NO177429B - Fremgangsmåte for fremstilling av en bitumenblanding omfattende et kjönrökmateriale, et blokk-kopolymermateriale og et bitumen - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av en bitumenblanding omfattende et kjønrøk-materiale, et blokk-kopolymermateriale og et bitumen.

Bitumen, også betegnet asfalt, benyttes for formål som veidekking og taktekking og i tetningsmasser og klebemid-ler. Bitumen er et billig materiale for slik anvendelse, men har visse mangler, blant annet liten fleksibilitet, liten strekkfasthet og liten motstandsevne mot nedbrytning som følge av kontakt med oksygen, sollys og vann. Noen av disse svak-heter i fysikalske egenskaper kan i det minste delvis overvin-nes ved å inkludere i bitumenmaterialet forskjellige elastomere polymerer og forsterkende fyllstoffer, som f.eks. kjøn-røk. Imidlertid er nytten av disse bitumen-polymer-materialer vesentlig begrenset som følge av den elastomere polymers ten-dens til ikke å være blandbar med bitumenet og til å forårsake separasjon i en polymerrik fase og en asfaltenrik fase under lagring.

I US patentskrift nr. 3.699.918 (Raley) beskrives en blanding av bitumen og en kopolymer av propylen og etylen med tilfeldig fordeling. Blandingen sies å ha god lavtemperatur-elastisitet og god høytemperaturslagfasthet. Fremgangsmåten beskrevet for å blande polymeren og bitumenet består i å plas-sere polymeren i en varmvalsemølle og tilsette bituminøse materialer porsjonsvis inntil den ønskede mengde av bitumen er blitt tilsatt. Alternativt kan kopolymeren innlemmes i en del av den smeltede asfalt. Når en homogen blanding er oppnådd, tilsettes restmengden av asfalt. I US patentskrift beskrives ingen fremgangsmåte som kombinerer bitumen, kjønrøk og elastomere polymerer.

I US patentskrift nr. 3.265.765 (Holden) beskrives elastomere blokk-kopolymerer A-B-A som kan dispergeres i bitumen for å forbedre høytemperaturviskositeten, lavtemperatur-strekkbarheten og fleksibiliteten. Elastomerene kan blandes med vanlige materialer for gummisammensetninger, som f.eks. kjønrøk. A-blokkene av kopolymeren beskrevet i US patentskrift nr. 3.265.765 er blokker av polymeriserte alkenyl-aromatiske hydrocarboner, og B-blokken er en blokk av polymerisert konjugert dien. Noen fremgangsmåte for å fremstille et slikt materiale med god lagringsstabilitet er ikke beskrevet i US

patentskrift nr. 3.265.765.

I britisk patentskrift nr. 1.143.895 beskrives blandinger av bitumen, fyllstoffer, kjønrøk og blokk-kopolymerer. Blokk-kopolymerene har en A-B-A-konfigurasjon, hvor A-blokkene er innpolymeriserte vinyl-substituerte aromatiske hydrocarboner og B-blokken er en elastomer blokk av et alken, et konjugert dien eller et hydrogenert derivat derav. I GB patentskrift nr. 1.143.895 beskrives også en fremgangsmåte for fremstilling av blandingen ved hvilken kjønrøken på forhånd blandes inn i en del av bitumenet, slik at det fåes en master-batch. Kopolymeren kan så settes til master-batchen. Alternativt kan kopolymeren blandes med det gjenværende bitumen for å danne av en andre master-batch, hvoretter de to master-batcher blandes. Til tross for at egenskapene hos blandingen beskrevet i GB patentskrift nr. 1.143.895 er utmerkede, kreves det en relativt stor mengde av blokk-kopolymer for å oppnå disse egenskaper. Kopolymeren er vesentlig mer kostbar enn de andre komponenter av blandingen, så det ville være fordelaktig å oppnå de forbedringer i bitumenets egenskaper som oppnås ved tilsetning av blokk-kopolymerer, med mindre forbruk av kopolymer. Det har også vist seg at forlikeligheten av blandingene fremstilt ifølge fremgangsmåten ifølge GB patentskrift nr. 1.143.985, målt ved graden av faseseparasjon under varm lagring av blandingen, også er mangelfull.

