NL2000192C2 - Stabiel bitumenschuim en de bereiding en het gebruik ervan. - Google Patents

Description

Stabiel bitumenschuim en de bereiding en het gebruik ervan

BESCHRIJVINGSINLEIDING

5 De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een stabiel bitumenschuim en op een werkwijze om een dergelijk bitumenschuim te bereiden. De uitvinding heeft ook betrekking op het gebruik van dit bitumenschuim in de weg- en waterbouw.

In de jaren ’60 is gevonden dat het mengen van bitumen en steenslag verbeterd kan worden door het bitumen in schuim om te zetten, dat een lagere viscositeit kent.

10 Om dit zgn. schuimbitumen te vervaardigen is door Csanyi in US 2,917,395 voorgesteld om stoom onder superatmosferische druk, typisch ongeveer 3,4 - 6,1 atm., in een mengkamer met bitumen te injecteren, en het mengsel van stoom en bitumen door een pijp met specifieke dimensies bijv. bij een lagere druk van 1,4 - 5,4 atm., weg te pompen. Er ontstaat zodoende een bitumen dat ten minste 10, maar in het algemeen 15 15-20 keer en soms zelfs 50 keer in volume toeneemt. Deze methode bleek echter primitief, omdat de kwaliteit van het schuimbitumen niet consistent was en een verhouding schuim:bitumen boven 4:1 niet te realiseren viel.

Dit proces werd verbeterd door Mobil Oil Corporation, zoals beschreven in de octrooipublicatie GB-1,325,916 uit 1973. De verbetering bestond uit het vervangen van 20 stoom door water, waardoor de mix goedkoper en gemakkelijker te produceren werd. Door water en bitumen grondig bij een druk hoger dan atmosferische druk te mengen en het mengsel vervolgens bij lagere druk, bij voorkeur atmosferische druk, te brengen, zorgt snelle verdamping van het water voor consequente schuimvorming, en kan de mate van schuimvorming worden geregeld door het drukverschil.

25 Sinds die tijd is schuimbitumen steeds geproduceerd door water in contact te brengen met heet bitumen. In US 2003/0134036 wordt een werkwijze beschreven die gebruik maakt van geschuimd bitumen volgens de conventionele “Csanyi”-methode, om gesteente te coaten in een asfaltinstallatie volgens een cascade systeem.

Het nadeel van deze techniek is dat schuimvorming grotendeels wordt bepaald 30 door de waterdruk, welke dampdruk vermindert op het moment dat het bitumen onder 100 °C afkoelt en het water condenseert. Dergelijk schuim heeft dus maar een beperkte standtijd over een zeer beperkt temperatuurgebied. Wanneer dit schuimbitumen derhalve als alternatief voor “onbehandeld bitumen” wordt aangewend om bijv. asfalt 2000192 2 of slijtlagen te produceren (vanwege het gunstige viscositeitsverlagende effect van verschuimd bitumen), dient dit nog steeds bij relatief hoge temperatuur te gebeuren. Na het aanbrengen van de schuimbitumen is het bovendien slechts beperkt mogelijk steenslag hierin op te nemen, voordat de laag inzakt. Eenmaal ingezakt, komt er geen 5 homogene verdeling van steenslag tot stand, en is het asfalt of de slijtlaag van inferieure kwaliteit. Bovendien kan het water naderhand een negatief effect hebben op asfalteigenschappen. Zo is het gevaar van “stripping”, waarbij het bitumen van de steenslag los laat, niet ondenkbaar. Water, door zijn polaire structuur, geeft een betere “bevochtiging” van polaire steenoppervlakken (zoals in de bereiding van asfalt wordt 10 toegepast) dan apolaire bindmiddelen, waaronder bitumen.

Daarnaast wordt in GB-816,254, gepubliceerd in 1959, een methode beschreven om schuimbitumen te verkrijgen door een blaasmiddel, bijv. een carbonaatzout, in weekgemaakt bitumen te brengen en de temperatuur te verhogen tot boven de ontledingstemperatuur van het blaasmiddel, maar waarbij de temperatuur wel zodanig 15 laag wordt gehouden dat het ontstane gas, bijv. CO2, niet ontsnapt. Het gaat typisch om een temperatuur tussen 100-180 °C, en resulteert na ongeveer 2 uur in een product met een bulkdichtheid van 0,2 - 0,25 g/cm3. Een dergelijke methode omvat echter chemicaliën die relatief duur zijn om op grote schaal in de bitumenindustrie te worden toegepast.

