DE60018131T2 - Verfahren zur Herstellung van heissauftragbarem Strassenbelagmaterial und dazu benutzte Zusammensetzung - Google Patents
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Description
- Hintergrund der Erfindung
- 1. Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Straßenbelagmaterials vom Erwärmungstyp wie auch eine Zusammensetzung für ein Straßenbelagsmaterial vom Erwärmungstyp, die für das Verfahren verwendet wird. Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Straßenbelagsmaterial vom Erwärmungstyp, das die Zusammensetzung enthält und das insbesondere eine überlegene Schälfestigkeit zwischen Zuschlägen und Bitumen aufweist.
- 2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
- Bitumen, wie z.B. Asphalt, Teer und Pech wurden bis jetzt mit verschiedenen Zuschlägen vermischt und für Straßenbelagsmaterialien, wie auch wasserfeste Materialien verwendet.
- Bitumen ist jedoch mit den Zuschlägen inkompatibel und weist so eine Eigenschaft auf, dass es sich leicht von den Zuschlägen abschält, was zu dem Phänomen führt, dass Bitumen durch die Wirkung von Wasser, wie Regenwasser, abgeschält wird.
- Dieses Phänomen beeinflusst die Haltbarkeit von Straßenbelagsmaterialien, wie z.B. Asphaltbelag, begleitet von Wirkungen von Schwertransportfahrzeugen, nachteilig.
- Um diese Probleme zu lösen, wurde z.B. ein Verfahren der Zugabe von Verbindungen, umfassend Alkylhydroxyamin zu Bitumen in der Japanischen geprüften Patentveröffentlichung Nr. Sho 55-38993, ein Verfahren zur Verwendung hochaliphatischer Polyamine und ihrer Derivate in der Japanischen geprüften Patentveröffentlichung Nr. Sho 55-38995 und ein Verfahren der Zugabe von Silanverbindungen zu Bitumen in der Japanischen geprüften Patentveröffentlichung Nr. Sho 57-51745 vorgeschlagen.
- Jedes dieser konventionell vorgeschlagenen Verfahren ist jedoch in der Wirkung unzufriedenstellend, so dass bis jetzt noch kein praktisch zufriedenstellender Bitumen mit einer überlegenen Schälfestigkeit von Zuschlägen im existierenden Zustand erhalten werden konnte.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Im Hinblick auf die oben beschriebenen Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein neues Verfahren zur Herstellung eines Belagsmaterials vom Erwärmungstyp bereitzustellen. Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zusammensetzung für ein Belagsmaterial vom Erwärmungstyp, die in diesem Verfahren verwendet werden kann, bereitzustellen. Es ist noch eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Belagsmaterial (insbesondere Asphaltbelagsmaterial) vom Erwärmungstyp bereitzustellen, das die Zusammensetzung enthält und das eine überlegene Schälfestigkeit zwischen Zuschlägen und Bitumen aufweist.
- Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben intensive Untersuchungen durchgeführt, um die oben erwähnten Probleme zu lösen und ein außerordentlich überlegenes Additiv (vorliegende Zusammensetzung) für eine Schälfestigkeitswirkung zwischen Bitumen und Zuschlag gefunden. So wurde die vorliegende Erfindung auf der Basis dieser Feststellung bewirkt.
- Das heißt, die Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines Belagsmaterials vom Erwärmungstyp bereit, enthaltend verschiedene Zuschläge und Bitumen als Basis, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusammensetzung, die eine Mischung aus (B) einem Kondensat, das erhalten wird durch Umsetzung von 1 mol Polyalkylenpolyamin, ausgedrückt durch die folgende allgemeine Formel (A):
- Die Erfindung stellt auch eine Zusammensetzung für ein Belagsmaterial vom Erwärmungstyp bereit, das eine Mischung aus (B) einem Kondensat, das erhalten wird durch Umsetzung von 1 mol Polyalkylenpolyamin, ausgedrückt durch die folgende allgemeine Formel (A):
- Weiterhin stellt die Erfindung ein Belagsmaterial vom Erwärmungstyp bereit, umfassend (i) verschiedene Zuschläge, (ii) Bitumen als Basis und (iii) eine Zusammensetzung, die eine Mischung aus (B) einem Kondensat, das erhalten wird durch Umsetzung von 1 mol Polyalkylenpolyamin, ausgedrückt durch die folgende allgemeine Formel (A):
- Detaillierte Beschreibung der Erfindung
- Die Erfindung wird im Detail wie folgt beschrieben.
