PL238323B1

PL238323B1 - Asphalt modified by elastic polyurethane-rubber compositions and method for obtaining asphalt modified by elastic polyurethane-rubber compositions

Info

Publication number: PL238323B1
Application number: PL422188A
Authority: PL
Inventors: Maciej Sienkiewicz; Mohamed Sulyman; Józef Haponiuk; Andrzej Stelmasik
Original assignee: Politechnika Gdanska
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2021-08-09
Also published as: PL422188A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest stabilny w warunkach przechowywania w podwyższonej temperaturze polimeroasfalt czyli asfalt modyfikowany elastycznymi kompozycjami poliuretanowo-gumowymi i sposób jego otrzymywania w wyniku modyfikacji asfaltu za pomocą przetworzonej metodą wytłaczania kompozycji poliuretanowo-gumowej otrzymywanej z elastycznej pianki poliuretanowej oraz z granulatu gumowego, uzyskiwanego w procesie rozdrabniania poużytkowych opon samochodowych. Jako piankę poliuretanową szczególnie wykorzystuje się odpady polimerowe w postaci granulatu elastycznej pianki poliuretanowej, pozyskiwanego w procesach recyklingu zwłaszcza mebli, materiałów budowlanych i foteli samochodowych.The subject of the invention is polymer-modified bitumen, which is asphalt modified with flexible polyurethane-rubber compositions, and the method of its preparation as a result of modification of asphalt by means of an extrusion-processed polyurethane-rubber composition obtained from flexible polyurethane foam and rubber granules obtained in the process of grinding post-consumer car tires. As polyurethane foam, polymer waste in the form of granules of flexible polyurethane foam, obtained in the recycling processes, especially of furniture, building materials and car seats, is particularly used.

Zastosowanie homopolimerów i kopolimerów do modyfikacji właściwości asfaltu prowadzone jest już od wielu lat, zarówno w skali laboratoryjnej jak i wielkoprzemysłowej. Wysokie koszty polimerów wykorzystywanych na szeroką skalę w modyfikacji asfaltów sprawiły, że w ostatnich latach producenci asfaltów drogowych i wykonawcy dróg asfaltowych coraz większą uwagę zwracają się na potrzebę obniżania materiałowych kosztów wytwarzania asfaltu modyfikowanego polimerami: polimeroasfaltów. Znane jest użycie w tym celu, w roli modyfikatorów asfaltów, produktów recyklingu wyrobów polimerowych, a głównym rodzajem odpadu polimerowego używanego obecnie do modyfikacji asfaltów jest granulat gumowy otrzymywany przede wszystkim w wyniku rozdrabniania poużytkowych opon samochodowych. Ponadto wykorzystywanie odpadów polimerowych do modyfikacji asfaltów pozwala na zagospodarowywanie znacznej ilości tego typu odpadów. W opisie wynalazku US20130217809 opisano sposób modyfikowania asfaltów odpadami gumowymi w procesie wytłaczania mieszaniny złożonej z asfaltu użytego w ilości do 99% mas. i granulatu gumowego zastosowanego w ilości od 1 do 99% mas., a także dodatków wprowadzanych do mieszaniny w ilości do 80% mas. Otrzymane sposobem według wynalazku zmodyfikowane asfalty mogą być stosowane, jako materiał na nawierzchnie chodników oraz materiał do produkcji izolacji dachowych, uszczelek, klejów asfaltowych i emulsji asfaltowych.The use of homopolymers and copolymers to modify the properties of asphalt has been carried out for many years, both on a laboratory and large-scale industrial scale. Due to the high cost of polymers used on a large scale in bitumen modification, in recent years, road bitumen producers and asphalt road contractors have been paying increasing attention to the need to lower the material costs of producing polymer modified bitumen: polymer modified bitumen. For this purpose, it is known to use recycling products of polymer products as bitumen modifiers, and the main type of polymer waste currently used for asphalt modification is rubber granulate, obtained mainly as a result of shredding used car tires. In addition, the use of polymer waste for asphalt modification allows the management of a significant amount of this type of waste. The description of the invention US20130217809 describes a method of modifying asphalts with rubber waste in the process of extrusion of a mixture consisting of asphalt used in an amount of up to 99% by weight. and rubber granules used in the amount of 1 to 99 wt.%, as well as additives introduced into the mixture in the amount of up to 80 wt.%. The modified asphalts obtained by the process according to the invention can be used as a material for pavements and as a material for the production of roof insulation, gaskets, asphalt adhesives and asphalt emulsions.

Z opisu wynalazku US4430464 znany jest sposób otrzymywania asfaltów modyfikowanych odpadami gumowymi przeznaczonych do wytwarzania przy ich udziale nawierzchni drogowych.From the description of the invention US4430464 there is known a method of obtaining asphalts modified with rubber waste intended for the production of road surfaces with their participation.

Z opisu wynalazku US5334641 i US5525653 znany jest sposób otrzymywania polimeroasfaltów, uzyskanych poprzez modyfikację asfaltu drogowego za pomocą drobno zmielonej gumy o wielkości cząstek poniżej 300 μm. Sposób ten prowadzi się w czasie krótszym niż 25 minut i w temperaturze co najmniej 190°C.From the description of the invention US5334641 and US5525653 there is known a method of obtaining polymer bitumen obtained by modifying road asphalt with the use of finely ground rubber with a particle size of less than 300 μm. This process is carried out in less than 25 minutes and at a temperature of at least 190 ° C.

Użycie rozdrobnionych odpadów gumowych, w tym szczególnie granulatu i miału gumowego otrzymywanego w procesach rozdrabniania poużytkowych opon do modyfikacji asfaltu znacząco poprawia właściwości asfaltu, co przedstawiono w literaturze: [Lo Presti D., Recycled Tyre Rubber Modified Bitumens for road asphalt mixtures A literature review, Construction and Building Materials, 49, (2013), 863-881; Ibrahim M.R., Katman H.Y., Karim M.R., Koting S., Mashaan N.S., A Review on the Effect of Crumb Rubber Addition to the Rheology of Crumb Rubber Modified Bitumen, Advances in Materials Science and Engineering, (2013), 1-8; Chojnacka M., Zastosowanie kopolimerów blokowych i recyklatów gumowych do modyfikacji asfaltów, Elastomery, tom 16, nr 3, (2012), 24-29]. W pracach tych wykazano, że asfalty modyfikowane granulatem i miałem gumowym charakteryzują się wysoką elastycznością, odpornością na działanie wysokich temperatur, obniżoną wrażliwością na temperaturę, zmniejszoną tendencją do trwałego odkształcenia - koleinowania. Ponadto zwiększenie trwałości nawierzchni gumowo-asfaltowych wpływa na możliwość zmniejszenia grubości nanoszonej warstwy, a tym samym skrócenie czasu jej wykonywania. Wykazano również, że modyfikacja asfaltu gumą wpływa na utrzymanie czarnej barwy nawierzchni asfaltowej przez długi okres czasu, a tym samym zwiększa trwałość utrzymania kontrastu oznakowania nawierzchni, a przez to poprawia bezpieczeństwo w ruchu kołowym. Użycie do budowy nawierzchni asfaltów zmodyfikowanych gumą pozwala poprawić ich odporność na koleinowanie przy wysokich temperaturach, na wzrost jej odporności na pękanie zmęczeniowe, kraking termiczny oraz trwałe odkształcenia. Pod wpływem gumy następuje również poprawa właściwości reologicznych asfaltu oraz wzrost jego wytrzymałości na rozciąganie.The use of shredded rubber waste, in particular granules and rubber fines obtained in the shredding processes of post-consumer tires for asphalt modification significantly improve the properties of asphalt, as shown in the literature: [Lo Presti D., Recycled Tire Rubber Modified Bitumens for road asphalt A literature review, Construction and Building Materials, 49, (2013), 863-881; Ibrahim M.R., Katman H.Y., Karim M.R., Koting S., Mashaan N.S., A Review on the Effect of Crumb Rubber Addition to the Rheology of Crumb Rubber Modified Bitumen, Advances in Materials Science and Engineering, (2013), 1-8; Chojnacka M., The use of block copolymers and rubber recyclates for asphalt modification, Elastomers, vol. 16, no. 3, (2012), 24-29]. These studies showed that asphalts modified with granulate and rubber fines are characterized by high flexibility, resistance to high temperatures, reduced temperature sensitivity, and reduced tendency to permanent deformation - rutting. In addition, increasing the durability of rubber-asphalt pavements affects the possibility of reducing the thickness of the applied layer, and thus shortening the time of its implementation. It has also been shown that the modification of asphalt with rubber maintains the black color of the asphalt pavement for a long period of time, and thus increases the durability of maintaining the contrast of pavement marking, and thus improves road safety. The use of rubber-modified asphalts for pavement construction allows to improve their resistance to rutting at high temperatures, to increase its resistance to fatigue cracking, thermal cracking and permanent deformation. Under the influence of rubber, the rheological properties of asphalt are also improved and its tensile strength increases.

