HU217093B

HU217093B - Bitumenkompozíciók, valamint azok előállítása és alkalmazása

Info

Publication number: HU217093B
Application number: HU9701909A
Authority: HU
Inventors: Jean-Claude Desaix; Marie-Francoise Morizur; Denis Rabiot
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij B.V.
Priority date: 1994-11-21
Filing date: 1995-11-20
Publication date: 1999-11-29
Also published as: DE69504865D1; AU3983995A; ATE171201T1; AU694818B2; US5665153A; EP0793691B1; DK0793691T3; DE69504865T2; ES2122698T3; WO1996016128A1; HUT77250A; NZ296121A; JPH10509193A; EP0793691A1

Abstract

A találmány bitűmenkőmpőzíciókra, tővábbá azők előállítására alkalmaseljárásra, valamint útépítéshez – példáűl útfelület-kiképzéshez –felhasználható bitűmeneműlziókban való alkalmazására vőnatkőzik. Atalálmány szerinti bitűmenkőmpőzíciók bitűment és a bitűmenbebelekeverve őlyan bőrőstyánkősavanhidrid-származékő(ka)t tartalmaznak,amely(ek) 12– 40 szénatőmős lánccal rendelkező mőnőalként és arrabőrőstyánkősavanhidriddel ráőltőtt fűnkciós csőpőrtőt főglal(nak)magában/magűkban. A találmány szerinti bitűmenkőmpőzíciókat úgyállítják elő, hőgy bőrőstyánkősavanhidrid-származékő(ka)t kevernekbitűmenbe. A találmány szerinti bitűmenkőmpőzíciókat fel lehethasználni útbűrkőlásra alkalmas bitűmeneműlziókban. A találmányszerinti bitűmenkőmpőzícióknak jőbb a tapadóképessége, mint az eddigismert hasőnló kőmpőzícióké, és a belőlük előállítőtt bitűmeneműlzióktörési jellemzői kedvezőbbek, mint az eddig használt bitűmeneműlziókhasőnló jellemzői. ŕ

Description

A találmány bitumenkompozíciókra, továbbá azok előállítására alkalmas eljárásra, valamint útépítéshez - például útfelület-kiképzéshez - felhasználható bitumenemulziókban való alkalmazására vonatkozik.

Útépítéshez különböző eredetű bitumeneket használhatnak fel. Bitumenemulziók gyártásához jól felhasználhatóknak tartják a savakat - nafténsavakat - természetes állapotukban is tartalmazó venezuelai nyersolajokat. Vannak más forrásból származó nyersolajok, például a közép-keleti olajok, amelyek ezeket a savakat nem tartalmazzák. Meg kell azonban jegyezni, hogy a nem nafténes bitumenekhez nafténsavakat szoktak adagolni, és ezeknek a nafténsavaknak a bekeverésével próbálják elérni a nafténes bitumenek minőségét.

A 416682 számú európai közrebocsátási iratban olyan bitumenkompozíciókat ismertetnek, amelyek a bitument és a bitumenben legalább egy polimerizált zsírsavat tartalmaznak. Ezeket a bitumenkompozíciókat útfelületek kiképzésére használatos bitumenemulziókban alkalmazzák.

Azt tapasztaltuk, hogy meglepő mértékben lehet javítani bitumenkompozíciók tulajdonságait, ha a bitumenekbe jellegzetes borostyánkősavanhidrid-származékokat keverünk be.

A találmány keretében olyan bitumenkompozíciókat fejlesztettünk ki, amelyek bitument, valamint a bitumenbe belekeverve borostyánkősavanhidrid-származékot tartalmaznak. A találmány tárgyát képező bitumenkompozíciók gyártásához felhasznált borostyánkősavanhidrid-származékokat úgy állítjuk elő, hogy monoalkénekre ráoltjuk a funkciós csoportot tartalmazó borostyánkősavanhidridet.

A borostyánkősavanhidrid-származékok előállításához célszerű 12-40 szénatomos monoalkéneket, mindenekelőtt 1 -alkéneket felhasználni. Különösen előnyösen alkalmazhatók erre a célra a 14-19 szénatomos 1alkének.

A találmány megvalósításához szükséges borostyánkősavanhidrid-származékok bármilyen ismert módszerrel - így például a 3412 111 számú és a 4691 030 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban ismertetett eljárásokkal - előállíthatók.

