NO172245B - Elastisk veibeleggsmasse - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en elastisk veibeleggsmasse omfattende et aggregat som er bundet av et bindemiddel, og, eventuelt, farvestoffer og/eller andre additiver. Beleggsmassen ifølge oppfinnelsen er spesielt egnet for fremstilling av ikke-sorte belegg.

Veibebelegg består vanligvis av et aggregat bundet av bitumen og dette støpes i sjikt på 1 til 5 cm på toppen av et bæresjikt på gatelegemet. Når man velger partikkelstørrelsen for aggregatet, anvender man en såkalt proporsjonering der diameteren for de grovesteStener ligger på ca. 8 til 25 mm. Mangelen ved disse belegg er den sorte farve som skyldes den bitumen som benyttes som bindemiddel. Imidlertid kan denne bitumen erstattes av et farveløst bindemiddel som videre kan pigmenteres til ønsket farvetone. Farveløse harpikser har vært benyttet som bindemiddelkomponent i slike masser i TJSA og også i Finland i 70-årene. Petrokjemiske hydrokarbon-holdige harpikser ble der benyttet, disse ble oppnådd fra biproduktene av etylenenheten fra petroleumraffineringen ved polymeriseringen av ikke-omsatt c5_cio hydrokarbon. Kommersielt tilgjengelige produkter som "Escorez 1100" eller "Piccopale" er kjente. Petrokjemiske hydrokarbonharpikser har imidlertid mangelen at de er kostbare og at de ikke gir tilstrekkelig stabile belegg.

Talloljekolofonium og derivater derav har så langt vært benyttet som pigmentert beleggsmaling og har vært lagt på belegget som et herdbart belegg med en tykkelse på 1 til 5 mm. Slikt belegg er sprøtt som sådant og tilfredsstiller ikke Marshall-styrkeprøven ment for å prøve bituminøs betong.

Imidlertid er det nu observert at mykgjort talloljekolofonium, tre- eller terpentinharpiks eller derivater derav er ytterst egnet som bindemiddel for beleggsmasser. Også utmerkede Marshall styrkeverdier oppnås ved hjelp av et bindemiddel basert på mykgjort harpiks eller et derivat derav.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er som et resultat å tilveiebringe et farvbart, elastisk og stabilt belegg ved å erstatte konvensjonelle bindemidler i beleggsmassen med et nytt og som gjør massen både farvbar og seigere.

Således er oppfinnelsenkarakterisert vedde fakta som nevnes i hovedkravets karakteriserende del. Samtidig er en ny anvendelse oppdaget for et antall viktige biprodukter ved tremasseindustrien.

Den nye beleggsmasse består av følgende tre hovedkomponenter: aggregat, farvestoff og fyllmidler;

tall-, tre- og terpentinharpiks og derivater derav;

en mykningsprosessolje og hjelpemidler dertil, samt hjelpestoffer og additiver.

Når man velger aggregatet, kan alle aggregatforslag fra asfaltindustrien anvendes. Gode resultater er oppnådd selv ved bruk av naturlig morene. Ved proporsjoneringen kan de groveste stener ha en diameter på for eksempel 25, 20, 16, 12 eller 8 mm. Generelt gir et grovere aggregat en mere slitasjemotstandsdyktig belegningsmasse. Ethver,t ordinært fyllstoff på samme måte som kalkfyllstoff eller kaolin, er hensiktsmessig som fyllstoff, enten blandet med aggregatet eller som sådant.

Ethvert pigment av den ønskede type som er stabilt ved fremstilling og drift kan benyttes som pigment. Egnede pigmenter er uorganiske farvestoffer, for eksempel hvitt titandioksyd, grønt kromdioksyd eller rødt jernoksyd.

Som bindemiddel vil talloljekolofonium, treharpiks, terpentinharpiks eller et hvilket som helst av disses derivater som fremstilles ved celluloseindustrien, kunne anvendes. Derivatene kan for eksempel være dimerer, oligomerer eller polymerer, eller estere med en viss univalent eller poly-valent alkohol slik som trimetylpropanol, glycerol eller pentaerytritol. Derivatene kan videre' foreligge i form av et metallsalt av harpikser hvorved metallet fortrinnsvis er sink, kalsium eller magnesium. Før di-, oligo- eller polymeriseringen, forestringen eller nøytraliseringen til saltet av harpiksen, kan den behandles med noe umettet dikarboksylsyre eller et anhydrid derav som fumarsyre, maleinsyre eller maleinsyreanhydrid. Bindemidlet kan videre være en hvilken som helst hensiktsmessig egnet blanding av de ovenfor nevnte harpikser og derivater eller en blanding med kjente harpikser.

