PT93559B - Processo para a preparacao de betumes especificos e de composicoes que os contem apropriadas para a preparacao de membranas de vedacao - Google Patents

Description

A presente invenção refere-se ã preparação de membrana de vedação; estas membranas de vedação têm a forma de películas ou chapas que compreendem um produto de vedação, uma carga e um re-²- / forço (geralmente uma rede ou uma grade) sobre as quais o elemeji to de vedação que contém a carga é depositado. Depois da fabricação, estas películas ou chapas são enroladas sobre si próprias e são posicionadas no sítio de utilização por processos conhecidos, tais como por exemplo vedação pelo calor e/ou utilização de colas.

A produção destas membranas de vedação envolve a escolha apropriada dos constituintes do produto de vedação. Verificou-se que este produto de vedação era vantajosamente obtido misturando um betume específico, um copolímero de SBS (estireno/buta dieno/estireno) e um Óleo particular derivado do petróleo.

A presente invenção refere-se portanto em primeiro lugar aos betumes específicos apropriados para serem utilizados para a preparação do produto de vedação destinado a fabricação das membranas de vedação definidas antes na presente memória descitiva.

Os betumes específicos utilizáveis de acordo com a presente invenção são betumes duros, de carácter Newtoniano, obtidos por tratamento dos resíduos por desasfaltamento com propano sob vazio e caracterizam-se por:

uma viscosidade de 560 a 850 unidades de Saybolt furo! a 135°C (ou 1200 a 1800 cSt);

. um ponto de amolecimento de esfera e anel compreendido entre 65 e 74°C;

uma penetração da agulha a 25°C de 10 a 20 décimos de milímetro; e . um teor de asfal tenos compreendi do entre 20 e 35% em majs sa.

Estes betumes obtêm-se nas refinarias por semi-sopragem e apresentam propriedades que diferem muito dos betumes obtidos por destilação directa dos mesmos petróleos brutos. 0 Quadro I indica as caracteristicas físicas de três betumes (obtidos a par tir de três petróleos brutos diferentes) que podem ser utilizados de acordo com a presente invenção e dos três betumes corresponden tes obtidos a partir dos mesmos petróleos brutos por destilação simples.

Um copolímero em bloco e um óleo derivado do petróleo especial são por conseguinte adicionados a estes betumes específicos.

Os copolímeros em bloco, que podem ser utilizados são copolímeros em bloco constituídos por uma sucessão alternada de um homopolímero termoplástico de estireno e de um elastómero obtido por polimerização de dienos conjugados. 0 copolímero em bloco prefe rido Ó poliestireno-polibutadieno-poliestireno em que o poliestireno representa entre 20 e 40% em massa do copolímero em bloco.

copolímero típico caracteriza-se por ter uma proporção em massa de estireno/butadieno igual a 30/70, um peso molecular compre endido entre 250 000 e 300 000 ou uma viscosidade em solução igual a 20 Pa.s (se a viscosidade das soluções de 25% em massa do

-4copolímero de SBS em tolueno for expressa).

A esta mistura de betume e de copolímeros em bloco adiciona-se um óleo do petróleo particular. Este ê um óleo aromático que se prepara da seguinte maneira: durante as operações de refinação, na produção de óleos minerais, a destilação sob vazio do petróleo bruto reduzido origina fracções de petróleo que são conhe cidas como destilados sob vazio. Os referidos resíduos destilados são misturas de óleos minerais, Óleos aromáticos, parafinas e ceras. Nesta fase, o refinador deve, por processos de tratamento com dissolventes, separar sucessivamente dos destilados os óleos aromáticos (por exemplo, por um tratamento com furfurol) , e em seguida as parafinas líquidas e as ceras (por exemplo, por tratamento com meti 1-eti1-cetona) a fim de conferir aos Óleos minerais as qualidades lubrificantes requeridas.

