CZ9904448A3

CZ9904448A3 - Dlažba

Info

Publication number: CZ9904448A3
Application number: CZ19994448A
Authority: CZ
Inventors: Wilhelmina Elisabeth Maria Schermer; Koen Steernberg
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij B. V.
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1998-06-11
Publication date: 2001-02-14

Abstract

Dlažba pro častý kontakt s olejovým frakcemi, např. pro letištní plochu, autobusová stanoviště nebo čerpací stanice, vytvořená z bitumenové kompozice obsahující foukaný kyselý bitumen a polymer obsahující epoxidové skupiny, při způsobu výroby bitumenové kompozice obsahující 95 až 5 % hmotn. polymeru obsahujícího epoxidovou skupinu se kontaktuje bitumen s kyslíkem při teplotě 240 až 340 °C v přítomnosti kyseliny schopné reagovat s bitumenem za vzniku kyselého foukaného bitumenu, který se následně kontaktuje s polymerem obsahujícím epoxidové skupiny při teplotě 120 až 195 °C.

Description

Oblast techniky vynález se týká dlažby s obsahem bitumenové způsobu přípravy bitumenové kompozice, kompozice štěrk a bitumenovou kompozici a užití bitumenové pro dláždění letištních ploch, autobusových a/nebo ploch čerpacích stanic.

Tento kompozice, obsahuj ící kompozice stanovišť

Dosavadní stav techniky

Bitumen se používá jako pojivo v silničních asfaltových směsích. Běžně používané bitumenové kompozice se po delším působení ropných frakcí rozpouští, takže dochází ke změkčování povrchu a může se urychlit vydrolení štěrku. K tomuto úkazu dochází častěji v místech, kde je bitumen v častějším kontaktu s ropnými frakcemi, například na dlažbách letišť, autobusových stanovišť a plochách čerpacích stanic. Proto se zkoumalo, jak zlepšit odolnost bitumenových kompozic proti oleji.

Překvapivé je zjištění, že bitumenová kompozice obsahující kyselou foukanou živici a polymer s obsahem epoxidových skupin zvýšily odolnost proti rozpouštění v ropných frakcích, to znamená, že po ponoření vzorku do ropné frakce se rozpustí menší množství bitumenu.

Tento vynález se týká dlažby s obsahem bitumenové kompozice, která obsahuje kyselý foukaný bitumen a polymer obsahující epoxidové skupiny, přičemž dlažba je dlažbou, která • · • · · ·

-2je v častém kontaktu s ropnými frakcemi. Konkrétně je tato dlažba určena pro letištní plochy, autobusová stanoviště, a/nebo povrchy u čerpacích stanic. Dále se tento vynález týká použití takové bitumenové kompozice pro všechnu další dlažbu, která je v častém kontaktu s ropnými frakcemi.

Ve WO 96/28513 se popisuje, že bitumenová kompozice se zvýšeným efektivním teplotním rozmezím se získá reakcí polymeru s obsahem volných epoxidových skupin s bitumenem v přítomnosti kyseliny. V příkladu E je uvedeno, že není žádoucí používat bitumen předběžně upravený kyselinou. Získané bitumenové kompozice mají být vhodné pro použití v dlažbách obecně.

V US-A-5, 519, 073 se popisuje, že je dobré smísit terpolymer vznikající při souběžných reakcích etylenu, normálního butylakrylátu a esteru glycidylu s kyselým foukaným bitumenem a po následném přidání 0,2 až 2,0 hmotnostních procent aminového protioděrového aditiva. Tyto kompozice se obecně používají při stavbě silnic.

Podstata vynálezu

Kyselý foukaný bitumen určený pro použití v tomto vynálezu, je přednostně bitumen získaný kontaktem bitumenu s kyslíkem při teplotě mezi 240 a 340 °C v přítomnosti kyseliny schopné reagovat s bitumenem.

Všechny typy bitumenu, ať už přírodních nebo syntetických, lze použít pro vyfukování za přítomnosti kyseliny. V tomto vynálezu termín „bitumen zahrnuje materiály označované termínem „asfalt. Mezi těmito termíny se nečiní rozdílu. Mezi • · « · · · • · • ·

-3přirozeně se vyskytující bitumeny patří například přírodní skalní asfalt a jezerní (trinidadský) asfalt. Syntetický bitumen je často vedlejším produktem z procesů při rafinaci ropy a tento pojem zahrnuje vzduchem foukaný bitumen, smíšený bitumen, krakovaný nebo reziduální bitumen, ropný bitumen, propanový bitumen, primární bitumen a tepelný bitumen.

