DE3635283A1 - Farbiges strassenbelagsmaterial sowie seine verwendung zur herstellung von strassenoberflaechen und dergleichen - Google Patents

Farbiges strassenbelagsmaterial sowie seine verwendung zur herstellung von strassenoberflaechen und dergleichen

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Description

Die Erfindung betrifft ein farbiges Straßenbelagsmaterial, bestehend im wesentlichen aus Mineralstoffen, Bindemittel und Färbemittel.
Asphalt, d. h. ein Gemisch aus Bitumen und Mineralstoffen, ist ein bewährter Baustoff für die Befestigung von Straßen, Wegen, Plätzen und Sportanlagen. Gegenüber anderen Baustoffen weist er verschiedene Vorteile auf. Beispielsweise kann er eben, stoß- und fugenfrei verlegt werden, ist flexibel, wärmeabsorbierend, standfest sowie unempfindlich gegen Streu- und Auftaumittel. Eine großflächige Verlegung ist kostengünstig durchführbar.
In der Gestaltung von Straßenbauten, wie Plätzen und Fußgängerzonen, ist die Ausbildung farbiger Elemente in der Straßenoberfläche für Dekorationen und Sicherheitsmarkierungen sehr erwünscht oder gar notwendig. Bisher wurden dafür hauptsächlich farbige Straßenbelagsmaterialien, z. B. in Form von Platten, aus Naturstein oder Beton verwendet.
Es wurde auch bereits versucht, farbiges Mischgut auf der Basis von Asphalt herzustellen. Diese Entwicklung war aber letztlich erfolglos, da einerseits für ein ausreichendes Einfärben des Bitumens, welches das Bindemittel des Asphalts darstellt, sehr große Mengen an teueren Pigmenten nötig sind und andererseits wegen der dominierenden Eigenfarbe des Bitumens nur sehr stumpfe Farben, wie rotbraun und olivgrün, im fertigen Asphaltbelag erreicht werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Straßenbelagsmaterial anzugeben, dessen Farbe und Farbintensität beliebig einstellbar ist und dabei mindestens gleichwertige physikalische Eigenschaften, soweit diese für die Praxis von Bedeutung sind, aufweisen, wie die bekannten Asphaltmischungen auf der Basis von Bitumen als Bindemittel.
Die genannte Aufgabe löst die Erfindung durch ein farbiges Straßenbelagsmaterial, welches dadurch gekennzeichnet ist, daß das Bindemittel
  • (a) einen thermoplastischen Kunststoff oder
  • (b) ein Kohlenwasserstoffharz oder
  • (c) ein Gemisch aus dem thermoplastischen Kunststoff (a) und dem Kohlenwasserstoffharz (b) sowie
  • (d) gegebenenfalls ein aromatisches, naphthenisches und/oder paraffinisches Öl
enthält.
Das erfindungsgemäße Straßenbelagsmaterial bietet gegenüber den üblichen Asphaltmischungen auf der Basis des bekanntlich schwarzen Bitumens den Vorteil der Einstellbarkeit reinerer, hellerer und satterer Farbtöne. Darüber hinaus begnügt sich das erfindungsgemäße Straßenbelagsmaterial bei vergleichbarem Färbungsgrad und vergleichbarem mechanischen Eigenschaften der Bindemittelfilme mit weniger Färbemittel und weniger Bindemittel. Dies ist darauf zurückzuführen, daß einerseits die erfindungsgemäß eingesetzten Bindemittel im wesentlichen farblos, jedenfalls aber transparent sind und andererseits eine geringere Dichte als Bitumen aufweisen. Das erfindungsgemäße Material kann beispielsweise etwa 15 Gew.-% weniger Bindemittel enthalten als eine entsprechende Asphaltmischung mit Bitumen als Bindemittel.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der in dem Bindemittel enthaltene thermoplastische Kunststoff ein Copolymer eines Polyolefins. Das Copolymer eines Polyolefins ist insbesondere ein α-Olefin-Copolymer.