A bitumenben a borostyánkősavanhidrid-származékot célszerű legalább 0,1 tömeg% mennyiségben alkalmazni. A bitumenre vonatkoztatva a borostyánkősavanhidrid-származék mennyisége előnyös esetben 0,1-1 tömeg%, még előnyösebb esetben 0,1-0,5 tömeg%. Megfelelőek azok a találmány szerinti bitumenkompozíciók is, amelyek két vagy több különböző típusú borostyánkősavanhidrid-származékot tartalmaznak.

A találmány tárgyát képezi az az eljárás is, amely szerint úgy lehet előállítani a találmány szerinti bitumenkompozíciókat, hogy a borostyánkősavanhidridszármazéko(ka)t belekeveijük a bitumenbe. Megfelelő megoldás a borostyánkősavanhidrid-származék(ok)nak közvetlenül az olvadt bitumenbe való belekeverése. Bitumenként bármilyen bitument felhasználhatunk, de a találmány előnyei - amint ez az ezen a területen járatos szakemberek számára nyilvánvaló - legkifejezettebben abban az esetben mutatkoznak meg, ha nem nafténes bitument használunk fel.

Az útburkoláshoz - például felületkiképzéshez alkalmas emulziókat a találmány szerinti bitumenkompozíciókból ismert módon elő lehet állítani.

A találmány így vonatkozik továbbá a találmány szerinti bitumenkompozícióknak olyan bitumenemulziókban való alkalmazására is, amelyek útburkolásnál felületkiképzésre használhatók.

A találmány teljesebb megértését szolgálják a következő szemléltető példák.

Példák

Különböző adalékolt bitumeneket készítettünk két 200-as penetrációjú bitumen felhasználásával. A felhasznált A) és B) bitumenek különböző nyersolajokból iparilag előállított, nem nafténes bitumenek voltak.

A bitumeneket úgy adalékoltuk, hogy az adalékanyagokat olvadt bitumenekhez adtuk hozzá, miközben az elegyet addig kevertettük, amíg homogén nem lett.

Az előző bekezdés szerinti bitumenekből körülbelül 65 tömeg% bitument tartalmazó emulziókat hagyományos módon állítottunk elő. A 140 °C-os bitument sósavat és emulgeálószert tartalmazó vizes fázissal együtt kolloidmalomba töltöttük. Emulgeálószerként a francia CECA cég „DINORAM S” (DNS) nevű termékét használtuk, amely faggyú felhasználásával előállított N-alkil-propilén-diamin.

Meghatároztuk a bitumenek és az emulziók különböző tulajdonságait, így például a bitumeneknél a tapadóképességet és az emulzióknál a viszkozitást, valamint a törési igénybevétellel szemben mutatott viselkedést. Az eredményeket az 1-3. táblázatokban közöljük, amelyekben:

- R malinezett l-alkén, amelynek a szénhidrogénlánca szénatomos;

- S maleinezett l-alkén, amelynek a szénhidrogénlánca 16 szénatomos;

- T maleinezett l-alkén, amelynek a szénhidrogénlánca 18 szénatomos;

- U 15-19 szénatomos szénhidrogénláncú, maleinezett

1-alkének elegye;

- V 15-19 szénatomos szénhidrogénláncú, maleinezett

1-alkének elegye;

- W maleinezett 1 -alkének elegye, amelyben a 14 szénatomos szénhidrogénláncú komponens mennyisége 20 tömeg%, a 16 szénatomos szénhidrogénláncú komponens mennyisége 50 tömeg% és a 18 szénatomos szénhidrogénláncú komponens mennyisége 25 tömeg%; és

- C összehasonlítás céljára felhasznált polimerizált zsírsav [az Unichema International cégtől (Egyesült Királyság) származó „PRIPOL 1017”].