- Es ist essenziell, dass n in den Polyalkylenpolyaminen, ausgedrückt durch die oben erwähnte allgemeine Formel (A)
- Es können beispielhaft Polyethylenpolyamine vorgestellt werden, wie z.B. Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin und Octaetylennonamin; Dipropylentriamin, Tripropylentetramin, Tetrapropylenpentamin und Pentapropylenhexamin, worin n im Hinblick auf die Wirkungen besonders bevorzugt 4–6 ist.
- Als gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren mit 8–22 Kohlenstoffatomen, die mit den oben erwähnten Polyalkylenpolyaminen umgesetzt werden sollen, können Caprinsäure, Kokosnussfettsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Behensäure, Ölsäure, Linolsäure oder Tallölfettsäure wirksam sein, worin gesättigte oder ungesättigte Fettsäuren, die 16–18 Kohlenstoffatome aufweisen, wie z.B. Palmitinsäure, Stearinsäure, Ölsäure und Linolsäure, im Hinblick auf die Wirkungen besonders bevorzugt werden.
- Weiterhin wird 1 mol bis (n+1) Mol der gesättigten oder ungesättigten Fettsäure mit 8–22 Kohlenstoffatomen mit 1 mol von dem oben erwähnten Polyalkylenpolyamin umgesetzt, wobei es effektiv ist, dass 1–2 mol der Fettsäure mit 1 mol Polyalkylenpolyamin umgesetzt wird für den Fall, dass n 1–3 in dem Polyalkylenpolyamin bedeutet, wobei 2–3 mol der Fettsäure mit 1 mol Polyalkylenpolyamin umgesetzt werden, in dem Fall, dass n in dem Polyalkylenpolyamin 4–6 ist und wobei 2–4 mol Fettsäure mit 1 mol Polyalkylenpolyamin umgesetzt werden, in dem Fall, dass n in dem Polyalkylenpolyamin 7–8 bedeutet.
- Weiterhin können als modifizierte Polyolefinharze mit Carboxylgruppen mit einem Säurewert von 5–100, die in der Erfindung zu verwenden sind, beispielhaft oxidiertes Polyethylenwachs, oxidiertes Polypropylenwachs, Ethylen-Acrylsäure-Copolymer, Ethylen-Methacrylsäure-Copolymer, Ethylen-Maleinsäure(anhydrid)-Copolymer, Propylen-Maleinsäure(anhydrid)-Copolymer, Ethylen-Itaconsäure(anhydrid)-Copolymer und Mischungen von zwei oder mehr dieser Harze erwähnt werden, wobei es bevorzugt wird, dass der Säurewert in einem Bereich von 5–100 mg KOH/g liegt. Für einen Schälfestigkeitseffekt wird es besonders bevorzugt, dass der Säurewert 20–50 mg KOH/g beträgt und es wird besonders bevorzugt, dass die modifizierten Polyolefinharze oxidiertes Polyethylenwachs und oxidiertes Polypropylenwachs sind.
- Weiterhin ist es für die Zusammensetzung gemäß der Erfindung von (B) einem Kondensat, erhalten durch Umsetzen von 1 mol des oben erwähnten Polyalkylenpolyamins mit 1 mol bis (n+1) mol der gesättigten oder ungesättigten Fettsäure mit 8- 22 Kohlenstoffatomen und (C) einem modifizierten Polyolefinharz mit Carboxylgruppen mit einem Säurewert von 5–100 essenziell, dass der Mischanteil (B):(C)=95:5–5:95 (Gew.%) beträgt. Es ist besonders effektiv, wenn der Mischanteil (B):(C)=80:20–40:60 (Gew.%) beträgt.
- Die Zusammensetzung gemäß der Erfindung kann einfach durch Kondensation (Dehydratisieren) des oben erwähnten Polyalkylenpolyamins mit der höheren Fettsäure in Gegenwart eines Alkalikatalysators, wie z.B. Ätznatron und Ätzkali durch ein bekanntes Verfahren zum Erhalt eines kondensierten Polyalkylenpolyamin-Fettsäureamids oder einer kondensierten Alkyl/Alkenyl-Imidazolinverbindung und danach Vermischen mit dem modifizierten Polyolefinharz mit Carboxylgruppen unter Erwärmung erhalten werden.
- So kann die gemäß der Erfindung erhaltene Zusammensetzung außerordentlich überlegene Schälfestigkeiten zwischen Bitumen und Zuschlägen bereitstellen.
