DE2647498A1 - Bituminoese masse - Google Patents

Description

Filz mit einer Rückschicht aus Bitumen wird als Schallisoliermaterial für die verschiedensten Zwecke, z.B. auf dem Boden von Automobilen, verwendet. Filz mit Bitumen als RUckschicht ist zwar flexibel und läßt sich leicht in eine gewünschte Form pressen, jedoch kann das Bitumen nicht in eine vorgeformte Gestalt gebracht werden, um beispielsweise über den Kardantunnel eines Automobils zu passen, weil es im Gegensatz zu Gummi keine Festigkeit und Steifigkeit aufweist und, wenn es in eine bestimmte Form gebracht worden ist, zusammenfällt. Da Bitumen viel billiger als Gummi und andere bekannte Schallisoliermaterialien ist, wäre es vorteil-

709818/0979

Telefon: (02 21) 23 45 41 - 4 - Telex: 888 2307 dopa d - Telegramm: Dompatent Köln

haft, wenn die Eigenschaften von Bitumen so modifiziert werden könnten, daß seine Festigkeit und Steifigkeit genügend erhöht wird, um sicherzustellen, daß es nach der Formgebung formbeständig bleibt und gleichzeitig genügend Festigkeit und Biegsamkeit behält, um rauher Behandlung zu widerstehen.

Die verschiedensten Materialien, die mit Bitumen verträglich sind, sind potentiell verfügbar, um die Festigkeit und Steifigkeit von Bitumen zu erhöhen, aber das Bitumen muß eine gewisse Plastizität bewahren, um noch geformt werden zu können. Eine besondere Kombination von Materialien, mit der die erforderliche gegenseitige Abstimmung zwischen Plastizität und Steifigkeit erzielt wird, wurde nun gefunden.

Gegenstand der Erfindung sind bituminöse Massen, die 45 bis 94 Gew.-^ Bitumen, 5 bis 40 Gew.-% gehärteten Extrakt, 1 bis 10 Gew.-# eines Polymerisats aus der aus Styrol-Acrylnitril-Copolymerisaten, Polyvinylchlorid und chloriertem Polyäthylen bestehenden Gruppe und 0 bis 5 Gew.-^ eines Weichmachers für das Polymerisat enthalten.

Die Erfindung umfaßt ferner textile Flächengebilde, insbesondere Faservliese, die mit einer Rückschicht, die aus einer bituminösen Masse gemäß der Erfindung besteht, versehen sind.

Das Bitumen kann aus Erdöl hergestellt sein. Geeignet sind beispielsweise der Rückstand der Vakuumdestillation von Rohöl oder das Produkt, das durch Blasen eines solchen Vakuumrückstandes mit Luft bis zu-einer geeigneten Penetration erhalten worden ist.

709818/0979

Die Masse enthält normalerweise außerdem einen Füllstoff in einer Menge von 50 bis 150 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Masse ohne Füllstoff. Beliebige normale Füllstoffe für Bitumen können verwendet werden, z.B. Kalksteinmehl oder Portlandzement. Das Bitumen selbst (d.h. ohne Füllstoff) hat vorzugsweise eine Penetration von 25 bis 100 bei 25°C und einen Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von ^0° bis HO⁰C.

Gehärtete Extrakte können durch Blasen von Erdölextrakoen mit einem sauerstoffhaltigen Gas, vorzugsweise Luft, bei 250⁰ bis 350⁰C in Abwesenheit oder Gegenwart eines Katalysators, z.B. eines Friedel-Crafts-Metallhalogenids, wie Eisen(lll)-chlorid, hergestellt werden. Erdölextrakte werden durch Lösungsmittelextraktion von Erdöldestillatfraktionen, die im Schmierölbereich, d.h. im Bereich von 350° bis 600°C sieden, erhalten und enthalten einen größeren Anteil aromatischer Kohlenwasserstoffe. Es wird angenommen, daß durch das Blasen des Extrakts Kondensation der Aromaten bewirkt wird, wobei ein gehärtetes Produkt mit hohem Anteil an Asphaltenen, cyclischen Kohlenwasserstoffen und unlöslichen Kohlenwasserstoffen und einem verhältnismäßig geringen Anteil an gesättigten Kohlenwasserstoffen entsteht. Die gehärteten Extrakte können Penetrationen von 0,1 bis 6 bei 25°C und Erweichungspunkte (Ring und Kugel) von 80° bis 170⁰C haben.

