Hintergrund und Aufgabenstellung

Mit der stetig zunehmenden Verkehrsbelastung steigen auch die Anforderungen an moderne Asphaltbefestigungen. Insbesondere hoch belastete Verkehrsflächen wie Autobahnen, Bundesstraßen, Flughäfen oder Logistikflächen sind dauerhaft extremen mechanischen und thermischen Beanspruchungen ausgesetzt.

Die Folge sind vermehrt auftretende Schäden wie:

• Spurrinnenbildung
• Rissbildung
• Materialermüdung
• Verformungen der Asphaltoberfläche

Eine der wirkungsvollsten Maßnahmen zur Verbesserung der Gebrauchseigenschaften von Asphalt liegt in der Modifizierung des Bindemittels Bitumen mit Polymeren. Durch die gezielte Zugabe elastomerer Polymere, insbesondere Styrol-Butadien-Styrol (SBS), entstehen polymermodifizierte Bitumen (PmB) bzw. polymermodifizierte Asphalte (PmA) mit deutlich verbesserten Eigenschaften.

Die Polymermodifizierung erhöht die Elastizität und Rückstellfähigkeit des Bitumens erheblich. Dadurch kann sich das Bindemittel unter dynamischer Belastung verformen und anschließend wieder in seine ursprüngliche Form zurückkehren.

Gleichzeitig verbessert sich das Verhalten bei tiefen Temperaturen, wodurch die Gefahr thermisch bedingter Rissbildung reduziert wird.

Polymermodifizierte Bindemittel weisen eine deutlich höhere Beständigkeit auf gegenüber:

• Spurrinnenbildung
• Ermüdungsrissen
• Alterung
• Witterungseinflüssen
• zyklischen Belastungen

Neben dem klassischen Straßenbau werden PmB-/PmA-Systeme auch erfolgreich in der Dachbahnenindustrie eingesetzt. Dort bieten insbesondere die hohe Alterungs- und Witterungsbeständigkeit sowie die verbesserte Elastizität entscheidende Vorteile.

Die Qualität und Langzeitstabilität eines polymermodifizierten Bitumens hängt maßgeblich von der Qualität des Zerkleinerungs-, Homogenisier- und Dispergierprozesses ab.

Die Herausforderungen bei polymermodifiziertem Bitumen

Das weltweit am häufigsten eingesetzte Polymer zur Herstellung polymermodifizierter Bitumen ist Styrol-Butadien-Styrol (SBS). SBS besitzt hervorragende elastische Eigenschaften und ermöglicht eine deutliche Verbesserung der rheologischen Eigenschaften des Bitumens.

Die Verarbeitung von SBS stellt jedoch hohe Anforderungen an die Verfahrenstechnik. Neben der Zerkleinerung des SBS-Granulats muss es im heißen Bitumen benetzt, fein dispergiert und homogen verteilt werden.

Gleichzeitig quellen die Polymerpartikel im Bitumen auf und bilden eine stabile Polymermatrix. Dieser Reifeprozess ist entscheidend für die spätere Produktqualität.

Eine unzureichende Zerkleinerung oder unvollständige Dispergierung führt häufig zu:

• Agglomeratbildung
• ungleichmäßiger Polymerverteilung
• instabiler Morphologie
• Phasentrennung während Lagerung oder Transport
• schwankenden Produkteigenschaften

Hinzu kommt, dass SBS bei erhöhten Temperaturen zur Entmischung vom Bitumen neigt. Für eine dauerhaft stabile Produktqualität ist daher eine intensive und zugleich kontrollierte Scherbeanspruchung erforderlich.

Konventionelle Verfahren mit beheizten Rührwerksbehältern sind häufig:

• energieintensiv
• zeitaufwendig
• wartungsintensiv
• in der erreichbaren Dispergierqualität begrenzt

Insbesondere bei hohen Polymerkonzentrationen oder großen Produktionsmengen stoßen klassische Rührwerkslösungen oder einfach konstruierte Rotor/Stator-Systeme schnell an technische und wirtschaftliche Grenzen.

Die Lösung: Cavitron-Maschinen für polymermodifiziertes Bitumen

Das Herzstück moderner Anlagen zur Herstellung von polymermodifiziertem Bitumen und Asphalt ist die speziell auf den jeweiligen Prozess abgestimmte Cavitron-Maschine.

Durch den Einsatz leistungsstarker Rotor/Stator-Systeme erzeugt die Maschine hohe Scherkräfte sowie intensive turbulente Strömungen innerhalb des Produktstroms.

