DK142370B - Fremgangsmåde til fremstilling af en belægning af et carbonhydridbindemiddel på et mineralsk materiale. - Google Patents

Description

(11) FREMLÆGGELSESSKRIFT 142370 DANMARK (51) lnt C|3 c 08 L 95/00 §(21) Ansøgning nr. 5058/71 (22) Indleveret den l8. okt. 1971 (24) Løbedag 18· Okt. 1971 (44) Ansøgningen fremlagt og on fremlæggelsesskriftet offentliggiort den 2U . Okt » Ί

DIREKTORATET FOR

PATENT-OG VAREMÆRKEVÆSENET <3°) Prioritet begærat fra åen 19. okt. 1970, 7057616, FR (71) PIERREFITTE-AUBY, 4 Avenue Velasquez, Paris, FR.

(72) Opfinder: Pierre Vallin, 53 Rue des Hirondelles, Arras, Pas de Calais, FR.

(74) Fuldmægtig under sagens behandling:

Ingeniørfirmaet Hofman-Bang & Boutard.

(54) Fremgangsmåde til fremstilling af en belægning af et carbonhydriå-bindemiddel på et mineralsk materiale.

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde til fremstilling af en belægning på et mineralsk materiale ved overtrækning af materialet med et carbonhydrid-bindemiddel, der er gjort flydende ved hævning af temperaturen, og hvor bindemidlet tilsættes et organisk produkt, der virker som vedhængningsfremmende middel.

Der kendes jordoverfladebelægninger, f.eks. ved landingsbaner, vejbaner, landeveje, parkeringspladser og lufthavne, der består af en intim blanding af grus, skærver og mineralske materialer i al almindelighed med bitumen eller tjære eller andre carbonhydrid-bindemidler.

-*i: 142370 2

Det mineralske materiale og bindemidlet kan påføres på basislaget enten separat eller på én gang.

I den teknik, hvor bindemidlet og de mineralske materialer påføres separat, idet bindemidlet påføres først, er dette i reglen en bitumen i form af en vandig emulsion ved almindelig temperatur, hvori emulgeringsmidlet er et amin-hydrochlorid, som spiller en vedhængningsfremmende rolle. Disse emulsioner er meget velanskrevne, ikke blot på grund af deres gode stabilitet, men også fordi de så hurtigt brydes i bitumen og vand ved kontakt med mineralske materialer, og på grund af den gode adhæsivitet, som de giver bitumen over for disse materialer.

Hvis det i denne teknik er bitumen i form af "cut-back" (bitumen, der er fluidificeret med petroleum eller olie), der udhældes, plejer man i reglen at tilsætte et lignende vedhængningsfremmende middel.først, eller at sprøjte midlet ud over overfladen, idet der her anvendes en amin i form af base, der er solubiliseret i vand eller i et opløsningsmiddel.

Ved de teknikker, hvor de mineralske materialer og bitumen påføres samtidigt, siges materialerne at være "overtrukne". Alt efter, hvorvidt overtrækningen er foretaget med en vandig kold emulsion eller med "cut-back" ved en moderat temperatur, taler man om kolde eller lunkne overtræksmaterialer. Hvis overtrækningen foretages med bitumen, der er gjort mere letflydende, ikke ved emulgering, men ved opvarmning til høje temperaturer, og materialerne i øvrigt selv er opvarmet, taler man om overtræk påført i varmen.

I tilfælde af overtræk påført ved hjælp af kolde eller lunkne overtræksmaterialer kan man med fordel fremme en aktivering ved hjælp af en amin eller kationiske forbindelser.

I modsætning hertil er det ved varme overtræk forgæves at forsøge at fremme vedhængningen med aminer eller andre kationiske forbindelser på baseform. Disse vedhængningsfremmende midler er nemlig følsomme over for de tilstedeværende syremolekyler (f.eks«, naphtheniske eller phenoliske syrer) i bindemidlet, når man vil fremme vedhængningen ved temperaturer over 120°C. Fremme af vedhængningen af bindemidler, der kræver en lagring ved høj temperatur, _ 142370 3 bliver således illusorisk.

