NO318618B1 - Mastikssammensetning og fremgangsmate for fremstilling av et mastiksprodukt - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for fremstilling av et mastiksprodukt omfattende bitumen, fyllstoff og aggregat samt at oppfinnelsen videre angår en mastikssammensetning.

Konvensjonelt er mastiksprodukter av denne typen laget ved anvendelse av en prosess som forbruker en betydelig energimengde, hovedsakelig i formen av varme. Spesielt er alle komponentene til mastiksen separat oppvarmet til en passende temperatur for å oppnå et produkt som kan flyte som så støpes til blokker som man deretter lar størkne.

WO 97/24410 beskriver en prosess som forsøker å redusere energibehovet ved å ta

i bruk en to-trinns prosess som fører direkte til dannelsen av et kornet produkt istedenfor faste blokker. To-trinns prosessen omfatter et første trinn hvor alt av det nødvendige fyllstoffmaterialet, som ikke er blitt forhåndsvarmet, og alt av det nødvendige aggregatmaterialet, som ville ha blitt forhåndsvarmet minst til den grad som er nødvendig for å tørke den, blandes med en del av den påkrevde bitumen, som er blitt forhåndsvarmet til den vanlige temperaturen. Det første blandetrinnet utføres uten anvendelse av varme slik at temperaturen for den partielle blandingen faller til en verdi betydelig lavere enn det normalt anvendt for den konvensjonelle blandeprosessen.

I det andre trinnet i prosessen tilsettes det gjenværende av bitumenet til den partielle blandingen etter at det sistnevnte er blitt satt til kjøling, bitumenet tilsettes igjen ved den konvensjonelle temperaturen og fortsatt blanding er nevnt å produsere en løselig-bundet, lettsmuldrende masse som lett produserer et frittflytende partikkel form et materiale ved slitasje. Skjønt den totale sammensetningen av produktet forblir innenfor det konvensjonelle området, er den fysikalske formen av produktet kornet som et resultat av produksjonsprosessen, som også krever mindre energi enn den konvensjonelle prosessen.

Den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringer en forbedret fremgangsmåte for fremstilling av en slik kornet mastiks av generell konvensjonell sammensetning.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte for fremstilling av et

mastiksprodukt omfattende bitumen, fyllstoff og aggregat, som er kjennetegnet ved at den omfatter trinnene å innføre i en blander aggregat i en uoppvarmet og utørket tilstand og med et vanninnhold kontrollert til å være minst 3 vekt% med henvisning til den totale mastikssammensetningen, tilsetning av alt av det nødvendige bitumenet ved forhøyet temperatur mens blanderen er i drift, deretter tilsetning av det nødvendige fyllstoffet i en uoppvarmet tilstand og fortsette blandingsoperasjonen mens man lar blandingen kjøle, for å produsere et kornet produkt.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes videre en mastikssammensetning fremstilt ved fremgangsmåten.

Fuktighetsinnholdet kontrolleres slik at tilstrekkelig «smøring» oppnås hvor en minimal tilførsel typisk på 3 % er passende, skjønt noe mindre variasjon av dette tallet kan forventes i praksis mellom forskjellige produksjonssatser. Skjønt den øvre grensen for dette formålet ikke er kritisk, bør i praksis den maksimale vanntilførselen fortrinnsvis ikke være over 7 % av den totale sammensetningen eller 10 % av aggregatvekten på grunn av eventuelle problemer ved bruksstedet. Av disse grunner kan vann tilsettes til, eller føres ut fra, aggregatet før eller etter at det er innført i blanderen for å opprettholde et bestemt gjennomsnittlig vanninnhold i sluttproduktet på ca. 3,5 % og typisk maksimum 4 %.

Bitumenet vil typisk være forhåndsoppvarmet til en temperatur i området 200°C, men kjøles raskt når den blandes med det fuktede aggregatet, med det resultat at bitumenet har en tendens til å belegge aggregatmaterialet bare delvis. Det påfølgende tilsatte uoppvarmede fyllstoffmaterialet har så en tendens til å feste seg. til det kjølte bitumenet for så i stor grad å forhindre det delvis bitumen-belagte aggregatet til å binde seg sammen i en fast masse.