I US patentskrift nr. 3.978.014 beskrives en bitumi-nøs blanding som hevdes å ha utmerket lagringsstabilitet. Den bituminøse blanding ifølge US patentskriftet inneholder: 95-75 vekt% av en bituminøs komponent som har en aromatisitet som overstiger 0,004 x P + 0,280, hvor P er asfalten-innholdet i n-heptan; fra 4 til 15 vekt% av blokk-kopolymer som fortrinnsvis er en polystyren-polyalkadien-polystyren-blokk-kopolymer og fra 4 til 15 vekt% av en termoplastisk polymer, som er forskjellig fra blokk-kopolymeren, og som har en molekylvekt høyere enn 10.000, en løselighetsparameter på fra 7,8 til 8,8, og en krystallinitet lavere enn 60% ved 25°C. I US patentskrift nr. 3.978.014 beskrives ingen fremgangsmåte for å kom-binere kjønrøk med den beskrevne bitumen-blokk-kopolymerblan-ding.

Beslektede bitumenblandinger er også beskrevet i US patentskrifter nr. 3.277.038 og 3.779.964 og i FR-A-1.559.136.

Det har nå overraskende vist seg mulig å fremstille bitumen-blandinger som inneholder kjønrøk, blokk-kopolymerer og bitumen, og som oppviser utmerket lagringsstabilitet, strekkfasthet og værbestandighet.

Med oppfinnelsen tilveiebringes det således en fremgangsmåte for fremstilling av en bitumenblanding, omfattende et kjønrøkmateriale, et blokk-kopolymermateriale og et bitumen, hvor: 1) kjønrøkmaterialet omfatter kjønrøk og 0-10 vekt%

bitumen, beregnet på kjønrøkmaterialet,

2) blokk-kopolymermaterialet omfatter en blokk-kopolymer og 0-10 vekt% bitumen, beregnet på blokk-kopolymermaterialet, og 3) blokk-kopolymeren omfatter minst to blokker A omfattende minst 75 vekt% vinylarenmonomerenheter og minst én blokk B omfattende minst 75 vekt% konjugert-dien-monomerenheter.

Den nye fremgangsmåte er kjennetegnet ved at man i på hverandre følgende trinn: a) blander kjønrøkmaterialet med blokk-kopolymermaterialet og b) blander den oppnådde blanding av kjønrøkmateriale og blokk-kopolymermateriale med et bitumen for dannelse av bitumenblandingen,

idet blokk-kopolymeren anvendes i en mengde av fra 2 til 25 vekt%, beregnet på totalvekten av bitumen pluss blokk-kopolymer, kjønrøken anvendes i en mengde av fra 2 til 25 vekt%, beregnet på totalvekten av bitumen pluss kjønrøk, og det anvendes en blokk-kopolymer som kan være enten hydrogenert eller ikke hydrogenert.

Når kjønrøkmaterialet blandes med blokk-kopolymermaterialet før blokk-kopolymermaterialet bringes i kontakt med bitumenet, fås en blanding som har meget akseptabel strekkfasthet, forbedret forlikelighet (målt ved stabiliteten under varm lagring) og forbedret værbestandighet. Slike blandinger er spesielt egnede for bruk f.eks. som takleggingsmaterialer.

Bitumenmaterialene benyttet ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan ha meget varierende egenskaper, i avhengighet av den ønskede konsistens av det ferdige produkt. Egnet bitumen kan passende ha mykningspunkt i området fra 26°C til 105°C, fortrinnsvis fra 32°C til 49 °C. Bitumenet kan være et residuum fra destillasjon av ubehandlet råolje, fremstilt ved krakking av ubehandlet eller krakket residuum, ved blåsing av råolje eller rester av råoljedestillasjon eller ekstrakter av råolje, et bitumen avledet fra steinkulltjære, propan-biturnen, butan-biturnen, pentan-bitumen eller blandinger derav.