- Das heißt, es ist eine Aufgabe der Erfindung, das oben erwähnte spezifizierte Kondensat (B) mit dem modifizierten Polyolefinharz (C) mit Carboxylgruppen mit einem Säurewert von 5–100 in den angegebenen Anteilen zu vermischen und zu verwenden, was eine Basis der Erfindung bildet.
- Da ein solcher Vorschlag bis jetzt noch nicht gemacht wurde, muss festgehalten werden, dass es sich um eine extrem wichtige Feststellung handelt.
- Obwohl der Grund, warum die Zusammensetzung gemäß der Erfindung in ihrer Schälfestigkeitswirkung zwischen Zuschlägen und Bitumen überlegen ist, noch nicht vollständig theoretisch dargestellt werden konnte, wird in Analogie vermutet, dass eine Ionenbindung zwischen basischen Aminogruppen in dem oben erwähnten Kondensat (B) und sauren Carboxylgruppen in dem modifizierten Polyolefinharz (C) auf komplizierte Weise mit einer Ioneneigenschaft der Aggregatoberfläche zur Ausübung von Wirkungen in Wechselwirkung tritt.
- Eine Menge der Zusammensetzung gemäß der Erfindung, die zugegeben wird, beträgt 0,05–5,0 Gew.%, vorzugsweise 0,3-3,0 Gew.% des erwärmten Bitumens.
- Die Verwendung von mehr als 5,0 Gew.% hat dieselbe Wirkung, ist jedoch ökonomisch nachteilig.
- Weiterhin kann ein Zugabe (Misch) -Verfahren der Zusammensetzung gemäß der Erfindung zu dem Bitumen jedes Verfahren sein, um bei 100–250°C erwärmten und geschmolzenen Asphalt zuzugeben und zu bewegen oder um vorher modifiziertes Bitumen herzustellen und danach die Zusammensetzung gemäß der Erfindung im Fall einer Verwendung von modifiziertem Bitumen zuzufügen.
- Die Erfindung wird im folgenden durch die folgenden Beispiele illustriert.
- Beispiele
- 1. Synthesebeispiele der erfindungsgemäßen Zusammensetzung
- 1.1 Synthese einer Zusammensetzung (1) gemäß der Erfindung
- 560 g (2 mol) Ölsäure und 241 g (1 mol) Pentaethylenhexamin wurden in einen Vierhalskolben eingeführt, die Temperatur wurde graduell unter Einführung von Stickstoff angehoben und eine Dehydratisierungsreaktion wurde 3 Stunden bei 180°C durchgeführt, wodurch das Dioleinsäureamid von Pentaethylenhexamin erhalten wurde. Dann wurde die Temperatur auf 240°C angehoben und eine Dehydratisierungsreaktion wurde für 5 Stunden bei derselben Temperatur durchgeführt, um eine Diheptadecenyl-Imidazolinverbindung zu synthetisieren, die eine Imidazolinverbindung ist.
- Dann wurde 50 Gew.% oxidiertes Polyethylenwachs (Erweichungspunkt 130°C, Säurewert 30, Molekulargewicht 4.000) zu 50 Gew.% der erhaltenen Diheptadecenyl-Imidazolinverbindung zugefügt, 30 Minuten bei 160°C vermischt und abgekühlt, um eine Zusammensetzung (1) gemäß der Erfindung als leicht gelblich-braune Flocken zu erhalten.
- 1.2. Synthese der Zusammensetzungen (2) bis (8) gemäß der Erfindung
- Ähnlich wie in dem obigen Synthesebeispiel der Zusammensetzung (1) gemäß der Erfindung wurden die Zusammensetzungen (2) bis (8) gemäß der Erfindung, wie beschrieben in Tabelle 1 unten, hergestellt.
- Tabelle 1 Zusammensetzungen (2) bis (8) gemäß der Erfindung
-
- 2. Bestimmung der Schälfestigkeitswirkung
- 2.1 Bestimmungsverfahren
- Um die Wirkung der Erfindung zu bestätigen, wurden Tests gemäß dem Schältestverfahren für Asphaltbeläge und das statische Bewertungsverfahren im Hinblick auf eine Adhäsion zwischen Rohzuschlag und Petroleum-Asphalt-Belag, wie beschrieben in der Asphalt Pavement Outline (veröffentlicht von der Japan Road Association) durchgeführt.
