EA023575B1

EA023575B1 - Способ изготовления агломератов, содержащих резину и воск, изготовленные агломераты и их применение в асфальтах или битумных массах

Info

Publication number: EA023575B1
Application number: EA201370012A
Authority: EA
Inventors: Торстен Бутц; Маттиас Нёльтинг; Гуннар Винкельман
Original assignee: Зазоль Вакс Гмбх; Шторимпекс Им- Унд Экспорт Гмбх
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2011-07-10
Publication date: 2016-06-30
Also published as: AU2011282006B2; EA201370012A1; JP5770282B2; US20130116364A1; CL2013000094A1; CA2812961A1; KR101535358B1; EP2593509B1; DE102010026950A1; PT2593509T; KR20130067292A; CA2812961C; US9102834B2; ZA201209399B; AU2011282006A1; DE112011104277A5; HUE033012T2; SG186884A1; PL2593509T3; EP2593509A1

Abstract

Способ относится к изготовлению сыпучего материала агломератов - из частиц резины и воска создана смесь агломерата, и применению этого сыпучего материала для изготовления асфальта или битумных масс, причем резину активируют с помощью набухания и применения агента набухания и добавляют расплав из понижающего вязкость воска и факультативного полиоктенамера, при этом активированные частицы резины с понижающим вязкость воском и с факультативными повышающими адгезию веществами агломерируют, при этом полученный больший объем приводит к снижению вязкости и размягчению, и более тщательному и однородному смачиванию воском, и в изготавливаемой смеси достигается остающаяся стабильной до <180 мин в смеси снижение вязкости и повышенная стабильность сшивания молекул резины между собой после загрузки агломератов.

Description

Изобретение относится к способу изготовления сыпучего материала агломератов, которые содержат резину и воск, в частности в виде гранул. Далее изобретение относится к составу изготовленного согласно способу агломерата, в частности в гранулах, и к применению этого сыпучего материала для изготовления асфальта или смеси с битумной массой или битумной массы с улучшенными свойствами.

Уровень техники

Общеизвестно, что для повышения производительности и долговечности в дорожном строительстве, например для предотвращения таких деформаций, как образование следов колеи, и для одновременного предотвращения образования трещин под воздействием холода или механической усталости, такие асфальты модифицируют с помощью различных добавок. В качестве добавок используют, среди прочего, эластомеры (например, 8В8 и 8ВК), пластомеры (например, ЕУЛ и РЕ) или же частицы резины из вторичного использования шин. Наряду с этим известно применение также второй группы добавок, которые классифицируют как воски, например парафины из синтетического гача, получаемого в процессе синтеза углеводородов на базе окиси углерода и водорода, горный воск и амидный воск. Эти добавки также повышают стойкость против деформаций, однако они из-за отсутствия упругих составляющих обеспечивают только незначительное повышение или вообще не повышают усталостные свойства и морозостойкость асфальта. Важным эффектом восковых добавок является снижение вязкости битума и асфальтовой смеси при температуре изготовления и переработки. Это позволяет упрощать изготовление асфальтовой смеси и асфальтовых слоев, а также снижение температуры изготовления и переработки. В результате этого обеспечивается экономия энергии и снижается вредное воздействие на окружающую среду.

В принципе добавки перед изготовлением асфальта вносят однородными в связующее вещество для битума или добавляют непосредственно во время изготовления асфальта.

Модификацию резиной производят или мокрым способом или сухим способом. При применении мокрого способа примерно 5-20% частиц резины загружают в горячий битум (160-200°С) и перемешивают в течение 1-4 ч. При этом только небольшая часть резины превращается в раствор, а остальная часть набухает в результате поглощения масляных компонентов битума. Полученная смесь остается неоднородной и требует до изготовления асфальта постоянного перемешивания, чтобы предотвратить осаждение частиц резины. Вязкость битума под действием резины сильно повышается и изменяется при длительном хранении в результате процесса набухания и деполимеризации, о чем сообщал Дидрих (ΌίβбпсН) в своей статье Эсг Είη^αΙζ νοη тоббПеПет ЛНдиттшеЫ ίη иогбатепкашксйеи 8(таВепЪе1адеи, Лкрйай 5/2000, 6-10.

При использовании сухого способа частицы резины загружают непосредственно в асфальтомешалку и перемешивают с битумом и минеральными веществами. Недостатком при этом является то, что для обеспечения однородного распределения необходимо увеличивать продолжительность перемешивания. Также при увеличении продолжительности перемешивания время для взаимодействия с битумом является слишком коротким, чтобы обеспечить сопоставимое с мокрым способом набухание и растворение. Существует опасность, что не будут получены необходимые толстые пленки связующего вещества и высокая клеящей способность связующего вещества. По этой причине качество приготовленного сухим способом модифицированного резиной асфальта является, в общем более низким.

Для недопущения недостатков сухого способа из частиц резины и битума можно также приготовить маточную смесь, которую производят в гранулированной форме, как это, например, осуществляется в так называемом продукте Тесгоаб.

В частности, специалисты многократно старались предложить усовершенствования использования резины для асфальтов.

Так из ЕР 1873212 В1 известно осуществление модификации резинового порошка с помощью набухания под действием 2-40% ароматических масел и заключительной модификации битума мокрым способом, при этом предварительное набуханияприводит к снижению температуры и сокращению продолжительности перемешивания при модификации битума. Недостаток заключается в том, что набухшие резиновые порошки не обязательно приводят к снижению вязкости; при температурах окружающей среды снижается сопротивление деформации; не обеспечивается совместимость резины и битума;

используются вредные для здоровья/окружающей среды ароматические масла;

получают продукт в таком виде, в котором его нельзя легко и надежно хранить, транспортировать и дозировать в устройствах, которые, как правило, имеются на асфальтосмесительных установках (пневматические транспортеры, шнековые транспортеры);

продукт непригоден для непосредственной загрузки в асфальтомешалку, что повышает затраты (время, энергия, инвестиции в установки для модификации) на применяемую до сих пор модификацию битума и такие добавки в виде тонкого порошка из опасности взрыва пыли можно, таким образом, транспортировать только при соблюдении дорогостоящих условий.

Далее согласно 40/1997/026299 и ΌΕ 196 01 285 А1 известен содержащий резину гранулят, способ

- 1 023575 его изготовления и способ изготовления асфальтовой смеси с использованием гранулята.

Затем описан сыпучий гранулят, состоящий из 50-95% резины и битума или полимерной пластмассы (термопластичные эластомеры или пластомеры), компоненты которого равномерно распределяются при температурах > 130°С при воздействии усилий сдвига. Допускается содержание до 25% добавок (сера, ускоритель вулканизации, мазут, жирные кислоты, целлюлозное волокно). Гранулят можно приготовить из однородной/химически связанной массы при высокой температуре в смесителе или с помощью прессовании отдельных компонентов при низкой температуре (бегунами, дисками с отверстиями). Следовательно, возможно изготовление асфальтовой смеси с включением резины для дорожных покрытий с помощью добавления гранулята в процессе перемешивания асфальта в минеральные вещества или в битум.

Также в данном случае преобладают недостатки, которые не способствуют снижению вязкости и допускают выбросы и деформации. Наряду с этим из битума могут извлекаться маслянистые компоненты, что приводит к отверждению битума.

Если специалист будет использовать способ изготовления гранул из гидрата окиси кальция для применения в процессе изготовления асфальта и/или кондиционирования грунта с помощью гранулирования гидрата окиси кальция и связующего вещества (до 0,5-69%) в соответствии с И8 2008/0216712 А1, то в таком случае он сможет определить, что гидрат окиси кальция служит для улучшения водостойкости асфальта и сцепление связующего вещества с минеральными веществами, а резина и воск в этой публикации действуют в качестве связующего вещества.

При этом связующее вещество может быть приготовлено на водной основе или быть гидрофобным и содержать, по меньшей мере, следующие составляющие: битум, пластомеры, эластомеры, резину, измельченную шинную резину, предварительно вступившую в реакцию измельченную шинную резину. Гранула может содержать добавки в количестве до 30% (алифатический дистиллят нефти, пластомеры, эластомеры, резину, предварительно прореагировавшую шинную резину). В качестве дополнительных составляющих могут включаться: реологический модификатор, структурные добавки, растворители, красители.

В качестве органических связующих веществ для гранулы называют масла и воски, при этом гранула может быть выполнена в виде сердечника из гидрата окиси кальция и оболочки связующего вещества, причем оболочка наоборот может состоять из битума и высокотемпературных восков.

После этого анализа специалист не найдет никаких указаний на то, которые что имеет место снижение вязкости и улучшение сопротивления деформации. Более того, необходимо будет сделать вывод о том, что также здесь может происходить отрицательное извлечение маслянистых компонентов из битума.

Из дальнейшего обзора №О 94/14896 и СА 2152774 раскрыт способ изготовления битумной композиции. В нем частицы резины получают из старых шин с помощью нагрева и сдвига подвергают набуханию в углеводородном масле с высоким содержанием ароматических соединений и по меньшей мере с частично деполимеризируют. Этот материал диспергируют в битуме и добавляют средство для совместимости (жидкую резину), а также, если необходимо, сшивающий агент для получения стабильного при хранении связующего вещества. Затем осуществляют изготовление так называемой маточной смеси с 2580% диспергированной, стабилизированной резины в битуме, из которой формовали гранулы с добавлением наполнителей и полимеров.