Bitumenová kompozice podle tohoto vynálezu obsahuje kyselý foukaný bitumen, případně v kombinaci s jinými uhlovodíkovými podíly, například primárním bitumenem. Pro snížení viskozity se přidávají reziduální ropné podíly, plynový olej, a případně jedno nebo více tavidel. Tyto se přidávají buď ke kyselému foukanému bitumenu nebo k bitumenové kompozici s obsahem polymeru obsahujícího epoxidové skupiny. Přidávají se přednostně ke kyselému foukanému bitumenu. Bitumenová kompozice s výhodou obsahuje 30 až 100 hmotnostních % kyselého foukaného bitumenu, ještě výhodněji 40 až 100%, podle celkového množství uhlovodíkových frakcí v bitumenové kompozici.

Kyselý foukaný bitumen je nejlépe bitumen získávaný stykem bitumenu s kyslíkem při teplotě 240 až 340 °C v přítomnosti kyseliny schopné reagovat s bitumenem.

Bitumen určený ke styku s kyslíkem v přítomnosti kyseliny má s výhodou penetraci od 50 do 500 dmm, měřeno podle ASTM D5 při 25 °C, nejlépe od 150 do 250 dmm.

Kyselina, s níž má bitumen přijít do kontaktu, může být jakákoliv kyselina schopná reagovat s bitumenem při zmíněné teplotě, nebo prekurzory takových kyselin. Tyto prekurzory tvoří kyseliny schopné reagovat s bitumenem při reakčních podmínkách. Přednostně se používají jedna nebo více sloučenin • · • · · · · · • ·

-4vybraných ze skupiny kyseliny orthofosforečné, kyseliny metafosforečné, kyseliny monohydrogenfosforečné, kyseliny fosforité, oxidu fosforečného, kyseliny fosfinové, kyseliny fosfinité, kyseliny difosforečné, kyseliny polyfosforečné, kyseliny difosforité, kyseliny trimethafosforečné, kyseliny sírové, kyseliny orthoborité, kyseliny borové, jeden nebo více alkylových substituentů s obsahem derivátů těchto kyselin, v nichž alkylový substituent obsahuje 1 až 15 uhlíkových atomů a prekurzorů těchto kyselin. Nej lepšími kyselinami jsou kyselina orthofosforečná, metafosforečná, polyfosforečná, a případně oxid fosforečný.

Způsoby přípravy vhodného kyselého foukaného bitumenu sestávajícího z různých druhů bitumenu jsou popsány v EP-A-459 811. V přihlášce vnálezu UK 9802312.0 je popsán postup, kterým lze připravit kyselý foukaný bitumen, který lze v tomto vynálezu použít sám o sobě.

Výhodný kyselý foukaný bitumen má penetrační index alespoň 0. Měření penetračního indexu bylo popsáno v „Příručce bituminového průmyslu firmy Shell, ISBN-0-95 16625-1-1, 1995, str. 100 až 104.

Kyselý foukaný bitumen může obsahovat další aditiva, která jsou odborníkům v dané oblasti techniky známá. Má-li se získat emulze, může být přítomná voda a emulgátor.

Kyselý foukaný bitumen má ve výhodném provedení penetraci od 15 do 70 měřeno podle ASTM D5 při 25 °C, ještě lépe od 15 do 40, přesněji od 15 do 30.

Polymer obsahující epoxidovou skupinu má být nejlépe polymerem popsaným ve WO-A-96/28513. Dále lze použít

- 5 vytvrditelnou směs obsahující polymer obsahující epoxidovou skupinu v kombinaci s organickou termosetovou pryskyřicí, jak je také popsáno ve spisu WO-A-96/28513. Další vhodné polymery jsou popsány v US-A-5,306,750.

Příklady provedení vynálezu

Polymer obsahující epoxidovou skupinu je nejlépe polymer obsahuj ící:

(i) 40 až 90 % hmotnostních ethenu, na bázi polymeru, (ii) 0 až 40% hmotnostních, na bázi polymeru, z monomeru zvoleného z nenasycených mono- a dikarboxylových kyselin se 3 až 20 atomy uhlíku, esterů takových kyselin, vinylesterů nasycených karboxylových kyselin, kde má kyselinová skupina 1 až 18 atomů uhlíku, akrylonitrilu, methakrylonitrilu, alfaolefinů se 3 až 20 atomy uhlíku, norbornanu a vinylových aromatických sloučenin a (iii) 0,1 až 15% hmotnostních, na bázi polymeru, ethylénově nenasyceného monomeru s 4 až 21 atomy uhlíku obsahujícího epoxidovou skupinu.

