DE69633034T2

DE69633034T2 - Verfahren zur Herstellung von Bitumen-Polymerzusammensetzungen

Info

Publication number: DE69633034T2
Application number: DE69633034T
Authority: DE
Inventors: Yannick Jolivet; Didier Jamois; Michel Malot
Original assignee: TotalFinaElf France SA
Current assignee: Total Marketing Services SA
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 2005-09-22
Anticipated expiration: 2016-01-20
Also published as: EP0728815A1; ES2229257T3; DK0728815T3; PT728815E; EP0728815B1; ATE272684T1; FR2729672A1; DE69633034D1; FR2729672B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von lagerungsstabilen Bitumen-Polymerzusammensetzungen.
Bitumen ist ein viskoelastisches Material: Es neigt dazu, bei niedrigen Temperaturen hart und brüchig zu werden, und wird bei hohen Temperaturen weich und kann fließen. Seine Temperaturempfindlichkeit ist je nach Herkunft und Herstellungsverfahren unterschiedlich.
Bitumen kann insbesondere aus Rohöl als Rohöldestillationsrückstand und/oder als Entasphaltierungspech der schweren Fraktion gewonnen werden, die bei der (oder den) Destillation(en) anfällt. Bitumen besteht je nach Herkunft des Rohöls aus unterschiedlichen Anteilen von paraffinischen (aliphatischen oder naphtenischen) sowie aromatischen Ölen, Harzen und Asphaltenen (weitere Einzelheiten sind dem Patent EP-B-246 956 zu entnehmen, das der Anmelderin erteilt wurde).
Die zunehmende Beanspruchung der Straßenbeläge, die auf eine höhere Verkehrsdichte, größere Beschleunigungs- und Bremskräfte der Fahrzeuge sowie auf die Entwicklung des Profils von Schwerlastkraftwagen zurückzuführen ist, deren heute übliche Ausstattung mit drei bis vier Hinterachsen die Lasteinwirkungszeit erhöht, macht eine Anpassung der bituminösen Bindemittel im Sinne einer Erhöhung ihrer Haltbarkeit erforderlich.
Es ist gut bekannt, dass Bitumen durch Zugabe eines Polymers zur Verbesserung dieser Haltbarkeit modifiziert werden kann. Die Ziele der Zugabe eines Polymers zum Bitumen sind:

– eine Verringerung der Temperaturempfindlichkeit der Bitumen durch eine Erweiterung der Plastizitätsspanne (durch eine Erhöhung der Erweichungstemperatur und/oder eine Herabsetzung der Kaltversprödungstemperatur),
– eine Erhöhung des Verformungswiderstands sowie der Bruchgrenze.

So ist nachgewiesen worden, dass die Leistungskennwerte einer entsprechend ausgewählten Bitumen-Polymerzusammensetzung denen eines nicht mit Polymer versetzten Bitumens überlegen sind. Die Kompatibilitätsprobleme der Bestandteile Polymer und Bitumen zur Erreichung des besten Kompromisses zwischen den Gebrauchseigenschaften und der Lagerstabilität sind jedoch sehr schwer zu lösen. Deshalb bilden Zusammensetzungen und/oder Verfahren zu ihrer Gewinnung, die als Lösungen für diese Probleme betrachtet werden, den Gegenstand der Ansprüche von zahlreichen Patenten.
Es kann die Patentanmeldung EP-A-234 615 angeführt werden, nach der das bituminöse Gemisch ein Bitumen, einen aromatischen Zusatzstoff und zwei Blockcopolymere enthält, wobei der zweite Block zwingend ein Lösungsmittel dieses aromatischen Zusatzstoffs enthält.
Dabei wird ein Vorgemisch aus dem aromatischen Zusatzstoff und den beiden Blockcopolymeren hergestellt, um so die anschließende Einarbeitung in das Bitumen zu erleichtern.
Die so erhaltene Zusammensetzung weist zwar eine größere Kompatibilität zwischen den Copolymeren und dem Bitumen auf, die Wahl der beiden Blockcopolymere und die vorherige Herstellung dieses Zwischengemischs erweisen sich aber als Faktoren, die Zwänge mit sich bringen, da sie sowohl einschränkend wie auch kompliziert in der Durchführung sind.
Ebenso kann die europäische Patentanmeldung EP-A-458 386 angeführt werden, deren Ansprüche ein Verfahren für die Gewinnung einer Bitumen-Polymerzusammensetzung betreffen, die unter den Fließbedingungen, die bei der Heißlagerung vorliegen, stabil ist. Dieses Verfahren besteht darin, bei einer Temperatur zwischen 200 und 250°C über eine (temperaturabhängige) Zeit zwischen 45 Minuten und 15 Stunden