Das Bindemittel kann zu 100% aus dem thermoplastischen Kunststoff oder dem Kohlenwasserstoffharz bestehen. Es hat sich aber auch als günstig erwiesen, das Bindemittel so zu wählen, daß es aus 45 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 60 bis 70 Gew.-%, des thermoplastischen Kunststoffs und 55 bis 10 Gew.-%, vorzugsweise 40 bis 30 Gew.-%, des aromatischen, naphthenischen oder paraffinischen Öls besteht.
Für besondere Anwendungszwecke des Straßenbelagmaterials hat sich ein Bindemittel als besonders zweckmäßig erwiesen, das aus 45 bis 90 Gew.-% des thermoplastischen Kunststoffs, 5 bis 20 Gew.-% des Kohlenwasserstoffharzes und 5 bis 50 Gew.-% des genannten Öls besteht.
Die zur Herstellung des erfindungsgemäßen Straßenbelagsmaterials erforderlichen Ausgangsstoffe sind leicht zugänglich und im Handel erhältlich.
Die Mineralstoffe mit geeigneter Korngrößenverteilung werden in Anlehnung an die Vorschriften im bituminösen Straßenbau und in Abhängigkeit des Verwendungszwecks ausgewählt.
Auch die Bindemittelkomponenten sind handelsüblich. Ein spezielles Beispiel für den thermoplastischen Kunststoff ist das Produkt VESTOPLAST 708 der Firma Hüls. Ein spezielles Beispiel für das Kohlenwasserstoffharz ist das Produkt ESCOREZ 1102 der Firma Esso Chemie.
Spezielle Beispiele für das gegebenenfalls eingesetzte Öl sind ein vorwiegend aromatisches Öl (aromatisch gebundener Kohlenstoff 43%, naphthenisch gebundener Kohlenstoff 25%, paraffinisch gebundener Kohlenstoff 32%) mit der Handelsbezeichnung WD 3 der Firma Chemische Betriebe Pluto GmbH sowie ein Öl mit einem ausgeprägten naphthenischen Charakter mit der Handelsbezeichnung CORAY 220 und ein vorwiegend paraffinisches Öl mit der Handelsbezeichnung TELURA 671 der Firma Esso AG.
Im Bindemittel des erfindungsgemäßen Straßenbelagsmaterials sorgen der thermoplastische Kunststoff und das Kohlenwasserstoffharz jeweils für eine ausreichende Adhäsion zu den Mineralstoffen sowie eine genügende Standfestigkeit des aus dem Material hergestellten Straßenbelags. Bei Bedarf wird das erwähnte Öl als Bindemittelkomponente zugesetzt und dient dann als Weichmacher zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit (Erniedrigung der Viskosität) der Belagsmischung und zur Erhöhung der Kälteflexibilität des Straßenbelags.
Als Färbemittel werden äußerst licht- und wetterbeständige Farbpigmente eingesetzt, die keine wasserlöslichen Salze enthalten dürfen. Es eignen sich hierfür vor allem die Oxide und Hydroxide von Eisen, Chrom und Titan sowie Mischpigmente, die Nickel und Cobalt enthalten. Solche Pigmente sind im Handelt erhältlich, beispielsweise bei der Firma Bayer AG.
Das Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Straßenbelagsmaterials verläuft ähnlich wie bei der Verarbeitung von Asphaltmischgut. In der Mischvorrichtung werden die Mineralstoffe vorgelegt, die eine Temperatur von beispielsweise 180°C aufweisen. Um eine ausreichend gleichmäßige Verteilung des Färbemittels zu erreichen, wird dieses vor dem Bindemittel den Mineralstoffen zugegeben. Die Menge des Färbemittels hängt von dessen Art und der gewünschten Farbintensität des endgültigen Straßenbelags ab. Im Falle von Eisenoxidrot kann diese Menge beispielsweise 0,3 bis 0,5 Gew.-%, bezogen auf die Mineralstoffe, betragen, wobei sich eine gute bis sehr gute Rotfärbung ergibt.
