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Dokumentenidentifikation DE60312492T2 29.11.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0001482012
Titel Zusammensetzung auf Basis eines bituminösen Bindemittels
Anmelder Latexfalt B.V., Koudekerk a/d Rijn, NL
Erfinder Lommerts, Bert Jan, 1703 RB Heerhugowaard, NL;
van Loef, Anton Nico, 2324 MC Leiden, NL;
Ruiter, Wilhelmina Evelien, 3511 AB Utrecht, NL;
Nederpel, Quirinus Adrianus, 2681 HL Monster, NL
Vertreter Hansmann & Vogeser, 81369 München
DE-Aktenzeichen 60312492
Vertragsstaaten AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, RO, SE, SI, SK, TR
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 28.05.2003
EP-Aktenzeichen 030766489
EP-Offenlegungsdatum 01.12.2004
EP date of grant 14.03.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.11.2007
IPC-Hauptklasse C08L 95/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse C08K 5/101(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine flüchtige, lösungsmittelfreie, modifizierte bituminöse Bindemittelzusammensetzung, deren Herstellungsverfahren, sowie die Verwendung dieser Zusammensetzung zur Oberflächenbehandlung und dabei insbesondere für den Straßenbau, für die Straßenerneuerung und für die Straßenversiegelung.

Hintergrund

Die Oberflächenbehandlung, häufig auch als Splittversiegelung bezeichnet, ist eine allgemein bekannte Technik zur Erneuerung von Straßenoberflächen und zur Erzeugung einer neuen Versiegelungsschicht, um die Lebensdauer der Straßenoberfläche und des Straßensystems zu verlängern. Derzeit werden zwei Hauptsysteme zur Oberflächenbehandlung unterschieden, und zwar ein System, bei dem Aggregate durch eine Bitumenemulsion mit der Straßenoberfläche gebunden werden, und ein System, bei dem Aggregate durch Verschnitt- oder Fluxbitumen gebunden werden. Beide Systeme können unter Verwendung allgemein bekannter Polymere wie Styrol-Butadien-Diblock- und Styrol-Butadien-Styrol-Triblock-Copolymere, Ethylen-Vinylacetat-Copolymere, Polybutadien-Polymere oder anderer Systeme modifiziert werden. Die Vernetzung von ungesättigten Polymeren kann durch Schwefel oder andere Vernetzungstechniken eingeleitet werden, um die Elastizitätseigenschaften des Bindemittels zu erhöhen.

Es ist eine ziemlich niedrige Anfangsviskosität, d.h. die Viskosität unmittelbar nach dem Auftragen, erforderlich, da die Emulsion oder das Verschnittbitumen-Bindemittel auf die Straßenoberfläche aufgesprüht wird und nach einer bestimmten Zeitdauer Aggregate über die Bindemittelschicht verteilt werden. Die niedrige Viskosität ermöglicht das Einbetten der Aggregatsplitter in die Bindemittelschicht und verbessert darüber hinaus die Haftung zwischen dem Bindemittel und dem Aggregat. Die Haftung ist notwendig, um die erforderlichen Versiegelungseigenschaften zu erzeugen und die hohe Griffigkeit während des Verkehrs aufrechtzuerhalten.

Bei Emulsionssystemen wird die niedrige Viskosität für einige Stunden aufrechterhalten, da die Verdampfung von Wasser relativ langsam erfolgt. Nach dem Verteilen des Aggregats über eine Emulsionsschicht wird aufgrund der Säure-Base-Wechselwirkungen zwischen der vorwiegend verwendeten kationischen Emulsion und den Aggregaten, die sehr häufig eine bestimmte Basizität an der Oberfläche besitzen, das Brechen der Emulsion verstärkt. Ein klarer Nachteil der Emulsionssysteme besteht darin, dass sie während und nach dem Auftragen anfällig auf Feuchtigkeit, wie z.B. Regen, sind, so dass deren Verwendung auf bestimmte durch das Klima vorgegebene Bedingungen beschränkt ist.

Verschnittbitumen sind Bitumensysteme, denen ein flüchtiges Lösungsmittel mit niedrigem Molekulargewicht zugeführt wird, um die niedrige Anfangsviskosität aufrechtzuerhalten. Eine solche bituminöse Bindemittelzusammensetzung ist z.B. in der CH A 641,822 offenbart. Darin werden Dimethylbenzol und Toluol oder andere Rohölderivate verwendet, um die Viskosität des Bindemittels vor dem Verteilen zu verringern. Diese flüchtigen Lösungsmittel verdampfen langsam mit der Zeit, um die benötigte Zähigkeit der Bindemittelschicht zu erzeugen. Die bituminöse Bindemittelzusammensetzung gemäß CH A 641,822 umfasst darüber hinaus thermoplastische Polymere, die mit dem Bitumen unter Verwendung eines Pflanzenöls in einer homogenen Weise vermischt werden.

