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Verfahren zur Herstellung kunststoffmodifizierter
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bituminöser Stoffe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
kunststoffmodifizierter bituminöser Stoffe, die bei Bauwerksabdichtungen wie beispielsweise
zur Herstellung bituminöser Dachbahnen verwendet werden.
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Es ist bekannt, die Eigenschaften eines Bitumens durch den Zusatz
von plastischen und/oder elastischen Kunststoffen zu variieren (Bitumen, Teere,
Asphalte, Peche; 1972 Seiten 313 bis 319). Die zu verwendenden Kunststoffe sollten
mit Bitumen möglichst gut verträglich sein. Bei weniger verträglichen Kunststoffen
wird der Zusatz eines aromatischen Öls als Plastifizierungsmittel empfohlen. Im
allgemeinen reichen 5 bis 15 Gew.-% Kunststoff als Modifizierungsmittel aus. Höhere
Anteile
sind möglich, aber meist unökonomisch. Dem modifizierten Bitumen werden in der Regel
mineralische Füllstoffe wie z.B. Schiefermehl, Kaolin, Talkum usw.
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in einer Menge bis zu 50 Gew.-%, bezogen auf das modifizierte Bitumen,
zugesetzt. Die Einsatzstoffe werden normalerweise in einem Kneter bei 150 bis 2000C
gemischt.
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Bitumen wird größtenteils durch schonende Destillation ohne Zersetzung
unter normalem oder vermindertem Druck aus Rohöl gewonnen. Neben destilliertem Bitumen
wird vor allem verblasenes Bitumen verwendet, das durch Luftverblasen aus einem
weichen Bitumen gewonnen wird.
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Es ist jedoch nicht jedes Rohöl für die Bitumenherstellung geeignet.
So werden in der Bundesrepublik Bitumina überwiegend aus naphthenisch-aromatischen
Nahost-Rohölen gewonnen. Die meisten aus Afrika importierten Rohöle hingegen sind
für die Bitumenherstellung ungeeignet (Bitumen und Asphalt Taschenbuch; Bauverlag:
1976, Seite 19). Hinzu kommt, daß durch den erhöhten Bedarf an Brenn- und Kraftstoffen
die Rückstände aus der Primärdestillation heute häufig in thermischen und katalytischen
Crackanlagen weiter verarbeitet werden. Dies hat zu einer Verknappung an preiswertem
Bitumen geführt. Während der Straßenbau diesem Problem durch Wiederaufarbeitung
von Altasphalt zu begegnen versucht, ist dies bei der Herstellung von Bauwerksabdichtungen
z.B. mit Dachbahnen nicht möglich.
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Bereits in den Jahren 1930 bis 1940, als Bitumen und Asphalt in den
traditionellen Markt der Steinkohlen-
teere und -weichpeche für
Bauwerksabdichtungen eindrangen, sind vereinzelt auch Gemische aus Steinkohlenteerpech
und Asphalt verwendet worden (Mitteilungen aus der Dachpappenindustrie; 1940, Seite
9).
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Aufgabe der Erfindung ist es, zur Erweiterung der Rohstoffbasis ein
Verfahren zur Herstellung kunststoffmodifizierter bituminöser Stoffe zu entwickeln,
bei dem zumindest ein Teil des Bitumens durch eine andere, preiswertere Komponente
ersetzt ist.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als bituminöser
Stoff eine Mischung aus Weichbitumen und bis zu 60 Gew.-% eines Destillationsrückstandes
mit einem Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von mindestens 400C aus der Aufarbeitung
aromatischer Rückstände der Petrochemie verwendet wird, die in an sich bekannter
Weise mit 5 bis 30 Gew.-% eines elastischen und/oder thermoplastischen Kunststoffes
und gegebenenfalls bis zu 60 Gew.-% eines anorganisch oder organischen Füllstoffs,
jeweils bezogen auf den bituminösen Stoff, bei 200 bis 2500C homogen gemischt wird.
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Als aromatische Rückstände der Petrochemie werden Rückstände aus der
thermischen und katalytischen Spaltung von Mineralölfraktionen, insbesondere solche
aus der Dampfpyrolyse von Mineralölfraktionen wie Benzin und Gasöl zur Herstellung
von Olefinen verwendet. Die Destillationsrückstände dieser Rückstände
werden,
soweit es ihr Schwefelgehalt zuläßt, meist als schweres Heizöl verbrannt. Sie sind
somit ein preiswerter Ersatzrohstoff für Bitumen. Uberraschenderweise hat sich gezeigt,
daß sie im Gegensatz zum Steinkohlenteerpech mit Bitumen gut verträglich sind.
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Entmischungserscheinungen wurden auch bei geringem Bitumenanteil nicht
beobachtet.
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Höhere Zusätze an Elastomeren oder Gemischen aus Thermoplasten und
Elastomeren sind zwar möglich, aber aus ökonomischen Gründen nicht sinnvoll.
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Als Füllstoffe können neben Gesteinsmehlen wie Schiefermehl, Kaolin
und Talkum auch anorganische oder organische Fasern verwendet werden.
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Als Bitumenkomponente eignen sich insbesondere weiche Bitumensorten
wie die destillierten Bitumen mit einer Penetration zwischen 70 und 210 1/10 mm.
