DE3630132C2 - Verfahren zur Herstellung einer elastischen bituminösen Isolier- und Dichtungsmasse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ei­ ner elastischen bituminösen Isolier- und Dichtungsmasse.

In der Isoliertechnik wird für zahlreiche Isolierungs- und Abdichtungszwecke Bitumen verwendet, das in seinem natürlichen Zustand bei normalen Außentemperaturen eine harte Masse ist, die für die Verarbeitung aufgeschmolzen werden muß. Zur Erleichterung der Verarbeitung werden durch verschiedenartige Bearbeitungen des Bitumens oder durch den Zusatz von Lösungsmitteln flüssige und pastöse Anstrichmit­ tel und Massen für dünnschichtige Anstriche und dickere Beschichtungen hergestellt. Bitumen besitzt bekanntlich den zum Beispiel bei Flachdachbeschichtungen, auf Terassen, Straßen und dergleichen auftretenden Nachteil, daß es bei hochsommerlichen Temperaturen und intensiver Sonneneinstrah­ lung so weit erweichen kann, daß die beschichtete Fläche nicht mehr begehbar ist, und daß es bei tiefen winterlichen Temperaturen so spröde ist, daß die Beschichtung bei Dehnun­ gen oder Bewegungen des beschichteten Baukörpers rissig und damit undicht wird. Es ist daher auf verschiedene Weise versucht worden, Bitumen elastisch zu machen. Während Gummi bekanntlich weitgehend unlöslich ist, ist Kautschuk in vielen organischen Lösungsmitteln löslich. Man hat daher Bitumen aufgeschmolzen, die Schmelze unter Rühren mit Kautschuk gemischt, der sich in der Schmelze auflöst, und sodann in der obengenannten Weise durch die Zugabe von Lösungsmitteln flüssige und pastöse Massen erzeugt, aus denen nach der Verarbeitung das Lösungsmittel wieder verdun­ stet, so daß eine feste und elastische oder plastische bituminöse Beschichtung entsteht. Es ist jedoch bekannt, daß diese bituminösen Massen den Nachteil besitzen, daß bei der Lagerung in Fässern oder anderen Gebinden eine Entmischung von Bitumen und Kautschuk stattfindet und sich am Boden des Gebindes unter einem dünnflüssigen oberen Teil ein zäher, dickflüssiger Teil absetzt, der wieder aufgerührt werden müßte, wozu bei den Isolierfirmen und erst recht auf den Baustellen keine maschinellen Einrichtungen zur Verfügung stehen.

Aus der Offenlegungsschrift DE 21 08 096, veröffentlicht am 02. September 1971, ist ein Verfahren zum Modifizieren von Bitumen bekannt, bei dem Bitumen aufgeschmolzen, der Schmelze Kautuschukpulver in einer Menge bis zu 10 Gew.-% zugesetzt, die Temperatur der Schmelze im Bereich von 125°C -160°C gehalten und dem Gemisch Schwefel in einer Menge von 0,3-0,9 Gew.-% des Kautschuks zugemischt wird. Dabei wird ein modifiziertes Bitumen erzeugt, das eine gute Homogeni­ tät, eine gute Dehnbarkeit und bei niedrigen Temperaturen eine Viskosität aufweist, die nicht wesentlich verschieden ist von dem verwendeten Bitumen-Ausgangsmaterial.

Aus der Offenlegungsschrift DE 26 01 132, veröffentlicht am 22. Juli 1976, ist ein Verfahren bekannt, bei dem ganze oder grob zerkleinerte Gummireifen in einer Bitumenschmelze aufgelöst und zersetzt werden. Dabei wird die Schmelze mehrere Stunden bei einer Temperatur von 220°C bis 380°C gerührt. Dabei entsteht eine plastische Bitumenmischung, die als Straßenbelag verwendet werden kann und sich durch ein gutes Haftvermögen auszeichnet.