Bei der Verwendung von Verschnittbitumen zur Oberflächenbehandlung ist es erforderlich, eine gute Haftung zwischen dem Aggregat und dem Bindemittel zu schaffen, was in der Praxis durch die Zugabe eines Haftvermittlers geschieht. Ein solcher Haftvermittler besteht häufig aus Fettsäureaminen und wird typischerweise in Mengen im Bereich von 0,1–0,5 Gew.-% bezogen auf die Gesamtformulierung zugegeben. Die Haftfestigkeit und die Wirksamkeit des Haftvermittlers kann durch die Anwendung von nach dem Stand der Technik bekannten Tests, wie z.B. des NEN-EN 12272-3 (1997)-Tests oder des NEN-EN 3960-Tests, untersucht werden. Diese Tests haben gezeigt, dass kommerziell erhältliche Verschnittbitumensysteme bei so niedrigen Temperaturen wie –20° erhebliche Mängel aufweisen und die Verwendung des Haftvermittlers die Haftfestigkeit insgesamt um mindestens 30% erhöht. Die Verwendung von Haftvermittlern hat jedoch den Nachteil, dass diese Verbindungen maßgeblich zu den Kosten der Zusammensetzung beitragen und negative Langzeitwirkungen auf die Umwelt haben.

Verschnittbitumen haben im allgemeinen ausgezeichnete Eigenschaften für die Verwendung bei der Oberflächenbehandlung, d.h. eine hohe Elastizität für den Fall von modifizierten Bindemitteln, eine annähernd lückenlose Auftragung, nahezu keine Mängel bei richtig durch Polymer modifizierten Verschnittbitumensystemen, eine einfache Anwendbarkeit, geringe Transportkosten, da kein Wasser transportiert werden muss, etc. Ein großer Nachteil dieser Systeme, wie des in der CH A 641,822 offenbarten Systems, besteht darin, dass eine Kontaminierung der Umwelt, d.h. eine gewisse Luftverschmutzung während des Verdampfungsprozesses des verwendeten Lösungsmittels stattfindet.

Zusammenfassend kann – ausgehend vom gegenwärtigen Stand der Technik im Bereich der Straßenindustrie – gefolgert werden, dass Emulsionen derzeit sehr gängige Produkte sind, die keine oder nur sehr begrenzte Auswirkungen auf die Umwelt haben, während Verschnittbitumen im Hinblick auf das Leistungsverhalten und die Anwendbarkeit immer noch zu bevorzugen sind. Aber erst die neuesten Entwicklungen konzentrieren sich auf die Umweltauswirkungen von Verschnittbitumen, und gegenwärtig enthalten die verwendeten Systeme immer noch eine relativ große Menge an flüchtigen Lösungsmitteln. Folglich besteht noch immer ein Bedürfnis nach Verbesserung solcher Systeme.

In der Beschichtungsindustrie werden unter großem Aufwand Farben auf der Basis von wässrigen Systemen hergestellt. Anorganische Chemikalien oder Sikkative (Salze), welche die Vernetzung von ungesättigten Systemen verbessern, verbessern häufig das Aushärten eines Beschichtungssystems. Diese Salze bestehen oft aus Schwermetallsalzen, wie etwa Kobaltsalzen, die mit apolaren Beschichtungsverfahren kompatibel sind.

Ein flüchtiges lösungsmittelfreies bituminöses Bindemittel ist in der EP A 568,757 offenbart. Das Oberflächenbehandlungssystem umfasst Bitumen und ein umweltfreundliches tierisches oder pflanzliches Öl. Nach dem Verteilen der erforderlichen Schicht wird die Zähigkeit durch die Polymerisation des regenerativen Öls erreicht. Diese Zusammensetzung besitzt jedoch keine ausreichend niedrige Viskosität, die bei der Handhabung von bituminösen Bindemittelzusammensetzungen und beim eigentlichen Aufsprühen bei Straßenanwendungen, insbesondere bei niedrigen Temperaturen, oft erforderlich ist. Die Zugabe von Stearinsäure, die als ein Verträglichkeitsmittel und als ein zusätzlicher Verdünner naturgemäß ein apolares Grundgerüst und eine polare Kopfgruppe besitzt (geringere Viskosität), ist erforderlich, um die Viskosität des bituminösen Bindemittels zu kontrollieren.

