DE3338500C2

DE3338500C2 -

Info

Publication number: DE3338500C2
Application number: DE19833338500
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl.-Chem. Dr. 5093 Burscheid De Esser; Hans-Guenter Dipl.-Chem. Dr. 4047 Dormagen De Vogt
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1983-10-22
Filing date: 1983-10-22
Publication date: 1991-05-16
Also published as: DE3338500A1

Description

Es ist bekannt, Bitumen durch Zusatz geeigneter Polymerer zu vergüten (z. B. H. Esser in "Bitumen - Teere - Asphal te - Peche und verwandte Stoffe", Straßenbau-Verlag, 69 Heidelberg 1, Postfach 1508, Heft 9/66 mit weiteren Literaturangaben).

Unter Vergütung wird in diesem Zusammenhang die Verbesse rung bestimmter Eigenschaften verstanden, z. B. des Erweichungspunktes, des Brechpunktes und der Duktili tät. Besonders ausgeprägt spiegelt sich die Vergütung bei der Festigkeit, der Zähigkeit und der elastischen Rückverformung wider. Bei der Erklärung des Wirkungs mechanismus von Polymerzusätzen geht man davon aus, daß durch geeignete Polymerzusätze die Bitumenmaltene durch Quellung fest an das Polymer gebunden werden, wobei Polymere mit geringem Verzweigungsgrad und geringen bis mittleren Molmassen geeigneter sind als vulkanisierte Produkte oder ölbeständige Polymere (G. Zenke "Zur Theorie der polymermodifizierten Bitumen" in "Das stationäre Mischwerk" Ausgabe 5/79 der Deutschen BP, 2000 Hamburg 60).

Die von der elastomerproduzierenden Industrie für die Vergütung von Bitumen empfohlenen Elastomeren haben Shorte Härten A zwischen 35 und 50° (DIN 53505, ge messen bei -5°C).

Es wurde nun gefunden, daß man zu verbesserten Ergeb nissen dann kommt, wenn man als Elastomer ein Dien homopolymerisat der Shore Härte A (gemessen bei -5°C) von 70 bis 98°, vorzugsweise 80 bis 96°, einsetzt.

Gegenstand der Erfindung ist daher elastomermodifizier tes Bitumen mit einem Gehalt von 1 bis 35 Gew.-% eines Dienhomopolymerisates der Shore Härte A von 70 bis 98°.

Geeignete Diene sind Butadien, Isopren und insbesondere Chloropren.

Das Elastomer wird in Heißbitumen oder in eine Bitumen emulsion in Substanz oder vorzugsweise als Latex einge mischt. Es wird bei Verwendung von Heißbitumen vorzugs weise in einer Menge von 1 bis 7 Gew.-%, bezogen modifi ziertes Bitumen eingesetzt. Elastomermengen bis 35 Gew.-% können in Bitumen eingearbeitet werden, indem man die entsprechenden Elastomerlatexmengen einer Bitumen emulsion zusetzt und das Wasser entfernt, beispiels weise abdampft. In diesem Fall stellt man vorzugsweise Bitumen mit 8 bis 22 Gew.-% Elastomer her.

Geeignete Elastomere der angegebenen Shore Härte A sind bekannt und im Handel erhältlich.

Die in den nachfolgenden Beispielen dargestellten Ergeb nisse wurden wie folgt erhalten:

Die eingangs erwähnten Eigenschaften Erweichungspunkt, Brechpunkt und Duktilität werden nach DIN 52011, 52012 und 52013 (Prüfung bituminöser Bindemittel) gemessen.