- Jeweils 100 g ANDESITE, erzeugt in Aichi Prefecture, GRANITE, erzeugt in Nagano Prefecture und LIMESTONE, erzeugt in Ofunato, die alle eine Granulatgröße aufwiesen, die durch ein 13 mm Sieb passte, jedoch auf einem 9,5 mm Sieb verblieb, wurden gewählt, ausreichend gewaschen, in ein 300 ml Metallgefäß eingeführt und bei 110°C auf ein konstantes Gewicht getrocknet.
- Dann wurden sie in einen Thermostat-Trockner eingeführt, gehalten vorher bei 150°C und für 1 Stunde erwärmt, um zerkleinerte Steine für den Test zu erhalten.
- Andererseits wurde die Zusammensetzung gemäß der Erfindung, erhalten in dem oben erwähnten Synthesebeispiel, zu geschmolzenem Petroleumasphalt (Eindringungsgrad von 60–80) zugefügt, gemischt und danach für eine angegebene Zeitspanne (24 Stunden bis 144 Stunden) in einem Thermostat-Trockner bei 180°C erwärmt.
- Dann wurden 5,5 g des wärmebehandelten Materials zu den oben erhaltenen zerkleinerten Steinen zugeführt und kräftig derartig gerührt, dass die zerkleinerten Steinoberflächen vollständig mit Asphalt bedeckt waren, um eine Probe zur Bewertung einer Schälfestigkeit herzustellen.
- Nachdem die hergestellte Probe in einen thermostatischen Wassertank, gehalten bei 80°C, für 30 Minuten eingetaucht worden war, wurde sie aus dem Wassertank entfernt und direkt mit Leitungswasser abgekühlt.
- Dann wurde der Schälzustand über dem Asphaltfilm der Probe nach der Eintauchbehandlung individuell unter Bezugnahme auf Probenfotografien der abgeschälten Bereichsprozentzahlen alle 5 % beobachtet.
- Die abgeschälten Bereichsprozentzahlen werden ausgedrückt nach einem Runden des Durchschnitts der abgeschälten Bereichsprozentwerte bei 20 Proben, die makroskopisch beobachtet wurden, zur nächsten ganzen Zahl (unter der Maßgabe, dass der dünne durchscheinende Teil als Nicht-Filmbelegt angesehen wurde).
- 2.2 Ergebnisse der Bestimmung (Beispiele 1–13)
- Die Ergebnisse der Beispiele 1–13 wurden erhalten durch Bestimmung der abgeschälten Bereichsprozentzahlen gemäß dem oben erwähnten Bestimmungsverfahren für eine Abschälfestigkeitswirkung im Hinblick auf die Fälle einer Zugabe der Zusammensetzungen (1)–(8) gemäß der Erfindung.
- Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 unten beschrieben, worin die Asphaltzusammensetzungen, in die die Zusammensetzungen gemäß der Erfindung zugefügt wurden, sich von den Zuschlägen kaum ablösten.
-
-
- 3. Vergleichsbeispiele 1–8
- Vergleichsverbindungen und Vergleichszusammensetzungen wurden, wie in Tabelle 3 unten beschrieben, hergestellt und dann wurden die Ergebnisse der Vergleichsbeispiele 1–8 durch Bestimmung der abgeschälten Bereichsprozentzahlen der Proben, ähnlich wie bei den Beispielen für die Fälle der Zugabe von Vergleichsverbindungen und Vergleichszusammensetzungen und die Fälle ohne Additiv bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 oben dargestellt.
- Tabelle 3 Vergleichsverbindungen und Vergleichszusammensetzungen
- Eine außerordentlich überlegene Schälfestigkeit zwischen Bitumen und Zuschlägen kann durch Zugabe einer Zusammensetzung gemäß der Erfindung (z.B. die Zusammensetzungen (1)–(8), wie dargestellt in Tabelle 1 oben) in einer Menge von 0,05–5,0 Gew.% des Bitumens gezeigt werden, wodurch ein Belagsmaterial vom Erwärmungstyp gemäß der Erfindung ohne irgendein Ablösen der Zuschläge von dem Bitumen bereitgestellt werden kann.
Claims (12)
- Verfahren zur Herstellung eines Strassenbelagmaterials vom Erwärmungstyp, das verschiedene Zuschläge und Bitumen als Basis enthält, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zusammensetzung, die eine Mischung aus (B) einem Kondensat, das erhalten wird durch Umsetzung von 1 mol Polyalkylenpolyamin, ausgedrückt durch die folgende allgemeine Formel (A):
- Verfahren zur Herstellung eines Strassenbelagmaterials vom Erwärmungstyp gemäss Anspruch 1, worin das Polyalkylenpolyamin ein Polyethylenpolyamin, wie beispielsweise Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin und Octaethylennonamin; Dipropylentriamin, Tripropylentetramin, Tetrapropylenpentamin oder Pentapropylenhexamin ist.