Dos Óleos aromáticos obtidos com os vários destilados sob vazio, tem de ser seieccionados os que provam ser capazes de proporcionar a compatibilidade e as propriedades físicas desejadas para o agente de ligação de vedação. Estes óleos caracterizam-se por possuírem uma viscosidade a 100°C compreendida entre 43 e 64 cST, um ponto de inflamação compreendido entre 280°C e 320°C.

Quadro 2 resume as características físicas típicas destes óleos específicos que tornam compatível a mistura do betume especial com o copolímero de SBS.

Atendendo a que os betumes referidos podem ter diferentes composições, por causa da sua origem, como os óleos aromat^ cos, as proporções destes constituintes para um dado teor de co /

polímero de SBS devem ser ajustadas a fim de tornar os betumes e os copolímeros perfeitamente compatíveis. A proporção de óleos aromáticos a ser utilizada é grande visto que é necessário ter na mistura precisamente a quantidade suficiente de óleos aromáticos para peptizar o polímero e os asfaltenos presentes na mistura por adsorção física e obter uma suspensão coloidal de betume no meio polimérico contínuo.

A solução para este problema consiste portanto em realizar um ensaio simples de compatibilidade que permite a qualquer especialista na matéria, tendo um determinado betume, um certo polímero e um determinado óleo aromático a sua disposição, ajustar as proporções relativas da mistura de betume e Óleo, Este e£ saio consiste em misturar intimamente o betume e a quantidade pre_ tendida de polímero e em adicionar em seguida a esta mistura qua£ tidades crescentes (por exemplo, 5, 10, 20, 30 e 40%) de Óleos aromáticos. As misturas homogéneas assim obtidas são mantidas a 165°C sem agitação e, decorridos 5 dias de armazenagem, determinam-se os pontos de amolecimento de amostras retiradas na parte inferior e na parte superior das misturas. Na ausência de óleos aromáticos, o aparecimento de diferenças dignas de nota é mais ou menos rapidamente observado entre os pontos de amolecimento das amostras superior e inferior e, para uma gama restrita de concen trações de óleos aromáticos nas misturas, estas diferenças desaparecem.

A compatibilidade é também traduzida por comportamentos desiguais do ponto de vista das propriedades físicas e mecânicas das membranas. Como mostram os resultados do Quadro 3, os pontos

de amolecimento da esfera e anel medidos antes e depois da armazenagem durante 5 dias a 16 5°C, em função da adição de óleo aromático, convergem para um ponto que coincide precisamente com as proporções Óptimas de óleo aromático para o qual se atinge a compatibilidade e se transmite pela semelhança dos pontos de amo lecimento medidos nas partes superior e inferior das amostras de ensaio.

f do interesse dos especialistas na matéria que tenham d£ terminado as proporções adequadas em que o óleo aromático deve ser adicionado ao betume a fim de se obter uma compatibilidade óptima com um copolTmero de SBS, ou a possibilidade de medir a densidade de betume-õleo a uma temperatura de refrencia de 15 ou 25°C ou , caso isso seja necessário, a tensão superficial desta mistura. De facto, estabelece-se que a densidade e a tensão superficial da mis tura variam em paralelo com os teores de hidrocarbonetos aromáticos presentes na mistura. Os fornecimentos separados de Óleo aro mático e de betume são objecto de uma medição de densidade e, conhecendo a densidade do produto compatível a ser produzido, ele pode facilmente determinar as proporções da mistura betume-Õleo que devem ser feitas a fim de se obter uma membrana de vedação de qualidade satisfatória.

Na prática, as proporções relativas de betume, de copolí mero em bloco e do óleo derivado de petróleo referenciado antes são as seguintes:

betume	55	- 75% em peso
copolímero de SBS	8	- 15% em peso
õl eo	1 5	- 35% em peso

Quadro 4 indica as obrigações definidas pela especificação da UEATC (Union Européenne pour 1'Agrêment Technique dans la Construction, isto ê, União Europeia para a Concordância Técnica na Construção) que se refere aos agentes de ligação baseados em betume e borrachas de elastÕmero de SBS. Os resultados indicados neste Quadro foram obtidos a partir de misturas (que não tem cargas), não envelhecidas (novas) ou envelhecidas, tendo esse envelhecimento sido efectuado a 70°C durante 6 meses numa estufa ventilada, realizando-se este ensaio sobre uma chapa com 2 mm de espessura para o agente ligante e sobre a própria membra_ na para o produto acabado.