Bitumenet kan inneholde polymerer som kan være fra plastomerer til elastomerer. Eksempler på egnede plastomerer omfatter etylvinylacetat (EVA), polyetylen (PE), polypropylen (LDPE). Eksempler på egnede elastomerer omfatter styren-butadien-styren (SBS), styren-butadien gummi (SBR), polybutadien (PBd), styren-etylen-butadien-styren (SEBS).

Mastiksasfaltblandingen kan inneholde andre additiver for å endre bindemidlet og/eller blande reologien. Eksempler på disse modifikatorene omfatter cellulose-fibre, uorganiske fibre og stearinsyre.

Oppfinnelsen vil nå beskrives under henvisning til de følgende eksemplene.

Eksempel 1: en marin mastiks

Dette eksemplet beskriver fremstillingen av en sats på 100 tonn av mastiks hovedsakelig med det formål for marine anvendelser. Imidlertid skal det forstås at prosessen, og produktet fra prosessen, ikke er begrenset til marine mastiksprodukter, som det fremkommer i eksempler 4 og 5 under.

(a) Sammensetning:

I dette eksemplet er det anvendte bitumenet 85/25 kvalitetsbitumen, i den mengde nødvendig for å skaffe mellom 14 og 16 vekt% av det ferdige mastiksproduktet.

Det anvendte aggregatet har et partikkelstørrelsesområde som angitt i den følgende

tabellen.

Graderines% som passerer BS- sikt

Aggregatet inneholder typisk omtrent 5-10 vekt% fuktighet og er ved omgivelsestemperatur, typisk i området 5-20°C, før tilsettingen av bitumenet.

Det anvendte kalksteinfyllstoffet omfatter materiale som har en partikkelstørrelse typisk på 85 % ikke mer enn 75 um, og er typisk ved omgivelsestemperatur, dvs. omtrent 5-20°C før tilsetting til blanderen.

(b) Prosedyre:

For å produsere mastiksproduktet ble det prefuktede aggregatet, med et kontrollert fuktighetsinnhold og i en mengde tilsvarende 65,9-70,1 vekt% av mastiksproduktet, ført inn i en passende blander. Bitumenet ble oppvarmet til en temperatur i området 180-210°C og tilsatt og blandet med det prefuktede aggregatet. Tilsetningen av bitumenet fant sted over et tidsrom på 5-8 sek., mens blanding ble fortsatt, og under denne tiden falt temperaturen av delvis-belagt aggregatblanding til omtrent 70°C.

Etter en ytterligere forsinkelse på omtrent 10 sek., hvorunder blanding ble fortsatt, ble en mengde av det kalde kalksteinfyllstoffet som var tilstrekkelig til å gi mellom 15 og 19 vekt% i det endelige mastiksproduktet, tilsatt over et tidsrom på 5 sek., hvorunder temperaturen på blandingen falt til omtrent 50°C.

Mastiksen produsert ved den ovennevnte prosessen omfatter frittflytende granulater som har størrelser typisk i området 0,1-50 mm. Sluttproduktet har et bestemt fuktighetsinnhold i området 1-4 % som gir den nødvendige smøringen for å sikre at den har en frittflytende egenskap.

Materialet kan være lagt i sekker for lagring og transportering til bruksstedet og kan anvendes på samme måte som ethvert annet kornet mastiksprodukt.

For å illustrere betydningen av å kontrollere fuktighetsinnholdet, beskriver de følgende to eksemplene produksjonen av mastiksprodukter med henholdvis for lavt og for høyt fuktighetsinnhold.

Eksempel 2: lavt fuktighetsinnhold

Det følgende eksemplet angår fremstillingen av en sats på 2 tonn mastiks hovedsakelig med det formål at den skal brukes for marine applikasjoner. Det anvendte bitumenet er 85/25 oksidert kvalitetsbitumen, i den mengde som er nødvendig for å gi mellom 14 og 16 vekt% av det ferdige mastiksproduktet. Det anvendte aggregatet har det samme partikkelstørrelsesområdet som i eksempel 1. Det anvendte kalksteinfyllstoffet innbefattet materialet som har en partikkel-størrelse typisk på 85 % ikke mer enn 75 um og ville typisk være ved omgivelsestemperatur, dvs. omtrent 10°C før tilsetning til blanderen.