– 85 bis 98 Gew.-% Bitumen, das aus den Bitumen mit einer Penetration zwischen 30 und 220 Zehntel mm bei 25°C, einem Erweichungspunkt zwischen 35 und 55°C und einem Penetrationsindex zwischen –1,5 und +1,5 ausgewählt wird, und
– 15 bis 2 Gew.-% eines sequenzierten Copolymers „Styrol-Butadien-Styrol" (als SBS bezeichnet) mit sternförmigem oder linearem Aufbau zu mischen.

Aus Gründen, die nachstehend aufgeführt sind, gestattet es das in EP-A-458 386 beschriebene Verfahren jedoch nicht, systematisch lagerungsstabile Bitumen-Polymerzusammensetzungen mit einem guten Temperaturverhalten herzustellen. In der Tat bietet die Tatsache, dass 85 bis 98 Gew.-% Bitumen verwendet werden, das aus den Bitumen ausgewählt wird, die eine Penetration zwischen 30 und 220 Zehntel mm bei 25°C, einen Erweichungspunkt zwischen 35 und 55°C und einen Penetrationsindex zwischen –1,5 und +1,5 aufweisen, keine Sicherheit, dass man mit Gewissheit und ausgehend von jedem beliebigen Bitumen lagerungsstabile Bitumen-Polymerzusammensetzungen erhält.
Der gleiche Kommentar gilt auch für die französische Anmeldung FR-A-2 643 643 (die WO-A-10036 entspricht), in der nur ein bestimmter Bitumentyp betrachtet wird, nämlich ein Hartbitumen mit einer Penetration zwischen 10 und 20 Zehntel mm bei 25°C und einem Erweichungspunkt zwischen 65 und 75°C.
Durch EP-A-0 645 433 ist nun bekannt, dass es für eine bestimmte Art von Bitumen und Polymer möglich ist, durch Einbeziehung mindestens einer aromatischen Verbindung ein Gemisch zu erhalten, das einen zufriedenstellenden Brechpunkt nach Fraass und eine zufriedenstellende Differenz beim Ring-Kugel-Versuch aufweist. Es müssen jedoch Vorversuche durchgeführt werden, um die Menge an aromatischen Verbindungen zu ermitteln, die zum Erhalt eines Gemischs mit den gewünschten Eigenschaften eingesetzt werden muss.
Wie beim Patent EP-A-0 645 433 besteht der Gegenstand der vorliegenden Erfindung in der Herstellung von lagerungsstabilen Bitumen-Polymerzusammensetzungen mit verbesserten physikalischen Eigenschaften, die eine oder mehrere aromatische Verbindungen enthalten, jedoch mit Hilfe eines Verfahrens, bei dem unabhängig davon, was für ein Bitumen und was für ein Polymer die Zusammensetzung enthält, der einzusetzende Gehalt an aromatischen Verbindungen im Vorhinein festgelegt werden kann, ohne dass Vorversuche durchgeführt werden müssen.
Die Anmelderin hat in der Tat den Nachweis erbracht, dass bei der Herstellung einer bituminösen Zusammensetzung durch Mischen eines beliebigen Bitumens, eines Copolymers oder mehrerer Copolymere und einer minimalen Menge bestimmter aromatischer Verbindungen die Wahl eines bestimmten Verhältnisses zwischen dem Gehalt an aromatischen Ringen und dem Gehalt an Copolymer(en) systematisch zu sehr guten Eigenschaften hinsichtlich Kälteverhalten und Lagerstabilität der Zusammensetzung führt.
Die Erfindung hat dementsprechend ein Verfahren zur Herstellung einer aromatenhaltigen Zusammensetzung Bitumen-Polymer zum Ziel, die einen Brechpunkt nach Fraass von gleich oder kleiner als –13°C aufweist und deren Lagerstabilität durch ihre Kennwerte „Δ Ring-und-Kugel-Temperatur" und „Δ Penetration" von kleiner als oder gleich 5 definiert ist, wobei dieses Verfahren das Mischen folgender Bestandteile beinhaltet:

a) 25 bis 97 Gew.-% eines Bitumens,
b) 1 bis 25 Gew.-% eines Copolymers oder mehrerer Copolymere
c) 2 bis 50 Gew.-% aromatische Verbindungen mit einem Gehalt an aromatischen Ringen, der mehr als 50 Gew.-% ausmacht und dadurch gekennzeichnet ist, dass:
– der Gehalt des Gemischs an aromatischen Verbindungen mit einem Siedebeginn oberhalb von 200°C mehr als 2 Gew.-% beträgt,
– das Verhältnis zwischen dem Gehalt an aromatischen Ringen des Gemischs und seinem Copolymergehalt zwischen 0,5 und 10 liegt.