Blokk-kopolymerer som er anvendbare ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen omfatter lineære blokk-kopolymerer, A-B-A-blokk-kopolymerer og radielle blokk-kopolymerer. Radielle blokk-kopolymerer er også kjent som stjernepolymerer, og har flere polymere armer som rager ut fra et sentralt bindeelement.

Lineære blokk-kopolymerer som kan anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, kan representeres ved den føl-gende generelle formel:

hvor:

A er en polymerblokk bestående overveiende av monoalkenyl-aromatiske hydrocarbonmonomerenheter;

B er en polymerblokk bestående overveiende av konjugert-diolefinmonomererenheter eller de tilsvarende hydrogenerte derivater;

X og Z uavhengig av hverandre er 0 eller 1; og

Y er et helt tall fra 1 til 15.

Radielle blokk-kopolymerer som kan anvendes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, kan representeres ved de føl-gende generelle formler:

hvor

A, B, X, Y og Z er som definert ovenfor;

n er et helt tall fra 3 til 30;

C er kjernen av den radielle polymer dannet med et polyfunksjonelt bindeelement;

B' er en polymerblokk bestående overveiende av konjugert-diolefinenheter, idet B' kan være det samme som B eller være forskjellig fra B; og

n' og n" er hele tall som representerer antallet av hver type arm, idet n' og n" er hele tall fra 3 til 30.

Det foretrekkes at A-blokkene har en antallsmidlere molekylvekt i området fra 5000 til 35.000, mens B-blokken bør ha en antallsmidlere molekylvekt i området fra 20.000 til 300.000. Det er mer foretrukket at A-blokkene hver har en antallsmidlere molekylvekt i området fra fra 7500 til 30.000 og at hver B-blokk har en antallsmidlere molekylvekt i området fra 30.000 til 150.000. Mest foretrukket har A-blokkene hver en antallsmidlere molekylvekt i området fra 10.000 til 20.000 og hver B-blokk en antallsmidlere molekylvekt i området fra 45.000 til 75.000. Den antallsmidlere molekylvekt måles fortrinnsvis ved kromatografi basert på gelpermeabilitet med en polystyrenstandard.

Blokkene A og B kan enten være homopolymerer, eller kopolymerblokker med tilfeldig fordeling eller copolymerblok-ker med "avsmalnende" fordeling, så lenge hver blokk i hovedsak utgjør den klasse monomer som kjennetegner blokken. Eksem-pelvis kan blokk-kopolymeren inneholde A-blokker som er styren-a-metylstyren-kopolymerblokker eller styren-butadienkopo-lymerblokker med tilfeldig eller "avsmalnende" fordeling, så lenge blokkene individuelt har overvekt av alkenylarener. A-blokkene er fortrinnsvis monoalkenylaren-homopolymerblokker. Betegnelsen 11 monoalkenylaren" er ment å skulle inkludere forbindelser av benzenrekken, som f.eks. styren og dets analoger og homologer, inkludert o-metylstyren, p-metylstyren, p-tert-butylstyren, 1,3-dimetylstyren, a-metylstyren og andre ring-alkylerte styrener, spesielt ringmetylerte styrener, og andre monoalkenyl-polycykliske aromatiske forbindelser som f.eks. vinylnaftalen og vinyl-anthracen. De foretrukne monoalkenyl-arener er monovinyl-monocykliske arener som f.eks. styren og a-metylstyren, og styren er spesielt foretrukket. A-blokkene utgjøres således fortrinnsvis i hovedsak polymerisert styren.

Med uttrykket "i hovedsak den klasse av monomer som karakteriserer blokken" menes det at mer enn 75 vekt% av A-blokkene er vinyl-arenmonomerenheter og at mer enn 75 vekt% av B-blokkene er konjugert-dien-monomerenheter.

