RS63504B1 - Bitumenski proizvod - Google Patents

Description

OBLAST PRONALASKA

Pronalazak se odnosi na bitumenski proizvod koji sadrži bitumen kao i mineralnu materiju za punjenje odnosno kao ispunu.

STANJE TEHNIKE

Bitumen se dobija kod prerade nafte, tamno-mrke je boje, predstavlja visokomolekularnu mešavinu ugljovodonika u obliku jedne vrste katranske mase. Materijske odnosno sirovinske karakteristike bitumena obezbeđuju mu mnogobrojne mogućnosti za korišćenje u građevinarstvu. U visokogradnji se bitumenski proizvodi koriste na primer za zaštitu delova zgrada od vlage odnosno kvašenja. Pri tome se, s jedne strane, za korišćenje dobijaju bitumenozne membrane, na primer bitumenski karton odnosno takozvani-terpapir kao krovni zaptivači. Sa druge strane za spoljašnje zaptivanje-zaštitu zgrade, naročito podrumskih prostorija ili magacinskih prostora, koriste se bitumenozne mase, koje se prerađuju u odgovarajuće viskozno stanje. Na uobičajen odnosno tipičan način bitumen se takođe koristi u gradnji puteva i aerodromskih pisti kao i u oblasti izgradnje kuća i stanova, ali na primer takođe se koristi kao izolacija od buke kod automobila i za zaštitu donjih delova kod automobila od udara pri čemu je bitumen za te svrhe izveden u obliku zaštitnog premaza. Generalno gledano kao predmet interesovanja u ovom priloženom pronalasku je u osnovi bitumenski proizvod koji se sastoji od jedne osnovne mase sastavljene od bitumena kao i jedne materije koja predstavlja sredstvo za punjenje-ispunu odnosno dodatak ovoj osnovnoj masi. Tokom ranijeg perioda tu se kao materija za punjenje najčešće koristio azbest da bi zbog njegovog kancerogenog svojstva bio zamenjen i sada se koriste druge materije za ispunu, kao što je na primer nabubreli perlit koji ima svojstvo bubrenja odnosno stvaranja pora. Pod pojmom nabubrele materije odnosno perlit se u ovom zajedničkom spoju podrazumeva takođe i vulkansko staklo i drugi minerali odnosno stene, koji poseduju osobinu, da pod uticajem zagrevanja menjaju manje ili više čvrstinu i ekspandiraju manje ili više naglo.

Materija za punjenje odnosno za ispunu se dodaje osnovnoj masi odnosno izmeša se sa njom, da bi se poboljšala svojstva bitumenskog proizvoda. Pomoću dodavanja sredstva za punjenje ostvaruje se pozitivan upliv na svojstva bitumenskog proizvoda tako što se time obezbeđuje trajna stabilnost - to znači čvrstoća-jačina, povećava se trajnost odnosno povećava se vek trajanja bitumenskog proizvoda kao i svojstvo protiv skupljanja. Dodatno se takođe pozitivno povećava tačka omekšavanja odnosno temperatura omekšavanja bitumenskog proizvoda. Upotreba nabubrelog perlita kao sredstva za punjenje je naročito ekonomski isplativa, jer on stoji povoljno na raspolaganju i ima malu nabavnu cenu. Svakako se nabubreli perlit i do sada koristio u bitumenskom proizvodu ali na osnovu svoje niske mehaničke granice na opterećenje on se ovde koristio samo u samlevenoj formi odnosno u usitnjenoj-naribanoj formi. Mlevenje i usitnjavanje-naribavanje sledi pri tome ili tokom proizvodnog procesa ili sledi dorada mešanjem osnovne mase od bitumena i drugog sredstva za punjenje odnosno dodatnog sredstva i sa tim postupkom sledi kvazi proizvod kao neizbežna mešavina ili ipak kao separatni korak u procesu već pre mešanja. Ovo se označava u ovom zajedničkom spoju takođe kao "crushed perlite".

Takve vrste bitumenskih proizvoda su na primer poznate iz američkih patenata US 4168178 A i US 4168179 A.

Problematično je pri tome, što se pomoću naribavanja-usitnjavanja odnosno mlevenja nabubrelog perlita, nepotrebno povećava gustina tako nastalog stredstva za punjenje u odnosu na nesamleveni i nenaribani nabubreli perlit, pri čemu se isto tako proporcionalno povećava težina bitumenskog proizvoda.

Pored toga upliv samlevenog odnosno usitnjenog- naribanog nabubrelog perlita sa njegovom neregularnom formom se nepovoljno odražava na reološka svojstva(svojstvo fluidnost, tečljivost) bitumenskog proizvoda u toku postupka za njegovu izradu i preradu.

ZADATAK PRONALASKA

U osnovi predmetnog pronalaska prema tome leži zadatak, da iznađe rešenje za bitumenski proizvod, da bi se prevazišli gore pomenuti nedostaci stanja tehnike. Naročito je potrebno da bitumenski proizvod ima malu težinu, a da ipak postigne dovoljno zaptivno dejstvo.

