NO116623B - - Google Patents

Description

Kautsjukholdig materiale til innblanding i bituminøst bindemiddel for veibygg.

Denne oppfinnelse angår findelte partikler av termoplastiske blandinger som

inneholder kautsjuk og som skal anvendes

i slike bituminøse bindemidler som anvendes ved veibygging.

Ved vanlig veibygging blir varmt bi-tuminøst bindemiddel (asfalt eller veitjse-re) blandet med tilsetninger i en kollergang og blandingen blir deretter transportert til bruksstedet, eller man legger først det tørre aggregat på veien og sprer deretter det varme bindemiddel ovenpå aggregatet. I disse operasjoner har bindemidlet

en temperatur av 120—205° C (som regel

120—177° C). Asfaltbindemidler som anvendes slik graderes etter deres penetra-sjonsverdier ved 24,9° C, målt ved Standard

Method of Test for Penetration of Bitu-minous Materials (A.S.T.M. D5-52), hvor

penetrasjonsverdiene måles som de tiende-dels millimeter som en avsmalnende standard nål (0,14—0,16 mm toppdiameter)

trenger inn i asfalten i løpet av 5 sekunder ved en belastning på 100 g. Penetra-sjonsområdet for de forskjellige bindemidler som anvendes ligger mellom 40 og 300.

Asfalt til bruk i varmt klima har som regel området 40—70, asfalt for temperert

klima har området 70—110 og for koldt

klima er området 110—300. De veitjære-bindemidler som anvendes graderes etter

Standard Method of Float Test for Bitumen

Materials (A.S.T.M. D139—49), hvor en

kopp som har en propp av den tjære som

skal undersøkes flyter i et vannbad av

50° C. Vannet smelter proppen, fyller koppen og man noterer den tid i sekunder

som koppen behøver å synke. De anvendte

veitj ærer får betegnelser fra RT 6 til RT

12 og resultatet av deres flyteområdeprøve

varierer fra 20 til 220 sekunder. Disse re-sultater dreier seg om 20—27 sek. for RT 6, 27—42 sek. for RT 7, 42—54 sek. for RT 8, 54—75 sek. for RT 9, 75—100 sek. for RT 10, 100—150 sek. for RT 11 og 150—220 sek. for RT 12.

Findelte kautsjukpartikler, f. eks. malt eller pelletisert kautsjuk eller pulverfor-met kautsjuk som er blitt fremstilt direkte av kautsjuklateks ved forstøvningstørking, eller kautsjukpartikler fremstilt ved flok-kulering av kautsjuklateks, er blitt inkor-porert i det varme bituminøse bindemiddel (asfalt eller veitjære) som anvendes sammen med mineralaggregat for fremstilling av veibelegg. Men disse kautsjukpartikler kan bare med stor vanskelighet fordeles eller oppløses jevnt i asfalten eller veitjæren.

Den foreliggende oppfinnelse skaffer en forbedret form av kautsjukholdige partikler, som under lagring risler eller strøm-mer fritt og ikke sintrer sammen, og som lett oppløses eller fordeles jevnt i det varme bituminøse bindemiddel.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse blir kautsjuken blandet med et høyt-smeltende bituminøst materiale slik at det dannes en blanding som findeles i et pel-letineringsapparat, slik at det dannes frittrislende ikke sammenhengende partikler, som lett kan blandes med det varme bindemiddel, og som bringer kautsjuken i oppløsning eller i dispersjon i bindemidlet. Blandingene kan også inneholde et fyllmateriale, f. eks. leire, som hjelper til ved findelingen og hjelper til med å hindre sammenballing eller klumpdan-neise av de findelte partikler under lagring. Videre kan blandingen inneholde et oppblæringsmiddel som hindrer dens findelte partikler eller pellets i å synke ned i det varme bituminøse bindemiddel og danne kaker i dette, når partiklene eller pelletene blandes med bindemidlet. Ved det varme bituminøse bindemiddels temperatur spaltes blåsemidlet og bevirker at pelletene flyter og sirkulerer fritt i det smel-tede bindemiddel, hvorved det oppnås hur-tig inkorporering. Også hvis pelletene tilsettes som sådanne i kollergangen, sammen med aggregatet og varmt bindemiddel, vil varmen av aggregatet og det bitu-minøse bindemiddel spalte oppblærings-midlet og pelletene derved bli fordelt meget raskere og effektivt i bindemidlet, for-di aggregatet virker sterkere istykkerri-vende på pelletene.