B-blokkene kan omfatte homopolymerer av konjugert-dien-monomerer, kopolymerer av to eller flere konjugerte diener og kopolymerer av én eller flere av dienene med et vinylaren, forutsatt at B-blokkene i hovesak består av konjugert-dienenheter. De konjugerte dien-monomerer inneholder fortrinnsvis fra 4 til 8 carbonatomer. Eksempler på slike egnede konjugerte dien-monomerer er: 1,3-butadien (butadien), 2-metyl-l,3-butadien (isopren), 2,3-dimetyl-l,3-butadien, 1,3-pentadien (piperylen) og 1,3-heksadien. B-blokkene er fortrinnsvis polymersert butadien eller polymerisert isopren.

Det foretrekkes at blokk-kopolymerene av konjugerte diener og vinylarenhydrocarboner som kan benyttes, innbefatter slike butadien-avledede elastomerer som har 1,2-mikrostruktur-innhold forut for hydrogenering på fra 7 til 100%, mer foretrukket fra 25 til 65% og mest foretrukket fra 35 til 55%. Andelen av kopolymer som utgjøres av alkenylarenmonomerenhe-ter, er i området fra 1 til 60 vekt% av blokk-kopolymerene, fortrinnsvis fra 5 til 50 vekt%, mer foretrukket fra 15 til 45 vekt% og mest foretrukket fra 20 til 40 vekt%.

A-blokkene, f.eks. polystyren-blokker, utgjør fortrinnsvis fra 5 til 50 vekt% av den totale blokk-kopolymer, mer foretrukket fra 25 til 35 vekt% av den totale blokk-kopolymer og mest foretrukket fra 28 til 32 vekt% av den totale blokk-kopolymer.

Blokk-kopolymerene kan fremstilles ved enhver fremgangsmåte for blokk-kopolymerisasjon eller kopolymerisasjon, inklusive teknikker for sekvensiell addisjon av monomer, incrementell addisjon av monomer eller kobling som er illustrert f.eks. i US patentskrifter nr. 3.251.905, 3.390.207, 3.598.887 og 4.219.627. Som vel kjent innen fagområdet blokk-kopolymerer, kan kopolymerblokker med "avsmalnende" fordeling innlemmes i multiblokk-kopolymeren ved kopolymerisering av en blanding av konjugert dien- og alkenyl-arenmonomerer, under utnyttelse av ulikhetene i deres reak-tiv! tet ved kopolymerisasjonen. Fremstilling av multiblokk-kopolymerer som inneholder kopolymerblokker med "avsmalnende" fordeling, er beskrevet i mange patentskrifter, deriblant i US patentskrifter nr. 3.251.905, 3.265.765, 3.639.521 og 4.208.356.

Det er verdt å legge merke til at de ovenfor beskrevne polymerer og kopolymerer om ønsket enkelt kan fremstilles ved metodene omtalt ovenfor. Siden mange av disse polymerer og kopolymerer er kommersielt tilgjengelige, er det imidlertid hensiktsmessig å benytte kommersielt tilgjengelige polymerer, da dette tjener til å redusere antall trinn som inngår i totalprosessen.

Disse kopolymerer blir fortrinnsvis hydrogenert for å øke deres termiske stabilitet, høytemperaturegenskaper og mot-standsdyktighet mot oksydasjon. Hydrogeneringen av disse kopolymerer kan utføres ved hjelp av mange prosesser, deriblant hydrogenering i nærvær av slike katalysatorer som Raney-nik-kel, edelmetall, som f.eks. platina eller palladium, og løse-lige overgangsmetallkatalysatorer. Egnede hydrogeneringspro-sesser som kan benyttes, er slike hvor den dien-inneholdende polymer eller kopolymer oppløses i et inert hydrocarbonfortyn-ningsmiddel, som cykloheksan, og hydrogeneres ved reaksjon med hydrogen i nærvær av en løselig hydrogeneringskatalysator. Slike fremgangsmåter er beskrevet i US patentskrifter nr. 3.113.986 og 4.226.952. Kopolymerene kan hydrogeneres på en slik måte at det oppnås hydrogenerte kopolymerer med et gjenværende innhold av etylenisk umettethet (i polydienblokken) på mindre enn 20%, fortrinnsvis høyst 10%, og mest foretrukket høyst 5%, av det opprinnelige innhold av etylenisk umettethet (forut for hydrogenering).