DETALJAN PRIKAZ PRONALASKA

Ovaj zadatak se kod jednog bitumenskog proizvoda, koji sadrži bitumen kao i mineralno sredstvo za punjenje, rešava u skladu sa pronalaskom tako, što mineralno sredstvo za punjenje sadrži nabubrela zrna perlit, pri čemu zrno nabubrelog perlita imaju zrna u obliku ćelija sa zatvorenom površinom odnosno zrna imaju zatvorenu ćelijsku površinu, i što ovo mineralno sredstvo za ispunu sadrži takođe zrna nabubrelog perlita, koja imaju otvorenu ćelijsku površinu, pri čemu je udeo zrna nabubrelog perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom u tež. % veći nego udeo zrna nabubrelog perlita sa otvorenom-raspuknutom ćelijskom površinom, pri čemu su zrna nabubrelog perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom nesamlevena odnosno neusitnjena.

Pod pojmom nabubrela zrna perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom u skladu sa pronalaskom u zajedničkoj sprezi podrazumeva nabubrelo zrno perlita, čija površina nema odnosno ima tek nešto veoma malo ivica-rebara, lamela-segmenat odnosno neregularne forme (naročito površine koje su postavljene upravno na osnovnu povšinu zrna). Zbog toga kao posledica takve strukture, u odnosu na dosadašnja uobičajena nabubrela zrna perlita čije su ćelije sa otvorenom površinom, poboljšavaju se ne samo reološke karakteristike (fluidnost, tečljivost) bitumenskog proizvoda izvedenog u skladu sa pronalaskom već takođe i opada gustina (specifična težina) srestva za punjenje i samim tim opada i težina bitumenskog proizvoda izvedenog u skladu sa pronalaskom. Dalje zrna perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom ostvaruju odlična mehanička svojstva bitumenskog proizvoda.

Kod nabubrelih zrna perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom zrna, koja su na idealan način izvedena u obliku lopte-kuglice, ali takođe mogu da imaju jajast oblik ili da imaju oblik krompira, radi se ujedno o jednoj vrsti perlita sa šupljim telom odnosno šupljim zrnom. Nabubrela zrna perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom odlikuje se time, što zapremina ili veći deo zapremine zrna ima na idealan način potpuno opkoljenu zatvorenu površinu, pri čemu je dalja površina odnosnom zapremine minimalna u odnosu na ukupnu sumu zapremine sa zatvorenom odnosno potpuno obuhvaćenom površinom.

Nije smisaono da se ostane samo na ovom mestu, jer u smislu stvarnog pronalaska nabubrelo zrno perlita mora da se posmatra još kao ćelijski zatvoreno zrno, i onda kada je površina raspuknuta na nekim, manjim mestima. Kada je reč u ovoj zajedničkoj sprezi sa raspuknutom odnosno razorenom površinom, treba napomenuti, da u smislu pronalaska površina jednog nabubrelog zrna perlita još nije raspuknuta odnosno još se smatra zatvorenom, kada je manje od 15%, povoljno manje od 10% i naročito povoljno manje od 5% površina nabubrelih zrna perlita raspuknuta, a ostatak površine je gladak-ravan i ceo. Pri tome treba imati u vidu, da takva vrsta "mane" neće uticati, da se ispuni ukupno šuplje telo perlita ili da može da se ispuni; većina ćelija zrna perlita je samo neposredno od "mane" pogođen i nije oštećen, pri čemu svi preostali šuplji prostori nisu oštećeni i nisu ispunjeni odnosno ne mogu da se napune.

U praksi se razliku između zrna perlita sa otvorenim ćelijama površine i zrna perlita sa zatvorenim ćelijama površine svodi na to da se ostvaruje proporcija između gustine čestica i nabijene-sabijene gustine.

Pod gustinom čestica se ovde podrazumeva gustina nabubrelih zrna perlita bez zapremine šupljeg prostora između nabubrelih zrna perlita. Da bi se odredila gustina čestica mora se definisati zapremina ispunjena sa nabubrelim zrnima perlita. Posle toga će se šuplji prostor nastao u ovoj definisanoj zapremina između nabubrelih zrna perlita ispuniti kontrolisano sa jednim fluidom, na primer sa helijumom. Da bi se odredila odnosno dobila gustina čestica, biće na kraju odvojena kontrolisano ispunjena zapremina šupljeg prostora od definisane zapremine. To znači da gustina čestica je u srazmeri težine ovih nabubrelih zrna perlita sa jednom zapreminom čestica, što odgovara ovoj definisanoj zapremini sa odbitkom zapremine šupljeg prostora.

Sabijena gustina je s druge strane proporcionalna težina nabubrelih zrna perlita za definisanu zapreminu uključujući odnosno zaključno sa zapreminom šupljeg praznog prostora.