Здесь не наблюдаются преимущества в отношении точного уплотнения, экономии энергии, снижения выбросов и сопротивления деформации. В качестве недостатка следует указать даже использование вредных для здоровья/окружающей среды ароматических масел.

В патенте ΌΕ 60121318 Т2, который касается способа изготовления зернистого каучукового материала и его применения в битумах, описывается изготовление небольших зерен из каучука, например из старых шин, и термоклея (полиолефин, например, РЕ, РР, ЕУА) с оптимальным добавлением волокон в способом с применением штранг-пресса. Выделяемое под действием трения тепло порядка 80-300°С должно приводить к плавлению термоклея.

Полиолефины в асфальте способствуют повышению вязкости. При этом остается опасность извлечения из битума маслянистых компонентов, что приводит к упомянутому отверждению битума.

В описанном в патенте ΌΕ 4430819 С1 способе приготовления битумных смесей, в частности дорожного асфальта, с добавлением резины и активированного угля, активированный уголь снижает выбросы в виде пара/газа при изготовлении горячего асфальта и элюирование вредных веществ водой в холодном битуме, изготовленном с использованием содержащего деготь вторично использованного асфальта. Резину здесь добавляют вместе с или отдельно от активированного угля до нанесения битума на горячие минеральные вещества или предварительно перемешивают с битумом. Однако снижающие вязкость действия и повышенное сопротивление деформации не указываются.

При использовании литого асфальта согласно СН 694430 А5 с помощью добавления гранулята резины, предпочтительно из старых шин, меньшая по сравнению с литым асфальтом плотность гранулята резины должна приводить к обогащению на поверхности асфальтового слоя для придания эластичности поверхности, звукопоглощения и улучшения свойств противоскольжения. Специалист снова придет к

- 2 023575 заключению о том, что из этого нельзя сделать вывод о том, что все вышеперечисленное приводит к снижению вязкости, повышению сопротивления деформациям, упрощению хранения и транспортировки, а также дозирования и предотвращению отверждения битума.

Известные также публикации:

ΣΡ 2004060390 А, где приведено описание асфальта с эпоксидной смолой с 2-составляющими, причем основные составляющие эпоксидной смолы добавляют в асфальтовую смесь, а отвердитель добавляют в форме поглощенного в частицах резины агента набухания;

ΣΡ 2008050841 А, согласно которой решетчатая опорная плита способствует защите поверхности дороги с покрытием, а также снижению уровня шума и улучшению шероховатости, и плиту изготавливают из старой шинной резины и полиэтилена;

ΣΡ 10338812 А с водонабухающим составом и водонепроницаемым материалом Аа1ег81ор та1спа1. состоящим из водонабухающей глины, битума, чувствительных к изменению температуры улучшающих свойства средств и т.д., резины и упрочняющих наполнителей;

ИЕ 42 32 907 А1 со способными к набуханию в воде, но устойчивыми к воздействию воды и многих химических веществ продуктами для изготовления уплотнений со сплошной или ячеистой структурой, при этом в качестве реагента вместо воды для модификации свойств продукта используют также битумную эмульсию и в качестве недорогостоящего заполнителя и тому подобное можно добавлять резиновую муку, однако это не имеет никакого отношения к асфальту и

ИЕ 24 -8 690 С2, согласно которому термопластичный массы, которые изготавливают смешиванием каучуковых материалов, например из старых шин, и термопластичных связующих веществ, например РР, ЕУА, ЗВЗ, ни с какой точки зрения не устраняют проанализированные выше недостатки.

Наконец, в ИЗ 2010/0056669 речь идет о создании стабильной при хранении гранулы для изготовления асфальта, которая состоит из сердечника, состоящего из 15-30% измельченной резины шин и 70-85% из дорожного битума и оболочки, которая покрывает сердечник, так что гранула имеет максимальный размер порядка 1/16

- 2 дюйма и состоит из водостойкого полимера или воска или мелких частиц.

Указанный сердечник содержит менее 10 масс. % серы; мелкие частицы представляют собой гидрат окиси кальция (или измельченный асфальт [пункт 4 формулы изобретения]) менее 40 мас.% всей гранулы.

Гранула может дополнительно содержать каменную муку, дополнительные битумные связующие вещества, не битумные связующие вещества, структурные добавки, красители, соли, модификаторы вязкости.

При этом упоминают вещества с неньютоновским поведением. На основании этого можно придти к заключению, что под ними не подразумевают какого-либо средства, которое понижает вязкость.

Способ изготовления этих гранул включает заготовку измельченной шинной резины и дорожного битума, обеспечение возможности вступить в реакцию резины и битума в течение по меньшей мере 45 мин, сочетание реакционной смеси с мелкими частицами для формования сердечника и покрытия сердечника оболочкой для формования гранулы.

Способ изготовления асфальта включает разжижение гранулы с помощью нагрева и сочетания с минеральными веществами и факультативное добавление дополнительного битума.

В качестве материала для так называемой оболочки можно использовать, среди прочего, нефтяной воск, воск фирмы За§о1 и ЗакоЪй, а в качестве компонента связующего вещества для так называемого сердечника наряду с битумом и резиной применяют также воск фирмы За§о1, так как известно, что воск фирмы За§о1 выгоден тем, что он понижает температуру изготовления и выгрузки асфальта в диапазоне от примерно 325-300°Р (162-150°С) до 280-250°Р (139-121°С).

Упомянутое обеспечение возможности вступить в реакцию резины и битума должно производиться в тепле, например, при температуре 350-380°Р (примерно 175-195°С).

Из ИЗ 2010/0056669 А1 специалист установит, что уже может произойти предварительная реакция резины (в результате перемешивания с горячим битумом) и добавление воска для снижения температуры для изготовления и применения асфальта оправдало себя.

Однако после углубленного аналитического исследования специалист должен признать, что в случае этих так называемых гранул речь идет не о добавке для модификации асфальта в резино-асфальт, а о разновидности гранулированного связующего вещества для изготовления асфальта, которое представляет собой исключительно или с незначительными дополнительными долями битума связующее вещество асфальта, вследствие чего возникают недостатки. Асфальтосмесительные установки в отношении устройств для хранения, транспортирования и дозирования в соответствии с текущим уровнем техники не сконструированы для использования твердого, гранулированного связующего вещества.

На основании этого специалист, несмотря на идею отверждения битумов, не может, однако, сделать вывод об интегрированном набухании.

Если для дальнейшего обзора еще привлечь АО 2010/023173 А1, то в кратком обзоре проанализированных источников для уровня техники не будут прослеживаться подходы к решению приведенной

- 3 023575 ниже задачи.

В последней из указанных публикаций раскрывается композиция битума так называемого мокрого способа. Недостатком является то, что речь идет о модифицированном резиной готовом связующем веществе и что пользователь асфальтомешалкой должен иметь в распоряжении дополнительный бак для хранения связующего вещества, который, как правило, не имеется в распоряжении. Наряду с этим отсутствует гибкость для осуществления регулирования, так как в баке в распоряжении имеется только одно связующее вещество с определенной концентрацией резины и с определенным классом твердости. Недостатком является также то, что для приготовления композиции битума необходимо время, энергия и установка для модификации. Кроме того, отверждение битума не предотвращается в результате извлечения маслянистых компонентов битума под действием набухания резины. Вязкость композиции битума находится на том же уровне, что и в обычных модифицированных резиной битумах, и не снижается.

Изложение сущности изобретения

В основу изобретения положена задача, направленная на создание способа изготовления сыпучего материала агломератов из частиц резины и воска, в частности в форме гранул, а также нового состава агломерата, в частности гранул, и применения этого сыпучего материала для изготовления асфальта и улучшенного асфальта или смеси с битумной массой или битумной массы, причем частицы резины связаны с воском таким образом, что частицы резины активируются без вредных для дыхательных путей и окружающей среды веществ и однородно смачиваются воском;

агломерат, как, например, гранулы, можно без затруднений и надежным образом хранить, транспортировать также и с помощью имеющихся, как правило, в асфальтосмесительных установках устройств производить дозированную непосредственную подачу;

изготовленный асфальт обладает такими функционально объединенными свойствами, которые повышают его сопротивление при температуре окружающей среды против деформации, а также улучшаются активированные частицы резины и их интенсивное взаимодействие с битумом асфальта в его свойствах и из битума в асфальте не извлекаются маслянистые компоненты, и не происходит отверждение битумов и заложенные в агломерате и сохранившиеся благоприятные воздействия для более гибкого с точки зрения логистики применения или переработки асфальта или смеси с битумной массой, или битумной массы.

Таким образом, можно устранить недостатки, которые вытекают, например, из И8 2010/0056669, так что там не происходит снижение отверждения битума в результате поглощения компонентов битума при набухании резины;

не может происходить набухание резины из-за добавленного масла (предположительно из-за добавленного битума);

сопротивление деформациям из-за воска не повышается;

факультативной добавки полиоктенамера не приводит к повышению совместимости резины и битума и допускается только незначительная доля, максимум 30%, резины.

В рамках технологической цепочки, как, например, изготовления агломерата, приготовления смеси агломерата и изготовления улучшенного асфальта, необходимо обеспечить преимущества для переработки и целенаправленного уплотнения, экономии энергии, снижения выбросов и предотвращать взрывы пыли, а также осуществлять пневматическую или механическую транспортировку (транспортировку с помощью шнека), чтобы таким образом в общей сложности сократить затраты, например времени, энергии, инвестиции в установки для модификации, по сравнению с прежней модификацией битума.