Ein anderes flüchtiges lösungsmittelfreies Oberflächenbehandlungssystem ist in der EP A 900,822 offenbart. Bei einem Ausbleiben der Verdampfung der Lösungsmittel werden durch die Zunahme der Konsistenz des Bindemittels nach dem Verteilen chemische Reaktionen bei einem Vorhandensein von atmosphärischem Sauerstoff hervorgerufen. Hierzu umfasst das Bindemittel Bitumen, einen organischen Viskositätsminderer aus erneuerbaren Quellen, d.h. einen Monoester einer Fettsäure, insbesondere den Methylester einer Fettsäure, wobei sich die Fettsäure vorzugsweise von Rapsöl oder Sonnenblumenöl ableitet, und ein Sikkativ oder einen Katalysator, vorzugsweise verträglich gemachte Schwermetallsalze, vorzugsweise Kobaltsalze und bevorzugt eine Mischung aus Schwermetallsalzen wie etwa Kobaltnaphtenat und Zirkoniumoctoat. Die Schwermetallsalze oder Salze leiten die Bildung von Peroxidbrücken -O-O an den ungesättigten Fettsäureketten ein. Diese Brücken sind instabil und führen zur Bildung von freien Radikalen, die andere Ketten angreifen, so dass durch Fortpflanzung eine Vernetzung des Esters erfolgt.

Ein Hauptnachteil dieses Systems besteht darin, dass die Zusammensetzung eine relativ große Menge an Schwermetallsalzen enthält. In vielen Ländern ist die Verwendung von Schwermetallen wie Kobalt und Zirkonium als Baumaterial aufgrund ihrer negativen Langzeitwirkung auf die Umwelt durch die Gesetzgebung massiv eingeschränkt oder sogar gesetzlich untersagt.

Die DE 19519539 A1 offenbart eine bituminöse Bindemittelzusammensetzung, umfassend Bitumen, ein Elastomer, einen Ester und ein Aushärtemittel.

Beschreibung der Erfindung

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine bituminöse Bindemittelzusammensetzung zu schaffen, die keinen der zuvor genannten Nachteile hat. Die bituminöse Bindemittelzusammensetzung gemäß der Erfindung umfasst Bitumen, ein Elastomer, ein Esterverdünnungsmittel und ein Härtungsmittel, worin das Esterverdünnungsmittel einen C1-C4-Alkylester einer ungesättigten Fettsäure umfasst.

Das Bitumen ist ein paraffinisches oder ein naphthenisches Bitumen mit einer Durchschnittspenetration von 10 bis 350 × 10–1 mm, vorzugsweise von 70 bis 220 × 10–1 mm.

Im Einsatz kann herkömmliches Bitumen häufig nicht die ausreichende Elastizität beibehalten und weist darüber hinaus einen Verformungsbereich auf, der für die Verwendung z.B. im Straßenbau zu klein ist. Es ist bekannt, dass die Eigenschaften von Straßenasphalt und dgl. durch die Zugabe eines Elastomers, das z.B. ein Ethylen-Vinylacetat-Copolymer, ein Polybutadien, ein Ethylen-Propylen-Copolymer, ein Ethylen-Propylen-Dien-Terpolymer, ein Butadien-Styrol-2 Block-Copolymer oder ein Styrol-Butadien-Styrol (SBS)-3 Block-Terpolymer sein kann, weitgehend verbessert werden. Gemäß der Erfindung ist jedoch bevorzugt, dass das Elastomer ein Polymer oder ein zwei benachbarte Butadien-Einheiten umfassendes Harz, vorzugsweise ein Polybutadien, ein Butadien-Styrol-2 Block-Copolymer oder ein Styrol-Butadien-Styrol-3 Block-Terpolymer, vorzugsweise ein Polybutadien ist, insbesondere aufgrund deren guter Kompatibilität mit Bitumen und deren hervorragender viskoelastischer Eigenschaften.

Die derzeitige Praxis sieht vor, so viel eines einzigen Elastomers – mitunter zusammen mit einem Härtungsmittel, das die Vernetzung des Elastomers unterstützt – hinzuzugeben, bis die gewünschten Eigenschaften erfüllt sind. Allerdings steigen aufgrund der Kosten für das Elastomer die Gesamtkosten der resultierenden Bitumen/Elastomer-Zusammensetzung erheblich. Darüber hinaus wird bei zunehmenden Elastomerkonzentrationen die Arbeitsviskosität der Bitumen/Elastomer-Zusammensetzung extrem groß, so dass eine Trennung von Bitumen und Elastomer eintreten kann.

Es wurde unerwartet festgestellt, dass bei der bituminösen Bindemittelzusammensetzung gemäß der vorliegenden Erfindung der Elastomergehalt einen wirtschaftlich vorteilhaft niedrigen Anteil haben kann, der dennoch in der Lage ist, die Eigenschaften der Bindemittelzusammensetzung in günstiger Weise zu modifizieren. Die bituminöse Bindemittelzusammensetzung gemäß der Erfindung umfasst bezogen auf das Gesamtgewicht der bituminösen Bindemittelzusammensetzung 0,05 bis 5,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 2,0 Gew.-% an Elastomer.

