DE10013465C2 - Bitumen with a share of polyolefin degradation wax and its use - Google Patents
Bitumen with a share of polyolefin degradation wax and its useInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Bitumen mit einem Zusatz von Polyolefinabbauwachsen aus Recyclingkunststoffen und dessen Verwendung im Straßenbau.The invention relates to an improved bitumen with the addition of Polyolefin degradation waxes from recycled plastics and their use in road construction.
Es ist bereits bekannt, Bitumen durch Zusatz von Thermoplasten in seiner Wärmestandfestigkeit und durch Zusatz von Elastomeren in seiner Kälteflexibilität zu verbessern. So haben zum Beispiel Styrol-Butadien-Styrol (SBS) und ataktisches Polypropylen (APP) im Dachbahnenbereich breite Anwendung gefunden.It is already known to add thermoplastics in its bitumen Heat resistance and by adding elastomers in its Improve cold flexibility. For example, styrene-butadiene-styrene (SBS) and atactic polypropylene (APP) in the roofing membrane area Application found.
Grundsätzlich unterscheidet die TL-PmB 89, Teil 1 für den Einsatz im
Straßenbau die folgenden gebrauchsfertig polymermodifizierten Bitumina:
Basically, TL-PmB 89, Part 1 distinguishes the following ready-to-use polymer-modified bitumens for use in road construction:
- - Elastomermodifiziertes Bitumen A- Bitumen A modified with elastomer
- - Elastomermodifiziertes Bitumen B- Elastomer modified bitumen B
- - Thermoplastmodifiziertes Bitumen C.- Thermoplastic modified bitumen C.
Während im Straßenbau der Einsatz von Styrol-Butadien-Styrol- bzw. Styrol- Butadien-modifizierter Bitumina zunehmend an Bedeutung gewinnt und Produkte dieser Art von nahezu allen Mineralölgesellschaften vertrieben werden, sind thermoplastmodifizierte Bitumina der Gruppe C sowie Kombinationen von elastomermodifizierten und thermoplastimodifizierten Bitumina im Straßenbau bisher nur wenig zum Einsatz gekommen. Beim Einsatz derartiger Kombinationen könnte einerseits die günstige Wirkung elastomermodifizierter Bitumina auf die im Straßenbau wichtigen Kälteeigenschaften, andererseits die durch Thermoplastzugabe verbesserte Wärmefestigkeit modifizierter Bitumina genutzt werden.While the use of styrene-butadiene-styrene or styrene Butadiene-modified bitumens is becoming increasingly important Products of this type sold by almost all petroleum companies are group C thermoplastic modified bitumens as well Combinations of elastomer modified and thermoplastic modified Bitumens have so far been used only little in road construction. At the Using such combinations could have a beneficial effect elastomer-modified bitumens to the important ones in road construction Cold properties, on the other hand improved by the addition of thermoplastic Heat resistance of modified bitumens can be used.
Aus der DE 44 44 752 A1 ist bereits bekannt, dass amorphe Thermoplaste auf der Basis von Polyolefinen in einer Menge von etwa 7 Gewichtsprozent dem Straßenbaubitumen bei 180°C zugesetzt werden können. Dabei lagert sich der Thermoplast feindispers in der Maltenphase ein und wird an den Partikelrändern angequollen. Diese Einlagerung führt nach den Angaben des Herstellers/Lieferanten zu einer Veränderung der rheologischen Eigenschaften des Bitumens, die sich vor allem in einer Erhöhung des Erweichungspunktes und einer Verringerung der Penetration äußert. Die Duktilität bleibt praktisch unverändert. Um sie gegen den thermo-oxidativen Abbau bei der Verarbeitung zu schützen, sind die Thermoplasten in der Regel mit Stabilisatoren ausgerüstet. Dennoch kann bei längerer Einwirkung von hohen Temperaturen und Sauerstoff ein Abbau zur Verringerung des Molekulargewichts stattfinden.From DE 44 44 752 A1 it is already known that amorphous thermoplastics on the Based on polyolefins in an amount of about 7 percent by weight Road construction bitumen can be added at 180 ° C. In doing so, the Thermoplastic finely dispersed in the malting phase and is to the Particle edges swelled. According to the information provided by the Manufacturer / supplier to change the rheological properties of bitumen, which mainly results in an increase in the softening point and a decrease in penetration. The ductility remains practical unchanged. To counteract the thermo-oxidative degradation during processing To protect, the thermoplastics are usually with stabilizers equipped. Nevertheless, prolonged exposure to high temperatures and oxygen degradation to decrease molecular weight take place.
Es ist auch schon darüber berichtet worden, dass durch den Zusatz geeigneter Wachse zu Bitumen oder Asphalt deren Anwendungseigenschaften beeinflusst werden können. So ist darüber berichtet worden, dass Rohmontanwachs als Zusatz zu Bitumen die Verarbeitbarkeit und die anwendungstechnischen Eigenschaften der daraus hergestellten Asphaltmischungen verbessern kann. Insbesondere wird auf Vorteile bei der Absenkung der Verarbeitungstemperaturen, bei der Erhöhung der Standfestigkeit zur Verminderung der Spurrinnen und auf die Möglichkeit des Einbaus von Asphalt auch bei tieferen Außentemperaturen hingewiesen. Außerdem soll die Haftung des Bitumens an mineralischen Zuschlagstoffen wie Splitt verbessert werden.It has also been reported that the addition of more suitable Waxes to bitumen or asphalt affect their application properties can be. So it has been reported that raw montan wax as Addition to bitumen the workability and the application technology Properties of the asphalt mixtures produced from it can improve. In particular, the benefits of lowering the Processing temperatures, when increasing the stability for Reduction of ruts and the possibility of paving asphalt also indicated at lower outside temperatures. Liability is also intended of bitumen in mineral aggregates such as grit can be improved.