Kod industrijske izrade staklenih šupljih kugli (mikrosfera), koje se razumljivo izrađuju samo u jednoj veoma ograničenom području veličina i gustina koje se mogu komercijalo nabaviti odnosno kupiti, leži srazmera odnosno relacija između gustine čestica prema sabijenoj gustini na primer u odnosu 1,5:1. Kod nabubrelih zrna perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom leži ova srazmera manje od 2,0:1, povoljno manje od 1,7:1 i naročito povoljno manje od 1,6:1. Radi poređenja ova srazmera leži pri tome kod zrna perlita sa otvorenom ćelijskom površinom na vrednosti većoj od 3,0:1.

Nabubrela zrna perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom imaju ostvarenu takvu stabilnost, da pri izboru povoljne čvrstoće pri preradi-obradi kao sredstvo za punjenje kod jednog bitumenskog proizvoda njihova površina zbog ostvarene stabilnosti i čvrstoće i dalje ostaje neoštećena, to znači da pri preradi u bitumenski proizvod ne dolazi do oštećenja kao što je usitnjavanje-naribavanje odnosno mlevenje površine nabubrelih zrna perlita.

Preko toga nadalje se pomoću upotrebe nabubrelih zrna sa zatvorenom ćelijskom površinom kao sredstva za punjenje proizvodi šuplja zapremina odnosno povećava se šuplji prostor u bitumenskom proizvodu izvedenom u skladu sa pronalaskom, na osnovu čega se znatno redukuje specifična težina bitumenskog proizvoda izvedenog u skladu sa pronalaskom. Sa redukcijom težine se istovremeno postiže visoki termički izolacioni efekat. Dodatno se smanjuje koeficijent termičkog širenja, na osnovu čega se poboljšavaju zaptivne funkcije bitumenskog proizvoda pri promenljivim spoljnim temperaturama.

Bitumenski proizvod izveden u skladu sa pronalaskom samo po sebi razumljivo može da sadrži i dopunska sredstva-materije, pomoću čega njegova svojstva mogu da se optimalno podese za dotične slučajeve primene. Na primer može bitumenski proizvod izveden u skladu sa pronalaskom da sadrži neke reološke aditive što poboljšava tečljivost odnosno fluidnost. Može se podesiti, da, na primer, bitumenski proizvod može osim jednog da sadrži više polimera veštačkih plastičnih masa na primer termoplaste, kao što je na primer polietilen (PE), polipropilen (PP) ili polivinilhlorid (PVC), pri čemu polimeri veštačkih plastičnih masa povećavaju plastičnost na zatezanje i obezbeđuju postojanost-izdržljivost protiv upliva hemijskih supstanci.

Osim toga može se podesiti, da bitumenski proizvod izveden u skladu sa pronalaskom sadrži jedan ili više elastomera veštačkih plastičnih masa, kao što je na primer poliuretan (PU) ili stirol-butadijen-stirol (SBS). Dodavanje elastomera veštačkih plastičnih masa omogućava, da bitumenski proizvod izveden u skladu sa ponalaskom bude mek i elastičan.

U skladu sa pronalaskom predviđeno je, da bitumenski proizvod sadrži još jednu mineralnu materiju za punjenje u obliku nabubrelih zrna perlita sa otvorenom ćelijskom površinom zrna. To znači da mineralna materija za punjenje odnosno ispunu sadrži ne samo nabubrela zrna perlit sa zatvorenom ćelijskom površinom već takođe nabubrela zrna perlit sa otvorenom ćelijskom površinom. Ovo ima prednost, što se nabubrela zrna perlit sa otvorenom ćelijskom površinom mogu da zakače između nabubrelih zrna perlita sa zatvoreno ćelijskom površinom, usled čega se nabubrela zrna perlita međusobno suprotno podupiru. Pomoću toga može se poboljšati svojstvo čvrstoće bitumenskog proizvoda izvedenog u skldu sa pronalaskom.

Osim toga se pri tome još uvek dovoljno uštedi na težini u odnosu na isključivo punjenje sa nabubrelim zrnima perlitom sa otvorenom ćelijskom površinom, tako da nije potrebno da se u proizvodnom procesu upotrebe kao materija za punjenje isključivo samo nabubrela zrna perlit sa zatvorenom ćelijskom površinom.

Dalje je u skladu sa pronalaskom predviđeno, da udeo nabubrelih zrna perlitom sa zatvorenom ćelijskom površinom u tež. % bude veći nego udeo nabubrelih zrna perlita sa otvorenom ćelijskom površinom. To znači da u skladu sa pronalaskom bitumenski proizvod ima mineralnu materiju za punjenje odnosno ispunu, koja ima povećani težinski udeo nabubrelih zrna perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom u odnosu na udeo nabubrelih zrna perlita sa otvorenom ćalijskom površinom. Blagodareći tome se sigurno obezbeđuje da u skladu sa pronalaskom bitumenski proizvod ima malu masu i da se izrađuje sa niskom proizvodnom cenom.

