DD132681B1 - Bitumenkombination,insbesondere fuer sportplatzdeckschichten - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Bitumenkombination, insbesondere für Sportplatzdeckschichten, aus Bitumenemulsionen, Kautschuklatex mit oder ohne funktionelle Gruppen,Gummi und anderen Zuschlagstoffen, wie hydraulischen Bindemitteln, Abbindebeschleunigern und Füllstoffen.
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen
Durch die ständig wachsenden Anforderungen der Sportler an den Sportbau haben Allwettersportbeläge eine steigende Bedeutung erfahren. Diese Belage werden vorrangig auf der Basis von Bitumen, Plasten, Elasten und Kombinationen dieser Materialien aufgebaut, wobei u.a. auch Sekundärrohstoffe, wie Altgummi oder Plastabfälle mit verwertet werden.
Die kostengünstigsten Beläge basieren auf Gemischen aus Bitumen oder Bitumenemulsionen und Gummigranulaten. Die Beläge sind verschleißfest und wetterbeständig, haben jedoch den !lachteil, daß die Elastizität zu gering ist und sie für viele Sportarten nicht einsetsbar sind.
Weiterhin ist bekannt, Beläge aus Gemischen von Bitumenemulsionen mit Plast- und Elastdispersionen herzustellen. Diese Beläge haben den großen Vorteil der einfachen ICaItverarbeitung und genügen auch im wesentlichen den Anforderungen der Bedarfsträger. Durch ausgewogene Rezepturen irntor Beimischung von Gummi- und Plastgranulaten» von Altreifengummi, hydraulischen Bindemitteln und Abbindebeschleuniger*1, werden weitere Verbesee-
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rungen der Beläge erzielt and somit auch dem Volks- und Schulsport zugänglich gemacht· Jedoch ist bei solchen Belägen meistens eine relativ hohe Empfindlichkeit gegenüber wassereinwirkung zu verzeichnen, v;aa sich insbesondere bei Prost-Tau-V/echsel nachteilig auswirkt und die Lebensdauer solcher Beläge wesentlich verkürzt. Die elastischen Eigenschaften sind abhängig vom zugesetzten Gummigranulat, so daß die Zerreißfestigkeit, die Dehnung, die Rißweitenüberbrückung und die Rückfederung nur geringe Y/erte besitzen und die Härte in den meisten Pällen dabei zu hoch ist. Diese mechanischen Eigenschaften können vor allem durch den Zusatz von vulkanisierten Gummi verbessert werden. Dabei ist bekannt, die Vulkanisation durch Einmischen von unvulkanisiertem Kautschuk oder Kautschuk-Latex und Vulkanisationsmittel in heiße Bitumen durchzuführen. Dadurch können zwar verschleißfeste, elastische, zerreißfeste und alterungsbeständige Beläge gewonnen werden, jedoch ist der Einbau kompliziert und schwer zu regulieren und zumeist sehr kostenaufwendig. .
Ziel der Erfindung
Es ist das Ziel der Erfindung, eine Bitumenkombination zu entwickeln, die eine kaltverarbeitbare, monolithische, elastische, alterungsbeständige, reißfeste, dehnbare, gummiartige Sportplatsdeckschicht bildet, die eine hohe Lebensdauer besitzt, schnell abbindet, kostengünstig und somit auch dem Massensport zuganglich ist.
Darlegung des Lesens der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Bitumenkombination unter Verwendung von Bitumenemulsionen, Kautschuklatex mit und ohne funktionelle Gruppen, Gummimaterialien und Zuschlagstoffen zu entwickeln, mit der die Herstellung von Sportplatzdeckschichten mit einer Rückprallelastizität von 20 bis 30 $, einer Härte der Schicht von 30 bis 50 Shore A-Sinheiten, einer Druckverforraung von weniger als 10 % bei einer Belastung von 4 kp/cm , einer hohen Rückfederung nach dynamischer Be-
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lastung, einer Zerreißfestigkeit von mindestens 2 kp/cm*" und einer dabei auftretenden hohen Zerreißdehnung von mindestens 10 % ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Kombination аиз Bitumenemulsionen, Kautschuklatex mit oder ohne funktioneile Gruppen Gummi und anderen Zuschlagstoffen gelöst, die 20 bis 40 IJa.-^, vorzugsweise 28 bis 32 LIa·-^^einer ca. 50 folgen. Bitumenemulsion mit Tonemulgator und mehrwertigen Metallionen, vorzugsweise Zink-, Magnesium-, oder Kalziumionen, und 0,05 bis 5,0 Ua.-i», vorzugsweise 0,1 bis 1,0 LIa.-^eines Kaltvulkanisationsbeachleunigers enthält. Dabei hat sich ein Zusatz von 20 bis 500m VaI mehrwertiger Iletallionen / 100 g Ton zur Bitumenemulsion als besonders günstig erwiesen.
