DE1298282B

DE1298282B - Mischungen auf der Basis von Bitumen zur Herstellung von Formkoerpern

Info

Publication number: DE1298282B
Application number: DEB70214A
Authority: DE
Inventors: Trieschmann; Dr Dr Hans-Georg; Unterstenhoefer; Dr-Ing Leo; Roder; Dr Peter; Zacher; Dr Wieland; Gundel; Dipl-Ing Wolfgang
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1963-01-04
Filing date: 1963-01-04
Publication date: 1969-06-26
Also published as: DE1298282C2; GB1042303A; CH424252A; BE642091A; AT248109B; NL140887B; NL302830A

Description

Rein bituminöse Formmassen erweichen bekanntlich schon bei wenig erhöhten Temperaturen und fließen unter Belastung auch bei verhältnismäßig tiefen Temperaturen. Geformte Gebilde aus verschiedenen Bitumensorten halten Zugkräften nicht oder nur kurzzeitig stand.

Es ist bekannt, daß man Bitumen in einigen Eigenschaften, etwa der Temperaturbelastbarkeit und Korrosionsbeständigkeit verbessern kann, wenn man ihm Copolymerisate aus Vinylidenverbindungen, vor allem VinyMenhalogenverbindungen, und anderen copolymerisierbaren Verbindungen, vor allem Vinylverbindungen, zusetzt. Nachteilig an den entsprechenden Massen ist unter anderem, daß sie hinsichtlich ihrer Zugfestigkeit sehr zu wünschen übriglassen.

Es ist ferner bekannt, daß man Polyolefine, wie besonders Polyäthylene, mit Bitumen in beliebigen Mengenverhältnissen mischen kann. Die dabei erhaltenen Formmassen auf Basis von Gemischen aus Bitumen und Polyäthylen weisen eine um so größere Standfestigkeit auf, je höher der Gehalt an Polyäthylen ist. Dabei wird jedoch schon durch einen geringen Gehalt an Polyäthylen die Standfestigkeit der Formmassen stark erhöht und ihr elastisches Verhalten verbessert. Formmassen auf Basis von Gemischen aus Bitumen und Polyäthylen, die gegebenenfalls auch zusätzlich bis zu etwa 50 Gewichtsprozent mineralische Füllstoffe enthalten, werden beispielsweise zur Herstellung von Akkumulatorenkästen, als Kabelvergußmassen und bei der Isolation elektrischer Kontakte verwendet. Die Haftfestigkeit und die Bruchdehnung rein bituminöser Formmassen oder auch von bekannten Formmassen auf Basis von Gemischen aus Bitumen und Polyäthylen läßt jedoch noch zu wünschen übrig.

Gegenstand der Erfindung sind Mischungen zur Herstellung von Formkörpern, bestehend aus Bitumen, Äthylenmischpolymerisaten und — gegebenenfalls — bekannten Zusatzstoffen, die dadurch gekennzeichnet sind, daß ihr Bitumen-Äthylenmischpolymerisat-Bestandteil aus 30 bis 95 Gewichtsprozent Bitumen, das nach DIN 1995 eine Penetration zwischen 10 und 210 aufweist und 5 bis 70 Gewichtsprozent eines Mischpolymerisats aus 30 bis 97% Äthylen und 70 bis 3% Vinylestern und/oder copolymerisierbaren Acryl- und/oder Methacrylverbindungen besteht.

Derartige Formmassen haben im Vergleich zu rein bituminösen Formmassen und Formmassen auf der Basis von Gemischen aus Bitumen und Copolymerisaten von Vinylidenverbindungen eine stark erhöhte Zugfestigkeit.

Die erfindungsgemäßen Formmassen besitzen ferner im Vergleich zu rein bituminösen Formmassen und Formmassen auf Basis von Gemischen aus Bitumen und Polyäthylen ein stark verbessertes elastisches Verhalten, eine stark erhöhte Bruchdehnung und haften sehr viel besser auf den üblichen anorganischen Werkstoffen, wie Metallen, Beton und Mauerwerk. Dabei können die Formmassen überraschenderweise leichter verarbeitet werden als vergleichbare Formmassen auf Basis von Gemischen aus Bitumen und Polyäthylen. Die Formmassen weisen zum Teil kautschukelastische Eigenschaften auf, nämlich dann, wenn ihre Bitumen-Äthylenmischpolymerisat-Bestandteile etwa 20 bis 70 Gewichtsprozent Äthylenmischpolymerisate enthalten, die 10 bis 50 Gewichtsprozent Vinylester, insbesondere Vinyl-

acetat und/oder Acryl- und/oder Methacrylsäureester enthalten.