Spesielt egnede blokk-kopolymerer, forut for hydrogenering, som kan anvendes for det foreliggende formål, inkluderer de følgende typer: polystyren-polyisopren-polystyren

polystyren-polybutadien-polystyren.

Mengden av blokk-kopolymer som er anvendelig ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er fra 2 til 25 vekt%, basert på mengden av bitumen pluss blokk-kopolymer. Mengden av blokk-kopolymer er mer foretrukket i området fra 4 til 15%. Vesentlig større mengder av blokk-kopolymer kan forårsake at blandingen blir forholdsvis kostbar, samtidig som det øker viskositeten av den ferdige blanding i overdreven grad. Vesentlig mindre mengder av blokk-kopolymer vil i alminnelig-het ikke føre til dannelse av polymere områder i den bitumi-nøse blanding og vil derfor ikke gi de ønskede forbedringer av blandingens egenskaper. Blokk-kopolymeren må ikke blandes med noen vesentlig andel av bitumenet før den er blitt blandet med kjønrøken, da dette vil føre til at fordelene ved fremgangsmåten ikke vil bli realisert. Mengden av bitumen i blokk-kopolymermaterialet, om noen i det hele tatt, er derfor fortrinnsvis mindre enn 10 vekt% av blokk-kopolymermaterialet.

Kjønrøken som benyttes ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan hensiktsmessig ha en partikkelstørrelse i området fra 5 til 500 nm. Foretrukkede typer er de som tilhører ASTM-klassene N660, N550, N330, NHO, N220, N761, N762, N601, 5300 og 5301. Mest foretrukket blant kjønrøktypene er N-110 (ASTM D-2516) kjønrøk. Et eksempel på denne mest foretrukne kjønrøk er tilgjengelig fra Cabot, Boston, Massachusetts, USA, under varemerket "Vulcan 9A32". Vektforholdet mellom blokk-kopolymer og kjønrøk kan hensiktsmessig være i området fra 0,01:1 til 500:1. Fortrinnsvis er forholdet fra 1:1 til 100:1 og mest foretrukket fra 4:1 til 7:1. Mengden av kjønrøk som benyttes, er mest foretrukket i området fra 2 til 25 vekt% av mengden av bitumen og kjønrøk.

Kjønrøk er vanligvis kommersielt tilgjengelig i pel-letform, med partikler bundet sammen til større pellets for å lette håndteringen. Kommersielle bindemidler inkluderer nafteniske oljer og diblokk-kopolymerer av vinylarener og konjugerte diolefiner. Valget av bindemiddel er ikke av avgjø-rende betydning for utøvelsen av den foreliggende oppfinnelse, så lenge kjønrøkmaterialet ikke inneholder mer enn 10 vekt% av bitumen, idet vektprosenten er basert på det totale kjønrøk-materiale. En minimal mengde av bitumen kan foreligge i kjøn-røkmaterialet uten uten å gi noen skadelig effekt på fleksbi-liteten eller andre egenskaper av blandingen som fremstilles ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse, men hvis en vesentlig mengde bitumen er tilstede i kjønrøken før kjøn-røken blandes med blokk-kopolymeren, vil fordelene med den foreliggende oppfinnelse ikke oppnås. Det foretrekkes at mindre enn 10 vekt% av kjønrøkmaterialet utgjøres av bitumen, og mer foretrukket utgjøres av mindre enn 5 vekt% av kjønrøk-materialet av bitumen. Det er fordelaktig at kjønrøkmaterialet er i hovedsak fritt for bitumen, og at det fortrinnsvis fore-ligger i form av pellets sammenbundet ved hjelp av et naftenisk olj ebindemiddel.

Kjønrøkmaterialet kan hensiktsmessig blandes med blokk-kopolymeren i en blandeinnretning hvor anvendes store skjærkrefter. En ekstruder, en Banbury-mølle, en Ferrel kon-tinuerlig blander og en tovalset mølle er anvendelig som skjærkraftblandeinnretning ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Den mest foretrukkede blandeinnretning for kjøn-røk/blokk-kopopolymer er en mølle hvor det anvendes store skjærkrefter, fortrinnsvis en Banbury-mølle.