Kod jedne dalje izvedene varijante pronalaska predviđeno je, da nabubrela zrna perlit sa zatvorenom ćelijskom površinom imaju sabijenu gustinu između 90 kg/m<3>i 550 kg/m<3>, prvenstveno između 200 kg/m<3>i 380 kg/m<3>.

Može se podesiti na primer, da se sabijena gustina bitumenskog proizvoda izvedenog u skladu sa pronalaskom sa nabubrelim zrnima perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom izabere upravo tako nisko, da se zaptivna funkcija pomoću proizvodnog procesa i kasnije pri upotrebi ne ugrožava i shodno tome upravo će se dostići dozvoljena ušteda u težini. Na ovaj način može se sa jednom jediničnom merom težine bitumenskog proizvoda izvedenog u skladu sa pronalaskom ostvariti veće zapreminsko zaptivanje, bez toga da se poveća utrošak snage za transportovanje bitumenskog proizvoda do mesta za korišćenje. Istovremeno se noseće opterećenje odnosno težina redukuje kod elemenata sa bitumenskim sredstvom, naročito u građevinarstvu ili kod automobila, što omogućava stvaranje lakše noseće konstrukcije u pogledu mase. Na taj način je evidentno ekonomičnije korišćenje bitumenskog proizvoda izvedenog u skladu sa pronalaskom.

Kod jedne dalje izvedene varijante pronalaska predviđeno je, da nabubrela zrna perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom imaju veličinu čestica između 5 µm i 2000 µm, povoljnije između 25 µm i 1200 µm i naročito povoljno između 50 µm i 600 µm. Pod pojmom veličina čestica podrazumeva se najkraći razmak unutar zrnaca jednog zrnastog perlita odnosno razmak između one dve tačke površine zrnastog perlita, koje su široko razmaknute jedna od druge. To znači da se veličina čestica može odrediti nezavisno od oblika površine zrna perlita.

Mala veličina čestica dovodi do jednog visokog viskoziteta bitumenskog proizvoda izvedenog u skladu sa pronalaskom, jer se - pretpostavljenom konstantnom udelu zapremine -dodaje broj zrna perlita, pri čemu se povećava uzajamno dejstvo između zrna perlita. Velika veličina čestica dododi opet do jednog nižeg viskoziteta bitumenskog proizvoda izvedenog u skladu sa pronalaskom, jer se gubi intenzitet uzajamnog dejstva između zrna perlita. To znači, da se reološka svojstva mogu željenog podešavati kod bitumenskog proizvoda izvedenog u skladu sa pronalaskom peko veličine čestica odnosno reološka svojstva su u zavisnosti od veličine čestica.

Kod jedne izvedene varijante pronalaska predviđeno je, da se nabubrela zrna perlita kod bitumenskog proizvoda izvedenog u skladu su pronalaskom nalaze u količini između 1 tež.% i 20 tež.%, prvenstveno u količini između 2 tež. % i 12 tež.%.

Kod jedne dalje izvedene varijante pronalaska predviđeno je, da se bitumen nalazi u količini između 75 tež.% i 85 tež. %. Količina između 75 tež.% i 85 tež. % je optimalno podešena za prihvatanje nabubrelih zrna perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom.

Kod pogodnog izbora gustine i na taj način mehaničke čvrstoće nabubrelih zrna perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom dobijaju se dobra svojstva pri izradi, preradi ka i pri primeni odnosno upotrebi bitumenskog proizvoda sa mnoštvom odnosno sa većinom nabubrelih zrna perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom kao i bez usitnjavanja odnosno mlevenja površine. Pod pojmom mnoštvo odnosno većina podrazumeva se u ovom zajedničkom spoju, da je više od 80%, povoljnije više od 90% i naročito povoljno više od 95% nesamlevenih zrna sa zatvorenom ćelijskom površinom kod nabubrelih zrna perlita. Zbog toga je u skladu sa pronalaskom predviđeno, da su nabubrela zrna perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom nesamlevena odnosno neusitnjena.

Blagodareći tome obezbeđeno je, da bitumenski proizvod izveden u skladu sa pronalaskom ima dobra reološka svojstva i malu gustinu.

Kako je to u uvodu opisano bitumenski proizvod sadrži bitumen kao i jednu mineralnu materiju za punjenje odnosno ispunu sadržanu-sastavljenu od zrna nabubrelog perlita, pri čemu mineralna materija za punjenje ima u sebi sjedinjeno sredstvo za bubrenje-širenje i pomoću postupka se može dobiti materija za punjenje, pri čemu se zrna perlita

- dovode u otvor za predaju na jednom kraju okna peći za pečenje,

- vode se u transportovanom pravcu duž jedne trake za toplotnu obradu, prvenstveno se transportuju pomoću sile teže,

- tokom transportovanja duž trake za toplotnu obradu zagrevaju se na jednu kritičnu temperaturu, na kojoj zrna perlita postaju plastična i na osnovu sredstva za bubrenje započinju bubrenje-naduvavanje,

- posle zagrevanja na kritičnoj temperaturi zagrevaju se na jednoj drugoj po redu temperaturi višoj od kritične, pri čemu je druga po redu temperatura viša od treće po redu temperature, i pri ovoj trećoj temperaturi raspukne se odnosno puca površina zrna perlita, i pri čemu se druga temperatura bira u zavisnosti od željene gustine nabubrelih zrna perlita,

- i nabubrela zrna perlita se iznose na drugom kraju okna peći za pečenje.