Эта комплексная задача решается с помощью признаков пунктов 1-23 формулы изобретения.

В приведенном в п.1 формулы изобретения способ изготовления сыпучего материала агломератов, содержащих частицы резины и понижающие вязкость воски с точкой затвердевания свыше 50°С, путем предварительного набухания частиц резины и добавления воска со следующими этапами технологического процесса:

a) активирование резины путем набухания и применения агента набухания;

b) добавление к активированным путем набухания частицам резины расплава из понижающего вязкость воска;

c) агломерация активированных под действием набухания частиц резины понижающим вязкость воском путем приготовления смеси перемешиванием или воздействия давления.

В соответствии со способом путем добавления воска на активированных набуханием частицах резины образуется слой.

Далее усовершенствование способа обеспечивается за счет добавления 1-50 мас.%, предпочтительно 25-35 мас.% расплава из воска по отношению к массе резины.

Предпочтительным является также добавление полиоктенамера с количеством в расплаве из воска 1-50 мас.%, предпочтительно с количеством в расплаве из воска 25-35 мас.%.

- 4 023575

Далее целесообразно осуществить дополнительное добавление 0,1-5 мас.% улучшающих адгезию веществ, например смол или полиизобутена, для обеспечения интенсивности агломерации.

Добавление расплава воска к активированным набуханием частицам резины необходимо производить в течение примерно 2-3 мин.

Приготовление смеси перемешиванием в гранулу можно производить посредством подогреваемой механической мешалки;

прессования с применением бегунов и формообразующей матрицы; экструзии или вырабатывающей тепло мешалки, такой как фрикционная мешалка, мешалка для смешивания жидкостей или турбинная мешалка.

Добавление воска к частицам резины и образование агломератов можно производить в две следующие друг за другом технологические операции.

Полученный способом агломерат при изготовлении асфальта или битумных масс применяют путем непосредственного добавления в смесительную установку для асфальтовой смеси или битумных масс, в частности в форме гранул, из частиц резины и воска и содержит:

частицы резины с гранулометрическим составом 0,05-5 мм;

покрывающий частицы резины расплав из воска в количестве 1-50 мас.% по отношению к массе резины и поглощенный агент набухания в частицах резины в количестве от 1 до 100% максимально поглощаемого количества агента набухания.

Агломерат изготавливают предпочтительно в виде сыпучего материала с сухой поверхностью в течение 15 мин с помощью перемешивания или агломерации.

Для изготовления асфальта используют сыпучий материал путем его перемешивания с горячим битумом, причем для снижения температуры при изготовлении и использовании асфальта агломерат добавляют непосредственно в количестве 1-30 мас.%, предпочтительно в количестве 5-20 мас.% по отношению к массе битума до, во время или после добавления битума в асфальтомешалку.

Технологическое применение дополняют с помощью способа, при котором

a) добавление производят за 3-15 с перед добавлением битума;

b) в течение этого промежутка времени под действием повышенной температуры и интенсивных усилий сдвига осуществляется быстрый перевод в удобную для переработки форму агломератов, предварительное распределение частиц резины, а также термическое активирование резины;

c) в процессе перемешивания асфальта тепло разжижает воск, в результате чего активированные частицы резины быстро высвобождаются;

ά) активированные с помощью предварительного набухания частицы резины создают интенсивное взаимодействие, например покрытие оболочкой, с битумом, и/или

е) температура смешивания находится в диапазоне от 130 до 190°С.

В случае асфальтовой смеси или смеси с битумной массой способ усовершенствуется за счет ί) температуры загрузки от 120 до 230°С; д) степени уплотнения в диапазоне от 98 до 103%;

1ι) прочности при раскалывании в диапазоне от 1,70 до 3,00 Н/мм²;

ί) прочности при раскалывании после выдерживания в воде в диапазоне от 1,5 до 2,5 Н/мм² и

I) сопротивления деформациям, замеренного в виде скорости деформации в одноосном испытании порога давления в диапазоне от 0,6 до 0,9·10^-4/η%».

Способ изготовления асфальта или смеси с битумной массой или битумной массы с использованием сыпучего материала из приготовленных агломератов определяют так, что во время смешивания агент набухания проникает в промежуточное пространство молекул резины, молекулы оттесняются друг от друга, а физические силы притяжения уменьшаются или прерываются, причем в смеси возникает снижение вязкости, которое остается стабильным до 180 мин, и при действующем в течение этого времени снижении вязкости сохраняется повышенная стабильность сшивания между собой молекул резины после введения агломератов и длящаяся до 180 мин стабильность такой композиции.

Таким образом, асфальтовая смесь или смесь с битумной массой, или битумная масса могут проявлять вызванное как агентом набухания, так и воском понижение вязкости битумной массы по сравнению с их исходной вязкостью при длящейся до <180 мин в смеси стабильности снижения вязкости и повышенной стабильности сшивания молекул резины, а также стабильность.

Такие битумные массы с агломератами можно использовать для обработки поверхности дорог с помощью распыления битумных масс и нанесения минеральных веществ.

Частицы резины можно получать в результате предварительной обработки старых шин (легковых автомобилей, грузовых автомобилей или частей шин) при нормальной температуре, так как приготовленные в холодную погоду частицы резины обладают неблагоприятным низким соотношением поверхность/объем.

Таким образом, в соответствии с этим частицы резины могут набухать при наличии 5-100 мас.%, предпочтительно 10-40 мас.% по отношению к массе резины с нафтеновыми минеральными маслами,

- 5 023575 парафиновыми минеральными маслами, вторично использованными смазочными маслами, природными маслами, жирными кислотами или плавящимися при температуре 20-40°С парафинами из синтетического гача, получаемого в процессе синтеза углеводородов на базе окиси углерода и водорода, а также в заключение снабжаться по отношению к доле резины 1-50 мас.%, предпочтительно 10-30 мас.% расплава из воска, включая факультативное добавление полиоктенамера, и подвергаться агломерации.

Доля факультативного полиоктенамера в расплаве воска составляет 1-50 мас.%, предпочтительно 25-35 мас.%. При этом расплав воска служит в качестве связующего вещества для частиц резины.

Факультативно агломерацию можно сделать более интенсивной с помощью добавления 0,1-5 мас.% повышающих адгезию веществ, например смолы или полиизобутена.

В качестве воска можно использовать все воски, которые плавятся при температуре свыше 50°С, например нефтяные парафины, парафины из синтетического гача, получаемого в процессе синтеза углеводородов на базе окиси углерода и водорода, амидный парафин, горный воск, полимерные воски или сложный эфир глицерина.

В качестве нафтеновых минеральных масел можно использовать, например, все применяемые в отрасли промышленности изготовления резины или обычно используемые для других целей нафтеновые масла, которые изготавливают с помощью вакуумной перегонки из пригодных видов нефти и с использованием или без использования заключительного рафинирования.

В качестве парафиновых минеральных масел можно использовать все полученные с помощью вакуумной перегонки из пригодных видов нефти, рафинированные или нерафинированные парафиновые фракции, полученные в результате выкипания.

Хорошо приемлемыми являются также минеральные масла, которые получают с помощью вторично используемых использованных смазочных масел.

В качестве натуральных масел пригодными для использования являются все натуральные, вторично использованные или химически измененные, например рафинированные или подвергнутые переэтерификации сложные эфиры глицерина с жирными кислотами.

Плавящиеся при температуре 20-40°С парафины отличаются долей линейных алканов в пределах 60-90%, которая измеряется посредством газовой хроматографии, а также плотностью 700-800 кг/м³ при температуре 70°С и получаются с помощью перегонки из сырья, получаемого в процессе синтеза Фишера-Тропша.

В качестве повышающих адгезию смол можно использовать, среди прочего, синтетические алифатические, ароматические или частично ароматические углеводородные смолы или производный из древесных смол (канифоли) эфир канифоли и политерпен.

В общей сложности изобретение обеспечивает эффект, заключающийся в том, что агент набухания проникает в промежуточное пространства молекул резины и оттесняет молекулы друг от друга, однако химические точки соединения между полимерными цепочками сохраняются. В результате этого снижаются или прерываются физические силы притяжения. Возникающий больший объем и размягчение приводит к более тщательному и более однородному смачиванию воском.

После расплавления воска в асфальтомешалке битум может более интенсивно вступать в контакт с набухшей структурой молекул резины, при этом не требуется относительно большого количества маслянистых компонентов битума для набухания. В результате этого снижается изменение или отверждение битума в результате извлечения маслянистых компонентов. Расплавленный воск снижает вязкость битума в горячей асфальтовой смеси и в результате этого позволяет осуществлять точное уплотнение асфальта и снижение температуры при изготовлении и укладке асфальта. После охлаждения асфальта воск затвердевает и, таким образом, повышает в результате своей твердости сопротивление асфальта деформациям. Факультативный полиоктенамер образует при изготовлении асфальта связи, которые повышают совместимость резины и битума.

В отличие от мелких частиц резины все изготовленные согласно настоящему изобретению агломераты можно транспортировать без каких-либо трудностей с помощью дозаторов, которые предусмотрены в асфальтосмесительных установках, например с помощью шнековых транспортеров или пневматических транспортеров, которые применяются также и для гранул из волокнистых материалов. Таким образом, обращение с беспыльными агломератами снижает также риск взрыва пыли.

