FI58508C - Saett att foerlaena bituminoesa aemnen god vidhaeftning till stenmaterial samt tillsatsmedel haerfoer - Google Patents

Description

EjS^TI ΓβΊ ««KUMLUTUSJULKAISU r q r n q w VV utuAgcnincsskiiipt 5 850 8 +3X5 C(4S) '' : J *' 11 (51) Kv.ik.Va.3 C 10 C 3/02 // C 08 L 95/00 SUOMI—FINLAND &) 12U5/73 (22) Hakamhptivft — AncOknlnfsd*· l8.0U.73 * ' (23) Alkvpltvi—GIMgh«C»dtf l8.0U.73 (41) Tullut lulkMuI—Blhrit 27 10 73 rMMtH. nklMriMIM (4fl ΗΛηΜ,„„ „ n.

Pktent- oeh refl*t«rttyr»lMn An*6k»n utkfd och utl.«krifUn pubticond 31.10.80 (32)(33)(31) ^«tty tuolkot»—Btglrd prlorHt 26.0U.72

Ruotsi-Sverige(SE) 5527/72 Toteennäytetty-Styrkt (71) Mo och Domsjö Aktiebolag, Örnsköldsvik, Ruotsi-Sverige(SE) (72) Karl Martin Edvin Hellsten, Ödsm&l, Anders William Klingberg,

Stenungsund, Stig Erick Svennberg, Stenungsund, Ruotsi-Sverige(SE) (?U) Berggren Oy Ab (5U) Menetelmä hyvän tarttuvuuden antamiseksi bitumipitoisille aineille kiviainekseen nähden seka lisäaine tätä tarkoitusta varten - Sätt att förläna bituminösa ämnen god vidhäftning tili stenmaterial samt tillsatsmedel härför Tämä keksintö koskee menetelmää hyvän tarttuvuuden antamiseksi bitumipitoisille aineille, kuten bitumille, asfaltille ja tervalle kiviainekseen nähden erityisesti silloin, kun bitumipitoisia aineita on varastoitu pitkän aikaa lämmössä, sekä lisäainetta tätä tarkoitusta varten.

Kationisten tartunta-aineiden lisääminen bitumipitoisiin aineisiin kuten bitumiin, asfalttiin ja tervaan on hyvin yleistä ja on olennaisesti myötävaikuttanut parantavasti näiden aineiden tarttumiseen kiviainekseen. Lisättäessä tartunta-ainetta tulee kiviaines hydrofobiseksi siten, ettei vesi syrjäytä bitumipitoisia aineita Kiviaineksesta eikä estä niitä tarttumasta siihen. Tällä tavoin on esimerkiksi bitumipitoisia aineita sisältävien tienpäällysteiden kestävyyttä voitu huomattavasti parantaa. Tähän saakka on käytetty etupäässä primäärisiä alkyyliamiineja, kuten lauryyliamiinia ja stearyyli-amiinia tai diamiineja, kuten N-stearyyli-l,3~diaminopropaania.

Näillä amiineilla on kuitenkin se haitta, että kun ne liuotetaan esimerkiksi lämpimään asfalttiin ja säilytetään korkeassa lämpötilassa, ne menettävät nopeasti vaikutuksensa tartunta-aineina. Amiinien huonon lämpöstabiilisuuden vuoksi on tämän vuoksi ollut pakko lisätä amiinit itse työpaikalla välittömästi ennen käyttöä, mikä vaikeuttaa merkittävästi oikeaa annostusta ja homogeenista sekoit- 2 58508 tumista. Edelleen liittyy amiinien käsin tapahtuvaan käsittelyyn tiettyjä terveydellisiä vaaroja, koska ne ovat myrkyllisiä. Myös tertiäärisiä amiineja ja yhdisteitä, jotka sisältävät renkaaseen sitoutunutta typpeä, on ehdotettu tartunta-aineiksi. Nämä yhdisteet osoittavat tosin huomattavasti suurempaa lämpöstabiilisuutta kuin yllä mainitut amiinit, mutta ne ovat itsessään melkoisen huonoja tartunta-aineita ja niillä on huono alkutartuntakyky. Sama rajoitus osoittautuu olevan myös primääristen alkyyliamiinien ja etyleeni-oksidin välisillä addukteilla.