Bei diesem Gegenstand der Erfindung und im Verlaufe dieser Beschreibung wird die Penetration nach der Norm AFNOR NFT 66004 gemessen, der Erweichungspunkt wird nach der Norm AFNOR NFT 66008 bestimmt (er wird aufgrund der verwendeten Methode als „Ring-und-Kugel-Temperatur" bezeichnet), der Penetrationsindex wird nach der Methode RLB1-1964 des französischen Staatlichen Tiefbauamts ermittelt, und der Brechpunkt nach Fraass als Anzeigewert für die Kaltsprödigkeit wird nach der Norm AFNOR T66-026 bestimmt. Die Lagerstabilität wird durch Lagerung einer Probe der Zusammensetzung bei 165°C in einem zylindrischen Behälter über eine Zeitdauer von 4 Tagen und Ermittlung der „Ring-und-Kugel"-Temperatur und der Penetration für die obere und untere Schicht der Probe bestimmt.
So kann man die Differenzen „Delta" Ring-und-Kugel-Temperatur und „Delta" Penetration zwischen der oberen und der unteren Schicht ermitteln. Je kleiner die Delta-Werte sind (nachfolgend als Δ bezeichnet), umso stabiler sind die Zusammensetzungen.
Es ist festzustellen, dass man bei den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen im Unterschied zu FR-A-2 643 643 jedes beliebige Bitumen verwenden kann.
Dieses Bitumen kann ein Bitumen sein, das nachfolgend als „natürliches" Bitumen bezeichnet wird, um es von „synthetischem" Bitumen zu unterscheiden, das später beschrieben wird. Dieses natürliche Bitumen kann insbesondere aus Rohöl, Ölschiefer, Schwerölen, Ölsand oder auch aus Kohle gewonnen werden.
Natürliches Bitumen kann beispielsweise einer der folgenden Stoffe sein:

a) die schwerste Fraktion eines Rohöls, die man durch direkte Destillation bei Atmosphärendruck oder Unterdruck erhält,
b) die schwere Phase, die man durch Lösungsmittelentasphaltierung einer nach Punkt a) erhaltenen schweren Fraktion gewinnt,
c) das Produkt der Oxydation einer schweren Fraktion nach Punkt a) oder einer schweren Phase nach Punkt b) in Gegenwart von oder ohne Katalysatoren,
d) das Produkt der Oxydation eines Gemischs aus einer schweren Fraktion nach Punkt a) oder einer schweren Phase nach Punkt b) in Gegenwart von oder ohne Katalysatoren und
– einem Destillat oder
– einem aromatischen Extrakt, den man bei der Entaromatisierung von Schmierölen erhält, oder
– einem Entasphaltierungspech
e) ein Gemisch aus einem nach Punkt c) und d) erhaltenen Oxydationsprodukt oder einer harten Phase und
– einem Destillat oder
– einem aromatischen Extrakt, den man bei der Entaromatisierung von Schmierölen erhält, oder
– einem Entasphaltierungspech oder
– einer schweren Fraktion nach Punkt a) oder einer schweren Phase nach Punkt b)
f) ein Ausgangsstoff aus dem Visbreaker, allein oder mit einem oder mehreren der vorstehenden Produkte gemischt,
g) eines der gemäß Punkt a) und f) erhaltenen Produkte im Gemisch mit
– einem Destillat oder
– einem aromatischen Extrakt, den man bei der Entaromatisierung von Schmierölen erhält, oder
– einem Entasphaltierungspech oder
– einer schweren aromatischen Fraktion („katalytischer Schlamm"), die bei einem katalytischen Crackprozess entsteht.