Агломераты при изготовлении асфальта дозировано подают непосредственно в асфальтомешалке по отношению к битумной массе с долей 1-30 мас.%, предпочтительно 5-20 мас.%.

Добавление агломератов в горячие минеральных веществ можно производить до, во время или после добавления битума.

Предпочтительно добавление производят за несколько секунд перед загрузкой битума, так как в этот момент времени более высокая температура и сильные усилия сдвига приводят к быстрому превращению агломератов в пригодную для переработки форму, предварительному распределению частиц резины, а также к термическому активированию резины.

В процессе перемешивания асфальта теплота разжижает воск, а также факультативные повышающие адгезию вещества и быстро высвобождает активированные частицы резины. Активирование с помощью предварительного набухания обеспечивает более быстрое и более интенсивное взаимодействие с

- 6 023575 битумом, так что получают лучшие свойства асфальта по сравнению с используемым до настоящего времени добавлением частиц резины в способе сухой переработки.

В случае факультативного полиоктенамера в качестве реактивного полимера улучшается совместимость резины и битума в результате образования химических связей. Расплавленный воск снижает повышенную резиной вязкость асфальтовой смеси, в результате чего достигается лучшая способность для переработки при получении слоев асфальта с помощью асфальтоукладчиков и необходимая степень уплотнения надежно достигается при уплотнении с помощью укатки.

В отличие от плавного снижения вязкости при температуре окружающей среды используемый здесь воск при температуре окружающей среды оказывает не размягчающего действия, а повышающее прочность действие.

Уменьшение вязкости позволяет снижать при использовании частиц резины обычно необходимые высокие температуры для изготовления асфальтовой смеси и слоя асфальта. В результате этого экономится энергии для нагрева, а уменьшение выбросов СО₂ и паров битума и аэрозолей защищает окружающую среду и повышает безопасность труда.

Дополнительным положительным эффектом для окружающей среды является высококачественное повторное использование старых шин в соответствии с законом о кругообороте и безотходных технологиях и переработке отходов. До настоящего времени большую часть поступающих старых шин используют с низкой энергетической ценностью.

Кроме того, экономятся полимеры для изготовления модифицированных полимерами связующих веществ, так как их заменяют прорезиненным согласно настоящему изобретению.

Кроме того, применение натуральных масел или вторично использованных смазочных масел в качестве агента набухания способствует экономии ограниченных ресурсов нефти.

Изобретение от изготовления агломерата из активированной резины и воска и до применения асфальта или битумных масс или других применений вызывает неожиданные с технологической точки зрения и благоприятные эффекты, которые только на основании последующих комплексных замыслов могут быть установлены со следующими результатами.

1. Состав битума описывают, как правило, на основании коллоидно-химической модели. В соответствии с этим она состоит из субмикроскопически малых твердых частиц (коллоидов), так называемых асфальтенов, и окружающей жидкой (маслянистой) фазы дисперсионной среды, так называемых мальтенов. Эта система стабильна в течение длительного времени, так как мальтены стабилизируют асфальтены. Механические свойства битума определяют с помощью следующих факторов:

доли фазы асфальтена; вязкости фазы мальтенов.

Объемная доля фазы асфальтенов повышается с падением температуры. То есть при низких температурах молекулы из фазы мальтенов переходят в фазу асфальтенов. При возрастающей температуре молекулы из асфальтенов снова переходят в фазу мальтенов.

Эта модель объясняет возрастающую твердость и жесткость битума при низких температурах под действием увеличения твердой фазы асфальтенов.

Под действием набухания частиц резины в битуме из битума извлекаются маслянистые компоненты (мальтены) и фиксирируются в резине. Частицы резины при этом увеличиваются в объеме (до двух раз) и размягчаются. Такой эффект на битум подобен тому, как это имеет место при охлаждении: доля твердой фазы асфальтенов возрастает и битум затвердевает.

Чем полнее будет предупреждаться набухание резины уже в результате добавления агента набухания, тем незначительней будет поглощение компонентов битума, и тем меньше будут меняться свойства битума. Таким образом, значительно сохраняется гибкость и, вместе с этим, благоприятные низкотемпературные свойства битума.

2. Достигнутое в известной степени блокадное действие масла в резине можно раскрыть за счет того, что согласно изобретению гранулят резины подвергается предварительному набуханию под действием агента набухания. Это набухание предотвращает процесс, который протекает при использовании порядка согласно уровню техники в мокром способе. Согласно изобретению здесь гранулят резины вводится в горячий, часто еще очень раскаленный битум. Во время так называемого времени созревания низкомолекулярные компоненты мигрируют из горячего битума в гранулят резины и приводят к набуханию этого гранулята, то есть части масляной фазы (мальтены) битума мигрируют в резину. Битум с низким содержанием мальтенов менее гибкий и в результате этого хрупкий и менее холодостойкий.

Таким образом, предварительное набухание согласно настоящему изобретению приводит к тому, что уже до изготовления асфальта снижается поглошающая способность резины. Таким образом, по меньшей мере, частично снижается извлечение масел из битума во время фазы нагрева при смешивании и транспортировании, причем обезпечивается то, что в образованной затем смеси битум сохраняет свои первоначальные характеристики.

Следовательно, необходимо исходить из того, что благодаря этому можно более точно использовать более твердые сорта битума во взаимосвязи с модифицированием резиной, так как можно лучше регулировать и овладеть эффектом опережения для извлечения масел в мокром способе.

- 7 023575

Агент набухания согласно настоящему изобретению может действовать в качестве управляющего параметра для свойств битума или даже может использоваться следующим образом.

В зависимости от имеющегося битума и/или качества используемого в составе асфальта снятого асфальта с помощью этого управляющего параметра можно оказывать влияние на и регулировать качество содержащейся в асфальтовой смеси полученной доли битума.

Технологическая завершающая ступень изобретения представляет собой добавление изготовленного согласно настоящему изобретению агломерата в смесительную установку для асфальта, однако изобретение может использоваться также в специальном связующем веществе. Агломерат оказывает чрезвычайно положительные эффекты в том случае, если его применяют вместо необработанной резиновой муки, но в мокром способе. Как агенты набухания, так и доли воска повышают вязкость. Этот эффект можно использовать для повышения эффективности производства при использовании этого способа, при этом или повышается производительность, или значительно снижается расход энергии.

Кроме того, возникают также преимущества в тех областях применения, в которых используется модифицированный резиной битум для обработки поверхности дорог. В этом случае такой битум наносят на поверхность с помощью горячего распыления. На последующем рабочем этапе на горячую поверхность наносят и укатывают агрегаты.

Для процесса распыления повышенная вязкость наоборот оказывается предпочтительной. Наряду с этим благодаря указанной выше точной возможности использования состава битума можно получить значительное улучшение процесса.

Внесенные в матрицу асфальта набухшие частицы резины по своему действию в охлажденном асфальте остаются высокоэластичными. Так как также при характеристике долговременной эксплуатации не исходят из того, что значительные фазы мальтенов не осядут в резину, повышенную эластичную характеристику можно использовать для того, чтобы применять сравнительно более твердые связующие вещества для производства асфальта. В результате этого можно разрабатывать заметно более прочные рецепты асфальта. Экономичное изготовление асфальтовой смеси в настоящее время можно обеспечить только в том случае, если будет преобразовано повторное использование снятого асфальта. Так как снятые асфальты, как правило, не содержат модифицированные эластомером связующие вещества, то в при добавлении свежего битума необходимо обеспечить компенсацию. Для этого в случае модифицированного полимера битуме были разработаны так называемые варианты КС (вторичное использования), которые пригодны для повторного использования до 20 мас.% снятого асфальта. Если хотят использовать большие доли снятого асфальта, то необходимо применять другое вяжущее вещество, в которое внесены более высокие доли полимеров. Как правило, на каждый сорт можно получить только два варианта, а именно до 20% добавок КС и до 50% добавки снятого асфальта. Если, например, используют 30% КС, необходимо неизбежно использовать вариант до 50%. Это взаимосвязано с дополнительными расходами, так как более высоко модифицированные сорта битума стоят дороже. Для добавок свыше 50% КС до настоящего времени не существуют пригодные вяжущие вещества. Однако в будущем как раз здесь технологии подготовки позволят достигнуть более высокой экономичности.

С технологическим преобразованием изобретения в каждой смесительной установке можно будет точно определять необходимую долю резины для соответствующего производственного процесса, то есть каждая смесь будет содержать - как это уже было показано с помощью эффекта управления - точное модифицированное количество гранулята резины. Дополнительно в каждой смесительной установке будет экономиться пространство для бака и энергия.

Следует выделить свойства готовой смеси, так как испытанные до настоящего времени сорта асфальтовых смесей требовали высококачественной рецептуры для контейнерных терминалов и дорог, которые подвергаются высоким нагрузкам. Так, например, щебнемастичные асфальты (8МА) отличаются очень хорошей стойкостью и высокой износостойкостью. Как правило, для этой цели используют модифицированные полимером связующие вещества. Результаты по оценке уровня техники показали, что при традиционных эксплуатационных характеристиках не существует никаких значительных различий между модифицированными резиной и модифицированными полимерами сортами смеси. В характеристике стойкости, измеренной при испытании образования колеи, в результате применения агломерата согласно настоящему изобретению были выявлены явные преимущества после испытания образования колеи.

