WO2010060881A1 - Recycling of road surfaces - Google Patents

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WO2010060881A1
WO2010060881A1 PCT/EP2009/065638 EP2009065638W WO2010060881A1 WO 2010060881 A1 WO2010060881 A1 WO 2010060881A1 EP 2009065638 W EP2009065638 W EP 2009065638W WO 2010060881 A1 WO2010060881 A1 WO 2010060881A1
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WO
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reaction mixture
compounds
mixture
isocyanate
groups
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/065638
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German (de)
French (fr)
Inventor
Nils Mohmeyer
Marcus Leberfinger
Thomas STÜHRENBERG
Fikri Emrah Alemdaroglu
Heinrich Mohmeyer
Original Assignee
Basf Se
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Filing date
Publication date
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Priority to CN2009801470730A priority patent/CN102224296A/en
Priority to CA2742892A priority patent/CA2742892A1/en
Priority to MX2011004784A priority patent/MX2011004784A/en
Priority to BRPI0921181A priority patent/BRPI0921181A2/en
Priority to JP2011536888A priority patent/JP2012510008A/en
Priority to US13/129,148 priority patent/US20110217118A1/en
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Priority to ZA2011/04594A priority patent/ZA201104594B/en

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
    • E01C7/00—Coherent pavings made in situ
    • E01C7/08—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders
    • E01C7/30—Coherent pavings made in situ made of road-metal and binders of road-metal and other binders, e.g. synthetic material, i.e. resin

Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of roads, paths and other traffic areas, in which a mixture containing ground pavement, mineral material and / or glass, a polymer reaction mixture and optionally further additives, manufactures, applied to a substrate material and cured. Further, the present invention relates to roads, paths and other traffic areas obtainable by such a method.
  • Roads are mostly made of asphalt.
  • a mineral mixture is usually applied with bitumen as a binder optionally in several layers to the substrate.
  • road coverings with a plastic as a binder are known, as described for example in DE 19605990 and DE 19651749.
  • bitumen-based roads have to be renewed after about 12 to 18 years, depending on the quality and load, or even after 6 to 7 years in the case of open-pored surface layers.
  • the old asphalt is completely or partially removed.
  • the removed material can be recycled in small quantities with the same particle size distribution up to preferably 15% by weight.
  • the material must be transported to an asphalt mixing plant, and is there at temperatures mixed temperature of about 180 0 C with fresh bitumen and mineral material. Subsequently, the thus prepared asphalt is again transported from the asphalt mixing plant to the installation site. Through this procedure, the environment, in particular by the necessary truck traffic and the high energy consumption in the asphalt mixing plant heavily burdened.
  • asphalt which can not be reused and whose binder still contains tar, must be disposed of as hazardous waste due to the toxicity of tar.
  • the object of the present invention was to provide a method for the production of roads, paths and other traffic areas, which less pollutes the environment.
  • the object according to the invention is achieved by a method for the production of roads, paths and other traffic areas, in which a mixture containing ground road surface, mineral material and / or glass, a polymer reaction onsmischung and optionally further additives, produces, applied to a substrate material and cured.
  • roads, paths and other traffic areas are made up of several layers. These have at least one bound surface layer on the surface and optionally further bound and unbound deeper layers. Most of the bound deeper layers are the so-called base layers and the unbound deeper layers are base layers of gravel and gravel. Cement, plastic or bitumen are usually used as binders for the bound outer layers and carrier layers.
  • the inventive method refers to the production of bonded layers. These can be both base layers and top layers. Base layers and top layers differ mainly by the average diameter of the mineral material used.
  • the method according to the invention preferably relates to the production of cover layers.
  • the substrate material can be any material, such as sand, earth, clay, concrete, stone.
  • base materials are base layers and / or base layers.
  • ground or broken cover layers as well as milled or broken base layers and ground gravel or gravel layers are understood according to the invention.
  • the ground road surface is preferably ground bound layers, in particular ground cover layers.
  • the binder for the ground bonded layers is preferably a binder based on polymers or based on bitumen, in particular based on bitumen. This particularly preferred variant makes use of both the thermoplastic or viscoelastic properties of bitumen and the high-temperature properties of the polymer binder.
  • the particle size distribution of the milled road surface can be adjusted in a known manner by adjusting the grinding conditions or separating unwanted grain sizes. Gussasphalt-based outer layers can be used according to the invention as a basis for ground road surface.
  • mineral material can be used any known mineral material.
  • sand or ground rock so-called broken material, are used, wherein sand has a predominantly round surface and broken material has edges and fracture surfaces.
  • the glass used is preferably ground or broken glass. Glass breakage is preferably colored, in order to be able to apply, for example, markings. Glass can be used together with mineral material or instead of mineral material. Preferably, only mineral material and no glass is used.
  • the mixture of ground paving and mineral material and / or glass particularly preferably has a particle size distribution, as specified in the instructions in bituminous road construction and depending on the intended use, for example for base layers and outer layers, such as chip mastic asphalt or asphalt capable of drainage.
  • the adjustment of the particle size distribution can be done both by adjusting the grain sizes of the ground road surface and by the use of mineral material with a certain grain size distribution or both. In this case, the milled road surface and the mineral material can be mixed in any weight ratio.
  • the proportion of ground paving is less than 95 wt .-%, more preferably between 5 and 80 wt .-% and in particular between 10 and 70 wt .-%, based on the total weight of the mixture of ground paving and mineral material.
  • a polymer reaction mixture a mixture which is capable of reacting to a polymer.
  • These include mixtures containing molecules which, for example, can react with the polymer by chain-growth reactions, such as free-radical polymerization or ionic polymerization, for example unsaturated compounds, molecules capable of undergoing polycondensation reactions, such as polyalcohols, or molecules which are able to enter polyaddition reactions, such as polyols and polyisocyanates or epoxides.
  • Polymer reaction mixtures according to the invention are preferably liquid at 40 ° C.
  • the polymer reaction mixture is a mixture for producing an epoxy resin or a polyurethane.
  • it is a mixture for producing a polyurethane, a polyurethane reaction mixture.
  • the polymer reaction mixture contains substantially no solvents.
  • the polymers obtained from a polymer reaction mixture are compact, that is they contain virtually no pores. Compared to cellular polymers, compact polymers are characterized by greater mechanical stability. Bubbles within the polymer can occur and are mostly uncritical. However, they should be minimized as much as possible. In addition, it is preferred if the resulting polymers are hydrophobic. This suppresses degradation of the plastics by the water.
  • polymer reaction mixtures according to the invention have compounds for improving the adhesion with the recycled material and the mineral material. These are, for example, hydroxy or alkoxyaminosilane compounds of the general formula (I)
  • X independently of one another OH, CH3, O [CH2] P CH3; Y [chu ⁇ , [(CH 2) r NH (CH 2) s] b, [(CH2) RNH (CH 2) s NH (CH 2) z] b; t 0-10; n 1 - 3;
  • P 0 - 5; m 4 - n; r, s, b, z are independently 1 -10.
  • alkoxyaminosilane compound (I) is a trihydroxy, dialkoxy or trialkoxyaminosilane compound.
  • Preferred alkoxy radicals X are methoxy and ethoxy.
  • the amino group must be an isocyanate-reactive amino group, ie a primary or secondary amino group.
  • Preferred alkyl radicals R are hydrogen, methyl and ethyl.
  • the alkoxyaminosilane compound (I) is preferably a trihydroxyaminosilane compound or a trialkoxyaminosilane compound, where in formula (I) X is OH or O [CH 2 ] p CH 3 and p is 0, 1.
  • Particularly preferred alkoxyaminosilane compounds (I) are 3-triethoxysilylpropylamine, N- (3-trihydroxysilylpropyl) ethylenediamine, N- (3-trimethoxysilylpropyl) ethylene diamine and N- (3-methyldimethoxymethylsilyl-2-methylpropyl) ethylenediamine.
  • the compounds for improving the adhesion are generally contained in the polymer reaction mixture in a concentration of 0.01 to 10 wt .-%, preferably 0.1 to 1 wt .-%, based on the total weight of the polymer reaction mixture.
  • the compound may also have reacted with other constituents of the polymer reaction mixture in the reaction mixture to improve the adhesion, for example via a possibly present OH group.
  • a mixture for producing an epoxy resin is understood as meaning mixtures which comprise compounds containing epoxide groups and suitable hardeners.
  • the mixtures are able, starting from the compounds containing epoxide groups, to form epoxy resins via these epoxide groups by polyaddition with suitable hardeners. It is spoken in the invention of a mixture for producing an epoxy resin, when the reaction conversion, based on the epoxy groups used for the preparation of the epoxy resin is preferably less than 90%, more preferably less than 75% and in particular less than 50%.
  • compounds containing epoxide groups are preferably used which have at least two epoxide groups and are liquid at room temperature. It is also possible to use mixtures of different compounds, including epoxide groups. Preferably, these compounds are hydrophobic or the mixtures contain at least one compound containing epoxide groups that is hydrophobic. Such hydrophobic compounds are obtained, for example, by condensation reaction of bisphenol A or bisphenol F with epichlorohydrin. These compounds can be used individually or as mixtures.
  • mixtures of the abovementioned hydrophobic compounds containing epoxide groups with self-emulsifiable hydrophilic compounds containing epoxide groups are used.
  • These hydrophilic compounds are obtained by introducing hydrophilic groups into the main chain of the compound containing epoxide groups.
  • Such compounds and processes for their preparation are disclosed, for example, in JP-A-7-206982 and JP-A-7-304853.
  • Hardeners are compounds which catalyze the homopolymerization of the compounds containing epoxide groups or which react covalently with the epoxide groups or the secondary hydroxyl groups, such as polyamines, polyaminoamides, ketimines, carboxylic anhydrides and melamine-urea-phenol and formaldehyde. hydaddukte.
  • ketimines obtainable by reacting a compound having a primary or secondary amino group such as diethylenetriamine, triethylenetetramine, propylenediamine or xylylenediamine with a carbonyl compound such as acetone, methyl ethyl ketone or isobutyl methyl ketone, aliphatic, alicyclic and aromatic polyamine compounds and polyamide compounds.
  • a compound having a primary or secondary amino group such as diethylenetriamine, triethylenetetramine, propylenediamine or xylylenediamine
  • a carbonyl compound such as acetone, methyl ethyl ketone or isobutyl methyl ketone, aliphatic, alicyclic and aromatic polyamine compounds and polyamide compounds.
  • Particularly preferred hardeners are ketimines or compatible mixtures containing ketimines.
  • the ratio of reactive groups in the curing agent to epoxide groups is preferably from 0.7: 1 to 1.5: 1, more preferably from 1.1: 1 to 1.4: 1.
  • additives such as solvents, reactive diluents, fillers and pigments, may be added.
  • solvents such as solvents, reactive diluents, fillers and pigments.
  • a polyurethane reaction mixture is understood as meaning a mixture of compounds having isocyanate groups and compounds having isocyanate-reactive groups, the reaction conversion, based on the isocyanate groups used to prepare the polyurethane reaction mixture, being preferably less than 90%, particularly preferably less than 75% and in particular less than 50% ,
  • the compounds containing isocyanate-reactive groups include both high molecular weight compounds such as polyether and polyesterols and low molecular weight compounds such as glycerol, glycol and water. If the reaction conversion, based on the isocyanate group, is greater than 90%, the following is referred to as a polyurethane. In this case, a polyurethane reaction mixture also contain other reaction mixtures for the preparation of polymers.
  • reaction mixtures for the preparation of polymers for example, reaction mixtures for the production of epoxides, acrylates or polyester resins can be used.
  • the proportion of further reaction mixtures for the preparation of polymers is preferably less than 50 wt .-%, based on the total weight of the polyurethane reaction mixture.
  • the polyurethane reaction mixture particularly preferably contains no further reaction mixtures for the preparation of polymers.
  • the polyurethane reaction mixture may be so-called moisture-curing systems. These include isocyanate prepolymers which form polyurethanes or polyureas by adding water or by atmospheric moisture to form urea groups in the first place.
  • so-called two-component systems are used to prepare the polyurethane reaction mixture.
  • an isocyanate component containing compounds isocyanate groups and a polyol component containing compounds fertilize mixed with isocyanate-reactive groups in such proportions that the isocyanate index in the range of 40 to 300, preferably 60 to 200 and particularly preferably 80 to 150.
  • isocyanate index is understood to mean the stoichiometric ratio of isocyanate groups to isocyanate-reactive groups multiplied by 100.
  • Isocyanate-reactive groups are understood to mean all isocyanate-reactive groups contained in the reaction mixture, including chemical blowing agents, but not the isocyanate group itself.
  • the polyurethane reaction mixture is preferably obtained by mixing a) isocyanates with b) relatively high molecular weight compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms and optionally c) chain extenders and / or crosslinking agents, d) catalysts and e) other additives.
  • Particularly preferred components a) and b) and optionally c) to e) are those compounds which lead to a hydrophobic polyurethane reaction mixture and to a hydrophobic polyurethane.
  • isocyanates a it is possible in principle to use all isocyanates which are liquid at room temperature and contain at least two isocyanate groups.
  • Aromatic isocyanates are preferably used, particularly preferably isomers of toluene diisocyanate (TDI) and of diphenylmethane diisocyanate (MDI), in particular mixtures of MDI and polyphenylene polymethylene polyisocyanates (crude MDI).
  • TDI toluene diisocyanate
  • MDI diphenylmethane diisocyanate
  • CAde MDI polyphenylene polymethylene polyisocyanates
  • the isocyanates may also be modified, for example by the incorporation of isocyanurate groups and carbodiimide groups and in particular by the incorporation of urethane groups.