Messung der Zähigkeit und Festigkeit

An eine elektronische Reißmaschine ist ein ca. 60 cm³ fassendes zylindrisches Gefäß mit dem Durchmesser 56 mm aus rostfreiem Stahl angeklemmt. In dieses Gefäß ragt ein halbkugelförmiger Stahlkopf von 19 mm Durchmesser, befestigt an einem Schaft, mit der flachen Seite nach oben hinein. Nun gießt man soviel Bitumen in das Gefäß, bis die Oberfläche des Bitumens und die flache Oberfläche der Halbkugel auf gleicher Höhe sind (Füllhöhe etwa 24 mm). Die ganze Vorrichtung wird nun 12 Stunden auf einer Tem peratur von 25°C gehalten. Alsdann zieht man die Halbkugel mit einer Geschwindigkeit von 30 cm pro Minute aus dem Bitumen heraus, wobei man die Kraft-Dehnungs-Kurve auto matisch aufnimmt. Das typische Verhalten eines Bitumen gibt die Fig. 1 wieder (Ordinate : Kraft; Abszisse : Dehnung). Durch Ausplanimetrieren der Flächen zwi schen der aufgenommenen Kurve und der Abszisse erhält man die Zähigkeit als Gesamtfläche unter der Kurve, während die Festigkeit durch die doppelschraffierte Fläche unterhalb der Kurve repräsentiert wird.

Messung der elastischen Rückverformung

Die Meßvorrichtung besteht aus einer Metallscheibe (Durch messer 22 mm, Höhe 8 mm), die an einem drehbaren Schaft befestigt ist und dem vorstehend genannten Gefäß aus rost freiem Stahl, das am oberen Rand mit einer Gradeinteilung versehen ist. Das fest eingeklemmte Gefäß wird mit 50 g des Bitumen gefüllt. In das Bitumen wird das System Schei be und Schaft so eingetaucht, daß der Oberrand des Bitumen mit dem Oberrand der Scheibe abschließt. Vor Durchführung des Versuches wird die gesamte Gruppe wenigstens 2 Stun den bei 25°C konditioniert. Alsdann wird die Scheibe gleichmäßig um einen Betrag von 180° gedreht und dann so fort losgelassen. Der Winkel der Erholung wird nach 30 sec und 30 min gemessen. Der Meßwert wird in Prozenten der Erholung angegeben.

Beispiel

485 g Straßenbau-Bitumen der Penetration 80 werden in ei nem Topf auf 160-170°C erhitzt. Unter starkem Rühren wer den aus einem Tropftrichter 27,27 g Polychloropren-Latex aus einem Chloroprenhomopolymerisat der Shore Härte A von 95° (BAYPREN-Latex SK der Fa. Bayer AG, Leverkusen) ( 15,0 g Kautschuk-Trockensubstanz 3% Kautschuk be zogen auf Bitumen) in einer Zeit von 10′ zugesetzt. Anschließend wird bei gleichbleibender Temperatur noch 10′ nachgerührt (Bitumen A).

Entsprechend werden mit anderen Elastomeren Versuche durchgeführt:
Bitumen B (Vergleichsbeispiel): Chloroprenpolymerisat der Shore Härte A von 45° (BAYPREN-Latex B der Fa. Bayer AG, Leverkusen)
Bitumen C (Vergleichsbeispiel): Chloroprenpolymerisat der Shore Härte A von 38° (BAYPREN-Latex 4R der Fa. Bayer AG, Leverkusen)
Bitumen D (Vergleichsbeispiel): Ohne Zusätze eines Elastomerlatex.

Tabelle 1 zeigt die erzielten Werte.

Tabelle 1

Versuchsbericht (Vergütung von Bitumen der Penetration 200 mit Chloropren-Latices)

Analog dem Beispiel der vorliegenden Patentanmeldung wurde Bitumen der Penetration 200 mit den nachfolgenden Chloropren-Latices abgemischt und die Festigkeit und die Zähigkeit der ver güteten Bitumen-Massen bestimmt.

Bei Versuch B und C betrug der Gehalt an Latex 3 Gew.-% (bezogen auf Trockensubstanz); bei Versuch A nur 2 Gew.-%, da bei höheren Gehalten eine starke Gelbildung einsetzte.

Diese Tabelle zeigt deutlich die größere Festigkeit und Zähigkeit des Bitumens 200, die beim Einsatz des erfindungsgemäßen Polychloropren-Latex-Typs mit Shore Härte A 95° erzielt werden - auch bei einem geringeren Gehalt an Latex.

Claims

1. Elastomermodifiziertes Bitumen mit einem Gehalt von 1 bis 35 Gew.-% eines Chloroprenhomopolymerisates der Shore Härte A von 70 bis 98° (gemessen bei -5°C).

2. Elastomermodifiziertes Bitumen mit einem Chloroprenhomopolymerisat der Shore Härte A von 80 bis 96° (gemessen bei -5°C).