- Verfahren zur Herstellung eines Strassenbelagmaterials vom Erwärmungstyp gemäss Anspruch 1, worin die gesättigte oder ungesättigte Fettsäure eine Caprinsäure, Kokosnuss-Fettsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Behensäure, Ölsäure, Linolsäure oder Tallöl-Fettsäure ist.
- Verfahren zur Herstellung eines Strassenbelagmaterials vom Erwärmungstyp gemäss Anspruch 1, worin das modifizierte Polyolefinharz ein oxidiertes Polyethylenwachs, oxidiertes Polypropylenwachs, Ethylen-Acrylsäure-Copolymer, Ethylen-Methacrylsäure-Copolymer, Ethylen-Maleinsäure(anhydrid)-Copolymer, Propylen-Maleinsäure(anhydrid)-Copolymer, Ethylen-Itaconsäure(anhydrid)-Copolymer oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Harze darstellt.
- Zusammensetzung für ein Strassenbelagmaterial vom Erwärmungstyp, das eine Mischung aus (B) einem Kondensat, das erhalten wird durch Umsetzung von 1 mol Polyalkylenpolyamin, ausgedrückt durch die folgende allgemeine Formel (A):
- Zusammensetzung für ein Strassenbelagmaterial vom Erwärmungstyp gemäss Anspruch 5, worin das Polyalkylenpolyamin ein Polyethylenpolyamin, wie beispielsweise Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin und Octaethylennonamin; Dipropylentriamin, Tripropylentetramin, Tetrapropylenpentamin oder Pentapropylenhexamin ist.
- Zusammensetzung für ein Strassenbelagmaterial vom Erwärmungstyp gemäss Anspruch 5, worin die gesättigte oder ungesättigte Fettsäure eine Caprinsäure, Kokosnuss-Fettsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Behensäure, Ölsäure, Linolsäure oder Tallöl-Fettsäure ist.
- Zusammensetzung für ein Strassenbelagmaterial vom Erwärmungstyp gemäss Anspruch 5, worin das modifizierte Polyolefinharz ein oxidiertes Polyethylenwachs, oxidiertes Polypropylenwachs, Ethylen-Acrylsäure-Copolymer, Ethylen-Methacrylsäure-Copolymer, Ethylen-Maleinsäure(anhydrid)-Copolymer, Propylen-Maleinsäure(anhydrid)-Copolymer, Ethylen-Itaconsäure(anhydrid)-Copolymer oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Harze darstellt.
- Strassenbelagmaterial vom Erwärmungstyp, das (i) verschiedene Zuschläge, (ii) Bitumen als Basis und (iii) eine Zusammensetzung umfasst, die eine Mischung aus (B) einem Kondensat, das erhalten wird durch Umsetzung von 1 mol Polyalkylenpolyamin, ausgedrückt durch die folgende allgemeine Formel (A):
- Strassenbelagmaterial vom Erwärmungstyp gemäss Anspruch 9, worin das Polyalkylenpolyamin ein Polyethylenpolyamin, wie beispielsweise Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Pentaethylenhexamin und Octaethylennonamin; Dipropylentriamin, Tripropylentetramin, Tetrapropylenpentamin oder Pentapropylenhexamin ist.
- Strassenbelagmaterial vom Erwärmungstyp gemäss Anspruch 9, worin die gesättigte oder ungesättigte Fettsäure eine Caprinsäure, Kokosnuss-Fettsäure, Laurinsäure, Myristinsäure, Palmitinsäure, Stearinsäure, Behensäure, Ölsäure, Linolsäure oder Tallöl-Fettsäure ist.
- Strassenbelagmaterial vom Erwärmungstyp gemäss Anspruch 9, worin das modifizierte Polyolefinharz ein oxidiertes Polyethylenwachs, oxidiertes Polypropylenwachs, Ethylen-Acrylsäure-Copolymer, Ethylen-Methacrylsäure-Copolymer, Ethylen-Maleinsäure(anhydrid)-Copolymer, Propylen-Maleinsäure(anhydrid)-Copolymer, Ethylen-Itaconsäure(anhydrid)-Copolymer oder Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Harze darstellt.
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