Niedogodnością asfaltów modyfikowanych odpadami gumowymi jest ich brak stabilności podczas ich składowania i transportowania w podwyższonej temperaturze, co wynika ze znacznych różnic w gęstości gumy i asfaltu. Powoduje to, że podczas magazynowania lub transportu tak zmodyfikowanych asfaltów dochodzi do separacji gumy z asfaltu, która opadając na dno zbiornika magazynowego lub transportowego może zablokować i uszkodzić instalacje służące do przepompowywania zmodyfikowanego asfaltu. Z tego powodu asfalty zmodyfikowane rozdrobnionymi odpadami gumowymi musząThe disadvantage of rubber waste modified bitumens is their lack of stability during their storage and transport at elevated temperatures, which results from significant differences in the density of rubber and asphalt. As a result, during the storage or transport of such modified asphalt, rubber separates from the asphalt, which, falling to the bottom of the storage or transport tank, may block and damage the installations used for pumping the modified asphalt. For this reason, bitumens modified with shredded rubber waste must

PL 238 323 B1 być podczas magazynowania lub transportu nieustannie mieszane, co znacznie podnosi koszty ich produkcji i wykorzystania w budowie nawierzchni drogowych. Ponadto polimeroasfalty modyfikowane granulatem lub miałem gumowym użytym w ilości przekraczającej 10% mas. polimeroasfaltu charakteryzują bardzo wysoką lepkością, co znacznie utrudnia proces ich sporządzania, mieszania i przepompowywania do zbiorników lub cystern transportowych, a także wytwarzania nawierzchni drogowych.Be constantly mixed during storage or transport, which significantly increases the costs of their production and use in the construction of road pavements. Moreover, polymer modified bitumen modified with granulate or rubber fines used in an amount exceeding 10 wt.%. Polymer bitumen is characterized by a very high viscosity, which significantly hinders the process of their preparation, mixing and pumping into transport tanks or cisterns, as well as the production of road surfaces.

Z tego względu poszukuje się nowych sposobów modyfikacji asfaltu oraz nowych modyfikatorów asfaltu, które pozwolą na usprawnianie i zwiększenie wydajności produkcji polimeroasfaltów, oraz umożliwią otrzymanie modyfikowanych asfaltów o pożądanych właściwościach fizyko-mechanicznych i reologicznych oraz jednocześnie wysokiej stabilności podczas magazynowania i transportowania.For this reason, new methods of asphalt modification and new asphalt modifiers are sought, which will allow to improve and increase the efficiency of polymer bitumen production, and to obtain modified asphalts with the desired physico-mechanical and rheological properties and, at the same time, high stability during storage and transport.

Z opisu wynalazku CN1341685 znany jest sposób otrzymania asfaltu o dużej twardości, który polega na modyfikacji asfaltu spienionym poliuretanem, przy czym pianka poliuretanowa jest syntetyzowana w środowisku asfaltu. Zgodnie z wynalazkiem, spieniony poliuretanem asfalt może zostać użyty do pokrywania stalowych materiałów zwiększając ich odporność na korozję oraz oddziaływanie warunków atmosferycznych. Ponadto, uzyskana kompozycja może znaleźć zastosowanie jako materiał izolacyjny w budownictwie oraz izolacja rur ciepłowniczych, poza tym jako materiał powlekający wnętrze rurociągu naftowego, a także jako materiał wodoodporny oraz wygłuszający hałas. Niedogodnością tego rozwiązania jest prowadzenie modyfikacji asfaltu za pomocą wieloskładnikowych piankowych systemów poliuretanowych, co znacznie utrudnia prawidłowe przeprowadzenie procesu modyfikacji, ponieważ wiąże się to z potrzebą ścisłego przestrzegania stechiometrii reakcji syntezy pianki poliuretanowej w asfalcie. Ponadto po zmieszaniu wszystkich komponentów, wykorzystywanych do syntezy pianek poliuretanowych, z asfaltem następuje stopniowy wzrost lepkości otrzymywanych mieszanin, aż do osiągnięcia pełnego utwardzenia pianki w asfalcie. Zastosowanie asfaltu zmodyfikowanego pianką poliuretanową musi nastąpić natychmiast po zmieszaniu wszystkich komponentów użytych do otrzymania polimeroasfaltu, sposobem według wynalazku.From the description of the invention CN1341685 there is known a method of obtaining asphalt of high hardness, which consists in modifying the asphalt with foamed polyurethane, the polyurethane foam being synthesized in the asphalt environment. According to the invention, polyurethane foamed asphalt can be used for coating steel materials, increasing their resistance to corrosion and weather conditions. In addition, the obtained composition can be used as an insulation material in construction and insulation of district heating pipes, as well as a coating material for the interior of an oil pipeline, as well as a waterproof and noise-dampening material. The disadvantage of this solution is the modification of asphalt with the use of multi-component polyurethane foam systems, which makes it difficult to properly carry out the modification process, as it is associated with the need to strictly observe the stoichiometry of the polyurethane foam synthesis reaction in the asphalt. Moreover, after mixing all the components used for the synthesis of polyurethane foams with the asphalt, the viscosity of the obtained mixtures gradually increases until the foam is fully cured in the asphalt. The use of asphalt modified with polyurethane foam must take place immediately after mixing all the components used to obtain the polymer modified bitumen using the method according to the invention.

Z opisu wynalazku US5308898 znany jest sposób otrzymania lepiszczy polimerowo-asfaltowych, uzyskanych w wyniku zmodyfikowania asfaltu rozdrobnionymi odpadami polimerowymi, uzyskiwanymi w procesach recyklingu elementów polimerowych z samochodów, zawierającymi polimery termoplastyczne (poli(chlorek winylu), poliolefiny) oraz co najmniej 4% mas. odpadowej pianki poliuretanowej oraz co najmniej 2% mas. żywic termoutwardzalnych i poliestrowych i epoksydowych. Proces modyfikacji polega na zmieszaniu uprzednio zmielonych odpadów polimerów, o wielkość ziaren poniżej 10 mm ze stopionym asfaltem lub innym materiałem bitumicznym, w temperaturze pomiędzy 150°C, a 300°C. Według opisu zastosowanie drobno zmielonego granulatu pianki poliuretanowej i żywicy termoutwardzalnej, pomaga zwiększyć szybkość homogenizacji fazy polimerowej w asfalcie. Ponadto opisano zastosowanie w sposobie modyfikacji asfaltu dodatku kwasów Lewisa lub Broensteda, w roli katalizatora, który wywołuje w zastosowanej temperaturze modyfikacji reakcje sprzęgania między polimerami, a niektórymi składnikami asfaltu, co pozwala na znaczną poprawę właściwości lepiszcza, takich jak stabilność, wrażliwość cieplna oraz odporność na wibracje i ścieranie. Z kolei wprowadzenie do lepiszcza substancji alkalicznych i wodorotlenków, tlenków metali - pozwala zneutralizować chlorowodór i kwas solny powstający w lepiszczach podczas rozkładu polichlorku winylu. Niedogodnością tej metody modyfikacji asfaltu jest ograniczona powtarzalność właściwości użytych modyfikatorów wynikająca z niepowtarzalnego składu mieszaniny polimerów, uzyskanej w wyniku recyklingu wyrobów polimerowych obecnych w poddawanych utylizacji samochodach. Powtarzalność ta może zostać poprawiona poprzez zastosowanie selektywnego odseparowywania każdego rodzaju polimeru, jednak podnosi to znacznie materiałowe koszty wytwarzania tego typu polimeroasfaltów. Ponadto dodatek modyfikatorów sposobem według wynalazku pozwala uzyskać polimeroasfalty charakteryzujące się wysoką temperaturą mięknienia tj. powyżej 80°C, co znacznie utrudni wytwarzanie przy ich udziale mieszanek mineralnoasfaltowych - wymagane jest utrzymywanie wysokiej temperatury komponentów mieszanki podczas jej sporządzania, a także spowoduje problemy w ich aplikacji na nawierzchnię drogową - utrudnione zagęszczanie.From the description of the invention US5308898 there is known a method of obtaining polymer-asphalt binders, obtained by modifying asphalt with shredded polymer waste, obtained in the processes of recycling polymer elements from cars, containing thermoplastic polymers (poly (vinyl chloride), polyolefins) and at least 4% by weight. waste polyurethane foam and at least 2% by mass. thermosetting resins, polyester and epoxy. The modification process consists in mixing pre-ground polymer waste, grain size less than 10 mm, with molten asphalt or other bituminous material at a temperature between 150 ° C and 300 ° C. According to the description, the use of finely ground polyurethane foam granules and thermosetting resin help to increase the homogenization rate of the polymer phase in the asphalt. Moreover, the use of Lewis or Broensted acids additive in the asphalt modification process is described as a catalyst, which causes coupling reactions between polymers and some asphalt components at the modification temperature used, which allows for a significant improvement in binder properties, such as stability, heat sensitivity and resistance to vibration and abrasion. In turn, the introduction of alkali substances, hydroxides, metal oxides into the binder - allows to neutralize the hydrogen chloride and hydrochloric acid formed in the binders during the decomposition of polyvinyl chloride. The disadvantage of this method of asphalt modification is the limited repeatability of the properties of the modifiers used, resulting from the unique composition of the polymer mixture obtained as a result of the recycling of polymer products present in the cars subjected to recycling. This reproducibility can be improved by the use of selective separation of each type of polymer, but this significantly increases the material costs for the production of this type of polymer modified bitumen. In addition, the addition of modifiers by the method of the invention allows for obtaining polymer bitumen characterized by a high softening point, i.e. above 80 ° C, which will significantly impede the production of asphalt mixtures with their participation - it is required to maintain a high temperature of the mixture components during its preparation, and will also cause problems in their application to road surface - difficult compaction.