Als einen Viskositätsminderer umfasst die bituminöse Bindemittelzusammensetzung weiterhin ein Esterverdünnungsmittel, das einen C1-C4-Alkylester einer ungesättigten Fettsäure umfasst. Diese Komponente bewirkt eine geringe Viskosität der bituminösen Bindemittelzusammensetzung, die für den Transport und für das Aufsprühen der bituminösen Bindemittelzusammensetzung auf die Straßenoberfläche erforderlich ist.

Ungesättigte Fettsäure-Alkylester sind gute Lösungsmittel für Bitumen und sind weder toxisch noch umweltschädlich. Sie besitzen eine geringe Viskosität und einen Entzündungspunkt in der Größenordnung von 200°C, an Stelle von ca. 50° bis 85°C für aus organischen Lösungsmitteln (Verdünnungsmitteln) oder Fließölen abgeleitetem Petroleum.

Vorzugsweise leitet sich die ungesättigte Fettsäure von einem tierischen oder pflanzlichen Öl ab. Pflanzliche Öle werden durch das Zermahlen verschiedener Sorten Getreide oder Samenkörner erhalten. Unter diesen aus Ölsamen gepressten Ölen befinden sich Leinsamen- sowie Sonnenblumenöle, Sojabohnenöle, Kürbiskernöle, Sesamöle, Olivenöle, Nussöle und Maisöle. Die bevorzugte ungesättigte Fettsäure ist von Rapsöl, Sonnenblumenöl oder isomerisiertem Sonnenblumenöl abgeleitet. Die bei der Erfindung verwendeten Alkylester können auch von tierischen Ölen oder aus anderen Quellen abgeleitet werden. Brauchbare tierische Fette sind Schweinefett, Rindertalg oder Lanolin.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Fettsäureester von C1-C4-Alkoholen, vorzugsweise aus Methanol und Ethanol und insbesondere aus Methanol abgeleitet.

Die ungesättigte Fettsäure umfasst – abhängig von der Pflanze oder dem Tier, von der bzw. von dem das Öl stammt – eine veränderliche Anzahl von Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen. Die ungesättigten Fettsäuren und die entsprechenden Ester haben eine Reduktionskraft, die eine Funktion der Anzahl der Doppelbindungen und der Dichte der Letzteren in der Kohlenwasserstoffkette ist. Bei der Erfindung können diese Doppelbindungen zur Verbesserung der elastomerischen Eigenschaften der bituminösen Bindemittelzusammensetzung und zur Reduzierung deren Viskosität nach dem Auftragen verwendet werden. Eine Polymerisation dieser Verbindungen bewirkt eine Verdickung und Aushärtung. Die ungesättigte Fettsäure der vorliegenden Erfindung enthält vorzugsweise mindestens zwei Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen.

Die C1-C4-Alkyl-Fettsäureester werden vorzugsweise durch Umesterung von pflanzlichen oder tierischen Ölen mittels des Alkyl-Alkohols erhalten. Diese Verfahren und Erzeugnisse sind aus dem Stand der Technik bekannt und wurden ursprünglich als Ersatz für Gasöl entwickelt. Wie zuvor angegeben, können Methyl, Ethyl, n-Propyl, i-Propyl, n-Butyl, s-Butyl oder t-Butyl-Alkohole verwendet werden, wenngleich vorzugsweise Methanole verwendet werden.

Das gemäß der Erfindung am meisten bevorzugte Esterverdünnungsmittel ist ein Rapsöl-Methyl-Monoester, ein Sonnenblumenöl-Methylmonoester oder ein isomerisierter Sonnenblumenöl-Methylmonoester.

Die bituminöse Bindemittelzusammensetzung umfasst bezogen auf das Gesamtgewicht der bituminösen Bindemittelzusammensetzung 0,3 bis 30,0 Gew.-%, vorzugsweise 1,0 bis 10,0 Gew.-% und vorzugsweise 2,0 bis 8,0 Gew.-% des Esterverdünnungsmittels.

Die Stabilität der bituminösen Bindemittelzusammensetzung wird weiterhin durch die Verwendung eines Härtungsmittels verbessert. Das Härtungsmittel umfasst eine Schwefeldonor-Verbindung. Es kann darüber hinaus Vulkanisierungsbeschleuniger umfassen, entweder mit oder ohne Schwefeldonor-Merkmale. Für weitere Details bezüglich dieser Typen von Vulkanisierungsbeschleunigern, und welche zur Herstellung des Härtungsmittels verwendet werden können, wird auf die US 5,605,946 verwiesen. Es können aber auch andere Aushärtepackungen, die üblicherweise in der Gummiindustrie eingesetzt werden, verwendet werden.

