Verkehrsflächen

Die Erfindung betrifft einen pulverförmigen hydrophoben Füller für bitumengebundene Verkehrsflächen auf Basis mindestens einer den Ge¬ frierpunkt von Wasser erniedrigenden Substanz.

Es ist bekannt, zur Verhinderung von Eisglätte - insbesondere bei um 0°C schwankenden Umgebungstemperaturen - und zur Erleichterung der Schneeräumung Straßenbeläge herzustellen, die bereits den Gefrier¬ punkt von Wasser erniedrigende Substanzen enthalten. So wird bei¬ spielsweise in DE-OS 2426200 ein bituminöses bzw. asphalthaltiges Mittel zur Herstellung eines Eisbildungen hemmenden und Schnee auf¬ tauenden Straßenbelages beschrieben, das durch eine wasserdichte Umhüllung aus einem trocknenden Öl oder aus einem Kunststoff aus der Gruppe Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol, Epoxidharz oder Acrylharz geschützte, in das MineralStoffgerüst eingelagerte Erdalkalimetall-

halogenid- und Alkalimetallhydroxidteilchen enthält. Die auftauende Wirkung dieser Teilchen, die eine Teilchengröße bis zu 7 mm haben, wird nach der Zerstörung der Öl- bzw. Kunststoffumhüllung durch den üblichen Abrieb des Straßenbelages durch den Verkehr hervorgerufen. Ein derartiges Mittel hat jedoch den großen Nachteil, daß sich die verhältnismäßig großen Teilchen nur schwer in den anderen Bestand¬ teilen des Straßenbelages homogen verteilen lassen, und daß keine über die gesamte Oberfläche des Straßenbelages gleichmäßige auf¬ tauende Wirkung erzielt wird. Darüber hinaus können durch die Her¬ auslösung dieser großen Teilchen reparaturbedürftige Löcher im Straßenbelag entstehen.

In der europäischen Patentschrift EP 153 269 ist die Verwendung eines Feinkorngemisches mit einer Körnung unterhalb von 0,2 m für Straßendecken beschrieben, das neben Natriumchlorid als hydropho- bierende Komponente Polyurethan, Perlit und ggf. Ruß enthält. In dem Feinkorngemisch liegt der Anteil der hydrophobierenden Komponente zwischen 5 und 75 Gew.-% des Anteils der hydrophilen Komponenten.

Es besteht der Wunsch, den Anteil an Füller auf Basis einer den Ge¬ frierpunkt des Wassers erniedrigenden Substanz in einer Asphaltmi¬ schung relativ niedrig zu halten, da einerseits häufig Mindestmengen andersartiger, nicht den Gefrierpunkt des Wassers erniedrigender Füller, beispielsweise Gesteinsmehl, gefordert werden, andererseits aber die zulässige Gesamtmenge an Füller durch die jeweilige tech¬ nische Spezifikation begrenzt ist. Daher ist man an möglichst hoch¬ wirksamen Füllern auf Basis einer den Gefrierpunkt des Wassers er¬ niedrigenden Substanz interessiert. Das bedeutet, daß der Mengenan¬ teil an den Gefrierpunkt des Wassers erniedrigenden Substanzen in derartigen Füllern möglichst hoch sein soll. Je höher der Anteil der den Gefrierpunkt des Wassers erniedrigenden Substanzen (hydrophile Substanzen) ist, um so geringer ist damit der verfügbare Anteil für

Substanzen, die die hydrophilen Substanzen hydrophobieren. Für die unbedingt erforderliche Langzeitwirksamkeit eines in einer Verkehrs¬ fläche eingebauten Füllers muß jedoch eine vorzeitige Auslaugung der den Gefrierpunkt des Wassers erniedrigenden Substanzen vermieden werden, d.h. es muß eine möglichst niedrige Extraktionsgeschwindig¬ keit durch eine besonders gute Hydrophobierung gewährleistet sein. Ferner sollen derartige Füller auch noch bei Temperaturen oberhalb von 250°C beständig sein, damit sie beispielsweise in Gußasphalt problemlos eingearbeitet werden können.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe bestand somit in der Entwicklung eines Füllers für bitumengebundene Verkehrsflächen, mit _r dem bei möglichst geringer Einsatzmenge ein gegenüber bekannten Fül¬ lern auch langfristig deutlich wirksamerer Überfrierungsschutz bi¬ tumengebundener Verkehrsflächen erzielt wird.