Z opisu patentowego US7732510 znany jest sposób otrzymywania sieciowanych wilgocią z powietrza polimeroasfaltów, uzyskiwanych w wyniku zmodyfikowania asfaltu za pomocą elastomerów takich jak kauczuk butadienowo-styrenowy SBR lub kopolimer SBS lub granulat gumowy, żywicy fenolowo-formaldehydowej użytej w roli aktywatora, oleju mineralnego lub sojowego oraz prepolimeru uretanowego, zawierającego w swojej strukturze niezwiązane grupy izocyjanianowe. Proces sieciowania tego typu kompozycji przeprowadza się za pośrednictwem reakcji zachodzących pomiędzy wodą, zawartą w powietrzu, a grupami izocyjanianowymi obecnymi w prepolimerze uretanowym. Po utwardzeniuThe patent description US7732510 describes a method of obtaining air moisture-crosslinked polymer modified bitumen obtained by modifying asphalt with elastomers such as SBR-butadiene-styrene rubber or SBS copolymer or rubber granulate, phenol-formaldehyde resin used as an activator, mineral or soybean oil, and urethane prepolymer containing unbound isocyanate groups in its structure. The cross-linking process of this type of composition is carried out via reactions between the water in the air and the isocyanate groups in the urethane prepolymer. After curing

PL 238 323 B1 uzyskana kompozycja polimeroasfaltowa charakteryzuje się wysokim stopniem usieciowania oraz wysoką odpornością na pęcznienie i rozpuszczanie pod wpływem paliw i rozpuszczalników aromatycznych. Z tego względu materiał ten przeznaczony jest do wytwarzania nawierzchni asfaltowych stacji benzynowych oraz magazynów paliw. Niedogodnością tego rozwiązania jest wysoka wrażliwość tego typu polimeroasfaltów na wilgoć, co wymaga zastosowania szczególnych warunków ich przechowywania i transportowania. Ponadto przechowywanie polimeroasfaltu w stanie ciekłym wymaga jego ogrzewania do temperatury powyżej 160°C, co wiąże się z możliwością zajścia wtórnych reakcji sieciujących, w wyniku dimeryzacji, trimeryzacji i polimeryzacji składników posiadających w swojej strukturze niezwiązane grupy izocyjanianowe. Dlatego aplikacja polimeroasfaltu musi nastąpić natychmiast po zmieszaniu wszystkich komponentów użytych do otrzymania polimeroasfaltu.The obtained polymer bitumen composition is characterized by a high degree of cross-linking and a high resistance to swelling and dissolution due to fuels and aromatic solvents. For this reason, this material is intended for the production of asphalt surfaces of gas stations and fuel storage facilities. The disadvantage of this solution is the high sensitivity of this type of polymer modified bitumen to moisture, which requires the application of special conditions for their storage and transport. Moreover, the storage of the polymer bitumen in the liquid state requires its heating to a temperature above 160 ° C, which is associated with the possibility of secondary cross-linking reactions as a result of dimerization, trimerization and polymerization of components with unbound isocyanate groups in their structure. Therefore, the application of the polymer bitumen must take place immediately after mixing all the components used to obtain the polymer bitumen.

W prezentacji pt. „Utilization of recycled polyurethane foam and ground tire rubber for asphalt modifications:Basic and rheological properties”, która została przedstawiona podczas kongresu: World Congress and Expo on Recycling w dniach 25-27 lipca 2016 w Berlinie, ujawniono sposób modyfikowania asfaltów za pomocą pianki poliuretanowej w postaci mikroporowatych elastomerów uretanowych, uzyskanych z podeszew poużytkowego obuwia oraz granulatu gumowego, wytworzonego ze zużytych opon. Ujawniony sposób polega na wprowadzeniu do stopionego asfaltu kolejno granulatu gumowego, a następnie granulatu mikroporowatego elastomeru uretanowego i poddaniu otrzymanej tym sposobem kompozycji mieszaniu przy wykorzystaniu szybkoobrotowego homogenizatora. Aby uzyskać lepiszcze charakteryzujące się dobrym rozdyspergowaniem fazy poliuretanowej i gumowej w asfalcie, proces mieszania musi być prowadzony przy bardzo wysokiej prędkości obrotowej homogenizatora, wynoszącej około 6000 obrotów na minutę w wysokiej temperaturze w czasie ponad 90 minut. Warunki temperaturowe oraz długi czas modyfikacji jest niezbędny do częściowego zdegradowania usieciowanej struktury zarówno modyfikatora gumowego, jak i poliuretanowego. Otrzymany asfalt modyfikowany poliuretanami charakteryzuje się wysoką stabilnością w warunkach ich przechowywania w podwyższonej temperaturze. Niedogodnością tej metody jest jednakże stosowana wysoka temperatura oraz parametry mieszania, które wpływają na wysokie koszty wytwarzania modyfikowanych asfaltów. Z tego względu wciąż poszukuje się nowych metod modyfikacji asfaltu.In the presentation entitled "Utilization of recycled polyurethane foam and ground tire rubber for asphalt modifications: Basic and rheological properties", which was presented at the congress: World Congress and Expo on Recycling on 25-27 July 2016 in Berlin, discloses the method of modifying bitumen with polyurethane foam in the form of microporous urethane elastomers obtained from the soles of post-consumer footwear and rubber granules made from used tires. The method disclosed consists in introducing into the molten asphalt successively rubber granules and then microporous urethane elastomer granules and subjecting the composition obtained in this way to mixing using a high-speed homogenizer. In order to obtain a binder with a good dispersion of the polyurethane and rubber phases in the asphalt, the mixing process must be carried out at a very high rotation speed of the homogenizer, approximately 6000 rpm at high temperature for more than 90 minutes. Temperature conditions and a long modification time are necessary to partially degrade the cross-linked structure of both the rubber and polyurethane modifiers. The obtained asphalt modified with polyurethanes is characterized by high stability under the conditions of their storage at elevated temperatures. The disadvantage of this method, however, is the high temperature and mixing parameters that are used, which result in the high production costs of modified asphalts. Therefore, new asphalt modification methods are still being sought.

Asfalt modyfikowany elastycznymi kompozycjami poliuretanowo-gumowymi zawierający asfalt oraz modyfikator asfaltu w postaci kompozycji poliuretanowo-gumowej, charakteryzuje się według wynalazku tym, że zawiera od 75% mas. do 97% mas. asfaltu oraz od 3% mas. do 25% mas. modyfikatora asfaltu w postaci przetworzonej metodą wytłaczania kompozycji poliuretanowo-gumowej zawierającej piankę poliuretanową i rozdrobnione odpady gumowe w postaci granulatu gumowego. Zawartość pianki poliuretanowej w kompozycji poliuretanowo-gumowej wynosi od 25% mas. do 50% mas. kompozycji natomiast granulatu gumowego od 50% mas. do 75% mas. kompozycji.Asphalt modified with flexible polyurethane-rubber compositions containing asphalt and asphalt modifier in the form of a polyurethane-rubber composition, according to the invention, is characterized in that it contains from 75 wt. up to 97 wt.% asphalt and from 3 wt. up to 25 wt.% asphalt modifier in the form of a processed by extrusion of a polyurethane-rubber composition containing polyurethane foam and shredded rubber waste in the form of rubber granules. The content of polyurethane foam in the polyurethane-rubber composition is from 25% by weight. up to 50% by mass of the composition, while rubber granules from 50 wt.%. up to 75 wt.% composition.

Korzystnie, asfalt zawiera elastyczną piankę poliuretanową o gęstości od 10 kg/m³ do 600 kg/m³.Preferably, the asphalt comprises a flexible polyurethane foam having a density of 10 kg / m ³ to 600 kg / m ^3.

Korzystnie, asfalt zawiera odpadową piankę poliuretanową, korzystnie pochodzącą z procesu recyklingu mebli i/lub materiałów budowlanych i/lub foteli samochodowych.Preferably, the asphalt comprises waste polyurethane foam, preferably from a recycling process for furniture and / or building materials and / or car seats.

Korzystnie, asfalt zawiera rozdrobnione odpady gumowe w postaci granulatu gumowego, uzyskiwane z recyklingu poużytkowych opon samochodowych.Preferably, the asphalt contains crushed rubber waste in the form of rubber granules, obtained from the recycling of post-consumer car tires.