Es ist jedoch bevorzugt, dass das Härtungsmittel Schwefel, Stearinsäure oder ein Salz davon, Zinkoxid und/oder Tetramethylthiuramdisulfid umfasst. Solche Härtungsmittel sind z.B. bei Latexfalt B.V., Niederlande, unter der Markenbezeichnung SURMAC DO kommerziell erhältlich.

Die bituminöse Bindemittelzusammensetzung gemäß der Erfindung umfasst bezogen auf das Gesamtgewicht der bituminösen Bindemittelzusammensetzung vorzugsweise 0,01 bis 1,0 Gew.-% und vorzugsweise 0,02 bis 0,5 Gew.-% des Härtungsmittels.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer bituminösen Bindemittelzusammensetzung gemäß der Erfindung zu schaffen. Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

  • (a) Mischen eines Elastomers und eines Esterverdünnungsmittels bei einer Temperatur von 50° bis 150°C;
  • (b) Zugeben von mindestens einem Teil der in Schritt (a) erhaltenen Mischung zu einem auf eine Temperatur im Bereich von 100°C bis 210°C vorgewärmten Bitumen; und
  • (c) Zugeben eines Härtungsmittels zu der in Schritt (b) erhaltenen Mischung.

Das Elastomer und das Esterverdünnungsmittel werden vermischt, bis eine viskose und homogene Lösung erhalten wird. Das Gewichtsverhältnis des Elastomers und des Esterverdünnungsmittels bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung aus Elastomer und Esterverdünnungsmittel liegt vorzugsweise im Bereich von 1:3 bis 1:15, vorzugsweise im Bereich von 1:4 bis 1:10.

Die Lösungskonzentrationen von bis zu 20 Gew.-% an Elastomer können mit standardmäßigen Rührgeräten, die nur eine begrenzte Scherung auf die Mischung beim Rühren ausüben können, erreicht werden. Die Temperatur liegt vorzugsweise im Bereich von 50° bis 150°C, vorzugsweise im Bereich von 80° bis 130°C, insbesondere deshalb, weil die höheren Temperaturen die Oxidation und die Polymerisation des Elastomers in Gegenwart von Luft beeinträchtigen können.

Daher ist es bevorzugt, den Lösungsvorgang in einer Schutzgasatmosphäre, wie z.B. Stickstoff, durchzuführen. Homogene Mischungen mit höheren Konzentrationen an Elastomeren können durch die Verwendung von Lösungsvorrichtungen mit hoher Scherung, wie etwa Knetmaschinen, Extruder oder Mahlsystemen mit hoher Scherung, erreicht werden.

Die in Schritt (a) erhaltene Mischung kann sehr gut bei einer Temperatur zwischen 50° und 130°C mit in der Bitumenindustrie üblichen Speicher-, Pump- und Zuleitungsvorrichtungen verarbeitet werden, wenngleich auch niedrigere und höhere Temperaturen angewendet werden können.

In einem nächsten Schritt (b) wird das zu modifizierende Bitumen bevorzugt auf eine Temperatur im Bereich von 150° bis 200°C, insbesondere 160° bis 190°C, vorgewärmt. Zu diesem vorgewärmten Bitumen wird mindestens ein Teil der in Schritt (a) erhaltenen Mischung gegeben, wobei die Menge von der bei Oberflächenbehandlungen erforderlichen Elastizität der endgültigen bituminösen Bindemittelzusammensetzung abhängt. Gemäß der Erfindung ist jedoch bevorzugt, dass die in Schritt (a) erhaltene Mischung dem Bitumen zugegeben wird, wobei das Gewichtsverhältnis der in Schritt (a) erhaltenen Mischung und des Bitumens bezogen auf das Gesamtgewicht der bituminösen Bindemittelzusammensetzung im Bereich von 1:4 bis 1:99, vorzugsweise von 1:8 bis 1:50 liegt.

Vorzugsweise ist das Bitumen bezogen auf das Gesamtgewicht der bituminösen Bindemittelzusammensetzung mit nur 0,05 bis 5,0 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 2,0 Gew.-% an Elastomer modifiziert. Selbst bei diesen geringen Elastomerkonzentrationen kann in dem fertigen Oberflächenbehandlungssystem ein hohes Maß an Elastizität erreicht werden, auch wenn diese unmittelbar nach dem Auftragen des Oberflächenbehandlungs-Bindemittels gemessen wird.

In Schritt (c) wird ein Härtungsmittel gemäß der Erfindung der Mischung zugegeben. Nach der Zugabe dieses Härtungsmittels wird die Mischung bei leichtem Rühren auf einer Temperatur von zwischen 100°C und 210°C, vorzugsweise 160°C bis 190°C gehalten. Nach 60 Minuten ist das Erzeugnis zur Verwendung bereit. Bei dem Härtungsmittel handelt es sich vorzugsweise um ein in einem schmelzbaren oder niedrigschmelzenden Plastikbeutel, z.B. einem ein Polyethylen aufweisenden Beutel, vorverpacktes Härtungsmittel.