Pokazalo se, drugačije nego što je poznato i prihvaćeno u stanju tehnike, da postoji temperaturno područje sa višom temperaturom od kritične temperature, unutar kojeg ekspandiraju zrna perlita pomoću izbora jedne druge po redu temperature, na kojoj se zagrevaju zrna perlita u definisanim temperaturnim granicama, pri čemu se može upravljati sa temperaturnim granicama, da ne bi došlo do pucanja površine nabubrelog zrna perlita. Kada se govori vezano za pucanje površine perlita, to se objašnjava tako - kako je to već pomenuto u predhodnom delu - da u smislu pronalaska površina nabubrelog zrna perlita sada ne puca odnosno ostaje neraspuknuta, i saglasno tome se smatra da je većina zrna perlita sa zatvorenim ćelijskim površinama onda, kada manje od 15%, povoljnije manje od 10% i naročito povoljno manje od 5% nabubrelih zrna perlita ima raspuknutu površinu odnosno ima prskotine na površini, a ostali deo je gladak bez prskotina.

Isto tako se pokazalo, da je omogućena kontrolisana ekspanzija zrna perlita, kojom se podešava gustina [kg/m<3>] odnosno podešava se faktor bubrenja nabubrelih zrna perlita za relevantnu oblast primene u praksi. Drugim rečima može se pomoću odgovarajućeg izbora druge po redu temperature proizvesti nabubrela zrna perlita sa različitom gustinom i sledbeno tome sa različitom čvrstoćom, koja sveukupno ipak imaju zatvorenu čelijsku površinu i na taj način željenu zatvorenu zapreminu šupljeg prostora.

Pod pojmom faktor bubrenja se podrazumeva odnos zapremine zrna perlita pre postupka bubrenja prema zapremini zrna perlita posle postupka bubrenja. Ukoliko druga po redu temperatura leži "bliže" kritičnoj temperaturi, utoliko "manje" bubre zrna perlita, to znači da je manji faktor bubrenja zrna perlita. Pri tome se jedan deo sredstva za bubrenje ne troši odnosno proces bubrenja ne zahteva jedan deo sredstva za bubrenje, bolje rečeno ostaje ovaj deo u sjedinjenoj formi u nabubrelom zrnu perlita. Pri povećanju druge po redu temperature povećava se takođe i faktor bubrenja zrna perlita. Ukoliko druga po redu temperatura leži "bliže" trećoj po redu temperaturi, utoliko je više sredstva za bubrenje potrebno za postupak bubrenja - to znači da manje sredstva za bubrenje ostaje u sjedinjenoj formi u nabubrelim zrnima perlita.

To znači, da se pomoću izbora vrednosti druge po redu temperature upravlja postupkom bubrenja, pri čemu se može ciljno podesiti gustina nabubrelih zrna perlita. Ukoliko se druga po redu temperatura izabere po želji niže, utoliko je veća gustina nabubrelih zrna perlita. Ukoliko se izabere viša druga po redu temperatura, utoliko je manja gustina nabubrelih zrna perlita. Kako je mehanička čvrstoća direkno proporcionalna prema gustini ovih zatvorenih ćelijskih površina nabubrelih zrna perlita, pa shodno tome pri manjoj gustini nabubrelih zrna perlita manja je takođe i mehanička čvrstoća nabubrelih zrna perlita, dok pri većoj gustini nabubrelih zrna perlita mehanička čvrstoća nabubrelih zrna perlita je takođe veća. Nabubrela zrna perlita se znači mogu mnogostrano angažovati i mogu se prema potrebi uz pomoć postupka tako podesiti na određenu odnosno zahtevanu upotrebu, tako da je ovo rešenje preko nabubrelih zrna perlita za diktiranu upotrebu naročito efikasno.

Postupak za izradu nabubrelih zrna perlita teče po sledećem redosledu:

Zrna perlita se tokom transportovanja pomoću trake za toplotnu obradu najpre zagrevaju na kritičnu temperaturu i na kraju na drugu po redu temperaturu. Od kritične temperature zrna perlita, koja u suštini imaju strukturu i površinu, postaju plastična. Drugim rečima znači da zrna perlita od kritične temperature postaju plastična naročito struktura i površina - to znači da zrna perlita omekšavaju.

Na osnovu prisutnog sredstva za bubrenje počinje bubrenje većine zrna perlita. Pod većinom zrna perlita podrazumeva se u ovom slučaju, da više od 80%, povoljno više od 90% i naročito povoljno više od 95%, zrna perlita započinje svoje bubrenje.