  • the latter compounds are prepared by reacting isocyanates with a deficit of compounds having at least two active hydrogen atoms and commonly referred to as NCO prepolymers. Their NCO content is usually in the range between 2 and 32 wt .-%.
  • the isocyanates a) preferably comprise crude MDI, which increases the stability of the resulting polyurethane.
  • an upper layer of aliphatic isocyanate-based polyurethane may be used to protect the aromatic isocyanate-based topcoat from yellowing.
  • the upper layer may also contain mineral material.
  • Preferred representatives of aliphatic isocyanates are hexamethylene diisocyanate (HDI) and isophorone diisocyanate (IPDI).
  • the isocyanates a) can also be used in the form of their prepolymers.
  • the isocyanates a) are reacted in a known manner in excess with isocyanate-reactive compounds, for example with the higher molecular weight compounds listed under b) with at least 2 isocyanate-reactive groups, to give prepolymers.
  • relatively high molecular weight compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms b) it is preferred to use compounds which have hydroxyl groups or amino groups as the group reactive toward isocyanate.
  • Amino groups as isocyanate-reactive groups lead to the formation of urea groups, which in turn harden to a predominantly brittle polyurethane, but which has a very good resistance to hydrolysis and chemicals.
  • Polyfunctional alcohols are preferably used as relatively high molecular weight compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms b), since these generally react more slowly than compounds having amino groups and thus allow longer processing times.
  • polyhydric alcohols with correspondingly high molar masses for example greater than 1500 g / mol, a relatively elastic material is obtained.
  • polyfunctional alcohols for example, polyether or polyester can be used. Together with the compounds mentioned further compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms can be used.
  • polyether alcohols are preferred as relatively high molecular weight compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms b). These are prepared by customary and known processes, usually by addition of alkylene oxides onto H-functional starter substances.
  • the co-used polyether alcohols preferably have a functionality of at least 2 and a hydroxyl value of at least 10 mg KOH / g, preferably at least 15 mg KOH / g, in particular in the range of 20 to 600 mg KOH / g. They are prepared in the usual way by reaction of at least difunctional starter substances with alkylene oxides.
  • Alcohols having at least two hydroxyl groups in the molecule can preferably be used as starting substances, for example propylene glycol, monoethylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol.
  • Higher functional starter substances may preferably be glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol and sucrose.
  • the alkylene oxides used are preferably ethylene oxide and propylene oxide, in particular propylene oxide.
  • reaction mixtures according to the invention contain compounds having hydrophobic groups.
  • these are hydroxyl- functionalized compounds with hydrophobic groups.
  • Such hydrophobic groups have hydrocarbon groups of preferably more than 6, more preferably more than 8 and less than 200 and more preferably more than 10 and less than 100 carbon atoms.
  • the compounds having hydrophobic groups can be used as a separate component or as a constituent of one of components a) to e) for the preparation of the reaction mixture.
  • the hydroxyl-functionalized hydrophobic compounds are preferably compounds which correspond to the definition of the relatively high molecular weight compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms b).
  • Component b) may contain or preferably consist of hydroxyl-functionalized hydrophobic compounds.
  • the hydroxyl-functionalized hydrophobic compound used is preferably a hydroxy-functionalized oleochemical compound, a fat-chemical polyol.
  • hydroxyl functional oleochemical compounds are known that can be used. Examples are castor oil, hydroxyl group-modified oils such as grapeseed oil, black cumin oil, pumpkin seed oil, borage seed oil, soybean oil, wheat germ oil, rapeseed oil, sunflower oil, peanut oil, apricot kernel oil, pistachio kernel oil, almond oil, olive oil, macadamia nut oil, avocado oil, sea buckthorn oil, sesame oil, hazelnut oil, evening primrose oil, wild rose oil , Hemp oil, thistle oil, walnut oil, hydroxyl-modified fatty acid esters based on myristoleic acid, palmitoleic acid, oleic acid, vaccenic acid, petroselinic acid, gadoleic acid, erucic acid, neuronic acid, linoleic acid, linolenic acid, stearidonic acid, arachidonic acid, timnodonic acid, clupanodonic acid, castor oil
  • a further preferred group of oleochemical polyols can be obtained by ring opening of epoxidized fatty acid esters with simultaneous reaction with alcohols and optionally following further transesterification reactions.
  • the incorporation of hydroxyl groups in oils and fats is carried out mainly by epoxidation of the olefinic double bond contained in these products followed by the reaction of the epoxide groups formed with a monohydric or polyhydric alcohol.
  • the epoxide ring becomes a hydroxyl group or, in the case of polyfunctional alcohols, a structure with a higher number of OH groups. Since oils and fats are usually glycerol esters, parallel transesterification reactions take place in the reactions mentioned above.
  • the compounds thus obtained preferably have a molecular weight in the range between 500 and 1500 g / mol.
  • Such products are offered, for example, by Henkel.
  • the higher molecular weight compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms b) at least one fat chemical polyol and at least one phenol-modified aromatic hydrocarbon resin, in particular an indene coumarone resin.
  • Polyurethane reaction mixtures based on this component b) have such a high hydrophobicity that, in principle, they can even cure under water, or the incorporation in the case of rain is possible.
  • phenol-modified aromatic hydrocarbon resins having a terminal phenol group phenol-modified indene-coumarone resins, particularly preferably technical mixtures of aromatic hydrocarbon resins, are preferably used.
  • Such products are commercially available and are offered for example by Rutgers VFT AG under the trade name NOVARES ®.
  • the phenol-modified aromatic hydrocarbon resins in particular the phenol-modified indene-coumarone resins, usually have an OH content between 0.5 and 5.0 wt .-% on.
  • the fat chemical polyol and the phenol-modified aromatic hydrocarbon resin, especially the indene-coumarone resin are used in a weight ratio of 100: 1 to 100: 50.
  • a chain extender c In the preparation of a polyurethane reaction mixture according to the invention, a chain extender c) can be used. However, it is also possible to dispense with the chain extender c). To modify the mechanical properties, e.g. However, the hardness, the addition of chain extenders, crosslinking agents or optionally mixtures thereof may prove advantageous.
  • low molecular weight chain extenders and / or crosslinking agents c) are used, known chain extenders can be used in the preparation of polyurethanes. These are preferably low molecular weight compounds with isocyanate-reactive groups having a molecular weight of 62 to 400 g / mol, for example glycerol, trimethylolpropane, known glycol derivatives, butanediol and diamines. Further possible low molecular weight chain extenders and / or crosslinking agents are given, for example, in "Kunststoffhandbuch, Volume 7, Polyurethanes", Carl Hanser Verlag, 3rd edition 1993, Chapter 3.2 and 3.3.2.
  • the polyurethanes used can in principle be prepared without the presence of catalysts d). To improve the curing catalysts d) can be used with. As catalysts d) should preferably be selected which cause the longest possible reaction time. This makes it possible for the polyurethane reaction mixture to remain liquid for a long time. Such catalysts are known to the person skilled in the art. In principle, as described, it is possible to work without a catalyst.
  • the polyurethane reaction mixture may be added to other conventional ingredients, for example conventional additives e).
  • conventional fillers include, for example, conventional fillers.
  • the fillers used are preferably the conventional, customary organic and inorganic fillers, reinforcing agents and weighting agents. Specific examples are: inorganic fillers, such as silicate minerals, for example phyllosilicates, such as antigorite, serpentine, hornblende, amphiboles, chrysotile, metal oxides, such as kaolin, aluminas, titanium oxides and iron oxides, metal salts, such as chalk, barite and inorganic pigments, such as Cadmi - sulfide, zinc sulfide and glass.
  • silicate minerals for example phyllosilicates, such as antigorite, serpentine, hornblende, amphiboles, chrysotile
  • metal oxides such as kaolin, aluminas, titanium oxides and iron oxides
  • kaolin China Clay
  • aluminum silicate and coprecipitates of barium sulfate and aluminum silicate and natural and synthetic fibrous minerals, such as wollastonite, metal fibers and in particular glass fibers of various lengths, which may optionally be sized.
  • Suitable organic fillers are, for example, carbon black, melamine, rosin, cyclopentadienyl resins and graft polymers and also cellulose fibers, polyamide, polyacrylonitrile, polyurethane and polyester fibers based on aromatic and / or aliphatic dicarboxylic acid esters and in particular carbon fibers.
  • inorganic fillers are used as additives e), they preferably have a different mineral composition than the mineral material and are not taken into account in the determination of the particle size distribution of the mineral material.
  • the inorganic and organic fillers can be used individually or as mixtures and are preferably present in the reaction mixture in amounts of from 0.5 to 50% by weight, particularly preferably from 1 to 40% by weight, based on the weight of components a ) to e).
  • polyurethane reaction mixture should contain desiccants, such as zeolites. These are preferably before the preparation of the invention
  • Reaction mixture of the compounds with at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms b) or the component containing the compounds with at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms b) added By adding the desiccant, the accumulation of water in the components or the reaction mixture is avoided, whereby the formation of foamed polyurethane is avoided.
  • additives for water adsorption are preferably aluminosilicates selected from the group of sodium.
  • aluminasilicates potassium aluminum silicates, calcium aluminasilicates, cesium aluminasilicates, barium aluminasilicates, magnesium aluminasilicates, strontium aluminasilicates, sodium aluminophosphates, potassium aluminophosphates, calcium aluminophosphates and mixtures thereof. Particular preference is given to using mixtures of sodium, potassium and calcium aluminasilicates in castor oil as carrier substance.
  • UV stabilizers is advantageous in order to avoid embrittlement of the molded body.
  • additives are known and, for example, in "Plastics Handbook, Volume 7, Polyurethanes", Carl Hanser Verlag, 3rd edition 1993, Chapter 3.4.
  • components c), d) and e) is preferably carried out to the compounds having at least two hydrogen atoms reactive with isocyanate groups.
  • This blend is often referred to in the art as a polyol component.
  • the combination of the isocyanates with the compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms should be carried out in such a ratio that preferably there is a stoichiometric excess of isocyanate groups.
  • polyurethane reaction mixtures are used which lead to hydrophobic, substantially compact polyurethanes.
  • a compact polyurethane is a polyurethane that is essentially free of gas inclusions.
  • the density of a compact polyurethane is preferably greater than 0.8 g / cm 3 , particularly preferably greater than 0.9 g / cm 3 and in particular greater than 1.0 g / cm 3 .
  • additives materials which prevent the binder from running away from the mineral material can be used as further additives.
  • additives for example, organic fibers such as cellulose fibers may be added.
  • polymers can be added which are already used today in the bitumen-based systems used. Above all, these are neoprene, styrene-butadiene-styrene block copolymers or mixtures thereof as well as all other known rubbers and mixtures thereof.
  • the additives can be added both directly to the mineral mixture as a powder or granules and dispersed in one of the polyurethane components.
  • the preparation of mixtures according to the invention comprising ground road surface, mineral material and a polymer reaction mixture and optionally further additives is not limited.
  • the preparation can be done for example in mixers, in which the ground road surface and the mineral material is introduced and the starting components for the preparation of the polyurethane reaction mixture are introduced, for example by spraying.
  • additives to be added are preferably added to the mixture at the respectively advantageous time.
  • they may be present in one of the components of the reaction mixture, for example one of components a) to e), dissolved or dispensed and be added to the mixture together with them.
  • the additives may also be added separately to the mixture.
  • cellulose fibers can be added at such a time that they are homogeneously distributed in the mixture for the preparation of ceiling layers, but are not destroyed by the mixing process.
  • the mixture according to the invention can be prepared, for example, according to the process described in DE 19632638. Further, it is also possible, for example, to first prepare the polyurethane reaction mixture and then mix it with the mineral material and optionally other additives. If appropriate, in a further embodiment, the mineral material may first be mixed with some components of the reaction mixture, for example with components b) and, if present c) to e), and then the missing components, for example component a) in one Mixers are added.
  • the preparation of the mixture according to the invention comprising ground road surface, can be carried out mobile at the installation site. Transport to a central facility is not required.
  • the preferably used hydrophobic polyurethane reaction mixtures are characterized by a particularly good processability.
  • these polyurethane reaction mixtures and the polyurethanes obtained therefrom show a particularly good adhesion. Due to the hydrophobicity of the system, the curing of the polyurethane reaction mixture occurs despite the presence of water, e.g. Rain, practically compact.
  • the substrate material When applying the mixture of the invention to the substrate material, it is not necessary that the substrate material is dry. Surprisingly, it is also possible in the presence of wet substrate material to obtain a good adhesion between the base layer or the top layer and the substrate material.
  • the mixture according to the invention preferably contains between 1 and 20 wt .-%, particularly preferably 2 to 15 wt .-% and in particular 4 to 10 wt .-% polymer reaction mixture, based on the total weight of the mixture according to the invention containing ground road surface, mineral material and a polymer reaction mixture and optionally other additives.
  • the bond between mineral material and binder according to the invention is very strong. Furthermore, especially when hydroxy-functional compounds are used, with hydrophobic groups, to practically no hydrolytic degradation of the polyurethanes and thus to a very long shelf life of the cover layers produced by the process according to the invention.
  • Cover layers according to the invention are particularly load-bearing and thus suitable for all roads, paths and traffic areas, especially for runways and heavily loaded roads of class V to I, in particular III to I and runways, where it is streets of class V to residential streets, streets of the Class I is about highways and highways.
