannt, daß sie in das

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Bitumen nicht eingebaut werden können, wenn dieses einen Erweichungspunkt von weniger als 63 C besitzt und wenn das
mittlere Molekulargewicht des Copolymeren weniger als 500 000
beträgt (französische Patentschrift 1 557 193).

Um merklich wirksam zu sein, müssen diese Polymere außerdem
in beträchtlichen Mengen von 20? der gesamten Zusammensetzung
und manchmal sogar noch darüber zugesetzt werden. Die Probleme
der Entmischung sind dort noch viel schwerwiegender.

Aufgabe der Erfindung ist es, Zusammensetzungen von Bitumina ! zu erhalten, die die gewünschten Theologischen Eigenschaften auf-ι weisen, ohne die Probleme mangelnder Vermischbarkeit zu be- j sitzen. ι

Zur Lösung dieser Aufgabe schläp;t die Erfindung Zusammensetzungen i von Bitumina vor, die zu 90 bis 99,9 Gewichtsprozent aus einem j Bitumen mit einer Penetration zwischen 20 und 250 bestehen,
sowie zu 0,1 bis 10 Gewichtsprozent aus einem Norbonenpolymeren j mit einem mittleren Molekulargewicht zwischen 1.000.000 und ! 3.000.000. j

Der Terminus "Bitumen", der im Verlauf dieser Beschreibung verwendet wird, bezeichnet zum Beispiel irgendeines der folgenden

Produkte:

- Rückstand aus der atmosphärischen und/oder der Vakuumdestilla- j tion eines Rohöls,

- Rückstand aus der Extraktion mit einem Lösungsmittel wie
Propan, Butan, Pentan oder Erdölprodukten,

- Oxidiertes Bitumen, das durch Hindurchblasen von Luft durch
einen Schwerölschnitt oder einer Mischung eines solchen
Schnittes mit einem Vakuumdestillationsrückstand erhalten
wurde.

Das Norbonenpolymere wird auf klassische Art durch katalytische

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Polymerisation von Morhonen oder Bicyclo-2,2,1-Hepten-2 her pestellt. Diese Polymerisation wird nach f^ffnunp des Rinpes durchpeführt, und das so erhaltene Polymere hat eine schema tische Struktur vom Typ:

Man kann Norbonenpolymere mit sehr hohen mittleren Molekulargewichten herstellen, wie beispielsweise solche mit mehr als 2.000.000 oder allgemein solche zwischen 1.000.000 und 3.000.000.

Ein solches Polymere wird durch die Firma ODF-Chimie unter dem Namen NOPSOPEX (einpetrapenes V/arenzeichen) anpeboten. i

Die verwendeten Norbonenpolymere haben trotz ihres sehr hohen Molekularpewichtes den Vorteil, in alle Bitumina unabhn'npip von ihrem Frweichunpspunkt eingebaut werden zu kennen. Dieser Einbau kann entweder durch direktes Auflösen des Polymeren im reinen Zustand in dem Bitumen erfolpen und zwar bei Temperaturen, die im allpemeinen zwischen 150 und 25O°C liepen oder aber durch vorheripes Auflösen des Polymeren in einem Schwerölschnitt und Hinzufüpen der Mischunp zu dem heißen Bitumen, das heißt zwischen 150 und 25O°C.

Der nicht bituminöse Schwerölschnitt kann insbesondere Kerosin sein oder ein aromatischer, durch Lösungsmittelextraktion erhaltener Auszup. :

Die Menpe des Polymeren, die zu dem Bitumen hinzugefügt werden muß, um die erfindungsgemä'ße Zusammensetzunp zu bilden, beträft im allgemeinen zwischen 0,1 und 10?. Dapepen besteht einer der Vorteile der Erfindung darin, abgeänderte Zusammensetzungen' von Bitumina erhalten zu können, die interessante, insbesondere wichtige elastische Eipenschaften aufweisen, und zwar mit : kleinen Polymeranteilen, die im allpemeinen unterhalb 5%, beispielsweise zwischen 0,5 und 2 Gewichtsprozent liepen.

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! Die Verwendung von geringen Polymermenger. hat darüber hinaus

\ einen wirtschaftlichen Vorteil, da der Preis des Polymeren in allgemeinen das Zahnfache des Bitumenpreises betriipt.

Ein weiterer Vorteil der Zusammensetzung rem"P der Erfindunp besteht darin, daß m an im Hinblick auf die perinpe Polymermenpe, die bei den Zusammensetzunpen eine Folie srielt, nicht zu einer sehr proßen Erhöhunp des Erweichunpspunkts des Auspanps-Mtumens beitrSpt. Der E^rechpunkt des Bitumens in der Keilte, durch den Fraass-Punkt gemessen, wird durch die Oepenwart des Polymeren nicht erhöht. Obwohl-mlt anderen V/orten - das Polymere einen vorteilhaften Einfluß auf den Erweichungspunkt und den Brechpunkt ausübt, hiinpt es hauptsächlich von der Wahl des Bitumens oder der bituminösen Zusammensetzunp fib, die das Plastizitiitsintervall des Endprodukt bestimmen (TemperatursMelraum zwischen Fraas-Punkt und Erweichungspunkt, Kupel und Rinptest). Durch die Zupabe des Polymeren werden also vor allem die elastischen Eipenschaften des Materials bestimmt.