Det har nu overraskende vist sig, at de i krav l’s kendetegnende del angivne kationiske forbindelser, der er uopløselige i de organiske bindemidler, hvilket i lang tid har været betragtet som en forhindring for deres anvendelse som vedhængningsfremmende midler i sorte bindemidler, har en vedhængningsfremmende virkning, der er væsentligt højere end virkningen af de baser, de er afledt af, ligesom de har en udmærket termostabilitet, selv ved de foretrukne hidtil uopnåelige anvendelsestemperaturer på over 120°C.

Pra dansk patentskrift nr. 80.989 er det ganske vist kendt at forøge klæbeevnen af bitumen eller bituminøse blandinger over for faste materialer ved tilsætning af en amin, der indeholder mindst to aminogrupper eller mindst én aminogruppe og mindst én hydroxylgruppe, i en sådan mængde, at der ved en efterfølgende opvarmning af blandingen ved reaktion mellem højmolekylære syrer, især naphthensyrer, som er til stede i det anvendte bituminøse udgangsmateriale, og den tilsatte amin dannes et syreamid med mindst én fri amino- og hydroxylgruppe.

Den nødvendige opvarmning sker fortrinsvis i to trin, således at der i det første trin dannes et aminsalt af den eller de i blandingen tilstedeværende højmolekylære syrer, hvilket salt i det andet trin ved anvendelse af en højere temperatur end i det første trin omdannes til et syreamid. Den nødvendige opvarmning gennemføres fortrinsvis under tryk i en lukket reaktionsbeholder for at undgå en fordampning af aminerne.

Denne kendte fremgangsmåde er både besværlig og tager lang tid, ikke mindst hvis man skal foretage en totrinsproces ved høj temperatur i lukket beholder.

I forhold til den nævnte fremgangsmåde har fremgangsmåden ifølge opfindelsen det væsentlige fortrin, at man gør brug af direkte anvendelige aminhydrochlorider opnået ved reaktion mellem de pågældende aminer og saltsyre, hvilke forbindelser er pulverformige stoffer, som ikke dekomponerer i kontakt med bindemiddel, selv ved så høje temperaturer som 200°C.

4 142370

De ifølge opfindelsen anvendte midler kan tilsættes til den varme bitumen på det tidspunkt, hvor overtrækningen af de mineralske materialer skal foregå, uden at det er nødvendigt at afvente en kemisk reaktion, hvilket også gør fremgangsmåden ifølge opfindelsen -væsentlig mere simpel end den kendte fremgangsmåde.

Disse ifølge opfindelsen anvendte pulverformede forbindelser, som er uopløselige i de sorte bindemidler, er hydrochlorider af triaminer, alifatiske polyaminer og alifatiske imidazoliner, som er angivet i krav l’s kendetegnende del. De tilsættes fortrinsvis i mængder på 0,2-0,6 værtpct. af bindemidlet, især 0,3-0,6, som det ses af de følgende eksempler og krav 2, idet der herved opnås de bedste resultater. Fortrinsvis er bindemidlet opvarmet til 120°C ved tilsætningen, som anført i krav 3, hvilket ikke har været muligt ved de kendte fremgangsmåder.

I modsætning til de baser, som de er salte af, forekommer de ikke i flydende eller pastaagtig form, men i form af et pulver. Det har vist sig, at de ikke desto mindre kan undergå en fuldstændig homogen fordeling i bindemidlet.

De pulverformede vedhængningsfremmende midler til varmeovertræk-ning ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen har den i krav l’s kendetegnende del anførte sammensætning, og fremgangsmåden ifølge opfindelsen er ejendommelig ved det i krav l’s kendetegnende del anførte.

Den med R betegnede alkylgruppe indeholder således 8-22 carbon-atomer, fortrinsvis 16 - 18 carbonatomer.

Disse salte kan fremstilles ved forstøvning af opløsninger heraf i vakuum.

Fremgangsmåden ifølge opfindelsen gennemføres med fordel ved den ovenfor forklarede overtrækning i varmen, hvor materialerne er foropvarmede, inden de bringes i kontakt med bindemidlet.

Hydrochloriderne anvendt ifølge opfindelsen kan let anvendes i overtræksorganer af forskellige udformninger og tilsættes med samme gode resultater efter brugerens ønske, især i afhængighed 5 142370 af det til rådighed stående materiel.