Die bituminöse Bindemittelzusammensetzung gemäß der Erfindung wurde einem komparativen Schältest nach NEN-EN 3960 unterzogen. Anstelle der Standardbedingungen, d.h. in Wasser bei 40°C und einer Eintauchzeit von 3 Stunden, wurden noch extremere Bedingungen von 70°C und 0,5 Stunden gewählt, da diese weitaus besser zwischen dem tatsächlichen Leistungsverhalten unterscheiden. Dieser Test wird im Folgenden als BESCHLEUNIGTER NEN-EN 3960 bezeichnet. Bei dem Test wurden Zusammensetzungen gemäß der Erfindung, die 0,4 Gew.-% Promak Addibit L100 (einen Fettaminzusatz von ACO DRAIN B.V.) enthalten, mit denselben Zusammensetzungen, die diesen Zusatz nicht enthalten, verglichen. Es hat sich herausgestellt, dass nach dem BESCHLEUNIGTEN NEN-EN 3960 bei 70°C das Verhältnis des Schälverhaltens einer Zusammensetzung gemäß der Erfindung, die kein Promak Addibit L100 enthält, und das derselben Zusammensetzung, die 0,4 Gew.-% Promak Addibit L100 enthält, mindestens 0,75 beträgt. Folglich ist gemäß der Erfindung die bituminöse Bindemittelzusammensetzung durch das nach BESCHLEUNIGTEM NEN-EN 3960 durch Durchführung des Schältests festgelegte Verhältnis durch die folgende Formel

charakterisiert.

Gemäß der Erfindung beträgt das Leistungsverhältnis das Schältests vorzugsweise mindestens 0,80, vorzugsweise mindestens 0,85, vorzugsweise 0,90, vorzugsweise 0,95 und insbesondere mindestens 0,97.

Die bituminöse Bindemittelzusammensetzung gemäß der Erfindung wurde darüber hinaus einem komparativen Vialit-Test nach NEN-EN 12272-3 unterzogen. Gemäß der Erfindung ist die bituminöse Bindemittelzusammensetzung nach dem Vialit NEN-EN 12272-3 Test bei –10°C durch einen weniger als 80%igen Verlust von Steinchen nach Aufprallverformung, bezogen auf die 0,4 Gew.-% Promak Addibit L 100 enthaltende Bindemittelzusammensetzung, charakterisiert.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf die Verwendung der bituminösen Bindemittelzusammensetzung gemäß der Erfindung für die Oberflächenbehandlung, insbesondere für den Straßenbau, für die Straßenerneuerung oder -versiegelung. Die vorliegende Erfindung bezieht sich ferner auf die Verwendung der bituminösen Bindemittelzusammensetzung gemäß der Erfindung in Emulsionen, die beispielsweise für die Bondbeschichtung (oder für Haftbrücken) und in der Industrie, wie z.B. im Metallschutz, eingesetzt werden.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung beispielhaft beschrieben, ohne den Umfang der beigefügten Ansprüche zu begrenzen.

Beispiel 1

Ein Polybutadien (PB) mit der Markenbezeichnung Intene 50A wird von Polymeri Europa (vorher Enichem) bezogen. Diese Probe wird in kleine Stücke von 4–8 mm geschnitten. 3320 g Rapsöl-Methylester (RME), erhältlich bei Mosselman, Ghlin (Belgien), wird in ein Metallgefäß auf einer Heizplatte gegeben. Zu dem RME werden 680 g des geschnittenen Polybutadiens hinzugefügt. Ein Dissolver mit einer halbkreisförmigen Geometrie mit einem Durchmesser von 35% des Durchmessers des Metallgefäßes wird mit einem Motor verbunden. Bei einer Rührgeschwindigkeit von 200 rpm wird die Mischung ohne irgendeine Inertisierung der Oberfläche der RME-PB-Mischung auf eine Temperatur von 110°C erhitzt. Nach einigen Minuten beginnt das Polymer aufzuquellen und der Lösungsvorgang setzt ein. Nach 8 Stunden Rühren wird eine Lösung erhalten, die über Nacht bei 110°C gelagert wird. Ein Film der Lösung mit einer Dicke von in etwa 200 &mgr;m weist, wie durch Augenscheinnahme festgestellt, keine Polymerklumpen auf. Die homogene Lösung wurde unter Verwendung desselben Rührgeräts wie zuvor beschrieben auf 15 Gew.-% von PB in RME weiter verdünnt. Diese Lösung hat eine Viskosität von 0,919 Pa·s bei 120°C, wie mit einem Haake Rheostress RS1 Viskometer gemessen werden konnte. Dieses Beispiel zeigt, dass Polybutadien durch Verwendung üblicher Misch- und Rührgeräte in RME gelöst werden kann.