Quadro 5 menciona as características típicas dos prod£ tos (agente ligante que não têm carga e chapa) de acordo com a presente invenção de modo a assegurar que, depois do envelhecimento, todos os produtos satisfazem com segurança as especificações da UEATC.

Descrevem-se seguidamente dois exemplos de produtos de acordo com a presente invenção.

Nestes dois exemplos, utilizam-se os seguintes produtos:

69% em peso de um betume A do Quadro 1

11% em peso de um copolímero em estrela de SBS

20% em peso de um Óleo da especificação A (agente 1 i gajn te A) do Quadro 2 ou o óleo da especificação B (agente ligante B) do mencionado Quadro 2.

As propriedades destes dois agentes ligantes (sem a adição de cargas) são mencionadas no Quadro 6,

Quadro 7 menciona um certo numero de propriedades do agente ligante A que recebeu uma carga apropriada (carbonato de cálcio).

QUADRO 1

Betumes que podem ser utilizados de acordo com a presente invenção (caracteristicas físicas)

Designação A Ponto de amoleci-		B	B1	C
mento °C 70		40	66	39	72
Penetração da agu lha a 25°C (1/10 mm) 12		200	16	200	11
Densidade relativa a 15°C 1 ,	051	1 ,028	1 ,038	1,011	1 ,054
a 25°C 1,	045	1 ,022	1 ,032	1 ,005	1 ,048
Ponto de inflamação (em taça aber ta) °C	354	342	337	330	352
Composição quimi ca em % em massa Asfa 1tenos	31,6	16,3	25,0	9,5	34
Ol eos	7,7	27,6	13,5	20,5	16

Designação A Composição quTmj_	Quadro 1 (cont.)	B1	C
A1	B
ca em % massa Resinas 60,7	56,1	61 ,5	70	48,2
Viscosidade cine matica cst a 135°C 1750	260	1170	180	2500
As indicações A,	B e C	referem-se	a produtos	obtidos a par

tir de óleos de varias origens: as indicações A^ e referem-se a betumes obtidos a partir de Óleos com a mesma origem que A, B , C, mas preparados por destilação simples.

CaracterTsticas físicas dos óleos específicos que podem ser utilizados de acordo com a presente invenção

Des i gnaçao	A	B	C	D	E
Viscosidade cSt a	1 00°C	66,2	63,8	82,0	81 ,3	64,2
cSt a	120°C	32,6	31 ,1	36,7	36,1	30,4
Densidade a 15°C		0,984	0,963	0,989	0,982	0,953
Ponto de inflama
ção 0°C COC		324	302	252	298	300
Ponto de escoamento	°C	21	32	26	3Q	37
Ponto de anilina °C		70,2	79,0	64,8	66,0	78,0
índice de refrac
ção a 70°C		1,5340 1	,5220	1 ,5344	1 ,5335	1 ,5199
Teor de enxofre
15% em massa		3,62	1 ,29	4,2	1 ,26	1,12

Os diferentes Óleos A, B, C, D e E provêm de vários petrõ leos brutos jã mencionados no Quadro 1.

QUADRO 3

Evolução das temperaturas de esfera-anel como função do teor reciproco de betume A e de Óleo A

% de betume/óleo	85/15	80/20	75/25	70/30	65/35
Temperatura de ensaio
esfera-anel
°C superior	138	132	128	110	108
i nferi or	83	82	78	110	108

QUADRO 4

Especificação da UEATC

Estado não envelhecido Estado envelhecido

Sobre o agente
1i gante
Esfera e anel °C Enrugamento a	>110± 5	>100± 15
frio, °C	<-20	<-5
Retorno elástico % Sobre a chapa	£.100	>25
Enrugamento a
frio, °C	<-15	<0
Resistência ao
calor, °C	100	> 90