  • the materials recommended for the respective construction class are preferably used as the mineral material.
  • cover layers are low repair costs. So it is sufficient to produce the mixture for producing a topcoat on the spot in small quantities without heating and apply to the damaged area and compact.
  • the mechanical properties of the cover layers of the invention do not change over several years.
  • a further advantage of cover layers according to the invention is improved wet skid resistance, especially in the case of cover layers with a high polyurethane content compared to cover layers with a high bitumen content.
  • the mixture comprising ground paving, mineral material and a polymer reaction mixture and optionally further additives are compacted after application to a substrate material.
  • the intensity of compaction depends on the desired application.
  • the necessary compaction also depends on the rock composition.
  • the method according to the invention is used for the rehabilitation of roads.
  • the ground road surface is preferably obtained directly at the place of use by milling the road in need of renovation.
  • the material obtained by milling is crushed, ground and / or screened to obtain a preferred grain size distribution.
  • This recycled material is mixed with me binder and other mineral material and preferably installed on the spot again as a base course or cover layer in the street.
  • the corresponding substrate is preferably pretreated with conventional adhesion promoter systems, for example with polyurethane-based spray adhesive. This serves to further improve the adhesion between the layers and to compensate for stresses that arise through heavy load, for example due to heavy-load traffic or different thermal expansion coefficients between the substrate and the base course or covering layer.
  • the installation is carried out in road construction usual device.
  • the device used for installation preferably has a non-stick coating or was wetted with a release agent, preferably on a biological basis.
  • the built-in cover layer is then further sprinkled with fine-grained mineral material (eg sand) in order to improve the good wet slide properties even further.
  • cover layers according to the invention thus combine the positive properties of bitumen-based cover layers with cover layers based on polymer reaction mixtures, such as polyurethanes or epoxies.
  • Polyurethane Reaction Mixture 1 100 parts by weight of the polyol component of the Elastan 6551/101 system and 50 parts by weight of IsoPMDl 92140, a preparation containing diphenylmethane diisocyanate (MDI), were mixed together.
  • MDI diphenylmethane diisocyanate
  • the compressive strength of the prepared sample was determined after more than 24 hours of storage and is 7.0 N / mm 2 . This value shows that it is possible to make cover layers of such a material.

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Abstract

The invention relates to a method for producing roads, paths and other surfaces for traffic. According to said method, a mixture containing crushed road surface material, mineral material and/or glass, a polymer reaction mixture and optionally other additives is produced, is applied to a foundation and is hardened. The invention also relates to roads, paths and other surfaces for traffic that are obtained according to a method of this type.

Description

Recycling von Straßenbelägen Recycling of road surfaces
Beschreibungdescription
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Straßen, Wege und andere Verkehrsflächen, bei dem man eine Mischung, enthaltend gemahlenen Straßenbelag, mineralisches Material und/oder Glas, eine Polymerreaktionsmischung sowie gegebenenfalls weitere Additive, herstellt, auf ein Untergrundmaterial aufbringt und aushärtet. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung Straßen, Wege und andere Verkehrsflächen, erhältlich nach einem solchen Verfahren.The present invention relates to a process for the production of roads, paths and other traffic areas, in which a mixture containing ground pavement, mineral material and / or glass, a polymer reaction mixture and optionally further additives, manufactures, applied to a substrate material and cured. Further, the present invention relates to roads, paths and other traffic areas obtainable by such a method.
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind den Ansprüchen, der Beschreibung und den Beispielen zu entnehmen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale des erfindungsgemä- ßen Gegenstandes nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further embodiments of the present invention can be taken from the claims, the description and the examples. It goes without saying that the features mentioned above and those still to be explained below of the article according to the invention can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations without departing from the scope of the invention.
Straßen sind meist aus Asphalt hergestellt. Dazu wird ein Mineralgemisch meist mit Bitumen als Bindemittel gegebenenfalls in mehreren Schichten auf den Untergrund aufgebracht. Weiter sind auch Straßenbeläge mit einem Kunststoff als Bindemittel bekannt, wie beispielsweise in DE 19605990 und DE 19651749 beschrieben.Roads are mostly made of asphalt. For this purpose, a mineral mixture is usually applied with bitumen as a binder optionally in several layers to the substrate. Furthermore, road coverings with a plastic as a binder are known, as described for example in DE 19605990 and DE 19651749.
Üblicherweise müssen bitumenbasierte Straßen je nach Qualität und Belastung nach ca. 12 bis 18 Jahren erneuert werden, im Fall von offenporigen Deckschichten sogar nach 6 bis 7 Jahren. Dazu wird der alte Asphalt ganz oder teilweise abgetragen. Das abgetragene Material kann gegebenenfalls in kleinen Mengen bei gleicher Korngrößenverteilung bis zu vorzugsweise 15 Gew.-% wiederverwertet werden. Dazu muss das Material zu einer Asphaltmischanlage befördert werden und wird dort bei Tempera- turen von etwa 180 0C mit frischem Bitumen sowie mineralischem Material vermischt. Anschließend wird der so hergestellte Asphalt wieder von der Asphaltmischanlage zur Einbaustelle befördert. Durch dieses Vorgehen wird die Umwelt, insbesondere durch den dazu nötigen LKW-Verkehr sowie den hohen Energieverbrauch in der Asphaltmischanlage stark belastet. Darüber hinaus muss Asphalt, der nicht wieder verwendet werden kann und dessen Bindemittel noch Teeranteil enthält, aufgrund der Giftigkeit von Teer als Sondermüll entsorgt werden.Usually, bitumen-based roads have to be renewed after about 12 to 18 years, depending on the quality and load, or even after 6 to 7 years in the case of open-pored surface layers. For this purpose, the old asphalt is completely or partially removed. If appropriate, the removed material can be recycled in small quantities with the same particle size distribution up to preferably 15% by weight. For this purpose the material must be transported to an asphalt mixing plant, and is there at temperatures mixed temperature of about 180 0 C with fresh bitumen and mineral material. Subsequently, the thus prepared asphalt is again transported from the asphalt mixing plant to the installation site. Through this procedure, the environment, in particular by the necessary truck traffic and the high energy consumption in the asphalt mixing plant heavily burdened. In addition, asphalt, which can not be reused and whose binder still contains tar, must be disposed of as hazardous waste due to the toxicity of tar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein Verfahren zur Herstellung von Straßen, Wege und andere Verkehrsflächen zu liefern, das die Umwelt weniger belastet.The object of the present invention was to provide a method for the production of roads, paths and other traffic areas, which less pollutes the environment.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung von Straßen, Wege und andere Verkehrsflächen gelöst, bei dem man eine Mischung, enthaltend gemahlenen Straßenbelag, mineralisches Material und/oder Glas, eine Polymerreakti- onsmischung und gegebenenfalls weitere Additive, herstellt, auf ein Untergrundmaterial aufbringt und aushärtet.The object according to the invention is achieved by a method for the production of roads, paths and other traffic areas, in which a mixture containing ground road surface, mineral material and / or glass, a polymer reaction onsmischung and optionally further additives, produces, applied to a substrate material and cured.
Üblicherweise sind Straßen, Wege und andere Verkehrsflächen aus mehreren Schich- ten aufgebaut. Diese weisen mindestens eine gebundene Deckschicht an der Oberfläche sowie gegebenenfalls weitere gebundene und ungebundene tiefere Schichten auf. Meist handelt es sich bei den gebundenen tieferen Schichten um die so genannten Tragschichten und den ungebundenen tieferen Schichten um Basisschichten aus Schotter und Kies. Als Bindemittel für die gebundenen Deckschichten und Tragschich- ten wird üblicherweise Zement, Kunststoff oder Bitumen eingesetzt.Usually, roads, paths and other traffic areas are made up of several layers. These have at least one bound surface layer on the surface and optionally further bound and unbound deeper layers. Most of the bound deeper layers are the so-called base layers and the unbound deeper layers are base layers of gravel and gravel. Cement, plastic or bitumen are usually used as binders for the bound outer layers and carrier layers.
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich dabei auf die Herstellung von gebundenen Schichten. Dabei kann es sich sowohl um Tragschichten als auch um Deckschichten handeln. Tragschichten und Deckschichten unterscheiden sich hauptsächlich durch die mittleren Durchmesser des verwendeten mineralischen Materials. Vorzugsweise betrifft das erfindungsgemäße Verfahren die Herstellung von Deckschichten. Als Untergrundmaterial können alle beliebigen Materialien eingesetzt werden, wie beispielsweise Sand, Erde, Lehm, Beton, Stein. Vorzugsweise sind Untergrundmaterialien Basisschichten und/oder Tragschichten.The inventive method refers to the production of bonded layers. These can be both base layers and top layers. Base layers and top layers differ mainly by the average diameter of the mineral material used. The method according to the invention preferably relates to the production of cover layers. The substrate material can be any material, such as sand, earth, clay, concrete, stone. Preferably, base materials are base layers and / or base layers.
Als gemahlenen Straßenbelag werden erfindungsgemäß sowohl gemahlene oder gebrochene Deckschichten als auch gemahlene oder gebrochene Tragschichten und gemahlene Schotter- oder Kiesschichten verstanden. Vorzugsweise handelt es sich bei dem gemahlenen Straßenbelag um gemahlene gebundene Schichten, insbesondere um gemahlene Deckschichten. Das Bindemittel für die gemahlenen gebundenen Schichten ist dabei vorzugsweise ein Bindemittel auf Basis von Polymeren oder auf Basis von Bitumen, insbesondere auf Basis von Bitumen. Durch diese besonders bevorzugte Variante kommen sowohl die thermoplastischen, bzw. viskoelastischen Eigenschaften von Bitumen als auch die Hochtemperatureigenschaften des Polymerbin- ders zum Tragen. Die Korngrößenverteilung des gemahlenen Straßenbelags kann dabei in bekannter Weise durch Anpassung der Mahlbedingungen oder Abtrennen ungewünschter Korngrößen eingestellt werden. Auch Gussasphalt-basierte Deckschichten können als Basis für gemahlenen Straßenbelag erfindungsgemäß eingesetzt werden.As a milled road surface, ground or broken cover layers as well as milled or broken base layers and ground gravel or gravel layers are understood according to the invention. The ground road surface is preferably ground bound layers, in particular ground cover layers. The binder for the ground bonded layers is preferably a binder based on polymers or based on bitumen, in particular based on bitumen. This particularly preferred variant makes use of both the thermoplastic or viscoelastic properties of bitumen and the high-temperature properties of the polymer binder. The particle size distribution of the milled road surface can be adjusted in a known manner by adjusting the grinding conditions or separating unwanted grain sizes. Gussasphalt-based outer layers can be used according to the invention as a basis for ground road surface.
Als mineralisches Material kann dabei jedes bekannte mineralische Material eingesetzt werden. Dabei kann beispielsweise Sand oder gemahlenes Gestein, so genanntes gebrochenes Material, eingesetzt werden, wobei Sand über eine überwiegend runde Oberfläche verfügt und gebrochenes Material Kanten und Bruchflächen aufweist. Besonders bevorzugt wird als mineralisches Material ein Material eingesetzt, das zu ei- nem überwiegenden Teil aus gebrochenem Material besteht. Als Glas wird vorzugsweise gemahlenes oder gebrochenes Glas eingesetzt. Dabei ist Glasbruch vorzugsweise farbig, um beispielsweise Markierungen aufbringen zu können. Glas kann dabei zusammen mit mineralischem Material oder anstelle von mineralischem Material eingesetzt werden. Vorzugsweise wird nur mineralisches Material und kein Glas eingesetzt.As mineral material can be used any known mineral material. In this case, for example, sand or ground rock, so-called broken material, are used, wherein sand has a predominantly round surface and broken material has edges and fracture surfaces. It is particularly preferable to use as mineral material a material which consists for the most part of broken material. The glass used is preferably ground or broken glass. Glass breakage is preferably colored, in order to be able to apply, for example, markings. Glass can be used together with mineral material or instead of mineral material. Preferably, only mineral material and no glass is used.
Besonders bevorzugt weist die Mischung aus gemahlenem Straßenbelag und mineralischem Material und/oder Glas eine Korngrößenverteilung auf, wie in Anlehnung an die Vorschriften im bituminösen Straßenbau und in Abhängigkeit des Verwendungs- zwecks, beispielsweise für Tragschichten und Deckschichten, wie Splittmastixasphalt oder drainagefähigen Asphalt, angegeben. Die Einstellung der Korngrößenverteilung kann sowohl durch Einstellung der Korngrößen des gemahlenen Straßenbelags als auch durch die Verwendung von mineralischem Material mit bestimmter Korngrößenverteilung oder beides erfolgen. Dabei kann der gemahlene Straßenbelag und das mi- neralische Material in jedem Gewichtsverhältnis gemischt werden. Vorzugsweise beträgt der Anteil an gemahlenem Straßenbelag kleiner 95 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 5 und 80 Gew.-% und insbesondere zwischen 10 und 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung aus gemahlenem Straßenbelag und mineralisches Material.The mixture of ground paving and mineral material and / or glass particularly preferably has a particle size distribution, as specified in the instructions in bituminous road construction and depending on the intended use, for example for base layers and outer layers, such as chip mastic asphalt or asphalt capable of drainage. The adjustment of the particle size distribution can be done both by adjusting the grain sizes of the ground road surface and by the use of mineral material with a certain grain size distribution or both. In this case, the milled road surface and the mineral material can be mixed in any weight ratio. Preferably, the proportion of ground paving is less than 95 wt .-%, more preferably between 5 and 80 wt .-% and in particular between 10 and 70 wt .-%, based on the total weight of the mixture of ground paving and mineral material.
