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Bituminöse Massen
Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung bituminöser
Massen und insbesondere auf Asphaltmassen und daraus hergestellte Erzeugnisse, welche
verbesserte Eigenschaften, wie Haftvermögen und Widerstandsfähigkeit gegen Druck,
aufweisen.
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Es ist bekannt, daß bituminöse Stoffe ein verhältnismäßig gutes Deck-
und Haftvermögen für trockene feste Stoffe, wie Felsen, Steine, Sand, Zement usw.,
haben. Es ist jedoch oft schwierig, eine befriedigende Bindung zwischen einem feuchten
Aggregat und einem bituminösen Material, wie Asphalt, zu erzielen.
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Wenn ein fester Körper mit einem bituminösen Stoff überzogen worden
ist und dann der Einwirkung von Wasser oder Witterungseinflüssen ausgesetzt wird,
kommt es außerdem oft vor, daß das Wasser den Asphalt von dem festen Körper trennt
und oft vollständig ablöst.
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Es ist eine Reihe von Stoffen in bituminöse Massen eingeführt worden,
um ihr Widerstandsvermögen gegenüber einer Zerlegung durch Feuchtigkeit oder Witterungseinflüsse
zu verbessern. Zum größten Teil haben die verwendeten Zusatzstoffe nur Teilerfolge
gebracht, und ihre Wirkung hat sich auch als mehr oder weniger vorübergehend erwiesen.
Beispielsweise verbessern saure Zusätze, wie oleophile Fettsäuren, die Haftung gewisser
Asphalte an basischen Aggregaten, wie Kalkstein. Zu ähnlichen Zwecken sind verschiedene
Amine und Amide verwendet worden.
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Ihre Wirkung ist aber im großen und ganzen beschränkt auf Massen,
in welchen saure Aggregate, wie
Granit, überwiegen. Es ist festgestellt
worden, daß die Wirkung dieser Zusätze ganz spezifisch ist in bezug auf den besonderen
verwendeten Asphalt. Der größte Nachteil, welchen solche Zusätze aufweisen, besteht
jedoch darin, daß sie dazu neigen, ihre Haftwirkung zu verlieren, insbesondere wenn
der Asphalt oder die Asphaltmasse, in welcher sie enthalten sind, längerer Hitzeeinwirkung
unterworfen wird. Dies bedeutet einen sehr großen Nachteil, da die meisten Asphalte
von der Raffinerie zum Verwendungsort in erhitztem Tankwagen befördert oder mindestens
unmittelbar vor ihrer Verwendung zum Straßenbau u. dgl. erhitzt werden.
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Erfindungsgemäß ist gefunden worden, daß wasserunlösliche Polyamine,
welche durch Hydrieren des Kondensationsproduktes aus einem a, S-ungesättigten Aldehyd
und Ammoniak oder einem Amin erhalten worden sind, eine hervorragende Wirkung auf
bituminöse Stoffe haben, insbesondere im Hinblick auf die Verbesserung ihrer Hafteigenschaften
gegenüber festen Körpern und ihres Verhaltens unter Druck.
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Wie nachstehend noch genauer beschrieben, können diese wasserunlöslichen
Polyamine im freien Zustand, in Form von Salzen organischer Säuren oder in Form
eines mindestens teilweise gebildeten Amids mit organischen Säuren verwendet werden.
Der hauptsächlichste Vorteil, welcher durch diese Mittel erzielt wird, ist eine
dauernde Verbesserung in bezug auf das Widerstandsvermögen gegenüber ungünstigen
thermischen Bedingungen und Oxydation. Die so erzielte Dauer der günstigen Wirkungen
ist eine Eigenschaft, welche diese besonderen Zusätze gegenüber bisher bekannten
Zusatzmitteln auszeichnet.
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Die ungesättigten Aldehyde, aus welchen diese Polyamine hergestellt
werden können, umfassen solche mit einer aliphatischen Kohlenstoff-Kohlenstoff-Mehrfachbindung,
wobei eines dieser Kohlenstoffatomedirekt an das Kohlenstoffatom der Formylgruppe
gebunden ist. Eine besonders bevorzugte Gruppe ungesättigter Aldehyde, welche zur
Herstellung dieser Polyamide verwendet werden können, umfaßt Acrolein und seine
Homologen. Die aus diesen Aldehyden bestehende bevorzugte Gruppe kann durch die
Strukturformel
wiedergegeben werden, in welcher R1 entweder ein Wasserstoffatom oder eine Alkylgruppe
bedeutet.