Das Bitumen, das in die erfindunpspemSPen Zusammensetzungen einpeht, wird allpemein durch seinen Erweichunpspunkt charakterisiert, der nach der Norm NPT 66-OOP in C penessen wird.

Das verwendete Bitumen wird aus einem sehr vielten Bereich von Erweichunpspunkten auspewiihlt, der zwischen 20 und 120°C liept, und zwar Je nach der spSter für die Zusammensetzunp vorpesehenen Anwendung.

Die Produkte, zu denen man im Rahmen der vorliegenden Erfindunr pelangt, Produkte von hoher Elastizität und einem weiten

, Plastizit'itsintervall, führen zu besonders interessanten Anwendungsgebieten, wie für die Herstellung von Straßenbelfipen oder für industrielle Verkleidungen (Schutzhüllen, überzüge, Asphaltdecken) oder für industrielle Anwendungen, wie Abdlchtun-

; gen (Abdeckungen, Dichtungen, Isolierungen, Anstriche sowie Produkte für den Unterbodenschutz von Kraftfahrzeugen usw.).

'■ _ 5 _

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Die folpenden Beispiele, die keinerlei Beschränkung darstellen, j

i veranschaulichen die Wirkunr des Einbaus des Polymeren vom \

Typ Polynorbonen in bituminöse Produkte. j

Beispiel 1; :

Dieses Beispiel soll die Eigenschaften der Produkte
charakterisieren, die durch Zupabe von Polynorbonenkautschuk
zu Bitumina aus Pücksta'nden der Vakuumdestillation von '■

Safaniya Rohöl erhalten werden. [

Das Norbonenpolymere hat folgende Eigenschaften:

- mittleres Molekularpewicht: ca. 2.000.000

überpanpstemperatur aus dem plasartipen Zustand zweiter i Ordnunp: 35°C

- Aschepehalt <0,2% '. Gehalt an flüchtipen Bestandteilen < 0_s<j% ]

Die Produkte werden alle auf dieselbe Weise herpestellt: .

Erhitzen des Bitumens auf 150°C, Einführung des Polymeren

als Pulver, vierstündipes Rühren der Mischung bei 150⁰C. Die ' Eigenschaften der so erhaltenen Bitumina sind in Tabelle I

wiederpepeben.

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tiukte

cü χ: α

bO •Η

Tabelle I

Ausganpsbitumen ? Polymeres in der Mischunp

60/70 60/70 2?

1) Erweichunpspunkt (B und

A, °C)

2) Fraaspunkt, C

3) Penetration 1/10 mm bei 25°C

Ό Zugfestigkeit: mm/mn,20 C

Belastbarkeitsschwel le (bars)

Dehnunpsschwelle

Belastbarkeit am Brechpunkt (bars)

Dehnung am Brechpunkt 52 7P

40/50
255

40/50
0

100/120 100/120¹ 100^120 2!? 2,55E 0

63

-12 -8 -10 - 6

63
-13

50 62 53

2,6 !0,9 3 0,9 1,P3

30?

1,96

6PO? 10* 30% 10? 30?

2,6 , 0 1,2

65O? 150? 700?

1,87

620?

-12

110

0,8 10? ■

210?

Die in diesem Beispiel auf die beschriebene Weise erhaltenen Produkte stellen ausgezeichnete abgewandelte Bitumina für die Verwendung im Straßenbau dar, sei es als Bindemittel für Heißabdeckungen, sei es als Bindemittel für Oberflächenverkleidungen.

1. Erweichungspunkt, gemessen nach dem Kugel-und Ringtest nach der Norm NPT 66-ΟΟ8

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2. Fraaspunkt oder Brechpunkt, gemessen nach der Norm IP 80/53

3. Penetration, gemessen nach der Norm NFT 66-004

4. Rheologische Zugeigenschaften, gesmessen nach der Norm NFT 46-002

Beispiel 2:

Dieses Beispiel soll die Eigenschaften von Produkten zeigen, die durch Hinzufügen von Polymorbonenkautschuk zu geblasenen Bitumina mit einem Erweichungspunkt von mehr als 85 C hergestellt werden.

Die Produkte werden alle auf dieselbe Weise hergestellt:

Erhitzen des Bitumens auf 170 C, Einführung des Polymeren in Form von Pulver und 4-stündiges Rühren der Mischung bei 170 C.