In der EP-A-0 553 513 A1 werden Bitumenzusammensetzungen beschrieben, die Polyethylenwachse mit Molekulargewichten von 3.000 bis 6.000 enthalten. Die PE-Wachse werden dabei in Mengen von 5 bis 10% bezogen auf einen Kunststoffzusatz bestehend aus Neu- oder Recyclingkunststoffen aus Polyethylen bzw. Ethylenvinylacetat-Copolymer eingesetzt. Die genannten Formulierungen sind kostenintensiv bezogen auf den Rohstoffeinsatz. Die Oxidationsstabilität von Thermoplastkunststoffen in Bitumenmischungen ist ebenso wie in DE 44 44 752 A1 gewährleistet.Bituminous compositions are described in EP-A-0 553 513 A1, which contain polyethylene waxes with molecular weights of 3,000 to 6,000. The PE waxes are used in quantities of 5 to 10% based on one Plastic additive consisting of new or recycled plastics Polyethylene or ethylene vinyl acetate copolymer used. The above Formulations are cost-intensive based on the use of raw materials. The Oxidation stability of thermoplastics in bitumen mixtures is guaranteed as in DE 44 44 752 A1.
Weiterhin werden in der WO 99/11737 A1 Bitumina und Asphalte zur Herstellung von Straßenbelag beschrieben, die sich durch Zusatz von durch eine Fischer- Tropsch-Synthese gewonnenem Paraffin auszeichnen. Anstatt des Begriffs Fischer-Tropsch-Paraffin werden gelegentlich auch die Begriffe Hartwachs und Hartparaffine oder makrokristalline Paraffine verwendet. Fischer-Tropsch- Paraffine bestehen vornehmlich nur aus Normal-Paraffinen. Mehr als 90% sind gewöhnlich n-Alkane und der Rest iso-Alkane. Der Erstarrungspunkt der Fischer-Tropsch-Paraffine liegt bei etwa 68 bis 105°C. Die Zugabemengen zu Bitumen liegen zwischen 0,5 bis 10%.Furthermore, WO 99/11737 A1 uses bitumens and asphalts for the production of road surface described by the addition of by a fishing Characterize the Tropsch synthesis obtained paraffin. Instead of the term Fischer-Tropsch paraffin is also sometimes used to refer to the terms hard wax and Hard paraffins or macrocrystalline paraffins are used. Fischer-Tropsch Paraffins mainly consist of normal paraffins. More than 90% are usually n-alkanes and the rest iso-alkanes. The freezing point of the Fischer-Tropsch paraffins are around 68 to 105 ° C. The addition amounts too Bitumen is between 0.5 and 10%.
In der WO 99/11737 A1 wird außerdem beschrieben, wie die Zugabe des Fischer- Tropsch-Paraffins in Mengen von 2,5%, 5% und 7,5% zu einem Bitumen der Sorte B 100 dessen Eigenschaften beeinflusst. Dabei nimmt die Penetration (ÖNORM C 9214) von 89 auf 41 ab. Gleichzeitig steigt der Brechpunkt nach Fraaß (ÖNORM C 9213) von -14,5 auf -10°C. Dabei nimmt der Erweichungspunkt (ÖNORM C 9212) von 44,5 auf 101°C zu, wenn ein Fischer- Tropsch-Paraffin von C40 bis C50 eingesetzt wird. Gleichzeitig wird in Folge des verbesserten Fließverhaltens durch den Zusatz von Fischer-Tropsch-Paraffin die Verdichtungswilligkeit des Asphalts verbessert. Auch werden die Einbauzeiten verlängert und es kann bei tieferen Außentemperaturen gearbeitet werden. Darüber hinaus war durch den Zusatz des Fischer-Tropsch-Paraffins zu Gussasphalt eine Verminderung der Einbautemperatur um bis zu 30°C festzustellen. Schließlich wird auch berichtet, dass ein Zusatz von 3% Fischer- Tropsch-Paraffin zu einem Splittmastixasphalt die Spurrinnentiefe bei 50°C und 20.000 Überrollungen von 5,7 mm auf 2,2 mm vermindert.WO 99/11737 A1 also describes how the addition of Fischer-Tropsch paraffin in amounts of 2.5%, 5% and 7.5% to a bitumen of grade B 100 influences its properties. The penetration (ÖNORM C 9214) decreases from 89 to 41. At the same time, the Fraass breaking point (ÖNORM C 9213) increases from -14.5 to -10 ° C. The softening point (ÖNORM C 9212) increases from 44.5 to 101 ° C when a Fischer-Tropsch paraffin from C 40 to C 50 is used. At the same time, as a result of the improved flow behavior, the willingness to compact the asphalt is improved by adding Fischer-Tropsch paraffin. The installation times are also extended and work can be carried out at lower outside temperatures. In addition, the addition of Fischer-Tropsch paraffin to mastic asphalt reduced the installation temperature by up to 30 ° C. Finally, it is also reported that adding 3% Fischer-Tropsch paraffin to a stone mastic asphalt reduces the rake depth at 50 ° C and 20,000 rollovers from 5.7 mm to 2.2 mm.
