AT388U1 - Fluxbitumen und bitumenemulsion - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine neue Bitumenemulsion oder Fluxbituraen mit einem Gehalt an Bitumen und einer Fluxkomponente sowie gegebenenfalls Zuschlagsstoffen, Haftmitteln, Emulgatoren, Sikkativen, Elastomeren, vemetzungsfordernden Stoffen. Weiters betrifft die Erfindung ein Kaltmischgut und ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Straßen, Wegen, Dämmen und dergleichen. Für die Oberflächenbehandlung von Straßen, Wegen, Dämmen etc. werden seit langer Zeit Fluxbituraen verwendet. Diese bestehen üblicherweise aus Bitumen als Hauptinhaltsstoff und dem sogenannten Fluxmittel. Diese Fluxmittel sind bisher stets Mineralölprodukte gewesen, wie z. B. Benzin, Kerosin, Petroluem, Gasöl, Heizöle verschiedener Siedebereiche, Spindel- und Schmierölfraktionen und dergleichen.

Diese oben genannten Fluxöle aus Mineralölprodukten haben den Nachteil der nicht optimalen Umweltverträglichkeit. Durch Hegenwasser können die Mineralöle in den Boden getragen werden und dort zu einer Beeinträchtigung von Bodenleben oder Grundwasser führen. Die Mineralf luxöle bewirken beim Aufträgen des Fluxbitumens störende Dämpfe, die die bauausführende Mannschaft beeinträchtigen und die Duft mit Schadstoffen belasten. Weiters können die Mineralölprodukte mit niedrigen Flammpunkten ein sicherheitstechnisches Risiko darstellen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Fluxbitumens oder entsprechender Bitumenemulsionen, die eine verbesserte Umweltverträglichkeit aufweisen und die genannten Nachteile vermeide!.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Fluxkcmponente Rapsöl oder ein davon abgeleitetes Rapsölderivat, wie dessen Fettsäureanteil oder Fettsäuregemisch, ein Umesterungsprodukt wie Rapsöhnethylester oder alkydharzartige Derivate, ist und daß 50 bis 99 Masse% Bitumen und 1 bis 50 Masse % Fluxkomponente vorgesehen sind, und diese Bindemittelphase in einer wässrigen Phase emulgiert ist. 2 AT 000 388 Ul

Weitere Merkmale der Erfindung sind den Ansprüchen und der nach folgenden Beschreibung zu entnehmen.

Die erfindungsgemäß einsetzbare Bitumeribasis besteht aus Destilla-tionsbitumen unterschiedlicher Weichheitsgrade, oder aus polymennodi-fizierten Bitumen. Diese Bitumen entsprechen dem Stand der Technik und sind je nach Verwendungszweck und Verfügbarkeit von Fachmann auszuwählen.

Beispielsweise wird auf folgende Wonnen verwiesen: B 3507 Fluxbitumen für den Straßenbau, B 3610 Erdölbitumen für Straßenbauzwecke, B 3613 Elastcmermodifizierte Bitumen für den Straßenbau.

Die Fluxölbasis bestand gemäß bisherigem Stand der Technik aus Mineralölprodukten, z. B. Testbenzin, Kerosin, Petroleum, Gasöl, Heizöle verschiedener Siedebereiche, Spindel- und Schmierölfraktionen. Eine typische Zusammensetzung eines Fluxbitumen als Bindemittel für Oberflächenbehandlungen ist z. B. die folgende:

Straßenbaubitumen, Penetration 70 bis 200 (1/10 mm) .80 bis 97 Masse%

Fluxöl oder Fluxölgeraisch, z. B. Kerosin,

Gasöl, Heizöl........................................3 bis 20 Masse%

Haftmittel oder Haftmittelgemisch auf Fettaminbasis des Typs Alkylaroidoamin oder Imidazolin.............0,1 bis 5 Masse%

Gemäß Erfindung werden Fluxöle auf der Basis natürlicher Fette und Öle, vorzugsweise pflanzliche Öle bzw. Ölgemische, z. B. Rapsöl, sowie daraus abgeleitete Produkte, beispielsweise Fettsäuren und Fettsäuregemische oder Umesterungsprodukte von ölen, z. b. Rapsölmethylesfaer oder alkydharzartige Derivate verwendet. Für Sonderanwendungen ist der Einsatz von Ölen mit einem hohen Gehalt mehrfach ungesättigter Fettsäuren (z. B. Linol- oder Linolensäure), beispielsweise Holzöl, Hanföl, Sojaöl, Tallöl oder Leinöl ratsam, oder eine Kombination von diesen "trocknenden Ölen" mit Rapsöl.