Sposób otrzymywania asfaltu modyfikowanego elastycznymi kompozycjami poliuretanowo-gumowymi polegający na zmieszaniu modyfikatora asfaltu w postaci elastycznej kompozycji poliuretanowo-gumowej z roztopionym asfaltem w podwyższonej temperaturze, według wynalazku, przeprowadza się w trzech etapach. W pierwszym etapie piankę poliuretanową mieli się na granulat, korzystnie o wielkości ziaren do 10 mm, a następnie otrzymany granulat miesza się z rozdrobnionymi odpadami gumowymi w postaci granulatu gumowego, przy czym ilość granulatu pianki poliuretanowej w mieszaninie wynosi od 25% mas. do 50% mas., natomiast rozdrobnionych odpadów gumowych w formie granulatu gumowego w mieszaninie od 50% mas. do 75% mas. W drugim etapie otrzymaną mieszaninę w postaci kompozycji poliuretanowo-gumowej zawierającą granulat pianki poliuretanowej i granulat gumowy poddaje się przetworzeniu w procesie wytłaczania znanym sposobem przy użyciu wytłaczarki, przy czym wytłaczanie prowadzi się w temperaturze w zakresie od 140°C do 250°C, korzystnie od 160°C do 180°C, a otrzymaną w tym procesie wytłoczynę przetworzonej kompozycji poliuretanowo-gumowej, w postaci drobnego proszku, chłodzi się uzyskując gotowy modyfikator asfaltu. W trzecim etapie uzyskany modyfikator asfaltu w ilości od 3% mas. do 25% mas. miesza się przy zastosowaniu znanych urządzeń mieszających z asfaltem użytym w ilości od 75% mas. do 97% mas., w temperaturze w zakresie od 160°C do 250°C, korzystnie w temperaturze od 160°C do 180°C.The method of obtaining asphalt modified with flexible polyurethane-rubber compositions consisting in mixing the asphalt modifier in the form of a flexible polyurethane-rubber composition with molten asphalt at elevated temperature, according to the invention, is carried out in three stages. In the first stage, the polyurethane foam is ground into granules, preferably with a grain size of up to 10 mm, and then the obtained granulate is mixed with ground rubber waste in the form of rubber granules, the amount of polyurethane foam granules in the mixture is from 25% by weight. up to 50% by weight, while shredded rubber waste in the form of rubber granules in a mixture of 50% by weight. up to 75 wt.% In the second stage, the mixture obtained in the form of a polyurethane-rubber composition, containing polyurethane foam granules and rubber granules, is processed in an extrusion process using a known method using an extruder, the extrusion being carried out at a temperature ranging from 140 ° C to 250 ° C, preferably from 160 ° C to 180 ° C, and the extrudate of the processed polyurethane-rubber composition obtained in this process, in the form of a fine powder, is cooled to obtain a ready asphalt modifier. In the third stage, the obtained asphalt modifier in the amount of 3 wt.%. up to 25 wt.% mixed with asphalt used in an amount of 75 wt.% using known mixing devices. % to 97% by weight, at a temperature ranging from 160 ° C to 250 ° C, preferably at a temperature from 160 ° C to 180 ° C.

PL 238 323 B1PL 238 323 B1

Korzystnie, w pierwszym etapie granulat pianki poliuretanowej poddaje się mieszaniu z granulatem gumowym przy użyciu znanych mieszalników mechanicznych.Preferably, in the first step, the polyurethane foam granules are mixed with the rubber granules using known mechanical mixers.

Korzystnie, odpadową piankę poliuretanową uzyskuje się z recyklingu mebli i/lub materiałów budowlanych i/lub foteli samochodowych.Preferably, the waste polyurethane foam is obtained from the recycling of furniture and / or building materials and / or car seats.

Korzystnie, stosuje się elastyczną piankę poliuretanową o gęstości od 10 kg/m³ do 600 kg/m³.Preferably, a flexible polyurethane foam having a density of 10 kg / m ³ to 600 kg / m ^3.

Korzystnie, rozdrobnione odpady gumowe w postaci granulatu gumowego uzyskuje się z recyklingu poużytkowych opon samochodowych.Preferably, the shredded rubber waste in the form of rubber granules is obtained from the recycling of post-consumer car tires.

Korzystnie, stosuje się odpadowy granulat gumowy o rozmiarach ziaren nie większych niż 2 mm, korzystnie nie większych niż 1 mm.Preferably, waste rubber granules are used with a grain size not greater than 2 mm, preferably not greater than 1 mm.

Korzystnie, w drugim etapie mieszaninę granulatu pianki poliuretanowej i granulatu gumowego poddaje się przetworzeniu w procesie wytłaczania przy użyciu wytłaczarki jednoślimakowej lub dwuślimakowej, przy utrzymywaniu temperatury głowicy i strefy uplastyczniania w zakresie od 140°C do 250°C, korzystnie od 160°C do 180°C.Preferably, in a second step, the mixture of polyurethane foam granules and rubber granules is processed in an extrusion process using a single or twin screw extruder, maintaining the temperature of the head and the plasticizing zone in the range of 140 ° C to 250 ° C, preferably 160 ° C to 180 ° C. ° C.

Korzystnie, w drugim etapie wytłoczynę chłodzi się powietrzem do temperatury pokojowej.Preferably, in a second step, the extrudate is air cooled to room temperature.

Korzystnie, wytłaczanie prowadzi się tak aby uzyskać modyfikator asfaltu w postaci drobnego proszku o wielkości ziaren nie większych niż 1 mm.Preferably, extrusion is carried out so as to obtain the asphalt modifier in the form of a fine powder with a grain size not greater than 1 mm.

Korzystnie, trzeci etap prowadzi się przez co najmniej 60 minut przy zachowaniu prędkości mieszania na poziomie co najmniej 2000 obr/min, korzystnie 2000-3000 obr/min.Preferably, the third step is carried out for at least 60 minutes while maintaining a mixing speed of at least 2000 rpm, preferably 2000-3000 rpm.

Korzystnie, w trzecim etapie przeprowadza się mieszanie przy użyciu urządzenia mieszającego w postaci homogenizatora.Preferably, in the third step, mixing is carried out using a mixing device in the form of a homogenizer.

Sposób według wynalazku umożliwia modyfikację asfaltu za pomocą przetworzonych w procesie wytłaczania kompozycji elastycznej pianki poliuretanowej z granulatem gumowym w warunkach zapewniających zmniejszenie kosztów ich produkcji, poprzez skrócenie czasu procesu modyfikacji oraz obniżenie temperatury i prędkości mieszania komponentów polimeroasfaltów, w porównaniu do znanych sposobów modyfikacji asfaltów odpadami polimerowymi.The method according to the invention makes it possible to modify asphalt by means of flexible polyurethane foam and rubber granulate compositions processed in the process of extrusion under conditions ensuring reduction of their production costs, by shortening the time of the modification process and lowering the temperature and speed of mixing of polymeric asphalt components, compared to known methods of modification of asphalt with polymer waste. .

Istotą wynalazku jest zastosowanie w roli modyfikatora asfaltu elastycznej kompozycji poliuretanowo-gumowej w postaci przetworzonej metodą wytłaczania mieszaniny złożonej z pianki poliuretanowej i granulatu gumowego, w której pianka poliuretanowa pełni rolę składnika wpływającego na modyfikację właściwości reologicznych asfaltu i tym samym poprawę stabilności otrzymanego sposobem według wynalazku polimeroasfaltu, podczas jego składowania i transportowania w podwyższonej temperaturze tj. temperaturze 160-180°C, co umożliwia wyeliminowanie ze zbiorników magazynowych i transportowych kosztownych mieszadeł i pomp cyrkulacyjnych oraz wyeliminowanie użycia kompatybilizatorów, stosowanych w klasycznych lepiszczach gumowo-asfaltowych, dla poprawy ich stabilności podczas przechowywania.The essence of the invention is the use of a flexible polyurethane-rubber composition as an asphalt modifier in a processed form by extrusion of a mixture consisting of polyurethane foam and rubber granules, in which the polyurethane foam plays the role of a component that modifies the rheological properties of the asphalt and thus improves the stability of the polymer modified bitumen obtained by the method according to the invention. during its storage and transport at an elevated temperature, i.e. at a temperature of 160-180 ° C, which allows the elimination of expensive mixers and circulation pumps from storage and transport tanks and the elimination of the use of compatibilizers used in classic rubber-asphalt binders to improve their stability during storage .

Sposób według wynalazku charakteryzuje się wysoką wydajnością produkcji polimeroasfaltów. Warunki sposobu umożliwiają również obniżenie emisji gazów wydzielanych podczas rozkładu pianki poliuretanowej w czasie jej mieszania z asfaltem.The process according to the invention is characterized by a high production efficiency of polymer modified bitumen. The process conditions also make it possible to reduce the emission of gases emitted during the decomposition of the polyurethane foam during its mixing with asphalt.

Dzięki zastosowaniu procesu wytłaczania dla otrzymania kompozycji poliuretanowo-gumowej uzyskuje się wysoką kompatybilność pomiędzy granulatem gumowym oraz pianką poliuretanową, w stosunku do konwencjonalnych metod mieszania, w tym mieszania ręcznego, jak również, uzyskuje się korzystną formę modyfikatora asfaltu w postaci drobnego proszku. Wynika to z tego, że przetworzenie kompozycji poliuretanowo-gumowej w procesie wytłaczania i uzyskanie w ten sposób modyfikatora asfaltu, powoduje częściowe zniszczenie usieciowanej struktury jego komponentów, w wyniku termomechanicznej degradacji węzłów sieciujących, obecnych zarówno w gumie jak i piance poliuretanowej, co umożliwia lepszą mieszalność z asfaltem, w porównaniu do modyfikatorów nieprzetworzonych w procesie wytłaczania.By employing an extrusion process to obtain a polyurethane-rubber composition, a high compatibility between the rubber granulate and the polyurethane foam is achieved with respect to conventional mixing methods, including hand-mixing, and a preferred form of asphalt modifier in the form of a fine powder is obtained. This is due to the fact that the processing of the polyurethane-rubber composition in the extrusion process and thus obtaining the asphalt modifier, causes partial destruction of the cross-linked structure of its components, as a result of thermomechanical degradation of the cross-linking nodes present in both rubber and polyurethane foam, which allows better miscibility with asphalt, compared to modifiers not processed in the extrusion process.