HU 217 093 Β

1. táblázat

Bitumen 200	A
Adalékolás	0 tömeg%	c, 0,5 tömeg%	R, o,l tömeg%	s, 0,1 tömeg%	s, 0,5 tömeg%	T, 0,1 tömeg%	u, 0,1 tömeg%	U, 0,5 tömeg%
Penetráció 15 °C-on	48	50	53	50	56	50	53	56
Penetráció 25 °C-on	187	191	167	182	190	167	180	187
Savszám	0	1,1	0,6	0,3	1,7		0,3	1,6
Tapadóképesség: - kvarciton	0	25	0	50	25	0	50	25
- kovakövön	50	75	25	50	75	25	25	25
- mészkövön	50	90	50	75	75	50	75	75
- dioriton	25	50	25	25	90	25	25	90
EMULZIÓ			Emulgeálószer	0,43 tömeg%
Vizes fázis				HCl=>pH=2,5
Bitumentartalom (tömeg%)	64,8	64,8	65,0	65,2	65,5	65,1	66,2	65,0
PH	3,4	3,2	3,2	3,5	2,4	3,3	3,8	2,4
Viszkozitás (mPa · s)	183	231	160	290		172	238
Törési jellemzők:
- IREC	90	70	85	80	10	80	90	10
-SMS 210 m	2,5	13,3	9,4	7,5	52	11,0	9,9	törés
- GBI	44	75	64	63	120	68	62
Szitamaradékok:
- 630 pm (tömeg%)	<0,1	<0,1	<0,1			<0,1	<0,1
- 160 pm (tömeg%)	<0,1	<0,1	<0,1			<0,1	<0,1
- 63 pm (tömeg%)	1,0	0,2	0,3			0,2	0,3
- 38 pm (tömeg%)	5,5	1,5	2,1			1,5	1,6
Tárolási stabilitás:
- dekantálható menynyiség (tömeg%)		0,8	0,8			0,8
- üledékmennyiség (tömeg%)	2,3	2,9	3,2			3,7

2. táblázat

Bitumen 200	B
Adalckolás	0 tömeg%	C, 0,7 tömcg%	V, 0,25 tömeg%	V, 0,4 tömeg/»	V, 0,5 tömeg%
Penetráció 15 °C-on	51
Penetráció 25 °C-on	184		183		178
Savszám		1,4	0,8	1,1	1,2
Tapadóképesség: - kvarciton	0	75	25		25
- kovakövön	50	90	75		75
- mészkövön	50	100	75		75
- dioriton	75	90	75		75
EMULZIÓ Vizes fázis	Emulgeálószer: 0,43 tömeg% HCl=>pH=2,5
Bitumentartalom (tömeg%)	65,00	64,70	65,00	65,10	65,50
PH	3,5	2,7	2,9	2,8	2,6

HU 217 093 Β

2. táblázat (folytatás)

Bitumen 200	B
Adalékolás	0 tömeg%	C, 0,7 tömeg/»	V, 0,25 tömeg⁰/»	V, 0,4 tömcg%	V, 0,5 tömeg/»
Viszkozitás (mPa-s)	53	49	54	61	68
Törési jellemzők:
- IREC	120	100	85	75	45
-SMS 210 m	1,2	12,0	2,3	9,0	21,5
-GBI	21	60	45	68	92
Szitamaradékok:
- 630 pm (tömeg%)	<0,1	<0,1	<0,1	<0,1	<0,1
- 160 pm (tömeg%)	<0,1		<0,1		<0,1
- 63 pm (tömeg%)	0,6		1,0		0,6
- 38 pm (tömeg%)	2,3		2,9		2,1
Tárolási stabilitás:
- dekantálható menynyiség (tömeg%)	1,5		2,0		0,8
- üledékmennyiség (tömeg%)	9,7		13,2		5,8

3. táblázat

Bitumen 200	B
Adalékolás	0 tömeg%	C, 0,7 tömeg%	W, 0,25 tömeg%	W, 0,4 tömeg%	W, 0,5 tömeg%
Penetráció 15 °C-on	51
Penetráció 25 °C-on	184		170		180
Savszám	-	1,4	0,8	1,1	1,2
Tapadóképesség: - kvarciton - kovakövön - mészkövön - dioriton	0 50 50 75	75 90 100 90
EMULZIÓ Vizes fázis	Emulgeálószer: 0,43 tömeg% HCl=>pH=2,5
Bitumentartalom (tömeg%)	65,0	64,7	65,1	65,1	65,1
pH	3,5	2,7	2,5	2,8	2,6
Viszkozitás (mPa · s)	53	49	48	60	68
Törési jellemzők: - IREC -SMS 210 m - GBI	120 1,2 21	100 12,0 60	90 2,0 41	60 1,7 52	55 3,4 64
Szitamaradék: - 630 pm (tömeg⁰/»)	<0,1	<0,1	<0,1	<0,1	<0,1

Az 1-3. táblázatokban megadott viszkozitási adatokat ismert módon, Bohling V88 típusú dinamikus viszkoziméterrel mértük (hőmérséklet: 25 °C, nyírási sebesség: 150 s¹, idő: 30 min).