Kako sva zrna perlita prepuštena bubrenju nemaju iste fizičke i hemijske karakteristike, ne može se potpuno izbeći, da se kod jednog određenog broja zrna perlita plastificiranje, a time i postupak bubrenja pojavljuju kasnije nego kod većine zrna perlita. Na osnovu ovoga je od koristi, kada dotična zrna perlita imaju što je moguće više identična svojstva, tako da se zagrevanjem zrna perlita pri sprovođenju postupka u skladu sa pronalaskom dešava istovremeno promena kod svih zrna perlita, u najmanju ruku da se izazove postupak bar kod većine zrna perlita.

Druga po redu temperatura leži u području između kritične temperature i treće po redu temperature, pri čemu kod treće temperature puca površina odnosno pojavljuju se prskotine na površini zrna perlita. U području između kritične temperature i treće temperature i dalje se vrši bubrenje zrna perlita bez pucanja.

Struktura i površina zrna perlita poseduju viskozitet u zavisnosti od temperature. Kod visoke temperature su struktura i površina zrna perlita manje viskozni, zbog toga što zrna perlita kroz isparavanje sredstva za bubrenje postaju jače naduvana -nabubrena i manje viskozna. Na temperaturi nižoj od kritične temperature viskozitet je tako visok, da struktura i površina zrna perlita ne postaju plastični i u tom slučaju ne dolazi do procesa bubrenja. Iznad treće po redu temperature viskozitet strukture i površine zrna perlita je ponovo tako nizak, a s druge strane je pritisak isparavanja sredstva za bubrenje tako visok, tako da površina zrna perlita puca u toku postupka bubrenja. To znači, da se preko veličine temperature podešavaju viskozitet, pojava bubrenja i u daljem nastavku se podešavaju gustina i mehanička čvrstoća nabubrelih zrna perlita.

Kako je to već gore u predhodnom opisu navedeno, pokazalo se, da se pomoću vrednosti druge po redu temperature može ciljano podesiti faktor bubrenja odnosno gustina nabubrelog granulata i to tako, što visina druge po redu temperature je obrnuto proporcionalna u odnosu na gustinu nabubrelog granulata, to znači, ukoliko je izabrana niska druga po redu temperatura, utoliko je visoka gustina nabubrelog granulata i obrnuto. Kako je to već gore opisano, gustina je proporcionalna mehaničkoj čvrstoći nabubrelih zrna perlita. Prema tome kod male gustine nabubrelog granulata takođe je i mala mehanička čvrstoća nabubrelog granulata, dok kod velike gustine nabubrelog granulata takođe je i velika mehanička čvrstoća nabubrelog granulata. Za svaku praktičnu primenu nabubrelog granulata mora se dakle uvek birati ona čvrstoća, kod koje će mehanička čvrstoća biti prava odnosno zadovoljavajuća. Može se podesiti, da se kod postupka predvidi, da zrna perlita posle unošenja u peć za pečenje radi pripremanja za proces bubrenja se najpre predgrevaju na temperaturu predgrevanja koja je niža od kritične temperature, prvenstveno se predgrevanje vrši na temperaturi najviše do 750<0>C.

Ukoliko je izlazni materijal u obliku zrna perlita nije neophodno, da se u jedan mah odnosno odjednom dostigne stvarno predgrevanje na 750<0>C. Uglavnom je samo bitno da se temperatura od 750<0>C ne prekorači, pri čemu je takođe moguće, u zavisnosti od veličine zrna izlaznog materijala, da temperatura bude i niža od 750<0>C. Tako može temperetura predgrevanja na primer da se nalazi u oblasti između 500<0>C i 650<0>C.

Predgrevanje služi u svrhu, da se unutrašnjost zrna perlita polako zagreje skroz pre postupka bubrenja. Pomoću zagrevanja na temperaturu predgrevanja biće svi slojevi zrna perlita -počevši od površine do jezgra zrna - polako zagrejani bez udarnog-šokantnog zagrevanja. Ovakav način zagrevanja treba da obezbedi, da se pomoću predgrevanja izgradi što je moguće veći jednobrazan temperaturni profil unutar svih slojeva zrna perlita. Pomoću ograničenja temperature predgrevanja sprečava se, da pri brzom zagrevanju na kritičnu temperaturu spoljni, bliski površini slojevi ne nabubre prevremeno, i da se na taj način izgradi izolacioni sloj, pre nego što dođe do zgrevanja jezgra zrna. Dalje ograničenje temperature predgrevanja služi za to, da se izbegne da sredstvo za burenje stvori tako veliki pritisak, da zrna perlita počnu da ekspandiraju nekontrolisano, pri čemu dolazi do pucanja površine zrna. Pomoću postupka mogu se proizvesti nabubrela zrna perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom i sa ciljno podešenom gustinom, pri čemu bitumenski proizvod izveden u skladu sa pronalaskom može da optimalno podešava različite postupke izrade i da se na osnovu toga koristi za različite oblasti primene. Tako proizvedena nabubrela zrna perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom zrna imaju odgovarajuću stabilnost, što omogućava da kao neoštećena zrna perlita idu na dalju preradu kao materija za punjenje u bitumenski proizvod, to znači da dolaze do prerade u bitumenski proizvod dobra zrna perlita odnosno bez sitnjenjadispergovanja ili mlevenja površine nabubrelih zrna perlita, pri čemu je omogućena, već u gornjem delu opisana, ova povoljna izgradnja odnosno formiranje šupljih prostora u bitumenskom proizvodu i na taj način se dobijaju isto tako već opisane prednosti bitumenskog proizvoda izvedenog u skladu sa pronalaskom.