De kan således tilsættes til det varme bindemiddel i ren tilstand eller fortyndet med mineralske pulvere såsom kalk, siliciumdioxid og calciumchlorid. Man kan iøvrigt have interesse i at vælge disse fortyndingsmidler blandt de normale bestanddele (fillere) i de materialer, der skal overtrækkes. Indholdet af mineralpulver kan således variere fra 0 til 99,5% i forhold til rent salt, idet dette ekstreme tilfælde opnås, når man anvender en filler som beskrevet nedenfor.

I reglen anvender man blandinger indeholdende 25-75% mineralpulver.

Som anført i eksemplerne kan vedhængningsfremmende midler endvidere tilsættes på det tidspunkt, hvor bindemidlet blandes med de mineralske materialer.

På basis af den udmærkede termostabilitet af de omhandlede midler, kan man imidlertid fremme bindemiddelmassens vedhængning til et mineralsk materiale. Hertil indføres det vedhængningsfremmende middel i en let manipulerbar form i lagringsbeholderne for bindemidlet på arbejdspladsen, og om muligt før materialet fyldes på transportvognene, hvorpå man bringer bindemidlet i recirkulering for at sikre en god fordeling af det vedhængningsfremmende middel i massen. Ofte har man to beholdere (f.eks. hver på 40 nr5), og i dette tilfælde placeres de i serie, den første, hvor man fremmer vedhængningen, og den anden, hvori man lagrer det vedhængningsfremmende middel, hvorfra det indføres i overtrækscentralen.

Denne variant kan anvendes både ved kontinuerlig og diskontinuerlige behandlinger. Som en yderligere fordel, der uden tvivl er en konsekvens af den forbedrede vedhængning, der kan betragtes som en konkurrence mellem vand og bindemiddel på mineraloverfladen, bemærkes en til tider opsigtsvækkende reduktion af antallet af de fænomener, der under ét benævnes "suppe", nemlig en omfattende fluidificering af overtrækket, som afspejler sig i en adskillelse af materialerne og vanskeligheder ved tromlingen.

6 142370

De ifølge opfindelsen anvendte pulverformede vedhængningsfremmende midler, der er uopløselige i bindemidlerne, kan også indføres i fillerkredsløbene, hvadenten der er tale om fillermate-rialer, der er opsamlet i støvfjernelsesorganer forbundet til tørreovne for de anvendte mineralske materialer, eller der er tale om friske fillermaterialer til brug som tilslagsstoffer for at give en korrekt kornstørrelsesfordeling.

Tilsætningen kan foregå ved anvendelse af de kommercielt tilgængelige pulverdoseringsapparater, der er anbragt direkte på fyldstoftilførselsorganet, f.eks. en fødesnegl, og styret synkroniseret med dennes bevægelse.

Ved fødningen af disse apparater kan de termostabile pulverformede vedhængningsfremmende midler anvendt ifølge opfindelsen være fortyndet med andre pulvere og mere generelt med de samme fyldstoffer, som dem der normalt anvendes ved vejbelægning.

I en anden variant kan tilsætningen af det vedhængningsfremmende middel til fyldstoffet foregå direkte under dettes fremstilling ved blanding af det pulverformede vedhængningsfremmende middel og fyldstof ud fra adskilte fødetragte, der fører ud i påfyldningssneglen. Denne metode har den fordel, at den ikke kræver noget ekstra organ knyttet til overtræksorganet, og den letter den ubekvemme behandling og dosering af fyldstof meget. Ulempen herved er tydeligvis den samme som ved tilsætning af det vedhængningsfremmende middel til hele massen: tilsætningen af det vedhængningsfremmende middel sker for hver levering, uden at der er nogen variationsmulighed.

De nedenstående undersøgelser af vedhængningen illustrerer fordelene ved de omhandlede vedhængningsfremmende midler.

EKSEMPEL 1

Man blander 10 kg quartizitgrus med en kornstørrelse på 8-12 mm med 0,5 kg cut-back med en viskositet på 150-250 (bestemt efter fransk norm NF-T 66005), der er opvarmet til 110°C. Man tilsætter derpå det i nedenstående tabel I angivne vedhængningsfremmende middel i de angivne doser efter, at blandingen er påbegyndt. Forsøg 1-3 7 142370 er sammenligningsforsøg.

De overtrukne materialer henstår derefter til afkøling til omgivelsernes temperatur, hvorpå de anbringes i koldt vand, som opvarmes til kogning med en temperaturstigning på ca. 5°C i minuttet. Efter en henstand under kogning i 5 minutter afkøles der til omgivelsernes temperatur.