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Die Erfindung wird anhand einiger Beispiele näher erläutert, ohne
darauf beschränkt zu sein.
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Beispiel 1 50 Gew.-Teile aufgeschmolzenes Bitumen B 200 werden mit
50 Gew.-Teilen aufgeschmolzenem Destillationsrückstand mit einem Erweichungspunkt
(Ring und Kugel) von 58 OC aus dem Rückstandsöl der Benzinpyrolyse zur Ethylenerzeugung
bei 2000C gemischt. Danach werden 7,7 Gew.-Teile eines Styrol-Butadien-Kautschuks
zugegeben und die Temperatur während des Mischens auf
2200C erhöht.
Nach dem Einarbeiten von 46 Gew.-Teilen Schiefermehl hatte die Masse einen Erweichungspunkt
(Ring und Kugel) von 880C und eine Penetration von 20 1/10 mm.
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Zur Bestimmung der Kältebeständigkeit und der Wärmestandfestigkeit
wird mit der Masse eine Dachbahn hergestellt.
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Als Träger wird dabei ein Glasvlies mit einem Flächengewicht 2 von
50 g/m2 verwendet, das beidseitig mit je 1,25 mm der Masse beschichtet ist.
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Die Bahn hat folgende Kennwerte: Kältebeständigkeit (DIN 52 123) :
-50C Wärmestandfestigkeit (DIN 52 132): 75"C Beispiel 2 Entsprechend dem Beispiel
1 wird eine Masse aus 50 Gew.-Teilen Bitumen B 200 50 Gew.-Teilen Destillationsrückstand
(wie Beispiel 1) 16,7 Gew.-Teilen Styrol-Butadien-Kautschuk und 50 Gew.-Teilen Schiefermehl
hergestellt.
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Die fertige Masse hat einen Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von
1190C und eine Penetration von 16 1/10 mm.
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Die wie im Beispiel 1 hergestellte Dachbahn hat folgende Kennwerte:
Kältebeständigkeit (DIN 52 123) : - 300C Wärmestandfestigkeit (DIN 52 123) : 1000C
Beispiel 3 Wie in Beispiel 1 wird eine Masse aus 50 Gew.-Teilen Bitumen B 200 50
Gew.-Teilen Destillationsrückstand (wie Beispiel 1) 27,3 Gew.-Teilen Styrol-Butadien-Kautschuk
50
Gew.-Teilen Kaolin und 5 Gew.-Teilen Asbestfasern hergestellt.
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Die Masse hat einen Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von 1380C und
eine Penetration von 14 1/10 mm.
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Die wie im Beispiel 1 hergestellte Dachbahn zeigt folgende Kenndaten:
Kältebeständigkeit (DIN 52 123) : 300C Wärmestandfestigkeit (DIN 52 123): 1200C
Beispiel 4 Entsprechend dem Beispiel 1 wird eine Masse aus 40 Gew.-Teilen Bitumen
B 200 60 Gew.-Teilen Destillationsrückstand (wie Beispiel 1) 16,7 Gew.-Teilen Styrol-Butadien-Kautschuk
und 50 Gew.-Teilen Schiefermehl hergestellt.
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Die fertige Masse hat einen Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von
1180C und eine Penetration von 9 1/10 mm.
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An der wie im Beispiel 1 hergestellten Dachbahn werden folgende Kenndaten
gemessen: Kältebeständigkeit (DIN 52 123) : - 300C Wärmestandfestigkeit (DIN 52
123): 1000C Beispiel 5 Entsprechend dem Beispiel 1 wird eine Masse hergestellt aus
50 Gew.-Teilen Bitumen B 200 50 Gew.-Teilen eines Destillationsrückstandes mit einem
Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von 53 OC aus einem katalytischen Krackrückstandsöl
16,7 Gew-Teile Styrol-Butadien-Kautschuk und 50 Gew.-Teile Schiefermehl Die Masse
hat eine Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von
1180C und eine Penetration
von 15 1/10 mm.
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Die daraus wie im Beispiel 1 hergestellte Dachbahn hat folgende Kennzahlen:
Kältebeständigkeit (DIN 52 123) : - 300C Wärmestandfestigkeit (DIN 52 123): 1000C
Beispiel 6 Wie im Beispiel 1 wird eine Masse hergestellt aus 50 Gew.-Teilen Bitumen
B 200 50 Gew.-Teilen Destillationsrückstand (wie Beispiel 1) 11,7 Gew.-Teilen Styrol-Butadienkautschuk
5 Gew.-Teilen ataktisches Polypropylen 50 Gew.-Teilen Schiefermehl Die Masse hat
einen Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von 1030C und eine Penetration von 22 1/10
mm.
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Die wie im Beispiel 1 hergestellte Dachbahn hat folgende Kenndaten:
Kältebeständigkeit (DIN 52 123) : - 200C Wärmestandfestigkeit (DIN 52 123) : 850C
Die erfindungsgemäß hergestellten bituminösen Stoffe eignen sich, wie aus den Beispielen
ersichtlich, sehr gut zur Herstellung von Dachbahnen unterschiedlicher Qualität,
wie sie vom Markt gefordert werden. Die Anwendung ist jedoch nicht hierauf beschränkt,
sondern umfaßt ebenfalls die in der Bauwerksabdichtung zu verwendenden Klebe- und
Spachtelmassen.