NL9000162A - Werkwijze voor de bereiding van rubberbitumen en inrichting voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: Werkwijze voor de bereiding van rubberbitumen eninrichting voor het uitvoeren van een dergelijke werkwijze.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor debereiding van rubberbitumen door olie, bitumen en deeltjesvormige rubberonder verwarmen te mengen tot een tempertuur boven 180 °C en na hetverkrijgen van een nagenoeg homogeen mengsel dit verder te verwerken.

De uitvinding heeft verder betrekking op een inrichting voorhet uitvoeren van een dergelijke werkwijze, welke inrichting bestaat uiteen verwarmingssysteem en menger voor de uitgangsstoffen.

De werkwijze voor de bereiding van rubberbitumen is bekenduit het Britse octrooi schrift 1.360.616, waarbij de deeltjesvormige rubberwordt opgelost in een organisch oplosmiddel voor rubber welk mengselvervolgens wordt toegevoegd aan bitumen of asfalt bij een temperatuur van215-300 °C bij welke temperatuur het oplosmiddel wordt verdampt. In ditBritse octrooi schrift is een andere werkwijze vermeld waarbij eenolie-rubbermengsel (20% olie en 80% rubber) wordt bereid en dit mengselwordt toegevoegd aan gesmolten bitumen. Een nadeel van deze werkwijze isdat het lang duurt voordat de masterbatch is bereid en voordat dezehomogeen is gemengd met de bitumen.

In de praktijk wordt een werkwijze uitgevoerd door deuitgangsstoffen onder mengen te verwarmen tot een temperatuur van ongeveer205 °C waarbij het mengsel van rubber en olie wordt toegevoerd aan deverwarmde bitumen en het mengen plaatsheeft met behulp van een langzaamdraaiend roerwerk. Het roeren wordt zodanig geregeld dat de rubberendeeltjes niet worden uitgerekt. Het verwarmen heeft plaats met behulp vanvlampijpen. Een nadeel van deze bekende werkwijze is dat de menging nietvoldoende homogeen gebeurt, de temperatuursverdeling niet regelmatig is endat door het plaatselijk oververhitten van de uitgangsstoffen te wetenbitumen en rubberen deeltjes nabij de vlampijpen de kans op verkolingaanzienlijk is. Rubberbitumen wordt onder meer gebruikt voor het bereidenvan asfalt voor wegen met een geluiddempende, voor vocht beterdoorlaatbare laag.

Deze bekende werkwijze is thans verbeterd door het uitvoerenvan een werkwijze volgens de uitvinding en deze wordt hierdoor gekenmerktdat het mengen en verwarmen van de uitgangsstoffen en/of mengsels hiervan stapsgewijs plaatsheeft waarbij in een eerste stap het mengsel wordtgemengd bij een temperatuur boven 150 °C, door deeltjesvormige rubber eneventueel verwarmde olie toe te voeren aan voorverwarmde bitumen en dezeuitgangsstoffen onder uitoefening van afschuifkrachten worden gehomo¬geniseerd, waarna dit voorverwarmde mengsel in een tweede stap wordtverwarmd tot een temperatuur tussen 190 °C en 240 °C en het mengselgedurende meerdere uren wordt bewaard of gerijpt bij een temperatuur van190 °C - 210 °C.

Door het homogeniseren en verwarmen in twee stappen wordt infeite een scheiding verkregen tussen de fysische bewerking van deuitgangsstoffen te weten het mengen en het chemisch devulkaniseren engedeeltelijk oplossen van de rubberdeeltjes waardoor het eindprodukt teweten rubberbitumen de gemodificeerde, gewenste eigenschappen krijgt.Daarom is het stapsgewijs homogeniseren en verwarmen essentieel bij dewerkwijze volgens de uitvinding.

Bij de boven beschreven bekende werkwijze die werduitgevoerd onder langzaam roeren bleven vrij lang, te weten gedurende 1-2uren deeltjes rubber in de vorm van klonten in het mengsel aanwezig.Daaruit kan worden afgeleid dat het homogeniseren bij de bekende werkwijzelangzaam plaatsheeft. Het homogeniseren kan worden versneld door detemperatuur te verhogen. Bij een hogere temperatuur wordt de viscositeitverlaagd en zullen de rubberen deeltjes sneller uiteen vallen. Een nadeelvan deze hogere temperatuur is echter dat ook het chemisch proces vandevulkaniseren en oplossen van de rubberen deeltjes reeds plaatsheeft ineen niet homogeen mengsel, waardoor de reproduceerbaarheid en constantheidvan de eigenschappen van het eindprodukt nadelig worden beïnvloed.