Korzyści z przetwarzania metodą wytłaczania kompozycji złożonych z pianki poliuretanowej oraz granulatu gumowego wynikają również z możliwości znacznej redukcji objętości samej pianki poliuretanowej, która jest wysoka, ze względu na niską gęstość pozorną pianki mieszczącą się w zakresie 10-600 kg/m³. Dzieje się to pod wpływem wysokich sił ścinających, wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia podczas wytłaczania, które to umożliwiają rozerwanie węzłów międzykomórkowych pianki i pozwalają na zagęszczenie rozdrobnionej pianki, dzięki czemu jej objętość ulega znacznie większej redukcji, niż w przypadku zastosowania mielenia lub cięcia, w których to procesach większość węzłów międzykomórkowych w piance pozostaje nienaruszona.The benefits of extrusion processing composition consisting of polyurethane foam and rubber granules also arise from the possibility of a significant reduction in the volume of the same polyurethane foam which is high because of its low apparent density of the foam in the range of 10-600 kg / m ^3. This happens under the influence of high shear forces, high temperature and high pressure during extrusion, which allow the fracture of the intercellular nodes of the foam and allow the comminuted foam to thicken, thanks to which its volume is significantly reduced than in the case of grinding or cutting, in which in this process, most of the intercellular nodes in the foam remain intact.

PL 238 323 B1PL 238 323 B1

Polimeroasfalt czyli asfalt modyfikowany elastycznymi kompozycjami poliuretanowo-gumowymi według wynalazku charakteryzuje się pożądanymi właściwościami, w tym niską lepkością, wysoką elastycznością, odpornością na działanie wysokich temperatur, obniżoną wrażliwością na temperaturę, zmniejszoną tendencją do trwałego odkształcenia. Polimeroasfalt według wynalazku stanowi dobry materiał, z którego łatwo można uzyskać nawierzchnię drogową o dużej trwałości oraz można go wykorzystać do otrzymywania pokryć dachowych, uszczelnień oraz materiałów izolacyjnych.Polymer bitumen, i.e. asphalt modified with flexible polyurethane-rubber compositions according to the invention, is characterized by the desired properties, including low viscosity, high flexibility, resistance to high temperatures, reduced temperature sensitivity, and reduced tendency to permanent deformation. The polymer modified bitumen according to the invention is a good material from which it is easy to obtain a road surface with high durability and can be used for roofing, sealing and insulation materials.

Wynalazek został bliżej przedstawiony w przykładach wykonania oraz na rysunku, gdzie przedstawiono schemat trójetapowego sposobu modyfikacji asfaltu według wynalazku.The invention is illustrated in more detail in the examples and in the drawing, which shows a diagram of the three-stage asphalt modification method according to the invention.

Zastosowano następujące oznaczenia na rysunku:The following symbols have been used in the drawing:

- pianka poliuretanowa- polyurethane foam

- granulat- granules

- granulat gumowy- rubber granules

- mieszanina- mixture

- wytłaczarka- extruder

- drobny proszek- fine powder

- asfalt- asphalt

- urządzenie mieszające np. homogenizator lub rotor mieszający,- mixing device, e.g. homogenizer or mixing rotor,

- polimeroasfalt.- polymer modified bitumen.

W pierwszym etapie piankę poliuretanową 1, korzystnie uzyskaną z odzysku i o gęstości od 10-600 kg/m³ mieli się przy wykorzystaniu młynów nożowych na granulat 2, korzystnie o wielkości ziaren do 10 mm, zwłaszcza od 1 mm do 10 mm, zwłaszcza poniżej 4 mm. Otrzymany granulat 2 poddaje się mieszaniu z rozdrobnionymi odpadami gumowymi do postaci granulatu gumowego 3, korzystnie o wielkości ziaren co najwyżej 1 mm. Ilość granulatu pianki poliuretanowej 1 w mieszaninie wynosi od 25% mas. do 50% mas., natomiast granulatu gumowego 3 w mieszaninie od 50% mas. do 75% mas.In the first step 1 of polyurethane foam, preferably obtained from recycled and a density of 10-600 kg / ^m3 were made using the cutter mill into pellets 2, preferably with a grain size up to 10 mm, preferably from 1 mm to 10 mm, in particular below 4 mm. The obtained granulate 2 is mixed with crushed rubber waste to form rubber granules 3, preferably with a grain size of at most 1 mm. The amount of polyurethane foam 1 granules in the mixture is from 25 wt.%. % up to 50% by mass, while the rubber granules 3 in a mixture from 50% by mass. up to 75% by mass

W drugim etapie otrzymaną mieszaninę 4 złożoną z granulatu pianki poliuretanowej 1 i granulatu gumowego 3 poddaje się przetworzeniu w procesie wytłaczania, znanym sposobem, przy użyciu wytłaczarki 5, korzystnie jednoślimakowej lub dwuślimakowej, przy utrzymywaniu temperatury głowicy i strefy uplastyczniania w zakresie od 140°C do 250°C, korzystnie od 160°C do 180°C. Otrzymaną wytłoczynę przetworzonej kompozycji poliuretanowo-gumowej w postaci drobnego proszku 6, korzystnie o wielkości ziaren co najwyżej 1 mm, chłodzi się powietrzem do temperatury pokojowej, uzyskując gotowy modyfikator asfaltu.In the second stage, the obtained mixture 4 consisting of polyurethane foam granules 1 and rubber granules 3 is processed in an extrusion process, using a known method, using an extruder 5, preferably a single or twin screw, while maintaining the temperature of the head and the plasticizing zone in the range from 140 ° C to 250 ° C, preferably from 160 ° C to 180 ° C. The obtained extrudate of the processed polyurethane-rubber composition in the form of a fine powder 6, preferably with a grain size of at most 1 mm, is air-cooled to room temperature, obtaining a finished asphalt modifier.

W trzecim etapie otrzymany modyfikator asfaltu czyli kompozycję poliuretanowo-gumową miesza się z asfaltem 7 - tj. asfaltem naftowym, stosując od 3% mas. do 25% mas. modyfikatora oraz od 75 do 97% mas. asfaltu. Mieszanie przeprowadza się przy wykorzystaniu klasycznych urządzeń mieszających 8 używanych w modyfikacji asfaltu, korzystnie homogenizatora, w temperaturze w zakresie od 160°C do 250°C, korzystnie w temperaturze 180°C. Mieszanie przeprowadza się korzystnie przy zachowaniu prędkości mieszania na poziomie 2000-3000 obr/min i czasu mieszania wynoszącego, co najmniej 60 minut. Końcowym produktem otrzymywanym w trzecim etapie jest zmodyfikowany asfalt czyli polimeroasfalt 9 zmodyfikowany przetworzoną metodą wytłaczania kompozycją poliuretanowo-gumową.In the third stage, the obtained asphalt modifier, i.e. polyurethane-rubber composition, is mixed with asphalt 7 - i.e. petroleum asphalt, using from 3 wt.%. up to 25 wt.% of the modifier and from 75 to 97 wt. asphalt. The mixing is carried out using conventional mixing devices 8 used in asphalt modification, preferably a homogenizer, at a temperature ranging from 160 ° C to 250 ° C, preferably at a temperature of 180 ° C. Mixing is preferably performed while maintaining a mixing speed of 2000-3000 rpm and a mixing time of at least 60 minutes. The final product, obtained in the third stage, is a modified asphalt, i.e. a polymer modified bitumen 9 modified with a processed extrusion method with a polyurethane-rubber composition.

Sposób przeprowadza się przy wykorzystaniu znanych urządzeń stosowanych w przemyśle do recyklingu polimerów oraz modyfikacji asfaltów.The method is carried out using known industrial devices for recycling polymers and modifying asphalts.

W opisie zamiennie stosuje się jako urządzenie mieszające 8 - również homogenizator lub rotor mieszający jako szczególny rodzaj urządzenia mieszającego 8.The description uses interchangeably as a mixing device 8 - also a homogenizer or a mixing rotor as a special type of mixing device 8.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Do otrzymania polimeroasfaltów modyfikowanych kompozycjami poliuretanowo-gumowymi stosuje się: asfalt 7 - naftowy 70/100, którego penetracja w 25°C (1/10 mm) zawiera się w przedziale 70-100 [0,1 mm], np. producenta LOTOS Asfalt Sp. z o. o., elastyczną piankę poliuretanową 1 o gęstości w zakresie 10-600 kg/m³, granulat gumowy 3, uzyskiwany w procesie rozdrabniania poużytkowych wyrobów gumowych, w tym szczególnie opon samochodowych, o wielkości ziaren poniżej 1 mm, np. producenta Gumeko Sp. z o.o.To obtain polymer modified bitumen with polyurethane-rubber compositions: asphalt 7 - petroleum 70/100, the penetration of which at 25 ° C (1/10 mm) is in the range of 70-100 [0.1 mm], e.g. by the manufacturer LOTOS Asfalt NS. z oo, flexible polyurethane foam 1 with a density in the range 10-600 kg / m ³ , rubber granulate 3, obtained in the process of shredding post-consumer rubber products, especially car tires, with grain sizes below 1 mm, eg by the manufacturer Gumeko Sp. z o. o

Polimeroasfalty 9 otrzymuje się w trójetapowym procesie.Polymer bitumen 9 is obtained in a three-stage process.