QUADRO 5

Caracteristicas requeridas para os produtos de acordo com a presente invenção

Sobre o agente ligante (sem carga)

Esfera e anel, °C >120

Enrugamento a frio, °C <.-25

Retorno elástico, % >150

Penetração a 25°C 1/10 mm <45

Penetração da agulha a 50°C 1/10 mm <120 índice de penetração <0,4

Gradiente de esfera e anel, °C (1) <.10

Enrugamento a frio, °C ^-20

Resistência ao calor, °C ^-100 (1) 0 gradiente de esfera e anel mede-se em amostras retiradas da parte superior e da parte inferior de uma amostra de agente de ligação armazenada durante 5 dias a 165°C; este gradiente permite verificar a compatibilidade dos vãrios constituintes do produto .

QUADRO 6

Propriedades dos agentes de ligaçao de acordo com a presente invenção

Agente de ligação A

Agente de li gação B

Esfera e anel , °C 129

Penetração da agulha a 25°C 1/10 mm 41

130

Penetração da agulha

a 50°C 1/10 mm	100	95
índice de penetração	0,4	0,4
Estiramento a frio, °C	-30	-30
Resistência ao calor	boa	boa
Retorno elástico %	1 50	1 50

QUADRO 7

Pro pri edades	do agente de	ligaçao A contendo	ca rga s
	I	II	III	Dobragem a	Retorno elas-
				frio, °C	tico
1 . Novo estado	129	40	98	<-30	31 a 150 %

2. Envelhecimento em estufa ventilada, 70°C

. 7	dias	128	34	90	<-28
. 14	dias	125	32	86	<-25	-

QUADRO 7 (cont.)

II III Dobragem a frio, °C

Retorno elástico

2. Envelhecimento em estufa ventilada, 79°C

28 dias	124	27	80	<-22	31	,5	a	1 00%
meses	120	24	70	<-18	31	»5	a	60%
meses	112	20	65	<-17	31	,5	a	40%
meses	1 04	18	51	<-15	31	,5	a	25%

3. Resistência ao calor (6 meses a 90°C) ausência de deslizamento

I Esfera e anel , °C

II Penetração a 25°C (1/10 mm)

III Penetração a 50°C (1/10 mm)

Claims (3)

1. REIVINDI CAÇÕES

   1.- Processo para a preparação de betumes específicos que podem ser usados em mistura com copolímeros em bloco do tipo SBS ) e com óleos para a preparação de membranas de vedação, caracteriza) do pelo facto de se submeterem resíduos de refinação a um tratamento sob vazio mediante eliminação de asfalto com propano, apresentando os betumes obtidos as propriedades específicas seguintes:

   - são betumes duros com carácter de líquido Newtoniano derivados do tratamento de resíduos em vácuo por desasfaltagem com propano,

   - têm uma viscosidade compreendida entre 560 e 850 Saybolt s furol a 135°C,

   - possuem um ponto de amolecimento medido pelo método de

   -15esfera e anel compreendido entre 65 e 7 4°C,

   - têm uma penetração da agulha determinada a 25°C compreendida entre 10 e 20 décimos de milímetro e

   - possuem um teor de asfalteno compreendido entre 20 e 35% em peso.
2. 2. - Processo para a preparação de misturas que podem ser usadas para a obtenção de membranas de vedação, caracterizados pelo facto de se combinarem quimicamente:

   - entre 55 e 75% em peso de um betume obtido de acordo com a reivindicação 1,

   - entre 8 e 15% em peso de um copolímero em bloco de tipo

   SBS, e

   - entre 15 e 35% em peso de um óleo aromático específico, tendo as misturas resultantes uma viscosidade'compreendida entre

   43 e 64 cSt a 100°C e um ponto de inflamação compreendido entre 280 a 320°C _} mediante tratamento das fracções destiladas com dissolventes.
3. 3. - Processo para a preparação de novos produtos que são membranas de vedação, caracterizado pelo facto de se combinar uma mistura obtida pelo processo de acordo com a reivindicação 2 com uma carga inerte e um suporte,