Versuche mit den Bitumen-Qualitäten der Sorten B 45, B 65 und B 80, denen jeweils 4% bzw. 6% Fischer-Tropsch-Paraffin zugegeben worden war, ergaben die gleichen Ergebnisse. Die Plastizitätsspanne (Differenz zwischen Erweichungspunkt und Brechungspunkt nach Fraaß) konnte erheblich verbessert werden, wobei der Brechpunkt nach Fraaß sich nur geringfügig um eine Bindemittelstufe verschiebt.Tests with the bitumen qualities of the types B 45, B 65 and B 80, the 4% and 6% Fischer-Tropsch paraffin were added, respectively the same results. The plasticity range (difference between Softening point and refraction point according to Fraass) could be considerable can be improved, the Fraass breaking point changing only slightly shifts a binder level.
Bei den Fischer-Tropsch-Paraffinen handelt es sich um Produkte, die durch Kohlehydrierung und nachgeschaltete aufwendige Prozesse gewonnen werden. Es sind dies hochwertige, reine und hochkristallinie Paraffine, deren Moleküle C-Zahlen von 30 bis 90 aufweisen. Legt man die allgemeine Forme. CnH2n + 2 zugrunde, dann liegt mit diesen Paraffinen das Molekulargewicht mit max. ca. 1.200 bis 1.300 g/Mol im Vergleich zu den aus den bisherigen Veröffentlichungen bekannten reinen PE-Abbauwachsen (vgl. 3.000 bis 6.000 Mol/g) sehr viel niedriger.The Fischer-Tropsch paraffins are products made by Coal hydrogenation and downstream complex processes can be obtained. These are high-quality, pure and highly crystalline paraffins, their molecules Have C numbers from 30 to 90. If you put the general shapes. CnH2n + 2 then the molecular weight with these paraffins is max. approximately 1,200 to 1,300 g / mol compared to those from the previous ones Publications known pure PE degradation waxes (cf. 3,000 to 6,000 mol / g) much lower.
Die Herstellung der Fischer-Tropsch-Paraffine erfolgt durch Kohlehydrierung und Primärrohstoffverbrauch. Das Verfahren zu ihrer Herstellung ist so aufwendig, dass die Produkte für den Straßenbau nur hochpreisig eingesetzt werden können.Fischer-Tropsch paraffins are produced by means of carbon hydrogenation and primary resource consumption. The process for their manufacture is like this elaborate that the products for road construction are used only at high prices can be.
Aus der DE 195 00 425 C1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem Abbauprodukte von Polyolefinaltkunststoffen in Bitumen eingebracht werden, wobei es ein besonderes Ziel dieses Patents ist, heißlagerstabile Mischungen mittels Extrudertechnik bei höheren Temperaturen zu erzeugen. Die bei dem Abbau entstehenden niedermolekularen Öl- und Paraffinanteile, welche zu sehr nachteiligen Qualitätseigenschaften bei Straßenbaubitumen führen, zum Beispiel verminderte Resistenz gegen Spurbildung und Slow-Setting-Effekt, werden in diesem Verfahren nicht entfernt. Ebenso finden Schmutzakku mulationen, herrührend aus den Recyclingkunststoffen, und die Morphologie der entstehenden Abbauprodukte keine Berücksichtigung im Verfahren.A method is known from DE 195 00 425 C1 in which degradation products of polyolefin plastics in bitumen, being a The special aim of this patent is to use hot storage stable mixtures To produce extruder technology at higher temperatures. The one in the dismantling emerging low molecular weight oil and paraffin fractions, which are too much disadvantageous quality properties in road bitumen lead to Example reduced resistance to lane formation and slow setting effect, are not removed in this procedure. Also find a dirt battery mulations, derived from the recycled plastics, and the morphology the resulting degradation products are not taken into account in the process.
In der DE 195 12 029 A1 wird ein vierstufiges, kostenaufwendiges Verfahren mit zwei Depolymerisationsstufen vorgestellt. Ziel dieses zweistufigen, bei hohen Temperaturen und niedrigen Drucken ausgeführten Verfahren ist es, Wachse und Basisöle aus Altkunststoffen zu gewinnen. Der gemäß Seife 4, Zeilen 54 bis 56 im Rührkessel verbleibende Spaltrückstand soll als Asphaltzuschlagstoff Verwendung finden. Einem solchen Einsatzzweck steht aber die undefinierte hohe Schmutzfracht, die ungeklärte und undefinierte Morphologie und mechanische Eigenschaft des Produktes in Asphalt entgegen. Der Zusatz der so hergestellten Wachse bzw. des Spaltrückstandes zu Bitumen im Sinne der Erzeugung eines definierten Produktes wird in dieser Anmeldung nicht beschrieben.DE 195 12 029 A1 describes a four-stage, costly process presented with two depolymerization stages. Aim of this two stage, at high temperature and low pressure processes performed is Waxes and base oils from waste plastics. The one according to soap 4, Lines 54 to 56 in the mixing vessel remaining gap residue should be as Find asphalt aggregate. Such an application stands but the undefined high pollution load, the unsettled and undefined Morphology and mechanical properties of the product in asphalt. The addition of the waxes produced in this way or of the gap residue to bitumen in the sense of creating a defined product in this application not described.