Следовательно, изготовление агломерата на практике может включать, в сущности, следующие этапы.

Этап 1. Получение просеянной фракции частиц резины с гранулометрическим составом 0,05-5 мм, предпочтительно, 0,2-1,2 мм, которые получают при температуре окружающей среды с помощью механического способа из старых шин, причем посторонние вещества и стальные, а также тканевые волокна отделяют с помощью магнитных и механических способов.

Этап 2. Активирование резины с помощью набухания с использованием пригодных для этого жидкостей, например вместо обогащенных ароматическими углеводородами масел применяют получившие распространение в резиновой промышленности нафтеновые масла, причем неожиданно было установлено, что также натуральные масла, например растительное масло, парафиновые масла, вторично исполь- 8 023575 зованные смазочные масла и плавящие при температуре примерно 20-40°С парафины, которые получают в виде фракции, полученной в результате выкипания, потока продукта синтеза Фишера-Тропша.

Предпочтительное осуществление набухания происходит при добавлении меньшего количества по сравнению с максимальным поглощаемым количеством агента набухания при механическом перемешивании. Перемешивание обеспечивает однородное распределение агента набухания.

Этап 3. В результате добавления воска образуется фактически разновидность покрытия из активированных под действием набухания частиц резины с понижающей вязкость восковой добавкой, факультативным полиоктенамера и факультативными, повышающими адгезию веществ и, таким образом, изготовление агломератов из этих компонентов, в результате чего возникает согласно настоящему изобретению равномерное распределение понижающего вязкость воска на резине. Для этой цели пригодны все основанные на непрерывной или периодической работе способы, в которых перемешивают расплав из воска/полиоктенамера и повышающих адгезию веществ с предварительно нагретыми частицами резины. Особенно пригодными являются, например, мешалки, производящие завихрение частиц резины с помощью вращающихся встроенных элементов или лопастей мешалки и обеспечивающие в результате повторяющегося контакта завихренных частиц равномерное распределение воска. В качестве альтернативы воск и факультативно полиоктенамер, а также факультативно повышающие адгезию вещества можно подавать в смеситель в твердой форме вместе с подводом технологического тепла. Предпочтительный вариант осуществления заключается в применении фрикционных мешалок, например мешалок для смешивания жидкостей или турбинных мешалок. Такие мешалки под действием сил трения и усилия сдвига вырабатывают необходимое тепло. После загрузки частиц резины и начала перемешивания можно загружать агент набухания, воск, факультативный полиоктенамер, а также факультативные повышающие адгезию вещества в любой последовательности или же одновременно. Добавление составляющих, однородное перемешивание и расплавление воска может производиться в одном рабочем процессе. Факультативный полиоктенамер повышает совместимость резины и битума за счет химического сшивания.

Для нанесения покрытия на частицы резины особенно пригодными являются все способы, которые дополнительно к распределению расплава воска одновременно агломерируют частицы в большие агрегаты диаметром 1-40 мм. При этом расплав из воска и полиоктенамера служит в качестве связующего вещества для частиц резины. Факультативное добавление повышающих адгезию веществ может повысить интенсивность агломерации. Для этого, среди прочего, могут применяться следующие используемые в области переработки пластмасс и в других областях способы:

способ прессования с применением бегунов и формообразующей матрицы; способ экструзии.

Альтернативный этап. Отдельное изготовление агломератов.

Добавление согласно изобретению воска в частицы резины и образование агломерата может также производиться с помощью приведенных выше этапов технологического процесса в две следующие друг за другом технологические операции, причем также здесь факультативный полиоктенамер улучшает совместимость резины и битума с помощью химического сшивания.

Состав агломерата характеризуется следующим: частицами резины диаметром 0,05-5мм;

набуханием при комнатной температуре или повышенной температуре выше температуры плавления агента набухания, поглощенного нафтенового масла или парафинового масла, или вторично использованного смазочного масла, или натурального масла, или плавящегося при температуре 20-40°С парафина из синтетического гача, получаемого в процессе синтеза углеводородов на базе окиси углерода и водорода. Доля агента набухания может доходить до такой же массы частиц резины;

долей 1-50 мас.% по отношению к частицам резины, воском с точкой затвердевания свыше 50°С; долей 0,1-10 мас.% по отношению к частицам резины, полимерным воском из полиоктенамера (Уе81еиатег®);

долей 0,1-5% повышающих адгезию веществ, например смол или полиизобутена.

Применение при изготовлении асфальта и уложенный асфальт с признаками, заключающимися в том, что агломераты при изготовлении асфальтов в доле 1-30 мас.%, предпочтительно, 5-20 мас.% по отношению к массе битума дозировано загружают непосредственно в известную асфальтомешалку;

добавление агломератов в горячие минеральные вещества производится до, во время или после добавления битума, причем было доказано то, что, если добавление производится за несколько секунд до добавления битума, так как более высокая в этот момент времени температура большие усилия сдвига в асфальтомешалке приводят к быстрому переводу агломератов в удобную для переработки форму, к предварительному распределению частиц резины, а также к термическому активированию резины;

в процессе смешивания асфальта теплота затем мгновенно разжижает воск и быстро высвобождает активированные частицы резины, причем активирование с помощью предварительного набухания приводило к ускоренному и более интенсивному взаимодействию с битумом, так что получают лучшие свойства асфальта по сравнению с сухим добавлением частиц резины;

набухшие гранулы вносят дополнительную составляющую воска, которая приводит к снижению

- 9 023575 вязкости, обеспечивают преимущества для переработки, целенаправленное уплотнение, экономию энергии и снижение выбросов и при температуре окружающей среды повышают сопротивление асфальта деформациям;

активированные с помощью набухания частицы резины и более интенсивное взаимодействие с битумом приводят к улучшению свойств асфальта;

набухание перед агломерацией предотвращает, чтобы при набухании резины из битума в асфальте не извлекались маслянистые компоненты, тем самым обеспечивая противодействие затвердеванию битума, улучшают количественно и качественно свойства в асфальте относительно достижимых показателей.

Далее изобретение объяснется на примерах осуществления, сначала с помощью таблиц, а затем с помощью документально подтвержденных испытаний на фиг. 1

На фигурах показано:

фиг. 1 - графическое изображение вязкости модифицированных битумов по мере протекания во времени процесса модификации с вариантами:

1) 20 мас.% частиц резины, 2 мас.% ароматического масла;

2) 19,1 мас.% частиц резины, 0,9 мас.% полиоктенамера (Ус51спашсг ®), 2 мас.% ароматического масла;

3) 22 мас.% активированного сыпучего материала из 9/10 частиц резины и 1/10 легкоплавкого парафина из синтеза Фишера-Тропша (РТ);

4) 22 мас.% активированного сыпучего материала из 9/10 частиц резины и 1/10 минерального масла;

5) 22 мас.% активированного сыпучего материала из 4/6 частиц резины, 1/6 минерального масла и 1/6 воска РТ с точкой затвердевания 102°С (8а5оЬй®);

6) 22 мас.% активированного сыпучего материала из 4/6 частиц резины, 1/6 легкоплавкого парафина из синтеза РТ и 1/6 воска РТ (БазоЬй®).

Фиг. 2 - изображение точки размягчения по кольцу и шарику (измеренно в соответствии с ΌΙΝ ΕΝ 1427) модифицированного резиной шин битума по мере протекания во времени изготовления с помощью перемешивания при температуре 180°С; 78 мас.% базового битума В 80/100 с вариантами согласно фиг. 1, а именно

2) 19,1 мас.% частиц резины, 0,9 мас.% полиоктенамера (Ус51спашсг®), 2 мас.% ароматического масла;

3) 22 мас.% активированного сыпучего материала из 9/10 частиц резины и 1/10 легкоплавкого парафина из синтеза Фишера-Трошпа;

6) 22 мас.% активированного сыпучего материала из 4/6 частиц резины, 1/6 легкоплавкого парафина из синтетического РТ и 1/6 воска РТ (8а5оЬй®).

Фиг. 3 - изображение текучести (измерено 8АВ1ТА В4Т, ТС I ΜΌ 12) модифицированного резиной шин битума по мере протекания во времени изготовления с помощью перемешивания при температуре 180°С; 78 мас.% базового битума В80/100 с вариантами согласно фиг. 1 и 2, а именно

2) 19,1 мас.% частиц резины, 0,9 мас.% полиоктенамера (УсзЮпашсг®), 2 мас.% ароматического масла;

3) 22 мас.% активированного сыпучего материала из 9/10 частиц резины и 1/10 легкоплавкого парафина из синтеза Фишера-Тропша;

5) 22 масс.% активированного сыпучего материала из 4/6 частиц резины, 1/6 минерального масла и 1/6 воска РТ с точкой затвердевания 102°С (8а5оЬй®);

6) 22 мас.% активированного сыпучего материала из 4/6 частиц резины, 1/6 легкоплавкого парафина из синтеза РТ и 1/6 воска РТ (8а5оЬй®).

Лучший способ осуществления изобретения

В приведенной ниже табл. 1 продемонстрировано в первую очередь изготовление агломерата согласно настоящему изобретению, причем легко агломерированный продукт изготовлен из 66,6 мас.% частиц резины (диаметр 0,2-0,8 мм), 16,7 мас.% различных агентов набухания и 16,7 мас.% парафинового воска, полученного из синтеза Фишера-Тропша с точкой затвердевания 102°С в мешалке РМ10 для смешивания жидкостей при частоте вращения 3600 (об/мин).