Die Formmassen können in üblicher Weise durch Vermischen von Bitumen und den Äthylenmischpolymerisaten, beispielsweise in Rührwerken, Extrudern und Walzwerken, hergestellt werden. Das für die Formmassen geeignete Bitumen mit einer nach DIN 1995 gemessenen Penetration zwischen 10 und 210 weist im allgemeinen einen Erweichungspunkt

ίο nach DIN 1995 (Ring und Kugel) zwischen 72 und 37° C auf. Bitumen, dessen Penetration zwischen 20 und 100 und dessen Erweichungspunkt zwischen 67 und 44° C liegt, wird vorgezogen. Unter Penetration versteht man die Anzahl Vio mm, die eine genormte Nadel unter den in DIN 1995 festgelegten Bedingungen in Bitumen eindringt.

Die für die Formmassen geeigneten Äthylenmischpolymerisate können in üblicher Weise, z. B. nach dem Hochdruckpolymerisationsverfahren, bei Drükken über 1000 Atmosphären oder auch nach Lösungs- oder Emulsionspolymerisationsverfahren in wäßriger Dispersion bei Drücken zwischen etwa 100 und 400 Atmosphären aus Äthylen und Vinylestern und/oder copolymerisierbaren Acryl- und/oder Methacrylverbindungen hergestellt werden. Geeignete Vinylester für die Mischpolymerisate sind insbesondere Vinylacetat und Vinylpropionat. Geeignete Acryl- und Methacrylverbindungen sind z. B. Acryl- und Methacrylsäure und deren Ester, insbesondere mit geradkettigen oder verzweigten Alkanolen, die 1 bis 10 Kohlenstoffatome besitzen, sowie die gegebenenfalls an Stickstoffatome substituierten Amide sowie Nitrile dieser Säuren. Genannt seien im einzelnen Acryl- und Methacrylsäure-methyl-, -propyl-, -isobutyl-, -cyclohexyl- und -2-äthylhexylester, Acrylamid, Methacrylamid, N-Methylacrylamid, N-Äthylmethacrylamid, Acrylnitril und Methacrylnitril. Die für die Formmassen geeigneten Äthylenmischpolymerisate können sowohl nur einen oder mehrere Vinylester als auch nur eine oder mehrere Acryl- und/oder Methacrylverbindungen einpolymerisiert enthalten. Geeignet sind aber auch Mischpolymerisate, die sowohl Vinylester als auch Acryl- und/oder Methacrylverbindungen der genannten Art einpolymerisiert enthalten. Außerdem können für die Herstellung der Formmassen auch Gemische von Äthylenmischpolymerisaten der genannten Art verwendet werden.

Für die Formmassen werden Mischpolymerisate aus Äthylen mit VinyIestern und/oder Methacrylestern, die bei Drücken oberhalb 1000 Atmosphären, d. h. im allgemeinen bei Drücken zwischen 1000 und 3000 Atmosphären, hergestellt sind, vorgezogen. Ganz besonders vorteilhafte Eigenschaften weisen Formmassen auf, die Mischpolymerisate aus Äthylen mit 10 bis 50 Gewichtsprozent Vinylacetat enthalten.

Im allgemeinen weisen die für die Formmassen geeigneten Copolymerisate Schmelzindizes zwischen 0,1 und 100 auf; Copolymerisate mit Schmelzindizes zwischen 1 und 40 werden vorgezogen.

Die neuen Formmassen können in geschmolzenem Zustand in praktisch beliebiger Schichtdicke auf Formkörper aufgebracht, z. B. aufgestrichen oder aufgespachtelt, werden. Dabei ist es vorteilhaft, die Oberfläche des zu beschichtenden Formkörpers auf Temperaturen anzuwärmen, die etwa der Temperatur der heißen Formmasse entsprechen. Auch kann es dabei von Vorteil sein, die zu beschichtenden

Flächen zunächst mit einem Grundanstrich, z. B. aus einer Bitumenemulsion, zu versehen. Außerdem können die Formmassen leicht zu Folien und Platten verarbeitet und für die Auskleidung von Behältern und die Beschichtung von Rohren verwendet werden. Auch können aus den Formmassen, beispielsweise durch Vergießen, Bodenbeläge hergestellt und Fugen oder Risse an Gebäuden oder Straßendecken abgedichtet werden. Ferner können die Formmassen in üblicher Weise, z. B. mit Extrudern, Spritzgußmaschinen und Pressen, zu geformten Gebilden, wie Rohren, Schläuchen, Profilstäben, Dichtungen, Gehäuseteilen und Behältern, verarbeitet werden. Geformte Gebilde aus den Formmassen können leicht unter Anlösen ihrer Oberfläche mit Lösungsmitteln oder unter oberflächlichem Anschmelzen miteinander verbunden werden.