Dadurch werden SBS-Granulate:

• effizient zerkleinert
• intensiv benetzt
• homogenisiert
• dauerhaft fein im Bitumen dispergiert

Die kontinuierliche Zwangsförderung durch den Rotor/Stator-Arbeitsbereich verhindert die Bildung von Agglomeraten und sorgt für eine gleichmäßige Mikrostruktur des Endprodukts.

Ein wesentlicher Vorteil des Cavitron-Prinzips liegt in der starken Vergrößerung der Polymeroberfläche durch intensive Zerkleinerung. Dadurch wird der Quell- und Reifeprozess des SBS im Bitumen deutlich beschleunigt.

Cavitron-Maschinen können eingesetzt werden:

• in Batch-/Kreislaufprozessen
• in kontinuierlichen Produktionsanlagen

Durch die modulare Bauweise können die Maschinen angepasst werden an:

• Produktviskosität
• Polymerkonzentration
• Temperaturbereich
• Durchsatzleistung
• kundenspezifische Prozessanforderungen

Verschiedene Rotor/Stator-Geometrien ermöglichen zudem eine gezielte Anpassung der Scherintensität und Dispergierleistung an unterschiedliche Rezepturen und Produktqualitäten.

Kundennutzen

• hohe Produktqualität durch homogene Polymerverteilung
• zuverlässige Vermeidung von Agglomeraten
• Verarbeitung großer Mengen und hoher Polymerkonzentrationen
• Produktionsleistungen von bis zu 50 t/h
• reproduzierbare Prozess- und Endproduktqualität
• verbesserte Lager- und Transportstabilität
• reduzierte Phasentrennung und Sedimentation
• verbesserte Viskositätsstabilität, Pumpfähigkeit und Verdichtbarkeit
• verkürzte Produktions- und Reifezeiten
• geschlossenes und emissionsarmes System
• robuste und langlebige Bauweise
• geringer Wartungsaufwand

Cavitron-Maschinen können individuell ausgestattet werden mit:

• unterschiedlichen Rotor/Stator-Systemen
• speziellen Wellendichtungen
• variablen Antriebskonzepten
• Heiz- oder Kühlmänteln
• Mehrstoffzuführungen
• integrierten Dosier- und Prozesskomponenten

Neben Stand-Alone-Maschinen bietet Cavitron auch Trichter, Behälter, Dispergierer, Dosier- und Fördertechnik sowie komplette kontinuierliche PmB-/PmA-Prozessanlagen für maßgeschneiderte Gesamtlösungen an.

Fazit

Die Herstellung hochwertiger polymermodifizierter Bitumen und Asphalte erfordert leistungsfähige und prozesssichere Dispergier- und Homogenisierungstechnologien.

Insbesondere bei der Verarbeitung von SBS-Polymeren entscheidet die Qualität der Zerkleinerung und Dispergierung maßgeblich über die späteren Materialeigenschaften und die Langzeitstabilität des Endprodukts.

Cavitron-Maschinen ermöglichen durch ihre speziell entwickelten Rotor/Stator-Systeme eine hocheffiziente Verarbeitung von SBS-Granulaten in Bitumen.

Das Ergebnis sind stabile, homogene und qualitativ hochwertige PmB- bzw. PmA-Produkte mit optimierten Gebrauchseigenschaften für anspruchsvolle Anwendungen im Straßenbau und in der Bauwerksabdichtung.

Dank langjähriger Erfahrung in der Bitumen- und Verfahrenstechnik ist Cavitron national und international ein geschätzter Partner bei der Planung neuer Produktionsanlagen und der Optimierung bestehender Prozesse.

Übersicht Kundenvorteile

Allgemeine technische Spezifikationen

Statische Dichtungen:
Viton, Teflon, Kalrez, andere Elastomere.

Betriebsdruck:
Bedarfsabhängig, bis 100 bar, Standard: bis 10 bar.

Betriebstemperatur:
Bedarfsabhängig bis 250 °C, Standard: 150 °C.

Leistungen, Energieeinsatz:
Typenübersicht Download.

Antriebe und Kraftübertragung:
Drehstrommotoren, Hochfrequenzmotoren, mechanische Getriebe, Regelantriebe, stufenlose, elektronisch gesteuerte und kontrollierte. Keilriemen, Poly-V-Riemen.

Intensitätsstufen:
Betriebsbezogene, von der groben Vermischung bis zur Dispergierung im Angström-Bereich.

Lagerung:
Kegelrollenlager, Schrägkugellager (doppelt).