Derivatene er selvfølgelig mere kostbare enn harpiksene og er således bedre egnet for spesielle formål. Som et resultat vil tallharpiksester som er dyrere enn talloljekolofonium være mest egnet for bruk av meget stabile beleggsmasser.

Krystallinske talloljekolofonium som fremstilles av celluloseindustrien har gitt en økonomisk og brukbar universal-harpiks hvis mykningstemperatur ligger på ca. 65 til 73°C.

For å kunne lage veibelegg som er seigt og elastisk er en myknende prosessolje nødvendig i tillegg til kolofonium-komponenten. Prosessoljen kan være en hvilken som helst olje som mineral-, vegetabilske, tallolje eller derivater derav. Viskositeten for prosessoljen avhenger av fremstillingsmetode og driftsbetingelser og kan variere innen område ISO 15 til ISO 680, fortrinnsvis ISO 32 til ISO 220. En mineralolje med en viskositet på ISO 220 er for eksempel egnet for vanlig bruk. Ved bruk for eksempel av vegetabilske oljer med lavt hellepunkt, blir mer frostmotstandsdyktige egenskaper og lavere temperaturer kan anvendes på driftssetene.

Det er fordelaktig å tilsette gummi til bindemidlet for å forbedre kaldmotstandsevnen for preparatet. Enhver elastomer kan benyttes for dette formål, imidlertid har elastomerer som benyttes i såkalte gummiasfalter vist seg meget fordelaktige, for eksempel det kommersielle "Cariflex TE" som er styren-butadienelastomerer.

Ved å tilsette forenelige termoplaster til bindemidlet blir termosensitiviteten i beleggsmassen redusert slik at man unngår sprøhet ved kalde temperaturer og mykning ved varme. Egnede termoplaster er polyolefiner som smelter ved fremstil-lingstemperaturen slik som polyetylen og polypropylen, polyamider og polyestere.

En optimal beleggsmasse oppnås ved tilsetning av både gummi og termoplast til bindemidlet hvorved produktet har en god kaldmotstandsevne kombinert med en høy mykningstemperatur.

Ved fremstilling av den seige og elastiske beleggsmasse ifølge oppfinnelsen kan man benytte vanlig asfalt og asfalteringsutstyr. Den benyttede bindemiddelmengde kan variere innen området 3 til 15 vekt-# av den totale belegningsmasse, avhengig av formålet. Fortrinnsvis benyttes 5 til 7 vekt-# bindemiddel når dette middel er tallharpiks. Bindemidlet kan inneholde ca. 10 til 40 vekt-# av en myknende prosessolje, beregnet på den totale masse av bindemidlet, imidlertid benyttes fortrinnsvis 15 til 20 vekt-#.

Ca.l til 20 vekt-# gummi, beregnet på massen av bindemidlet, kan også benyttes, hvorved tallharpiksen sammen med en prosessolje og mulige additiver er ansett som bindemidler. Fortrinnsvis benyttes ca. 2 til 10 vekt-# gummi, beregnet på vekten av bindemidlet. Ca. 1 til 10 vekt-# plast benyttes, aller helst 3 til 15 vekt-5é av massen av bindemiddel. Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av de følgende eksempler der de angitte mengder av materialer og betingelser kan variere. Eksemplene 1 til 3 gjelder bindemidler bestående av vanlig kolofonium og vanlige oljer, mens eksempel 4 viser et bindemiddel som gir en spesielt sterk masse av harpiks-ester og dieselolje. Beleggsmassene er prøvet ved ASTM standard D-1559, det vil si den såkalte Marshall-prøve, der motstandsevnen måles ved et sylindrisk legeme med en lengde på 50 til 70 mm og en diameter på 100 mm knuses. Denne prøve er den viktigste styrkeprøve for bituminøse asfaltmaterialer.

Eksempel 1

Utgangsmaterialene er:

Komponentene A blir forbehandlet ved behandling i et varmekammer til 160 til 180°C.

Komponentene B forbehandles slik at tallharpiksen finknuses og smøreoljen og plasten blandes seg i mellom inn i denne, og der blandingen oppvarmes i et varmekammer til 160°C for derved å gi en homogen væske, eller tallharpiksen smeltes ved 160° C og oljen og plasten blandes ved å opprettholde temperaturen ved 180"C.

Blandingen av komponentene Å og B gjennomføres i en "pære-formet" betongblander som er oppvarmet utvendig ved hjelp av en gassflamme med en temperatur på ca. 150°C. Blandetiden er ca. 1 til 2 minutter og ved slutten av denne er blandingen omdannet til en tykk pasta eller til halvflytende tilstand. Beleggsmassen kan nu helles på bæreren for efterfølgende kompaktering eller varmevalsing.