Das verwendbare Bitumen kann auch ein synthetisches Bitumen mit Eigenschaften sein, die denen eines „natürlichen" Bitumens, wie vorstehend beschrieben, ähnlich sind, beispielsweise ein klares synthetisches Bindemittel, das durch Zugabe von Pigmenten eingefärbt werden kann. Es kann zum Beispiel aus Erdölharzen oder Inden-Cumaronharz im Gemisch mit aromatischen und/oder paraffinischen Kohlenwasserstoffen bestehen. Solche Erdölharze können durch Polymerisation von ungesättigten Kohlenwasserstoffen hergestellt werden, die in ungesättigten Erdölfraktionen vorliegen, wie den Fraktionen, die durch thermisches Cracken oder Dampfcracken oder durch Pyrolyse gewonnen werden. Die Inden-Cumaronharze ihrerseits werden im Allgemeinen aus Steinkohlenteeren gewonnen.
Es ist festzustellen, dass bei den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen im Gegensatz zu EP-A-234 615 ein einziges Copolymer verwendet werden kann.
Dieses Copolymer kann beispielsweise ein Plastomer oder ein Polymer sein, das Kohlenwasserstoffketten mit beweglichem Wasserstoff aufweist, die insbesondere aus der Gruppe ausgewählt werden, zu der synthetische Kautschukverbindungen, wie statistische Styrol- und Butadiencopolymere, SBR („Styrolbutadienkautschuk"), oder sequenzierte Copolymere, SBS („Styrol-Butadien-Styrol") mit linearer oder sternförmiger Struktur, oder SIS („Styrol-Isopren-Styrol") gehören.
Das Bitumen wird im Hinblick auf seinen Aufbau so ausgewählt, dass durch eine Anpassung der jeweiligen Gehalte des Bitumens an gesättigten Kohlenwasserstoffen, an aromatischen Verbindungen, an Harzen und an Asphaltenen eine gute Kompatibilität mit dem Polymer erreicht wird.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Bitumen-Polymerzusammensetzung kann bis zu 25 Gew.-% Copolymer enthalten, wobei der Copolymergehalt in Abhängigkeit von der Art des Copolymers, des Bitumens und den für die vorgesehene Verwendung gewünschten Eigenschaften ausgewählt wird.
Bei den Einsatzgebieten im Straßenbau (als Schwarzmaterial, Oberflächenbehandlungsmittel, Emulsionen) beträgt der Gehalt der erhaltenen Bitumen-Polymerzusammensetzung vorzugsweise 2 bis 7 Gew.-% Copolymer:

– Bei einem Copolymeranteil von weniger als 2 Gew.-% wird eingeschätzt, dass die Polymerzugabe zum Bitumen sich nur wenig auf die Eigenschaften der Zusammensetzung auswirkt.
– Bei einem Copolymeranteil von mehr als 7 Gew.-% führt der Preis des Polymers dazu, dass der Einsatz im Straßenbau zu kostspielig wird. Darüber hinaus nimmt die Viskosität der Zusammensetzung zu und wird mit den für diese Einsatzzwecke verwendeten Geräten unvereinbar. Für Einsatzzwecke in der Industrie, wie zum Beispiel Dichtungsschichten, enthält die Zusammensetzung jedoch vorzugsweise mehr Copolymer, häufig mehr als 10 Gew.-%, damit im Gegenteil eine hohe Viskosität und eine hohe Ring-und-Kugel-Temperatur erreicht werden, so dass das Material hohen Temperaturen standhält.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Zusammensetzung kann ein statistisches oder sequenziertes Styrol-Butadiencopolymer, insbesondere ein sequenziertes (SBS) mit linearem oder sternförmigem Aufbau, enthalten. Es kann sich um Gemische unterschiedlicher Copolymere (und/oder des gleichen Copolymers mit unterschiedlichen Eigenschaften, beispielsweise unterschiedlichen Molekularmassen) handeln.
Bestimmte Bitumen weisen eine arteigene Aromatizität auf, für die meisten Einsatzgebiete erweist sich dieser Aromatengehalt jedoch im Allgemeinen als unzureichend, um der Endzusammensetzung die erforderlichen Eigenschaften in Bezug auf Lagerstabilität und Kälteverhalten zu verleihen.
Demzufolge kann die aromatische Verbindung, die erfindungsgemäß zugesetzt werden muss, aus den folgen den Schnitten stammen: Schnitte, die aus der Konvertierung ohne Hydrierung (insbesondere Schnitte, die bei der katalytischen Spaltung, der thermischen Spaltung, der Verkokung, dem Visbreaker und der Pyrolyse gewonnen werden), aus der Entaromatisierung der Schmierstoffausgangsprodukte, der Entaromatisierung der Erdölschnitte (z. B. mit Furfural) oder aus einem Gemisch aus einem oder mehreren dieser Schnitte stammen.
Die aromatische Verbindung wird je nach Art und Herkunft des eingesetzten Bitumens in unterschiedlichen Mengen zugesetzt, das Gemisch hat jedoch vorzugsweise einen Gehalt an aromatischen Ringen von mehr als 4 Gew.-%.
Die eingesetzten aromatischen Verbindungen stammen aus aromatischen Erdölschnitten mit einem Siedebeginn oberhalb von 200°C, vorzugsweise oberhalb von 300°C, und weisen die folgenden Eigenschaften auf:

– eine kinematische Viskosität von mehr als 5 mm²/s bei 100°C, vorzugsweise mehr als 20 mm²/s,
– einen mit der Methode nach Cleveland ermittelten Flammpunkt oberhalb von 170°C, vorzugsweise oberhalb von 200°C, und
– einen Gehalt an aromatischen Ringen von mehr als 50 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 65 Gew.-%.

Der Siedebeginn wird nach der Norm ASTM D-1160 gemessen, die kinematische Viskosität wird nach der Norm ASTM D-2170 gemessen, der Flammpunkt wird nach der Norm AFNOR EN 22592 gemessen, und der Gehalt an aromatischen Ringen wird nach der HPLC-Flüssigkeitschromatographie-Methode „SARA" gemessen, die von der GSEE (Groupement Scientifique Européen de l'Etanchéité) in den Heften CSTB Nr. 2555 veröffentlicht worden ist.
Andererseits hat die Anmelderin den Nachweis erbracht, dass mit steigendem Copolymergehalt im Ausgangsgemisch der zur Erreichung einer guten Lagerstabilität und eines guten Kälteverhaltens erforderliche A romatengehalt der Bitumen-Polymerzusammensetzung größer werden muss. Umgekehrt reicht bei einem weniger bedeutenden Copolymergehalt ein geringer Aromatengehalt des Gemischs aus, um der im Ergebnis erhaltenen Bitumen-Polymerzusammensetzung gute Eigenschaften zu verleihen.
Die Anmelderin betrachtet diese Proportionalität zwischen dem Gehalt an aromatischen Ringen und dem Copolymergehalt in der Bitumen-Polymerzusammensetzung als wesentlich, und dementsprechend liegt das erfindungsgemäße Verhältnis zwischen dem Gehalt an aromatischen Ringen und dem Copolymergehalt zwischen 0,5 und 10 und das optimale Verhältnis zwischen 0,8 und 6. Die Werte dieses Verhältnisses sind je nach Herkunft der Rohöle, aus denen die Bitumen stammen, und je nach Art der in Betracht gezogenen aromatischen Verbindungen unterschiedlich.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird bei einer Temperatur, die vorzugsweise zwischen 190 und 300°C, insbesondere zwischen 220 und 260°C liegt, und über eine Zeit, die vorzugsweise mehr als 30 Minuten beträgt, durchgeführt. Man versetzt das Bitumen vor der Zugabe des Copolymers zum Bitumen und/oder später mit einer aromatischen Verbindung, beispielsweise durch Zugabe des Copolymers zum Bitumen in Form einer Lösung des Copolymers in der aromatischen Verbindung.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Bitumen-Polymerzusammensetzung verbindet eine gute Lagerstabilität mit einem guten Kälteverhalten.
Diese Zusammensetzung kann vor allem mit Gesteinskornmassen oder klassischen Füllstoffen für folgende Einsatzgebiete im Straßenbau verwendet werden:

a) im Ausgangszustand zur Herstellung von Schwarzmaterial mit einer guten Beständigkeit gegen Spurrinnenbildung und einem ausgezeichneten Ermüdungsverhalten,
b) im Ausgangszustand oder mit einem Kohlenwasserstoffschnitt verschnitten zur Herstellung von wässrigen Bitumenemulsionen mit ausge zeichneten Kennwerten hinsichtlich Bruchgeschwindigkeit und einem ausgezeichneten mechanischen Verhalten,
c) mit einem Kohlenwasserstoffschnitt verschnitten zur Herstellung von wasserfreien Oberflächenbehandlungsmitteln mit hohen mechanischen Leistungskennwerten.

Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhaltene Zusammensetzung ist somit ein multifunktionelles Bindemittel.
Die folgenden Beispiele sind dazu bestimmt, die Erfindung zu erläutern, ohne sie einzuschränken.
BEISPIEL 1
Dieses Beispiel betrifft die erfindungsgemäße Herstellung unterschiedlicher Zusammensetzungen, ausgehend von einem Copolymer P und unterschiedlichen Bitumen B, und ihren Vergleich mit Bitumen-Polymerzusammensetzungen, die dem Stand der Technik entsprechen.
1. Copolymer P
Das Copolymer ist ein sternförmiges Copolymer „Styrol-Butadien-Styrol" SBS mit den folgenden Kennwerten:

– Masseverhältnis Styrol-Butadien: 30
– Molekülmasse als Gewicht Mw: 300 000

2. Bitumen B
Man verfügt über fünf Bitumen B₁, B₂, B₃, B₄ und B₅, deren Eigenschaften in der folgenden Tabelle I wiedergegeben sind.
TABELLE 1
TABELLE II
Der Ausgangsstoff BA ist ein Vakuumrückstand der Direktdestillation (hartes Ausgangsmaterial), der aus einem Rohölgemisch mit einem Gehalt von 50% der Rohölsorte Maya und 50% der Rohölsorte Isthmus stammt.
Das Ausgangsstoff BB ist ein Vakuumrückstand der Direktdestillation (weiches Ausgangsmaterial), der aus einem Rohölgemisch mit einem Gehalt von 50% der Rohölsorte Maya und 50% der Rohölsorte Isthmus stammt.
Die Eigenschaften der Bitumenausgangsstoffe sind in der folgenden Tabelle III wiedergegeben.
TABELLE III
3 – Aromatenhaltige Bitumen-Polymerzusammensetzungen
Man mischt in unterschiedlichen Mengenverhältnissen ein Bitumen B1, B2, B3, B4 oder B5, das Copolymer P und ein Aromatengemisch, bei dem es sich um A1 oder A2, die beide bei der Entaromatisierung von Erdölschnitten mit Furfural anfallen, oder um A3 handeln kann, das aus dem als „Slurry" (Schlamm) bezeichneten Schnitt stammt (d. h. aus dem Destillationsrückstand von Flüssigkeiten, die aus einer katalytischen Spaltanlage nach Abtrennung des Schnitts HCO (High Cycle Oil) abfließen).
Das Gemisch A1 weist einen Siedebeginn von 430°C auf, eine kinematische Viskosität, die bei 100°C zwischen 50 und 75 mm²/s liegt, einen Flammpunkt nach Cleveland von mehr als oder gleich 230°C und einen Gehalt an aromatischen Ringen von 81,4 Gew.-%. Diese Messungen werden nach den in der Patentbeschreibung festgelegten Normen durchgeführt.
Das Gemisch A2 weist einen Siedebeginn von 400°C auf, eine kinematische Viskosität zwischen 24 und 39 mm²/s bei 100°C, einen Flammpunkt nach Cleveland von mehr als oder gleich 220°C und einen Gehalt an aromatischen Ringen von 82,2 Gew.-%.
Das Gemisch A3 weist einen Siedebeginn von 350°C auf, eine Viskosität in der Größenordnung von 17 mm²/s bei 100°C und einen Gehalt an aromatischen Ringen von 68,1 Gew.-%.
Man vermischt zunächst das Bitumen mit den aromatischen Verbindungen, dann wird bei 250°C das Copolymer P über einen Zeitraum von 2 Stunden zugesetzt.
Die als 1 bis 7 bezeichneten erhaltenen Zusammensetzungen sind in der folgenden Tabelle IV dargestellt.
TABELLE IV
Die Eigenschaften der erhaltenen Zusammensetzungen sind in der folgenden Tabelle V wiedergegeben.
TABELLE V
Diese Tabelle V zeigt sehr gut, dass die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen, d. h. Zusammensetzungen mit einem Gehalt an aromatischen Ringen von mehr als 2% und einem Verhältnis Gehalt an aromatischen Ringen zu Gehalt an Copolymer zwischen 0,5 und 10, sowohl einen guten Brechpunkt nach Fraass als auch eine gute Lagerstabilität aufweisen.
BEISPIEL 2
Dieses Beispiel betrifft eine Variante des Verfahrens zur Herstellung von erfindungsgemäßen Bitumen-Polymerzusammensetzungen, die Aromaten enthalten.
Bei diesem Beispiel erhält man die Zusammensetzung durch die Herstellung einer Mutterlösung aus dem Copolymer und den aromatischen Verbindungen, die man dann in das Bitumen einbringt.
Das gewählte Copolymer ist das Copolymer P aus dem Beispiel 1, und das Aromatengemisch ist das im Beispiel 1 als A2 bezeichnete Gemisch.