Überraschenderweise ist es gelungen, durch den Einsatz spezieller Bitumenemulsionen unter Beisein von Vulkanisationsmitteln aus den Gemischen einen kaltvulkanisierenden Belag zu erzielen. Am besten geeignet sind dabei stabile Bitumenemulsionen mit Tonemulgatoren. Zur Ausbildung von Kationenbrücken zwischen den negativ geladenen emulgierten Bitumenteilchen einerseits und aen gleichfalls negativ geladenen Tonpartikelchen andererseits werden zwei- und dreiwertige Kationen hinzugefügt. Die dabei wirkenden Kationen können Srdalkali- und Schwernietallionen sein. Dabei wurde gefunden, daß bei Anwendung von mehrwertigen !.letallionen, insbesondere von Zink-, magnesium- oder Kalziumionen unter Beisein von Vulkanisationsmitteln eine zeit- und temperaturabhängige Vulkanisation des im Gemisch enthaltenen Kautschuks aus dem Latex erfolgt.
Als Vulkanisationsmittel wird dabei zweckmäßigerweise kolloidaler Schwefel verwendet. Zur Erreichung der erforderlichen Reaktionsgeschwindigkeit bei Normaltemperaturen wird vorteilhaft ein Kaltvulkanisationsbeschleuniger mit der allgemeinen Formel
jjpfr-C— s -R3
eingesetzt, wobei R1 und R^ Wasserstoff oder Kohlenwasserstoffradikale und Ro = Alkaliioaen oder Ainrnoniumionen sind. Der Vulkanisationsbeschleuniger kommt dabei als wässrige Lösung zum Einsatz. Der Vulkanisationabeschleuniger kann hierbei sehr einfach dem Genisch, das auf Smulsionsbasis aufgebaut ist und selbst V/aaser als Dispersicnsmedium enthält, beigefügt werden.
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Zur Verstärkung des Vulkanisationsprozesses können zusätzlich Oxide oder Salze des Zinks, Llagnesiums. oder Kalziums zugefügt werden. . :
Nach der Vermischung aller Komponenten und dem Auftragen des Gemisches auf den zu belegenden Untergrund tritt zunächst eine Verdunstung und eine Abbindung des im Gemisch vorhandenen 'wassers ein. Die Abbindung wird dabei im wesentlichen von hydraulischen Bindemitteln wie Zement und Abbindebeschleunigern, wie beispielsweise wasserfreiem Kalziumchlorid bewirkt, liach dieser Trocken- und Abbindephase setzen Vulkanisationsreaktionen zwischen den Gemischpartnern ein. Die in der stabilen Bitumen-Ton-Smulsion enthaltenen mehrwertigen Ivletallionen aktivieren hierbei den Vulkanisationsprozeß des aus dem Latex stammenden 'anvulkanisierten Kautschuks mit dem im kolloidalen Zustand vorliegenden Schwefel.
Dabei bilden sich gerüstärtige Strukturen zwischen den Kautschukrnolekülen aus, in welche die durch die Aktivierung durch mehrwertige Hetallionen enthaltenden Bitumen-Ton-Teilchen einbezogen werden. Auf diese Art und Weise bilden sich erfindungsgemäß innige Verbindungen zwischen vulkanisiertem Gummi und hochwertigem Bitumen, die nach üblichen Herstellungsmethoden nicht ersielbar sind. Die gleichfalls enthaltenen Gummiteilchen in ?orm von Hehl oder Granulat werden in das Gefüge eingebaut und in diesem fest verankert. Ss wurde beobachtet, daß gegenüber anderen bekannten bituminösen Belägen ein wesentlich geringerer Abrieb durch Herauslösen oder Herausreißen der Gummiteilchen bei der Benutzung zu verzeichnen ist. Im allgemeinen verlaufen die Vulkanisationsreaktioneri um so schneller ab, je höher die Temperatur ist.
Die Reaktionszeit kann durch die Zugabe von Kaltvulkanisatoren, wie Dithiocarbarnaten, auch bei !Tormal temperatur en zwischen +5 und 25°C wesentlich verkürzt werden. Das ist in dem gewünschten Anwendungsfall von besonderem Vorteil, da die aufgetragenen Belage in großen Flächen nur schwer durch Wärmebehandlung vulkanisiert werden könnten.
Als Pullst offkomponente werden dabei üblicherweise Altgummisorten aus Autoreifen, Regenerator, u.a. in Paser-, Granulat oder Mehlform eingesetzt. Es ist auch möglich, alle anderen
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Gummigranulate zu verwenden.