Weiterhin eigenen sich die Formmassen zur Herstellung gegossener Formkörper sowie zum Korrosionsschutz beliebiger Gegenstände durch Eintauchen in die geschmolzenen Massen und zur Herstellung elastischer Korrosionsschutzbinden für Rohrleitungen. Auch können die Formmassen in feinteiliger Form zur Herstellung von Überzügen nach dem Wirbelsinter- und Flammspritzverfahren verwendet werden.

Den Formmassen können die üblichen Füllstoffe, wie Holzmehl, Ruß, Kieselgur, Kaolin, Quarzpulver, Gesteinssplitt, Sand, Glasfasern und Steinwolle sowie Gummimehl, Wollfilz, Jute oder Synthesefasern, zugesetzt werden, wodurch die mechanische Festigkeit und das elastische Verhalten der Formmassen noch verbessert werden kann. Formmassen, die mineralische Füllstoffe mit einer Korngröße von 0,01 bis 0,09 mm, wie Gesteinsmehl, enthalten, können besonders gut zu Formkörpern verarbeitet und besonders leicht in granulierter Form gehandhabt werden. Der Anteil dieser feinteiligen Füllstoffe kann im allgemeinen innerhalb weiter Grenzen variiert werden und liegt im allgemeinen zwischen etwa 5 und 70 Gewichtsprozent, bezogen auf die gesamte Formmasse.

Formmassen, die außer feinteiligen mineralischen Füllstoffen der genannten Art noch mineralische Füllstoffe mit Korngrößen von über 0,09 bis 20 mm, wie Sand und Gesteinssplitt, enthalten, können mit besonderem Vorteil zur Herstellung von gegossenen oder gewalzten Rohren sowie von Straßendecken und Bodenplatten verwendet werden.

Formmassen, die faserförmige Füllstoffe, wie Glasfasern, Asbest, Steinwolle, Wollfilz, Jute und/oder synthetische Fasern, gegebenenfalls zusätzlich zu mineralischen Füllstoffen der genannten Art, enthalten, weisen eine besonders hohe Standfestigkeit auf.

Die in den folgenden Beispielen angegebenen Teile sind Gewichtsteile.

Beispiel 1

50 Teile Bitumen, das nach DIN 1995 die Penetration 45 und einen Erweichungspunkt von etwa 60° C (Ring und Kugel) hat, werden mit 50 Teilen eines in üblicher Weise bei einem Druck über 1000 Atmosphären hergestellten Mischpolymerisats vom Schmelzindex 11,5 aus 79 Teilen Äthylen und 21 Teilen Vinylacetat bei etwa 190° C in einem üblichen Planetenrührwerk vermischt. Dabei erhält man sehr rasch eine homogene Formmasse, die im Zugversuch nach DIN 53 455 eine Dehnung von über 400% aufweist. Ihre Haftfestigkeit an zylindrischen Stahlflächen, die mit einem Sandstrahlgebläse gereinigt sind, beträgt 17kp/cm², wenn die S Stahlnachen beim Beschichten auf 190° C vorgewärmt waren.

Dagegen weist eine Formmasse aus 50 Teilen Bitumen derselben Penetration und desselben Erweichungspunktes und 50 Teilen Hochdruckpoly-" äthylen der Dichte 0,918 und vom Schmelzindex 11,5 unter sonst gleichen Bedingungen eine Zugdehnung von 12% und eine Haftfestigkeit von 6 kp/cm² auf.

Mit der Formmasse aus dem Äthylenmischpolymerisat wird ein Kanal aus Beton ausgekleidet, der Risse einer Breite von etwa 1 bis 3 mm aufweist. Durch den ausgekleideten Kanal wird täglich 8 Stunden lang 90° C heißes Wasser und 16 Stunden lang kaltes Wasser geleitet. Nach einem Vierteljahr zeigt die Auskleidung trotz der thermischen Wechseiao beanspruchung keine Ermüdungserscheinungen, und der Kanal bleibt dicht.

Beispiel 2

Man mischt 50 Teile Bitumen, das nach DIN 1995 «5 die Penetration 45 und einen Erweichungspunkt von etwa 60° C (Ring und Kugel) aufweist, bei 190° C in einem handelsüblichen Planetenrührwerk mit 50 Teilen eines in üblicher Weise bei einem Druck über 1000 Atmosphären hergestellten Mischpolymerisats aus 79 Teilen Äthylen und 21 Teilen Acrylsäureäthylester, das den Schmelzindex 18,7 hat. Man erhält sehr rasch eine homogene Formmasse, die unter den im Beispiel 1 angegebenen Bedingungen auf Stahl die Haftfestigkeit 13 kp/cm² und eine Bruchdehnungvon 135% aufweist.