KRATAK OPIS SLIKA NACRTA

Pronalazak će biti bliže objašnjen uz pomoć izvedenih primera. Crteži su izvedeni kao primeri i treba da naime objasne prednosti pronalaska, ali ni u kom slučaju ih ne treba ponovo davati ograničeno ili potpuno zatvoriti

Pri tome crteži prikazuju:

Slika 1 šematski izgled porečnog preseka bitumenskog proizvoda u skladu sa stanjem tehnike;

Slika 2 šematski izgled poprečnog preseka bitumenskog proizvoda;

Slika 3 šematski prikaz nabubrelog zrna perlita sa otvorenom ćelijskom površinom;

Slika 4 šematski prikaz nabubrelog zrna perlita u obliku kugle-lopte sa zatvorenom ćelijskom površinom.

PUT ZA IZVOĐENJE PRONALASKA

Slika 1 prikazuje poprečni presek kroz bitumenski proizvod, koji je izvedenog u skladu sa stanjem tehnike. Pri tome može na primer da se radi o jedno bitumenskom kartonu ili bitumenoznoj masi. Bitumenski proizvod 1 sadrži osnovnu bitumensku masu od bitumena 3 kao i materiju za punjenje-ispunu od nabubrelih zrna 2 perlita sa otvorenom ćelijskom površinom 5. Dalje materija za punjenje je dodatna materija, koji može isto tako da se predvidi za bitumenski proizvoda, koja zbog preglednosti nije prikazana.

Zrna 2 perlita na osnovu njihovog malog mehaničkog kapaciteta na opterećenje odnosno male mehaničke granice na opterećenje leže samo u samlevenom obliku odnosno u usitnjenom obliku. Usitnjeni oblik odnosno samleveni oblik sledi tokom proizvodnog procesa bitumenskog proizvoda 1, kao posledica mešanja zrna 2 perlita sa bitumenom 3. Alternativno je takođe u stanju tehnike takođe uobičajeno, da se nabubreli perlit usitni odnosno samelje u separatnom proizvodnom koraku pre mešanja, da bi se postigla određena veličina zrna u bitumenskom proizvodu.

Bitumenski proizvod 1 izveden u skladu sa stanjem tehnike ima prema tome zrna 2 perlita sa otvorenom ćelijskom površinom 5 ili jednu gotovo bez šupljih prostora opkoljenu površinu zrna, pri čemu bitumenski proizvod 1 na osnovu neregularnog oblika usitnjenog odnosno samlevenog perlita 2 ima nepovoljna reološka svojstva. Pored toga zapremina opkoljenogzatvorenog šupljeg prostora je na uporedan način veoma mala.

Slika 2 prikazuje poprečni presek kroz bitumenski proizvod 1, kod koga isto tako može da se radi o jednom bitumenskom kartonu ili o jednoj bitumenoznoj masi sa jednom osnovnom masom u vidu bitumena 3 i nabubrelim zrnima perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom 4. Dalje je prisutna materija za punjenje odnosno ispunu i materija za dopunjavanje, koja isto tako može da bude predviđena u bitumenskom proizvodu, a koja zbog bolje preglednosti nije prikazana.

Nabubrela zrna perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom 4, koja imaju sabijenu gustinu između 90 kg/m<3>i 550 kg/m<3>, prvenstveno između 200 kg/m<3>i 380 kg/m<3>i poseduju veličinu čestica između 5 µm i 2000 µm, povoljno između 25 µm i 1200 µm i naročito povoljno između 50 µm i 600 µm, pri čemu nabubrela zrna perlita leže u bitumenskom proizvodu 1 u kolličini od 1 tež.% do 20 tež.%, prvenstveno u količini od 2 tež.% do 12 tež.%, dok količina osnovne bitumenske mase 3 leži u oblasti između 75 tež. % i 85 tež. %.

Ovaj izvedeni primer predstavlja idealno stanje, jer bitumenski proizvod isključivo sadrži nabubrela zrna 2 perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom 4 kao materiju za punjenje odnosno ispunu.