Sammensetningen av de findelte partikler i henhold til oppfinnelsen er 20—60 deler natur- eller kunstkautsjuk og 30—60 deler høytsmeltende bituminøst materiale som har et mykningspunkt i området 93,3 —176,6° (kalles undertiden smeltepunkt når det gjelder høytsmeltende bitumen) målt ved ring-kule-prøven (A.S.T.M.-prø-ven for mykningspunkt i ring- og kule-apparat E 28 — 51T). Blandingen kan og-så inneholde 0,01—0,5 deler oppblæringsmiddel, fortrinsvis et alkalikarbonat, enten alene eller sammen med opp til 0,5 deler surt materiale, f. eks. stearinsyre eller bensoesyre, som vanlig i oppblærende kautsjukkomposisjoner til fremstilling av svampgummi, eller den kan inneholde opp til 50 deler inert fyllmateriale, f. eks. tal-kum, leire, kritt, glimmer, kiselsyre eller aluminiumoksyd, fortrinsvis av slik finhet at det går gjennom en 325 maskers sikt; eller det kan inneholde både oppblæringsmiddel og pulverisert fyllstoff. Slike høyt-smeltende bitumenmaterialer som er blitt konvensjonelt gradert og målt med hensyn til mykningspunkt må ikke forveksles med de asfalt- og veitjærematerialer som anvendes som bindemidler og er beskrevet ovenfor, hvilke er målt ved penetrasjons-og flyteprøver og som i praksis har myk-ningspunkter som ligger under 65,5° C, dvs. minst 10° C under slike høytsmeltende bitumens mykningspunkt.

Blandingens bestanddeler kan blandes homogent i et røreblandeapparat, f. eks. et banburyapparat, helles ut på en kold valsemølle hvor de formes til ark, og det blandede materiale blir findelt ved å føres gjennom en pelletiseringsinnretning.

Det høytsmeltende bituminøse mate-

riale som har et mykningspunkt på 93,3— 176,6° C, målt ved ring- og kulemetoden

(A.S.T.M. E28—51T), kan være en naturlig

forekommende høytsmeltende asfalt hvis mykningspunkt ligger i dette område eller en asfaltit, f. eks. gilsonit, med sådant mykningspunkt, eller det kan være en blanding ,av høytsmeltende asfalt og gilsonit i hvilken gilsoniten utgjør 50 til 80 pst. av blandingen, eller det kan være tjærebek som er fått ved pyrogen behandling av bitumen-materiale som har et mykningspunkt i det nevnte område 93,3—176,6° C f. eks., eller kulltjærebek (dvs. koksovnstjærebek, gass-verkstjærebek), vanngasstjærebek, olje-gasstjærebek, eller en blanding av slik tjærebek og gilsonit. Det foretrekkes, men det er ikke avgjørende, at hvis veibindemidlet er asfalt, bør det høytsmeltende bituminøse materiale i pelletene være en høytsmelten-de asfast eller gilsonit eller en blanding derav, og hvis veibindemidlet er en veitj se-re, bør det høytsmeltende bituminøse materiale i pelletene være en høytsmeltende tjærebek, eller en blanding derav.