Je nach Einsatzzweck werden den erfindungsgeraäßen Zubereitungen weitere Stoffe, die zum Teil schon Stand der Technik sind, zugesetzt. Es 3 AT 000 388 Ul sind dies haftverbessernde Zusätze (Fettamine, siliziumorganische Verbindungen) , eraulgierwirksame Stoffe, kriechverbessernde Zusätze, Sik-kative oder andere vemetzungsfördemde Stoffe, diverse bitumenver-trägliche Kunststoffe, vorzugsweise Elastomere wie Naturkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Polychloropren und andere. Durch diese Zusätze wird einerseits verbessertes Haftverhalten auf Gestein, verbessertes Verhalten des Bindemittels in der Kälte (Abnahme der Sprödigkeit von Bitumen) sowie das Nachhärten der weichgefluxten Bitumenbasis erreicht.

Gemäß derzeitigem Stand der Technik sind Fluxöle auf Mineralölbasis nur durch destillative Vorgänge in der Lage, nach der Verarbeitung das Bindemittel für den erwünschten Gebrauchszustand nachzuhärten, was zu Luftbelastungen durch Kahlenwasserstoffemissianen führt und vermieden werden soll.

AtiafübruncTshei gni ei <=> gemäß Erfindung: A. Fluxbitumen als Bindemittel für Oberflächenbehandlungen Straßehbaubitumen, Penetration 25 bis 200 (1/10 mm) .75 bis 97 Masse%

Fluxkcmponente Rapsöl (Rüböl).......................2 bis 25 Masse%

Haftmittel oder Haftmittelgemisch auf Fettaminoder siliziumargemischer Basis......................0,1 bis 3 Masse%

Dieses Bindemittel kann auch als Emulsion gemäß Ausführungsbeispiel C zur Oberflächenbehandlung verwendet werden. B. Fluxbitumen gemäß Beispiel A in polymermodifizierter Ausführung

Polymermodifiziertes Straßenbaubitumen, z. B. in der Penetration 60 bis 150 (1/10 mm)................85 bis 95 Masse%

Fluxkcmponente Papsöl (Rüböl)....................... 4 bis 15 Masse%

Haftmittel oder Haftmittelgemisch auf Fettamin- oder siliziumorganischer Basis......................0,1 bis 3 Masse% 4 AT 000 388 Ul C. Fluxbitumen oder Fluxbitrnienemulsion als Bindemittel für die Kaltmischgutherstellung

Straßenbaubiturnen, Penetration 150 bis 250 (1/10 mm) 50 bis 85 Masse%

Fluxkoraponente Rapsöl................... 10 bis 40 Masse%

Fluxkcmponente Leinöl............................... 0 bis 30 Masse%

Haftmittel auf Fettaminbasis........................ 0 bis 5 Masse%

Im Falle der Fluxbitumensmulsion werden 50 bis 70 Prozent dieser Bin-demittelphase in einer wäßrigen Phase anionischer Seifenlösung (vorzugsweise auf Tallölbasis) oder in einer wäßrigen Phase kationischer Fettaminlösung (vorzugsweise auf Talgfett-Propylendiaminbasis) emulgiert.

Anwendunasbeisciele 1. Herstellen einer Oberflächenbehandlung:

Je nach Verkehrsbelastung, Klima, Zustand der Unterlage, verwendete Splittkörnung u. a., werden 0,8 bis 1,5 kg/m2 wirksame Menge eines er-findungsgemäßen Fluxbitumertoindemittels bei einer Verarbeitungstemperatur von 130 bis 170°C (oder kalt als Bitumenemulsian) mit einem Rampenspritzgerät auf die Unterlage auf gesprüht. Danach wird dieser etwa 1 mm dicke Bindemittelfilm mit einem Splittstreugerät gleichmäßig und möglichst einlagig abgesplittet. Derart hergestellte Oberflächenbehandlungen werden nach mehreren Walzübergängen sofort für den Verkehr (geschwindigkeitebeschränkt) freigegeben. Nach wenigen Tagen wird der Überschußsplitt abgekehrt und die Straße für den ordentlichen Verkehr freigegeben. Die wesentlichen Vorteile gegenüber dem bisherigen Fluxbitumen sind: - Geringe Fluxoldanpfenri ssionen bei der Verarbeitung (Arbeitsmann-schafteni) - Höhere Sicherheit bei der Verarbeitung aufgrund der höherliegenden Flammpunkte der erfindungsgemäßen Fluxölkcmponenten - Geringstmögliche Umweltbeeinträchtigung durch flüchtige Kohlenwasserstoffe bzw. durch Regenwasser eluierbare Inhaltsstoffe im Vergleich zu bisherigen Bindemitteln 5 . AT 000 388 Ul - Optimale Bitximenverträglichkeit der erfindungsgemäßen Fluxöle und damit gute Alterungsbeständigkeit des Bindemittels - Inportunakhängigkeit durch die Möglichkeit der Verwendung heimischer nachwachsender pflanzlicher Rohstoffe 2. Herstellen von Kaltmischgut:

Je nach verwendetem Kornaufbau des zu verwendenden Gesteinsmaterials werden 6 bis 10 % der erfindungsgemäßen Bitumenemulsian (Ausführungsbeispiel C) in einer geeigneten Mischanlage mit dem Gestein gemischtin der Schlußphase des Mischens können emulsionsbrechende Zusätze (beispielsweise Salze, Alkalien, Säuren) beigemengt werden, damit wird erreicht, daß klares Wasser abfließt und keine Verunreinigungen des Mischplatzes durch ungebrochene Emulsionsreste sichergestellt wird. Derart hergestelltes Kaltmischgut ist längere Zeit lagerfähig und kalt •verarbeitbar und wird vorzugsweise, lose auf LKW verladen oder in Säk-ken verpackt, für Reparaturzwecke (Schlaglöcher, Künetterwerschluß etc.) in der kalten Jahreszeit eingesetzt. Der besondere Vorteil des erfindungsgemäßen Bindemittels gegenüber herkömmlichen Bindemitteln ist die Unweltfreundlichkeit. Beim herkömmlichen Bindemittel können infolge Einwirkung von Regenwasser umweltschädliche, grundwassergefährdende Mineralölkcmponenten eluiert werden, beim erfindungsgemäßen Bindemittel werden höchstens biologisch vollständig abbaubare, unschädliche Naturöle frei. Die günstige Möglichkeit des erwünschten Nachhärtens des Bindemittels (trocknende Öle) unter dem Einfluß des Laftsauerstoffes ist ein weiterer erheblicher Vorteil des erfindungsgemäßen Systems.

Zur Herstellung des Kaltmischgutes kann auch das Fluxbitumen verwendet werden, wie im Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei 3 bis 10 Masse% Bindemittelphase mit 90 bis 97 Masse% Gesteinsplitt gegebenenfalls mit emulsionsbrechenden Zusätzen wie Salze, Alkalien oder Säuren vermischt werden.

Gemäß vorliegender Erfindung lassen sich unter anderem folgende Produktgruppen auf Bitumenbasis herstellen: 6 AT 000 388 Ul

Fluxbitumen sowie Bitumenemulsionen als Bindemittel zur Kaltmischgutherstellung, für Oberflächenbehandlungen, als Bindemittel für Schläm-itebauweisen (Slurry sealing sowie kalteinbaufähige Dünnschichtdecken), Bitumenemulsionen für Landschaftsbegninungsverfahren, Bitumeneraulsio-nen sowie Fluxbitumen als Bindemittel für Baustoff-Recyclingverfahren. Bei letzterem erfolgt der Wiedereinbau von Asphaltaufbruchmaterial oder Fräsgut sowie andere Rscyclingbaustoffe, mit oder ebne Zementzusatz. Weitere Produkte sind Fluxbitumen für Imprägnierzwecke, z. B. als Inj ektionsmittel für Mauerwerkstrcickenlegung und Fluxbitumen für Vergießarbeiten, z. B. zum Vergießen von Rissen und Nähten in Straßen. 7

Claims (7)