W pierwszym etapie dokonuje się rozdrobnienia elastycznej pianki poliuretanowej 1, przy wykorzystaniu klasycznego młyna nożowego, stosowanego do rozdrabniania odpadów z tworzyw sztucznych. Warunki rozdrobnienia dobiera się tak aby w wyniku rozdrobnienia uzyskać granulat 2 pianki poliuretanowej 1 o rozmiarach ziaren w zakresie od 1,0 mm do 10 mm. Następnie tak otrzymany granulatIn the first stage, the flexible polyurethane foam 1 is comminuted with the use of a classic knife mill, used for shredding plastic waste. The grinding conditions are selected so as to obtain granules 2 of polyurethane foam 1 with grain sizes ranging from 1.0 mm to 10 mm as a result of grinding. Then the granules thus obtained

PL 238 323 B1 pianki poliuretanowej 1 miesza się przy użyciu klasycznego mieszalnika mechanicznego np. łopatowego z granulatem gumowym 3 o rozmiarach ziaren nie większych niż 1 mm, przy czym ilość granulatu 2 elastycznej pianki poliuretanowej 1 w mieszaninie 4 wynosi 50% mas., natomiast granulatu gumowego 3 w mieszaninie wynosi 50% mas.The polyurethane foam 1 is mixed with a conventional mechanical mixer, e.g. a paddle mixer with rubber granules 3 with grain sizes not larger than 1 mm, the amount of granules 2 of flexible polyurethane foam 1 in the mixture 4 is 50% by weight, and the amount of granules % of the rubber 3 in the mixture is 50 wt.%.

W drugim etapie otrzymaną mieszaninę 4 złożoną w 50% mas. z granulatu 2 pianki poliuretanowej 1 i w 50% mas. z granulatu gumowego 3 dozuje się do leja zasypowego wytłaczarki 5 jednoślimakowej np. Brabender-Duisburg, o stosunku L/D równym 8 i dokonuje się wytłaczania z wydajnością 120 g/min, utrzymując stałą temperaturę w strefie grzejnej układu uplastyczniającego i głowicy wytłaczarki 5 na poziomie 180°C. Uzyskaną w tym procesie przetworzoną kompozycję poliuretanowo-gumową, w postaci drobnego proszku 6 o wielkości ziaren co najwyżej 1 mm, po opuszczeniu głowicy wytłaczarki, chłodzi się powietrzem do temperatury pokojowej. Otrzymuje się w ten sposób modyfikator asfaltu.In the second stage, the obtained mixture 4 composed of 50 wt.%. from granules 2 of polyurethane foam 1 and 50 wt.%. from rubber granules 3 are dosed into the hopper of a single-screw extruder 5, e.g. Brabender-Duisburg, with an L / D ratio equal to 8, and extrusion is carried out with a capacity of 120 g / min, maintaining a constant temperature in the heating zone of the plasticizing system and the extruder head 5 at the level of 180 ° C. The processed polyurethane-rubber composition obtained in this process, in the form of a fine powder 6 with a grain size of at most 1 mm, is cooled with air to room temperature after exiting the extruder head. This produces an asphalt modifier.

W trzecim etapie przetworzoną metodą wytłaczania kompozycję poliuretanowo-gumową stanowiącą modyfikator asfaltu wykorzystano do zmodyfikowania asfaltu 7 o penetracji w zakresie 70-100 [0,1 mm]. W tym celu 400 g asfaltu 7 stanowiącego 97% mas. umieszcza się w stalowej puszcze o objętości 1 dm³ i ogrzewa się do temperatury 180°C. Następnie do płynnego asfaltu 7 dodaje się 12,37 g uzyskanej metodą wytłaczania kompozycji poliuretanowo-gumowej, co stanowi 3% mas. uzyskiwanego polimeroasfaltu 9. Kompozycję dodaje się do asfaltu 7 porcjami ok. 5 g, w warunkach ciągłego mieszania asfaltu za pomocą znanego homogenizatora laboratoryjnego np. IKA T50 basic ULTRA-TURRAX wyposażonego w specjalne urządzenie mieszające 8 w postaci rotora mieszającego (M1 np. typ S 50 N - G 45 M), dalej opisanego jako rotor mieszający, którego prędkość obrotową utrzymywano na poziomie ok. 2000 obr/min. Po wprowadzeniu całej ilości przetworzonej kompozycji poliuretanowo-gumowej, prędkość obrotową rotora mieszającego, zwiększa się do 3000 obr/min i w temperaturze 180°C prowadzi się proces modyfikacji asfaltu w czasie przynajmniej 60 minut otrzymując po tym czasie gotowy polimeroasfalt 9. Uzyskany produkt można wykorzystać w procesie wytwarzania mieszanek mineralnoasfaltowych na nawierzchnie drogowe lub użyć do otrzymania pokryć dachowych, uszczelnień oraz materiałów izolacyjnych. Otrzymany według przykładu polimeroasfalt 9 poddano badaniom penetracji według normy PN-EN 1426, temperatury mięknienia według normy PN-EN 1427, badaniom stabilności według normy PN-EN 13399, badaniom lepkości w temperaturze 160°C, a uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli nr 1.In the third stage, the extrusion-processed polyurethane-rubber composition constituting the asphalt modifier was used to modify the asphalt 7 with a penetration in the range of 70-100 [0.1 mm]. For this purpose, 400 g of asphalt 7 representing 97 wt.%. it is placed in a 1 dm ³ steel can and heated to a temperature of 180 ° C. Then 12.37 g of the polyurethane-rubber composition obtained by extrusion is added to the liquid asphalt 7, which is 3% by weight. of the obtained polymer bitumen 9. The composition is added to the asphalt in 7 portions of about 5 g, under the conditions of continuous mixing of the asphalt using a known laboratory homogenizer, e.g. IKA T50 basic ULTRA-TURRAX equipped with a special mixing device 8 in the form of a mixing rotor (M1, e.g. type S 50 N - G 45 M), hereinafter described as a mixing rotor, the rotation speed of which was kept at approx. 2000 rpm. After the entire amount of the processed polyurethane-rubber composition has been introduced, the rotational speed of the mixing rotor is increased to 3000 rpm and the asphalt modification process is carried out at 180 ° C for at least 60 minutes, after which the finished polymer bitumen 9 is obtained. the process of producing asphalt mixtures for road pavements or used for roofing, sealing and insulation materials. The polymer modified bitumen 9 obtained in the example was subjected to penetration tests according to PN-EN 1426, softening points according to PN-EN 1427, stability tests according to PN-EN 13399, viscosity tests at 160 ° C, and the obtained results are presented in Table 1.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Sposób otrzymywania polimeroasfaltów 9 przeprowadza się w ten sam sposób jak opisano w przykładzie 1, z tym, że jako modyfikator asfaltu stosuje się kompozycję poliuretanowo-gumową otrzymaną z granulatu gumowego 3 i granulatu 2 odpadowej pianki poliuretanowej 1 pozyskiwanej w procesach recyklingu mebli, materiałów budowlanych i foteli samochodowych o gęstości w przedziale 10-600 kg/m³, użytych w tych samych proporcjach masowych tj. 50% mas. odpadowej pianki poliuretanowej 1,50% mas. granulatu gumowego 3. Do zmodyfikowania 400 g asfaltu 7 co stanowi 90% mas. wykorzystano 44,44 g uzyskanej metodą wytłaczania kompozycji poliuretanowo-gumowej, co stanowi 10% mas. otrzymywanego polimeroasfaltu 9. Właściwości otrzymanego według przykładu nr 2 polimeroasfaltu 9 zostały scharakteryzowane w oparciu o badania jego penetracji według normy PN-EN 1426, temperatury mięknienia według normy PN-EN 1427, stabilności według normy PN-EN 13399 oraz lepkości dynamicznej w temperaturze 160°C, a uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli nr 1.The method of obtaining polymer modified bitumen 9 is carried out in the same way as described in example 1, except that the asphalt modifier is a polyurethane-rubber composition obtained from rubber granules 3 and granules 2 of waste polyurethane foam 1 obtained in the processes of recycling furniture, building materials and car seats with a density in the range of 10-600 kg / m ³ , used in the same mass proportions, ie 50% by mass. waste polyurethane foam 1.50 wt.% rubber granulate 3. To modify 400 g of asphalt 7 which is 90% by mass. 44.44 g of the polyurethane-rubber composition obtained by extrusion was used, which is 10 wt.%. of the obtained polymer bitumen 9. The properties of the polymer bitumen 9 obtained according to example No. 2 were characterized on the basis of penetration tests according to PN-EN 1426, softening point according to PN-EN 1427, stability according to PN-EN 13399 and dynamic viscosity at 160 ° C, and the obtained results are presented in Table 1.

P r z y k ł a d 3P r z k ł a d 3

Sposób otrzymywania polimeroasfaltów 9 przeprowadza się jak opisano w przykładzie 1 lub 2, z tym, że do zmodyfikowania 400 g asfaltu 7 co stanowi 80% mas. wykorzystano 100 g uzyskanej metodą wytłaczania kompozycji poliuretanowo-gumowej, co stanowi 20% mas. otrzymywanego polimeroasfaltu 9. Właściwości otrzymanego według przykładu nr 3 polimeroasfaltu 9 zostały scharakteryzowane w oparciu o badania jego penetracji według normy PN-EN 1426, temperatury mięknienia według normy PN-EN 1427, stabilności według normy PN-EN 13399 oraz lepkości dynamicznej w temperaturze 160°C, a uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli nr 1.The preparation of polymer modified bitumen 9 is carried out as described in example 1 or 2, except that 400 g of asphalt 7 are modified, which is 80 wt.%. 100 g of polyurethane-rubber composition obtained by extrusion was used, which is 20 wt.%. the obtained polymer bitumen 9. The properties of the polymer bitumen 9 obtained according to example No. 3 were characterized on the basis of penetration tests according to PN-EN 1426, softening point according to PN-EN 1427, stability according to PN-EN 13399 and dynamic viscosity at 160 ° C, and the obtained results are presented in Table 1.