A bitumen tapadóképességét és az emulziók törési mutatószámait a következő módszerekkel határoztuk meg:

1- Tapadóképesség (LCPC-módszer)

Ennek a vizsgálatnak az a célja, hogy durva szemcséjű adalékanyagra bevonatként felvitt szénhidrogén kötőanyagnak víz jelenlétében meghatározzuk a tapadóképességét, és a vizsgálat keretében mérjük a durva adalékanyag felületén a víz által kiszorított bitumen

HU 217 093 Β mennyiségét. A vizsgálat során bitumennel bevont durva szemcséjű adalékanyagot merítünk forrón vízbe, az adalékanyagot a vízben 16 órán át 60 °C-on tartjuk, majd megállapítjuk a kötőanyaggal fedett felületek százalékos arányát. A vizsgálatot - amint ez a táblázatokból kitűnik - négy különböző típusú, referenciaanyagként alkalmazott durva szemcséjű adalékanyag felhasználásával végezzük el.

2. IREC törési mutatószám

Finom szemcsés referenciaanyagokat (kationos emulziók esetében kovasavtartalmú finom szemcsés adalékanyagokat) töltünk folyamatosan egy tölcséren át 0,3-0,5 g/s tömegsebességgel egy 100 g emulziót tartalmazó főzőpohárba. Az elegyet állandóan kevertetjük, és a finom szemcsés adalékanyag beadagolását akkor hagyjuk abba, amikor az adalékanyagból és az emulzióból álló keverék tömb formát ölt. A 100 g bitumenemulzióhoz hozzáadott finom szemcsés adalékanyag mennyisége az úgynevezett törési mutatószám.

3. SMS 210m törési mutatószám g adalékanyagot (2-4 mm-es szemcsékből álló Corbigny-porfirt) 1 órán át érintkeztetünk feleslegben alkalmazott - körülbelül 10 g mennyiségű - emulzióval vízzel telített környezetben a párolgás megakadályozása céljából. A töretlen emulziót desztillált vízzel távolítjuk el. Szárítás után lemérve meghatározzuk a lerakodott bitumen mennyiségét, és az eredményt 10 g emulzióra vonatkoztatva adjuk meg.

4. GBI (globális törési mutatószám)

Az IREC és az SMS 210 vizsgálatok eredményeinek a kombinálásával kapjuk meg a globális törési mutatószámot, amelyet a következő összefüggés alapján határozunk meg:

GBI=72,5-0,45 IREC+30,2 log(SMS 210).

A táblázatokból egyértelműen kitűnik, hogy a borostyánkősavanhidrid-származékok jelentős mértékben javítják az emulziók törési jellemzőit. Részletesebben kifejtve látható, hogy a találmány szerinti bitumenkompozíciók törési jellemzői jobbak, mint az adalékanyagot nem tartalmazó összehasonlító kompozíciók - az 1-3. táblázatokban a „0 tömeg%”-kal jelzett kompozíciók - és a „PRIPOL 1017”-et tartalmazó - az 1-3. táblázatokban „C”-vel jelölt - kompozíciók hasonló jellemzői.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Bitumenkompozíciók, azzal jellemezve, hogy bitument és a bitumenbe belekeverve olyan borostyánkősavanhidrid-származéko(ka)t tartalmaznak, amely(ek) 12-40 szénatomos lánccal rendelkező monoalként és arra borostyánkősavanhidriddel ráoltott funkciós csoportot foglal(nak) magában/magukban.
2. Az 1. igénypont szerinti bitumenkompozíciók, azzal jellemezve, hogy olyan borostyánkősavanhidridszármazékot tartalmaznak, amely monoalkénként 1alként foglal magában.
3. Az 1. vagy a 2. igénypont szerinti bitumenkompozíciók, azzal jellemezve, hogy olyan borostyánkősavanhidrid-származékot tartalmaznak, amely 14-19 szénatomos 1-álként foglal magában.
4. Az 1 -3. igénypontok bármelyike szerinti bitumenkompozíciók, azzal jellemezve, hogy a bitumen mennyiségére vonatkoztatva legalább 0,1 tömeg% mennyiségű borostyánkősavanhidrid-származékot tartalmaznak.
5. Eljárás az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti bitumenkompozíciók előállítására, azzal jellemezve, hogy a borostyánkősavanhidrid-származékot belekeverjük a bitumenbe.
6. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti bitumenkompozíciók alkalmazása útburkolásra felhasználható bitumenemulziókban.