Beispiel 3

Wie in den Beispielen 1 und 2 angegeben, wird eine Formmasse aus gleichen Teilen Bitumen der Penetration 45 und vom Erweichungspunkt etwa 60° C und einem Mischpolymerisat aus 80 Teilen Äthylen und 20 Teilen Acrylsäureäthylester, das den Schmelzindex 5,4 hat, hergestellt. Die Formmasse weist unter den im Beispiel 1 angegebenen Bedingungen eine Haftfestigkeit auf Stahl von 20 kp/cm² und eine Bruchdehnung von mehr als 380% auf.

Beispiel 4

50 Teile Bitumen, das nach DIN 1955 die Penetration 80 und den Erweichungspunkt etwa 48° C (Ring und Kugel) hat, werden mit 50 Teilen eines in üblicher Weise hergestellten Mischpolymerisates des Schmelzindex 1,4 aus 82 Teilen Äthylen und 18 Teilen n-Butylacrylat in einem Planetenrührwerk bei 240° C vermischt. Man erhält rasch eine homogene Formmasse, die nach DIN 53455 eine Bruchdehnung von 520% aufweist. In einem Dauerwärmetest bei 80° C zeigt diese Formmasse keine Veränderungen ihrer physikalischen Eigenschaften.

Beispiel 5

50 Teile Bitumen, das nach DIN 1995 die Penetration 25 und den Erweichungspunkt etwa 65° C (Ring und Kugel) hat, werden mit 50 Teilen eines in üblicher Weise hergestellten Mischpolymerisats aus 74,4 Teilen Äthylen und 25,6 Teilen tert.-Butylacrylat des Schmelzindex 5,6 in einem Rührwerk gemischt. Man erhält rasch eine homogene Formmasse,

Claims

5 6

die nach DIN 53 455 eine Bruchdehnung von 400 % (Ring und Kugel) hat, werden mit 30 Teilen eines in

aufweist. üblicher Weise hergestellten Mischpolymerisates aus

Beispiel 6 ^{82 Te}i^len Äthylen und 18 Teilen n-Butylacrylat des

Schmelzindex 1,4 in einem Schaufelkneter bei 180° C 70 Teile Bitumen, das nach DIN 1995 die Pene- 5 vermischt,
tration 80 hat, werden mit 30 Teilen eines Misch- Man erhält rasch eine homogene Formmasse, die polymerisates aus 82 Teilen Äthylen und 18 Teilen nach DIN 53 455 eine Bruchdehnung von 520% n-Butylacrylat in einem Planetenrührwerk bei 220° C aufweist. In einem LösHchkeitsversuch in handelsvermischt. Man erhält eine Formmasse mit einer üblichem Dieselkraftstoff zeigt ein aus dieser Form-Bruchdehnung von 500 °/o. Ihre Haftfestigkeit auf io masse hergestellter Würfel mit 3 cm Kantenlänge vorgewärmten Stahlplatten beträgt 10 kp/cm². Die nach einer Lagerung von 48 Stunden bei 48° C eine Formmasse zeigt bei 14tägiger Lagerung auf Filter- Quellung von etwa 6 °/o.
papier bei 80° C keine Ausschwitzerscheinungen.

Beispiel 7

70 Teile Bitumen, das nach DIN 1995 die Penetration 25 und den Erweichungspunkt etwa 60° C (Ring und Kugel) hat, werden mit 30 Teilen eines in üblicher Weise bei einem Druck über 1000 atü hergestellten Mischpolymerisates aus 84 Teilen Äthylen ao und 16 Teilen Methacrylsäure-cyclohexylester des Schmelzindex 6,4 in einem kontinuierlich arbeitenden Kneter vermischt. Man erhält rasch eine homogene Formmasse, die nach DIN 53 455 eine Bruchdehnung von 260 % aufweist.

Beispiel 8

70 Teile Bitumen₃ das nach DIN 1995 die Penetration 25 und den Erweichungspunkt etwa 65° C

Patentanspruch:

Mischungen zur Herstellung von Formkörpern, bestehend aus Bitumen, Äthylenmischpolymerisaten und — gegebenenfalls — bekannten Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Bitumen-Äthylenmischpolymerisat-Bestandteil aus 30 bis 95 Gewichtsprozent Bitumen, das nach DIN 1995 eine Penetration zwischen 10 und 210 aufweist, und 5 bis 70 Gewichtsprozent eines Mischpolymerisats aus 30 bis 97% Äthylen und 70 bis 3% Vinylestern und/ oder copolymerisierbaren Acryl- und/oder Methacrylverbindungen besteht.