Unter einer Polymerreaktionsmischung wird dabei eine Mischung verstanden, die in der Lage ist, zu einem Polymer zu reagieren. Diese umfassen Mischungen, enthaltend Moleküle, die beispielsweise durch Kettenwachstumsreaktionen, wie die radikalische Polymerisation oder die ionische Polymerisation zum Polymer reagieren können, bei- spielsweise ungesättigte Verbindungen, Moleküle, die in der Lage sind Polykondensa- tionsreaktionen einzugehen, wie Polyalkohole, oder Moleküle, die in der Lage sind Po- lyadditionsreaktionen einzugehen, wie Polyole und Polyisocyanate oder wie Epoxide. Erfindungsgemäße Polymerreaktionsmischungen sind vorzugsweise bei 40 0C flüssig.By a polymer reaction mixture is meant a mixture which is capable of reacting to a polymer. These include mixtures containing molecules which, for example, can react with the polymer by chain-growth reactions, such as free-radical polymerization or ionic polymerization, for example unsaturated compounds, molecules capable of undergoing polycondensation reactions, such as polyalcohols, or molecules which are able to enter polyaddition reactions, such as polyols and polyisocyanates or epoxides. Polymer reaction mixtures according to the invention are preferably liquid at 40 ° C.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Polymerreaktionsmischung um eine Mischung zur Herstellung eines Epoxidharzes oder eines Polyurethans. Insbesondere handelt es sich um eine Mischung zur Herstellung eines Polyurethans, einer Polyurethanreaktionsmischung. Dabei enthält die Polymerreaktionsmischung vorzugsweise im Wesentlichen keine Lösungsmittel.Preferably, the polymer reaction mixture is a mixture for producing an epoxy resin or a polyurethane. In particular, it is a mixture for producing a polyurethane, a polyurethane reaction mixture. Preferably, the polymer reaction mixture contains substantially no solvents.
Vorzugsweise sind die aus einer Polymerreaktionsmischung erhaltenen Polymere kompakt, das heißt, sie enthalten praktisch keine Poren. Gegenüber zelligen Polymeren zeichnen sich kompakte Polymere durch eine größere mechanische Stabilität aus. Blasen innerhalb des Polymers können auftreten und sind zumeist unkritisch. Sie sollten jedoch möglichst minimiert werden. Außerdem ist es bevorzugt, wenn die erhaltenen Polymere hydrophob sind. Damit wird ein Abbau der Kunststoffe durch das Wasser unterdrückt. Vorzugsweise weisen erfindungsgemäße Polymerreaktionsmischungen Verbindungen zur Verbesserung der Haftung mit dem Recyclingmaterial sowie dem mineralischen Material auf. Dabei handelt es sich beispielsweise um Hydroxy- oder Alkoxyaminosi- lanverbindungen der allgemeinen Formel (I)Preferably, the polymers obtained from a polymer reaction mixture are compact, that is they contain virtually no pores. Compared to cellular polymers, compact polymers are characterized by greater mechanical stability. Bubbles within the polymer can occur and are mostly uncritical. However, they should be minimized as much as possible. In addition, it is preferred if the resulting polymers are hydrophobic. This suppresses degradation of the plastics by the water. Preferably, polymer reaction mixtures according to the invention have compounds for improving the adhesion with the recycled material and the mineral material. These are, for example, hydroxy or alkoxyaminosilane compounds of the general formula (I)
Figure imgf000005_0001
Figure imgf000005_0001
worinwherein
X unabhängig voneinander OH, CH3, O[CH2]PCH3; Y [ChUt, [(CH2)rNH(CH2)s]b, [(CH2)rNH(CH2)sNH(CH2)z]b;
Figure imgf000005_0002
t 0 - 10; n 1 - 3;X independently of one another OH, CH3, O [CH2] P CH3; Y [chuť, [(CH 2) r NH (CH 2) s] b, [(CH2) RNH (CH 2) s NH (CH 2) z] b;
Figure imgf000005_0002
t 0-10; n 1 - 3;
P 0 - 5; m 4 - n; r, s, b, z unabhängig voneinander 1 -10 bedeutet.P 0 - 5; m 4 - n; r, s, b, z are independently 1 -10.
Im Allgemeinen ist die Alkoxyaminosilanverbindung (I) eine Trihydroxy-, Dialkoxy- oder Trialkoxyaminosilanverbindung. Bevorzugte Alkoxyreste X sind Methoxy und Ethoxy. Die Aminogruppe muss eine mit Isocyanatgruppen reaktive Aminogruppe, also eine primäre oder sekundäre Aminogruppe sein. Bevorzugte Alkylreste R sind Wasserstoff, Methyl und Ethyl.In general, the alkoxyaminosilane compound (I) is a trihydroxy, dialkoxy or trialkoxyaminosilane compound. Preferred alkoxy radicals X are methoxy and ethoxy. The amino group must be an isocyanate-reactive amino group, ie a primary or secondary amino group. Preferred alkyl radicals R are hydrogen, methyl and ethyl.
Bevorzugt handelt es sich bei der Alkoxyaminosilanverbindung (I) um eine Trihydroxy- aminosilanverbindung oder um eine Trialkoxyaminosilanverbindung, wobei in Formel (I) X = OH oder O[CH2]PCH3 und p = 0, 1 bedeuten.The alkoxyaminosilane compound (I) is preferably a trihydroxyaminosilane compound or a trialkoxyaminosilane compound, where in formula (I) X is OH or O [CH 2 ] p CH 3 and p is 0, 1.
Weiterhin bevorzugt handelt es sich bei der Alkoxyaminosilanverbindung (I) um eine Alkoxydiaminosilanverbindung, wobei in Formel (I) Y = [CH2]rNH[CH2]s und r, s, gleich oder verschieden, 1 , 2 bedeuten. Beispiele sind [CH2]3NH[CH2]2, [CH2]2NH[CH2]2, [CH2]NH[CH2], [CH2]3NH[CH2]3, [CH2CH(CH3)CH2]NH[CH2]2 und [CH2]2NH[CH2]3.Further preferably, the alkoxyaminosilane compound (I) is an alkoxydiaminosilane compound, wherein in formula (I) Y = [CH 2 ] r NH [CH 2 ] s and r, s, same or different, 1, 2. Examples are [CH 2 ] 3 NH [CH 2 ] 2 , [CH 2 ] 2 NH [CH 2 ] 2 , [CH 2 ] NH [CH 2 ], [CH 2 ] 3 NH [CH 2 ] 3 , [CH 2 CH (CH 3 ) CH 2 ] NH [CH 2 ] 2 and [CH 2 ] 2 NH [CH 2 ] 3 .
Insbesondere handelt es sich bei der Alkoxyaminosilanverbindung (I) um eine Trialko- xydiaminosilanverbindung, wobei in Formel (I) X = O[CH2]PCH3 mit p = 0, 1 und Y = [CH2]rNH[CH2]s mit r, s, gleich oder verschieden, 1 , 2 bedeuten. Besonders bevorzugte Alkoxyaminosilanverbindungen (I) sind 3-Triethoxysilylpropyl- amin, N-(3-Trihydroxysilylpropyl)ethylendiamin, N-(3-Trimethoxysilylpropyl)ethylen- diamin und N-(3-Methyldimethoxymethylsilyl-2-methylpropyl)ethylendiamin.In particular, the alkoxyaminosilane compound (I) is a trialkoxydiaminosilane compound, wherein in formula (I) X = O [CH 2 ] P CH 3 with p = 0, 1 and Y = [CH 2 ] r NH [CH 2 ] s with r, s, the same or different, 1, 2 mean. Particularly preferred alkoxyaminosilane compounds (I) are 3-triethoxysilylpropylamine, N- (3-trihydroxysilylpropyl) ethylenediamine, N- (3-trimethoxysilylpropyl) ethylene diamine and N- (3-methyldimethoxymethylsilyl-2-methylpropyl) ethylenediamine.
Dabei sind die Verbindungen zur Verbesserung der Haftung im allgemeinen in der Polymerreaktionsmischung in einer Konzentration von 0,01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 1 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polymerreaktionsmischung, enthalten. Dabei kann die Verbindung zur Verbesserung der Haftung auch in der Reaktionsmischung bereits mit weiteren Bestandteilen der Polymerreaktionsmischung rea- giert haben, beispielsweise über eine eventuell vorhandene OH-Gruppe.The compounds for improving the adhesion are generally contained in the polymer reaction mixture in a concentration of 0.01 to 10 wt .-%, preferably 0.1 to 1 wt .-%, based on the total weight of the polymer reaction mixture. In this case, the compound may also have reacted with other constituents of the polymer reaction mixture in the reaction mixture to improve the adhesion, for example via a possibly present OH group.
Unter einer Mischung zur Herstellung eines Epoxidharzes werden im Rahmen dieser Erfindung Mischungen verstanden, die Verbindungen, enthaltend Epoxidgruppen, und geeignete Härter enthalten. Dabei sind die Mischungen in der Lage, ausgehend von den Verbindungen, enthaltend Epoxidgruppen, über diese Epoxidgruppen durch PoIy- addition mit geeigneten Härtern Epoxidharze zu bilden. Dabei wird im rahmen der Erfindung von einer Mischung zur Herstellung eines Epoxidharzes gesprochen, wenn der Reaktionsumsatz, bezogen auf die zur Herstellung des Epoxidharzes eingesetzten Epoxidgruppen vorzugsweise kleiner als 90 %, besonders bevorzugt kleiner als 75 % und insbesondere kleiner als 50 % ist.In the context of this invention, a mixture for producing an epoxy resin is understood as meaning mixtures which comprise compounds containing epoxide groups and suitable hardeners. The mixtures are able, starting from the compounds containing epoxide groups, to form epoxy resins via these epoxide groups by polyaddition with suitable hardeners. It is spoken in the invention of a mixture for producing an epoxy resin, when the reaction conversion, based on the epoxy groups used for the preparation of the epoxy resin is preferably less than 90%, more preferably less than 75% and in particular less than 50%.
Als Verbindungen, enthaltend Epoxidgruppen, werden vorzugsweise Verbindungen eingesetzt, welche zumindest zwei Epoxidgruppen aufweisen und bei Raumtemperatur flüssig sind. Dabei können auch Mischungen unterschiedlicher Verbindungen, enthal- tend Epoxidgruppen eingesetzt werden. Vorzugsweise sind diese Verbindungen hydrophob oder die Mischungen enthalten zumindest eine Verbindung, enthaltend Epoxidgruppen, die hydrophob ist. Solche hydrophoben Verbindungen werden beispielsweise durch Kondensationsreaktion von Bisphenol A oder Bisphenol F mit Epichlor- hydrin erhalten. Diese Verbindungen können einzeln oder als Mischungen eingesetzt werden.As compounds containing epoxide groups, compounds are preferably used which have at least two epoxide groups and are liquid at room temperature. It is also possible to use mixtures of different compounds, including epoxide groups. Preferably, these compounds are hydrophobic or the mixtures contain at least one compound containing epoxide groups that is hydrophobic. Such hydrophobic compounds are obtained, for example, by condensation reaction of bisphenol A or bisphenol F with epichlorohydrin. These compounds can be used individually or as mixtures.
In einer Ausführungsform werden Mischungen aus oben genannten hydrophoben Verbindungen, enthaltend Epoxidgruppen, mit selbst emulgierbaren hydrophilen Verbindungen, enthaltend Epoxidgruppen, eingesetzt. Dabei werden diese hydrophilen Ver- bindungen durch Einführen von hydrophilen Gruppen in die Hauptkette der Verbindung, enthaltend Epoxidgruppen, erhalten. Solche Verbindungen und Verfahren zu deren Herstellung sind beispielweise in JP-A-7-206982 und JP-A-7-304853 offenbart.In one embodiment, mixtures of the abovementioned hydrophobic compounds containing epoxide groups with self-emulsifiable hydrophilic compounds containing epoxide groups are used. These hydrophilic compounds are obtained by introducing hydrophilic groups into the main chain of the compound containing epoxide groups. Such compounds and processes for their preparation are disclosed, for example, in JP-A-7-206982 and JP-A-7-304853.
Als Härter dienen Verbindungen, welche die Homopolymerisation der Verbindungen, enthaltend Epoxidgruppen, katalysieren oder welche kovalent mit den Epoxidgruppen oder der sekundären Hydroxylgruppen reagieren, wie Polyamine, Polyaminoamide, Ketimine, Carbonsäureanhydride und Melamin- Harnstoff- Phenol- und Formalde- hydaddukte. Vorzugsweise werden Ketimine, erhältlich durch Umsetzen einer Verbindung mit primärere oder sekundärer Aminogruppe, wie Diethylentriamin, Triethylen- tetramin, Propylendiamin oder Xylylendiamin mit einer Carbonylverbindung, wie Aceton, Methylethylketon oder Isobutylmethylketon, alphatische, alicyclische und aromati- sehe Polyaminverbindungen und Polyamidverbindungen eingesetzt. Besonders bevorzugt werden als Härter Ketimine oder verträgliche Mischungen, enthaltend Ketimine, eingesetzt.Hardeners are compounds which catalyze the homopolymerization of the compounds containing epoxide groups or which react covalently with the epoxide groups or the secondary hydroxyl groups, such as polyamines, polyaminoamides, ketimines, carboxylic anhydrides and melamine-urea-phenol and formaldehyde. hydaddukte. Preferably, ketimines obtainable by reacting a compound having a primary or secondary amino group such as diethylenetriamine, triethylenetetramine, propylenediamine or xylylenediamine with a carbonyl compound such as acetone, methyl ethyl ketone or isobutyl methyl ketone, aliphatic, alicyclic and aromatic polyamine compounds and polyamide compounds. Particularly preferred hardeners are ketimines or compatible mixtures containing ketimines.