Die Herstellung des Belages erfordert zwei bis vier Arbeitsstufen in einem Herstellerwerk und ein bis zwei Stufen auf der Baustelle. Dabei wird zunächst eine spezielle Bitumen-Ton-Emulsion (I) mit Zink-,Uagnesium - oder Kalziumsalzen produziert. Daraus wird durch Zumischen von Kautschuk-Latex eine Bitumenemulsion-Latex-Kombination (II) hergestellt. Parallel dazu wird in Kugelmühlen eine Vulkanisationspaste (III) aus Schwefel, Wasser und einem grenzflächenaktiven Stoff, ggf. unter Zusatz von Kaolin oder Ton und ggf. Zink-, Magnesium- oder Kalziumoxid gemischt. Die Produkte zwei und drei werden zum Produkt vier vermischt. Diese Arbeitsstufe kann im Herstellerwerk oder auf der Baustelle erfolgen.
Direkt auf der Baustelle wird das Produkt IV mit Abbindebeschleunigern, hydraulischen Bindemitteln, Gummimaterialien vorzugsweise aus Altgummi in Form von Granulaten, Fasern und bzw. oder IJehlen und mit dem Vulkanisationsbeschleuniger in einem Betonmischer innig vermischt, zwischen Lehren auf dem zu belegenden Untergrund ausgegossen und abgezogen. Hacii 48 h ist die Hauptmenge des ",Tassers verdunstet bzw. abgebunden und der Belag erhält die bekannten Eigenschaften einer derartigen Mischung aus Bitumenemulsion, Kautschuk-Latex, Zement und Gummi. Danach setzen die Vulkanisationsreaktionen ein und die Schicht wird gummiähnlicher und den Anforderungen an Sportplatzdeckschichten immer mehr gerecht.
Ausführungsbeispiele
1» Die Herstellung einer Bitumenkombination erfolgt in 5 Arbeitsstufen. . Zunächst wird aus 139,4 Gew.-Teilen Bitumen B 45, 115,76 Gew.-Teilen Y/asser, 10,72 Gew.-Teilen Ton, 0,52 Gew.-Teilen kristallwasserhaltigem Zinksulfat, 1,08 Gew.-Teilen Athylphenylpolyglykoläther Lind 0,52 Gew.-Teilen Kaliumhydroxid eine stabile Bitumenemulsion (I) hergestellt· 268 Gew.-Teile der Emulsion werden mit 12 Gew.-Teilen Alkylpheny!polyglykolether und 120 Gcw»-Teilen Butadien-Styrol-Latex mit einem Polymerisatanteil von 60 Gew.-Teilen, einem
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Wasseranteil von 54 Gew.-Teilen und. einem Anteil an Emulgator von б Gevu-Teilen bei 15 bis 35°C zu einer Bitumenemulsion-Latex-Kombination (II) vermischt.
In einer Kugelmühle werden 1,5 Gew.-Teile Schwefel, 6 Gew.-Teile
Kaolin oder Ton, 0,38 Gew.-Teile grenzflächenaktiver Stoff, z.B. Alkylphenylpolyglykoläther und 7,12 Gew.-Teile Y/asser zu einer Paste (III) verarbeitet.
400 Gew.-Teile der Kombination II und 15 Gevu-Teile der Paste III werden bei 15 bis 35°C zu einer aktivierten Raulsion (IV) vermischt.
In einem Betonmischer werden 415 Gew.-Teile der Emulsion IV nacheinander mit 25 Gevu-Teilen wasserfreiem pulverisiertem Kalziumchlorid, 10 Gew.-Teilen Ilatrium-Dithiocarbamat-Lösung
(aus 2 Gewo-Teilen ITa-Dithiocarbamat und 8 Gew.-Teilen Wasser), 100 Gew.-Teile Zement und 450 Gew.-Teile Altgummi in Form eines
Gemisches aus Hehl und Granulat о bis 5 mm vermischt.