De angivne koncentrationer af de vedhængningsfremmende midler er af en sådan størrelse, at man efter kogning i 5 minutter efterfulgt af en afkøling til omgivelsernes temperatur bevarer en fuldstændig eller næsten fuldstændig overtrækning af gruspartiklernes overflade med bitumen.

Som vist i forsøg 1 fører udeladelse af vedhængningsfremmende middel til en overtrækning, der er praktisk talt nul, forsøg 2 og 3 viser, at den tidligere foreslåede anvendelse af visse vedhængningsfremmende midler, såsom aminer eller amin-hydrochlori-der på basis af talg, kun giver et acceptabelt resultat ved relativt store doser på over 1%. I modsætning hertil viser forsøg 4 -7 den væsentligt større effektivitet af hydrochlorideme anvendt ifølge opfindelsen i forhold til kendte vedhængningsfremmende midler, der ikke indeholder syregrupper.

8 142370

gabel I

-1-1--—--- vedhængningsfremmen- Koncentration i forhold

No. de. middel__Formel_til hindemi Alet (vægtnct.) 1 Intet - intet eller ringe overtræk 2 Amin afledt af talg R-NH2 > 1 3 Hydrochlorid af R-NEL, HC1 > 1

forsøg 2 ; L

4 ' Tripropylen- tetramin afledt R-/H Η-(0Η9),7·τ ΪΤΗ0 0,6 ; af talg ^ ^ ^ ά 5 Hydrochlorid af R-^Sh-CCH«)* 7* NH9, 4HC1 0,2 1 f°rsi,g 4__(fformel αΓ _ 6 j Oleyl-l-aminoethyl- -N-0H9 0,6 imidazolin R ^ : ^^N-0H9 ; i 2 : oh2-oh2-hh2 -1--------- - - . - - 7 i Hydrochlorid af ^£N-CH9 0,4 ! forsøg 6 R_c p "\n-ch9 I 2 CK2-CH2-NH2,HC1 j _ (Formel B) EKSEMPEL 2

Man har ligeledes foretaget forsøg, hvor man sammenligner termostabiliteten af forskellige vedhængningsfremmende midler, og resultaterne heraf er opført i nedenstående tabel II. Forsøg 1 -3 er sammenligningsforsøg.

Prøven bestod i at underkaste et bindemiddel tilsat vedhængningsfremmende middel en varmepåvirkning i 3 dage ved 160° C, således at den nedbrydende virkning af temperaturen og de forskellige bestanddele af bitumen kunne vise sig. Med de således opvarmede bindemidler har man derpå foretaget det tidligere beskrevne adhæsionsforsøg.

142370 9

Tabel II

τ.Τλ + nij,nl τ,.Μβ1 Koncentration Overtræk

Jo.' Tilsat middel Tormel i forhold til på grus- ; bindemidlel partiklernes j vægtprocent overflade 1 Intet - - intet j 2 j Amin afledt af talg R-NHp >1 intet eller ! ringe 3 i Hydrochlorid af R-NH2, HC1 > 1 intet eller I forsøg 2 ringe 4 j Polypropylen- R-^ÆlH (CH„)^__7·ζ^Η0 0,6 ea. 80% I polyamin afledt y~ j I af talg 5 i Hydrochlorid af R-^NH-(Cl·^),7nH2,4HC1 0,3 ca. 95,¾ 1 eksempel 4 7 (Formel A) 0,6 ca. 100,0

6 J~ Oleyl-l-aminoethyl- 0,7 ca. 80..S

! imidazolin j ^^-Ν-0Η9 I 2 CH2-CH2-NI12 7 ! Hydrochlorid af N-CII0 0,4 ca. 95>5

; eksempel 6 R_ø j L

N-CIL, I 2 CH„-CII„-iiH,,,HCl c. C. ά (Formel B)

Som man ser heraf, er den forbedrede vedhængningsfremmende virkning overlejret af en meget effektiv varmestabilitet.

De ovenstående resultater viser den væsentligt forøgede effektivitet af de pulverformede kationiske salte i forhold til de eksisterende vedhængningsfremmende midler i samme doser på 0,1 - 1, især 0,1-0,6% i forhold til bindemidlet.