Das Verhältnis an reaktiven Gruppen im Härter zu Epoxidgruppen ist vorzugsweise von 0,7:1 bis 1 ,5:1 , besonders bevorzugt von 1 ,1 :1 bis 1 ,4:1.The ratio of reactive groups in the curing agent to epoxide groups is preferably from 0.7: 1 to 1.5: 1, more preferably from 1.1: 1 to 1.4: 1.
Weiter können bei der Herstellung der Epoxydharze neben den Verbindungen, enthaltend Epoxidgruppen, und den eingesetzten Härtern noch weitere Zusatzstoffe, wie Lösemittel, reaktiv-Verdünnungsmittel, Füllstoffe und Pigmente gegeben werden. Solche Zusatzstoffe sind dem Fachmann bekannt.Furthermore, in the preparation of the epoxy resins, in addition to the compounds containing epoxy groups, and the hardeners used, further additives, such as solvents, reactive diluents, fillers and pigments, may be added. Such additives are known to the person skilled in the art.
Unter einer Polyurethanreaktionsmischung wird eine Mischung aus Verbindungen mit Isocyanatgruppen und Verbindungen mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen verstanden, wobei der Reaktionsumsatz, bezogen auf die zur Herstellung der Polyu- rethanreaktionsmischung eingesetzten Isocyanatgruppen vorzugsweise kleiner 90 %, besonders bevorzugt kleiner 75 % und insbesondere kleiner 50% ist. Dabei umfassen die Verbindungen mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen sowohl hochmolekulare Verbindungen, wie Polyether- und Polyesterole als auch niedermolekulare Verbindungen, wie beispielsweise Glycerin, Glycol und auch Wasser. Ist der Reaktionsum- satz, bezogen auf die Isocyanatgruppe, größer als 90% wird im Folgenden von einem Polyurethan gesprochen. Dabei kann eine Polyurethanreaktionsmischung auch weitere Reaktionsmischungen zur Herstellung von Polymeren enthalten. Als weitere Reaktionsmischungen zur Herstellung von Polymeren können beispielsweise Reaktionsmischungen zur Herstellung von Epoxiden, Acrylaten oder Polyesterharzen eingesetzt werden. Der Anteil an weiteren Reaktionsmischungen zur Herstellung von Polymeren beträgt dabei vorzugsweise weniger als 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Polyurethanreaktionsmischung. Besonders bevorzugt enthält die Polyurethanreaktionsmischung keine weiteren Reaktionsmischungen zur Herstellung von Polymeren.A polyurethane reaction mixture is understood as meaning a mixture of compounds having isocyanate groups and compounds having isocyanate-reactive groups, the reaction conversion, based on the isocyanate groups used to prepare the polyurethane reaction mixture, being preferably less than 90%, particularly preferably less than 75% and in particular less than 50% , The compounds containing isocyanate-reactive groups include both high molecular weight compounds such as polyether and polyesterols and low molecular weight compounds such as glycerol, glycol and water. If the reaction conversion, based on the isocyanate group, is greater than 90%, the following is referred to as a polyurethane. In this case, a polyurethane reaction mixture also contain other reaction mixtures for the preparation of polymers. As further reaction mixtures for the preparation of polymers, for example, reaction mixtures for the production of epoxides, acrylates or polyester resins can be used. The proportion of further reaction mixtures for the preparation of polymers is preferably less than 50 wt .-%, based on the total weight of the polyurethane reaction mixture. The polyurethane reaction mixture particularly preferably contains no further reaction mixtures for the preparation of polymers.
Bei der Polyurethanreaktionsmischung kann es sich um sogenannte feuchtigkeitshär- tende Systeme handeln. Diese umfassen Isocyanatprepolymere, welche durch Zugabe von Wasser bzw. durch Luftfeuchtigkeit unter Bildung von in erster Linie Harnstoffgrup- pen Polyurethane bzw. Polyharnstoffe bilden.The polyurethane reaction mixture may be so-called moisture-curing systems. These include isocyanate prepolymers which form polyurethanes or polyureas by adding water or by atmospheric moisture to form urea groups in the first place.
Vorzugsweise werden zur Herstellung der Polyurethanreaktionsmischung sogenannte Zweikomponenten-Systeme eingesetzt. Dazu wird eine Isocyanatkomponente, enthaltend Verbindungen Isocyanatgruppen, und eine Polyolkomponente, enthaltend Verbin- düngen mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen in solchen Mengenverhältnissen vermischt, dass der Isocyanatindex im Bereich von 40 bis 300, vorzugsweise 60 bis 200 und besonders bevorzugt 80 bis 150 ist.Preferably, so-called two-component systems are used to prepare the polyurethane reaction mixture. For this purpose, an isocyanate component containing compounds isocyanate groups, and a polyol component containing compounds fertilize mixed with isocyanate-reactive groups in such proportions that the isocyanate index in the range of 40 to 300, preferably 60 to 200 and particularly preferably 80 to 150.
Dabei wird unter Isocyanatindex im Rahmen der vorliegenden Erfindung das stöchio- metrische Verhältnis von Isocyanatgruppen zu mit Isocyanat reaktiven Gruppen, multipliziert mit 100, verstanden. Unter mit Isocyanat reaktiven Gruppen werden dabei alle in der Reaktionsmischung enthaltenen, mit Isocyanat reaktiven Gruppen, einschließlich chemischer Treibmittel, verstanden, nicht aber die Isocyanatgruppe selbst.In the context of the present invention, isocyanate index is understood to mean the stoichiometric ratio of isocyanate groups to isocyanate-reactive groups multiplied by 100. Isocyanate-reactive groups are understood to mean all isocyanate-reactive groups contained in the reaction mixture, including chemical blowing agents, but not the isocyanate group itself.
Die Polyurethanreaktionsmischung wird vorzugsweise erhalten durch Vermischen von a) Isocyanaten mit b) höhermolekularen Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Wasserstoffatomen sowie gegebenenfalls c) Kettenverlängerungsmitteln und/oder Vernetzungsmitteln, d) Katalysatoren und e) sonstiger Zusatz- stoffe. Besonders bevorzugt werden als Komponenten a) und b) sowie gegebenenfalls c) bis e) solche Verbindungen eingesetzt, die zu einer hydrophoben Polyurethanreaktionsmischung und zu einem hydrophoben Polyurethan führen.The polyurethane reaction mixture is preferably obtained by mixing a) isocyanates with b) relatively high molecular weight compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms and optionally c) chain extenders and / or crosslinking agents, d) catalysts and e) other additives. Particularly preferred components a) and b) and optionally c) to e) are those compounds which lead to a hydrophobic polyurethane reaction mixture and to a hydrophobic polyurethane.
Als Isocyanate a) können prinzipiell alle bei Raumtemperatur flüssigen Isocyanate mit mindestens zwei Isocyanatgruppen eingesetzt werden. Vorzugsweise kommen aromatische Isocyanate zum Einsatz, besonders bevorzugt Isomere des Toluylendiisocya- nats (TDI) und des Diphenylmethandiisocyanats (MDI), insbesondere Mischungen aus MDI und Polyphenylenpolymethylenpolyisocyanaten (Roh-MDI). Die Isocyanate können auch modifiziert sein, beispielsweise durch den Einbau von Isocyanuratgruppen und Carbodiimidgruppen und insbesondere durch den Einbau von Urethangruppen. Die letztgenannten Verbindungen werden durch Umsetzung von Isocyanaten mit einem Unterschuss an mit Verbindungen mit mindestens zwei aktiven Wasserstoffatomen hergestellt und üblicherweise als NCO-Prepolymere bezeichnet. Ihr NCO-Gehalt liegt zumeist im Bereich zwischen 2 und 32 Gew.-%. Vorzugsweise enthalten die Iso- cyanate a) Roh-MDI, wodurch die Stabilität des erhaltenen Polyurethans erhöht wird.As isocyanates a), it is possible in principle to use all isocyanates which are liquid at room temperature and contain at least two isocyanate groups. Aromatic isocyanates are preferably used, particularly preferably isomers of toluene diisocyanate (TDI) and of diphenylmethane diisocyanate (MDI), in particular mixtures of MDI and polyphenylene polymethylene polyisocyanates (crude MDI). The isocyanates may also be modified, for example by the incorporation of isocyanurate groups and carbodiimide groups and in particular by the incorporation of urethane groups. The latter compounds are prepared by reacting isocyanates with a deficit of compounds having at least two active hydrogen atoms and commonly referred to as NCO prepolymers. Their NCO content is usually in the range between 2 and 32 wt .-%. The isocyanates a) preferably comprise crude MDI, which increases the stability of the resulting polyurethane.
Bei Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen es auf eine hohe Farbstabilität ankommt, ist die Verwendung von Mischungen, enthaltend aliphatische Isocyanate und aromatische Isocyanate, bevorzugt. Besonders bevorzugt werden aus- schließlich aliphatische Isocyanate eingesetzt. In einer besonderen Ausführungsform kann eine Oberschicht aus Polyurethan auf Basis eines aliphatischen Isocyanates eingesetzt werden, um die Deckschicht auf Basis von aromatischem Isocyanat vor dem Vergilben zu schützen. Dabei kann die Oberschicht auch mineralisches Material enthalten. Bevorzugte Vertreter aliphatischer Isocyanate sind Hexamethylendiisocyanat (HDI) und Isophorondiisocyanat (IPDI). Auf Grund der hohen Flüchtigkeit der aliphatischen Isocyanate werden diese zumeist in Form ihrer Umsetzungsprodukte, insbesondere als Biurete, Allophanate, Urethonimine oder Isocyanurate eingesetzt. Weiter können die Isocyanate a) auch in Form ihrer Prepolymere verwendet werden. Dazu werden die Isocyanate a) in bekannter Weise im Überschuss mit gegenüber Iso- cyanat reaktiven Verbindungen, beispielsweise mit den unter unter b) aufgeführten höhermolekularen Verbindungen mit zumindest 2 gegenüber Isocyanat reaktiven Gruppen, zu Prepolymeren umgesetzt.In applications of the process according to the invention, in which high color stability is important, the use of mixtures containing aliphatic isocyanates and aromatic isocyanates is preferred. Particular preference is given to using exclusively aliphatic isocyanates. In a particular embodiment, an upper layer of aliphatic isocyanate-based polyurethane may be used to protect the aromatic isocyanate-based topcoat from yellowing. The upper layer may also contain mineral material. Preferred representatives of aliphatic isocyanates are hexamethylene diisocyanate (HDI) and isophorone diisocyanate (IPDI). Because of the high volatility of the aliphatic isocyanates, these are mostly used in the form of their reaction products, in particular as biurets, allophanates, urethonimines or isocyanurates. Furthermore, the isocyanates a) can also be used in the form of their prepolymers. For this purpose, the isocyanates a) are reacted in a known manner in excess with isocyanate-reactive compounds, for example with the higher molecular weight compounds listed under b) with at least 2 isocyanate-reactive groups, to give prepolymers.
Als höhermolekularen Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Wasserstoffatomen b) werden vorzugsweise Verbindungen eingesetzt, die als ge- genüber Isocyanat reaktive Gruppe Hydroxylgruppen oder Aminogruppen aufweisen. Aminogruppen als gegenüber Isocyanaten reaktive Gruppen führen zur Bildung von Harnstoffgruppen, die wiederum zu einem überwiegend spröden Polyurethan aushärten, das jedoch eine sehr gute Hydrolyse- und Chemikalienbeständigkeit aufweist. Vorzugsweise werden mehrfunktionelle Alkohole als höhermolekularen Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Wasserstoffatomen b) eingesetzt, da diese in der Regel langsamer reagieren als Verbindungen mit Aminogruppen und damit längere Verarbeitungszeiten erlauben. Darüber hinaus wird bei Verwendung mehrwertiger Alkohole bei entsprechend hohen Molmassen, beispielsweise größer 1500 g/mol, ein relativ elastisches Material erhalten.As relatively high molecular weight compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms b) it is preferred to use compounds which have hydroxyl groups or amino groups as the group reactive toward isocyanate. Amino groups as isocyanate-reactive groups lead to the formation of urea groups, which in turn harden to a predominantly brittle polyurethane, but which has a very good resistance to hydrolysis and chemicals. Polyfunctional alcohols are preferably used as relatively high molecular weight compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms b), since these generally react more slowly than compounds having amino groups and thus allow longer processing times. In addition, when using polyhydric alcohols with correspondingly high molar masses, for example greater than 1500 g / mol, a relatively elastic material is obtained.
Als höhermolekulare, mehrfunktionelle Alkohole können beispielsweise Polyether oder Polyester eingesetzt werden. Gemeinsam mit den genannten Verbindungen können weitere Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen eingesetzt werden.As higher molecular weight, polyfunctional alcohols, for example, polyether or polyester can be used. Together with the compounds mentioned further compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms can be used.