20 In US 4,817,358 wordt gewag gemaakt van het (batch-gewijs) bereiden van een dunne, geschuimde asfaltlaag door toepassing van een high shear mixer. De asfalttemperatuur ligt tussen 250 en 450 °F (120 - 230 °C). Zoals daarin vermeld kan stabiel schuim slechts worden verkregen in heel dunne lagen, zodanig dun dat ze snel afkoelen, zodat de resterende schuimstructuur wordt “ingevroren”. Ook in US 25 4,673,614 wordt een soortgelijke uitvoeringsvorm besproken, waarbij heet asfalt wordt ingebracht. De batch-fabricage van dunne lagen is slechts beperkt bruikbaar voor een bepaald type dakbedekking (zoals shingles).

Ook bestaat in het vakgebied zogenaamd geblazen bitumen, in het Engels vaak als “air-blown” bitumen aangeduid. Deze benaming heeft vooral betrekking op de 30 wijze van bereiding. Het blazen van bitumen is een proces dat minstens zo oud is als de hierboven beschreven bereidingen van schuimbitumen. GB-1,237,787 beschrijft bijvoorbeeld een dergelijk proces, waarbij een zuurstofhoudend gas door bitumen wordt geblazen bij een temperatuur die hoog genoeg is om het bitumen te 3 dehydrogeneren onder invloed van zuurstof. De temperatuur van het bitumen ligt ongeveer op 270 °C, en het gas wordt bij ten minste 170 °C ingeblazen. De blaascondities zijn zo afgesteld dat “froth flow” van kleine luchtbelletjes ontstaat, bij voorkeur zo klein mogelijk, om zodoende het contactoppervlak tussen de reactanten 5 zuurstof en bitumen te optimaliseren.

Ook is het mogelijk om het proces van dehydrogeneren te versnellen met gebruik van katalysatoren zoals is beschreven in WO-A-97/19981. In dit geval wordt fosforzuur toegepast, en zou hierdoor al bij een temperatuur van 190 °C en een tijdsduur van ten minste 1 uur chemische verandering kunnen worden bewerkstelligd. Overigens is de 10 laagste temperatuur in de praktische voorbeelden nog steeds 200 °C. Ook is hierin beschreven dat een combinatie van bitumen met een thermoplastische rubber kan worden gebruikt als basis; de bedoeling is hier steeds om een chemische verandering door polymerisatie te verkrijgen.

Veelal worden hier zelfs antischuimmiddelen aan toegevoegd, maar voorzover in 15 dit proces schuimvorming optreedt, gaat het om instabiel schuim dat na blazen vrijwel instantaan verdwijnt. De probleemstelling hier is van geheel andere aard dan bij de vervaardiging van bitumenschuim: door het blazen van het bitumen (doorleiden van zuurstof) wordt het verwekingspunt van het bitumen verhoogd en de penetratie verlaagd, zonder dat dit ten koste gaat van watervastheid en duurzaamheid ervan.

20 In de stand van de techniek bestaat derhalve nog steeds behoefte aan een stabiel bitumenschuim, en aan een voordelige, gemakkelijke en veilige wijze om bitumenschuim te bereiden. Tevens bestaat er binnen de weg- en waterbouw de behoefte aan een materiaal dat gemakkelijker is te verwerken tot bijvoorbeeld asfalt en slijtlagen, zonder dat hierbij hoge temperaturen noodzakelijk zijn, en waarbij 25 voldoende tijd is om steenslag homogeen in te verdelen.

BESCHRIJVING VAN DE UITVINDING

Het is een doel van de uitvinding om een werkwijze te verschaffen om bitumenschuim te vervaardigen die eenvoudiger is, en waarbij de nadelen verbonden aan het gebruik van water en stoom tijdens de werkwijze worden weggenomen. Het is tevens een doel

3A

van de uitvinding om een bitumenschuim te vervaardigen wat gemakkelijker aangewend kan worden in de weg- en waterbouw, in het bijzonder bij lagere temperaturen tot asfalt of slijtlaag verwerkt kan worden, en waarvan de inzaktijd niet te 5 snel is, zodat steenslag homogeen over de laag verdeeld kan worden.