I løpet av dette eksempel ble aggregatet, farvestoff og fyllstoffmengde (A) holdt konstant, mens i materialekombina-sjon B ble de i tabell 1 implementerte variasjoner gjennom-ført og Marshall-styrkeverdiene fremgår også fra tabell 1.

Eksempel 2

Den følgende blanding ble tildannet og arbeidsmetoden var som i eksempel 1.

Eksempel 3

I dette eksempel 3 er komponent Å ellers den samme som i eksempel 1, imidlertid er titandioksyd erstattet med følgende pigmenter:

Eksempel 5

Kaldmotstandsevnen ble målt ved å bestemme "Fraass"-bruddpunktet for en prøve i henhold til IP 80/53 ved redusert temperatur, og varmemotstandsevnen ble målt ved å bestemme mykningspunktet ved hjelp av ASTM D-2398-76 ring- og kulemetode. Prøveresultatene for forskjellige sammensetninger av bindemidlene er sammensatt i følgende tabell.

Forklaringer: Den kolofonium som ble benyttet var en myk, ikke konverterbar talloljekolofonium, gummien var en SBE-gummi ("Cariflex Tr-1101") og plasten var polyetylen.

ko = vegetabilsk olje

k220 = prosessolje med en viskositet på 220 cSt/40°

k32 = prosessolje med en viskositet på 32 cSt/40°

i = for myk til å kunne måles ved ring- og kulemetoden.

Disse blandinger tar sikte på verdier som ligger innen området -12 til -16°C ved bruddpunktet og større enn 40°C ved mykningspunktet.

Resultatene viser at gummi forbedrer kaldmotstandsevnen, imidlertid er både gummi og plast nødvendig for at produktet skal ha både god kaldmotstandsevne og god varmemotstandsevne (høyt mykningspunkt). Man merker seg at prøve 8 ligger nær det ideelle for nordisk klima, mens prøve 7 representerer den ideelle blanding i et temperert klima.

Ved å benytte korrekte mykgjorte tallharpikser eller derivater oppnår man en signifikant bedre adhesivitet til aggregatet enn ved petrokjemiske produkter så meget mer som de er betydelig mindre kostbare og tilgjengelige på det hjemlige marked. Det skal også påpekes at langt mer stabile vei- og fortausbelegg oppnås når man benytter talloljekolofonium i stedet for bitumen.

For eksempel er Marshall-verdien for et tallharpiksholdig belegg 6 til 9 KN, mens den analoge verdi for et bimenbelegg er 4 til 6 KN. Slitasjemotstandsevnen mot piggdekk er minst like høy som på asfaltbetongbelegg. Bruken av vegetabilske oljer forbedrer temperatursensitiviteten og frostmotstands-evnen for bindemidlet på samme måte som korrekt valg av viskositet rent generelt.

De farvegitte eller bleke beleggspreparater ifølge oppfinnelsen kan benyttes på spesielle veier, i veikryss for å markere farlige soner, på veikanter og veiskuldre, videre i ut- og innkjørsler samt fotgjengeroverganger og broer.

Claims (8)

1. Elastisk veibeleggsmasse omfattende et aggregatet som er bundet av et bindemiddel og, eventuelt, farvestoffer, fyllstoffer og/eller andre additiver,karakterisert vedat bindemidlet består av talloljekolofonium, treharpiks og/eller terpentinharpiks eller eventuelt derivater derav, en prosessolje som mykgjør de ovenfor angitte harpikser, gummi eller gummi og plast og eventuelt andre hjelpestoffer.

2. Masse ifølge krav 1,karakterisert vedat mengden bindemiddel ligger fra 3 til 15 og fortrinnsvis 5 til 7 vekt-# av den totale bindemiddelmasse.

3. Masse ifølge krav 1 eller 2,karakterisertved at mengden mykningsprosessolje utgjør 10 til 40 og fortrinnsvis 15 til 25 vekt-# av bindemidlet.

4. Masse ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat gummien er en styrenbutadiengummi.

5. Masse ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat mengden gummi utgjør 1 til 20 og fortrinnsvis 2 til 10 vekt-# av bindemidlet.

6. Masse ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat plasten er et polyolefin som polypropen, polyetylen eller et polyamid eller en polyester.

7. Masse ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat plastmengden utgjør 1 til 20 og fortrinnsvis 3 til 15 vekt-# av bindemidlet.

8. Masse ifølge et hvilket som helst av de foregående krav,karakterisert vedat viskositeten i prosessoljen ligger innen området ISO 15 til ISO 680 og fortrinnsvis innen området ISO 32 til ISO 220, og at den er en prosessolje basert på mineralsk-, vegetabilsk- eller tallolje.