DE1298282C2 - Mischungen auf der basis von bitumen zur herstellung von formkoerpern - Google Patents
Mischungen auf der basis von bitumen zur herstellung von formkoerpernInfo
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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 Vinylidenhalogenverbindungen, 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 aut 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%
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 Athylenmischoolymerisate enthalten, die 10 bis
50 Gewichtsprozent 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 nach DIN 1995 (Ring und Kugel) zwischen 72 und 370C 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
DlN 1995 festgelegten Bedingungen in Bitumen eindringt.
Die für die Formmassen geeigneten Äthylenmischpolymerisate können in üblicher Weise, z. B. nach dem
Hochdruckpolymerisationsverfahren, bei Drücken über 1000 Atmosphären oder auch nach Lösungs- oder
Emulsionspolymerisationsverfahren in wäßriger Dispersion bei Drücken zwischen etwa 100 und 400
Atmosphären aus Äthylen und copolymerisierbaren Acryl- und/oder Methacrylverbindungen hergestellt
werden. 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 nur eine oder mehrere Acryl- und/oder Methacrylverbindungen 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 Methacrylestern, die bei Drücken oberhalb
1000 Atmosphären, d. h. im allgemeinen bei Drücken zwischen 1000 und 3000 Atmosphären, hergestellt sind,
vorgezogen.
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 eignen 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, Gesteinssplit,
Sand, Glasfasern und Steinwolle sowie Gummimehl, Wollfilz, Jute oder Synthesefasern, zügesetzt
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 Gesteinssplit, 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.
Vergleichsbeispiel
50 Teile Bitumen, das nach DIN 1995 die Penetration
45 und einen Erweichungspunkt von etwa 6O0C (Ring
und Kugel) hat, werden mit 50 Teilen Hochdruckpolyäthylen der Dichte 0,918 und vom Schmelzindex 11,5 bei
etwa 1900C in einem üblichen Planetenrührwerk
vermischt Dabei erhält man sehr rasch eine homogene Formmasse, die im Zugversuch nach DIN 53 455 eine
Zugdehnung von 12% aufweist. Ihre Haftfestigkeit an zylindrischen Stahlflächen, die mit einem Sandstrahlgebläse
gereinigt sind, beträgt 6 kp/cm2, wenn die Stahlflächen beim Beschichten auf 190° C vorgewärmt
waren.
Man mischt 50 Teile Bitumen, das nach DlN 1995 die Penetration 45 und einen Erweichungspunkt von etwa
6O0C (Ring und Kugel) aufweist, bei 190° C in einem
handelüblichen 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 Vergleichsbeispie!
angegebenen Bedingungen auf Stahl die Haftfestigkeit 13 kp/cm2 und eine Bruchdehnung von 135%
aufweist.
Wie in Beispiel 1 angegeben, wird eine Formmasse aus gleichen Teilen Bitumen der Penetration 45 und vom
Erweichungspunkt etwa 6O0C und einem Mischpolymerisat
aus 80 Teilen Äthylen und 20 Teilen Acrylsäureäthylester, das den Schmelzindex 5,4 hat, hergestellt.
Die Formmasse weist unter den im Vergleichsbeispiel angegebenen Bedingungen eine Haftfestigkeit auf Stahl
von 20 kp/cm2 und eine Bruchdehnung von mehr als 380% auf.
50 Teile Bitumen, das nach DIN 1995 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 53 455 eine Bruchdehnung von 520% aufweist. In einem
Dauerwärmetest bei 80°C zeigt diese Formmasse keine Veränderungen ihrer physikalischen Eigenschaften.
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, die nach DIN 53 455 eine
Bruchdehnung von 400% aufweist.
70 Teile Bitumen, das nach DIN 1995 die Penetration 80 hat, werden mit 30 Teilen eines Mischpolymerisats
aus 82 Teilen Äthylen und 18 Teilen n-Butylacrylat in einem Planetenrührwerk bei 220° C vermischt. Man
erhält eine Formmasse mit einer Bruchdehnung von 500%. Ihre Haftfestigkeit auf vorgewärmten Stahlpiatten
beträgt 10 kp/cm2. Die Formmasse zeigt bei 14tägiger Lagerung auf Filterpapier bei 8O0C keine
Ausschwitzerscheinungen.
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 Mischpolymerisats
aus 84 Teilen Äthylen 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.
70 Teile Bitumen, das nach DIN 1995 die Penetration 25 und den Erweichungspunkt etwa 65°C (Ring und
Kugel) hat, werden mit 30 Teilen eines in üblicher Weise hergestellten Mischpolymerisates aus 82 Teilen Äthylen
und 18 Teilen n-Butylacrylat des Schmelzindex 1,4 in
einem Schaufelkneterbei 1800C vermischt.
Man erhält rasch eine homogene Formmasse, die nach DIN 53 455 eine Bruchdehnung von 520%
aufweist. In einem Löshchkeitsversuch in handelsüblichem
Dieselkraftstoff zeigt ein aus dieser Formmasse hergestellter Würfel mit 3 cm Kantenlänge nach einer
Lagerung von 48 Stunden bei 48° C eine Quellung von etwa 6%.
Claims (1)
- 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% copolymerisierbaren Acryl- und/oder Methacrylverbindungen besteht.
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---|---|---|---|
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