Auf Grund ihrer hohen Hydrolysebeständigkeit sind Polyetheralkohole als höhermolekularen Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Wasserstoffatomen b) bevorzugt. Diese werden nach üblichen und bekannten Verfahren, zumeist durch Anlagerung von Alkylenoxiden an H-funktionelle Startsubstanzen, herge- stellt. Die mitverwendeten Polyetheralkohole haben vorzugsweise eine Funktionalität von mindestens 2 und eine Hydroxylzahl von mindestens 10 mg KOH/g, vorzugsweise mindestens 15 mg KOH/g, insbesondere im Bereich von 20 bis 600 mg KOH/g. Ihre Herstellung erfolgt auf üblichem Wege durch Umsetzung von mindestens difunktionel- len Startsubstanzen mit Alkylenoxiden. Als Startsubstanzen können vorzugsweise Al- kohole mit mindestens zwei Hydroxylgruppen im Molekül eingesetzt werden, beispielsweise Propylenglycol, Monoethylenglycol, Diethylenglycol, Dipropylenglycol, Tripropylenglycol. Höherfunktionelle Startsubstanzen können vorzugsweise Glycerin, Trimethylolpropan, Pentaerythrit, Sorbit und Saccharose sein. Als Alkylenoxide werden vorzugsweise Ethylenoxid und Propylenoxid, insbesondere Propylenoxid eingesetzt.Due to their high resistance to hydrolysis, polyether alcohols are preferred as relatively high molecular weight compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms b). These are prepared by customary and known processes, usually by addition of alkylene oxides onto H-functional starter substances. The co-used polyether alcohols preferably have a functionality of at least 2 and a hydroxyl value of at least 10 mg KOH / g, preferably at least 15 mg KOH / g, in particular in the range of 20 to 600 mg KOH / g. They are prepared in the usual way by reaction of at least difunctional starter substances with alkylene oxides. Alcohols having at least two hydroxyl groups in the molecule can preferably be used as starting substances, for example propylene glycol, monoethylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol. Higher functional starter substances may preferably be glycerol, trimethylolpropane, pentaerythritol, sorbitol and sucrose. The alkylene oxides used are preferably ethylene oxide and propylene oxide, in particular propylene oxide.
Vorzugsweise enthalten erfindungsgemäße Reaktionsmischungen Verbindungen mit hydrophoben Gruppen. Besonders bevorzugt handelt es sich dabei um hydroxylfunk- tionalisierte Verbindungen mit hydrophoben Gruppen. Solche hydrophoben Gruppen haben Kohlenwasserstoffgruppen mit vorzugsweise mehr als 6, besonders bevorzugt mehr als 8 und weniger als 200 und insbesondere mehr als 10 und weniger als 100 Kohlenstoffatomen. Die Verbindungen mit hydrophoben Gruppen können als separate Komponente oder als Bestandteil einer der Komponenten a) bis e) zur Herstellung der Reaktionsmischung eingesetzt werden. Vorzugsweise handelt es sich bei den hydro- xylfunktionalisierten hydrophoben Verbindungen um Verbindungen, die der Definition der höhermolekularen Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanaten reaktiven Wasserstoffatomen b) entspricht. Dabei kann die Komponente b) hydroxylfunk- tionalisierte hydrophobe Verbindungen enthalten oder vorzugsweise daraus bestehen.Preferably, reaction mixtures according to the invention contain compounds having hydrophobic groups. Particularly preferably, these are hydroxyl- functionalized compounds with hydrophobic groups. Such hydrophobic groups have hydrocarbon groups of preferably more than 6, more preferably more than 8 and less than 200 and more preferably more than 10 and less than 100 carbon atoms. The compounds having hydrophobic groups can be used as a separate component or as a constituent of one of components a) to e) for the preparation of the reaction mixture. The hydroxyl-functionalized hydrophobic compounds are preferably compounds which correspond to the definition of the relatively high molecular weight compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms b). Component b) may contain or preferably consist of hydroxyl-functionalized hydrophobic compounds.
Als hydroxylfunktionalisierte hydrophobe Verbindung wird vorzugsweise eine hydroxy- funktionalisierte fettchemische Verbindung, ein fettchemisches Polyol, eingesetzt.The hydroxyl-functionalized hydrophobic compound used is preferably a hydroxy-functionalized oleochemical compound, a fat-chemical polyol.
Es sind eine Reihe von hydroxylfunktionellen fettchemischen Verbindungen bekannt, die verwendet werden können. Beispiele sind Rizinusöl, mit Hydroxylgruppen modifizierte Öle wie Traubenkernöl, Schwarzkümmelöl, Kürbiskernöl, Borretschsamenöl, Sojaöl, Weizenkeimöl, Rapsöl, Sonnenblumenöl, Erdnussöl, Aprikosenkernöl, Pista- zienkernöl, Mandelöl, Olivenöl, Macadamianussöl, Avocadoöl, Sanddornöl, Sesamöl, Haselnussöl, Nachtkerzenöl, Wildrosenöl, Hanföl, Distelöl, Walnussöl, mit Hydroxylgruppen modifizierte Fettsäureester auf Basis von Myristoleinsäure, Palmitoleinsäure, Ölsäure, Vaccensäure, Petroselinsäure, Gadoleinsäure, Erucasäure, Nervon- säure, Linolsäure, Linolensäure, Stearidonsäure, Arachidonsäure, Timnodonsäure, Clupanodonsäure, Cervonsäure. Bevorzugt eingesetzt werden hierbei das Rizinusöl und dessen Umsetzungsprodukte mit Alkylenoxiden oder Keton-Formaldehyd-Harzen. Letztgenannte Verbindungen werden beispielsweise von der Bayer AG unter der Bezeichnung Desmophen® 1 150 vertrieben.A number of hydroxyl functional oleochemical compounds are known that can be used. Examples are castor oil, hydroxyl group-modified oils such as grapeseed oil, black cumin oil, pumpkin seed oil, borage seed oil, soybean oil, wheat germ oil, rapeseed oil, sunflower oil, peanut oil, apricot kernel oil, pistachio kernel oil, almond oil, olive oil, macadamia nut oil, avocado oil, sea buckthorn oil, sesame oil, hazelnut oil, evening primrose oil, wild rose oil , Hemp oil, thistle oil, walnut oil, hydroxyl-modified fatty acid esters based on myristoleic acid, palmitoleic acid, oleic acid, vaccenic acid, petroselinic acid, gadoleic acid, erucic acid, neuronic acid, linoleic acid, linolenic acid, stearidonic acid, arachidonic acid, timnodonic acid, clupanodonic acid, cervonic acid. The castor oil and its reaction products with alkylene oxides or ketone-formaldehyde resins are preferably used here. The latter compounds are sold, for example, by Bayer AG under the name Desmophen ® 1150.
Eine weitere bevorzugt eingesetzte Gruppe von fettchemischen Polyolen kann durch Ringöffnung epoxidierter Fettsäureester bei gleichzeitiger Umsetzung mit Alkoholen und gegebenenfalls folgenden weiteren Umesterungsreaktionen gewonnen werden. Der Einbau von Hydroxylgruppen in Öle und Fette erfolgt in der Hauptsache durch Epoxydierung der in diesen Produkten enthaltenen olefinischen Doppelbindung gefolgt von der Umsetzung der gebildeten Epoxidgruppen mit einem ein- oder mehrwertigen Alkohol. Dabei wird aus dem Epoxidring eine Hydroxylgruppe oder bei mehrfunktionel- len Alkoholen eine Struktur mit einer höheren Anzahl an OH-Gruppen. Da Öle und Fette meist Glyzerinester sind, laufen bei den oben genannten Reaktionen noch parallele Umesterungsreaktionen ab. Die so erhaltenen Verbindungen haben vorzugsweise ein Molekulargewicht im Bereich zwischen 500 und 1500 g/mol. Derartige Produkte wer- den beispielsweise von der Firma Henkel angeboten. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält die höhermolekularen Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Wasserstoffatomen b) mindestens ein fettchemisches Polyol und mindestens ein mit Phenol modifiziertes aromatisches Kohlenwasserstoffharz, insbesondere ein Inden-Cumaron-Harz. Polyurethanreaktionsmischungen auf Basis dieser Komponente b) weisen eine derart hohe Hydrophobie auf, dass sie prinzipiell sogar unter Wasser zu aushärten können, bzw. der Einbau bei Regen möglich ist.A further preferred group of oleochemical polyols can be obtained by ring opening of epoxidized fatty acid esters with simultaneous reaction with alcohols and optionally following further transesterification reactions. The incorporation of hydroxyl groups in oils and fats is carried out mainly by epoxidation of the olefinic double bond contained in these products followed by the reaction of the epoxide groups formed with a monohydric or polyhydric alcohol. In this case, the epoxide ring becomes a hydroxyl group or, in the case of polyfunctional alcohols, a structure with a higher number of OH groups. Since oils and fats are usually glycerol esters, parallel transesterification reactions take place in the reactions mentioned above. The compounds thus obtained preferably have a molecular weight in the range between 500 and 1500 g / mol. Such products are offered, for example, by Henkel. In a particularly preferred embodiment of the process according to the invention, the higher molecular weight compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms b) at least one fat chemical polyol and at least one phenol-modified aromatic hydrocarbon resin, in particular an indene coumarone resin. Polyurethane reaction mixtures based on this component b) have such a high hydrophobicity that, in principle, they can even cure under water, or the incorporation in the case of rain is possible.
Als mit Phenol modifizierte aromatisches Kohlenwasserstoffharze mit einer endständi- gen Phenolgruppe, werden vorzugsweise mit Phenol modifizierte Inden-Cumaron- Harze, besonders bevorzugt technische Gemische von aromatischen Kohlenwasserstoffharzen verwendet. Derartige Produkte sind handelsüblich und werden beispielsweise von der Firma Rütgers VFT AG unter dem Handelsnamen NOVARES® angeboten.As the phenol-modified aromatic hydrocarbon resins having a terminal phenol group, phenol-modified indene-coumarone resins, particularly preferably technical mixtures of aromatic hydrocarbon resins, are preferably used. Such products are commercially available and are offered for example by Rutgers VFT AG under the trade name NOVARES ®.
Die mit Phenol modifizierten aromatischen Kohlenwasserstoffharze, insbesondere die mit Phenol modifizierten Inden-Cumaron-Harze, weisen zumeist einen OH-Gehalt zwischen 0,5 und 5,0 Gew.-% auf.The phenol-modified aromatic hydrocarbon resins, in particular the phenol-modified indene-coumarone resins, usually have an OH content between 0.5 and 5.0 wt .-% on.
Vorzugsweise werden das fettchemische Polyol und das mit Phenol modifizierte aromatische Kohlenwasserstoffharz, insbesondere das Inden-Cumaron-Harz in einem Gewichtsverhältnis von 100 : 1 bis 100 : 50 eingesetzt.Preferably, the fat chemical polyol and the phenol-modified aromatic hydrocarbon resin, especially the indene-coumarone resin, are used in a weight ratio of 100: 1 to 100: 50.
Bei der Herstellung einer erfindungsgemäßen Polyurethanreaktionsmischung kann ein Kettenverlängerungsmittel c) eingesetzt werden. Dabei kann auch jedoch auf das Kettenverlängerungsmittel c) verzichtet werden. Zur Modifizierung der mechanischen Eigenschaften, z.B. der Härte, kann sich allerdings der Zusatz von Kettenverlängerungsmitteln, Vernetzungsmitteln oder gegebenenfalls auch Gemischen davon als vorteilhaft erweisen.In the preparation of a polyurethane reaction mixture according to the invention, a chain extender c) can be used. However, it is also possible to dispense with the chain extender c). To modify the mechanical properties, e.g. However, the hardness, the addition of chain extenders, crosslinking agents or optionally mixtures thereof may prove advantageous.
Werden niedermolekulare Kettenverlängerungsmittel und/oder Vernetzungsmittel c) eingesetzt, können bei der Herstellung von Polyurethanen bekannten Kettenverlänge- rer eingesetzt werden. Dies sind vorzugsweise niedermolekulare Verbindungen mit gegenüber Isocyanaten reaktiven Gruppen mit einem Molekulargewicht von 62 bis 400 g/mol, beispielsweise Glycerin, Trimethylolpropan, bekannte Glycolderivate, Butandiol und Diamine. Weitere mögliche niedermolekulare Kettenverlängerungsmittel und/oder Vernetzungsmittel sind beispielsweise im "Kunststoffhandbuch, Band 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3. Auflage 1993, Kapitel 3.2 und 3.3.2 angegeben.If low molecular weight chain extenders and / or crosslinking agents c) are used, known chain extenders can be used in the preparation of polyurethanes. These are preferably low molecular weight compounds with isocyanate-reactive groups having a molecular weight of 62 to 400 g / mol, for example glycerol, trimethylolpropane, known glycol derivatives, butanediol and diamines. Further possible low molecular weight chain extenders and / or crosslinking agents are given, for example, in "Kunststoffhandbuch, Volume 7, Polyurethanes", Carl Hanser Verlag, 3rd edition 1993, Chapter 3.2 and 3.3.2.
Die eingesetzten Polyurethane können prinzipiell ohne die Anwesenheit von Katalysatoren d) hergestellt werden. Zur Verbesserung der Aushärtung können Katalysatoren d) mit verwendet werden. Als Katalysatoren d) sollten vorzugsweise solche ausgewählt werden, die eine möglichst lange Reaktionszeit bewirken. Dadurch ist es möglich, dass die Polyurethanreaktionsmischung lange flüssig bleibt. Solche Katalysatoren sind dem Fachmann bekannt. Prinzipiell ist es, wie beschrieben, möglich, auch ganz ohne Katalysator zu arbeiten.The polyurethanes used can in principle be prepared without the presence of catalysts d). To improve the curing catalysts d) can be used with. As catalysts d) should preferably be selected which cause the longest possible reaction time. This makes it possible for the polyurethane reaction mixture to remain liquid for a long time. Such catalysts are known to the person skilled in the art. In principle, as described, it is possible to work without a catalyst.