1. AT 000 388 Ul ANSPRÜCHE 1. Fluxbitumen oder Bitumenemulsion mit einem Gehalt an Bitumen und einer Fluxkomponente sowie gegebenenfalls Zuschlagsstoffen, Haftxnit-teln, Emulgatoren, Sikkativen, Elastomeren und vemetzungsfördemden Stoffen, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluxkcmponente Rapsöl oder ein davon abgeleitetes Rapsölderivat, wie dessen Fettsäureanteil oder Fettsäuregemisch, ein ömesterungsprodukt wie Rapsölmethylester oder alkydharzartige Derivate, ist und daß 50 bis 99 Massel Bitumen und 1 bis 50 Massel Fluxkcmponente vorgesehen sind, und diese Bindemittelphase in einer wässrigen Phase emulgiert ist.
2. 2. Bitumenemulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bindemittelphase zu dam Rapsöl oder Rapsölderivat 0,1 bis 30 Massel eines weiteren Pflanzenöls, insbesondere Leinöl, und 0,1 bis 5 Massel (bezogen auf die Bindemittelphase) eines Haftmittels, wie Haftmittel auf Fettaminbasis, vorgesehen sind.
3. 3. Fluxbitumen oder Bitumenemulsion nach Anspruch 1 als Bindemittel für Oberflächenbehandlungen von Straßen, Wegen, Dämmen oder dergleichen, dadurch geikennzeichnet, daß die Bindemittelphase folgende Komponenten enthält: - Straßenbaubitumen 75 bis 97 Massel - Rapsöl oder Rapsölderivat 2 bis 25 Massel - und gegebenenfalls Haftmittel oder Haftmittelgemisch auf Fettaminbasis oder siliziumorganischer Basis 0,1 bis 3 Massel wobei bei der Bitumenemulsion 50 bis 70 Massel dieser Bindemittelphase in einer wässrigen Phase anionischer Seifenlösung oder in einer wässrigen Phase kationischer Fettaminlösung emulgiert sind. 8 AT 000 388 Ul
4. 4. Fluxbitumen oder Bitumenemulsion nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bindemittelphase als Straßenbaubitumen ein polymermodifiziertes Stxaßeribaübitumen mit 85 bis 95 Masse% und Rapsöl oder Rapsölderivat in Mengen von 4 bis 15 Masse% enthalten sind.
5. 5. Fluxbitumen oder Bitumenemulsion nach Anspruch 1 als Bindemittel für Kaltmischgut, dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelphase aus folgendem Gemisch besteht: Straßenbaubitumen 50 bis 85 Masse% Rapsöl oder -derivat 10 bis 40 Masse% sowie gegebenenfalls Leinöl 0,1 bis 30 Masse% und Haftmittel auf Fettaminbasis 0,1 bis 5 Masse% wobei bei der Bitumenemulsion 50 bis 70 Masse% dieser Bindemittelphase in einer wässrigen Phase anionischer Seifenlösung oder in einer wässrigen Phase kationischer Fettaminlösung emulgiert sind.
6. 6. Kaltmischgut dadurch gekennzeichnet, daß die Bindemittelphase gemäß Anspruch^ in einer Menge von 3 bis 10 Masse% mit 90 bis 94 Masse% Gesteinsplitt, gegebenenfalls mit emulsionsbrechenden Zusätzen wie Salze, Alkalien oder Säuren, vermischt ist.
7. 7. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Straßen, Wegen, Dämmen und dergleichen, dadurch gekennzeichnet, daß das Fluxbitumen oder die Bi-tumenemulsion nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einer Menge von 0,8 bis 1,5 kg wirksames Bindemittel pro m2 Fläche auf die Unterlage aufgesprüht, dann Gesteinsplitt aufgetragen und gegebenenfalls gewalzt und der Überschuß abgekehrt wird. 9

   ÖSTERREICHISCHES PATENTAMT Kohlraaikl 8-10 A-lOWWien Telefimnr. (0043) 1-53424-520 AT 000 388 Ul Anmeldenummer: GM 112/94 RECHERCHENBERICHT A. KLASSIFIZIERUNG DES ANMELDUNGSGEGENSTANDES C 08 L 95/00 Nach der Internationalen Patentklassifikation (IPC5) B. ALS WESENTLICH ANGESEHENE UNTERLAGEN Kategorie* Bezeichnung der Veröffentlichung, soweit eifoideriich unter Angabe derin Betracht kommenden Teile Bern Anspruch Nr. X EP-Al-568 757 (G. Grisard AG), insbesondere Patentansprüche; Spalte 1, Zeilen 5 - 11; Spalte 2, Zeilen 24 - 33; Spalte 3, Zeile 41 - Spalte 4, Zeile 16 1-10 □ Weitere Veröffentlichungen sind der Fortsetzung von Feld C zu entnehmen * Besondere Kategorien von angegebenen Veröffentlichungen '' A " Veröffentlichung, die den allgemeinen Stand der Technik definiert, aber nicht als bedeutsam anzusehen ist ” X ” Veröffentlichung,von besonderer Bedeutung: die beanspruchte Erfindung bzw. der angeführte Teil kann allein aufgrund dieser Veröffentlichung nicht als neu oder auf erfinderischer Tätigkeit beruhend betrachtet werden " Y ” Veröffentlichung von besonderer Bedeutung; die beanspruchte Erfindung bzw. der angeführte Teil kann nicht als auf erfinderischer Tätigkeit beruhend betrachtet werden, wenn die Veröffentlichung mit einer oder mehreren Veröffentlichungen dieser Kategorie in Verbindung gebracht wird und diese Verbindung für einen Fachmann naheliegend ist "Sc.” Veröffentlichung, die Mitglied derselben Patentfamilie ist Darum des Abschlusses der Recherche Referent 12. Dezember 1994 Mag. Böhm Vordruck GM 3U.- Recherchenbericht.- 500 - Z1.1744/Präsl04