Beispiel 2

Eine Probe, die aus 3500 g (paraffinischem) Bitumen 160/220, das von Kuwait Petroleum Rotterdam bezogen wird, und 245 g der RME/PB-Lösung des Beispiels 1 besteht, wird bei 160°C unter Verwendung von 9,4 g SURMAC DO von Latexfalt B.V. ausgehärtet. Die Viskosität dieser Mischung bei 123°C beträgt 0,530 Pa·s. Ein dünner Film von 1,3 mm wird auf eine Metalloberfläche aufgesprüht, so dass das modifizierte Bitumen rasch abkühlt. Trockene Aggregate von 8–11 mm vom Typ Nederlandse steenslag werden über dem dünnen Film verteilt und von Hand in das Bitumen gedrückt. Nach einigen Stunden zeigt sich, dass das Bitumen eine gute Vernetzung mit den Steinen hat, da das Bitumen um mindestens 0,5 mm über die Steine gestiegen ist. Nach einem Tag wurde ein Steinchen von Hand aufgenommen und um 2 cm aus dem Film herausgezogen. Das Bitumen wurde jedoch elastisch verformt und es hat sich ein Bitumenfaden von 2 cm zwischen der Oberfläche und den Steinchen gebildet. Dies zeigt deutlich, dass die Haftung zwischen dem Steinchen und dem Bitumen sehr gut ist und dass der entstandene Bitumenfilm gute Elastizitätseigenschaften besitzt.

Der bei diesem Beispiel durchgeführte Schältest (Eintauchen in Wasser mit einer Temperatur von 70°C für eine Zeitdauer von 0,5 Stunden) hat einen mit Bitumen bedeckten Bereich von 97% ergeben. Nach der Zugabe von 0,4 Gew.-% Promak Addibit L 100 wurde ein mit Bitumen bedeckter Bereich von 100% beobachtet. Daher beträgt das Verhältnis zwischen dem Verlust von Steinchen, der mit und ohne die Zugabe von Promak Addibit L100 beobachtet wurde, 0,97.

Ein Vialtit-Test der Promak Addibit L100 enthaltenden Probe hat den folgenden Verlust von Steinchen nach Aufprallverformung bei verschiedenen Temperaturen ergeben:

Beispiel 3

Es wurde dieselbe Zusammensetzung wie im Beispiel 1 beschrieben zubereitet, jedoch wurde das paraffinische Bitumen nun durch eine 50-50 Mischung aus 160/220 paraffinischem und 160/220 Bitumen auf der Basis von Rohöl aus Venezuela ersetzt, die von der Firma Nynas, Zaventem (Belgien), stammt. Dieser Zusammensetzung wurden 0,4 Gew.-% Promak Addibit L 100 hinzugefügt.

Ein Vialit-Test, der für diese Zusammensetzung durchgeführt wurde, zeigt den folgenden Verlust von Steinchen nach Aufprallverformung bei verschiedenen Temperaturen:

Vergleichsbeispiel 1

Es wurde dieselbe Zusammensetzung wie im Beispiel 1 beschrieben zubereitet, jedoch wurde das RME nun durch Spirdane D70 ersetzt, das von Total Fina Elf stammt. Dieser Zusammensetzung wurden 0,4 Gew.-% Promak Addibit L 100 hinzugefügt.

Ein Vialit-Test, der für diese Zusammensetzung durchgeführt wurde, zeigt den folgenden Verlust von Steinchen nach Aufprallverformung bei verschiedenen Temperaturen.

Der bei diesem Beispiel durchgeführte Schältest (Eintauchen in Wasser mit einer Temperatur von 70°C für eine Zeitdauer von 0,5 Stunden) hat einen mit Bitumen bedeckten Bereich von 90% ergeben. Dieses Beispiel zeigt klar das überlegene Niedrigtemperaturverhalten und das Verhalten ohne die Haftmittel der vorliegenden Erfindung.