Es wurde gefunden, daß die an einen solchen Füller gestellten hohen Anforderungen von einem pulverförmigen Füller auf Basis mindestens einer den Gefrierpunkt des Wassers erniedrigenden Substanz, der hy- drophobierte amorphe Siliciumdioxide in Mengen zwischen 0,1 und 10 Gew.-% enthält, erfüllt werden.

Gegenstand der Erfindung ist dementsprechend ein pulverförmiger hy¬ drophober Füller für bitumengebundene Verkehrsflächen auf Basis einer oder mehrerer den Gefrierpunkt des Wassers erniedrigenden Sub¬ stanzen, wobei der Durchmesser der Füllerteilchen zwischen größer 0 und 200 μm liegt, welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß der Füller

60 - 95 Gew.-% einer oder mehrerer den Gefrierpunkt des Was¬ sers erniedrigenden Substanzen 0 - 39,9 Gew.-% Gesteinsmehl und

0,1 - 10 Gew.-% eines oder mehrerer hydropho ierter amorpher

Siliciumdioxide

enthält.

Ein bevorzugter Füller enthält

60 - 95 Gew.-% einer oder mehrerer den Gefrierpunkt des Wassers erniedrigenden Substanzen 0 - 39,5 Gew.-% Gesteinsmehl und

0,5 - 5 Gew.-% eines oder mehrerer hydrophobierter, amorpher Siliciumdioxide.

Besonders bevorzugt wird ein Füller, der

80 - 95 Gew.-% einer oder mehrerer den Gefrierpunkt des Wassers erniedrigenden Substanzen 0 - 19,5 Gew.-% Gesteinsmehl und 0,5 - 5 Gew.-% eines oder mehrerer hydrophobierter, amorpher

Siliciumdioxide

enthält.

Mit einem erfindungsgemäßen Füller, der bis zu 95 Gew.-% einer oder mehrerer den Gefrierpunkt des Wassers erniedrigenden Substanzen ent¬ halten kann, lassen sich bitumengebundene Verkehrsflächen, insbeson¬ dere Straßendecken und Start- und Landebahnen von Flughäfen, deut¬ lich besser gegen Vereisung und Ausbildung von Rauhreif schützen. Darüber hinaus wird, durch einen erfindungsgemäßen Füller im Ver¬ gleich zu einem bekannten Füller mit dem gleichen Gehalt an den Ge¬ frierpunkt des Wassers erniedrigenden Substanzen die Extraktionsge¬ schwindigkeit der den Gefrierpunkt des Wassers erniedrigenden Sub-

stanz deutlich reduziert, wodurch der Überfrierungsschutz von Ver¬ kehrsflächen verlängert wird.

Als den Gefrierpunkt von Wasser erniedrigende Substanzen eignen sich insbesondere Chloride und/oder Sulfate von Alkalimetallen und/oder Erdalkalimetallen und/oder Harnstoff. Besonders bevorzugt werden Chloride von Alkalimetallen. Beispiele geeigneter Chloride und/oder Sulfate sind Natrium-, Kalium-, Magnesium- und/oder Calciumchlorid und/oder Natrium-, Kalium- und/oder Magnesiumsulfat.

Als hydrophobierte amorphe Siliciumdioxide eignen sich hydrophobier- te amorphe, aus wäßriger Lösung gefällte Siliciumdioxide und hydro- phobierte, amorphe, pyrogene Siliciumdioxide. Bevorzugt werden hydrophobierte, amorphe, aus wäßriger Lösung gefällte Siliciumdi¬ oxide. Die hydrophobierten Siliciumdioxide besitzen eine Primärteil¬ chengröße vorzugsweise zwischen 5 und 100 nm, besonders bevorzugt zwischen 8 und 30 nm, und eine spezifische Oberfläche nach der BET- Methode bestimmt, vorzugsweise zwischen 50 und 300 m^/g, besonders bevorzugt zwischen 50 und 200 m ² /g.

Zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Füllers werden zunächst die den Gefrierpunkt des Wassers erniedrigenden Substanzen gemahlen, so daß bis zu 15 Gew.-% der Teilchen einen Durchmesser > 90 μm be¬ sitzen. Danach werden die gemahlenen, den Gefrierpunkt des Wassers erniedrigenden Substanzen mit einem oder mehreren hydrophobierten, amorphen Siliciumdioxiden und ggf. Gesteinsmehl homogen vermischt. Als Gesteinsmehl eignet sich beispielsweise Kalksteinmehl, Marmor¬ mehl, Lavamehl, Basaltmehl, Quarzmehl und/oder Schiefermehl. Kalk¬ steinmehl wird als Gesteinsmehl bevorzugt. In einem erfindungsge¬ mäßen Füller liegt der durch Absiebung im Luftstrahlsieb bestimmte Anteil der Teilchen mit einem Durchmesser oberhalb von 90 μm vor¬ zugsweise zwischen 5 und 20 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 10 und 15 Gew.-%.