In der DE 197 02 539 A1 wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem Paraffine und/oder hochschmelzende Wachse aus polyolefinischen Altkunststoffen unter Entfernung von metallischen, anorganischen und mineralischen Verunreinigungen hergestellt werden. Dies wird mittels eines zweistufigen Kreislaufverfahrens zwischen 350°C und 390°C in der ersten Stufe und 390°C bis 430°C in der zweiten Stufe erreicht. Es folgt die Abtrennung der gecrackten, leicht flüchtigen Paraffinrohstoffe, Öle, Benzine und Gase durch eine Destillation unter Vakuum oder bei Normaldruck. Die verbleibende Sumpffraktion wird in den Kreislauf zurückgeführt, bzw. zu 50 bis 100% abgezogen und einer Selektiventölung zugeführt. Das Verfahren berücksichtigt nicht den Umstand, dass eine vollständige oder teilweise Kreislauffahrweise zwischen Crackreaktor einerseits und Aufschmelzreaktor andererseits nicht möglich ist. Dies liegt daran, dass es nicht gelingt, die im Altkunststoff vorhandenen Verunreinigungen in Form sehr feinhaltiger Druckfarben, Mineral- und Füllstoffe usw. in ausreichendem Maße aus dem Prozess zu entfernen. Außerdem bilden sich beim Crackvorgang in erheblichem Maße feinteilige Kokspartikel und organische Abbauprodukte. Diese anorganischen und organischen Verunreinigungen und Kokspartikel reichern sich bei der Kreislauffahrweise nach kurzer Zeit an, lagern sich an den Wänden und hitzeführenden Teilen des Crackssystems ab und unterbinden so alsbald den weiteren Wärmeübergang. Der Crackvorgang kommt dann alsbald zum Stillstand. Weiterhin birgt das vorgeschlagene Verfahren der Selektiventölung, welches bei der Entölung von Standardparaffinen bis zu einem Schmelzpunkt von etwa 65°C. Stand der Technik ist, für die Reinigung und Entölung hochschmelzender, schmutzbehafteter Wachse erhebliche Nachteile. Es ist sehr kostenintensiv und ebenfalls extrem schmutzanfällig. Auch in dieser Patentanmeldung wird ein definiertes bituminöses Produkt nicht beschrieben.DE 197 02 539 A1 presents a method with which paraffins and / or high-melting waxes from polyolefinic old plastics under Removal of metallic, inorganic and mineral Impurities are produced. This is done using a two stage Circulation process between 350 ° C and 390 ° C in the first stage and 390 ° C reached up to 430 ° C in the second stage. There follows the separation of the cracked, volatile paraffin raw materials, oils, petrol and gases through a Distillation under vacuum or at normal pressure. The remaining one Bottom fraction is returned to the cycle, or 50 to 100% deducted and a selective de-oiling. The procedure takes into account not the fact that a full or partial circulatory regime between the cracking reactor on the one hand and the melting reactor on the other hand not is possible. This is because it fails in the old plastic existing impurities in the form of very fine ink, mineral and fillers etc. to a sufficient extent from the process. In addition, fine particles are formed to a considerable extent during the cracking process Coke particles and organic breakdown products. These inorganic and organic impurities and coke particles accumulate in the Circulatory mode after a short time, accumulate on the walls and heat-conducting parts of the cracking system and thus immediately prevent the further heat transfer. The cracking process will then come soon Standstill. Furthermore, the proposed selective deoiling process involves which is used for the de-oiling of standard paraffins up to a melting point of about 65 ° C. State of the art is for cleaning and oil removal high melting, dirty waxes considerable disadvantages. It is very expensive and also extremely prone to dirt. Also in this one A defined bituminous product is not described in the patent application.
Ziel der vorliegenden Erfindung war es, die mittels eines kostengünstigen Herstellungsverfahrens erhaltenen hochmolekularen und hochschmelzenden Wachse aus polyolefinischen Recyclingkunststoffen dem breitesten Anwendungsbereich für Bitumen, dem Straßenbaubitumen und Asphalt, zugänglich zu machen.The aim of the present invention was to use a cost-effective Manufacturing process obtained high molecular and high melting The broadest waxes made from polyolefin recycled plastics Application area for bitumen, road construction bitumen and asphalt, to make it accessible.
Somit bestand die Aufgabe, diese Wachse hinsichtlich ihres Molekulargewichtes, Schmelzbereiches, ihrer Kristallinität und Molmassenverteilung zu charakterisieren und durch ihren Zusatz zu Bitumen dessen Eigenschaften für den Straßenbau zu verbessern. Neben einer Reihe weiterer Eigenschaften des mit dem erfindungsgemäßen Straßenbaubitumen hergestellten Asphaltes, wie zum Beispiel Biegungsfestigkeit, Verarbeitungstemperatur, Verdichtungswilligkeit, Hohlraumgehalt, war die Tendenz zur Spurbildung ein herausragendes Kriterium für die Entwicklung der geeigneten Wachse als Bitumenzusatz.So there was the task of using these waxes Molecular weight, melting range, their crystallinity and Characterize the molecular weight distribution and its addition to bitumen to improve its properties for road construction. Next to a row further properties of the bituminous bitumen according to the invention manufactured asphalt, such as bending strength, Processing temperature, willingness to compact, void content, was the Tendency to form a lane is an outstanding criterion for the development of the suitable waxes as bitumen additive.