Blandingen av blokk-kopolymeren og kjønrøkmaterialet utføres fortrinnsvis med kopolymeren i en smeltet fase.

Den oppnådde blanding av kjønrøk og blokk-kopolymer blir deretter blandet med bitumen. Denne blanding blir fortrinnsvis utført ved hjelp av en blandeinnretning hvor det benyttes store skjærkrefter. En desintegrator med rotor/stator som frembringer store skjærkrefter, som f.eks. en Silverson-blander, foretrekkes.

Blandingen av kjønrøkmaterialet og blokk-kopolymermaterialet med bitumenet utføres fortrinnsvis med asfalt ved en begynnelsestemperatur i området fra 150°C til 180°C, med en endelig blandetemperatur i området fra 180°C til 220°C. Ved disse temperaturer er blandingens viskositet tilstrekkelig lav til å tillate blanding, men ved høyere temperaturer kan blokk-kopolymerene bli brudt ned. Oppholdstiden for blandingen i blandeinnretningen er fortrinnsvis mer enn 1 time.

Det er kjent at andre fyllstoffer, f.eks. silika og kalsiumkarbonat, stabiliseringsmidler, antioksydanter, pig-menter og løsningsmidler, kan være nyttige i bitumenblandinger og kan inkorporeres i blandingene som fremstilles ved den foreliggende fremgangsmåte, i konsentrasjoner som er velkjente innen fagområdet. Polystyren, funksjonaliserte flytende harpikser og ikke-funksjonaliserte flytende harpikser er også kjent som fordelaktige ingredienser i bitumenblandinger og kan være innbefattet i blandingene som ovenfor beskrevet.

Det antas, skjønt dette er en teori som ikke er blitt bevist, at fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse fører til en stabil blanding, fordi kjemisorberte oksygen/- syre-komplekser på kjønrøkoverflaten tilveiebringer støtte på grenseflaten mellom polymerrike og polymerfattige områder innenfor bitumen-blandingen. Resultatet er at blandingen av blokk-kopolymer med kjønrøk forut for blandingen av blokk-kopolymeren med bitumen fører en mer stabil suspensjon av den polymerfattige fase (asfaltener) i den polymerrike fase. Dette fører også til at blokk-kopolymeren blir mer effektiv med hensyn til å forbedre elastisiteten av bitumenblandingen, ved at en lavere konsentrasjon av blokk-kopolymer gir samme grad av forbedring i elastisitet, strekkfasthet og andre egenskaper. Oppfinnelsen vil bli ytterligere illustrert i de følgende eksempler, i hvilke blandingene 1, 2, 6, 8 og 10 ble fremstilt i samsvar med oppfinnelsen, mens blandingene 3-5, 7, 9 og 11 er sammenligningseksempler.

Eksempel 1

Blokk-kopolymeren benyttet i dette eksempel var en hydrogenert polystyren-polybutadien-polystyren-blokk-kopolymer med et 30 vekt% styren-innhold og en antallsmidlere molekylvekt på 103.000 ifølge måling ved GPC med en polystyrenstandard. Den etyleniske umettethet av polymeren var blitt redusert til mindre enn 1% av den opprinnelige etyleniske umettethet gjennom hydrogenering.

Bitumen a hadde et mykningspunkt på 38°C og en penetrasjon på 183 dmm. Bitumen b hadde et mykningspunkt på 44 °C og en penetrasjon på 120 dmm.

Kjønrøken benyttet i blandingene 1 og 2 i dette eksempel ble skaffet fra Cabot Corp., i Boston, Mass., og sel-ges under varemerket "Vulcan 9A32". Denne kjønrøk var av typen SAF, og var av klasse N-110 (ASTM D-2516). Denne kjønrøk ble fremskaffet i form av pellets i hvilke en naftenisk olje ble brukt som bindemiddel. Et eksempel på naftenisk olje er tilgjengelig fra Shell Oil Company i Houston, Texas, under varemerket "Shellflex 371". Når ytterligere naftenisk olje ble tilsatt til kjønrøk-blokk-kopolymerblandingene, ble "Shellflex 371" benyttet.

