PL205644B1 - Modyfikowany asfalt naftowy - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest modyfikowany asfalt naftowy, przeznaczony do nawierzchni drogowych.

Asfalt naftowy stanowi wysokowrzącą pozostałość podestylacyjną otrzymywaną w procesie destylacyjnego przerobu ropy naftowej. W celu poprawy właściwości użytkowych, asfalty naftowe zazwyczaj poddaje się dodatkowym procesom modyfikacji chemicznej (np. działanie tlenem, siarką, chlorem) lub fizycznej (np. dodatki napełniaczy, plastyfikatorów, polimerów). Asfalty naftowe stosuje się głównie w drogownictwie do budowy nawierzchni dróg. Poza tym asfalty naftowe używane są do produkcji papy, mas izolacyjnych i zalewowych, a także do produkcji farb i lakierów.

Asfalty naftowe są materiałami termoplastycznymi co sprawia, że ich konsystencja ulega zmianie wraz ze zmianą temperatury. W wyższych temperaturach, w przypadku asfaltowych nawierzchni drogowych, stwierdza się ich podatność na odkształcanie pod wpływem obciążenia.

Znane są sposoby poprawy właściwości asfaltów, między innymi w celu zwiększenia odporności na deformacje trwałe oraz poprawę ich przyczepności (adhezji) do kruszywa używanego do budowy dróg. Polepszenie tych właściwości, uzyskuje się między innymi przez modyfikację asfaltów naftowych polimerami z grupy plastomerów i elastomerów oraz przez stosowanie dodatków substancji poprawiających adhezję. Do modyfikacji asfaltów spośród termoplastów najczęściej stosowane są polietylen, polipropylen ataktyczny i polistyren, natomiast spośród elastomerów do modyfikacji asfaltów najczęściej stosowane są kopolimery styrenu, butadienu i izoprenu.

W europejskim zgłoszeniu patentowym Nr 0 234 615 przedstawiono sposób modyfikacji asfaltu przy użyciu kopolimeru styren-butadien. W polskim opisie patentowym Nr 175 733 asfalt modyfikowany jest polimerem termoplastycznym i żywicą syntetyczną, będącą produktem kondensacji sześciometylenoczteroaminy i fenolu lub jego pochodnych. Otrzymany w wyniku modyfikacji produkt zapewnia możliwość wytwarzania asfaltowej nawierzchni drogowej o korzystnych właściwościach w wysokiej temperaturze eksploatacji.

Innym znanym sposobem poprawy właściwości asfaltu w wysokiej temperaturze eksploatacji jest modyfikacja asfaltu naftowego żywicami chemoutwardzalnymi, takimi jak żywice epoksydowe i poliuretanowe. W polskim opisie patentowym nr 111 820 przedstawiono sposób wytwarzania masy bitumiczno-epoksydowej, zawierającej asfalt modyfikowany chlorokauczukiem i utwardzalną dianową żywicą epoksydową.

W polskim opisie patentowym nr 118 740, przedstawiono kompozycję asfaltowo-żywiczną zawierającą żywicę fenolowo-formaldehydową.

Wymienione powyżej znane sposoby poprawy właściwości użytkowych asfaltów naftowych, są skuteczną metodą zwiększenia odporności nawierzchni asfaltowych na powstawanie deformacji w wysokiej temperaturze. Jednakże z uwagi na zróżnicowaną budowę chemiczną stosowanych dodatków (polimerów termoplastycznych, żywic syntetycznych), oraz ich stosunkowo wysokie ceny opisane sposoby nie są pozbawione wad i trudności technologicznych.

Celem wynalazku jest poprawienie właściwości użytkowych asfaltów w wysokiej temperaturze eksploatacji, a tym samym poprawa odporności na deformacje nawierzchni drogowych wykonanych z tych asfaltów.

Nieoczekiwanie okazało się, że kompozycja asfaltowa składająca się z asfaltu naftowego i frakcji oleju popirolitycznego, otrzymywanegp jako produkt uboczny w procesie pirolizy olefinowej benzyn, zapewnia uzyskanie asfaltowej nawierzchni drogowej o korzystnych właściwościach w wysokiej temperaturze eksploatacji.