Er is nu gevonden dat de nadelen die aan bestaande werkwijzen voor de bereiding van schuimbitumen kleven, kunnen worden opgeheven door i.p.v. water en stoom een gas met een lage luchtvochtigheid, in het bijzonder lucht, in het bitumen te dispergeren, zonder dat hier grote drukverschillen gehanteerd hoeven worden. Hierdoor is deze 10 methode eenvoudiger en veiliger toe te passen, zonder dat daarbij additionele ingrediënten noodzakelijk zijn. Het is nu mogelijk verschuitning te realiseren in bitumen zonder de bitumensamenstelling te veranderen.

De uitvinding heeft derhalve in een eerste aspect betrekking op een werkwijze voor het bereiden van een bitumenschuim, waarbij een gas in bitumen met een 15 temperatuur van minder dan 200 °C en met een bij die temperatuur middels EN 12596 gemeten viscositeit van 100 - 10.000 mPas wordt gedispergeerd, zodanig dat een bitumenschuim wordt verkregen waarin ten minste 10 vol% gas substantieel homogeen verdeeld is.

2000192 4

In de context van de uitvinding kan de viscositeit van de continue fase, het bitumen, met de temperatuur als variabele worden aangepast, op voorwaarde dat de temperatuur van het bitumen niet de grens van 200 °C overschrijdt, en zodoende voldoende laag blijft om reacties van bitumencomponenten tot geblazen bitumen te 5 voorkomen.

Om praktische redenen bedraagt de temperatuur van het bitumen tijdens de bereiding ten minste de temperatuur van het te dispergeren gas. De werkwijze wordt echter op zichzelf niet beperkt door een temperatuurondergrens: bitumen kan zelfs bij lage temperatuur geschikt in de werkwijze worden aangewend, mits het bitumen aan 10 het viscositeitcriterium voldoet In praktijk zal de ondergrens door de omgevingstemperatuur worden beperkt. Eventueel kunnen oppervlakteactieve stoffen (zoals emulgatoren) worden toegepast in het proces van schuimvorming om de dispergering van gas in bitumen te bevorderen.

Met “substantieel homogeen” wordt bedoeld dat het gas als kleine belletjes door 15 het gehele bitumen gelijkmatig verdeeld is, waarbij ook de gasbelgrootteverdeling door het bitumen heen gelijk is. De gasbelgrootte is typisch minder dan 500 pm. Er hoeft hierbij geen sprake te zijn van een homogene gasbelgrootte; belangrijk is dat over het bitumen dezelfde mate van verschuiming waarneembaar is.

Uit kosten oogpunt wordt als gas bij voorkeur lucht aangewend. Het is voor het 20 verschuimingsproces niet nadelig als het gas een zuurstofhoudend gas is, omdat bij deze relatief lage temperaturen geen ongewenste hydrogeneringsreactie optreedt. Het gas wordt gekenmerkt door een relatieve vochtigheid die lager dan 90% ligt. Het proces kan dus niet worden verward met de uit de stand der techniek bekende stoominjectie. Een te hoog vochtgehalte zorgt er nadeligerwijs voor dat het bitumenschuim zou 25 worden “vervuild” met water, wat de stabiliteit van het gevormde schuim en de duurzaamheid van asfalt negatief beïnvloedt.

De temperatuur van het te dispergeren gas wordt niet te laag gekozen, om te snelle afkoeling van het bitumen tijdens schuimvorming te voorkomen. In principe kan gas aangewend worden bij kamertemperatuur, maar betere resultaten zijn haalbaar als 30 het gas dat in contact met het bitumen wordt gebracht bij voorkeur een temperatuur die hoger ligt dan 50 °C.

2000192 5

Onmiddellijk voorafgaande aan het contact met het gas volgens de onderhavige werkwijze heeft het bitumen een viscositeit die tussen 100 en 10.000 mPas ligt, met voorkeur tussen 200 en 5000 mPas. De daadwerkelijke viscositeit kan worden afgesteld middels de temperatuur van het bitumen. Uiteraard heeft het daarbij de voorkeur om de 5 temperatuur van het bitumen zo laag mogelijk te kiezen om energiekosten te besparen. De temperatuur van het bitumen wordt zodanig gekozen dat de viscositeit laag genoeg is voor de verwerkbaarheid van het bitumen, m.n. de verpompbaarheid en menging met gas, maar zodanig hoog dat het gas wel in het bitumen gevangen blijft.