Die daraus resultierende Bitumenkombination ist dickflüssig bis mörtelartig und wird auf dem zu belegenden Untergrund ausgebreitet und zwischen Lehren abgezogen. Die Schichtdicke kann dabei zwischen 1 bis 10 cm, vorzugsweise zwischen 2 bis 4 cm, liegen. Als Untergrund eignen sich Beton, Asphalt oder festgewalzte Schotter- oder Schlackeplätze mit Neigungen von mindestens 0,5 % zu einer oder zwei Seiten des Platzes. Der Trocknungsprozeß setzt sofort ein, so daß nach ca. 5 η ein einsetzender Regen dem Belag keinen Schaden mehr zufügen kann. ITach 24 bis 48 h ist der Belag begehbar. Nach der Verdunstung und der Abbindung des Wassers setzt die Vulkanisation ein, die nach 20 bis 30 Tagen nahezu abgeschlossen ist. Nach einer 28-tägigen Ausleerung bei 200C - 5°C und 65 % -5 % relativer Luftfeuchtigkeit werden die in der Tabelle enthaltenen Kennwerte (Spalte 3,1) erreicht. ,
Als Vergleich dazu werden die ermittelten Werte eines unter gleichen Bedingungen gelagerten bekannten Belages aus Bitumenemulsion, Kautschuk-Latex, Zement und Kalziumchlorid ohne Vulkanisationsmittel erreicht (Spalte 2). In Spalte 1 werden einige Forderungen der Sportinstitutionen und eine Sportplatzdeckschicht angegeben·.
2· Die Vulkanisationapaste (III) wird in einer Kugelmühle aus . 1,5 Gevj.-Teilen Schwefel, 3,75 Gew.-Teilen Kaolin oder Ton, 2,25 Gevj.-Teilen Zinkoxid oder Magnesiumoxid oder Kalziumoxid, 0,5 Gew.-Teilen grenzflächenaktivem Stoff, z.B. ITa-Alkylsulfonat, und 7,0 Gevj.-Teilen Wasser hergestellt und wie im Beispiel 1 weiter verarbeitet. Dabei werden Beläge mit \7erten wie in Spalte 3·2 dargestellt erhalten.
| Prüfung | (D Forderung | (2) bekannter Belag aus Bitumenemul sion und Kaut schuk-Latex | (3) erfindun Belag 1 | gegemäßer 2 | e |
| Rückparallelastizität % | 20-30 | 17 | 27 | 24 | |
| Härte Shore A | 30-50 | 60 | 43 | 45 | 3>° O |
| Zerreißfestigkeit kp/cm | mind. 2 | 2,7 | 2,9 | 4,0 | CD |
| Zerreißdehnung % | mind. 10 | 5 | 15 | t 13 +* | 1,10 О |
| Druckverformung bei | höchstens | V | 85,0 | ||
| 4 kp/cm . % | 10 | 14 | 6 | ||
| YJass eraufnähme im | höchstens | ||||
| Vakuum VoI·-# | 5 | 8,1 | 3,2 | ||
| Dynamische Stempeleindruelctiefe (8 kp/cm2, 0,36 Ha, | höchstens | ||||
| 22 0C, 1 h) | 2 | 1,10 | 1,20 | ||
| Rückfederung nach 2 h in % | mind. 50 | 18 | 87,5 |
Claims (2)
- Erfindung за п. spruch1. Bitiunenkombination, insbesondere für Sportplatzdeckschiciiten, aus Bitumenemulsionen, Kautschuklatex mit und ohne funkfcionel-Ie Gruppen und anderen Zuschlagstoffen, wie hydraulischen Bindemitteln, Abbindebeschleunigern und Füllstoffen, gekennzeichnet durch 20 bis 40 IvIa. -fo, vorzugsweise 28 bis 32 Ma«-ia, Bitumenemulsion mit Tonemulgator und 20 bis 5CO m VaI mehrwertiger Listallionen, vorzugsweise Zink-, !,lagnesiun oder Kalsiumionsn, pro 100 g Ton und 0,05 bis 5»0 LIa.-ЯІ, vorzugsweise 0,1 bis 1,0 Ыа«-&, eines KaItvulkanisat ionsbeschleunigerа.
- 2. BitLuiienkcmbination nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Ealtvulkanisationsbeschleuniger die allgemeine Formelbesitzt, Tjobei R1 und R0 "/aaserstoff oder Kohl snwasserot off radikale und РЦ Aikaliionen oder Ammoniumionen sind3- Bitiimenkombination nach Punkt 1 und 2, dadurch g e к e η η ζ e i с h η e t , dai3 die Ge samt kombination 0,05 bis 5*0 I-ia.->o, vorzugsweise 0,1 bis 1,0 Ha«-iw, Metalloxide in Pulverform, vorzugsweise Oxide dos Zinks, Uagnesiums und Kalziums enthält.
Priority Applications (6)
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|---|---|---|---|
| DD20019877A DD132681B1 (de) | 1977-07-21 | 1977-07-21 | Bitumenkombination,insbesondere fuer sportplatzdeckschichten |
| SU787770233A SU923991A1 (ru) | 1977-07-21 | 1978-06-29 | Битумная композиция, преимущественно для покрытий спортивных площадок1 |
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- 1978-07-17 CS CS784751A patent/CS209212B1/cs unknown
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