- 10 023575

Таблица 1

Продукт	Агент набухания	Последовательность добавления	Время перемешивания [минуты]	Максимальная температура перемешивания [°С\|	Качество продукта
1	Парафин РТ ·	Агент набухания, воск ГТ·*	7:50	83	Сыпучий, однородный*
2	Парафин РТ	Агент набухания, воск РТ	5:00	120	Сыпучий, однородный
3	Растительное масло	Агент набухания, воскРТ	4:40	86	Сыпучий, однородный
4	Вторично использованное смазочное масло	Агент набухания, воск КГ	5:05	86	Сыпучий, однородный

5

Вторично использованное смазочное масло

Агент набухания, воск ГТ

3:45

86

Сыпучий, однородный

*: \Уак5о1 А (парафин из синтетического гача, получаемого в процессе синтеза углеводородов на базе окиси углерода и водорода, точка плавления 32°С).

#: 8ЮгЛи.\ ЫаШте.

**: 8а5оЬй® (парафиновый воск из синтетического гача, получаемого в процессе синтеза углеводородов на базе окиси углерода и водорода, точка затвредевания 102°С).

##: Однородность распределения парафинового воска из синтетического гача, получаемого в процессе синтеза углеводородов на базе окиси углерода и водорода, исследовали путем определения содержания воска в выборочных пробах посредством ΌδΟ.

Гранулят резины загружают в мешалку, запускают процесс перемешивания и взаимосвязанное с ним выделение тепла и в заключение добавляют агенты набухания и воск в различной последовательности. В результате внезапного повышения потребления тока (измерение градиента) мешалки при температуре примерно 85°С устанвливают плавление воска и завершают процесс перемешивания. Равномерность распределения воска подтверждается в выборочных пробах с помощью дифференциальной калориметрии.

Пример согласно табл. 1 подтверждает обоснованность, в частности, признаков пп.1-10 формулы изобретения с точки зрения их воспроизводимости.

Затем изображается воздействие нескольких описанных в следующей таблице 2 агломератов из резины, агента набухания, парафинового воска на свойства битума при добавлении 12 мас.% резины и, соответственно, 18 мас.% нескольких продуктов из предыдущей таблицы 1, причем используют битум ΝνЪй Е60 с прониканием иглы 64 1/10 мм.

Таблица 2

Продукт	Проникание⁹ [1/10 мм]	КиК [°С]*	Пластичность** [ мм]	Упругий возврат** [%]	Вязкость[мПа]
Резина	43	59,2	173	60	1380
1	62	94,5	76	54	510
3	52	87,5	90	56	640
4	46	86,5	103	61	650

*: КиК -точка размягчения, метод кольца и шарика (ΌΙΝ ΕΝ 1427). #: Проникновение иглы при температуре 25°С (ΌΙΝ ΕΝ 1426). **: Пластичность при 25°С (ΌΙΝ ΕΝ 13389). ##: Упругий возврат при 25°С (ΌΙΝ ΕΝ 13389).

Агломераты смешивают с битумом с помощью перемешивания при температуре 160°С. В качестве сравнительного испытания соответствующее количество чистых частиц резины таким же образом вносили в битум. Большее проникновение иглы по сравнению с модификацией чистой резиной смесями с продуктами 1, 3 и 4 показывает, что отверждение битума под действием поглощения компонентов битума в значительной мере снижается и с продуктом 1 почти полностью исключается. Кроме того, отчетливо видно снижающее вязкость действие по сравнению с испытанием при использовании чистой резины.

На основании табл. 3 и 4 поясняется первый пример для изготовления и укладки асфальта с изготовленными согласно настоящему изобретению агломератами, причем выбрано добавление агломератов

- 11 023575 в виде сыпучего материала из мешков.

Необходимо изготовить щебнемастичный асфальт 8МА 16 8 с добавляемыми непосредственно в асфальтомешалку активированными согласно настоящему изобретению частицами резины и уложить на дорогу.

При этом используют следующие, приготовленные в мешалке для смешивания жидкостей частицы резины, которые до набухания имеют размер частиц 0,2-0,4 мм.

Таблица 3. Состав использованных активированных частиц резины

	Резиновый продукт М	Резиновый продукт Р
Доля частиц резины [масс. %]	66,7	66,7
Тип агента набухания	Вторично использованное, очищенное смазочное масло*	Растительное масло #
Доля агента набухания [масс. %]	16,65	16,65
Доля воска РТ ** [масс. %]	16,65	16,65

*: 81огйих Ргетшт #: 81огйих Ыа1иге **: 8а8оЬй®.

Активированные частицы резины в полиэтиленовых мешках подавали простым образом ленточным транспортером перед добавлением битума непосредственно в асфальтомешалку. Добавляемое количество составляет 11 кг на каждую тонну асфальтовой смеси, чтобы достичь 12% доли резины по отношению к битуму В 50/70.

Асфальтовая смесь приготовлена при температуре 170°С.

При укладке на дорогу температура асфальтовой смеси в дорожно-отделочной машине составляет 160°С.

Уложенная для целей испытания асфальтовая смесь и пробные керны из готового слоя асфальта имеют согласно табл. 4 следующие параметры.

Таблица 4. Свойства приготовленных асфальтов и точка размягчения экстрагированных связующих веществ

	Резиновый продукт М	Резиновый продукт Р
Просев минеральных веществ
0,063мм [масс. %]	14,1	13,5
0,25 мм [масс. %]	15,5	14,5
0,71мм [масс. %]	17,0	16,4
1,00 мм [масс. %]	26,5	23,9
2,00 мм [масс, %]	31,9	30,1
5,00 мм [масс. %]	43,0	40,4
8,00 мм [масс. %]	65,8	52,6
11,20 мм [масс. %]	67,4	63,0
16,00 мм [масс. %]	98,2	98,4
22,40 мм [масс. %]	100,0	100,0

- 12 023575

Растворимое содержание связующего вещества [масс. %]	6,0	5,9
Нерастворимая доля резины [масс. %]	0,6	0,6
Общее содержание связующего вещества [масс. %]	6,6	6,5
Точка размягчения КиК [°С] (по методу кольца и шарика)	75,0	74,4
Содержание полостей МРК * [масс. %]	2,8	2,2
Содержание полостей в керне [масс. %]	2,6	2,5
Скорость деформации в точке поворота г.'й'Ю’⁴	0,9	0,6
Удлинение через 10000 нагрузочных циклов **	9,8	8,0
Снижение водочувствительности, Снижение Предел прочности при раскалывании [%]	15,3	8,9

*: Образцы для испытания по Маршаллу.

**: Асфальт-ТР, часть §1Б: одноосное испытание порога давления, 1999.

Из-за доли воска РТ в экстрагированном связующем веществе возникает повышенная точка размягчения КиК (по методу кольца и шарика). Проверенные свойства асфальта показали на основании испытаний, что прямое добавление активированных и содержащих воск частиц резины приводит к исключительным свойствам асфальта с высокой стойкостью к деформациям и незначительной водочувствительностью.

Предварительное набухание и достигнутое в результате этого активирование резины улучшает изготовление модифицированного резиной битума в соответствии с известным уровнем техники с новыми и неожиданно проявившимися свойствами.

Второй пример изготовления и укладки асфальта с агломератами, приготовленными согласно настоящему изобретению, объясняется на основании табл. 5, причем добавление агломератов в виде сыпучего материала производится с помощью пневматической подачи.

При использовании резинового продукта М в соответствии с первым примером согласно табл. 3 и битума В50/70 необходимо изготовить щебнемастичный асфальт 8МА 8 НтЬ.

Активированные, содержащие воск частицы резины с помощью пневматической системы подают в асфальтомешалку до добавления битума. Хотя пневматическая система транспортировки используется, как правило, для добавления гранул из целлюлозного волокна, однако ее можно успешно использовать также для добавления изготовленных согласно настоящему изобретению агломератов. Кроме того, при использовании резины для изготовления щебнемастичного асфальта целлюлоза не требуется.

В случае укладки асфальта для целей испытаний в различных местах можно отбирать и исследовать пробы, которые затем согласно табл. 5 имеют следующие параметры.

- 13 023575

Таблица 5. Свойства проб асфальта и экстрагированных связующих веществ в различных местах уложенного для целей испытаний асфальта

	Проба 1	Проба 2	Проба 3
Просев минеральных веществ
0,063мм [масс. %]	12,9	13,1	13,1
0,126 мм [масс. %]	14,8	15,1	15,1
2,00мм [масс. %]	32,4	32,5	32,6
5,50 мм [масс. %]	61,4	62,0	61,1
8,00 мм [масс. %]	95,8	96,1	96,8
11,2 мм [масс. %]	100	100	100
Растворимое содержание связующего вещества [масс. %]	6,7	6,9	6,8
Общее содержание связующего вещества [масс. %]	7,0	7,2	7,1
Точка размягчения Кик [°С] (по методу кольца и шарика)	87,5	87,5	88,4
Содержание полостей МРК * [масс. %]	2,5	2,5	2,3
Упругий возврат ** [%]	60	60	59

*: Образцы для испытания по Маршалу.