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In diese Klasse von Aldehyden fallen unter anderem Acrolein, Methacrolein,
a-Äthylacrolein, a-Propylacrolein, a-Isopropylacrolein, die a-Butylacroleine und
ihre der obigen Formel entsprechenden Homologen.
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Die a, Bungesättigten Aldehyde werden mit Ammoniak oder Aminen, insbesondere
primären Aminen, kondensiert. Vorzugsweise werden Arbeitsbedingungen verwendet,
unter welchen alle Reaktionskomponenten in flüssigem Zustand vorliegen; man kann
aber auch mit Dampfphasenkondensation arbeiten. Die primären Amine, welche die günstigsten
Produkte zur Anwendung gemäß vorliegender Erfindung darstellen, umfassen besonders
die aliphatischen, primären Amine, in welchen die an den Aminorest gebundene Alkylgruppe
I bis 24 Kohlenstoffatome aufweist. Die bevorzugte Reaktionstemperatur liegt zwischen
etwa minus 70 und I50", insbesondere wenn in flüssiger Phase gearbeitet wird. Flüssiges
Ammoniak ist eine besonders bevorzugte Reaktionskomponente. Die durch diese Reaktion
erhaltenen Produkte haben polymeren Charakter und sind gewöhnlich als Zusatzstoffe
für asphalthaltige Massen unwirksam. Wenn man jedoch überschüssige Amine bzw. Ammoniak
entfernt und die Kondensationsprodukte hydriert, werden Polyamine gebildet. Dabei
können die üblichen Hydrierungskatalysatoren angewendet werden, und die Hydrierung
kann gleichzeitig mit oder nach der Kondensation stattfinden.
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Diese Polyamine sind gewöhnlich viskose Öle, die in der Farbe von
Hellgelb bis Dunkelbraun schwanken können und Kohlenstoff, Stickstoff und Wasserstoff
sowie auch Sauerstoff bis zu etwa In01, enthalten.
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Das durchschnittliche Molgewicht der Polyamine beträgt im allgemeinen
etwa das 211 bis etwa das 6fache des Molgewichts der ungesättigten Aldehydreaktionskomponente;
d. h., die aus Acrolein und flüssigem Ammoniak hergestellten Polyamine haben im
allgemeinen durchschnittliche Molgewichte im Bereich von etwa I35 bis etwa 330.
Das Verhältnis des Molgewichts zum Äquivalentgewicht liegt im allgemeinen zwischen
2,5 und etwa 4. Die Produkte enthalten im Durchschnitt mehr als 2 Atome Stickstoff
pro Molekül, beurteilt durch Vergleich des durchschnittlichen Molgewichts und des
durchschnittlichen Äquivalentgewichts. Es wird angenommen, daß die Polyamine überwiegend
aus komplexen Mischungen höherer Polyalkylenpolyamine zusammengesetzt sind, welche
eine Mehrzahl sekundärer Aminstickstoffatome und eine Mehrzahl von Alkylgruppen
enthalten und durch kontinuierliche Kondensation der ungesättigten Aldehyde mit
stickstoffhaltigen Verbindungen gebildet werden, die unter den beschriebenen Arbeitsbedingungen
entstehen.
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Viele dieser Polyamine sind in Wasser löslich oder dispergierbar
und in dieser Form gewöhnlich zur Anwendung im Rahmen der vorliegenden Erfindung
ungeeignet. Um daraus einen wasserunlöslichen Zusatzstoff herzustellen, können die
nach Hydrierung erhaltenen Polyamine mit einer organischen Säure behandelt werden,
so daß sie Salze oder Amide bilden.