Ein erfindungsgemäßer Füller wird in an sich bekannter Weise mit Sand, Splitt, Geste.nsmehl sowie Bitumen zu Walzasphalt oder anderen bitumenhaltigen Gemischen, wie Gußasphalt oder Gemischen zur Behand¬ lung, beispielsweise zur Ausbesserung von Straßenoberflächen, verar¬ beitet. Der Füllergehalt liegt in Walzasphalt bei maximal 14 Gew.-%, in anderen bitumenhaltigen Gemischen bei maximal 30 Gew.- .

Ein erfindungsgemäßer Füller läßt sich aufgrund seiner Teilchengröße sowie seiner Temperaturbeständigkeit bis 280°C genauso wie ein Ge¬ steinsmehlfüller homogen in bitumenhaltigen Gemischen, beispielswei¬ se Gußasphalt verteilen. Ferner ist ein erfindungsgemäßer Füller bei Temperaturen zwischen - 20°C und + 60°C sowie hohen Auflagedrücken lagerbeständig, besitzt eine hohe Fließfähigkeit, ist rüttelbestän¬ dig und wird beispielsweise während der pneumatischen Förderung nicht entmischt.

B e s p i e l e

Herstellung von pulverforangen Füllern für bitumengebundene Ver¬ kehrsflächen

Die Teilchengrößen der Füller, des Kochsalzes, das Lavamehles und des Kalksteinmehles wurden durch Absiebung im Luftstrahlsieb be¬ stimmt. r

Herstellunqsbeispiel 1

900 g Kochsalz wurden in einer Labormühle so lange gemahlen, bis nur noch 13 Gew.-% der Teilchen einen Durchmesser größer 90 μm aufwie¬ sen. Danach wurde das Kochsalz mit 80 g Lavamehl (82 Gew.- % der Teilchen hatten einen Durchmesser kleiner 90 μm) und 20 g Aero- sil( ^R )972 (Degussa AG; pyrogene hydrophobierte Kieselsäure, Pri- märteilchengröße: 16 nm, spezifische Oberfläche (BET): 110 m^/g) homogen gemischt. 13 Gew.-% der Teilchen in dem erhaltenen Füller hatten einen Durchmesser größer 90 μm.

Herstellunqsbeispiel 2

Unter den in Herstellungsbeispiel 1 angegebenen Bedingungen wurde ein Füller hergestellt, der anstelle von 20 g Aerosil( ^R )972 20 g Sipernat D 17 (Degussa AG; hydrophobierte, amorphe, gefällte Kiesel¬ säure, Primärteilchengröße: 28 nm, spezifische Oberfläche (BET): 110 m ² /g) enthielt. 13,4 Gew.-% der Teilchen in dem erhaltenen Fül¬ ler hatte einen Durchmesser größer 90 μm.

Herstellungsbeispiel 3

Unter den in Herstellungsbeispiel 1 genannten Bedingungen wurde ein Füller hergestellt, der anstelle von 20 g Aerosil( ^R )972 20 g eines mit Methyl-Hydrogen-Polysiloxan und Dioctylzinndilaurat im Gewichts¬ verhältnis 10 : 1 hydrophobierten, amorphen, pyrogenen Siliciu di- oxids (spezifische Oberfläche (BET) 105 m ² /g) enthielt. 13 Gew.-% ^" der Teilchen des erhaltenen Füllers hatten einen Durchmesser größer 90 μm.

Herstellungsbeisp el 4

Unter den in Herstellungsbeispiel 1 genannten Bedingungen wurde ein Füller hergestellt, der anstelle von 20 g Aerosil( ^R )972 20 g eines mit Methyl-Hydrogen-Polysiloxan und Dioctylzinndilaurat im Gewichts¬ verhältnis 10 : 1 hydrophobierten, amorphen, gefällten Siliciumdi- oxids (spezifische Oberfläche (BET): 77 m ² /g) enthielt. 11,7 Gew.-% der Teilchen des erhaltenen Füllers hatten einen Durchmesser größer 90 μm.

Herstellungsbeispiel 5

Unter den in Herstellungsbeispiel 1 angegebenen Bedingungen wurde ein Füller aus 600 g Kochsalz, 380 g Lavamehl und 20 g eines mit Methyl-Hydrogen-Polysiloxan und Dioctylzinndilaurat im Gewichtsver¬ hältnis 10 : 1 hydrophobierten, amorphen, gefällten Siliciumdioxids (spezifische Oberfläche (BET): 77 m ² /g) hergestellt. 14,7 Gew.-% der Teilchen des erhaltenen Füllers hatten einen Durchmesser größer 90 μm.