Kautsjuken kan være naturkautsjuk eller kunstig kautsjuk eller gjenvunnet kautsjuk. Hvis det anvendes gjenvunnet kautsjuk, som kan inneholde opp til 50 pst. stoff som ikke er kautsjuk, er kautsjuk-innholdet i blandingen i henhold til oppfinnelsen basert på den gjenvunne kaut-sjuks kautsjuksinnhold. Kunstkautsjuken kan være et produkt av emulsjonspolymeri-sasjon — i nærvær av en friradikals kata-lysator av peroksyd- eller av azotypen — av ett eller flere butadiener-1,3, f. eks. butadien-1,3, 2-metyl-butadien-l,3 (isopren), 2-klor-butadien-l,3 (kloropren), 2,3-dime-tyl-butadien-1,3, piperylen, eller av en blanding av en eller flere slike butadiener-1,3 med en eller flere polymeriserbare stoffer som kan danne kautsjukaktige sampolymere med butadiener-1,3, f. eks. opp til

70 vektprosent av en sådan blanding av en

eller flere stoffer som inneholder en CH2 = C < gruppe, hvor minst en av de som ubundet antydede valenser er forbundet

med en elektronegativ gruppe, dvs. en

gruppe som i vesentlig grad øker moleky-lets elektriske disymmetri eller polare ka-rakter. Eksempler på stoffer som inneholder CH2 = C < gruppen og som er sampolymeriserbare med butadien-l,3-kullvann-stoffer er arylolefiner, f. eks. styrol og vi-nylnaftalin, alfa-metylenkarbonsyrer og disses estere, nitriler og amider, f. eks. akrylsyre, metylakrylat, metylmetakrylat, akrylnitril, metylvinylketon, vinylidenklo-rid. Vanlige i handelen værende kunst-

kautsjuker av denne type er GR-S (sampolymer av en hoveddel av butadien og en mindre del av styrol), paracril (sampolymer av en hoveddel av butadien og en mindre del av akrylnitril) og neopren (polymerisert klor-2-butadien-l,3). Kunstkautsjuken kan også være et produkt av polymerisasjon av en blanding av en hoveddel av isoolefin og en mindre del av konjugert dien ved lav temperatur i nærvær av en Friedel-Crafts polymerisasjons-katalysator av typen aluminiumklorid eller bortrifluorid. Et eksempel på en i handelen værende kunstkautsjuk av denne type er butylkautsjuk, som er en sampolymer av 96 til 99,5 deler isobutylen og 4 til 0,5 deler isopren.

De for tiden foretrukne findelte partikler blir pelletisert i en maskin som skjærer en 4,76 mm tykk plate av blandingen til terninger med 4,76 mm sider. Det kan anvendes andre terningformede små-deler med sidelengde fra 0,8 til 12,7 mm. Pelletene kan ha andre fasonger, f. eks. som søyleformede segmenter, idet blandingen drives gjennom en sikt eller et perfo-rert munnstykke, og det utdrevne materiale kuttes av i ønsket lengde ved hjelp av en tråd eller kniv som er festet til ut-drivningshodet. Fortrinsvis har slike an-nerledes formede pellets et volum som er lik volumet av en terning med sidelengde 0,8 til 12,7 mm, og de bestøves på yttersiden med det pulveriserte fyllstoff.

Generelt utgjør den mengde asfalt-eller veitj ærebindemiddel som settes til aggregatet i en kollergang 3—5 vektprosent av aggregatet. Den mengde pellets i henhold til oppfinnelsen som anvendes kan være slik at den gir fra 1 til 15 deler kautsjuk pr. 100 deler asfalt eller veitjærebin-demiddel, og blandes enten i kollergangen med det varme aggregat før bindemidlet tilsettes, eller de blandes med det varme bindemiddel før innføringen i kollergangen, eller de spres ut på det valsede tørre aggregat.

De nedenstående eksempler anskuelig-gjør oppfinnelsen. Alle deler og prosenter er beregnet etter vekt.