Der Polyurethanreaktionsmischung können weitere übliche Bestandteile zugesetzt werden, beispielsweise übliche Zusatzstoffe e). Diese umfassen beispielsweise übliche Füllstoffe. Vorzugsweise werden als Füllstoffe die an sich bekannten, üblichen organischen und anorganischen Füllstoffe, Verstärkungsmittel und Beschwerungsmittel ver- wendet. Im einzelnen seien beispielhaft genannt: anorganische Füllstoffe, wie silikatische Mineralien, beispielsweise Schichtsilikate, wie Antigorit, Serpentin, Hornblenden, Amphibole, Chrisotil, Metalloxide, wie Kaolin, Aluminiumoxide, Titanoxide und Eisenoxide, Metallsalze, wie Kreide, Schwerspat und anorganische Pigmente, wie Cadmi- umsulfid, Zinksulfid sowie Glas. Vorzugsweise verwendet werden Kaolin (China Clay), Aluminiumsilikat und Copräzipitate aus Bariumsulfat und Aluminiumsilikat sowie natürliche und synthetische faserförmige Mineralien, wie Wollastonit, Metall- und insbesondere Glasfasern verschiedener Länge, die gegebenenfalls geschlichtet sein können. Als organische Füllstoffe kommen beispielsweise in Betracht: Russ, Melamin, KoI- lophonium, Cyclopentadienylharze und Pfropfpolymerisate sowie Cellulosefasern, Po- lyamid-, Polyacrylnitril-, Polyurethan-, Polyesterfasern auf der Grundlage von aromatischen und/oder aliphatischen Dicarbonsäureestern und insbesondere Kohlenstofffasern.The polyurethane reaction mixture may be added to other conventional ingredients, for example conventional additives e). These include, for example, conventional fillers. The fillers used are preferably the conventional, customary organic and inorganic fillers, reinforcing agents and weighting agents. Specific examples are: inorganic fillers, such as silicate minerals, for example phyllosilicates, such as antigorite, serpentine, hornblende, amphiboles, chrysotile, metal oxides, such as kaolin, aluminas, titanium oxides and iron oxides, metal salts, such as chalk, barite and inorganic pigments, such as Cadmi - sulfide, zinc sulfide and glass. Preference is given to using kaolin (China Clay), aluminum silicate and coprecipitates of barium sulfate and aluminum silicate, and natural and synthetic fibrous minerals, such as wollastonite, metal fibers and in particular glass fibers of various lengths, which may optionally be sized. Suitable organic fillers are, for example, carbon black, melamine, rosin, cyclopentadienyl resins and graft polymers and also cellulose fibers, polyamide, polyacrylonitrile, polyurethane and polyester fibers based on aromatic and / or aliphatic dicarboxylic acid esters and in particular carbon fibers.
Werden oben genannte anorganische Füllstoffe als Zusatzstoffe e) eingesetzt, weisen diese vorzugsweise eine andere Mineralstoffzusammensetzung als das mineralischen Material auf und werden nicht bei der Bestimmung der Korngrößenverteilung des mineralischen Materials berücksichtigt.If the above-mentioned inorganic fillers are used as additives e), they preferably have a different mineral composition than the mineral material and are not taken into account in the determination of the particle size distribution of the mineral material.
Die anorganischen und organischen Füllstoffe können einzeln oder als Gemische ver- wendet werden und sind in der Reaktionsmischung vorzugsweise in Mengen von 0,5 bis 50 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 40 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Komponenten a) bis e) enthalten.The inorganic and organic fillers can be used individually or as mixtures and are preferably present in the reaction mixture in amounts of from 0.5 to 50% by weight, particularly preferably from 1 to 40% by weight, based on the weight of components a ) to e).
Weiter sollte die Polyurethanreaktionsmischung Trockenmittel, beispielsweise Zeolithe, enthalten. Diese werden vorzugsweise vor der Herstellung der erfindungsgemäßenFurther, the polyurethane reaction mixture should contain desiccants, such as zeolites. These are preferably before the preparation of the invention
Reaktionsmischung der Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Wasserstoffatomen b) beziehungsweise der Komponente, welche die Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Wasserstoffatomen b) enthält, zugegeben. Durch die Zugabe der Trockenmittel wird die Anreicherung von Wasser in den Komponenten bzw. der Reaktionsmischung vermieden, wodurch die Bildung von geschäumtem Polyurethan vermieden wird. Als Additive zur Wasseradsorption werden vorzugsweise Aluminosilikate, ausgewählt aus der Gruppe der Natri- umaluminasilikate, Kaliumaluminasilikate Calciumaluminasilikate Cäsiumaluminasilika- te, Bariumaluminasilikate, Magnesiumaluminasilikate Strontiumaluminasilikate Natri- umaluminophosphate, Kaliumaluminophosphate, Calciumaluminophosphate und Mischungen davon, verwendet. Besonders bevorzugt werden Mischungen von Natrium-, Kalium- und Calciumaluminasilikaten in Ricinusöl als Trägersubstanz verwendet.Reaction mixture of the compounds with at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms b) or the component containing the compounds with at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms b) added. By adding the desiccant, the accumulation of water in the components or the reaction mixture is avoided, whereby the formation of foamed polyurethane is avoided. As additives for water adsorption are preferably aluminosilicates selected from the group of sodium. aluminasilicates, potassium aluminum silicates, calcium aluminasilicates, cesium aluminasilicates, barium aluminasilicates, magnesium aluminasilicates, strontium aluminasilicates, sodium aluminophosphates, potassium aluminophosphates, calcium aluminophosphates and mixtures thereof. Particular preference is given to using mixtures of sodium, potassium and calcium aluminasilicates in castor oil as carrier substance.
Zur Verbesserung der Langzeitstabilität der erfindungsgemäßen Deckschichten ist es weiterhin vorteilhaft, Mittel gegen den Angriff von Kleinlebewesen zuzusetzen. Außerdem ist der Zusatz von UV-Stabilisatoren vorteilhaft, um eine Versprödung der Form- körper zu vermeiden. Solche Zusatzstoffe sind bekannt und beispielsweise im "Kunststoffhandbuch, Band 7, Polyurethane", Carl Hanser Verlag, 3. Auflage 1993, Kapitel 3.4 angegeben.To improve the long-term stability of the cover layers according to the invention, it is also advantageous to add agents against the attack of microorganisms. In addition, the addition of UV stabilizers is advantageous in order to avoid embrittlement of the molded body. Such additives are known and, for example, in "Plastics Handbook, Volume 7, Polyurethanes", Carl Hanser Verlag, 3rd edition 1993, Chapter 3.4.
Der Zusatz der Komponenten c), d) und e) erfolgt vorzugsweise zu den Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen. Diese Abmi- schung wird in der Technik häufig als Polyolkomponente bezeichnet.The addition of components c), d) and e) is preferably carried out to the compounds having at least two hydrogen atoms reactive with isocyanate groups. This blend is often referred to in the art as a polyol component.
Die Kombination der Isocyanate mit den Verbindungen mit mindestens zwei mit Isocyanatgruppen reaktiven Wasserstoffatomen sollte in einem solchen Verhältnis erfolgen, dass vorzugsweise ein stöchiometrischer Überschuss an Isocyanatgruppen vorliegt.The combination of the isocyanates with the compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms should be carried out in such a ratio that preferably there is a stoichiometric excess of isocyanate groups.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden Polyurethanreaktionsmischungen eingesetzt, die zu hydrophoben, im Wesentlichen kompakten Polyurethanen führen. Als kompaktes Polyurethan wird ein Polyurethan bezeichnet, das im Wesentli- chen frei von Gaseinschlüssen ist. Vorzugsweise ist die Dichte eines kompakten Polyurethans größer 0,8 g/cm3, besonders bevorzugt größer 0,9 g/cm3 und insbesondere größer 1 ,0 g/cm3.In a preferred embodiment of the invention, polyurethane reaction mixtures are used which lead to hydrophobic, substantially compact polyurethanes. A compact polyurethane is a polyurethane that is essentially free of gas inclusions. The density of a compact polyurethane is preferably greater than 0.8 g / cm 3 , particularly preferably greater than 0.9 g / cm 3 and in particular greater than 1.0 g / cm 3 .
Als weitere Additive können beispielsweise Materialien eingesetzt werden, die das Ab- laufen des Bindemittels von dem mineralischen Material verhindert. Als solche Additive können beispielsweise organische Fasern, wie Cellulosefasern, zugegeben werden. Des Weiteren können Polymere zugesetzt werden, die auch heute schon in den verwendeten bitumenbasierten Systemen eingesetzt werden. Vor allem sind dies Neopre- ne, Styrol-Butadien-Styrol Blockcopolymere oder deren Mischungen sowie auch alle weiteren bekannten Gummis und deren Mischungen. Die Additive können sowohl direkt dem Mineralgemisch als Pulver oder Granulat zugesetzt als auch in eine der Polyurethankomponenten dispergiert werden.For example, materials which prevent the binder from running away from the mineral material can be used as further additives. As such additives, for example, organic fibers such as cellulose fibers may be added. Furthermore, polymers can be added which are already used today in the bitumen-based systems used. Above all, these are neoprene, styrene-butadiene-styrene block copolymers or mixtures thereof as well as all other known rubbers and mixtures thereof. The additives can be added both directly to the mineral mixture as a powder or granules and dispersed in one of the polyurethane components.
Die Herstellung erfindungsgemäßer Mischungen, enthaltend gemahlenen Straßenbe- lag, mineralisches Material und eine Polymerreaktionsmischung sowie gegebenenfalls weitere Additive, ist nicht beschränkt. So kann die Herstellung beispielsweise in Mischern erfolgen, in welche der gemahlene Straßenbelag und das mineralische Material eingebracht wird und die Ausgangskomponenten zur Herstellung der Polyurethanreaktionsmischung beispielsweise durch sprühen eingebracht werden. Gegebenenfalls zuzugebende Additive werden dabei vorzugsweise zum jeweils vorteilhaften Zeitpunkt zu der Mischung zugegeben. So können diese beispielsweise in einer der Komponenten der Reaktionsmischung, beispielsweise einer der Komponenten a) bis e), gelöst oder dispensiert vorliegen und zusammen mit diesen der Mischung zugegeben werden. Ebenso können die Additive auch gesondert der Mischung zugegeben werden. Beispielsweise können Cellulosefasern zu einem solchen Zeitpunkt zugegeben werden, dass diese in der Mischung zur Herstellung von Deckenschichten homogen verteilt vorliegen, aber nicht durch den Mischvorgang zerstört werden. Dabei kann die erfindungsgemäße Mischung beispielsweise gemäß dem in DE 19632638 beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Weiter ist es beispielsweise ebenfalls möglich, zuerst die Polyurethanreaktionsmischung herzustellen und diese anschließend mit dem mineralischen Material und den gegebenenfalls weiteren Additiven zu vermischen. Gegebe- nenfalls kann in einer weiteren Ausführungsform das mineralische Material zuerst mit einigen Komponenten der Reaktionsmischung vermischt werden, beispielsweise mit den Komponenten b) und, falls vorhanden c) bis e), und anschließend die noch fehlenden Komponenten, beispielsweise die Komponente a) in einem Mischer zugegeben werden. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Mischung, enthaltend gemahlenen Straßenbelag, kann mobil an der Einbaustelle erfolgen. Ein Transport zu einer zentralen Anlage ist nicht erforderlich.The preparation of mixtures according to the invention comprising ground road surface, mineral material and a polymer reaction mixture and optionally further additives is not limited. Thus, the preparation can be done for example in mixers, in which the ground road surface and the mineral material is introduced and the starting components for the preparation of the polyurethane reaction mixture are introduced, for example by spraying. If appropriate, additives to be added are preferably added to the mixture at the respectively advantageous time. Thus, for example, they may be present in one of the components of the reaction mixture, for example one of components a) to e), dissolved or dispensed and be added to the mixture together with them. Likewise, the additives may also be added separately to the mixture. For example, cellulose fibers can be added at such a time that they are homogeneously distributed in the mixture for the preparation of ceiling layers, but are not destroyed by the mixing process. In this case, the mixture according to the invention can be prepared, for example, according to the process described in DE 19632638. Further, it is also possible, for example, to first prepare the polyurethane reaction mixture and then mix it with the mineral material and optionally other additives. If appropriate, in a further embodiment, the mineral material may first be mixed with some components of the reaction mixture, for example with components b) and, if present c) to e), and then the missing components, for example component a) in one Mixers are added. The preparation of the mixture according to the invention, comprising ground road surface, can be carried out mobile at the installation site. Transport to a central facility is not required.
Die bevorzugt eingesetzten hydrophoben Polyurethanreaktionsmischungen zeichnen sich durch eine besonders gute Verarbeitbarkeit aus. So zeigen diese Polyurethan- reaktionsmischungen und die daraus erhaltenen Polyurethane eine besonders gute Haftung. Auf Grund der Hydrophobie des Systems erfolgt die Aushärtung der Polyurethanreaktionsmischung trotz der Anwesenheit von Wasser, z.B. Regen, praktisch kompakt.The preferably used hydrophobic polyurethane reaction mixtures are characterized by a particularly good processability. Thus, these polyurethane reaction mixtures and the polyurethanes obtained therefrom show a particularly good adhesion. Due to the hydrophobicity of the system, the curing of the polyurethane reaction mixture occurs despite the presence of water, e.g. Rain, practically compact.