Als Polymerisate werden Styrol-Acrylnitril-Copolymerisate bevorzugt, die 70 bis 80 Mol-# Styrol und 20 bis 30 Mol-$ Acrylnitril enthalten und ein Zahlenmittelmolekulargewicht von 20.000 bis 100.000 haben

709818/0979

können. Geeignete Polymerisate sind unter der Bezeichnung "Hycar 2301" (Hersteller B.F. Goodrich Co.)* "Lustran SAN" (Hersteller Monsanto) und "Tyril" (Hersteller Dow) im Handel erhältlich.

Als Polyvinylchlorid wird vorzugsweise ein durch Substanzpolymerisation oder Suspensionspolymerisation hergestelltes Polymerisat in Form eines freifließenden Pulvers verwendet. Geeignete Materialien sind unter der Bezeichnung "Breon SllO/10" und "Breon MllO/50" (Hersteller B.P.CI.) im Handel erhältlich.

Das gegebenenfalls verwendete chlorierte Polyäthylen hat vorzugsweise einen Chlorgehalt von 15 bis 40 Gew.-^. Geeignet ist beispielsweise das unter der Bezeichnung "CPE 3614" (Hersteller Dow Chemical Co.) im Handel erhältliche Produkt.

Der gegebenenfalls verwendete Weichmacher hängt vom verwendeten Polymerisat ab. Für Styrol-Acrylnitril-Copolymerisate eignen sich Chlorkohlenwasserstoffe beispielsweise aus der Reihe "Cereclor" (Hersteller I.C.I.), und für Polyvinylchlorid können chlorierte η-Paraffine oder Dioctylphthalat verwendet werden. Dem Polyvinylchlorid sollten 1 bis 3 Gew.-^ (bezogen auf das Gewicht des Polyvinylchlorids) eines geeigneten Stabilisators zugesetzt werden, um seinen Abbau während der Verarbeitung zu verhindern. Im allgemeinen kann dreibasisches Bleisulfat oder Bleistearat verwendet werden.

Die Bestandteile können in einem großen Gefäß, das mit einem kräftigen Rührer und Heizvorrichtungen ver-

709818/0979

sehen ist, die den Ansatz auf eine Temperatur über 200⁰C zu erhitzen vermögen, gemischt werden. Das Bitumen muß zuerst zu einer fließfähigen Flüssigkeit geschmolzen werden (z.B. durch Erhitzen auf l80° bis 220⁰C). Dann werden die übrigen Bestandteile vorzugsweise in der Reihenfolge 1) gehärteter Extrakt, 2) Kalksteinmehl als Füllstoff, 3) Weichmacher, 4) Polymerisat zugesetzt. Auch Innenmischer, z.B. Banbury-Mischer, können verwendet werden.