Blandingene 1, 2 og 3 ble fremstilt inneholdende kom-ponentene som beskrevet i tabell 1. Blandingene 1 og 2 ble fremstilt ved å blande blokk-kopolymeren og kjønrøken i en Banbury-mølle. Kjønrøk-blokk-kopolymerblandingen ble deretter ført sammen med bitumenet og blandet i en Silverson-blander med store skjærkrefter i ca. 1 time. Under denne prosess ble bitumenet varmet til 160°C, deretter ble kjønrøk-blokk-kopoly-merblandingen tilsatt.

Blanding 3 var en sammenligningsblanding fremstilt ved en fremgangsmåte beskrevet i GB patentskrift nr. 1.143.895. En kjønrøk av klasse N-110 (ASTM D-2516) ble blandet med bitumen b. Bitumen-kjønrøk-blandingen ble deretter forenet med den nafteniske olje og blokk-kopolymeren i en Silverson skjærkraftblander og blandet i ca. 1 time, med en starttemperatur på ca. 160°C og en sluttemperatur på 200"C.

Blandingene 4 og 5 var sammenligningseksempler som ikke inneholdt kjønrøk. Blandingene 4 og 5 ble fremstilt ved blanding av den hydrogenerte blokk-kopolymer med henholdsvis bitumen a og b i en Silverson-blander med store skjærkrefter i ca. 1 time ved en temperatur på 160°C.

Forlikeligheten av blandingene ble målt som vekt-fraksjonen av den polymerrike fase ("FPR") av en prøve som var blitt holdt i 5 dager ved en temperatur på 160 °C. En FPR på 100% indikerer at blandingen ikke skiller seg i sine faser under dette tidsrom. Blandingene ble holdt under et nitrogen-teppe under denne 5-dagers perioden. Tabell 2 inkluderer egenskapene FPR og strekk-energi for svikt for de fem blandinger. Strekk-energien ble bestemt i samsvar med ASTM test-metode D412, ved bruk av stempler av størrelse "D" og en krysshode-hastighet på 25,4 cm/min.

Det fremgår av tabell 2 at bare blandingene fremstilt i henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen hadde en 100% FPR. Dette er et ekstremt viktig kjennetegn for bitumenblandinger som må lagres forut for påføring, som f.eks. taktek-kingsblandinger. Tetningsmasser, bindemidler og veibelegnings-blandinger vil også blir sterkt forbedret som følge av denne forbedrede forlikelighet. Det fremgår også av tabell 2 at strekkenergien for svikt ble forbedret for identiske asfalter når blokk-kopolymeren ble tilsatt ved fremgangsmåten ifølge foreliggende oppfinnelse. En blanding med tilsvarende strekk-energi for svikt kan derfor fremstilles ved bruk av mindre blokk-kopolymer når den foreliggende oppfinnelse benyttes. Siden blokk-kopolymeren er en kostbar komponent i disse blandinger, fører dette til mindre kostbare blandinger.

Eksempel 2

Dette eksempel illustrerer forbedringen i bibehol-delse av strekkstyrke for blandingen fremstilt ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, i forhold til bitumen-blokk-kopolymerblandinger som ikke inneholder kjønrøk.

Tre forskjellige bitumener ble benyttet, bitumen c, d og e. Disse bitumener var alle asfalter av klasse AC-20. Blokk-kopolymeren som ble benyttet, var identisk med blokk-kopolymeren ifølge eksempel 1. Kjønrøk-pelletene bundet med naftenisk olje var også identiske med dem benyttet i eksempel 1.

Blandinger 6, 8 og 10 ble fremstilt i henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, ved benyttelse av samme prosedyre som for blandinger 1 og 2. Blandinger 7, 9 og 11 inneholdt ikke kjønrøk og ble fremstilt ved benyttelse av samme prosedyre som for blandinger 4 og 5.