Eksempel 1:

18 kg butylkautsjuk (en sampolymer av 96—99,5 pst. isobutylen og 4 til 0,5 pst. isopren) ble delt opp i en banburyblander (kjølevann ble innført i kappen for å holde temperaturen under 120°) og 18 kg gilsonit (med mykningspunkt 132,2—154,4° C målt ved ring- og kulemetoden) og 9 kg høyt-

smeltende asfast (mykningspunkt 148,8° C ved ring- og kuleprøven) ble blandet inn. Porsjonen ble helt ned på kolde valser, valset ut til en 4,76 mm tykkelse, avkjølt og kuttet i et pelletiseringsapparat til terningformede pellets som hadde 4,76 sidelengde og kunne risle fritt. Hvis det anvendes en lavtsmeltende asfalt som har et mykningspunkt på 37,7—65,5° C i stedet for den ovennevnte høytsmeltende asfalt med mykningspunkt 148,8° C, kan det ikke oppnås tilfredsstillende behandling i blan-deapparatet og på valsene som skal valse materialet til et ark, og pelletene vil klebe sammen ved romtemperatur.

I en en-tons kollergang bler det char-gert 852 kg aggregat som var opphetet til 148,8—176,6° C. 13,5 kg av de som beskrevet tilberedte pellets ble tilsatt på en gang under omrøring, og mindre enn ett minutt deretter ble det tilsatt 47,4 kg asfalt av penetrasjon 85—100 (mykningspunkt 46,6° C), som var opphetet til 148,8—163° C, og blandingen ble behandlet i mindre enn ett minutt. Blandingen ble overført til laste-vogner som transporterte den til anvendelsesstedet, hvor den ble helt ut og valset, så man fikk en veibane med den jevne fordeling av kautsjuken som er karakteristisk for en godt lagt kautsjukholdig veibane.

Pelletene kan også lett oppløses eller dispergeres ved å blandes direkte med den varme asfalt. En slik tilberedt kautsjuk-asfalt-blanding er egnet til å settes til varmt aggregat i en kollergang eller til å spres ut på valset tørt aggregat når man bygger veier ved penetrasjonsmetoden.

Eksempel 2:

Pellets ble fremstilt på den i eks. 1 beskrevne måte, idet man i banburyblande-apparatet blandet følgende materialer: 13,6 kg paracril (sampolymer av en hovedmengde av butadien og en mindre mengde av akrylnitril), 16,75 kg gilsonit (mykningspunkt 132,2—154,4° C ved ring- og kule-prøven) og 16,75 kg koksovntjærebek som hadde et mykningspunkt på ca. 135° C målt ved ring- og kuleprøven.

De således fremstilte pellets ble lett oppløst i veitj ær ebindemiddel i en varm blanding i en kollergang, som i eks. 1, ved at det ble tilsatt 852 kg aggregat som var opphetet til 176,6° C, deretter 6,8 kg ikke oppvarmede pellets til det varme aggregat, og deretter 47,4 kg RT-12 veitjære som var opphetet til 121,1° C. Dette ga et utmerket veibelegg.

Pelletene kunne også lett oppløses eller dispergeres ved å blandes direkte med den , varme veitj ære. Således tilberedt kautsjuk-veitjæreblanding var egnet som tilsetning til, varmt aggregat i kollergang, eller til å spres ut på valset tørt aggregat når veier bygges ved penetrasjonsmetoden.

Eksempel 3:

40 deler butylkautsjuk ble delt opp i et banburyblandeapparat (kjølevann ble inn-ført i kappen for å holde temperaturen under 93,3°), og 40 deler gilsonit (mykningspunkt 132,2—143,3°) og 20 deler høytsmel-tende asfalt med mykningspunkt 148,8° ble blandet inn, fulgt av 0,07 deler natriumkarbonat og 0,07 deler stearinsyre. Porsjonen ble brakt på kolde valser og valset til et ark av ca. 4,76 mm tykkelse, avkjølt og kuttet opp i et pelletinerings-apparat til frittrislende terninger av ca. 4,76 mm sidelengde.