In der gleichzeitig eingereichten deutschen Patentanmeldung 100 13 465.1-43 ist beschrieben, dass die dort genannten hochmolekularen Polyolefinabbauwachse, die beim thermischen Abbau der Polyolefinfraktion von Recycling-Kunststoffen gewonnen werden, ebenfalls in Bitumen und Asphalt eingesetzt werden können.In the simultaneously filed German patent application 100 13 465.1-43 is described that the high molecular weight mentioned there Polyolefin degradation waxes used in the thermal degradation of the polyolefin fraction of Recycled plastics are obtained, also in bitumen and asphalt can be used.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist deshalb ein Bitumen, das einen Anteil von 1 bis 10 Gewichtsprozent, vorzugsweise von 3 bis 6 Gewichtsprozent, eines Polyolefinabbauwachses mit einer mittleren Molmasse oberhalb von 7.500, vorzugsweise oberhalb von 8.500, aufweist, und beim thermischen Abbau der Polyolefinfraktion von Recycling-Kunststoffen unter Sauerstoffausschluss und destillativer Entfernung der dabei entstehenden gasförmigen und flüssigen Kohlenwasserstoffe von verbleibenden Rückstand und Verminderung des Restaschegehaltes bis auf eine Menge von unter 5 Gewichtsprozent, vorzugsweise von unter 2 Gewichtsprozent gebildet wird. Dieses Bitumen ist für die Herstellung hochwertiger Asphalte und im Straßenbau sehr geeignet.The subject of the present invention is therefore a bitumen, the one Proportion from 1 to 10 percent by weight, preferably from 3 to 6 Weight percent of a polyolefin degradation wax with an average molecular weight has above 7,500, preferably above 8,500, and at thermal degradation of the polyolefin fraction of recycled plastics under Exclusion of oxygen and distillative removal of the resulting gaseous and liquid hydrocarbons from remaining residue and reducing the residual ash content to an amount below 5 Percent by weight, preferably less than 2 percent by weight. This bitumen is for the production of high quality asphalt and in Road construction very suitable.
Zur Erfindung des erfindungsgemäßen Bitumens wurden Untersuchungen mit Polyolefinabbauwachsen mit mittleren Molmassen von etwa 1.200, 4.500 und 8.500 durchgeführt. Die eingesetzten Polyolefinabbauwachse sind weitestgehend destillativ von Paraffinanteilen bestehend aus Gasen, Ölen und niedermolekularen Paraffingatschen mit Kohlenstoffketten kürzer als etwa C50 befreit, da gezeigt werden konnte, dass ein Wachs mit einer mittleren Molmasse von etwa 4.500, welches paraffinische Bestandteile mit Kohlenstoffketten unter etwa C50 noch enthielt beim Spurbildungstest nach TPA-StB Ausgabe 1997 den sog. Slow-Setting-Effekt zeigt, d. h. zu einer Schädigung der Asphaltschicht führt. Demgegenüber bleibt der Slow-Setting- Effekt aus, wenn die Paraffinanteile mit Kohlenstoffketten unter etwa C50 aus dem Polyolefinabbauwachs abgetrennt wurden.For the invention of the bitumen according to the invention, investigations with polyolefin degradation waxes with average molecular weights of approximately 1,200, 4,500 and 8,500 were carried out. The polyolefin degradation waxes used are largely free from paraffin components consisting of gases, oils and low molecular weight paraffin waxes with carbon chains shorter than about C 50 by distillation, since it could be shown that a wax with an average molecular weight of about 4,500, which contains paraffinic components with carbon chains below about C 50 still contained in the lane formation test according to TPA-StB 1997 edition shows the so-called slow-setting effect, ie leads to damage to the asphalt layer. In contrast, there is no slow-setting effect if the paraffin portions with carbon chains below about C 50 have been separated from the polyolefin degradation wax.