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Je nach den Löslichkeitseigenschaften der Reaktionskomponenten und
der so erhaltenen Produkte, kann der Grad der Reaktion der Aminogruppen innerhalb
eines weiten Gebietes schwanken; z. B. kann, wie in nachstehendem Ausführungsbeispiel
1 gezeigt, das durch Hydrieren des Kondensationsproduktes von Acrolein und flüssigem
Ammoniak erhaltene Polyamin durch Umsetzung von nur einem Drittel seiner Aminogruppen
mit einer höheren Fettsäure, wie Ö1-säure, wasserunlöslich gemacht werden. Es ist
ersichtlich, daß die so erhaltenen Reaktionsprodukte höchstwahrscheinlich komplexe
Gemische von Salzen und Amiden darstellen, welche dadurch gekennzeichnet sind, daß
der Hauptanteil derselben wasserunlöslich ist. Diese Produkte können leicht hergestellt
werden,
indem man das Polyamin bei Temperaturen zwischen etwa 100
und 300° während einer Zeit zwischen etwa 5 Minuten und 3 Stunden mit einer organischen
Säure erhitzt. Die so erhaltenen Produkte unterscheiden sich im Aussehen von den
Polyaminen wenig; sie weisen aber, wie oben erwähnt, außergewöhnliche Haft- und
Druckeigenschaften auf, wenn sie bituminösen Massen einverleibt werden.
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Es können auch andere Mittel zum Unlöslichmachen oder zur Herstellung
eines wasserunlöslichen Polyaminproduktes verwendet werden. So kann z. B. durch
Kondensieren eines ungesättigten Aldehyds mit einem Amin, welches einen aliphatischen
Rest mit mehr als 6 Kohlenstoffatomen enthält, ein Produkt erhalten werden, welches
gewöhnlich ohne weitere Behandlung mit einer organischen Säure wasserunlöslich ist.
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Typische Säuren, die zum Unlöslichmachen verwendet werden können,
sind die höheren Fettsäuren mit mehr als etwa 6 Kohlenstoffatomen und insbesondere
solchen mit mehr als etwa 10 Kohlenstoffatomen, einschließlich Ölsäure, Linolsäure
und Stearinsäure usw. Weitere Arten von Säuren, die sich für diesen Zweck als geeignet
erwiesen haben, sind gesättigte cyclische Säuren, wie die Naphthensäuren, die aus
Erdölfraktionen stammen, und rohe Naturprodukte, wie Tallöl.
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In der Beschreibung und in den Ansprüchen umfaßt die Bezeichnung
»bisuminöse Stoffe« Materialien, welche asphaltene oder teerige Bestandteile enthalten,
wie z. B. die folgenden Stoffe: Bitumina; Natürliche Wachse: Ozokerit, Ceresin,
Montanwachs; Natürliche Asphalte: Malta-Asphalt, Trinidad-Asphalt; Asphaltite: Gilsonit,
Glanzpech, Grahamit; Hitzezersetzungs-Destillate ; Hitzezersetzungs-Wachse: Paraffinwachs;
Hitzezersetzungs-Rückstände ; Hitzezersetzungs-Asphalte : Rückstandsöle, geblasene
Erdöl-Asphalte, weicher Rückstands-Asphalt, harter Rückstands-Asphalt, Schlammasphalt;
Erdölteere: Ölgasteer; Kohlenteer: Gasretortenkohlenteer, Tieftemperatur-Kohlenteer;
Petroleumpech: Ölgasteerpech; Kohlenteerpech: Gaswerk-Kohlenteerpech; Holzteere:
Kiefernteer, Hartholzteer; Verschiedene Teere: Torfteer, Braunkohlenteer, Schieferteer,
Knochenteer.
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Die festen Körper, gegenüber welchen die mit Polyaminen oder mit
Umsetzungserzeugnissen aus Polyamin und organischen Säuren versetzten bituminösen
Stoffe wirken, umfassen sowohl die sauren Gesteine, wie Granit, Quarz und Feldspat,
als auch die basischen Gesteine von der Art des Kalksteins sowie außerdem andere
Körper aus z. B. Metall, Glas, Zement usw. Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäßen
Zusatzstoffe besonders wirksam sind, wenn sie in Verbindung mit sogenannten sauren
Aggregaten, wie siliciumoxydhaltigen Stoffen und Granit, verwendet werden. Sie ergeben
jedoch auch befriedigende Resultate mit den basischen Gesteinsarten.
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Die Menge des Zusatzes, welche zur Erzielung der gewünschten Verbesserung
bezüglich der Haft- und Druckeigenschaften notwendig ist, schwankt je nach den verwendeten
besonderen Stoffen beträchtlich; z. B. können in bestimmten Fällen so geringe Mengen
wie 0,25 Gewichtsprozent Zusatz, berechnet auf die bituminösen Stoffe, ausreichend
sein. Bei Verwendung saurer Aggregate sind gewöhnlich etwa 0,5010 ausreichend, und
in Fällen, in welchen außergewöhnlich starke Beanspurchungen im Gebrauch vorliegen
bzw. erwartet werden, können etwa 5% verwendet werden.