Aus den Bestandteilen kann auch eine Vormischung aus gehärtetem Extrakt, Polymerisat und einem Teil des Bitumens gebildet werden, wobei weiteres Bitumen und der Füllstoff später zugesetzt werden. Diese Arbeitsweise ist zweckmäßig für die Fabrikation und ermöglicht es, die Eigenschaften des endgültigen Gemisches auf die Spezifikationen der Endverwendung zuzuschneiden. Im allgemeinen sind Polymerisate, wie Styrol-Acrylnitril -Copolymerisat verträglicher mit Gemischen, in denen der Anteil des gehärteten Extrakts am oberen Ende des genannten Bereichs liegt, und im allgemeinen wird bessere Gesamtdispergierung des Polymerisats durch Verdünnen einer Vormischung mit Bitumen als durch Herstellen einer Einzelcharge in einem Arbeitsgang erreicht. Die vorstehend genannten Mengen der Bestandteile umfassen sowohl die Bereiche für eine Vormischung als auch für eine endgültige Masse, wobei natürlich die Mengen des gehärteten Extrakts und des Polymerisats am oberen Ende der für eine Vormischung genannten Bereiche und am unteren Ende der für ein endgültiges Gemisch genannten Bereiche liegen.

Das Gemisch kann durch Kalandrieren auf einem Dreiwalzenmischer in die flächige Form gebracht werden. Falls es als Rückschicht, beispielsweise für Filz,

709818/0979

-JS-

benötigt wird, können der Filz und die Rückschicht miteinander verklebt werden, indem sie gemeinsam durch den Kalander gegeben werden. Als Antiblockingmittel kann Gatsch verwendet werden. Das Produkt kann zu einer bevorzugten Form gepreßt werden.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele weiter erläutert.

Beispiel 1

Als Ausgangsmaterial wurde gefülltes Bitumen zur Herstellung einer Rückschichtmasse für Filz verwendet, der auf dem Boden von Automobilen verwendet wird- Geblasenes Bitumen mit einer Penetration von 40 bei 25⁰C und einem Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von 85⁰C wurde verwendet. Das Bitumen enthielt 60 Gew.-^ (bezogen auf das Gesamtgewicht des Gemisches) Kalksteinmehl als Füllstoff.

Das gefüllte Bitumen wurde mit zwei Arten von gehärtetem Extrakt mit Erweichungspunkten von 90⁰C bzw. 150⁰C und mit folgenden Zusammensetzungen gemischt:

	Gew.-#	Gew.-^	Gehärteter Extrakt	Gehärteter Extrakt
	Gesättigte Kohlen wasserstoffe, Gew.-^	' Gew.-fd	900C	1500C
Asphaltene,	Cyclische Kohlen wasserstoffe, Gew.-^	23,9	20,0
	Harze,	7,4	0,8
	Unlösliche Bestandteile,	51,3	34,0
16,4	13,0
1,0	34,0

709818/0979

Ebenso wurden verschiedene Polymerisate und in einigen Fällen Weichmacher zugemischt, so daß eine Reihe von verschiedenen Gemischen erhalten wurde.

Die Gemische wurden in einem Brabender-Plasticorder Typ 100 hergestellt, der mit einem Walzenmisch- und meßkopf des Typs 50 versehen war. In die auf 150⁰C vorgeheizte Mischkopfkammer wurden 66 g Gemisch gegeben. Gemischt wurde 20 Minuten bei 60 UpM. Das Gemisch wurde dann aus dem Mischkopf genommen und auf einem Zweiwalzenmischer (Walzengröße 25,4 χ 15,2 cm), der auf 120⁰C erhitzt war, 5 Minuten bei einem Friktionsverhältnis von 1 : 1 (relative Geschwindigkeit der Walzen) geknetet.

Aus den Gemischen wurden in einer 20 t-Presse Prüfkörper in Form von Platten von 114 χ 114 χ 2 mm 2 Minuten bei 200⁰C gepreßt. Die Prüfkörper wurden dann auf Festigkeit, Steifigkeit und Schlagfestigkeit unter Anwendung 'empirischer Vergleichsversuche geprüft. Die Proben wurden durch Skalenwerte wie folgt eingestuft:

Steifigkeit von 1 (sehr flexibel) bis 6 (sehr starr) Biegefestigkeit von 1 (äußerst spröde) bis 8 (zäh)

Die erhaltenen Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle genannt. Die Steifigkeit wurde empirisch durch langsames Biegen einer gepreßten Probe von Hand ermittelt und durch Ziffern auf einer Skala von 1 bis (6 = höchste Steifigkeit) bewertet. Die Biegefestigkeit wurde als Maß der Steifigkeit angesehen.