Polymer je přednostně terpolymer ethenu, akrylátu a glycidylakrylátu.

Polymer obsahující epoxidovou skupinu se přednostně mísí s rozpouštědlem, než přijde do kontaktu s kyselým foukaným bitumenem. Výhodným rozpouštědlem je voda, reziduální ropné frakce, frakce plynového oleje a změkčovadla. Polymer obsahující epoxidové skupiny je nejlépe míchán se změkčovadlem, konkrétně s plynovým olejovým zrněkčovadlém.

• · • · • ·

-6Bitumenová kompozice je s výhodou bitumenová kompozice, kterou lze získat kontaktem kyselého foukaného bitumenu s polymerem obsahujícím epoxidovou skupinu při teplotách mezi 120 a 195 °C, nejlépe v teplotním rozmezí 140 až 180 °C. Tato reakce bude obvykle probíhat při atmosférickém tlaku.

Bitumenová kompozice s výhodou obsahuje 95 až 99,9% hmotnostních kyselého foukaného bitumenu a 0,1 až 5% hmotnostních polymeru obsahujícího epoxidovou skupinu, hmotnost se počítá jako celkové množství kyselého foukaného bitumenu a polymeru obsahujícího epoxidovou skupinu. Ještě výhodnější je, obsahuje-li bitumenová kompozice 95 až 99,8% hmotnostních kyselého foukaného bitumenu a 0,2 až 5% hmotnostních polymeru obsahujícího epoxidové skupiny.

Dlažba bude obecně dále obsahovat štěrk.

Tento vynález se dále týká kompozice obsahující štěrk a bitumenovou kompozici s obsahem 95 až 99,9% hmotnostních kyselého foukaného bitumenu a 0,1 až 5% hmotnostních polymeru obsahujícího epoxidové skupiny, počítáno z celkové směsi, a tato kompozice obsahuje méně než 0,2% hmotnostních aminového protioděrového přídavku, počítáno z celkové směsi.

Dále se tento vynález týká způsobu přípravy bitumenové směsi s obsahem 95 až 99,9% hmotnostních kyselého foukaného bitumenu a 0,1 až 5% hmotnostních polymeru obsahujícího epoxidové skupiny, počítáno z celkové směsi, která obsahuje méně než 0,2% hmotnostních aminového protioděrového aditiva, počítáno z celkové hmotnosti směsi. Tento způsob spočívá v kontaktování bitumenu s kyslíkem při teplotách 240 až 340 °C v přítomnosti kyseliny schopné reagovat s bitumenem, a dále • ·

-7kontaktování kyselého foukaného bítumenu při teplotách 120 až 195 °C s polymerem obsahujícím epoxidové skupiny.

Dlažba uvedená v tomto vynálezu bude obecně obsahovat štěrk, a případně další konvenční aditiva. Je-li přítomen štěrk, dlažba uvedená v tomto vynálezu obsahuje přednostně 90 až 99% hmotnostních štěrku a 1 až 10% hmotnostních bitumenové kompozice, počítáno z celkové hmotnosti štěrku a bitumenové kompozice.

PŘÍKLADY

Kyselý foukaný bitumen se připravil přidáním 1,8% hmotnostních kyseliny fosforečné k bítumenu s penetrací 200 dmm a foukáním směsi při teplotě 275 °C, kterým se získá kyselý foukaný bitumen s penetrací 60/30 a indexem penetrace 4. Kyselý foukaný bitumen se smísil se změkčovadlem, s primárním bitumenem a s těžkým plynovým olejem. Vzniklý základní bitumen obsahoval 54% hmotnostních kyselého foukaného bítumenu a měl penetraci 200 pen a penetrační index + 0,8.

Základní bitumen se smísil s polymerem pomocí vysokosmykové dezintegrace při teplotě 180 °C.

Použily se tyto polymery:

Kopolymer ethenu a butylakrylátu s obsahem butylakrylátu 35% hmotnostních.

Terpolymer 28% hmotnostních butylakrylátu, 5% hmotnostních glycidylakrylátu a zbytek je ethen.

• · • · · · • · • ·

-8Terpolymer 24% hmotnostních methylakrylátu, 8% hmotnostních glycidylmethakrylátu a zbytek je ethen.