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Die bevorzugten Mengen liegen zwischen I0/o und 3 Gewichtsprozent
Zusatzstoff in der bituminösen Masse.
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Gemäß vorliegender Erfindung ist festgestellt worden, daß diese Zusatzmittel
nicht nur das Haftvermögen bituminöser Stoffe an festen Flächen verbessern, sondern
daß sie eine praktisch dauernde Verbesserung in dieser Hinsicht trotz etwaiger thermischer
Einflüsse herbeiführen. Eine andere unerwartete Verbesserung ist die wesentliche
Erhöhung in der Druckfestigkeit der diese Stoffe enthaltenden bituminösen Massen
sowie weiterhin die Aufrechterhaltung dieser Eigenschaft trotz ungünstiger Wärme-oder
Feuchtigkeitseinflüsse. Ein besonderes Merkmal ist auch die allgemeine Wirkung,
welche diese Kombination sowohl auf Asphalte als auch auf das Gesteinsmaterial aufweist.
Es wurde gefunden, daß die Zusatzmittel innerhalb eines sehr weiten pH-Wertbereiches,
auch außerhalb des bei Straßenbaumaterial vorkommenden Gebietes, normalerweise hochwirksam
sind und daß sie bei praktisch allen Arten von Asphalten unabhängig von ihrer Herkunft
wirken.
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Die folgenden Beispiele erläutern die Eigenschaften der erfindungsgemäßen
Massen noch im einzelnen.
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Beispiel I Herstellung der Haftmittel: 22 Teile Acrolein wurden bei
minus 60 bis minus 70° mit 90 Teilen wasserfreiem flüssigem Ammoniak vermischt.
Es bildete sich eine klare bewegliche Flüssigkeit. Das überschüssige Ammoniak wurde
entfernt, indem man das Gemisch in einem offenen Gefäß sich auf Raumtemperatur erwärmen
ließ. Der Rückstand, 28 Teile, wurde in 105 Teilen absolutem Äthanol dispergiert.
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Zu der Dispersion wurden 5 Teile Raney-Nickelkatalysator zugegeben.
Das Gemisch wurde I Stunde der Einwirkung von gasförmigem Wasserstoff unter einem
Druck von 70 at bei 100° unterworfen. Niedrigsiedendes Material, hauptsächlich Äthanol,
wurde durch Destillation unter verringertem Druck entfernt, worauf I8 Teile eines
viskosen wasserlöslichen Öls mit folgenden Eigenschaften zurfückblieben: Molgewicht
...................... 228,00 Äquivalentgewicht ............... 70,00 Kohlenstoff,
% ................ 6I,38 Stickstoff, % ................ . I9,25 Wasserstoff, % ................
Io,80 Sauertoff, % ................... 8,57 Um das erhaltene Polyamin wasserunlöslich
zu machen, wird es mit Ölsäure 15 Minuten auf 240°
erhitzt, so daß
ein Gemisch von Reaktionsprodukten gebildet wird, welches hauptsächlich aus Ölsäuresalzen
und Ölsäureamiden des Polyamins besteht. Es wurden drei solche Produkte hergestellt.
| Zusatz Äquivalentverhältnis |
| Polyamin zu Ölsäure |
| IA 3:I |
| IB 2:1 |
| 1C 1:1 |
Diese Zusatzstoffe wurden in den nachfolgend beschriebenen Versuchen verwendet.
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Beispiel 2 Die Wirkung der Zusätze wurde unter Verwendung eines granitischen
Aggregats durch den »Total-Wassereintauchtest« (Total Water Immersion Test, im folgenden
abgekürzt als »TWIT« bezeichnet) geprüft.
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500 g eines Granitgesteinsmaterials, welches durch ein 3,8-cm-Sieb
hindurchging, aber von einem I,9-cm-Sieb zurückgehalten wird, werden 30 Minuten
in Wasser getaucht. Nach Abtropfenlassen wird es 5 Minuten in einer großen Porzellanschüssel
mit Hilfe eines großen Aluminiumlöffels mit 35 g Asphalt-Verschnittbitumen gemischt.