Nyt on osoittautunut, että bitumipitoisten aineiden tarttuvuutta kiviainekseen voidaan merkittävästi parantaa lisäämällä niihin vanhastaan tunnettuja eetteriamiineja. Tarkemmin sanoen tämä keksintö koskee menetelmää antaa bitumipitoisille aineille hyvä tarttuvuus kiviainekseen lisäämällä bitumipitoiseen aineeseen vähintään yhtä eetteriamiinia, jolla on yleinen kaava

Rl'(OCnH2n)pOCH2CH2CH2NH2 jossa R^ on suora tai haarautunut, tyydytetty tai tyydyttämätön hii-livetyketju, jossa on 6-16 hiiliatomia, n on kokonaisluku 1—4, ja p on kokonaisluku 0-4, ja että lisätään eetteriamiinin lisäksi mahdollisesti myös vähintään yhtä alkanoliamiinia, jolla on yleinen kaava (HOC H„ ) NH, m 2m q 3~q jossa m on kokonaisluku 2-4 ja q on kokonaisluku 1-3.Näiden yhdisteiden lisäämisellä bitumipitoisiin aineisiin on hyvin edullinen vaikutus bitumipitoisten aineiden alkutarttuvuuteen ja saatu tarttuvuus on monessa tapauksessa suhteellisen lämpöstabiili. Keksintö käsittää edullisesti eetteriamiinit, joissa R-^ tarkoittaa suoraa tai haarautunutta, 8-14 hiiliatomia sisältävää alkyyliryhmää. Esimerkkejä sopivista keksinnön mukaisista eetteriamiineista ovat oktoksi-, dekoksi-, dodekoksi- tai tetradekoksipropyyliamiini tai vastaava mono-, di-, tri- tai tetraetoksipropyyliamiini tai -propoksipropyyliamiini.

Keksinnön mukaisia eetteriamiineja voidaan valmistaa useilla menetelmillä. Niinpä voidaan lähteä sopivasta alkoholi-alkyleenioksi-diadduktista ja vaihtaa tunnetulla tavalla hydroksyyliryhmä halogeeniin, edullisimmin klooriin ja sen jälkeen reagoittaa halogeeniyh-diste ammoniakin kanssa, jolloin saadaan keksinnön mukainen eetteri-amiini. Vaihtoehtoisesti voidaan alkoholin tai alkyleenioksidiadduk-tin antaa reagoida akryylinitriilin kanssa, minkä jälkeen saatu reak- 58508 3 tiotuote hydrataan. Saanto tässä menetelmässä on hyvin tyydyttävä.

Myös aminoimalla suoraan sopiva alkyleenioksidi sopivan katalyytin läsnäollessa saadaan toivotut eetteriamiinit. Muita sopivia menetelmiä on antaa alkoholin reagoida formaldehydin ja suolahapon kanssa, minkä jälkeen saadun klooripitoisen eetteriyhdisteen annetaan reagoida ammoniakin kanssa. Lähtötuotteena voidaan käyttää myös alkeeniyhdisteitä, joilla on sopiva ketjunpituus yhdistämällä nämä monoalkanoliamiiniin, jossa on 2-4 hiiliatomia.

Tämän keksinnön mukaisesti on myös osoittautunut, että eetteri-amiinien lämpöstabiilisuutta bitumipitoisissa aineissa voidaan parantaa lisäämällä alkanoliamiineja, joilla on yleinen kaava (H0(yVqNH3-q jossa m ja q tarkoittavat samaa kuin yllä. Vaikutus, joka saadaan aikaan keksinnön mukaisella eetteriamiinin ja alkanoliamiinin yhdistelmällä on huomattava ja sitäpaitsi hyvin yllättävä, koska alkanoli-amiineilla ei itsessään ole mitään havaittavaa vaikutusta bitumipi-toisten aineiden tarttumiskykyyn. Mitään lopullista selitystä alka-noliamiinien synergistiseen vaikutukseen yllä määriteltyjen eetteri-amiinien yhteydessä ei voida tällä hetkellä antaa, mutta eräs teoria on, että ne sitovat bitumipitoisessa aineessa olevia tuotteita, kuten nafteenihappoja, jotka hajottavat ja/tai inaktivoivat keksinnön mukaisia eetteriamiineja.