I en 1-tonns kollergang ble det inn-ført 852 kg aggregat som var opphetet til 148,8—176,6°. Det ble tilsatt 6,8 kg pellets, som var tilberedt som beskrevet ovenfor, alt på en gang mens apparatet var i gang, og mindre enn ett minutt senere ble det tilsatt 47,4 kg asfaltbindemiddel av 85— 100 penetrasjon (mykningspunkt 46,6°) som var opphetet til 148,8—163°, og be-handlingen fortsattes i mindre enn ett minutt. Blandingen ble i vogner transportert til anvendelsesstedet hvor den ble helt ut og valset ut. Den veibane man fikk av denne blanding inneholdt ca. 4 pst. hulrom eller meget små luftlommer. Prosentmeng-den av hulrom ble bestemt ved A.S.T.M.-prøve C30—37, som består i at man bereg-ner en teoretisk spesifikk vekt og bestem-mer avvikelsen fra denne verdi, hvilken avvikelse svarer til hulrommene. Erfaring har vist at 4 pst. hulrom er omtrent opti-mum. De oppblærte celler gikk altså ikke over i den endelige veibeleggblanding, men ble slått sammen. Undersøkelse av veiba-nen viste en jevn fordeling av kautsjuken, som er karakteristisk for en godt lagt kautsjukholdig veibane.

Eksempel 4:

475 kg (495 1) 85—100 penetrasjonsasfaltbindemiddel ble anbrakt i en beholder og varmet opp til 148,8°. 68 kg pellets, som var fremstilt som beskrevet i eks. 3, ble tilsatt, og massen ble omrørt i ca. 3 timer. I løpet av denne tid ble pelletene suspendert og gradvis oppløst i asfalten.

Det fantes ingen agglomerering av kaut-sjukpelletene på bunnen av beholderen, slik som tilfelle er hvis oppblæringsmiddel ikke anvendes. Kautsjuk-asfalt-blandingen egnet seg som tilsetning til varmt aggregat i kollergang, eller til å spres ut på valset, tørt aggregat, når veier ble bygget etter penetrasjonsmetoden.

Eksempel 5:

Pellets ble fremstilt på den i eks. 3 beskrevne måte, idet man i banbury-blan-deapparatet tilsatte: 100 deler paracril, 200 deler leire, 50 deler koksoyntjære med mykningspunkt 135° målt ved ring-kule-metoden, 0,07 deler natriumkarbonat og 0,07 deler stearinsyre.

De således tilberedte pellets oppløstes lett i veitj ær ebindemiddel i en varm blanding som var fremstilt i en kollergang som i eks. 3 ved å tilsette 852 kg aggregat opphetet til 176,6°, deretter 6,8 kg ikke opp-hetede pellets til aggregat og deretter 47,4 kg av en til 121,1° oppvarmet RT-12 veitj ære. Dette ga et godt veidekke.

Eksempel 6:

68 kg pellets, fremstilt som i eks. 4 ble omrørt i 6 timer i en beholder som inneholdt 762 kg veitjære (RT-12) opphetet til

121,1°. Pelletene holdt seg suspendert og

ble gradvis oppløst i tjæren, og det fantes ingen agglomereringer av pellets på bunnen av beholderen, som tilfelle er hvis oppblæringsmiddel ikke anvendes. Kautsjuk-tjæreblandingen var egnet som tilsetning til varmt aggregat i kollergang, og til utspredning på valset, tørt aggregat når veier bygges ved penetrasjonsmetoden.

Eksempel 7:

47,6 kg butylkautsjuk ble delt opp i et banburyblandeapparat (kjølevann ble inn-ført i kappen for å holde temperaturen under 93,3°) og 63,5 kg høytsmeltende asfalt med mykningspunkt 148,8° etter kule-ringmetoden ble blandet inn, fulgt av 47,6 kg leire. Porsjonen ble brakt på kolde valser, valset til et ark av ca. 4,76 mm tykkelse, avkjølt og delt opp til fritt rislende terninger med 4,76 sidelengde i et pelletiseringsapparat. Terningene ble deretter bestøvet med leire, så de fikk et meget tynt overflatebelegg, og ble pakket for transport.