Daarnaast wordt de viscositeit - en de temperatuurafhankelijkheid daarvan - ook 10 in grote mate bepaald door de herkomst en het type bitumen. Aan de keuze voor het bitumen is geen beperking gesteld. Ieder type bitumen dat volgens conventionele technieken wordt geschuimd, kan ook toegepast worden in de werkwijze van de uitvinding. In praktijk heeft het bitumen vóór de schuimvorming bij voorkeur een penetratiewaarde van 40 - 200 dmm, zoals bepaald volgens ASTM D 5 bij 25 °C.

15 Anders dan door verandering van de temperatuur kan de viscositeit van het bitumen ook worden beïnvloed door hier een olie van plantaardige oorsprong of een mineraalolie aan toe te voegen, zoals bijvoorbeeld raapzaadolie of zonnebloemolie, of vetzuurmonoêsters daarvan beschreven in ΕΡ-Λ-900.822. Dergelijke middelen en de hoeveelheden ervan zijn bij de gemiddelde vakman bekend. De viscositeitrestrictie 20 geldt daarom voor het bitumen in samenspraak met vi scositeitverlagers- of verhogers en andere ingrediënten, en bij de temperatuur waarbij het bitumen met het gas in contact wordt gebracht.

Het gas wordt bij voorkeur aan het bitumen verschaft met een overdruk van 0 -20 bar, met voorkeur een overdruk van 0,5 -10 bar.

25 De wijze van dispergeren van het gas in het bitumen kan op verscheidene wijzen plaatsvinden.

In een uitvoeringsvorm omvat de dispergeerstap het injecteren van het gas in een bitumenstroom, op soortgelijke wijze als in de stand der techniek beschreven voor het met stoom of water schuimen van bitumen. Met de snelheid van de bitumenstroom kan 30 de inbienging van gas worden geregeld. De gasinlaat kan zich hierbij zowel in als stroomopwaarts van de pompinrichting die de bitumenstroom regelt, bevinden.

6

In een andere uitvoeringsvorm omvat de dispergeerstap het onderwerpen van het bitumen aan afschuifkrachten, zodanig dat er gas uit de omgeving door vortex in het bitumen wordt gevoerd.

In een voorkeursuitvoeringsvorm wordt een combinatie van injectie en vortex 5 toegepast. Dit kan worden bewerkstelligd door het gas middels bestaande high- shearmengers, emulgeer- of dispergeermengers in het bitumen te brengen. Door deze afechuiving in een afsluitbare mengkamer te regelen, kan, indien gewenst, de gastemperatuur en -samenstelling beter geregeld worden. De afschuiving omvat bij voorkeur een grote rotatiestroming of vortex-component. De precieze afstelling van de 10 druk, afschuifkrachten tijdens het mengen en de vortex (en daarmee de gasstroom) zijn afhankelijk van de beoogde stabiliteit van het bitumenschuim en het behoort tot de normale werkzaamheden van de gemiddelde vakman om deze te bepalen. In ieder geval liggen de gehanteerde drukverschillen veel lager dan in de stand der techniek voor het produceren van schuimbitumen.

15 Het bitumenschuim kent een volumetoename die bij voorkeur tussen 20 en 100 % ten opzichte van het ongeschuimde bitumen ligt De vohuneverhouding van het gedispergeerde gas en de continue fase in het bitumenschuim ligt derhalve bij voorkeur tussen 1:1 en 1:5. De verhouding tussen de gedoseerde gashoeveelheid en de bitumenstroom bepaalt de stabiliteit en consistentie van het verkregen schuim. Voor het 20 verschuimen kunnen eventueel middelen worden toegepast zoals fluorpolymeren en perfluor-verbindingen, perfluoralkylstearaat, polyperfluoretherstearaat.

Het bitumenschuim dat de mengfase verlaat, heeft bij voorkeur een temperatuur die het bitumenschuim direct toepasbaar maakt voor verdere verwerking, t.w. menging met minerale grondstoffen als vulstoffen, zand en steen. Zelfs bij een temperatuur lager 25 dan 100 °C kan het bitumenschuim worden gevormd of afgekoeld zonder stabiliteitverlies, terwijl met water of stoom bereid schuimbitumen bij een lager temperatuumiveau niet langer verwerkbaar is.