Ein Biegetest wurde durchgeführt, indem Proben lang-

709818/0979

«4.

sam mehrmals um l8o° gebogen wurden. Die Proben wurden nach ihrer Fähigkeit bewertet, dem Biegen zu
widerstehen, ohne zu brechen. Die Bewertungsziffer 8 wurde der Probe mit der höchsten Biegefestigkeit gegeben. Je höher der Wert, umso zäher war die Probe.

Beide Prüfungen wurden bei Umgebungstemperatur (25°C) durchgeführt.

709818/0979

Probe Nr. 1	2	3	4	5	6	7	8	9
Zusammensetzung in Gew.-%
Gefülltes Bitumen 100	65	80	77,5	79	79	77,5	77,5	77,5
Gehärteter Extrakt mit Erweichungspunkt 90°C -	_	16,5	„	mm,	18	_	mm	Mt
Gehärteter Extrakt mit Erweichungspunkt 150°C -	35		17,5	18	an	17,5	17,5	17,5
Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat -	-	3	-	-	-	-	-	-
Polyvinylchlorid -	-	-	4	-	-	-	-	-
Chloriertes Polyäthylen -■	-	-	-	3	3	-	-	-
Polyäthylen	-	-	-	-	-	5	-	—
Polystyrol	-	-	-		-		5	3
Styrol-Butadien-Kautschuk	-	-	-	_	-	-	-	2
Weichmacher -	-	0,5	1	-	_	-	-	-
ι Physikalische Eigenschaften
,Steifigkeit (Bewertungsziffer) 1	2	3	3	3	3	5	6	4
Biegefestigkeit (Bewertungsziffer) 8	7	6	5	3	4	1	1	2

Bei den in dieser Tabelle zusammengestellten Versuchen wurden die folgenden Polymerisate und Weichmacher verwendet :

Styrol-Acrylnitril- "Hycar 2301"

Copolymerisat (B.F. Goodrich Co.)

Chloriertes η-Paraffin "Cereclor 552" als Weichmacher (I.C.I.)

Weichmacher für Dioctylphthalat

Polyvinylchlorid "Breon SllL/10"

(B.P.CI.)

Chloriertes Polyäthylen "CPE 36l4" (mit 36 Gew.-^ Cl und (Dow Chemical Co.)

0,3 Gew.-# ZnO)

Die Werte in der vorstehenden Tabelle zeigen, daß das gefüllte Bitumen (Probe 1) von sich aus sehr flexibel und keineswegs starr und steif war. Durch Zusatz einer verhältnismäßig großen Menge von gehärtetem Extrakt (Probe 2) wurde nur eine geringe Verbesserung der Steifigkeit erzielt. Wenn jedoch eine kleinere Menge des gehärteten Extrakts in Kombination mit dem Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat verwendet wurde (Probe 3), trat eine weitere Verbesserung der Steifigkeit ohne große Zunahme der Sprödigkeit des Produkts ein. Die Proben 4, 5 und 6, in denen Polyvinylchlorid und chloriertes Polyäthylen in Kombination mit dem gehärteten Extrakt verwendet wurde, zeigten die gleiche Verbesserung der Steifigkeit, jedoch waren die Produkte merklich spröder als die Probe, die das Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat enthielt. Die Proben 5 und 6 zeigten, daß.eine Änderung des Erweichungspunkts des gehärteten Extrakts nur einen geringen Einfluß auf die Beschaffenheit des Produkts hatte.