I en 1-tonns kollergang ble det char-gert 852 kg aggregat som var opphetet til 148,8—176,6°. 9 kg av de som beskrevet tilberedte pellets ble tilsatt på en gang mens kollergangen gikk, og mindre enn ett minutt senere ble det tilsatt 45,3 kg 85— 100 penetrasjonsasfaltbindemiddel (mykningspunkt 46,6°) som var opphetet til 148,8—163°, og blandingen ble behandlet i mindre enn ett minutt. Blandingen ble så transportert i vogner til bruksstedet, helt ut og valset, og ga et veidekke i hvilket kautsjuken hadde den jevne fordeling som er karakteristisk for et godt lagt kautsjukholdig veidekke.

Eksempel 8.

Pellets ble fremstilt på den i eks. 7 beskrevne måte, idet man i et banbury-apparat blandet 30 deler paracril, 40 deler kulltjærebek som hadde et mykningspunkt på ca. 135° målt ved kule-ring-metoden, og 30 deler leire. Materialet ble pelletisert på liknende måte som i eksempel 7 og be-støvet med leire. Man fikk et produkt som rislet fritt og som ikke sintret sammen med opphetning til 60° i 72 timer i et såkalt akselerert lagringsforsøk.

De således tilberedte pellets kunne på tilfredsstillende måte blandes med varmt aggregat i en kollergang, fulgt av tilsetning av en RT-6 til RT-12 veitjære som var opphetet til 121,1°, og som ga et utmerket veidekke.

Pelletene kunne også lett oppløses eller dispergeres ved å blandes direkte med den varme veitjære. Den således fremstilte kautsjuk-veitjære-blanding var egnet til å settes til varmt aggregat i kollergang, eller til å spres ut på valset tørt aggregat ved veibygging etter penetrasjonsmetoden.

Eksempel 9.

Pellets ble fremstilt som i eks. 7, idet man i et banbury-apparat blandet: 40 deler butylkautsjuk, 15 deler høytsmeltende asfalt med mykningspunkt 148,8° målt ved ring-kule-metoden, 35 deler gilsonit med mykningspunkt 132,2—143,3° målt ved ring-kule-metoden, og 10 deler leire.

De således fremstilte pellets bie i lø-pet av noen få timer jevnt dispergert i en 60—70 penetrasjonsasfalt (mykningspunkt 48,8 målt ved ring-kule-metoden) som var blitt oppvarmet til 148,8—176,6°. Den slik fremstilte kautsjuk-asfaltblanding var egnet som tilsetning til varmt aggregat i kollergang, eller til å spres ut på valset tørt aggregat ved veibygging etter penetrasjonsmetoden.

Claims (5)

1. Kautsjukholdig materiale til innblanding i bituminøst bindemiddel for veibygg, karakterisert ved, at det består av findelte, ikke sammenklebende partikler av en termoplastisk blanding som inneholder 20—60 deler av en kautsjuk og 30—60 deler av et bituminøst materiale som har et mykningspunkt i området fra 93,3° til 176,6°, målt ved ring-kule-metoden.

2. Det i påstand 1 angitte produkt, i hvilket det bituminøse materiale er ett eller flere av de følgende stoffer: asfalt, gilsonit, tjærebek.

3. Det i påstand 1 eller 2 angitte produkt i hvilket det bituminøse materiale omfatter 50—80 pst. gilsonit.

4. Det i påstand 1, 2 eller 3 angitte produkt i hvilket blandingen også inneholder 0,01—0,5 deler av et oppblæringsmiddel.

5. Det i en hvilken som helst av på-standene 1—3 angitte produkt i hvilket kautsjuken er en tyntetisk kautsjuk valgt blant følgende: emulsjonspolymere av en eller flere butadiener, f. eks. polymerisert klor-2-butadien-l,3, emulsjonssampolyme-re av butadiener med sampolymeriserbare forbindelser som inneholder en CH2 = C< gruppe, f. eks. sampolymere av en hovedmengde av butadien med en mindre mengde av styrol eller akrylnitril, lavtempera-tur-sampolymere av en hovedmengde av isoolefin og en mindre mengde av et konjugert dien, f. eks. sampolymer av 96—99,5 deler isobutylen og 4—0,5 deler isopren.