Hoewel bitumenschuim bereid volgens de onderhavige uitvinding na bereiding voldoende stabiel is, kunnen voor of tijdens de verschuiming van het bitumen 30 oppervlakteactieve stoffen aan het mengsel van lucht en bitumen worden verschaft om het schuim verder te stabiliseren en inklappen van het schuim over langere perioden, 7 ten minste veel langer dan de bewerkmgstijd, uit te stellen. Ook nanodeeltjes dragen veelal bij aan een stabiel grensvlak. De oppervlakteactieve stoffen kunnen voorafgaande aan of gelijktijdig met het contact van het gas aan het bitumen worden toegevoegd. Bij voorkeur heeft het bitumen bij menging met de oppervlakteactieve 5 stoffen al een verhoogde temperatuur, om de menging te bevorderen. Hoewel het gebruik van oppervlakteactieve stoffen voor stabiliteitverbetering op zichzelf bekend is uit de stand der techniek, hebben de daar gebruikelijke oppervlakteactieve stoffen geen effect in de uitvinding. Immers, water heeft een hydrofiel karakter, terwijl lucht gebruikt in de onderhavige werkwijze juist hydrofoob is. Het te stabiliseren grensvlak 10 heeft dus een ander karakter. Oppervlakte-actieve stoffen die werkzaam zijn in een hydrofobe omgeving genieten de voorkeur, vooral perfluoralkylverbindingen. Voorbeelden hiervan zijn fluorpolymeren, perfluoralkyl-stearaat, polyperfluoretherstearaat.

Het is ook een doel van de uitvinding om een bitumenschuim te verschaffen 15 waarbij het probleem van instabiliteit, ofwel inklappen, wordt gereduceerd, en dat ook beneden 100 °C stabiel is, en waarbij de bitumensamenstelling niet veranderd hoeft te worden

De uitvinding heeft derhalve ook betrekking op een bitumenschuim verkrijgbaar volgens bovenstaande werkwijze, waarbij het bitumenschuim zelfs stabiel is bij een 20 temperatuur die lager dan 100 °C ligt, bij voorkeur zelfs bij een temperatuur van 50 °C. Een maat voor de stabiliteit is de halfwaardetijd van het schuim: de tijd die nodig is voor het schuim om, onder geconditioneerde omstandigheden, de held van het initiële volume te verliezen. Bij het bepalen van de halfwaardetijd wordt als begintijdstip genomen het punt waarop het verschuimde bitumen zijn hoogste volumetoename kent. 25 Bij het vergelijken van halfwaardetijden voor verschillend verschuimde bitumen is het zaak om daarbij de temperatuur constant te houden.

Bij de uit de stand der techniek bekende schuimen die worden geproduceerd op waterbasis, bedraagt de halfwaardetijd ongeveer 1 minuut, meestal zelfs minder, mits gemeten bij een temperatuur boven 100 °C. Met de werkwijze volgens de uitvinding is 30 de halfwaardetijd van het bitumenschuim ten minste een factor vijf hoger dan van een schuim dat op traditionele wijzen is bereid, door stoom- of waterinjectie, uitgaande van 8 hetzelfde bitumen. Wanneer de halfwaardetijd bij een temperatuur onder 100 °C, bijvoorbeeld 80 °C, wordt uitgevoerd, is het onderscheid nog sterker: bitumenschuim volgens de uitvinding heeft nog steeds in belangrijke mate dezelfde halfwaardetijd, terwijl traditioneel bereid bitumenschuim al is ingezakt en niet langer bruikbaar is.

5 De halfwaardetijd van het bitumenschuim bedraagt bij 80 °C ten minste 10 minuten, bij voorkeur meer dan 30 minuten, onder gelijkblijvende omstandigheden. Omdat het schuim een betere stabiliteit heeft ten opzichte van het conventionele schuimbitumen is de verwerkingstijd langer, hetgeen voordelig is voor tal van toepassingen.

10 De halfwaardetijd is echter bij voorkeur wel eindig, zodat deze verdere verwerking mogelijk maakt. Immers, in de productie van slijtlaag is inzakken, na opname van de steenslag, zelfs noodzakelijk. Het bitumenschuim volgens de uitvinding heeft bij voorkeur een halfwaardetijd bij 80 °C van maximaal enkele uien, bij voorkeur minder dan 2 uur.

1S Naast de verlengde inzaktijd heeft het bitumenschuim volgens de uitvinding ook het voordeel dat het geen andere componenten hoeft te bevatten anders dan bitumen (en gas), en bijvoorbeeld geen water zoals schuimbitumen bereid volgens conventionele water- en stoommethoden.