Beim Aufbringen der erfindungsgemäßen Mischung auf das Untergrundmaterial ist es nicht erforderlich, dass das Untergrundmaterial trocken vorliegt. Überraschenderweise gelingt es auch bei Vorliegen von nassem Untergrundmaterial, eine gute Haftung zwischen der Tragschicht bzw. der Deckschicht und dem Untergrundmaterial zu erhalten.When applying the mixture of the invention to the substrate material, it is not necessary that the substrate material is dry. Surprisingly, it is also possible in the presence of wet substrate material to obtain a good adhesion between the base layer or the top layer and the substrate material.
Die erfindungsgemäße Mischung enthält dabei vorzugsweise zwischen 1 und 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 2 bis 15 Gew.-% und insbesondere 4 bis 10 Gew.-% Polymerreaktionsmischung, bezogen auf das Gesamtgewicht der erfindungsgemäßen Mischung, enthaltend gemahlenen Straßenbelag, mineralisches Material und eine Polymerreaktionsmischung sowie gegebenenfalls weitere Additive.The mixture according to the invention preferably contains between 1 and 20 wt .-%, particularly preferably 2 to 15 wt .-% and in particular 4 to 10 wt .-% polymer reaction mixture, based on the total weight of the mixture according to the invention containing ground road surface, mineral material and a polymer reaction mixture and optionally other additives.
Der Verbund zwischen mineralischem Material und erfindungsgemäßem Bindemittel ist sehr fest. Weiterhin kommt es, insbesondere bei Einsatz von hydroxyfunktionellen Ver- bindungen mit hydrophoben Gruppen, zu praktische keinem hydrolytischen Abbau der Polyurethane und somit zu einer sehr langen Haltbarkeit der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Deckschichten. Erfindungsgemäße Deckschichten sind besonders tragfähig und damit für alle Straßen, Wege und Verkehrsflächen geeignet, besonders für Landebahnen und stärker belastete Straßen der Bauklasse V bis I, insbesondere III bis I und Landebahnen, wobei es sich bei Straßen der Bauklasse V um Anliegerstraßen, bei Straßen der Bauklasse I um Autobahnen und Schnellstraßen handelt. Dabei werden als mineralisches Material vorzugsweise die für die jeweilige Bauklasse empfohlenen Materialien eingesetzt.The bond between mineral material and binder according to the invention is very strong. Furthermore, especially when hydroxy-functional compounds are used, with hydrophobic groups, to practically no hydrolytic degradation of the polyurethanes and thus to a very long shelf life of the cover layers produced by the process according to the invention. Cover layers according to the invention are particularly load-bearing and thus suitable for all roads, paths and traffic areas, especially for runways and heavily loaded roads of class V to I, in particular III to I and runways, where it is streets of class V to residential streets, streets of the Class I is about highways and highways. In this case, the materials recommended for the respective construction class are preferably used as the mineral material.
Besonders bei Einsatz von hydrophoben Reaktionsmischungen kommt es überraschender weise zu geringer Ausbildung von Frostschäden. Ein weiterer Vorteil erfindungsgemäßer Deckschichten ist der geringe Reparaturaufwand. So reicht es aus, die Mischung zur Herstellung einer Deckschicht vor Ort in kleinen Mengen ohne Erhitzen herzustellen und auf die beschädigte Stelle aufzutragen und zu verdichten. Darüber hinaus ändern sich die mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Deckschichten über mehrere Jahre nicht. Ein weiterer Vorteil ist erfindungsgemäßer Deckschichten ist eine verbesserte Nassrutschfestigkeit, insbesondere bei Deckschichten mit hohem Polyurethananteil gegenüber Deckschichten mit hohem Bitumenanteil.Especially when using hydrophobic reaction mixtures it comes as a surprise to low formation of frost damage. Another advantage of inventive cover layers is the low repair costs. So it is sufficient to produce the mixture for producing a topcoat on the spot in small quantities without heating and apply to the damaged area and compact. In addition, the mechanical properties of the cover layers of the invention do not change over several years. A further advantage of cover layers according to the invention is improved wet skid resistance, especially in the case of cover layers with a high polyurethane content compared to cover layers with a high bitumen content.
Vorzugsweise wird die Mischung, enthaltend gemahlenen Straßenbelag, mineralisches Material und eine Polymerreaktionsmischung sowie gegebenenfalls weitere Additive, nach dem Auftragen auf ein Untergrundmaterial verdichtet. Die Intensität der Verdichtung richtet sich dabei nach der gewünschten Anwendung. So wird beispielsweise für die Herstellung von drainagefähigem Asphalt, der das Ablaufen von Feuchtigkeit ermöglicht, nur gering verdichtet, für die Herstellung von hoch belastbarem Asphalt stärker verdichtet. Die notwenige Verdichtung richtet sich auch nach der Gesteinszusammensetzung.Preferably, the mixture comprising ground paving, mineral material and a polymer reaction mixture and optionally further additives are compacted after application to a substrate material. The intensity of compaction depends on the desired application. Thus, for example, for the production of drainage-capable asphalt, which allows the drainage of moisture, only slightly compressed, compacted for the production of highly resilient asphalt more compact. The necessary compaction also depends on the rock composition.
Vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren zum Sanieren von Straßen eingesetzt. Dabei wird der gemahlene Straßenbelag vorzugsweise unmittelbar am Einsatzort durch abfräsen der sanierungsbedürftigen Straße gewonnen. Vorzugsweise wird das durch Fräsen erhaltene Material gebrochen, gemahlen und/oder gesiebt, um eine bevorzugte Korngrößenverteilung zu erhalten. Dieses Recyclingmaterial wird mir Bindemittel und weiterem mineralischen Material vermischt und vorzugsweise an Ort und Stelle wieder als Tragschicht oder Deckschicht in die Straße eingebaut. Dazu wird der entsprechende Untergrund vorzugsweise mit gängigen Haftvermittler-Systemen, beispielsweise mit Polyurethan-basiertem Sprühkleber vorbehandelt. Dies dient dazu, die Haftung zwischen den Schichten noch weiter zu verbessern und Spannungen aus- zugleichen, die durch starke Belastung, beispielsweise durch Schwerlastverkehr oder unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten zwischen Untergrund und Tragschicht oder Deckschicht, entstehen. Der Einbau erfolgt dabei mit im Straßenbau üblichem Gerät. Dabei weist das zum Einbau eingesetzte Gerät vorzugsweise eine Antihaftbeschichtung auf oder wurde mit einem Trennmittel, vorzugsweise auf biologischer Basis, benetzt. Vorzugsweise wird die eingebaute Deckschicht anschließend noch mit feinkörnigem mineralischem Material (z.B. Sand) abgestreut, um die guten Nassrutscheigenschaften noch weiter zu verbessern.Preferably, the method according to the invention is used for the rehabilitation of roads. In this case, the ground road surface is preferably obtained directly at the place of use by milling the road in need of renovation. Preferably, the material obtained by milling is crushed, ground and / or screened to obtain a preferred grain size distribution. This recycled material is mixed with me binder and other mineral material and preferably installed on the spot again as a base course or cover layer in the street. For this purpose, the corresponding substrate is preferably pretreated with conventional adhesion promoter systems, for example with polyurethane-based spray adhesive. This serves to further improve the adhesion between the layers and to compensate for stresses that arise through heavy load, for example due to heavy-load traffic or different thermal expansion coefficients between the substrate and the base course or covering layer. The installation is carried out in road construction usual device. In this case, the device used for installation preferably has a non-stick coating or was wetted with a release agent, preferably on a biological basis. Preferably, the built-in cover layer is then further sprinkled with fine-grained mineral material (eg sand) in order to improve the good wet slide properties even further.
Gegenüber dem herkömmlichen Verfahren, bei dem der neue Asphalt nur in stationären Asphaltanlagen gewonnen wird, kann durch das erfindungsgemäße Verfahren durch den Wegfall des ansonsten nötigen LKW-Transports Zeit und Energie eingespart werden. Darüber hinaus zeichnen sich erfindungsgemäße Wege, Straßen und Verkehrsflächen durch eine sehr hohe Haltbarkeit, insbesondere bei Frost-Tau-Zyklen, hohe Elastizität und außerordentlich hohe Festigkeit aus. Damit verbinden erfindungsgemäße Deckschichten die positiven Eigenschaften von bitumenbasierten Deckschichten mit Deckschichten auf Basis von Polymerreaktionsmischungen, wie Polyurethanen oder Epoxyden.Compared to the conventional method, in which the new asphalt is obtained only in stationary asphalt plants can be saved by the inventive method by eliminating the otherwise necessary truck transport time and energy. In addition, inventive ways, roads and traffic areas are characterized by a very high durability, especially in freeze-thaw cycles, high elasticity and extremely high strength. Cover layers according to the invention thus combine the positive properties of bitumen-based cover layers with cover layers based on polymer reaction mixtures, such as polyurethanes or epoxies.
Im Folgenden wird die Erfindung im Rahmen am Beispiel verdeutlicht:In the following, the invention will be clarified by way of example:
Polyurethanreaktionsmischung 1 : 100 Gew.-Teile der Polyolkomponente des Systems Elastan 6551/101 und 50 Gew.- Teile IsoPMDl 92140, eine Diphenylmethan-diisocyanat (MDI) enthaltende Zubereitung, wurden miteinander vermischt.Polyurethane Reaction Mixture 1: 100 parts by weight of the polyol component of the Elastan 6551/101 system and 50 parts by weight of IsoPMDl 92140, a preparation containing diphenylmethane diisocyanate (MDI), were mixed together.
10 Gew.-Teile der Polyurethanreaktionsmischung 1 werden mit 90 Gew.-Teilen einer Mischung aus 90 Gew.-Teilen Mineralgemisches (Korngröße 2/5, Piesberger) und 10 Gew.-Teilen eines gebrochenem bitumen-basierten Standard-Recyclingmaterial einer Asphaltdeckschicht in einer Mischeinheit miteinander vermischt, in eine 100 x 100 x100 mm große Form gegeben, mit 8,5 N/mm2 verdichtet und ausgehärtet.10 parts by weight of the polyurethane reaction mixture 1 with 90 parts by weight of a mixture of 90 parts by weight of mineral mixture (particle size 2/5, Piesberger) and 10 parts by weight of a broken bitumen-based standard recycled material of an asphalt surface layer in one Mixing unit mixed together, placed in a 100 x 100 x100 mm large mold, compacted with 8.5 N / mm 2 and cured.
Die Druckfestigkeit der hergestellten Probe wurde nach länger als 24 Stunden Lagerung bestimmt und beträgt 7,0 N/mm2. Dieser Wert zeigt, dass es möglich ist, Deckschichten aus einem derartigen Material herzustellen. The compressive strength of the prepared sample was determined after more than 24 hours of storage and is 7.0 N / mm 2 . This value shows that it is possible to make cover layers of such a material.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zur Herstellung von Straßen, Wegen und andere Verkehrsflächen, bei dem man eine Mischung, enthaltend gemahlenen Straßenbelag, mineralisches Material und/oder Glas, eine Polymerreaktionsmischung und gegebenenfalls weitere Additive, herstellt, auf ein Untergrundmaterial aufbringt und aushärtet.A process for the preparation of roads, paths and other traffic areas, which comprises applying a mixture containing ground pavement, mineral material and / or glass, a polymer reaction mixture and optionally further additives, applied to a substrate material and cured.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerreaktionsmischung eine Mischung zur Herstellung eines Epoxidharzes oder eines Polyu- rethans ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the polymer reaction mixture is a mixture for producing an epoxy resin or a Poly urethane.
3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerreaktionsmischung eine Verbindung zur Verbesserung der Haftung enthält.3. The method according to claim 2, characterized in that the polymer reaction mixture contains a compound for improving the adhesion.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Polymerreaktionsmischung erhältlich ist durch Vermischen von a) Isocyanaten mit b) Verbindungen mit mindestens zwei gegenüber Isocyanat reaktiven Wasserstoffatomen sowie gegebenenfalls c) Kettenverlängerungsmitteln und/oder Vernetzungsmitteln, d) Katalysatoren und e) sonstiger Zusatzstoffe.4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the polymer reaction mixture is obtainable by mixing a) isocyanates with b) compounds having at least two isocyanate-reactive hydrogen atoms and optionally c) chain extenders and / or crosslinking agents, d) catalysts and e) other additives.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil der Polymerreaktionsmischung an der Mischung, enthaltend gemahlenen5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the proportion of the polymer reaction mixture of the mixture containing ground
Straßenbelag, mineralisches Material und/oder Glas, eine Polymerreaktionsmischung und gegebenenfalls weitere Additive, 1 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, beträgt.Road surface, mineral material and / or glass, a polymer reaction mixture and optionally further additives, 1 to 20 wt .-%, based on the total weight of the mixture is.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an gemahlenem Straßenbelag kleiner 95 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung aus gemahlenem Straßenbelag und mineralisches Material, ist.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the proportion of ground road surface is less than 95 wt .-%, based on the total weight of the mixture of ground road surface and mineral material.
7. Deckschichten oder Tragschichten für Straßen, Wege und andere Verkehrsflächen, erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5. 7. Surface layers or base courses for roads, paths and other traffic areas, obtainable by a method according to one of claims 1 to 5.
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