Die bei den bekannten Verfahren erzeugten Bitumenmi­ schungen eignen sich nicht als elastische Isolier- und Dichtungsmasse, da ihre Eigenschaften vom Bitumen und nicht vom Gummi geprägt sind. Das mit vulkanisiertem Kautschukpul­ ver versetzte Bitumen hat den Nachteil, daß es seine elasti­ schen Eigenschaften mit der Zeit verliert. Außerdem weist es die oben genannten Nachteile bei der Lagerung auf. Das mit zersetzten Altreifen versetzte Bitumen besitzt ebenfalls keine elastischen Eigenschaften.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer bituminösen Isolier- und Dichtungsmas­ se zu schaffen, die absolut wasserdicht und elastisch ist und die ihre Elastizität auch bei niedrigen Temperaturen und über eine lange Zeitdauer beibehält.

Bei der Vulkanisation wird zur Erzeugung von härterem Gummi eine größere und zur Erzeugung von weicherem Gummi eine geringere Menge Schwefel verwendet. Dementsprechend findet bei der Umsetzung des plastischen Kautschuks mit Schwefel zu elastischem Gummi eine mehr oder weniger weitge­ hende teilweise Vernetzung der Kautschukmoleküle statt. Es ist ferner bekannt, Altgummi zu regenerieren, indem das gemahlene Altgummi mit Mineralöl und weiteren Zusätzen, zum Beispiel Oxidantien, vermischt und zum Entvulkanisieren auf etwa 200°C erhitzt wird. Als Regenerat entsteht eine teil­ weise entvulkanisierte, schwammige plastische Masse, die wieder teilvernetzbar ist, so daß das Regenerat wieder erneut teilweise vulkanisierbar ist und daher zur Erzeugung von Gummi, beispielsweise in der Reifenindustrie, dem Kautschuk zugesetzt werden kann. Es wurde nun gefunden, daß Gummigranulat in einer heißen Bitumenschmelze quillt und ein Teil des Schwefels aus dem Gummi ausgetrieben wird, wie auch an den entweichenden Dämpfen mit dem für Schwefel­ verbindungen typischen, übelriechenden Geruch erkennbar ist, so daß vernetzte Moleküle wieder auseinandergehen und einen mit dem vorgenannten Regenerat vergleichbaren Zustand erlangen, in dem die Teilchen wie bei der oben beschriebener Auflösung von Kautschuk in Bitumen in der Lage sind, sich an der Oberfläche der Teilchen beginnend und zu ihrem Kern hin fortschreitend aufzulösen. Es wurde weiterhin gefunden, daß es auf diese Weise möglich ist, einerseits Gummi, der an sich unlöslich ist, ebenso wie löslichen Kautschuk in einer Bitumenschmelze aufzuschmelzen, daß aber andererseits im Gegensatz zu der oben beschriebenen Entmischung, die bei der Verwendung von Kautschuk eintritt, bei der Verwendung von Gummi, der nur einen Teil seines Schwefelgehalts ver­ liert und noch vernetzte Kautschukmoleküle besitzt, keine Entmischung von Bitumen und Gummi stattfindet, so daß eine Masse herstellbar ist, die lagerfähig ist, ohne daß eine Entmischung eintritt und sich Bestandteile absetzen, und die ferner gummiartige Eigenschaften besitzt.