Falls das Bindemittel eines der vorgenannten Öle enthalten soll, wird dieses nach dem Färbemittel in die heiße Mischung eingebracht. Anschließend werden der thermoplastische Kunststoff und/oder das Kohlenwasserstoffharz zugeführt.
Die Mischungszeiten liegen in Abhängigkeit von der Zusammensetzung des Straßenbelagsmaterials in der von bituminösen Asphaltmischungen bekannten Größenordnung oder sind geringfügig länger.
Die Mischungstemperatur soll unter 200°C liegen, um eine schädliche Veränderung der Bindemittelkomponenten zu vermeiden.
Die Verwendung des erfindungsgemäßen Materials geschieht in üblicher Weise mit Hilfe von im Straßenbau bekannten Fertigen und Walzen.
Hinsichtlich der Alterung des aus dem erfindungsgemäßen Material hergestellten Straßenbelags bestehen keine Nachteile gegenüber bituminösen Asphaltmischungen.
Eine Bindemittelbestimmung bzw. -rückgewinnung, die bei bituminösen Asphaltmischungen z. B. mittels Toluol oder Trichloräthylen durchführbar ist, kann beim erfindungsgemäßen Material in entsprechender Weise mit Xylol erreicht werden.
Die Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1
Es wurden für erfindungsgemäße Straßenbelagsmaterialien Bindemittel aus einem α-Olefin-Copolymer (VESTOPLAST 708) und gegebenenfalls einem Kohlenwasserstoff (ESCOREZ 1102) sowie einem vorwiegend aromatischen Öl (WD 3) in verschiedenen Gewichtsverhältnissen durch Erhitzen und nachfolgendes Abkühlen der Komponenten hergestellt. Anschließend wurden der Erweichungspunkt mit Ring und Kugel (RUK) nach DIN 52011 sowie die Nadelpenetration (PEN 25) nach DIN 52010 der Bindemittel bestimmt.
Die Zusammensetzung der Bindemittel und die Meßergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle I zusammengefaßt, die zum Vergleich auch die entsprechenden Werte von Straßenbaubitumen B 80 enthält.
In der Tabelle I und den nachfolgenden Tabellen haben die Abkürzungen folgende Bedeutungen:
Cop= α-Olefin-Copolymer (VESTOPLAST 708) Öl= vorwiegend aromatisches Öl (WD 3) Bit= Straßenbaubitumen B 80 KWH= Kohlenwasserstoffharz (ESCOREZ 1102)
Tabelle I
Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß ein aus dem Copolymer und dem Öl bestehendes Bindemittel mit einem Copolymergehalt in der Größenordnung von 50 bis 60% eine höhere Steifigkeit (geringere Nadelpenetration) zeigt als ein Bindemittel mit 40% Copolymer.
Das aus Bitumen bestehende Bindemittel hat einen relativ niedrigen Erweichungspunkt.
Beispiel 2
Es wurden verschiedene Straßenbelagsmaterialien hergestellt. Als Bindemittel wurden 100% eines α-Olefin-Copolymers (VESTOPLAST 708) oder ein Gemisch aus diesem Copolymer und einem vorwiegend aromatischen Öl (WD 3) im Verhältnis 1 : 1 oder Straßenbaubitumen B 80 gewählt.
Als Mineralstoffe wurden im Straßenbau übliche Materialien, nämlich Asphaltbeton 0/5, Sandasphalt oder Stockbahnbelag 0,8, eingesetzt.
Die Herstellung der Mischungen erfolgte in der vorgenannten Weise, d. h. der heiße Mineralstoff wurde, soweit vorgesehen, mit dem Öl versetzt, und anschließend wurde das Copolymer eingemischt. Das Bitumen wurde ohne Öl verwendet.