Bitumenski proizvod u altenativnom izvođenju, pri čemu izvedeni primer nije prikazan, sadrži pored zrna 2 perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom 4 takođe i zrna perlita sa otvorenom ćelijskom površinom 5, pri čemu se pokazalo, da bitumenski proizvod 1 ima veću težinsku meru nabubrelih zrna 2 perlita sa zatvorenom ćeliskom površinom 4 nego što je težinska mera nabubrelih zrna 2 perlita sa otvorenom ćelijskom površinom 5.

Mada - kod pravilnog izbora gustine nabubrelog perlita 2 sa zatvorenom ćelijskom površinom 4 - stabilnost i čvrstoća nabubrelih zrna 2 perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom 4 omogućava, da se zrna 2 perlita tokom proizvodnog procesa za izradu bitumenskog proizvoda 1 ne usitnjavaju odnosno da se ne melju, ali ipak ne može bitumenski proizvod 1 da bude isključivo sastavljen od nabubrelih zrna 2 perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom 4. Samo tada, kada većina - to znači više od 80%, povoljnije više od 90% i naročito povoljno više od 95% - nabubrelih zrna 2 perlita nije samlevena-usitnjena, može da se obezbedi, da bitumenski proizvod 1 ima dobre reološke karakteristike kao i malu gustinu.

Na osnovu mogućnosti, da se u praksi pri izradi relevantne granice mogu podešavati, može se takođe ciljano podesiti gustina nabubrelih zrna 2 perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom 4, što je u ovom izvedenom primeru - već prema procesu izrade i/ili prema predviđenoj primeni bitumenskog proizvoda 1 - gustina nabubrelih zrna 2 perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom 4 iz ekonomskih razloga tako odabrana, da maksimalno 5% zapremine do 10% zapremine nabubrelih zrna 2 perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom 4 se raspukne odnosno razori u jedan mah tokom proizvodnog procesa - izbor jedne veće gustine nabubrelih zrna 2 perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom 4 je neekonomičan, jer cena raste proporcionalno sa porastom gustine.

Slika 4 prikazuje šematski izgled nabubrelih zrna 2 perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom 4 bitumenskog proizvoda 1, čija nabubrela zrna 2 perlita nemaju nikakve neregularnosti odnosno nepravilnosti u strukturi.

U poređenju sa slikom 4 na slici 3 je dat šematski prikaz nabubrelih zrna 2 perlita sa otvorenom ćelijskom površinom 5.

Bitumenski proizvod 1 izveden u skladu sa pronalaskom ima veliki broj pozitivnih svojstava, kao što je na primer mala težina, bolja reološka svojstva, bolji izolacioni efekat, malo toplotno širenje i jednu nižu tačku omekšavanja. Kao naročito značajno ovde se smatra to, što na slici 4 šematski prikazana forma bitumenskog proizvoda 1 pri izradi u skladu sa pronalaskom u suštini ostaje odnosno zadržava se i ne raskida se odnosno ne cepa se površina 4 sa zatvorenim ćelijama nabubrelih zrna 2 perlita pri izradi bitumenskog proizvoda 1.

LISTA POZIVNIH OZNAKA

1 bitumenski proizvod

2 zrna perlita

3 bitumen

4 zatvorena ćelijska površina

5 otvorena ćelijska površina

1

Claims (5)

PATENTNI ZAHTEVI

1. Bitumenski proizvod (1) koji sadrži bitumen (3) kao i jednu mineralnu materiju za punjenje, naznačen time, da mineralna materija za punjenje sadrži nabubrela zrna (2) perlita, pri čemu nabubrela zrna (2) perlita imaju zatvorenu ćelijsku površinu (4), i da mineralna materija za punjenje sadrži nabubrela zrna (2) perlita, koja imaju otvorenu ćelijsku površinu (5), pri čemu je udeo nabubrelih zrna (2) perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom (4) u tež. % veći od udela nabubrelih zrna (2) perlita sa otvorenom ćelijskom površinom (5), pri čemu su nabubrela zrna (2) perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom (4) neusitnjena odnosno nesamlevena.

2. Bitumenski proizvod (1) prema zahtevu 1, naznačen time, da nabubrela zrna (2) perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom (4) imaju sabijenu gustinu između 90 kg/m<3>i 550 kg/m<3>, prvenstveno između 200 kg/m<3>i 380 kg/m<3>

3. Bitumenski proizvod (1) prema nekom od prethodno navedenih zahteva, naznačen time, da nabubrela zrna (2) perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom (4) imaju veličinu čestica između 5 µm i 2000 µm, povoljno između 25 µm i 1200 µm i naročito povoljno između 50 µm i 600 µm.

4. Bitumenski proizvod (1) prema nekom od prethodno navedenih zahteva, naznačen time, da se nabubrela zrna (2) perlita sa zatvorenom ćelijskom površinom (4) nalaze u kolličini između 1 tež.% i 20 tež.%, prvenstveno u količini između 2 tež.% i 12 tež.%.

5. Bitumenski proizvod (1) prema nekom od prethodno navedenih zahteva, naznačen time, da se bitumen (3) nalazi u količini između 75 tež. % i 85 tež. %.