Vzorek základního bitumenu a polymeru byl připraven podle Marshallovy metody RA.W 57. Vzorek byl ponořen do skleněné kádinky, která byla naplněna takovým množstvím petroleje, aby byl vzorek celý přikrytý. Po 24 hodinách se vzorek z petroleje vyndal a vysušil v digestoři s ventilací do konstantní hmotnosti. Z rozdílu v hmotnosti asfaltového vzorku před a po expozici se považuje za míru odolnosti na petrolej.

Ztráta hmotnosti

Polymer (% hmotnostních) žádný

Kopolymer ethenu a butylakrylátu (1%) Terpolymer butylakrylátu, glycidylakrylátu a ethenu (1%)

Terpolymer matylakrylátu, glycidylmetakrylátu a ethenu

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Dlažba obsahující bitumenovou kompozici obsahující kyselý foukaný bitumen a polymer obsahující epoxidové skupiny, vyznačující se tím, že dlažba je dlažba, která je v častém styku s olejovými frakcemi.
2. Dlažba podle nároku 1, vyznačující se tím, že dlažbou je letištní plocha, plocha autobusových stanovišť a/nebo čerpacích stanic.
3. Dlažba podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že kyselý foukaný bitumen má penetrační index alespoň 0.
4. Dlažba podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že kyselý foukaný bitumen je získán kontaktem bitumenu s kyslíkem při teplotě mezi 240 a 340 °C v přítomnosti kyseliny schopné reagovat s bitumenem.
5. Dlažba podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že bitumenová kompozice je získána kontaktem kyselého foukaného bitumenu s polymerem obsahujícím epoxidovou skupinu při teplotách mezi 120 a 195 °C.
6. Dlažba podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že polymer obsahující epoxidové skupiny je polymer obsahuj ící:

40 až 90 % hmotnostních ethenu, na bázi polymeru,

0 až 40% hmotnostních, na bázi polymeru, z monomeru zvoleného z nenasycených mono- a dikarboxylových kyselin se 3 až 20 atomy uhlíku, esterů takových kyselin, • · • ·· · · · · · · · ·· · ««·· ··· ···· ·· · · * · · ♦ · · · · · ·

-10vinylesterů nasycených karboxylových kyselin, kde má kyselinová skupina 1 až 18 atomů uhlíku, akrylonitrilu, methakrylonitrilu, alfa-olefinů se 3 až 20 atomy uhlíku, norbornanu a vinylových aromatických sloučenin, a 0,1 až 15% hmotnostních, na bázi polymeru, ethylénově nenasyceného monomeru s 4 až 21 atomy uhlíku obsahujícího epoxidovou skupinu.
7. Dlažba podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačující se tím, že kyselý foukaný bitumen má penetraci od 15 do 70 dmm měřeno podle ASTM D5 při 25 °C.
8. Dlažba podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, vyznačující se tím, že dlažba obsahuje od 90 do 99% hmotnostních přísad a od 1 do 10% hmotnostních bitumenové kompozice vzhledem k celkovému množství přísad a bitumenové kompozice.
9. Kompozice obsahující přísady a bitumenovou kompozici, vyznačující se tím, že obsahuje 95 až 99,9% hmotnostních kyselého foukaného bitumenu a 0,1 až 5% hmotnostních polymeru obsahujícího epoxidovou skupinu vzhledem k celkovému množství přísad, přičemž kompozice obsahuje méně než 0,2% hmotnostních aminového protioděrového aditiva vzhledem k celkovému množství přísad.
10. Způsob přípravy bitumenové kompozice obsahující 95 až 99,9% hmotnostních kyselého foukaného bitumenu a 0,1 až 5% hmotnostních polymeru obsahujícího epoxidovou skupinu, vzhledem k celkovému množství kompozice, vyznačující se tím, že kompozice obsahuje méně než 0,2% hmotnostních aminového protioděrového aditiva vzhledem k celkovému množství přísad, přičemž způsob obsahuje kontaktování bitumenu s kyslíkem při teplotě mezi 240 a 340 °C «*·« · · · ···· • * tf · «φ · · ·· r« ·»

-II v přítomnosti kyseliny schopné reagovat s bitumenem a následné kontaktování kyselého foukaného bítumenu s polymerem obsahujícím epoxidové skupiny při teplotách mezi 120 a 195 °C.
11. Použití bitumenové kompozice obsahující kyselý foukaný bitumen a polymer obsahující epoxidové skupiny pro dlažbu, která je v častém kontaktu s olejovými frakcemi.