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Das überzogene Gesteinsmaterial wird in ein Halblitergefäß mit weiter
Öffnung und Schraubverschluß eingefüllt und der Deckel dicht aufgesetzt. Nachdem
das Gefäß 30 Minuten gestanden hat, wird der Inhalt mit destilliertem Wasser bedeckt,
der Deckel wieder aufgesetzt und das Gefäß 3 Stunden in ein durch einen Thermostaten
auf 40° gehaltenes Bad gebracht.
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Nach dieser Zeit werden die noch unter Wasser befindlichen Steine
einzeln geprüft und der Anteil der noch bedeckt gebliebenen Oberfläche nach dem
Aussehen geschätzt und für alle Steine festgestellt. Das Ergebnis wird ausgedrückt
in Zehnteln der Oberfläche, abgerundet auf die nächste ganze Zahl und als TWIT-Wert
bezeichnet. Wenn also die Steine am Ende des Versuchs durchschnittlich zu 95 01o
oder mehr mit Asphalt bedeckt bleiben, ist der TWIT-Wert 10.
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Wenn sie zu 45 bis 55 % bedeckt bleiben, ist der Wert 5.
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Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
Die Tabelle enthält auch die Rohstoffherkunft der verschiedenen verwendeten Asphalte
und die Konzentrationen der darin gelösten Zusatzstoffe.
| Zusatzkonzentration |
| Herkunft des Asphalts zusatz TWIT-Wert |
| Gewichtsprozent |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl ................ Kein - 2 |
| San-Joaquin-Valley-Rohol ................ 1A 0,5 9 |
| San-Joaquin-Valley-Rohôl ................ 1A 0,5 10 |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl ................ 1B 1,0 9 |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl ................ 1C 1,0 10 |
| Golfküsten-Rohöl ................ Kein - 2 |
| Golfküsten-Rohöl rA 0,5 10 |
| Golfküsten-Rohöl ................ 1A 1,0 10 |
| Golfküsten-Rohöl ................ 1B 1,0 10 |
| Golfküsten-Rohöl ................ 1C 1,0 10 |
| Venezolanisches Rohöl ................ Kein - 2 |
| Venezolanisches Rohöl ................ IA 0,5 10 |
| Venezolanisches Rohöl ................ IA 1,0 10 |
| Venezolanisches Rohöl ................ 1 B 1,0 10 |
| Venezolanisches Rohöl ................ 1c 1,0 9 |
| Mid-Continent-Rohöl ................ Kein - 2 |
| Mid-Continent-Rohöl ................ 1A 0,5 7 |
| Mid-Continent-Rohöl ................ 1A 1,0 10 |
Beispiel 3 Um die Stabilität der Zusatzstoffe unter den normalerweise bei der Lagerung,
beim Transport oder der Anwendung herrschenden Bedingungen zu prüfen, wurden einige
der Asphalte, welche den Zusatz 1 A enthielten (Äquivalentverhältnis Polyamin zu
Ö1-säure = 3: I), 7 Tage auf 1210 erhitzt, worauf die im Beispiel 2 beschriebene
Prüfung wiederholt wurde.
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Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengestellt.
| Zusatz TWIT |
| Herkunft des Asphalts konzentration Wert |
| Gewichtsprozent |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl .. 0,0 1 |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl .. 0,5 8 |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl .. 1,0 10 |
| Golfküsten-Rohöl o, . . . . . . . . 0,0 o |
| Golfküsten-Rohöl . . . . . . . . . 0,5 10 |
| Golfküsten-Rohöl ................ 1,0 10 |
| Zusatz- |
| TWIT- |
| herkunft des Asphalts konzentration |
| Wert |
| ~. Gewichtsprozent Wert |
| Venezolanisches Rohöl ..... 0,0 1 |
| Venezolanisches Rohöl ..... 0,5 9 |
| Venezolanisches Rohöl ..... 1,0 10 |
| Mid-Continent-Rohöl o, o . . . . . . 0,0 o |
| Mid-Continent-Rohöl . . . . . . . 1,0 7 |
Beispiel 4 Eine andere Standardprüfmethode wurde auf Asphalte, welche einige der
Zusätze enthielten, wie folgt angewandt.