P r z y k ł a d 4P r x l a d 4

Sposób otrzymywania polimeroasfaltów 9 przeprowadza się jak opisano w przykładzie 1 lub 2 z tym, że do zmodyfikowania 400 g asfaltu 7 co stanowi 75% mas. wykorzystano 133,33 g uzyskanej metodą wytłaczania kompozycji poliuretanowo-gumowej, co stanowi 25% mas. otrzymywanego polimeroasfaltu 9. Właściwości otrzymanego według przykładu nr 4 polimeroasfaltu 9 zostały scharakteryzowane w oparciu o badania jego penetracji według normy PN-EN 1426, temperatury mięknienia wedługThe preparation of polymer modified bitumen 9 is carried out as described in example 1 or 2, except that 400 g of asphalt 7 are modified, which is 75 wt.%. the amount used was 133.33 g of the polyurethane-rubber composition obtained by extrusion, which is 25 wt.%. of the obtained polymer bitumen 9. The properties of the polymer bitumen 9 obtained according to example No. 4 were characterized on the basis of its penetration tests according to PN-EN 1426 standard, softening point according to

PL 238 323 Β1 normy PN-EN 1427, stabilności według normy PN-EN 13399 oraz lepkości dynamicznej w temperaturze 160°C, a uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli nr 1.PL 238 323 Β1 of the PN-EN 1427 standard, stability according to the PN-EN 13399 standard and dynamic viscosity at 160 ° C, and the obtained results are presented in Table 1.

Przykład 5Example 5

Sposób otrzymywania polimeroasfaltów 9 przeprowadza się jak opisano w przykładzie 1 albo 2, przy wykorzystaniu kompozycji poliuretanowo-gumowej przy czym ilość granulatu 2 elastycznej pianki poliuretanowej 1 w kompozycji wynosi 25% mas., a granulatu gumowego 3 w kompozycji 75% mas. Do zmodyfikowania 400 g asfaltu 7, co stanowi 85% mas., wykorzystano 70,59 g uzyskanej metodą wytłaczania kompozycji poliuretanowo-gumowej, co stanowi 15% mas. otrzymywanego polimeroasfaltu 9. Właściwości otrzymanego według przykładu nr 5 polimeroasfaltu 9 zostały scharakteryzowane w oparciu o badania jego penetracji według normy PN-EN 1426, temperatury mięknienia według normy PNEN 1427, stabilności według normy PN-EN 13399 oraz lepkości dynamicznej w temperaturze 160°C, a uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli nr 1. Przykład 6The method of obtaining polymer modified bitumen 9 is carried out as described in example 1 or 2, using a polyurethane-rubber composition, the amount of granulate 2 of flexible polyurethane foam 1 in the composition is 25% by weight, and the amount of rubber granulate 3 in the composition of 75% by weight. 70.59 g of the extrusion-molded polyurethane-rubber composition was used to modify 400 g of asphalt 7, which is 85% by weight, which is 15% by weight. the obtained polymer bitumen 9. The properties of the polymer bitumen 9 obtained according to example 5 were characterized on the basis of penetration tests according to PN-EN 1426, softening point according to PNEN 1427, stability according to PN-EN 13399 and dynamic viscosity at 160 ° C, and the results obtained are presented in Table No. 1. Example 6

Sposób otrzymywania polimeroasfaltów 9 przeprowadza się jak opisano w przykładzie 1 albo 2, przy wykorzystaniu kompozycji poliuretanowo-gumowej przy czym ilość granulatu 2 elastycznej pianki poliuretanowej 1 w kompozycji wynosi 25% mas., a granulatu gumowego 3 w kompozycji 75% mas. Do zmodyfikowania 400 g asfaltu 7 co stanowi 80% mas. wykorzystano 100 g uzyskanej metodą wytłaczania kompozycji poliuretanowo-gumowej, co stanowi 20% mas. otrzymywanego polimeroasfaltu 9. Właściwości otrzymanego według przykładu nr 6 polimeroasfaltu 9 zostały scharakteryzowane w oparciu o badania jego penetracji według normy PN-EN 1426, temperatury mięknienia według normy PN-EN 1427, stabilności według normy PN-EN 13399 oraz lepkości dynamicznej w temperaturze 160°C, a uzyskane wyniki przedstawiono w tabeli nr 1.The method of obtaining polymer modified bitumen 9 is carried out as described in example 1 or 2, using a polyurethane-rubber composition, the amount of granulate 2 of flexible polyurethane foam 1 in the composition is 25% by weight, and the amount of rubber granulate 3 in the composition of 75% by weight. 400 g of asphalt 7 which is 80 wt.% To be modified. 100 g of polyurethane-rubber composition obtained by extrusion was used, which is 20 wt.%. the obtained polymer bitumen 9. The properties of the polymer bitumen 9 obtained according to example no. 6 were characterized on the basis of penetration tests according to PN-EN 1426, softening point according to PN-EN 1427, stability according to PN-EN 13399 and dynamic viscosity at 160 ° C, and the obtained results are presented in Table 1.

Tabela 1. Charakterystyka właściwości asfaltu 7 - naftowego 70/100, asfaltu zmodyfikowanego tylko granulatem gumowym 3 oraz polimeroasfaltów 9 otrzymanych sposobem według wynalazku.Table 1. Characteristics of the properties of 7-petroleum bitumen 70/100, asphalt modified only with rubber granulate 3 and polymer modified bitumen 9 obtained by the process according to the invention.

Typ materiału Material type Skład polimeroasfaltu [%mas.] Composition of polymer bitumen [wt.%] Penetracja Penetration Temperatura mięknienia Softening point Lepkość w I6O°C Viscosity at 60 ° C Różnica w temp, mięknienia po teście tubowym The difference in temp, softening after the horn test Różnica w penetracji po teście tubowym Penetration difference after the tube test Asfalt 70/100 Asphalt 70/100 Modyfikator Modifier Ilość modyfikato ra w polimeroasfalcie Amount of modifier in the polymer modified bitumen Skład modyfikatora [% mas.] Modifier composition [wt.%] Pianka poliuretanowa Polyurethane foam Granulat gumowy Rubber granules [0,1 mm] [0.1 mm] E E. [Pas] [Crimson] E E. [0,1 mm] [0.1 mm] Asfalt naftowy Petroleum asphalt 100 100 - - • • - - 85 85 46 46 0,04 0.04 0 0 0 0 Asfalt zmodyfikowany granulatem gumowym Asphalt modified with rubber granules 90 90 10 10 0 0 100 100 49 49 56 56 0,5 0.5 10,3 10.3 20,3 20.3 Asfalt zmodyfikowany granulatem gumowym Asphalt modified with rubber granules 85 85 15 15 0 0 100 100 45 45 59 59 1,20 1.20 13,1 13.1 25,7 25.7 Polimeroasfalt z przykładu 1 Polymer bitumen from example 1 97 97 3 3 50 50 50 50 72 72 49 49 0,09 0.09 1,0 1.0 1,0 1.0

PL 238 323 Β1 cd. tabeli 1PL 238 323 Β1 cont. table 1

Polimeroasfalt z przykładu 2 Polymer bitumen from example 2 90 90 10 10 50 50 50 50 51 51 53 53 0,29 0.29 1,0 1.0 2,0 2.0 Polimeroasfalt z przykładu 3 Polymer bitumen from example 3 80 80 20 twenty 50 50 50 50 43 43 59 59 0,80 0.80 2,0 2.0 1,0 1.0 Polimeroasfalt z przykładu 4 Polymer bitumen from example 4 75 75 25 25 50 50 50 50 41 41 62 62 1,10 1.10 3,7 3.7 3,0 3.0 Polimeroasfalt z przykładu 5 Polymer bitumen from example 5 85 85 15 15 25 25 75 75 43 43 59 59 0,48 0.48 4,7 4.7 3,0 3.0 Polimeroasfalt z przykładu 6 Polymer bitumen from example 6 80 80 20 twenty 25 25 75 75 40 40 64 64 1,40 1.40 6,5 6.5 4,0 4.0

* asfalty zmodyfikowane nieprzetworzonym granulatem gumowym, proces modyfikacji wykonano w ten sam sposób i w takich samych warunkach jak w przypadku polimeroasfaltów z przykładu 1-6* asphalts modified with unprocessed rubber granulate, the modification process was carried out in the same way and under the same conditions as for the polymer modified bitumens from example 1-6

Przestawione w tabeli 1 wyniki badań polimeroasfaltów otrzymanych sposobem według przykładów 1-6 wskazują, że po li mero asfalty otrzymane przy wykorzystaniu przetworzonych metodą wytłaczania kompozycji poliuretanowo-gumowych użytych w ilości 3-25% mas. charakteryzują się znacznie wyższą temperaturą mięknienia oraz niższą penetracją w stosunku do asfaltu 7 - 70/100 niemodyfikowanego.The test results of the polymer modified bitumens obtained according to Examples 1-6, presented in Table 1, show that the bulk asphalts obtained using extrusion-processed polyurethane-rubber compositions used in an amount of 3-25 wt.%. They are characterized by a much higher softening point and lower penetration compared to 7 - 70/100 unmodified asphalt.