Aufgrund dieser Erkenntnisse wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren Bitumen, vorzugsweise sehr preisgünstiges Basis­ bitumen, wie es im Straßenbau verwendet wird, aufgeschmolzen und die Schmelze auf eine Temperatur von 160 bis 300°C erhitzt. Als besonders vorteilhaft zur Erzielung optimaler Ergebnisse wurde eine Temperatur von 240 bis 260°C gefunden. In die erhitzte Bitumenschmelze wird Gummigranulat in einem Mengenverhältnis von 10 bis 100 Gewichts-% Gummi­ granulat auf 100 Gewichts-% Bitumen eingerührt und unter fortgesetztem Rühren aufgelöst und homogen in dem Bitumen verteilt. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Menge von 70 bis 80 Gewichts-% Gummigranulat auf 100 Gewichts-% Bitumen erwiesen, mit der optimale Ergebnisse erzielt wurden. Alte Autoreifen, die in großen Mengen als Abfall anfallen, werden beispielsweise tiefgekühlt und maschinell zerschlagen, um den Gummi von den Stahleinlagen etc. zu trennen und als wertvollen Rohstoff zum Beispiel für die Verarbeitung zu Regenerat zu gewinnen. Es wurde gefunden, daß dieser preis­ werte Gummiabfall, der überdies eine sehr gleichmäßige Zusammensetzung und konstante Qualität besitzt, sich auf­ grund seiner Eigenschaften und seiner Zusammensetzung, wie zum Beispiel auch seines Gehalts an Schutzmitteln gegen UV-Strahlen und Alterungsschutzmitteln und dergleichen mehr, hervorragend für das erfindungsgemäße Verfahren eignet, bei dem daher als Gummigranulat vorzugsweise granulierter Reifengummi verwendet wird.

Es wurde ferner gefunden, daß die Möglichkeit für die Auf­ lösung des Gummis, die von der Oberfläche nur allmählich zum Kern der Gummiteilchen fortschreitet, erst dadurch geschaffen wird, daß der Gummi quillt und die Moleküle auseinandergehen, so daß der Grad der Auflösung abhängig ist von der Korngröße des Granulats, der Temperatur und der Zeit. Je feiner das Granulat ist, je höher die Tempe­ ratur innerhalb des anwendbaren Temperaturbereichs ist und je länger die Bitumenschmelze gerührt wird, desto mehr Gummigranulat wird gelöst. Um die Auflösung zu fördern und die Bearbeitungszeit abzukürzen, wird in weiterer Ausgestal­ tung der Erfindung das Gummigranulat vor dem Einrühren in die Bitumenschmelze mit Weichmacheröl und Oxidantien be­ handelt. Dies kann zum Beispiel in der Weise geschehen, daß das Gummigranulat mit einer Flüssigkeit, wie sie zur Her­ stellung von Regenerat verwendet wird, übergossen und in einem Behälter gerührt wird, bis die Flüssigkeit in den Gummi eingezogen ist und die Teilchen nicht mehr klebrig sind. Beim späteren Einrühren des Gummigranulats in die Bitumenschmelze wird der Gummi dann erhitzt und teilweise entvulkanisiert, so daß der Auflösungsprozeß schneller vonstatten geht.

Es wurde weiterhin gefunden, daß die in der vorstehend beschriebenen Weise unter Verwendung von Gummigranulat hergestellte Masse zwar einen hohen Elastizitätsgrad besitzt, aber nach einigen Jahren hart und brüchig werden kann. Als Ursache hierfür wurde gefunden, daß beim Auflösen des Gummigranulats in der Bitumenschmelze ein Teil des Schwefels in Form der oben beschriebenen Dämpfe aus dem Gummi ausgetrieben wird und daß die hieraus resultierenden vorgenannten Folgen dadurch vermieden werden können, daß dem aufgelösten Gummi der verlorengegangene Schwefel wieder zurückgegeben wird.

Aufgrund dieser Erkenntnisse wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Bitumenschmelze nach dem Einrühren des Gummigranulats und dem Homogenisieren auf die übliche Vulkanisationstemperatur für Gummi von 100 bis 200°C, vorzugsweise zur Erzielung optimaler Ergebnisse auf 140 bis 160°C abgekühlt und danach wird in die Schmelze Vulkanisiermittel in einem Mengenverhältnis von 0,25 bis 0,50 Gewichts-% Schwefel auf 100 Gewichts-% eingesetztem Gummigranulat gleichmäßig verteilt eingerührt und homogen verrührt.

Um ein homogenes Produkt zu erzielen und zu verhindern, daß es bei der Zugabe des Vulkanisiermittels zu unterschiedli­ chen und stellenweise unerwünscht verstärkten oder ver­ ringerten Vernetzungen kommt, wird der Schwefel nicht in konzentrierter, sondern in einer gestreckten Form der Schmelze zugesetzt. Zu diesem Zweck wird der Schwefel mit geeigneten Streckmitteln oder Füllstoffen gemischt und die Mischung als Vulkanisiermittel in die Bitumenschmelze einge­ rührt.