Modyfikowany asfalt naftowy według wynalazku charakteryzuje się tym, że zawiera od 0,5% do 30% wagowych frakcji oleju popirolitycznego, będącej produktem ubocznym pirolizy olefinowej benzyn, charakteryzującej się temperaturą wrzenia powyżej 300°C i temperaturą mięknienia powyżej 50°C.

Modyfikowany asfalt naftowy według wynalazku korzystnie zawiera od 5% do 20% wagowych frakcji oleju popirolitycznego.

Mieszanki asfaltowe wykonane z modyfikowanego asfaltu według wynalazku, charakteryzują się zwiększoną odpornością na deformacje w wysokich temperaturach, a także bardzo dobrą przyczepnością do kruszywa, co zapewnia dużą odporność nawierzchni drogowych na działanie sił ścinających powodowanych obciążeniem pojazdami samochodowymi, będących przyczyną trwałych deformacji nawierzchni.

PL 205 644 B1

Wytwarzanie kompozycji asfaltowych według wynalazku nie stwarza żadnych utrudnień i problemów technologicznych. Kompozycja asfaltowa według wynalazku nie zawiera substancji szkodliwych dla środowiska pracy i środowiska naturalnego. Modyfikację asfaltu naftowego przeprowadza się przez stopienie i dokładne wymieszanie składników i dodatkowe wygrzanie uzyskanej stopionej mieszaniny.

Modyfikowane asfalty naftowe według wynalazku ilustrują przykłady.

P r z y k ł a d I.

Do kolby szklanej o pojemności 250 ml zaopatrzonej w mieszadło i płaszcz grzejny wprowadzono 85 g asfaltu naftowego o penetracji 32 [0,1 mm] w 25°C, temperaturze mięknienia 54°C i przyczepności do kruszywa 60% oraz 4,3 g frakcji oleju popirolitycznego; wrzącej powyżej 300°C, charakteryzującej się temperaturą zapłonu 185°C i temperaturą mięknienia 56°C i całość wygrzewano w temperaturze 100°C do całkowitego stopienia mieszaniny. Uzyskaną mieszaninę wygrzewano przez 30 minut w temperaturze 120-125°C przy ciągłym mieszaniu. Zmodyfikowany asfalt naftowy charakteryzował się temperaturą mięknienia 58°C, penetracją 28 [0,1 mm] w 25°C i przyczepnością do kruszywa 80%.

P r z y k ł a d II.

Do kolby szklanej jak w przykładzie I, wprowadzono 85 g asfaltu naftowego o własnościach jak w przykładzie I oraz 15 g frakcji oleju popirolitycznego o własnościach jak w przykładzie I. Cało ść wygrzewano w temperaturze 100°C do całkowitego stopienia komponentów. Następnie nie przerywając mieszania, mieszaninę wygrzewano przez 30 minut w temperaturze 120-125°C. Uzyskano zmodyfikowany asfalt naftowy charakteryzujący się temperaturą mięknienia 63°C, penetracją 14 [0,1 mm] w 25°C i przyczepnością do kruszywa 100%.

P r z y k ł a d III.

Do kolby szklanej jak w przykładzie I, wprowadzono 90 g asfaltu naftowego o penetracji 100 [0,1 mm] w 25°C, temperaturze mięknienia 45°C i przyczepności do kruszywa 80% oraz 10 g frakcji oleju popirolitycznego wrzącej powyżej 300°C, o własnościach jak w przykładzie I, i całość wygrzewano w temperaturze 100°C do całkowitego stopienia komponentów. Następnie nie przerywając mieszania, mieszaninę wygrzewano przez 30 minut w temperaturze 120-125°C. Uzyskano zmodyfikowany asfalt naftowy o penetracji 21 [0,1 mm] w 25°C temperaturze mięknienia 54°C i przyczepności do kruszywa 100%.

Claims (2)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Modyfikowany asfalt naftowy, znamienny tym, że zawiera od 0,5% do 30% wagowych frakcji oleju popirolitycznego, będącej produktem ubocznym pirolizy olefinowej benzyn, charakteryzującej się temperaturą wrzenia powyżej 300°C i temperaturą mięknienia powyżej 50°C.
2. 2. Modyfikowany asfalt naftowy według zastrz. 1, znamienny tym, że zawiera od 5% do 20% wagowych frakcji oleju popirolitycznego.