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Es wird das Haftenbleiben eines zusammenhängenden Asphaltfilms auf
einer festen Oberfläche geprüft: 6 Teile der unten angegebenen Asphalte wurden mit
100 Teilen Natriumrhyolit-Aggregat vermischt, welches auf der Oberfläche 2 Gewichtsprozent
Wasser enthielt. Die Teilchengröße war so, daß 100% durch ein 1,3-cm-Sieb hindurchgingen,
während das Material vollständig von einem o,6-cm-Sieb zurückgehalten wurde. In
jedem Fall war der Überzug des Aggregats praktisch vollständig, unmittelbar nachdem
die Masse auf einer Metallplatte ausgebreitet wurde. Nach Istündigem Stehen an der
Luft bei Zimmertemperatur wurden die Proben 20 Stunden bei Zimmertemperatur mit
destilliertem Wasser bedeckt, worauf der Prozentsatz des auf dem Aggregat zurückgehaltenen
Asphaltüberzugs geschätzt wurde. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
| Konzentration Überzug auf |
| Herkunft des Asphalts Zusatz des Zusatzes Aggregat verblieben |
| Gewichtsprozent |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl ................ Kein - 5 |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl ................ 1A 0,5 98 |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl ................ 1A 1,0 100 |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl ................ 1B 1,0 95 |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl ................ 1C 1,0 100 |
| Golfküsten-Rohöl ................. Kein 5 |
| Golfküsten-Rohöl ................. 1A 0,5 100 |
| Golfküsten-Rohöl IA 1,0 100 |
| Golfküsten-Rohöl ................ 1B 1,0 I00 |
| Golfküsten-Rohöl ................ IC 1,0 I00 |
| Venezolanisches Rohöl ................ Kein - 5 |
| Venezolanisches Rohöl ................ 1 A 0,5 I00 |
| Venezolanisches Rohöl ................ 1 A 1,0 I00 |
| Venezolanisches Rohöl ................ IB 1,0 99 |
| Venezolanisches Rohöl ................ 1C 1,0 100 |
| Mid-Continent-Rohöl ................ Kein - 5 |
| Mid-Continent-Rohöl ................ 1A 0,5 85 |
| Mid-Continent-Rohöl ................ 1 A 1,0 I00 |
| Mid-Continent-Rohöl ................ 1B 1,0 90 |
| Mid-Continent-Rohöl ................ 1C 1,0 80 |
Beispiel 5 Um festzustellen, in welchem Ausmaß das Haftvermögen, welches durch die
erfindungsgemäßen Zusätze erzielt wird, unter Bedingungen, die der Lagerung oder
dem Transport in der Wärme entsprechen, erhalten bleibt, wurden einige der Proben,
welche den Zusatz gemäß dem vorhergehenden Beispiel enthielten, nochmals geprüft,
mit der Änderung, daß die die Zusätze enthaltenden Asphalte vor Verwendung zum Überziehen
des Aggregats I68 Stunden auf 121° erhitzt wurden. Die Ergebnisse sind in der folgenden
Tabelle zusammengestellt:
| Konzentration Überzug auf |
| Herkunft des Asphalts des Zusatzes Aggregat verblieben |
| Gewichtsprozent % |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl ................ 0,0 5 |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl ................ 0,5 90 |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl ................ 1,0 100 |
| Golfküsten-Rohöl ................ 0,0 5 |
| Golfküsten-Rohöl ................ 0,5 I00 |
| Golfküsten-Rohöl ................ 1,0 100 |
| Venezolanisches Rohöl ................ 0,0 5 |
| Venezolanisches Rohöl ................ 0,5 98 |
| Venezolanisches Rohöl ................ 1,0 100 |
| Mid-Continent-Rohöl ................ 0,0 5 |
| Mid-Continent-Rohöl ................ 1,0 # 85 |
Beispiel 6 Die folgenden Versuche zeigen die Verbesserung hinsichtlich
der Druckfestigkeit, welche durch Zusetzen des Stoffes 1 A (Äquivalentverhältnis
Polyamin zu Ölsäure = 3 : 3: I), der gemäß Beispiel 1 hergestellt war, erzielt wurde.