Zugleich mit dem Schwefel oder vorzugsweise anschließend können nach den Rezepturen und in den Mengen, die in der Gummiindustrie, vorzugsweise bei der Reifenherstellung üblich sind, auch noch Vulkanisationshilfsmittel in die Schmelze eingerührt werden, wie zum Beispiel Vulkani­ sationsbeschleuniger zur Erhöhung der Vernetzungsgeschwin­ digkeit, Antioxidantien als Alterungsschutzmittel, Verstär­ kerfüllstoffe wie zum Beispiel Kieselsäure, Kreide, Ruß und dergleichen.

Die oben beschriebenen, aus der Bitumenschmelze entweichen­ den schwefelhaltigen Dämpfe, die aus Gründen des Umwelt­ schutzes nicht ins Freie abgelassen werden sollen, werden in weiterer Ausgestaltung der Erfindung durch ein Filter geleitet, das Gummigranulat als Filtermasse enthält, wodurch in hervorragender Weise eine Entschwefelung erzielt wird. Das als Filtermasse verwendete Gummigranulat kann bei der Herstellung der nächsten Charge in die Bitumen­ schmelze eingerührt werden.

Die erzeugte elastische bituminöse Isolier- und Dichtungs­ masse kann beliebig sofort verwendet und zum Beispiel als Beschichtung auf ein Trägermaterial aufgetragen werden zur Herstellung von Bitumenbahnen, oder sie kann in Behälter abgefüllt werden, in denen sie erkaltet und erstarrt, so daß sie vor der Verwendung durch schonende Erwärmung wieder in einen gebrauchsfähigen Zustand gebracht werden müßte, oder sie kann in der oben beschriebenen Weise durch die Zugabe von Lösungsmitteln als gebrauchsfertiges, flüssiges oder pastöses Material in Gebinde abgefüllt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung einer elastischen bituminö­ sen Isolier- und Dichtungsmasse, wobei die folgenden Verfah­ rensschritte ausgeführt werden:

• a) Bitumen, wird aufgeschmol­ zen und die Schmelze auf eine Temperatur von 240°C bis 300°C erhitzt;
• b) in die erhitzte Bitumenschmelze wird Gummigranulat, in einem Men­ genverhältnis von 10 bis 100 Gewichts-% Gummigranu­ lat, auf 100 Gewichts-% Bitumen eingerührt und unter fortgesetztem Rühren gelöst und homogen in dem Bitu­ men verteilt;
• c) hiernach wird die Bitumenschmelze auf eine Temperatur von 100°C bis 160°C abgekühlt;
• d) in diese abgekühlte Bitumenschmelze wird Vulkanisier­ mittel in einem Mengenverhältnis von 0,25 bis 0,50 Gewichts-% Schwefel auf 100 Gewichts-% Gummigranulat gleichmäßig verteilt eingerührt und homogen verrührt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze im Schritt a) auf eine Temperatur von 240°C bis 260°C erhitzt und/oder im Schritt c) auf 140°C bis 160°C abgekühlt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Schritt b) 70-80 Gew.-% Gummigranulat ein­ gerührt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, das Gummigranulat vor dem Einrühren in die Bitumenschmelze mit Weichmacheröl und Oxidation behandelt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwefel mit einem Streckmittel oder Füllstoff gemischt und die Mischung als Vulkanisiermittel in die Bitumenschmelze eingerührt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bitumenschmelze Vulkanisationshilfs­ mittel in einer der zugesetzten Menge an Vulkanisiermittel entsprechenden Menge zugesetzt werden.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Bitumenschmelze entweichen­ den schwefelhaltigen Dämpfe durch ein Filter geleitet wer­ den, welches Gummigranulat als Filtermasse enthält.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7 dadurch gekennzeichnet, daß als Gummi­ granulat granulierter Reifengummi verwendet wird.