Bitumenet ble oppvarmet til en temperatur i området 180-210°C og tilsatt til en mengde av kaldt fuktet aggregat i en mengde tilsvarende 65,9-70,1 vekt% av mastiksproduktet, hvor aggregatet tidligere ér blitt ført inn i en passende blander. I dette eksemplet inneholder aggregatet 2 vekt% fuktighet og er ved 10°C før tilsetningen av bitumenet. Tilsetningen av bitumenet fant sted over et tidsrom på 5-8 sek., mens blandingen fortsatte, og under denne tiden falt temperaturen på delvis belagt aggregatb I anding til omtreng 75°C. Etter en ytterligere forsinkelse på omtrent 10 sek., hvorunder blanding ble fortsatt, ble en mengde av kaldt kalksteinfyllstoff tilstrekkelig til å gi mellom 15-19 vekt% av det ferdige mastiksproduktet, tilsatt over et tidsrom på 5 sek., hvorunder temperaturen på blandingen falt til omtrent 50°C.

Mastiksen produsert ved den ovennevnte prosessen omfatter et delvis kohesjons-materiale inneholdende ca. 0,5 % fuktighet som ikke er frittflytende. Dette resultatet kan tilskrives fuktighetsinnholdet i aggregatet, dvs. 2 % er for lavt og derfor utilstrekkelig for å gi den nødvendige smøringen for å gi en frittflytende karakteristikk med utilstrekkelig fuktighet tilstede i aggregatet, hvor den produserte mastiksen derfor er av kohesjonsegenskap hvor bitumenet er i stand til å binde blandingen sammen.

Eksempel 3: høvt fuktighetsinnhold

Det ovennevnte eksemplet ble gjentatt, unntatt at fuktighetsinnholdet i aggregatet ble økt til 14 %. Dette resulterte i en sluttmastiks som var frittflytende og kornet i utseendet med et fuktighetsinnhold på 8 %. Dette høyere fuktighetsinnholdet ville imidlertid ikke normalt være kommersielt akseptabelt for sluttbrukeren fordi det resulterer i behovet for økt energiforbruk, dvs. ekstra varme for å fjerne overskuddsvannet når det ble oppvarmet til å rekondisjonere mastiksen før f.eks. tetting av en rørledningsskjøt. Fenomenet «kjele koker over» (overskudd vann stiger til over toppen av containeren hvori mastiksen oppvarmes før bruk) tilskrevet slikt høyt fuktighetsinnhold er også ansett å være et problem av brukeren. Det er derfor nødvendig å kontrollere fuktighetsinnholdet i sluttproduktet til et område som ikke er over 4 % med et gjennomsnitt på 3,5 % tatt fra 30 etterfølgende enkeltvise testresultater. Dette oppnås ved å kontrollere aggregatfuktighetsinnholdet mellom 5 og 10 % før tilføring i blanderen for å produsere mastiksen.

Mens eksempel 1 beskrevet ovenfor angår et mastiksprodukt ment hovedskalig for marin anvendelse, er oppfinnelsen ikke begrenset til noen spesifikk sammensetning av asfalt og er også anvendelig for mastikser for andre anvendelser.

Spesielt kan sammensetningen formuleres som det passer seg for fremstillingen av en kornet mastiks for anvendelse i tak, gulv, eller tank, eller som et fukttett forløp, ved anvendelse av passende kvaliteter på bitumen og aggregater fortrinnsvis til å være i overensstemmelse med relevant British Standards, slik som BS 6925: 1988 eller BS 6577: 1985, som i eksempler 4 og 5 som følger.

Eksempel 4: takmastiks

Det anvendte bitumenet er 60/40 kvalitets bitumen (dvs. som har et ring- og kule-mykningspunkt mellom 50 og 70°C og en penetreringsverdi mellom 30 og 50) i mengden som er nødvendig for å gi mellom 11 og 13,5 vekt% av det endelige mastiksproduktet. Det anvendte aggregatet har et partikkelstørrelsesområde som angitt i den følgende tabellen;

Gradering/ sammensetning

Bitumenet ble oppvarmet til en temperatur i området 160-190°C og tilsatt til en mengde av kaldt, vått aggregat med et kontrollert fuktighetsinnhold i en mengde tilsvarende 66,5-69 vekt% av et mastiksprodukt, hvor aggregatet tidligere har blitt tilført inn i en passende blander. Tilsetningen av bitumenet fant sted over et tidsrom på 5-8 sek., mens blandingen fortsatte og under denne tiden falt temperaturen på delvis belagt aggregatblanding til omtrent 70°C. Etter ytterligere 10 sek., hvorunder blanding ble fortsatt, ble tilsatt en mengde av kald kalksteinfyllstoff tilstrekkelig til å gi en mengde på ca. 20 vekt% av det endelige mastiksproduktet over et tidsrom på 5 sek., hvorunder temperaturen på blandingen falt omtrent 50°C. Det skal bemerkes at sluttproduktet inneholdt 35-45 % fyllstoff, hvor ca. halvparten fremkommer fra fyllstoff naturlig i aggregatet og ca. halvparten ble tilsatt som fyllstoff.