Das fertige Straßenbelagsmaterial wurde dann bei einer Verdichtungstemperatur von 140 bis 150°C zu Probekörpern (Marshallkörpern) gemäß der entsprechenden DIN-Vorschrift verdichtet.
Schließlich wurden der Hohlraumgehalt, die Stabilität und der Fließwert der Straßenbelagsproben gemäß DIN 1996 überprüft.
Die Zusammensetzungen der Materialien, die Verdichtungstemperaturen und die Meßwerte sind in der nachfolgenden Tabelle II zusammengefaßt.
Tabelle II
Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß für die erfindungsgemäßen Straßenbelagsmaterialien weniger Bindemittel als bei den bituminösen Asphaltmischungen eingesetzt werden kann.
Beispiel 3
Es wurden ähnlich wie im Beispiel 2 weitere Straßenbelagsmaterialien hergestellt. Zum Vergleich wurde wiederum eine entsprechende bituminöse Asphaltmischung herangezogen.
Die Zusammensetzungen der Materialien und die zugehörigen Meßwerte sind in den nachfolgenden Tabellen III, IV und V zusammengefaßt.
Die Zusammensetzung der Mineralstoffe gemäß der Tabelle III entsprach den Zusätzlichen Technischen Vorschriften und Richtlinien für den Bau bituminöser Fahrbahndecken ZTV bit-StB 84.
Im Fall der Zusammensetzung der Mineralstoffe gemäß der Tabelle IV wurde in Anlehnung an die Technischen Vorschriften und Richtlinien für den Bau bituminöser Fahrbahndecken TV bit3/72 gearbeitet.
Die Zusammensetzung der Mineralstoffe gemäß der Tabelle V entsprach den Richtlinien IFE.
Tabelle III
Tabelle IV
Tabelle V
Auch aus den Tabellen III bis V ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Straßenbelagsmaterialien weniger Bindemittel benötigen als eine entsprechende bituminöse Asphaltmischung. Auch liegen die Meßwerte für Stabilität und Fließwert im Falle der Erfindung günstiger als bei den bekannten Mischungen.
Im Fall der Tabelle III eignen sich die Straßenbelagsmaterialien Nr. 1 und 2 beispielsweise für Geh- und Radwege sowie ähnliche relativ schwach belastete Verkehrsflächen. Die Materialien Nr. 2, 3, 4 und 5 eignen sich für Parkplätze.
Im Fall der Tabelle IV eignen sich die Materialien Nr. 1 und 2 beispielsweise für Rad- und Gehwege, ebentuell auch für PKW-Parkflächen.
Im Fall der Tabelle V eignet sich das Material Nr. 1 besonders gut für Sommerstockbahnen.

Claims (7)

1. Farbiges Straßenbelagsmaterial, bestehend im wesentlichen aus Mineralstoffen, Bindemittel und Färbemittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel
  • (a) einen thermoplastischen Kunststoff oder
  • (b) ein Kohlenwasserstoffharz oder
  • (c) ein Gemisch aus den thermoplastischen Kunstoff (a) und dem Kohlenwasserstoff (b) sowie
  • (d) gegebenenfalls ein aromatisches, naphthenisches und/oder paraffinisches Öl
enthält.
2. Material nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der thermoplastische Kunstoff (a) ein Copolymer eines Polyolefins ist.
3. Material nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Copolymer ein α-Olefin-Copolymer ist.
4. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus 45 bis 90 Gew.-% des thermoplastischen Kunststoff (a) und/oder des Kohlenwasserstoffharzes (b) und 55 bis 10 Gew.-% des Öls (d) besteht.
5. Material nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel aus 45 bis 90 Gew.-% des thermoplastischen Kunststoffs (a), 5 bis 20 Gew.-% des Kohlenwasserstoffharzes (b) und 5 bis 50 Gew.-% des Öls (d) besteht.
6. Verwendung des Straßenbelagmaterials nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Herstellung von Straßenoberflächen und dergleichen.
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