De uitvinding heeft verder ook betrekking op het gebruik van het bitumenschuim 20 volgens de uitvinding in de weg- en waterbouw, in het bijzonder voor productie van asfalt of slijtlaag. Door de lagere viscositeit in samenhang met verlengde halfwaardetijd heeft dit schuim tal van voordelen over ongeschuimd bitumen of schuimbitumen volgens conventionele methoden (met water/stoom) bereid. Daarbij heeft de uitvinding in het bijzonder betrekking op een werkwijze voor de fabricage van asfalt en/of 25 slijtlaag, waarbij een bitumenschuim volgens de uitvinding bij een temperatuur beneden 120 °C, bij voorkeur beneden 100 °C, en met de meeste voorkeur zelfs beneden 80 °C op een onderlaag wordt aangebracht, waarna vóór inzakken van de bitumenschuimlaag hierin steenslag wordt aangebracht. De verdere details van deze werkwijze behoren tot de kennis van de vakman en vormen geen onderdeel van de 30 uitvinding.

Hoewel de temperatuur in principe geen beperking is in de fabricage van 9 asfalt/slijtlaag, en bitumenschuim ook bij hogere temperatuur kan worden aangebracht, heeft het uit veiligheidsoverwegingen en uit energetisch oogpunt de voorkeur om de temperatuur zo laag mogelijk te houden. Daarbij is het zelfs mogelijk om onder 100 °C te werken, waarmee de werkwijze zich duidelijk onderscheidt van asfalt- of 5 slijtlaagfabricage waarbij conventionele schuimbitumen worden aangewend. Daar is een temperatuur van boven de 100 °C en zelfs ver daarboven noodzakelijk. Anders treedt geen schuimvorming op, of zakt de laag tenminste direct na aanbrengen op de onderlaag in.

Het bitumenschuim kan ook worden toegepast in dijkaanleg of dakbescherming.

10 Het principe volgens de uitvinding kan ook worden aangewend om schuimvorming van organische thermoplasten, waaronder "hot melt”, waaronder hars en was, en daarmee viscositeitreductie, te bewerkstelligen, al dan niet in combinatie van deze materialen met bitumen. Dergelijke organische thermoplasten worden gekenmerkt door een relatief viskeus karakter indien gesmolten, waardoor deze 1S materialen doorgaans moeilijk toepasbaar zijn. Door deze materialen te schuimen zoals hierboven beschreven, kunnen deze problemen worden overwonnen en zijn ze gemakkelijker verwerkbaar. Materialen uit deze categorie zijn bijvoorbeeld montaanwas, camaubawas, atactisch polypropeen, paraffines, polyesterharsen. Kenmerkend voor deze materialen is dat de viscositeit zodanig afneemt bij verhoging 20 van de temperatuur, dat een vloeistof ontstaat met een viscositeitsbereik zoals hierin beschreven, d.w.z. organische thermoplasten met een viscositeit die bij een temperatuur van lager dan 200 °C tussen 100 en 10.000 mPas ligt Wanneer combinaties van deze materialen worden toegepast, of mengsels van deze materialen met bitumen, is het viscositeitscriterium uiteraard op het totale mengsel van toepassing.

25 Het bitumen volgens de onderhavige uitvinding kan ook worden gemengd met thermoplastische elastomeren zoals SBS. Binnen het vakgebied worden dergelijke bitumen die met thermoplasten en -elastomeren worden gemengd ook wel als polymeergemodificeerd bitumen of PMB aangeduid. Vaak worden dergelijke materialen toegevoegd om vervorming te voorkomen bij toepassing van het bitumen in 30 asfalt en slijtlagen, vooral dan wanneer de eindproducten zwaar belast worden, bijvoorbeeld drukke wegen.

10

Indien deze organische thermoplasten in combinatie met bitumen worden toegepast, heelt het de voorkeur dat het bitumen en organische thermoplast(en) en/of elastomeren voorafgaande aan de dispergeerstap in belangrijke mate worden gemengd. De optimale omstandigheden en menghoeveelheden zijn uit de stand der techniek 5 bekend. De volumetoename van het geëxpandeerde bitumenschuim dat ook organische thermoplast(en) en/of elastomeren bevat is dan bij voorkeur tussen 20 en 100 % ten opzichte van het ongeschuimde mengsel van bitumen en organische thermoplast(en).