De seks blandinger ifølge eksempel 2 ble delt i ali-kvotdeler, og alikvotdelene ble lagret ved 70°C. Strekk-energien for svikt, i g-cm, ble målt ved start og etter 500, 1000 og 1500 timers lagring ved 70°C. Tabell 3 angir innholdet av blandingene 6-11 sammen med data for strekkenergi for svikt.

Alikvotdelene av blandingene 6-11 ble også lagret ved 60<6>C i 5 dager for å måle lagringstabiliteten, som beskrevet i eksempel 1. Hver av blandingene 6, 8 og 10 hadde 100% FPR etter de fem dager; mens blandingene 7, 9 og 11 viste faseseparasjon og hadde FPR-verdier på henholdsvis 48%, 39% og 55%. Blandinger 6, 8 og 10 kunne i likhet med blandinger 1 og 2 lagres etter fremstillingen uten at det var påkrevet med ny blanding forut for bruk som følge av forbedret lagringsstabilitet.

Det fremgår av tabell 3 at hver av blandingene fremstilt i henhold til oppfinnelsen opprettholdt en glimrende strekk-energi for svikt under hele varigheten av aldringstes-ten. Til tross for at et av eksemplene som ikke inneholdt kjønrøk, blanding 9, også opprettholdt en god strekkenergi for svikt under varigheten av testen, ble de to øvrige blandinger hurtig forringet med hensyn til strekkenergi for svikt. Dette indikerer at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan tjene til å utvide typene av asfalt som med gode resultater kan brukes sammen med blokk-kopolymerer.

Strekkenergi for svikt.

q— cm

Aldring ved 70°C, timer

Claims (8)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av en bitumenblanding, omfattende et kjønrøkmateriale, et blokk-kopolymermateriale og et bitumen, hvor: 1) kjønrøkmaterialet omfatter kjønrøk og 0-10 vekt% bitumen, beregnet på kjønrøkmaterialet, 2) blokk-kopolymermaterialet omfatter en blokk-kopolymer og 0-10 vekt% bitumen, beregnet på blokk-kopolymermaterialet, og 3) blokk-kopolymeren omfatter minst to blokker A omfattende minst 75 vekt% vinylarenmonomerenheter og minst én blokk B omfattende minst 75 vekt% konjugert-dien-monomerenheter, karakterisert ved at man i på hverandre føl-gende trinn: a) blander kjønrøkmaterialet med blokk-kopolymermaterialet og b) blander den oppnådde blanding av kjønrøkmateriale og blokk-kopolymermateriale med et bitumen for dannelse av bitumenblandingen, idet blokk-kopolymeren anvendes i en mengde av fra 2 til 25 vekt%, beregnet på totalvekten av bitumen pluss blokk-kopolymer, kjønrøken anvendes i en mengde av fra 2 til 25 vekt%, beregnet på totalvekten av bitumen pluss kjønrøk, og det anvendes en blokk-kopolymer som kan være enten hydrogenert eller ikke hydrogenert.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som blokk-kopolymer anvendes en lineær blokk-kopolymer, en lineær ABA-blokk-kopolymer eller en radiell blokk-kopolymer.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at det anvendes en blokk-kopolymer hvor vinylarenmonomerenhetene er styrenheter.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at det anvendes en blokk-kopolymer hvor konjugert-dien-monomerenhetene utgjøres av butadien- eller isopren-enheter.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 1-4, karakterisert ved at det anvendes en kjønrøk i form av partikler av en størrelse i området fra 5 til 500 nanometer som er blitt sammenbundet til pellets med et naften-oljebindemiddel.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved at det anvendes en blokk-kopolymer som er blitt hydrogenert, slik at den etyleniske umettethet er blitt redusert til mindre enn 20% av den opprinnelige etyleniske umettethet.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6, karakterisert ved at det anvendes et vektfor-hold mellom blokk-kopolymer og kjønrøk i området fra 1:1 til 100:1.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7, karakterisert ved at det anvendes et bitumen med et mykningspunkt i området fra 26°C til 105°C.