Zur Bestimmung der Eigenschaftsverbesserungen eines Bitumen der Klasse B 65 wurden diesem Polyolefinabbauwachse mit mittleren Molmassen von etwa 1.200, 4.500 und 8.500 in Mengen von 5 Gewichtsprozent zugesetzt und daraus Probekörper hergestellt. Diese Probekörper wurden vergleichend auch mit Probekörpern, die andere Bitumenzusatzmittel enthielten, im Wasserbad bei 30°C mit einem 5 cm2 Stempel einer Belastung von 25 N ausgesetzt und die Einsenkung in mm über die Belastungszeit ermittelt. Dabei zeigte sich, dass das Abbauwachs mit einer mittleren Molmasse von etwa 8.500, welches von allen paraffinischen Anteilen mit Kohlenstoffketten unter etwa C50 befreit war, die besten Ergebnisse erbrachte. Neben der höheren mittleren Molmasse wies dieses Produkt auch eine höhere Kristallinität gegenüber den anderen Polyolefinabbauwachsen auf. So steigt der Kristallinitätsgrad von einer mittleren Molmasse von 1.200 bis 8.500 von 40% bis auf 55% an. Deshalb wurde das Polyolefinabbauwachs mit einer mittleren Molmasse von 8.500 für die weiteren Versuche eingesetzt.To determine the improvement in properties of a bitumen of class B 65, polyolefin degradation waxes with average molar masses of about 1,200, 4,500 and 8,500 were added in quantities of 5 percent by weight and test specimens were produced therefrom. These test specimens were also subjected to a comparison with test specimens which contained other bitumen additives in a water bath at 30 ° C. with a 5 cm 2 stamp and a load of 25 N and the depression in mm was determined over the load time. It was found that the degradation wax with an average molecular weight of about 8,500, which had been freed of all paraffinic components with carbon chains below about C 50 , gave the best results. In addition to the higher average molecular weight, this product also had a higher crystallinity than the other polyolefin degradation waxes. The degree of crystallinity increases from an average molecular weight of 1,200 to 8,500 from 40% to 55%. The polyolefin degradation wax with an average molecular weight of 8,500 was therefore used for the further tests.
Tabelle I zeigt die Untersuchungen an Bitumen, welches mit Polyolefinabbauwachs aus Recycling-Kunststoffen modifiziert wurde: Table I shows the tests on bitumen, which with Polyolefin degradation wax made from recycled plastics has been modified:
Tabelle I zeigt, dass ein Zusatz von 5% des genannten Polyolefinabbauwachses zu einem B 65 zu einer Verminderung der Nadelpenetration (DIN 52010) von 55 auf 28 × 1/10 mm führt. Der Erweichungspunkt (DIN 52011) wird durch die Wachszugabe um 10°C angehoben, so dass in diesem Anwendungsbeispiel eine Erhöhung der Plastizitätsspanne um 10°C erreicht wird. Dieses Ergebnis ist um so positiver zu bewerten, als der Brechpunkt nach Fraaß sich nicht negativ verändert und das Nieder temperaturverhalten des Bitumens so vollständig erhalten bleibt. Andere Anwendungsbeispiele mit weichen Bitumensorten, zum Beispiel einem B 80, ergeben höhere Werte in der Absenkung der Penetration und Anhebung des Erweichungspunktes. Als Ergebnis dieser Versuchsreihe ist festzuhalten, dass mit dem Wachszusatz aus weicheren Bitumensorten, zum Beispiel B 100 oder B 80, härtere Bitumensorten, zum Beispiel B 65 oder 45, hergestellt werden können. Table I shows that an addition of 5% of the above Polyolefin degradation wax to a B 65 to reduce the Needle penetration (DIN 52010) leads from 55 to 28 × 1/10 mm. The softening point (DIN 52011) is determined by the addition of wax raised by 10 ° C, so that in this application example a Increasing the plasticity range by 10 ° C is achieved. This The result is all the more positive than the breaking point according to Fraass, there is no negative change and the down The temperature behavior of the bitumen is completely preserved remains. Other application examples with soft bitumen types, for example a B 80, result in higher values in the lowering penetration and raising the softening point. As The result of this series of experiments shows that with the Wax additive from softer types of bitumen, for example B 100 or B 80, harder types of bitumen, for example B 65 or 45, can be produced.
Die Auswirkungen von Mischzeit und Mischtemperatur sind in Tabelle II am Beispiel einer Mischung aus 95% Bitumen B 65 mit 5% Polyolefinabbauwachs dargestellt:The effects of mixing time and mixing temperature are in Table II using the example of a mixture of 95% bitumen B 65 with 5% polyolefin degradation wax shown:
Es zeigt sich, dass eine Erhöhung der Mischzeit und Misch temperatur fast keinen Einfluss auf den Erstarrungspunkt (DIN 52011) hat. Deshalb lässt sich das Wachs bereits nach sehr kurzer Zeiten in das Basisbitumen einmischen.It shows that an increase in mixing time and mixing temperature almost no influence on the solidification point (DIN 52011). That is why the wax can already be used mix into the basic bitumen for a short time.
Ein weiteres wichtiges Kriterium ist die Hafteigenschaft der mit dem Wachs modifizierten Bitumina am Gestein. Die Versuche wurden nach dem Haft-Grenz-Viskositätsverfahren nach Dr. Potschka durchgeführt.Another important criterion is the adhesive property of the bitumen modified on the rock with the wax. The attempts were made according to Dr. Potschka performed.
In Tabelle III sind die wichtigsten Ergebnisse am Beispiel einer Mischung aus 95% B 65 mit 5% Polyolefinabbauwachs zusammengestellt:Table III shows the most important results using the example a mixture of 95% B 65 with 5% polyolefin degradation wax compiled:
Während mit konventionellen Straßenbaubitumina die Haft-Grenz- Viskositäten bei Quarzit zwischen 4 und 5 liegen, konnte mit der Wachszugabe zu einem B 65 ein Wert von 7 erreicht werden. Somit resultiert die Wachszugabe in einer Verbesserung der Gesteinshaftung.While with conventional road construction bitumens the adhesion limit Viscosities for quartzite between 4 and 5 could with the addition of wax to a B 65 achieves a value of 7. Thus the addition of wax results in an improvement in Rock liability.