Herstellungsbeispiel 6

Unter den in Herstellungsbeispiel 5 angegebenen Bedingungen wurde ein Füller hergestellt, der anstelle von 380 g Lavamehl 380 g Kalk¬ steinmehl (82 Gew.-% der Teilchen hatten einen Durchmesser kleiner 90 μm) enthielt. 14,7 Gew.-% der Teilchen des erhaltenen Füllers hatten einen Durchmesser größer 90 μm.

Herstellungsbeispiel 7 (Stand der Technik)

600 g Kochsalz wurden in einer Labormühle so lange gemahlen, bis nur noch 15 Gew.-% der Teilchen einen Durchmesser von größer 90 μm auf¬ wiesen. Anschließend wurde das gemahlene Kochsalz mit 280 g Lavamehl (82,8 Gew.-% der Teilchen hatten einen Durchmesser von kleiner 90 μm), 100 g Polyurethan-Hartschaum (25 Gew.-% der Teilchen hatten einen Durchmesser kleiner 90 μm) und 20 g Ruß (92,8 Gew.-% der Teil¬ chen hatten einen Durchmesser kleiner 90 μm) homogen vermischt. 20,6 Gew.-% der Teilchen des erhaltenen Füllers hatten einen Durch¬ messer von größer 90 μm.

Herstellungsbeispiel 8 (Kontrolle)

600 g Kochsalz wurden in einer Labormühle so lange gemahlen, bis nur noch 13 Gew.-% der Teilchen einen Durchmesser von größer 90 μm auf¬ wiesen. Anschließend wurde das Kochsalz mit 400 g Lavamehl (82 Gew.-% der Teilchen hatten einen Durchmesser kleiner 90 μm) homogen gemischt. 14,1 Gew.-% der Teilchen des erhaltenen Füllers hatten einen Durchmesser von größer 90 μm.

Bestimmung der hydrophoben Eigenschaften der Füller

Die hydrophoben Eigenschaften wurden in Anlehnung an ISO 7202, Aus¬ gabe 01.06.1987 (Fire Protection-Fire Extinguishing Media-Powder, § 12.6) nach 45 Minuten bestimmt. Die Beurteilung "positiv" bedeu¬ tet, daß ISO 7202 nach 45 Minuten erfüllt war, die Beurteilung "ne¬ gativ", daß ISO 7202 nach 45 Minuten nicht erfüllt war. Ferner wurde die Zeit bis zum völligen Verschwinden des Wassertropfens ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt.

Bestimmung der durch Wasser aus Asphalt-Probekörpern (Marschall-Kör¬ pern) extrahierten Chloridmenge

Aus

360 g Basaltsplitt (Korngröße: 8 bis 11 mm) 120 g Basaltsplitt (Korngröße: 8 bis 5 mm) 180 g Basaltspl tt (Korngröße: 2 bis 5 mm) 444 g Basaltbrechsand (Korngröße: 0,09 bis 2 mm)

36 g Kalksteinmehl (Korngröße: 0 bis 0,09 m)

60 g eines erfindungsgemäßen Füllers und

72 g Bitumen B 80

wurde ein Marschall-Körper nach DIN 1996 hergestellt. Der Marschall- Körper wurde in 2 Liter destilliertes Wasser gelegt und in regel¬ mäßigen Zeitabständen das chloridionenhaltige Wasser durch destil¬ liertes Wasser ersetzt. Nach 48 und 192 Stunden wurde der Chlorid¬ gehalt der chloridionenhaltigen Wässer durch Fällung von Silberchlo¬ rid bestimmt. Je kleiner die extrahierte Chloridmenge war, umso größer war die zu erwartende Dauer des Überfrierungsschutzes der Marschall-Körper. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.

T a b e 1 1 e

Füller nach Bestimmung der hydrophoben Eigenschaften extrahierte Chloridmenge Herstellungs- Tropfenablauf völliges Verschwinden nach 48 h nach 192 h beispiel nach 45 Minuten des Wassertropfens in in mg in Gew.-% von in mg in Gew.-% von

Minuten der gesamten der gesamten

Chloridmenge Chloridmenge

1 positi 270 2 positi 240 3 positi 270 4 positi 300 5 positi 270 6 positi 270

7 (Stand der negat 105 Technik)

8 (Kontrolle) negativ 1310 3,6 2560 7,1