Het bitumenschuim volgens de uitvinding kan voor tal van toepassingen worden aangewend, bijvoorbeeld in de bereiding van asfalt, in het bijzonder voor de aanleg van 10 wegen. Door de stabiliteit van het bitumenschuim is het in principe zelfs mogelijk om het schuim op een andere locatie te bereiden, hoewel dit door de volumetoename logistiek vaak niet de voorkeur geniet. Er zijn echter tal van toepassingen denkbaar waar de verbeterde stabiliteit om deze reden wel gunstig is.

15

VOORBEELD

Bitumen (type Venezolaans ; penetratiewaarde 150-200 dmm) met een viscositeit van 30.000 mPas (gemeten bij 60 °C volgens EN 12596) werd in een high-shear menger (merk Kinematica) bij een temperatuur van 110 °C onderworpen aan afschuifkrachten 20 bij ca. 8.000 rpm, zodat een vortex ontstond. De bij deze temperatuur horende viscositeit, eveneens gemeten volgens EN 12596, was ongeveer 3200 mPas. Als gevolg van de hoge afschuifkrachten werd lucht in het bitumen gedispergeerd tot fijne gasbellen.

Na een periode van 30-60 seconden werd een bitumenschuim verkregen met een 25 volumetoename van 27 % ten opzichte van het oorspronkelijke bitumen dat in de mengkamer werd gebracht.

Het bitumenschuim had een halfwaardetijd volgens ASTM D 5 bij 25 °C van 150 minuten gedurende het natuurlijke afkoelingsproces.

2000192

Claims (17)

1. Werkwijze voor het bereiden van een bitumenschuim, waarbij een gas in bitumen 5 met een temperatuur van minder dan 200 °C en met een bij die temperatuur middels EN 12596 gemeten viscositeit van 100 - 10.000 mPas wordt gedispergeerd, zodanig dat een bitumenschuim wordt verkregen waarin ten minste 10 vol% gas substantieel homogeen verdeeld is.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de reactie tot geblazen bitumen wordt voorkomen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij het gas lucht is.

4. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het bitumen voorafgaande aan de dispergeerstap met een organische thermoplast of elastomeer wordt gemengd.

5. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de dispergeerstap het 20 injecteren van het gas in een bitumenstroom omvat.

6. Werkwijze volgens een der conclusies 1 - 4, waarbij de dispergeerstap het onderwerpen van het bitumen aan afschuifkrachten omvat, zodanig dat het gas door vortex in het bitumen wordt gevoerd. 25

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij het gas middels een high-shearmenger, emulgeer- of dispergeermenger in het bitumen wordt gebracht.

8. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het bitumen een 30 penetratiewaarde heeft van 40 - 200 dmm, zoals bepaald volgens ASTM D 5 bij 25 °C. 2000192 12

9. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij verder oppervlakteactieve stoffen aan het bitumen worden verschaft, bij voorkeur perfluoralkylverbindingen.

10. Werkwijze volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het bitumenschuim een volumeverhouding van het gedispergeerde gas en de continue fase heeft die tussen 1:1 en 1:5 ligt.

11. Bitumenschuim verkrijgbaar door de werkwijze volgens een der voorgaande 10 conclusies, waarbij het bitumenschuim een halfwaardetijd bij 80 °C van ten minste 10 minuten heeft, en waarin ten minste 10 vol% gas substantieel homogeen verdeeld is.

11 GEWIJZIGDE CONCLUSIES

12. Gebruik van het bitumenschuim volgens conclusie 11 voor de productie van asfalt. 15

13. Gebruik volgens conclusie 12, waarbij het bitumenschuim bij een temperatuur beneden 120 °C op een onderlaag wordt gebracht, waarna vóór inzakken van de ontstane bitumenschuimlaag hierin steenslag wordt aangebracht.

14. Gebruik volgens conclusie 13, waarbij de temperatuur beneden 100 °C bedraagt.

15. Gebruik volgens conclusie 11 voor de productie van een slijtlaag voor de weg- en waterbouw.

16. Gebruik volgens conclusie 11 in dakbescherming.

17. Werkwijze voor het bereiden van een schuim van een organische thermoplast of elastomeer, waarbij een gas in een organische thermoplast of elastomeer met een temperatuur van minder dan 200 °C en met een bij die temperatuur middels EN 30 12596 gemeten viscositeit van 100 - 10.000 mPas wordt gedispergeerd, zodanig dat een schuim wordt verkregen waarin ten minste 10 vol% gas substantieel homogeen verdeeld is. 2000192