Tabelle IV zeigt die Untersuchungsergebnisse an einem aus Asphalt rückextrahierten Bindemittel. Es wurden die Eigen schaften eines mit dem Asphaltbinder 0/16 versetzten Stan dardbitumens B 65 verglichen mit einem Bitumen, dem zusätzlich noch 3% Polyolefinabbauwachs zugegeben waren.Table IV shows the test results on one Asphalt back extracted binder. It became their own of a Stan offset with the asphalt binder 0/16 dardbitumen B 65 compared to a bitumen, the additional 3% polyolefin degradation wax were still added.
Die Ergebnisse zeigen, dass die positiven Eigenschaften, welche durch den Zusatz des Polyolefinabbaubwachses erreicht wurden, zum Beispiel die Nadelpenetration und der Erweichungs punkt (Ring + Kugel °C) sich auch im extrahierten Bindemittel wiederfinden. Ebenso zeigen die Brechpunkte nach Fraaß am extrahierten Bindemittel mit Wachszusatz noch günstigere Werte als am extrahierten Bindemittel ohne Wachs, was die guten Kälteeigenschaften des Wachszusatzes noch einmal unterstreicht. The results show that the positive properties, which is achieved by adding the polyolefin degradation wax such as needle penetration and softening point (ring + ball ° C) also in the extracted binder find. The Fraass breaking points also show on extracted binder with added wax even cheaper Values as on the extracted binder without wax, what the good cold properties of the wax additive again underlines.
Es wurden dann die Eigenschaften von Asphaltmischungen
untersucht, denen das erfindungsgemäße Polyolefinabbauwachs
zugesetzt war. Eine der wichtigsten Eigenschaften für die
Wirkung von Wachszusätzen zu Asphalt und Bitumen stellte der
Spurbildungstest nach TPA-StB, Ausgabe 1997, dar. Die Herstel
lung der hierfür erforderlichen Prüfplatten für den Spur
bildungsversuch erfolgte mit einem Segmentverdichter. Da eine
weggesteuerte Verdichtung gewählt wurde, konnte der Verdich
tungsgrad über die Bezugsraumdichte des Marshall-Versuchs und
die Mischguteinwage gezielt vorgegeben werden (hier 100%). Die
Prüfplatten wurden mit einer Dicke von 8 cm hergestellt. Die
Tabelle V zeigt die Ergebnisse der Spurbildungsversuche an
unterschiedlichen Asphaltmischgütern:
The properties of asphalt mixtures to which the polyolefin degradation wax according to the invention had been added were then investigated. One of the most important properties for the effect of wax additives to asphalt and bitumen was the track formation test according to TPA-StB, 1997 edition. The test plates required for the track formation test were produced with a segment compressor. Since a path-controlled compaction was chosen, the degree of compaction could be specified via the reference space density of the Marshall test and the mix weight (here 100%). The test panels were made with a thickness of 8 cm. Table V shows the results of the track formation tests on different asphalt mixes:
Die Ergebnisse zeigen, dass die Spurrinnentiefe durch den Zusatz des erfindungsgemäßen Polyolefinabbauwachses verbessert wurde. Es wurden Durchschnittswerte von 1,72 mm bei einer Mischung aus B 65 mit 5% Wachs und einem Asphaltbinder 0/22-DS und 2,41 mm bei einem Wachszusatz von 3% mit einem Asphaltbin der 0/16 ermittelt. Der Referenzwert ohne Zusatz des Polyole finabbauwachses beträgt bei 3% Wachszusatz und einem Asphalt binder 0/16 2,86.The results show that the depth of the ruts through the Addition of the polyolefin degradation wax according to the invention improved has been. There were average values of 1.72 mm at one Mixture of B 65 with 5% wax and an asphalt binder 0/22-DS and 2.41 mm with a wax addition of 3% with an asphalt bin the 0/16 determined. The reference value without the addition of the polyol finabbauwachses with 3% wax addition and an asphalt binder 0/16 2.86.
In Tabelle VI ist der Einfluss des Wachszusatzes auf die Verdichtbarkeit des Mischgutes mit und ohne Zusatz von 3% Polyolefinabbauwachs dargestellt. Die Ergebnisse zeigen, dass die Raumdichte durch den Wachszusatz erhöht und die Hohlräume vermindert werden.Table VI shows the influence of the addition of wax on the Compactibility of the mix with and without the addition of 3% Polyolefin degradation wax shown. The results show that the spatial density is increased by the addition of wax and the voids can be reduced.