Die Tabelle VI zeigt die Kennwerte der so hergestellten Mutterlösungen S₁ und S₂.
TABELLE VI
Anschließend werden die hergestellten Mutterlösungen unter den in der folgenden Tabelle VII festgelegten Bedingungen für das Mischen mit dem Bitumen B5 aus dem Beispiel 1 gemischt.
TABELLE VII
Die Eigenschaften der erhaltenen Zusammensetzungen sind in der folgenden Tabelle VIII dargestellt.
TABELLE VIII
Diese Tabelle VIII zeigt sehr gut, dass die unter den erfindungsgemäßen Betriebsbedingungen hergestellten aromatenhaltigen Bitumen-Polymerzusammensetzungen, bei denen das Bitumen mit einem in aromatischen Verbindungen gelösten Copolymer versetzt wird, eine gute Kältebeständigkeit und eine gute Lagerstabilität aufweisen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Bitumen-polymere-Aromatenzusammensetzung mit einem FRAASS-Punkt von gleich oder weniger als –13°C und einer Lagerstabilität, definiert als ihr "Δ-Kugelring (bille-anneau)" und ihrer "Δ-Penetrabilität" von weniger oder gleich 5, wobei das Verfahren das Vermischen von: a) 25 bis 97 Gew.-% eines Bitumens, b) 1 bis 25 Gew.-% eines oder mehrerer Copolymere, c) 2 bis 50 Gew.-% aromatischer Verbindungen, die aus aromatischen Petroleumschnitten stammen, mit einem Gehalt an aromatischen Ringen von mehr als 50 Gew.-% umfasst, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass – der Gehalt des Gemisches an aromatischen Verbindungen mit einem Anfangssiedepunkt mehr als 200°C mehr als 2 Gew.-% beträgt, – und das Verhältnis zwischen dem Gehalt an aromatischen Ringen im Gemisch und seinem Gehalt an Copolymer zwischen 0,5 und 10 liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aromatischen Verbindungen im Gemisch aus aromatischen Petroleumschnitten stammen und einen Gehalt an aromatischen Ringen von mehr oder gleich 65 Gew.-% haben.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die aromatischen Petroleumschnitte einen Anfangssiedepunkt von mehr als 200°C, vorzugsweise von mehr als 300°C, haben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aromatischen Verbindungen im Gemisch bei 100°C eine kinematische Viskosität von mehr als 5 mm²/s, vorzugsweise von mehr als 20 mm²/s haben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die aromatischen Verbindungen im Gemisch einen Cleveland-Klärungspunkt von mehr als 170°C, vorzugsweise von mehr als 200°C, haben.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt an aromatischen Ringen im Gemisch mehr als 4 Gew.-% beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen dem Gehalt an aromatischen Ringen im Gemisch und seinem Gehalt an Copolymer zwischen 0,8 und 6 liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Copolymer des Gemisches ein Copolymer darstellt, welches Kohlenwasserstoffketten mit mobilem Wasserstoff zeigt und aus der Gruppe, bestehend aus synthetischen Kautschuken, wie statistischen Styrol-Butadien-Copolymeren S. B. R. ("styrene-butadiene-rubber) oder sequenzierten linearen oder sternförmigen S. B. S. ("Styrol-Butadien-Styrol") oder S. I. S. ("Styrol-Isopren-Styrol") ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Copolymer im Gemisch ein lineares oder sequenziertes "Styrol-Butadien-Styrol" darstellt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch ein "natürliches" Bitumen enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gemisch ein "synthetisches" Bitumen enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass man das Bitumen, das Copolymer und die aromatische Verbindung bei einer Temperatur zwischen 190 und 300°C, vorzugsweise zwischen 220 und 260°C, über einen Zeitraum von vorzugsweise mehr als 30 Minuten vermischt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass man die aromatische Verbindung erst dem Bitumen-Polymergemisch oder erst dem Bitumen- und/oder Polymergemisch und/oder während der Vermischung zusetzt.