Door de werkwijze volgens de uitvinding is het mogelijk eenmeer homogeen eindprodukt te verkrijgen waarbij het eindprodukt beterregelbaar op een bepaald tijdstip en op afroep, in afhankelijkheid van degewenste eigenschappen, beschikbaar is.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van devolgende beschrijving waarbij is verwezen naar de bijgevoegde tekeningwaarin: fig. 1 schematisch de inrichting weergeeft zoals bijvoorkeur toegepast bij de werkwijze volgens de uitvinding.

In fig. 1 is de menger aangegeven met 1 en hetverwarmingsorgaan met 2, waarbij in de menger 1 het mengen plaatsheeftonder het uitoefenen van afschuifkrachten waartoe een "high-shear"-menger 3 wordt gebruikt met een inhoud van bijvoorbeeld 4 m . Aan deze mengerwordt bitumen toegevoerd via leiding 10 met behulp van pomp 7, welkebitumen is voorverwarmd tot een temperatuur van ongeveer 165 °C aanwezigin het verwarmde voorraadvat 3. Via leiding 11 wordt olie toegevoerd aanmenger 1 met behulp van pomp 6. De olievoorraad is aanwezig in vaten dieschematisch in houder 4 zijn weergegeven met 4a, 4b en 4c. Bij voorkeurwordt de olie verwarmd tot een temperatuur van ongeveer 40 °C voordat dezewordt toegevoerd aan menger 1. Ook worden aan menger 1 de deeltjes rubbertoegevoerd aanwezig in voorraadbak 5, welke rubberen deeltjes wordentoegevoerd via leiding 12 en het rubberdoseerorgaan 8. Bij voorkeur zijnde rubberen deeltjes verkregen door het malen van oude autobanden hoewelook andere synthetische rubber kan worden gebruikt.

In de "high-shear"-menger heeft het mengen plaats bij eenhoge mengintensiteit binnen ongeveer 15-30 minuten. Na homogeniserenworden de hoeveelheden gemengde uitgangsstoffen in een hoeveelheid van 3 ongeveer 3 m met behulp van pomp 9 toegevoerd aan roerketel 2 die een 3 inhoud heeft van 25-30 m . In de roerketel 2 heeft dan met name hetchemisch procédé plaats. De deeltjes rubber bevinden zich in een homogenesituatie ten opzichte van de bitumen omdat de rubberen deeltjes zijnomgeven door bitumen. Het verwarmen van het homogene mengsel van rubber,bitumen en olie in de roerketel heeft plaats met behulp van eenwarmtewisselaar 20 waaraan enerzijds het homogene mengsel wordt toegevoerdvia leiding 16 met behulp van pomp 14 en anderzijds wordt aan de warmte¬wisselaar 20 hete olie toegevoerd met een temperatuur van ongeveer 240 °C.Deze olie wordt verwarmd tot de temperatuur van ongeveer 240 °C in deverwarmer 21 en deze verwarmde olie wordt via leiding 22 toegevoerd aanwarmtewisselaar 20. Door het rondpompen van het homogene mengsel door dewarmtewisselaar wordt het mengsel gebracht op een temperatuur van ongeveer205 °C, waarbij om het rijpingsproces te starten een iets hogeretemperatuur kan worden gekozen dan 205 °C. Dit kan worden geregeld door dedoorstroomsnelheid in de warmtewisselaar te verlagen.

Met behulp van driewegklep 15 kan een deel van het circu¬lerende homogene mengsel na voltooiing van het rijpen worden afgevoerd vialeiding 23 en zeef 24, zodat de verwarmde rubberbiturnen met eentemperatuur van 180-190 °C direkt kan worden toegepast.

Het rijpingsproces wordt voltooid door het mengsel gedurende8-12 uren te roeren waarbij de temperatuur wordt verlaagd tot 190-200 °C.De temperatuur waarbij het rijpen plaatsvindt is ook afhankelijk van de latere toepassing van de rubberbiturnen. Voor bepaalde toepassingen is eenverwerkingstemperatuur van bijvoorbeeld 195 °C gewenst. Geforceerdafkoelen is problematisch en daarom is het gewenst het rijpen in dat gevaluit te voeren bij een temperatuur van 195 °C. Een ander voordeel van hetrijpen bij een enigszins lagere temperatuur te weten 190-200 °C in plaatsvan 205 °C is dat door de minder snelle afname van de viscositeit hetmateriaal langer verwerkbaar is. Dit voordeel is echter ook reedsverkregen ten opzichte van de bekende werkwijze wanneer wordt gerijpt bij205 °C omdat bij de conventionele werkwijze de eindtemperatuur meestal220-240 °C was.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van hetvolgende voorbeeld.