Die exzellenten Kälteeigenschaften der mit dem Polyole finabbauwachs modifizierten Bitumina lässt sich auf die damit hergestellten Asphaltproben übertragen. Der Asphaltbinder 0/16 mit B 65 wurde mit und ohne Zusatz des Polyolefinabbauwachses einer Prüfung der Kältebiegezugfestigkeit unterworfen. Die Ergebnisse sind in Tabelle VII dargestellt: The excellent cold properties of the polyols Bituminous wax modified can be used on the transferred asphalt samples transferred. The asphalt binder 0/16 with B 65 was with and without the addition of the polyolefin degradation wax subjected to a test of the cold bending tensile strength. The Results are shown in Table VII:
Die unter Zusatz von Polyolefinabbauwachsen hergestellte Probe weist danach eine höhere Biegezugfestigkeit auf und zeigt bei -20°C nur einen äußerst geringen Unterschied zu dem bei 0° C erhaltenen Wert. Ergänzend zu Prüfungen im rotierenden Kolben nach DIN 52016 wurden auch erweitere Alterungsversuche mit dem Modelltopfverfahren durchgeführt. Es wurde an Materialmengen von 3 kg Basaltsplitt 8/11 mm und 1,5 GT Bindemittel zum Einsatz gebracht. Der Modelltopf besteht aus einem elektrisch beheizten Topf mit Außenwandisolierung und Lochplatte, auf die das Mischgut lose aufgebracht wird. Es wird eine oxidative Alterung über eine Stunde bei einem Luftdurchfluss von 500 ml/min. bei 140°C durchgeführt. Ebenso wird eine destillative Alterung mit 500 ml/min. Stickstoff bei 140°C durchgeführt. Beide Versuche werden vergleichend mit einem Bindemittel B 65 und einem Bindemittel B 65 enthaltend das Polyolefinabbauwachs durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass die beobachteten Erhöhungen der Erweichungspunkte von Mischungen mit dem Wachs vergleichbar sind mit den Mischungen ohne Wachszusatz. Auch die Messung der resultierenden Duktilitäten und Brechpunkte nach Fraaß zeigte keine negativen Eigenschaften.The sample made with the addition of polyolefin degradation waxes then has a higher bending tensile strength and shows at -20 ° C only a very slight difference to that at 0 ° C value obtained. In addition to tests in rotating Pistons according to DIN 52016 were also further aging tests carried out with the model pot process. It was on Material quantities of 3 kg basalt chips 8/11 mm and 1.5 GT Binder used. The model pot consists of an electrically heated pot with external wall insulation and Perforated plate to which the mix is loosely applied. It an oxidative aging over one hour in a Air flow of 500 ml / min. performed at 140 ° C. As well a distillative aging with 500 ml / min. Nitrogen at 140 ° C carried out. Both attempts are compared with containing a B 65 binder and a B 65 binder the polyolefin degradation wax performed. The results showed that the observed increases in the softening points of Mixtures with the wax are comparable to the mixtures without added wax. Even the measurement of the resulting Ductility and breakpoints according to Fraass showed no negative Characteristics.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0553513A1 (en) * | 1991-12-23 | 1993-08-04 | ENICHEM S.p.A. | Bitumens modified with recycled and/or virgin polymers and their applications |
DE19500425C1 (en) * | 1995-01-10 | 1996-04-11 | Leuna Werke Gmbh | Prepn. of hot storage stable bitumen polymers for road asphalt or roofing applications |
DE4444752A1 (en) * | 1994-12-15 | 1996-06-20 | Teerbau Gmbh Strassenbau | Flame sprayable adhesive bituminous materials |
DE19512029A1 (en) * | 1995-03-31 | 1996-11-21 | Chemtec Leuna Ges Fuer Chemie | Paraffin, wax and base oil prodn. from plastics |
DE19702539A1 (en) * | 1997-01-24 | 1998-07-30 | Paraffinwerk Webau Gmbh | Long chain wax production from recycled polyolefin |
WO1999011737A1 (en) * | 1997-08-29 | 1999-03-11 | SCHÜMANN SASOL GmbH | Bitumen or asphalt for producing a road topping, road topping and method for the production of bitumen or asphalt |
DE19838770A1 (en) * | 1997-08-29 | 1999-04-22 | Schuemann Sasol Gmbh & Co Kg | Bitumen or asphalt for the production of road surface, road surface, process for the production of bitumen or asphalt and. a. |
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2000
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0553513A1 (en) * | 1991-12-23 | 1993-08-04 | ENICHEM S.p.A. | Bitumens modified with recycled and/or virgin polymers and their applications |
DE4444752A1 (en) * | 1994-12-15 | 1996-06-20 | Teerbau Gmbh Strassenbau | Flame sprayable adhesive bituminous materials |
DE19500425C1 (en) * | 1995-01-10 | 1996-04-11 | Leuna Werke Gmbh | Prepn. of hot storage stable bitumen polymers for road asphalt or roofing applications |
DE19512029A1 (en) * | 1995-03-31 | 1996-11-21 | Chemtec Leuna Ges Fuer Chemie | Paraffin, wax and base oil prodn. from plastics |
DE19702539A1 (en) * | 1997-01-24 | 1998-07-30 | Paraffinwerk Webau Gmbh | Long chain wax production from recycled polyolefin |
WO1999011737A1 (en) * | 1997-08-29 | 1999-03-11 | SCHÜMANN SASOL GmbH | Bitumen or asphalt for producing a road topping, road topping and method for the production of bitumen or asphalt |
DE19838770A1 (en) * | 1997-08-29 | 1999-04-22 | Schuemann Sasol Gmbh & Co Kg | Bitumen or asphalt for the production of road surface, road surface, process for the production of bitumen or asphalt and. a. |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009044771A1 (en) | 2009-12-04 | 2011-06-09 | Bühler, Hans-Joachim, Dr. | Producing polymer modified bitumen, useful for producing modified asphalt, roofing sheets or other bitumen containing construction products, comprises heating bitumen, mixing elastomer in bitumen, and optionally adding crosslinking agent |
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Publication number | Publication date |
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