Kun eetteriamiineja käytetään bitumipitoisessa aineessa yhdessä yllä määritettyjen alkänoliamiinien kanssa, lisätään molemmat komponentit mieluummin samanaikaisesti juoksevan seoksen muodossa, jolloin tarvitsee suorittaa vain yksi annostelu. Tämä keksintö käsittää tämän vuoksi myös lisäaineen, joka sisältää vähintään yhtä eetteriamiinia, jolla on yleinen kaava R1-(0CnH2n)p0CH2CH2CH2NH2 jossa R-^, n ja p tarkoittavat samaa kuin yllä, ja vähintään yhtä alkanoliamiinia, jolla on yleinen kaava (HOC H~ ) NH, „ m 2m q jossa m ja q tarkoittavat samaa kuin yllä esitettiin. Sopiva painosuhde alkanoliamiinin ja eetteriamiinin välillä vaihtelee luonnollisesti " 58508 kulloinkin käytettyjen yhdisteiden mukaan, mutta tavallisesti alkano-liamiinin määrä muodostaa 0-90 paino-^, ja mieluummin 10-70 paino-% laskettuna lisätyn eetteriamiinin määrästä.

Eetteriamiinin ja mahdollisen alkanoliamiinin yhteistä lisäys-määrää voidaan samoin vaihdella laajoissa rajoissa riippuen esimerkiksi sääolosuhteista ja kiviaineksen tyypistä»mutta sopivinta on pitää se välillä 0,1-5,0 % ja mieluummin välillä 0,5-^,0 % laskettuna bitumi-pitoinen aineen painosta.

Alkanoliamiineista osoittautuu erityisesti yhdistelmillä mono-tai dietanoliamiinin kanssa olevan arvokkaita ominaisuuksia. Monoeta-noliamiini antaa jonkin verran paremman tarttuvuuden kuin dietanoli-amiini, mutta jälkimmäisellä on korkeampi kiehumispiste ja tämän vuoksi pienempi taipumus kuumennettaessa poistua bitumipitoisesta aineesta. Esimerkkejä muista sopivista alkanoliamiineista ovat tri-etanoliamiini, monoisopropanoliamiini, di-isopropanoliamiini ja mono-isobutanoliamiini.

Tätä keksintöä havainnollistetaan lähemmin seuraavilla suori-tusesimerkeillä.

Esimerkki 1

Bitumipitoisten aineiden tarttumiskyvyn mittaamiseksi keksinnön mukaisten eetteriamiinien läsnäollessa lisättiin 20 pr:an asfalt-tiliuosta toisaalta pelkästään 3“dekoksipropyyliämiinia, toisaalta 3 g 3-dekoksipropyyliamiinia ja 3 g alkanoliamiinia. Asfalttiliuosta Hsäaineineen varastoitiin eri pituisia aikoja 130°C:ssa peltipurkissa, jossa oli ilmanpitävä kansi. Näytteenoton yhteydessä purkki avattiin ja n. 9 g asfalttiliuosta kaadettiin peltikannelle, jonka halkaisija oli 9 cm. Kantta pidettiin 20°C:ssa ja 30 minuutin kuluttua painettiin asfalttikerrokseen 20 märkää kiveä (koko 8-11 mm), jotka oli huuhdottu ionivaihdetulla vedellä. Vielä <30 minuutin kuluttua otettiin kivet ylös pinseteillä ja arvosteltiin visuaalisesti asfaltin peittämän pinnan suhteen prosentteina siitä pinnasta, joka oli ollut kosketuksessa asfaltin kanssa. Kaikkien 20 kiven arvostelun keskiarvo muodosti tarttuvuuden kussakin tapauksessa. Vertailumielessä lisättiin asfalttiliuokseen eetteriamiinin sijasta 3 g dodesyyli-amiinia. Saatiin seuraavat tulokset: 5 58508