-Ausgangsbitumen 90/40 90/40

-% Polymeres in der Mischung 0 1

-Erweichungspunkt
(B und A, C) 96 129

-Fraaspunkt ⁰C -18 - 21

-Penetration bei 25°C 36 24

-Zugfestigkeit: 500 mm/mn 20°C

.Belastbarkeitsschwelle (bars) 3,85 3,5

.Dehnungsschwelle 15? 35Ϊ

.Belastbarkeit am Brechpunkt(bars) 1,5 1,6

.Dehnung am Brechpunkt 70* l80?

Das Produkt, das nach diesem Beispiel erhalten wurde, ist ein hervorragendes, abgewandeltes Bitumen zur Verwendung von vorgefertigten Abdichtungen wie z.B. Kappen, bituminierter Filz, Schindeln und alle Produkte zum Decken von Dflehern und allgemeinen Abdichtungen.

Beispiel 3:

Das Ausgangsbitumen, das in diesem Beispiel verwendet wird,

-

8 0 98157 0 819

	herstellung der	Tabelle II	180/220 50	180/220 49,5	62		in einem schweren Erdölschnitt her, wie z.	B.: - 9
					-15	lPO/220 49
	Die Eigenschaften der so erhaltenen Produkte sind in Tabelle II	Destillationsbitumen Art * in der Mischung	90/40	90/40	66
2745264	wiedergegeben.	Oxidiertes Bitumen	50	49,5	2,3	90/40
ist eine Mischung von Destillationsbitumen 180/220 und oxidiertem		Art	0	1	30*	49
Bitumen 90/40. Die Arbeitsbedingungen für die I	Zusammen setzung des Bitumens	* in der Mischung	52	1,5	2
Produkte sind die gleichen wie in Beispiel 2.		* Polymeres in der Mischung	-11	700*	71 '
	Erweichungspunkt (B und A, C	103		-ir ;
	Fraaspunkt, ⁰C	1	64
	Penetration bei 25°C Zugfestigkeit: 500 mm/mn, 20⁰C	10«	2,5
	Eelastbarkeitsschwelle (bars)	0	40*
	Dehnungsschwelle	180*	1,8
Eigenschaf ten des Bitumens	Belastbarkeit am Brech punkt (bars)		750*
	Dehnung am Brechpunkt
			In diesem Beispiel stellt man eine Muttermischung aus Polynor-
	bonkautschuk

Beispiel 4:

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ΊΟ

- Kerosin

- einem aromatischen Extrakt: es handelt sich hierbei um eine Fraktion, die hergestellt wurde, indem man Vakuumdestillate und entasphaltierte Vakuumrückstände mit selektiven Lösungsmitteln für aromatische Verbindungen behandelt, wie z.B. Furfurol.

In 70g der auf 150°C erhitzten Aromatenextrakte werden unter Rühren nach und nach 30g Polynorbonenkautschuk eingebracht. Man rührt noch weitere 3 Stunden bei 150⁰C, bis man ein viskoses und völlig homogenes Produkt erhält, das im folgenden als "Muttermischung" bezeichnet wird.

In ROg Bitumen 90/^0, wie es in Beispiel 2 beschrieben ist, werden bei 150°C 20 g der oben genannten Muttermischung eingeführt. Die Mischung wird etwa 10 Minuten bei l80°C gerührt. Man erhält eine bituminöse Zusammensetzung, die 6 Gewichtsprozent an Polymeren enthält und die folgenden Eigenschaften aufweist:

- Penetration bei 25°C 77

- Erweichungspunkt (b und A, ⁰C) 75

- Fraaspunkt,⁰C - 30

- Zugfestigkeit: 500 mm/mn, 20⁰C

Belastbarkeitsschwelle (bars) 2,5

Dehnungsschwelle 5OiS

Belastbarkeit am Brechpunkt (bars) 1,7

Dehnung am Brechpunkt 930$

8 Q 90 T 57 OSTS

Claims

γ. Oktober 1977 ELP UNION S.A., Paris Patentansprüche;

1. Zusammensetzungen von Bitumina, dadurch rekennzeichnet, daß sie aus 90 bis 99,9 Gewichtsprozent eines Bitumens mit einem Erweichungspunkt zwischen 20 und 120°C sowie aus 0,1 bis 10 Gewichtsprozent eines Norbonenpolymeren mit einem mittleren Molekulargewicht zwischen 1.000.000 und 3.000.000 bestehen.

2. Zusammensetzungen von Bitumina nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehalt an Norbonenpolymeren zwischen 0,1 und 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen 0,5 und 2 Gewichtsprozent liegt.

3. Verfahren zur Herstellung von Zusammensetzungen von Bitumina nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Norbonenpolymere direkt in dem Bitumen bei einer Temperatur zwischen 150 und 25O°C gelöst wird.

^. Verfahren zur Herstellung von Zusammensetzungen von Bitumina nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Norbonenpolymere zuerst in einem schweren Erdölschnitt gelöst und dann dem Bitumen als Mischung bei einer Temperatur zwischen 150 und 25O°C zugegeben wird.

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ORIGINAL INSPECTED