**: при температуре 25°С согласно ΌΙΝ ΕΝ 13398.

Следует указать на то, что точка размягчения и упругие возвраты экстрагированных из пространственно разделенных проб асфальта связующих веществ обладают параметрами, которые подтверждают, что при прямом добавлении в асфальтомешалку достигается однородное распределение активированных частиц резины и изготовляется однородный модифицированный агломератами согласно настоящему изобретению асфальт с улучшенными свойствами.

С помощью фиг. 1, 2 и 3 на примерах понятно изображен также процесс согласно настоящему изобретению, начиная с соответствующей уровню техники ступени 1) модификации до перехода до полного эффекта согласно настоящему изобретению в соответствии со ступенями 5) и 6) модификации.

Здесь с помощью графического представления объясняются неожиданные эффекты и преимущества настоящего изобретения в соответствии с мокрым способом по сравнению с обычными битумами на основе резины в соответствии с уровнем техники с помощью измерения важных свойств. Во всех испытаниях из 78 мас.% битума класса проникновения 80/100 и частиц шинной резины, а также других добавок и активированных согласно настоящему изобретению набухших сыпучих материалов изготавливали с помощью перемешивания при температуре 180°С модифицированные резиной битумы.

На фиг. 1 показана вязкость модифицированных битумов с протеканием во времени процесса модификации. Первая модификация 1) с 20% шинной резины и 2% ароматического масла соответствует уровню техники. С увеличением времени перемешивания происходит повышение вязкости модифицированного битума в результате набухания резины. После прохождения максимума вязкость снова снижается в результате частичного растворения резины. Для получения желаемых свойств в отношении стойкости к деформациям и упругости изготовленного таким образом асфальта необходимо растворение только части резины. Поэтому модифицированный резиной битум можно использовать только в течение короткого промежутка времени для изготовления асфальта, который находится около максимума вязкости. Если в результате неисправностей в цепочке снабжения возникнут задержки и слишком сильное растворение резины, то в таком случае связующее вещество больше нельзя будет использовать. Связующее вещество в таком случае необходимо возвратить в установку для модификации и переработать. Это означает значительные экономические убытки для изготовителя связующего вещества и экономическими потерями в результате перенесения сроков асфальтирования.

- 14 023575

Согласно второй модификации 2) часть резины заменили полиоктенамером. В результате этого ход кривой вязкости в незначительной степени изменяется, однако вязкость остается на таком же высоком уровне.

Согласно третьей модификации 3) битум модифицировали активированным набухшим сыпучим материалом, состоящим из 9/10 частиц резины и 1/10 легкоплавкого парафина из синтеза ФишераТропша. Этот и другие три сыпучих материала изготавливали в вырабатывающей тепло мешалке для смешивания жидкостей. Полученный модифицированный битум обладал уже четко пониженной вязкостью.

Четвертая модификация 4) происходила аналогично третьей 3), однако сыпучий материал изготавливали из 9/10 частиц резины и 1/10 минерального масла. В результате этого получали пониженную еще в большей степени вязкость модифицированного битума.

Пятая и шестая модификации 5) и 6) происходили аналогично третьей 3), однако сыпучий материал согласно настоящему изобретению изготавливали из 4/6 частиц резины, 1/6 воска РТ (точка затвердевания 102°С, 8а5оЪй®) и 1/6 агента набухания, то есть минерального масла в 5), а также легкоплавкого парафина из синтеза по методу Фишера-Тропша в 6).

Модифицированные согласно настоящему изобретению битумы 5) и 6) обладают самой низкой вязкостью и, тем самым, самыми большими преимуществами касательно точного уплотнения изготовленной таким образом асфальтовой смеси и наибольшим потенциалом для снижения температуры изготовления и укладки асфальта. Это означает благоприятное снижение расхода энергии и снижением выбросов (паров и аэрозолей из битумов). По сравнению с уровнем техники вязкость, по меньшей мере, уменьшена вдвое.

Кроме того, в модификациях 5) и 6) с использованием активированных, набухших сыпучих материалов неожиданно было обнаружено, что примерно через 100 минут времени перемешивания достигается остающаяся практически постоянной вязкость. Постоянная вязкость означает большие технологическими и связанные с логистикой преимущества для дальнейшего использования модифицированного битума, так как промежуток времени с постоянной вязкостью, то есть с необходимым соотношением набухания и только с незначительным растворением на поверхности резины, можно многократно увеличить. Таким образом, модифицированный битум можно использовать в течение значительно большего времени для изготовления асфальта. В результате этого упрощается логистика, необходимые свойства модифицированного связующего вещества достигаются с большей надежностью и риск необходимости обратной отправки и переработки пришедших в негодность в результате слишком большого растворения резины партий значительно сокращается.

На фиг. 2 показано воздействия модификации на точку размягчения битума по методу кольца и шарика. Высокая точка размягчения означает хорошее сопротивление деформации и устойчивость при высоких температурах в летнее время. По сравнению с модификациями резиной согласно указанной выше 1), то есть в соответствии с уровнем техники, применение активированных только с помощью агентов набухания частиц резины при модификациях 3) и 4) снизило отрицательным образом точку размягчения. Применение изготовленных с помощью агентов набухания и воска активированнх сыпучих материалов при модификациях 5) и 6) необорот вызвало благоприятное сильное повышение точки размягчения.

На фиг. 3 показано воздействие модификаций на текучесть битума. При методе испытания 8АБ1ТА ΌΚ 4Т модифицированные резиной битумы укладывают на расположенную под углом 35° металлическую плиту при температуре 60°С. Путь течения измеряют через 4 ч. По сравнению с модификациями резиной согласно указанной выше 1) в соответствии с уровнем техники применение активированных только с помощью агентов набухания частиц резины увеличило путь течения. Это соотносится с уменьшенной вязкостью. Модификация изготовленных согласно настоящему изобретению с агентами набухания и воском, активированных сыпучих материалов в модификациях, например, 5) и 6) полностью прервало течение. Это особенно примечательно, так как одновременно вязкость в диапазоне температур переработки и применения модифицированных битумов, по меньшей мере, уменьшается вдвое.

Одновременно эти объяснения убеждают в том, что изобретение одновременно относится как к способу изготовления сыпучего материала агломератов, содержащих частицы резины и воска, так и к составу изготовленного согласно указанному способу агломерата, а также к применению этого сыпучего материала для изготовления асфальта или битумных масс с улучшенными свойствами.

Настоящее изобретение с помощью предлагаемого способа для изготовления сыпучего материала агломератов, предлагаемого промежуточного продукта, как, например, состава изготовленного согласно указанному способу агломерата, и применения этого сыпучего материала для изготовления асфальта или битумных масс с улучшенными свойствами выполняет задачу, направленную на создания конечного продукта, такого как, например, асфальт или битумные массы. Существенный и вновь скомбинированный структурный элемент Частицы резины и воск со своими неожиданно новыми свойствами и эффектами находятся в изобретательской и тесной технико-функциональной взаимосвязи до момента получения конечного продукта.

- 15 023575

Промышленная применимость

По сравнению с известными, проанализированными в начале решениями, такими как, например, раскрытыми в

ЕР 1873212 В1, согласно которому модификация резинового порошка производится с помощью набухания с 2-40% ароматических масел и последующей модификацией битума мокрым способом и предварительное набухание снижает температуру и продолжительность перемешивания при модификации битума;

νθ/1997/026299 и ΌΕ 19601285 А1, в которых описывается сыпучий гранулят, состоящий из 5095% резины и битума или полимерной пластмассы (термопластичные эластомеры или пластомеры), компоненты которого равномерно распределяются при температуре >130°С при воздействии усилий сдвига, причем может иметь место содержание до 25% добавок (сера, ускоритель вулканизации, мазут, жирные кислоты, целлюлозные волокна), и гранулят можно изготавливать из массы, которую гомогенизируют/химически связывают при высоких температурах в смесителе, или получать с помощью прессования отдельных компонентов при низкой температуре (бегунами, дисками с отверстиями), чтобы изготовить, таким образом, асфальтовую смесь с добавлением резины для дорожных покрытий с помощью добавления гранулята в процессе перемешивания асфальта в минеральные вещества или битум.

2008/0216712, где представлено изготовление гранул из гидрата окиси кальция для применения при изготовлении асфальта и/или кондиционирования грунта с помощью гранулирования гидрата окиси кальция связующим веществом (0,5-69%), причем гидрат окиси кальция служит для повышения водостойкости асфальта, способ изготовления гранул из гидрата окиси кальция для применения при изготовлении асфальта и/или кондиционирования грунта, гранулирование гидрата окиси кальция связующим веществом (0,5-69%), причем гидрат окиси кальция служит для повышении водостойкости асфальта и сцепления связующего вещества на минеральных материалах, а также резина и воск в этой заявке функционируют в качестве связующего материала, связующее вещество основано на водной основе или может быть гидрофобным и содержит, по меньшей мере, один компонент, например, битум, пластомер, эластомер, резину, измельченную резину из шин, предварительно подвергнутую реакции измельченную резину из шин, гранулы могут содержать до 30% добавок (алифатический нефтяной дистиллят, пластомер, эластомер, резина, предварительно подвергнутая реакции резина из шин), а также в качестве дополнительных компонентов могут включаться модификатор реологии, можно также указать и структурные добавки, растворители, красители, далее органические связующие вещества для гранул, масла и воски, а также гранула по своему исполнению может состоять из сердечника и оболочки из связующего вещества и оболочки из битума и высокотемпературных восков.