709818/0979

- fer -

Die Proben 7* 8 und 9* die nicht in den Rahmen der Erfindung fallen, zeigen, daß die Wahl des Polymerisats wesentlich ist. Obwohl Polyäthylen, Polystyrol und Polystyrol-SBR nur in geringen Mengen verwendet wurden, ergaben sie starre, spröde Produkte. Nur die Proben 3 bis 6 zeigten eine gute gegenseitige Abstimmung von Steifigkeit und Zähigkeit. Geformte Platten aus diesen Produkten konnten stark deformiert werden und behielten die neue Form. Insbesondere konnte die Probe 3 in eine neue Form gebracht werden, die sie dann beibehielt.

Beispiel 2

Ein Gemisch, das 61,5 % Bitumen (Penetration 42 bei 25⁰C, Erweichungspunkt 59,5°C), 32,7 % gehärteten Extrakt (Erweichungspunkt 100⁰C) und 5,8 % Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat (Hycar 2301) enthielt, wurde wie folgt hergestellt: Das pulverförmige Polymerisat wurde zu einem auf 150⁰C erhitzten geschmolzenen Gemisch des Bitumens und des gehärteten Extrakts in einem Behälter aus nichtrostendem Stahl gegeben. Das Gemisch wurde mechanisch gerührt, bis das Polymerisat gleichmäßig eingearbeitet war. Die Masse hatte eine Penetration von 17 bei 25°C, einen Erweichungspunkt von 73°C und einen Brechpunkt von O⁰C. Ein abgerundetes Stück wurde zu einer Platte gepreßt, die die neue Form beibehielt.

Das vorstehend beschriebene Gemisch wurde weiter bei 150⁰C mit einem oxydierten Bitumen (Penetration 30 bei 25⁰C, Erweichungspunkt 83⁰C, Brechpunkt nach Fraaß -23⁰C) im Gewichtsverhältnis von 5 Teilen Bitumen zu 2 Teilen Gemisch gemischt. Das erhaltene Gemisch bestand aus

709818/0979

89 Gew.-# Bitumen,
9,39 Gew.-^ gehärtetem Extrakt und 1,65 Gew.-% Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat

und hatte eine Penetration von 25 bei 25°C, einen Erweichungspunkt von 73°C und einen Brechpunkt nach Fraaß von -12⁰C.

Als Füllstoff wurde diesem Gemisch Kalksteinmehl im Gewichtsverhältnis von 60 Teilen Füllstoff zu 40 Teilen Gemisch zugesetzt. Die endgültige Masse wurde zu einer Platte geformt und mit einer Filzrückseite unter Druck in einer Form verklebt, wobei eine Platte mit einer Gesamtdicke von 1 cm, von der 2 mm auf die Dicke der bituminösen Masse entfielen, erhalten wurde. Ein abgerundetes Stück mit einer Höhe von etwa 2,5 cm wurde in die Rückschiehtmasse des Filzes gepreßt. Es behielt seine Umrisse ohne Deformierung.

709818/0973

Claims (6)

1. Patentansprüche

   oder Polyvinylchlorid und/oder chloriertes Polyäthylen und 0 bis 5 Gew.-% eines Weichmachers für das Polymere.
2. 2. Bituminöse Masse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie 50 bis 150 Gew.-% Füllstoff, bezogen auf das Gewicht der Masse ohne Füllstoff, enthält.
3. 3. Bituminöse Masse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bitumen eine Penetration von 25 bis 100 bei 25°C und einen Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von 50° bis 110°C hat.
4. 4. Bituminöse Masse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der gehärtete Extrakt eine Penetration von 0,1 bis 6 bei 25°C und einen Erweichungspunkt (Ring und Kugel) von 80° bis 170⁰C hat.
5. 5. Bituminöse Masse nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Styrol-Acrylnitril-Copolymerisat 70 bis 80 Mol-% Styrol und 20 bis 30 Mol-% Acrylnitril enthält und ein Zahlenmittel-Molekulargewicht von 20.000 bis 100.000 hat.
6. 6. Verwendung der bituminösen Masse nach Anspruch 1 bis 5 als Rückschicht von als Schallisoliermaterial dienendem Filz.

   709818/0979