In jedem Fall wurde dem Asphalt I Gewichtsprozent des Zusatzes einverleibt.
| Ohne Zusatz, erhalten I% Zusatz, erhalten |
| herkunit des Asphalts gebliebene Druckfestigeit gebliebene
Druckfestigeit |
| % % |
| San-Joaquin-Valey-Rohöl ................ 32 59 |
| Golfküsten-Rohöl ................ r8 |
| Venezolanisches Rohöl ................ 29 52 |
| Mid-Continent-Rohöl ................ 28 50 |
Beispiel 7 Um die Erhaltung der Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Zusätze während
längerer Zeiträume des Erhitzens, wie sie während des Transports zu einer Baustelle
auftreten können, zu untersuchen, wurde der folgende Versuch durchgeführt: Die im
Beispiel 6 beschriebenen Versuche wurden wiederholt, mit der Änderung, daß der Asphalt
nach Zugabe der Zusätze I68 Stunden auf einer Temperatur von 1210 gehalten wurde,
bevor die Prüfzylinder hergestellt wurden. Dann wurde die Untersuchung bezüglich
Erhaltung der Druckfestigkeit durchgeführt.
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Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengestellt.
| Kein zusatz, erhalten 1% Zusatz, erhalten |
| herkunft des Asphalts gebliebene Drukfestigkeit gebliebene
Druckfestigkeit |
| 01o |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl ................ 32 49 |
| Golfküsten-Rohöl ........................ 18 82 |
| Venezolanisches Rohöl ................... 29 45 |
| Mid-Continent-Rohöl ...................... 28 61 |
Beispiel 8 Das gemäß Beispiel 1 hergestellte Polyamin wurde Minuten mit hochmolekularen
Naphthensäuren, die aus einer Schmierölfraktion gewonnen waren, auf 2400 erhitzt,
um so ein komplexes Gemisch aus Naphthensäuresalzen und Naphthensäureamiden des
Polyamins zu erhalten, wobei ein Äquivalentverhältnis von Polyamin zu Naphthensäure
von 3 : I eingehalten wurde. Unter Verwendung dieser Zusätze wurden die in den Beispielen
4 und 5 beschriebenen Prüfungen mit folgenden Ergebnissen wiederholt:
| Asphalt auf Asphalt und Zusatz |
| Überzug auf 168 Stunden |
| Herkunft des Asphalts Ausatz Aggregat auf 121° erhitzt. |
| vereblieben Überzug auf |
| Aggregat verblieben |
| % % % |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl ................ 0,0 5 5 |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl ................ 1,0 90 95 |
| Golfküsten-Rohöl ......................... 0,0 5 5 |
| Golfküsten-Rohöl ........................ 1,0 100 98 |
| Venezolanisches Rohöl o, o .. 0,0 5 5 |
| Venezolanisches Rohöl ................ .. 1,0 98 98 |
| Mid-Continent-Rohöl ................ 0,0 5 5 |
| Mid-Continent-Rohöl ................ 1,0 85 70 |
Beispiel 9 Das gemäß Beispiel 1 hergestellte Polyamin wurde zwecks Bildung eines
komplexen Gemisches von Tallölsalzen und Tallölamiden des Polyamins 15 Minuten mit
Tallöl auf 240° erhitzt, wobei ein Äquivalentverhältnis zwischen Polyamin und Tallöl
von 3 : I verwendet wurde. Die Wirkung dieses Zusatzstoffes wurde, wie in den Beispielen
4 und 5 beschrieben, mit folgenden Ergebnissen geprüft.
| Asphalt und Zusatz |
| Überzug auf I68 Stunden |
| Herkunft des Asphalts Zusatz Aggregat auf I20° erhitzt. |
| verblieben Überzug auf |
| Aggregat verblieben |
| °/o °/o 01o |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl o, o . . . . . . . . . . . . . . .
. . 0,0 5 5 |
| San-Joaquin-Valley-Rohöl ................ 1,0 80 95 |
| Golfküsten-Rohöl ................ 0,0 5 5 |
| Golfküsten-Rohöl ................ 1,0 I00 I00 |
| Venezolanisches Rohöl o, o .. 0,0 5 5 |
| Venezolanisches Rohöl ................ .. 1,0 98 98 |
| Mid-Continent-Rohöl ................ 0,0 5 5 |
| Mid-Continent-Rohöl ................ 1,0 98 90 |
Die Prüfung auf Erhaltung der Druckfestigkeit, wie sie in den Beispielen 6 und 7
verwendet worden ist, wurde wie folgt durchgeführt: In jedem Fall wurde I Gewichtsteil
des Zusatzes IA in 100 Gewichtsteile Asphalt eingebracht. Die erhaltene Masse wurde
bei 250 mit I500 Teilen zerkleinertem Natriumrhyolit vermischt. Das Aggregat war
von solcher Teilchengröße, daß es durch ein 4,7-mm-Sieb hindurchging. Das erhaltene
Gemisch wurde durch Anwendung eines Druckes von 105 at auf beide Enden der Probe
während I Minute zu Zylindern von 5 cm Durchmesser und 10 cm Länge gepreßt.