Tarttuvuus, %

Aika 3-dekoksipropyyliamiinilisäys vrk. Dodesyyli- 130° - monoetano- dietanoli- trietano- isopropa- amiini- C:ssa liamiini amiini liamiini noliamiini lisäys 1 97 99 98 97 97 76 2 84 98 95 96 95 70 4 74 95 93 95 93 59 8 42 93 91 91 90 *0 12 26 92 89 90 84 25 16 18 93 87 89 80 14 20 12 92 86 85 78 6 24 9 91 85 82 76 3-dekoksipropyyliamiinin muodossa oleva eetteriamiini osoittaa merkittävästi parempaa tarttuvuutta kuin dodesyyliamiini. Erityisen huomionarvoinen on hyvä tulos ensimmäisten neljän vuorokauden aikana, joka käytön kannalta on kiinnostavin ajanjakso. Lisättäessä al-kanoliamiinia paranee lämpöstabiilisuus asfalttiliuoksessa edelleen ja tarttuvuus 3-dekoksipropyyliamiinin ja isopropanoliamiinin läsnäollessa, joka viimemainittu on se alkanoliamiini,jolla saavutetaan huonoin tulos, on 24 päivän varastoinnin jälkeen verrattavissa siihen tarttuvuuteen, joka saadaan vain 1 vuorokauden jälkeen, kun asfalt-tiliuokseen on lisätty dodesyyliamiinia. Kun asfalttiliuos ei sisällä mitään tarttuvuutta parantavaa lisäainetta, ei saavuteta mitään yllä esitetyssä arvostelussa havaittavaa tarttuvuutta.

Esimerkki 2

Samalla tavoin kuin esimerkissä 1 mitattiin asfalttiliuoksen tarttumiskykyä toisaalta pelkän 3-deköksipropyyliamiinin, toisaalta 3-dekoksipropyyliamiinin ja sen kanssa yhdessä vaihtelevien dietano-liamiinimäärien läsnäollessa. Saadut tulokset ilmenevät alla olevasta taulukosta. Taulukossa esitetyt prosenttiluvut on laskettu asfaltti-liuoksen painosta.

Tarttuvuus, %

Aika 1,5 %:n 3-dekoksipropyyliamiinilisäys vrk.

130° 0,5 % 1,0 % 1 ,5 % C:ssa - dietanoliamiinia dietanoliamiinia diet a noliamiini a 1 91 96 98 100 2 82 95 97 99 4 68 92 96 98 8 45 86 93 95 12 29 80 91 92 16 19 75 89 89 20 10 67 86 87 6 58508 Tästä esimerkistä käy ilmi, että mitä enemmän dietanoliamii-nia lisätään asfalttiliuokseen, sitä paremmaksi käy asfaltin tarttuvuus kiviainekseen. On kuitenkin huomattava, että parannus korotettaessa dietanoliamiinin määrä 1,0 %:st& 1,5 %'Λη on merkityksetön ja sen voidaan katsoa olevan arvostelun virherajojen sisällä.

Esimerkki 3

Samalla tavoin kuin esimerkissä 1 mitattiin asfalttiliuoksen tarttumiskyky toisaalta 3-oktoksipropyyliamiinin, toisaalta 3-oktok-sipropyyliamiinin ja monoetanoliamiinin sekä dietanoliamiinin seoksen läsnäollessa. Saadut tulokset ilmenevät alla olevasta taulukosta, jossa esitetyt prosenttiluvut on laskettu asfalttiliuoksen painosta.

Tarttuvuus, %

Aika 1,5 %:n 3-oktoksipropyyliamiinilisäys vrk.

130° C:ssa - 1,5 % monoetanoliamiinia 1,5 % dietanoliamiinia 1 85 99 93 2 85 99 93 4 83 98 93 8 75 97 92 12 61 96 89 16 40 95 86 20 13 94 81

Tuloksesta ilmenee, että 3~okstoksipropyyliamiinilla samoin kuin 3-dekoksipropyyliamiinilla on hyvä vaikutus asfalttiliuoksen tarttuvuuteen kiviainekseen. Alkanoliamiinien - tässä tapauksessa mono- ja dietanoliamiinien lisäys parantaa tarttuvuuden stabiilisuutta huomattavasti.

Esimerkki 4

Samalla tavoin kuin esimerkissä 3, mitattiin asfalttiliuoksen tarttuvuutta kiviainekseen, mutta kokeet suoritettiin 3-tetradekoksi-propyyliamiinin sekä mahdollisen mono- ja dietanoliamiinilisäyksen läsnäollessa. Saadut tulokset ilmenevät alla olevasta taulukosta, jossa esitetyt prosenttiluvut on laskettu asfalttiliuoksen painosta.

7 5 8508

Tarttuvuus, %

Aika 1,5 ί:η 3“tetra.dekoksipropyyliamiinilisäys vrk.