νθ 94/14896/СА 2152774 для изготовления битумных композиций, причем частицы резины из старых шин с помощью нагрева и сдвига подвергают набуханию в обогащенном ароматическими углеводородами углеводородном масле и, по меньшей мере, частично деполимеризируют, и диспергируют этот материал в битуме, и добавляют средство для совместимости (жидкую резину), а также, если необходимо, сшивающий агент, чтобы получить стабильное при хранении связующее вещество, и после этого маточную смесь, содержащую 25-80% диспергированной, стабилизированной резины, в битумах с наполнителями и полимерами формуют в гранулы.

ΌΕ 60121318 Т2 для изготовления зернистого каучукового материала и его применение в битуме с небольшими зернами из каучука, например, из старых шин и термоклея (полиолефины, например, РЕ, РР, ЕУЛ) при факультативном добавлении волокон с помощью способа с применением штранг -пресса, причем образующееся под действием трения тепло порядка 80 - 300°С расплавляет термоклей.

ΌΕ 4430819 С1, согласно которому для приготовления битумных смесей, в частности дорожного асфальта, добавляют резину и активированный уголь, причем активированный уголь снижает выбросы в виде пара/газа при изготовлении горячего асфальта и элюирование вредных веществ водой в холодном асфальте, изготовленном при использовании содержащего деготь вторично использованного асфальта, а резину вместе с или отдельно от активированного угля перед битумом наносят на горячие минеральные вещества или предварительно смешивают с битумом.

СН 694430 А5, где описан литой асфальт с добавлением гранулята резины, предпочтительно из старых шин, причем более низкая плотность гранулята резины по сравнению с литым асфальтом приводит к обогащению на поверхности слоя асфальта и направлена на придание эластичности поверхности, звукопоглощение и повышение свойств противоскольжения литого асфальта, преимущества изобретения заключаются в том, что набухшие гранулы вносят дополнительные компоненты воска, которые снижают вязкость (преимущества для переработки, целенаправленного уплотнение, экономии энергии, снижения выбросов) и повышают при температуре окружающей среды сопротивление асфальта деформации;

частицы резины активируются с помощью набухания и за счет интенсивного взаимодействия с битумом улучшают свойства асфальта, набухание агломератов предотвращает, чтобы при набухании резины в асфальте из битума не извлекались маслянистые компоненты и не происходило отверждение битума;

факультативный полиоктенамер улучшает совместимость резины и битума за счет химического

- 16 023575 сшивания;

не применяют вредные для здоровья/окружающей среды ароматические масла, а применяют безопасные при правильном применении нафтеновые минеральные масла, парафиновые минеральные масла, вторично использованные смазочные масла, парафины из синтеза Фишера-Тропша или воспроизводимые натуральные масла и продукт согласно настоящему изобретению используют в такой форме, в которой можно легко и безопасным образом осуществлять хранение (взрывы пыли), транспортировать, дозировать с помощью имеющихся, как правило, на асфальтосмесительной установке устройств (пневматическое транспортирование, транспортирование с помощью шнекового транспортера), благодаря чему он пригоден для непосредственного добавления в асфальтомешалку и снижает затраты (время, энергию, инвестиции на установку для модификации), благодаря чему можно предвидеть широкое промышленное применение.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ изготовления сыпучего материала агломератов, содержащих частицы резины и понижающие вязкость воски с точкой затвердевания свыше 50°С, путем предварительного набухания частиц резины и добавления воска со следующими этапами технологического процесса, на которых:

a) активируют резину путем набухания и применения агента набухания;

b) добавляют расплав из понижающего вязкость воска к активированным путем набухания частицам резины;

c) агломерируют активированные под действием набухания частицы резины понижающим вязкость воском путем приготовления смеси перемешиванием или воздействия давления.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что воски с точкой затвердевания свыше 50°С выбраны из нефтяных парафинов, парафинов из синтетического гача, получаемого в процессе синтеза углеводородов на базе окиси углерода и водорода, амидных восков, горных восков, полимерных восков, сложных эфиров глицерина.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что агент набухания выбран из группы, включающей нафтеновые или парафиновые минеральные масла, вторично использованные смазочные масла, натуральные масла или легкоплавкие парафины из синтеза Фишера-Тропша.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что добавляемый на этапе Ь) расплав дополнительно содержит полиоктенамер.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе с) активированные под действием набухания частицы резины дополнительно агломерируют повышающими адгезию веществами, выбранными из смол и полиизобутенов.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что применяют чистые, полученные при температуре окружающей среды частицы резины из произведенных механическим путем просеянных фракций.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что применяют чистые, полученные криогенным путем частицы резины из произведенных механическим путем просеянных фракций.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что применяют смесь из чистых, полученных как при температуре окружающей среды, так и криогенным путем частиц резины из произведенных механическим путем просеянных фракций.
9. Способ по одному из пп.1-8, отличающийся тем, что на активированных набуханием частицах резины формируют слой, получаемый путем добавления воска.
10. Способ по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что добавляют воск с 1-50 мас.% расплава из воска по отношению к массе резины.
11. Способ по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что добавляют воск с 25-35 мас.% расплава из воска по отношению к массе резины.
12. Способ по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что добавляют полиоктенамер с количеством в расплаве из воска 1-50 мас.%.
13. Способ по одному из пп.1-9, отличающийся тем, что добавляют полиоктенамер с количеством в расплаве из воска 25-35 мас.%.
14. Способ по одному из пп.1-13, отличающийся тем, что добавляют 0,1-5 мас.% повышающих адгезию веществ, например смол или полиизобутенов, для обеспечения интенсивности агломерации.
15. Способ по одному из пп.1-14, отличающийся тем, что добавляют расплав из воска в течение примерно 2-3 мин к активированным набуханием частицам резины.
16. Способ по одному из пп.1-15, отличающийся тем, что получают агломераты для изготовления асфальтов или битумных масс путем непосредственного добавления в смесительную установку для асфальтовых смесей или битумных масс.
17. Способ по одному из пп.1-16, отличающийся тем, что приготавливают смесь перемешиванием в гранулу с помощью:

a) подогреваемой механической мешалки;

b) прессования с применением бегунов и формообразующей матрицы;

- 17 023575

с) экструзии или

6) вырабатывающей тепло мешалки, такой как фрикционная мешалка, мешалка для смешивания жидкостей или турбинная мешалка.
18. Способ по одному из пп.1-17, отличающийся тем, что добавляют к частицам резины воск и формируют агломераты в две следующие друг за другом технологические операции.
19. Агломерат, изготовленный способом по одному из пп.1-16 из частиц резины и воска, содержащий:

a) частицы резины с гранулометрическим составом 0,05-5 мм;

b) покрывающий частицы резины расплав из воска в количестве 1-50 мас.% по отношению к массе частиц резины и

c) поглощенный агент набухания в частицах резины в количестве 1-100% от максимально поглощаемого количества агента набухания.
20. Агломерат по п.19, отличающийся тем, что изготовлен в виде сыпучего материала с сухой поверхностью в течение 1 мин с помощью перемешивания или агломерации.
21. Способ изготовления асфальта при использовании сыпучего материала из агломератов, изготовленных способом по одному из пп.1-18, или агломерата по п.19 или 20, включающий смешивание сыпучего материала или агломератов с горячим битумом.
22. Способ по п.21, отличающийся тем, что для снижения температур при изготовлении и применении асфальта агломераты добавляют непосредственно в количестве 1-30 мас.% по отношению к массе битума до, во время или после добавления битума в асфальтомешалку.
23. Способ по п.21 или 22, отличающийся тем, что непосредственно добавляют агломераты в количестве 5-30 мас.%.
24. Способ по одному из пп.21-23, отличающийся тем, что:

a) добавление производят за 3-15 с перед добавлением битума;

b) агломераты быстро растворяют и частицы резины предварительно распределяют в течение этого промежутка времени под действием более высокой температуры и интенсивных усилий сдвига, при этом происходит термическое активирование резины;

c) во время процесса перемешивания теплота разжижает воск и быстро высвобождает активированные частицы резины;

6) температуру перемешивания регулируют в пределах 130-190°С.
25. Асфальт, изготовленный способом по одному из пп.21-24, отличающийся тем, что:

a) температура укладки составляет 120-230°С;

b) степень уплотнения находится в диапазоне 98-103%;

c) прочность при раскалывании находится в диапазоне 1,70-3,00 Н/мм²;

6) прочность при раскалывании после выдерживания в воде находится в диапазоне 1,50-2,50 Н/мм²; е) сопротивление деформации, измеренной в виде скорости деформации в одноосевом испытании порога давления, находится в диапазоне 0,6-0,9- 10^-4/п%о.
26. Применение агломератов по п.19 или 20 или полученных способом по одному из пп.1-18 в асфальте по п.25 для понижения вязкости битумной массы по сравнению с её исходной вязкостью за счет взаимодействия агента набухания и воска при стабильности снижения вязкости в смеси, длящейся до <180 мин.
27. Применение агломератов по п.19 или 20 или полученных способом по одному из пп.1-18 в асфальте по п.25 для повышения стабильности сшивания молекул резины, а также стабильности асфальтовой смеси, или смеси с битумными массами, или битумной массы.
28. Применение битумных масс с агломератами по п.1 или 20 или полученных способом по одному из пп.1-18 для обработки поверхности дорог путем распыления битумных масс и нанесения минеральных веществ.