Anspruch[de]
Bituminöse, Bitumen, ein Elastomer, ein Esterverdünnungsmittel und ein Härtungsmittel umfassende Bindemittelzusammensetzung, worin das Esterverdünnungsmittel einen C1-C4-Alkylester einer ungesättigten Fettsäure und die bituminöse Bindemittelzusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der bituminösen Bindemittelzusammensetzung 0,05 bis 5,0 Gew.-% an Elastomer umfasst. Bituminöse Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1, worin das Bitumen ein paraffinisches oder ein naphthenisches Bitumen mit einer Durchschnittspenetration von 10 bis 350 × 10–1 mm ist. Bituminöse Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 1 oder 2, worin das Elastomer ein Polymer oder ein zwei benachbarte Butadien-Einheiten umfassendes Harz ist. Bituminöse Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 3, worin das Elastomer ein Polybutadien, ein Styrol-Butadien-2 Block-Terpolymer oder ein Styrol-Butadien-Styrol-3 Block-Terpolymer ist. Bituminöse Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 4, worin das Elastomer Polybutadien ist. Bituminöse Bindemittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die bituminöse Bindemittelzusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der bituminösen Bindemittelzusammensetzung 0,1 bis 2,0 Gew.-% an Elastomer umfasst. Bituminöse Bindemittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin die ungesättigte Fettsäure sich von einem tierischen oder pflanzlichen Öl ableitet. Bituminöse Bindemittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die ungesättigte Fettsäure sich von Rapsöl, Sonnenblumenöl oder isomerisiertem Sonnenblumenöl ableitet. Bituminöse Bindemittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, worin die ungesättigte Fettsäure mindestens zwei ungesättigte Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen enthält. Bituminöse Bindemittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, worin das Esterverdünnungsmittel ein Rapsöl-Methylmonoester, ein Sonnenblumenöl-Methylmonoester oder ein isomerisierter Sonnenblumenöl-Methylmonoester ist. Bituminöse Bindemittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, worin die bituminöse Bindemittelzusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der bituminösen Bindemittelzusammensetzung 0,3 bis 30 Gew.-% an Esterverdünnungsmittel umfasst. Bituminöse Bindemittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, worin das Härtungsmittel eine Schwefeldonor-Verbindung umfasst. Bituminöse Bindemittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, worin das Härtungsmittel Schwefel, Stearinsäure oder ein Salz davon, Zinkoxid und/oder Tetramethylthiuramdisulfid umfasst. Bituminöse Bindemittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, worin die bituminöse Bindemittelzusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der bituminösen Bindemittelzusammensetzung 0,01 bis 1,0 Gew.-% an Härtungsmittel umfasst. Verfahren zur Herstellung einer bituminösen Bindemittelzusammensetzung umfassend die Schritte:

(a) Mischen eines Elastomers und eines Esterverdünnungsmittels bei einer Temperatur von 50°C bis 150°C, worin das Esterverdünnungsmittel einen C1-C4-Alkylester einer ungesättigten Fettsäure umfasst,

(b) Zugeben von mindestens einem Teil der in Schritt (a) erhaltenen Mischung zu einem auf eine Temperatur im Bereich von 100°C bis 210°C vorgewärmten Bitumen und

(c) Zugeben eines Härtungsmittels zu der in Schritt (b) erhaltenen Mischung.
Verfahren nach Anspruch 15, worin das Gewichtsverhältnis des Elastomers und des Esterverdünnungsmittels bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung aus Elastomer und Esterverdünnungsmittel im Bereich von 1:3 bis 1:15 liegt. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, worin das Bitumen auf eine Temperatur im Bereich von 150°C bis 200°C vorgewärmt wurde. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, worin das Gewichtsverhältnis der in Schritt (a) erhaltenen Mischung und des Bitumens bezogen auf das Gesamtgewicht der bituminösen Bindemittelzusammensetzung im Bereich von 1:4 bis 1:99 liegt. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, worin Schritt (c) unter Rühren bei einer Temperatur im Bereich von 100°C bis 210°C durchgeführt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, worin Schritt (c) mindestens 60 min vor Verwendung der bituminösen Bindemittelzusammensetzung ausgeführt wird. Verwendung einer bituminösen Bindemittelzusammensetzung nach einem der Schritte 1 bis 14 oder nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17 für den Straßenbau, für die Straßenerneuerung oder -versiegelung. Verwendung einer bituminösen Bindemittelzusammensetzung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 oder nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20 in Emulsionen. Durch das Verfahren nach den Ansprüchen 15 bis 20 erhältliche bituminöse Bindemittelzusammensetzung, worin die bituminöse Bindemittelzusammensetzung bezogen auf das Gesamtgewicht der bituminösen Bindemittelzusammensetzung 0,05 bis 5,0 Gew.-% an Elastomer enthält. Bituminöse Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 23, worin die bituminöse Binddemittelzusammensetzung durch das nach beschleunigtem NEN-EN 3960 durch Durchführung des Schältests festgelegte Verhältnis durch die folgende Formel
charakterisiert ist.
Bituminöse Bindemittelzusammensetzung nach Anspruch 23, worin die bituminöse Bindemittelzusammensetzung nach dem Vialit NEN-EN 12272-3 Test bei –10°C durch einen weniger als 80%igen Verlust von Steinchen nach Aufprallverformung, bezogen auf die 0,4 Gew.-% Promak Addibit L 100 enthaltende Bindemittelzusammensetzung, charakterisiert ist.






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