Dowodzi to na istotny wpływ tych materiałów na poprawę właściwości asfaltu. Użyte do otrzymania polimeroasfaltów modyfikatory spowodowały jednak podwyższenie ich lepkości, w porównaniu do asfaltu niemodyfikowanego, ale jej wartość jest na poziomie umożliwiającym bezproblemowe przepompowywanie i transportowanie polimeroasfaltu rurociągami. Natomiast zwiększenie udziału granulatu gumowego 3 w kompozycji poliuretanowo-gumowej użytej do otrzymania polimeroasfaltu 9 według przykładów 5-6, do ilości 75% mas., powoduje znaczne obniżenie ich penetracji oraz podwyższenie ich temperatury mięknienia i lepkości, w porównaniu do polimeroasfaltów zmodyfikowanych kompozycjami zawierającymi jednakową ilość pianki poliuretanowej 1 i granulatu gumowego 3 według przykładu 1-4. Należy również wskazać, że po li mero asfalty zmodyfikowane kompozycjami poliuretanowo-gumowymi użytymi w ilości 10-15% mas. sposobem według wynalazku charakteryzują się porównywalną penetracją i temperaturą mięknienia w odniesieniu do asfaltów zmodyfikowanych za pomocą takiej samej ilości granulatu gumowego. Jednak ich lepkość jest znacznie niższa.This proves the significant influence of these materials on improving the properties of asphalt. However, the modifiers used to obtain the polymer bitumen increased their viscosity compared to the unmodified bitumen, but its value is at a level that allows for trouble-free pumping and transport of the polymer bitumen through pipelines. On the other hand, increasing the proportion of rubber granules 3 in the polyurethane-rubber composition used to obtain the polymer modified bitumen 9 according to examples 5-6, to the amount of 75% by mass, causes a significant reduction in their penetration and an increase in their softening point and viscosity, compared to the polymer modified bitumen compositions containing the same amount of polyurethane foam 1 and rubber granulate 3 according to example 1-4. It should also be noted that the polymer bitumen modified with polyurethane-rubber compositions used in the amount of 10-15 wt.%. according to the process of the invention, they are characterized by comparable penetration and softening point with respect to asphalts modified with the same amount of rubber granulate. However, their viscosity is much lower.

Polimeroasfalty 9 z przykładów 1-3 charakteryzują się stabilnością według wytycznych TWT-PAD 2003 (Tymczasowe Wytyczne Techniczne - Polimeroasfalty Drogowe), co oznacza, że materiały te po wygrzewaniu przez 72 godziny w temperaturze 180°C nie wykazują separacji fazowej, ponieważ różnica w temperaturze mięknienia i penetracji pomiędzy górną i dolną częścią próbki po teście tubowym nie przekracza odpowiednio 2°C i 5 [0,1 mm]. Wskazuje to na, fakt, że lepiszcze mogą być przechowywane i transportowane bez obawy zmiany ich właściwości i rozdzielenia się fazy polimerowej od fazy asfaltowej. Z kolei polimeroasfalty 9 z przykładu 5 i przykładu 6 są niestabilne według wytycznych TWT-PAD 2003, jednak odnotowane dla tych materiałów różnice w penetracji i temperaturze mięknienia po teście tubowym są znacznie niższe niż w przypadku asfaltów zmodyfikowanych za pomocą 10-15% mas. granulatu gumowego 3. Dowodzi to, że pianka poliuretanowa 1 użyta do otrzymania modyfikatora asfaltu w postaci kompozycji poliuretanowo-gumowej ma wpływ na znaczne poprawienie stabilności polimeroasfaltów 9, otrzymywanych sposobem według wynalazku.Polymer bitumen 9 from examples 1-3 are stable according to TWT-PAD 2003 guidelines (Interim Technical Guidelines - Road Polymer Bitumen), which means that these materials, after annealing for 72 hours at 180 ° C, do not show phase separation, because the difference in temperature softening and penetration between the top and bottom of the sample after the tube test does not exceed 2 ° C and 5 [0.1 mm], respectively. This indicates that the binder can be stored and transported without fear of altering its properties and separation of the polymer phase from the asphalt phase. On the other hand, the polymer bitumens 9 of Example 5 and Example 6 are unstable according to the TWT-PAD 2003 guidelines, however, the differences in penetration and softening point after the tube test for these materials are much lower than in the case of bitumens modified with 10-15 wt.%. rubber granulate 3. This proves that the polyurethane foam 1 used to obtain the asphalt modifier in the form of a polyurethane-rubber composition has the effect of significantly improving the stability of the polymer modified bitumen 9 obtained by the process of the invention.

Claims

Patent claims

1. Asphalt modified with flexible polyurethane-rubber compositions containing asphalt and asphalt modifier in the form of a polyurethane-rubber composition, characterized in that it contains from 75 wt. up to 97 wt.% asphalt 7 and from 3 wt.%. up to 25 wt.% asphalt modifier in the form of a processed by extrusion of a polyurethane-rubber composition containing polyurethane foam 1 and shredded rubber waste in the form of rubber granules 3, the content of polyurethane foam 1 in the polyurethane-rubber composition

The concentration is from 25 wt.%. up to 50% by mass of the composition, while the rubber granules 3 from 50 wt.%. up to 75 wt.% composition.

2. Asphalt according to claim 1, characterized in that it comprises a flexible polyurethane foam having a density of 1 10 kg / m ³ to 600 kg / m ^3.

3. Asphalt according to claim A method as claimed in claim 1, characterized in that it comprises waste polyurethane foam 1, preferably derived from a recycling process for furniture and / or building materials and / or car seats.

4. Asphalt according to claim 1 The method of claim 1, characterized in that it comprises crushed rubber waste in the form of crushed rubber granules obtained from the recycling of post-consumer car tires.

5. A method of obtaining asphalt modified with flexible polyurethane-rubber compositions consisting in mixing the asphalt modifier in the form of a flexible polyurethane-rubber composition with molten asphalt at elevated temperature, characterized in that the process is carried out in three stages, where:

- in the first stage, polyurethane foam 1 is ground into granules 2, preferably with a grain size of up to 10 mm, and then the obtained granules 2 are mixed with crushed rubber waste to form rubber granules 3, the amount of granules 2 of polyurethane foam 1 in mixture 4 is from 25% by mass up to 50% by weight, while shredded rubber waste in the form of rubber granules 3 in a mixture 4 from 50% by weight. up to 75% by mass,

- in the second stage, the obtained mixture 4 in the form of a polyurethane-rubber composition containing granules 2 of polyurethane foam 1 and rubber granules 3 is processed in an extrusion process using a known method using an extruder 5, the extrusion being carried out at a temperature ranging from 140 ° C to 250 ° C, preferably from 160 ° C to 180 ° C, and the extrudate of the processed polyurethane-rubber composition obtained in this process, in the form of fine powder 6, is cooled to obtain a ready asphalt modifier,

- in the third stage, the obtained asphalt modifier in the amount of 3 wt. up to 25 wt.% mixed with known mixing devices 8 with asphalt 7 used in an amount of 75 wt.%. % to 97% by weight, at a temperature ranging from 160 ° C to 250 ° C, preferably at a temperature from 160 ° C to 180 ° C.

6. The method according to p. 5. The method of claim 5, characterized in that in the first step the polyurethane foam granulate 2 is mixed with the rubber granulate 3 using known mechanical mixers.

7. The method according to p. The process of claim 5, characterized in that the waste polyurethane foam 1 is obtained from the recycling of furniture and / or building materials and / or car seats.

8. A method according to any one of claims 1-8 5 or 7, characterized in that an elastic polyurethane foam is one having a density of 10 kg / m ³ to 600 kg / m ^3.

9. The method according to p. The method of claim 5, characterized in that the crushed rubber waste in the form of crushed rubber granules 3 is obtained from the recycling of post-consumer car tires.

10. The method according to p. The process according to claim 5 or 9, characterized in that the waste rubber granulate 3 is used with a grain size not greater than 2 mm, preferably not greater than 1 mm.

11. The method according to p. 5. The method of claim 5, characterized in that, in the second step, the mixture of granulate 2 of polyurethane foam 1 and rubber granulate 3 is processed in an extrusion process using a single-screw or twin-screw extruder, maintaining the temperature of the head and the plasticizing zone in the range of 140 ° C to 250 ° C. preferably from 160 ° C to 180 ° C.

12. The method according to p. The process of claim 5, characterized in that in the second step, the extrudate is air-cooled to room temperature.

13. The method according to p. 5. The method of claim 5, characterized in that the extrusion is carried out so as to obtain the asphalt modifier in the form of a fine powder 6 with a grain size not larger than 1 mm.

14. The method according to p. 5. A process as claimed in claim 5, characterized in that the third step is carried out for at least 60 minutes while maintaining a mixing speed of at least 2000 rpm, preferably 2000-3000 rpm.

15. The method according to p. Process according to claim 5 or 14, characterized in that in the third step, mixing is carried out using a mixing device 8 in the form of a homogenizer.