130° ;:ssa - 1,5 % monoetanoliamiinia 1,5 % dietanoliamiinia 1 74 99 94 2 62 99 9*4 4 ^3 97 93' 8 18 95 92 12 5 93 89 16 - 90 85 20 - 88 80

Tuloksista ilmenee, että 3-tetradekoksipropyyliamiinilla on positiivinen vaikutus asfalttiliuoksen tarttuvuuteen kiviainekseen. Voimakasta lämpöstabiilisuuden paranemista tapahtuu, kun sekä 3-tetra-dekoksipropyyliamiinia että mono- tai dietanoliamiinia lisätään as-falttiliuokseen.

Esimerkki 5 Tässä esimerkissä kokeet suoritettiin samalla tavoin kuin esimerkissä 3, mutta sillä poikkeuksella, että eetteriamiinin muodosti 3-(dekoksidietoks‘3)propyyliamiini. Saadut tulokset ilmenevät alla olevasta taulukosta,jossa esitetyt prosenttiluvut on laskettu asfaltti-liuoksen painosta.

Tarttuvuus, %

Aika 1,5 %'-n. 3-(dekoksidietoksi)propyyliamiinilisäys vrk.

130° C:ssa - 1,5 % monoetanoliamiinia 1,5 % dietanoliamiinia 1 89 100 96 2 60 99 95 4 25 98 93 84 97 91 12 - 97 89

Tulokset osoittavat, että 3-(dekoksidietoksi)pronyyliamiini on erinomainen asfaltin tartunta-aine, mutta että sen stabiilisuus lämpimässä asfaltissa on huonompi kuin 3“dekoksipropyyliamiinilla. Mono- tai dietanoliamiinin lisääminen parantaa kuitenkin erittäin huomattavasti 3-(dekoksidietoksi)propyyliamiinin lämpästabiilisuutta.

Claims (8)

8 58508

1. Menetelmä hyvän tarttuvuuden antamiseksi bitumipitoisille aineille kiviainekseen nähden lisäämällä bitumipitoiseen aineeseen eetteriamiinia, tunnettu siitä, että lisätään vähintään yhtä eetteriamiinia, jolla on yleinen kaava Rl"(0CnH2n)p0CH2CH2CH2NH2 jossa on suora tai haarautunut, tyydytetty tai tyydyttämätön hii-livetyketju, jossa on 6-l6 hiiliatomia, n on kokonaisluku 1-4, ja p on kokonaisluku 0-4, ja että lisätään eetteriamiinin lisäksi mahdollisesti myös vähintään yhtä alkanoliamiinia, jolla on yleinen kaava (HOC H~ ) NH, „ m 2m q 3-q jossa m on kokonaisluku 2-4 ja q on kokonaisluku 1-3·

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisätään eetteriamiini, jossa R-^ on suora tai haarautunut 8-l4 hiiliatomia sisältävä alkyyliryhmä ja n on 2 tai 3·

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että eetteriamiinia lisätään 0,2-4,0 %‘.n määrä laskettuna bitumipitoisen aineen painosta.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkanoliamiinin muodostaa mono- tai dietanoliamiini.

5. Patenttivaatimuksen 1 tai 4 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että alkanoliamiinia lisätään 10-70 %:r\ määrä laskettuna eetteriamiinin painosta.

6. Lisäaine patenttivaatimuksen 1 mukaisen menetelmän toteuttamiseksi, tunnettu siitä, että se sisältää vähintään yhtä eetteriamiinia, jolla on yleinen kaava Rl"(OCnH2n}pOCH2CH2CH2NH2 jossa R1 on suora tai haarautunut, tyydytetty tai tyydyttämätön 6—16 hiiliatomia sisältävä hiilivetyketju, n on kokonaisluku 1-4, p on kokonaisluku 0-4,ja vähintään yhtä alkanoliamiinia, jolla on yleinen kaava (H0CmH2m)qMH3-q 9 58508 jossa m on kokonaisluku 2-4 ja q on kokonaisluku 1-3.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen lisäaine, tunnettu siitä, että R^ on 6-16 hiiliatomia sisältävä alkyyliryhmä, n on 3 ja p on 1, sekä että alkanoliamiini on mono- tai dietanoliamiini.

8. Patenttivaatimusten 6-7 mukainen lisäaine, tunnettu siitä, että alkanoliamiinia on läsnä 10-70 %\n määrä laskettuna eetteriamiinin määrästä.