Eksempel 5: gulvmastiks

Bitumen anvendt er en Hl00/120 kvalitets bitumen, i den mengde som er nødvendig for å gi mellom 12 og 18 vekt% av det ferdige mastiksproduktet. Det anvendte aggregatet har et partikkelstørrelsesområde som angitt i den følgende

tabellen;

Graderin g/ sammen setn i n g

Aggregatet inneholder typisk omtrent 5-10 vekt% fuktighet og er ved omgivelsens temperatur, dvs. 5-20°C, før tilsetningen av bitumenet. Det anvendte kalksteinfyllstoffet innbefattet materiale med en partikkel størrelse typisk 85 % ikke større enn 75 um og er typisk ved omgivelsens temperatur, dvs. 5-20°C, før tilsetning til blanderen.

Bitumenet ble oppvarmet til en temperatur på 190-230<*>0 og tilsatt til en mengde av kald, våt aggregat med et kontrollert fuktighetsinnhold i en mengde tilsvarende 54-68 vekt% av mastiksproduktet, hvor aggregatet tidligere er ført inn i en passende blander. Tilsetningen av bitumenet fant sted over et tidsrom på 5-8 sek., mens blanding fortsatte og i løpet av denne tiden falt temperaturen av delvis belagte aggregatblanding til omtrent 80°C. Etter ytterligere 10 sek., hvorunder blanding ble fortsatt, ble tilsatt en mengde av kald kalksteinfyllstoff tilstrekkelig til å gi ca. 20-28 vekt% av det ferdige mastiksproduktet over et tidsrom på 5 sek. hvorunder temperaturen på blandingen falt til omtrent 60°C. 1 dette tilfellet ble også ca. halvparten av sluttfyllstoffinnholdet på ca. 40-56 % utledet fra materialet naturlig i aggregatet.

Mastiksen produsert i eksempler 4 og 5 ved de ovennevnte prosesser omfatter frittflytende granulater med størrelser som typisk er i området 0,1-50 mm.

Trekkene som er beskrevet i den foregående beskrivelsen, eller den medfølgende figuren, uttrykt i deres spesifikke former eller uttrykt ved måter for å utføre den beskrevne funksjonen, eller en metode eller prosess for å oppnå det omtalte resultatet, kan, separat eller i enhver kombinasjon av slike trekk, benyttes for å realisere oppfinnelsen i ulike former derav.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et mastiksprodukt omfattende bitumen, fyllstoff og aggregat, karakterisert ved at den omfatter trinnene å innføre i en blander aggregat i en uoppvarmet og utørket tilstand og med et vanninnhold kontrollert til å være minst 3 vekt% med henvisning til den totale mastikssammensetningen, tilsetning av alt av det nødvendige bitumenet ved forhøyet temperatur mens blanderen er i drift, deretter tilsetning av det nødvendige fyllstoffet i en uoppvarmet tilstand og fortsette blandingsoperasjonen mens man lar blandingen kjøle, for å produsere et kornet produkt.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at fuktighetsinnholdet til aggregatet tilsatt blanderen ikke er over 10%.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at fuktighetsinnholdet til materialet tilsatt blanderen kontrolleres slik for å opprettholde et bestemt gjennomsnittsvanninnhold i sluttproduktet på ca. 3,5 % og et maksimum på 4 %.

4. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at bitumenet har et mykningspunkt på 50°C eller høyere.

5. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at bitumenet har en penetreirngsverdi på 50 eller lavere.

6. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at bitumenet modifiseres ved tilsetningen av én eller flere polymerer.

7. Fremgangsmåte som angitt i hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at mastikssammensetningen omfatter additiver for å kontrollere blandingens reologi.

8. Mastikssammensetning, karakterisert ved at den er fremstilt ved fremgangsmåten som angitt i hvilket som helst av de foregående krav.