Voorbeeld

Aan de menger 1 werden 2400 kg bitumen met een temperatuurvan 165 °C, 510 kg korrelvormige rubber met een temperatuur van 20 °C en90 kg olie met een temperatuur van 40 °C toegevoerd en gemengd. Debegintemperatuur van het mengsel in menger 1 bedroeg 155 °C. Het mengen werd gedurende 15 minuten uitgevoerd terwijl de totale cyclustijd inclusief toevoer en afvoer met behulp van pompen ongeveer 30 minutenbedroeg. In totaal werden op deze wijzen 9 mengsels bereid en met behulpvan pomp 9 via leiding 13 toegevoerd aan roerketel 2. De totale mengduurin de menger 1 voor de 9 mengsels bedroeg dan ook 4,5 uren.

Zodra de eerste hoeveelheid van 3000 kg rubber¬bi tumenmengsel was toegevoerd aan roerketel 2 werd gestart met hetverwarmen van de warmtewisselaar 20 tot een temperatuur van 210 °C metbehulp van de olieverwarmer 21 die op een temperatuur van 240 °C werdgebracht. Het recirculeren van het mengsel door roerketel 2 en warmtewis¬selaar 20 via de leidingen 16, 17, 18 en 19 werd gedurende 4 uren uitge¬voerd waarbij de eindtemperatuur werd gehouden op 205 °C. Na 4 uren was de roerketel gevuld en werd het rijpen gedurende 10 uren uitgevoerd bij eentemperatuur van 195 °C, Daarna werd de roerketel geleegd via driewegklep15 leiding 23, zeef 24 en leiding 25 om direkt te worden toegepast. Indiende af te leveren rubberbiturnen een temperatuur moeten hebben hoger dan 195°C heeft het afvoeren plaats via de warmtewisselaar 20 waarmee hetmogelijk is de temperatuur bijvoorbeeld op 200 °C of hoger te brengen.

Claims (5)

1. Werkwijze voor de bereiding van rubberbiturnen door olie,bitumen en deeltjesvormige rubber onder verwarmen te mengen tot eentemperatuur boven 180 °C en na het verkrijgen van een nagenoeg homogeenmengsel wordt dit verder verwerkt, met het kenmerk, dat het mengen enverwarmen van de uitgangsstoffen en/of mengsels hiervan stapsgewijsplaatsheeft waarbij in een eerste stap het mengsel wordt gemengd bij eentemperatuur boven 150 °C, door deeltjesvormige rubber en eventueelverwarmde olie toe te voeren aan voorverwarmde bitumen en dezeuitgangsstoffen onder uitoefening van afschuifkrachten wordengehomogeniseerd, waarna dit voorverwarmde mengsel in een tweede stap wordtverwarmd tot een temperatuur tussen 190 °C en 240 °C en het mengselgedurende meerdere uren wordt bewaard of gerijpt bij een temperatuur van190-210 °C.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat hetverwarmen van het bitumen bevattende mengsel in de tweede stap wordtuitgevoerd door het mengsel met behulp van een pomp te reciruleren via eenwarmtewisselaar gehouden op een temperatuur van 190-240 °C.

3. Werkwijze volgens conclusies 1-2. met het kenmerk, dat hetrijpen bij een temperatuur van 190-210 °C wordt uitgevoerd gedurende 10-20uren, te weten 15-20 uren bij een naar verhouding lage temperatuur engedurende 10-15 uren bij een naar verhouding hoge temperatuur.

4. Werkwijze volgens conclusies 1-3, met het kenmerk, dat derubberen deeltjes worden verkregen door het malen van oude autobanden.

5. Inrichting voor het uitvoeren van een werkwijze volgensconclusie 1, bestaande uit een verwarmingssysteem en menger voor deuitgangsstoffen, met het kenmerk, dat de inrichting twee afzonderlijkeeenheden omvat te weten een menger waarin voorverwarmde uitgangsstoffenonder uitoefening van afschuifkrachten kunnen worden gemengd en daarna eenverwarmingsorgaan met recirculatie en voorzien van een warmtewisselaar.