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Es wurden je zwei Zylinder hergestellt. Einer wurde ohne weitere
Behandlung auf Druckfestigkeit geprüft; ein zweiter wurde 3 Tage in Wasser eingetaucht
und dann auf Druckfestigkeit geprüft. Die Druckfestigkeit der beiden Vergleichszylinder
wurde verglichen, und die oben angegebenen Resultate stellen die Prozentsätze der
ursprünglichen Festigkeit dar, welche nach der Tränkung mit Wasser erhalten geblieben
waren.
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Die Druckfestigkeit wurde festgestellt, indem man den Zylinder mit
einem Ende aufstellte und eine nach unten gerichtete Kraft mit einer Geschwindigkeit
von 2,5 cm/Minute einwirken ließ, bis der Zylinder zerfiel.
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Der durch die Prüfeinrichtung angezeigte Höchstdruck wurde als Druckfestigkeit
angenommen.
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In der Literatur finden sich umfangreiche Aufzählungen von Stoffen
bzw. Hinweise auf große Stoffgruppen, die als Zusatz zwecks Verbesserung des Haftvermögens
zwischen bituminösen Massen und festen Stoffen verwendet werden sollen; unter anderem
werden dabei auch kationaktive organische Derivate des Ammoniaks, die wenigstens
einen lipophilen Rest aufweisen, oder Reaktionsprodukte einer Fettsäure mit einem
Amin genannt. Verbindungen der erfindungsgemäß verwendeten Art werden dabei nicht
aufgeführt, und die genannten Stoffgruppen sind so umfassend, daß darin kein Hinweis
auf die Verwendung der gemäß vorliegender Erfindung vorgeschlagenen Stoffe gesehen
werden kann. Die aus den erwähnten Literaturstellen bekanntgewordenen Zusatzstoffe
haben den Nachteil gemeinsam, daß ihre Wirkung hinsichtlich der Verbesserung des
Haftvermögens zurückgeht oder gänzlich verschwindet, wenn die damit versetzten bituminösen
Massen längere Zeit auf erhöhter Temperatur gehalten werden. Demgegenüber ist die
erfindungsgemäß erzielte Temperaturbeständigkeit der Haftwirkung überraschend. Als
weiterer Vorteil kommt die Erhöhung der Druckfestigkeit der bituminösen Massen hinzu.
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Die Überlegenheit der erfindungsgemäß verwendeten Produkte konnte
eindeutig durch Vergleichsversuche nachgewiesen werden. Zum Vergleich wurde einerseits
ein im Handel erhältliches Produkt verwendet, welches ein Umsetzungsprodukt von
Fettsäure mit einem Polyamin darstellt, und andererseits das im Beispiel 1 der vorliegenden
Beschreibung als Zusatz 1 A bezeichnete Produkt. Asphaltproben wurden mit Zusätzen
der erwähnten Art versehen, mit feuchtem Gesteinsmaterial vermischt und kurz nach
dem Vermischen sowie nach 7tägigem Erhitzen auf I350 auf ihr Haftvermögen geprüft.
Während das mit dem bekannten Zusatz versehene Gemisch nach dem Erhitzen nur noch
einen geringen Bruchteil der ursprünglichen Haftfestigkeit zeigte, ergab sich bei
dem erfindungsgemäß hergestellten Gemisch bei einem Zusatz von 0,5 5°1O nur eine
geringe Abnahme und bei einem Zusatz von 1e10 überhaupt keine Verringerung der Haftfestigkeit.
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PATENTANSPRÜCI {E : I. Bituminöse Masse, bestehend aus einem bituminösen
Stoff und einem geringeren Anteil eines wasserunlöslichen Produktes, welches durch
Hydrieren des Kondensationsproduktes aus einem a, P-ungesättigten Aldehyd und Ammoniak
bzw. einem Amin und gewünschtenfalls Umsetzen des Hydrierungsproduktes mit einer
organischen Säure zwecks Bildung eines Salzes und bzw. oder Amids erhalten worden
ist.