Процес отримання композиційного бітуму

1. Процес отримання композиційного бітуму, переважно на основі використовування основних трьох компонентів - нафтового бітуму, подрібненої гумової крихти і модифікувальної добавки, що полягає в первинному завантаженні в реактор, забезпечений перемішуючим пристроєм, що обігрівається, заданої кількості нафтового бітуму і розплавленні його при безперервному перемішуванні, введенні в розплавлений бітум подрібненої гумової крихти для її набухання і первинного диспергування при безперервному перемішуванні, введенні в реактор заданої кількості модифікувальної добавки, поєднанні компонентів при безперервному їх перемішуванні до досягнення гомогенного стану, охолоджуванні і вивантаженні продукту з реактора, який відрізняється тим, що завантажують в реактор задану кількість нафтового бітуму і здійснюють його нагрів до 100-120°С, після чого включають перемішування і підвищують температуру реактора до 140-160°С; при досяг U 2 15117 1 3 15117 4 Як полімерні модифікатори використовують ріПо [а.с. СРСР №1491873, C08L95/00, зні еластопласти, такі як каучуки, термопласти, С04В26/26] відомо в'яжуче, що містить 70-85ваг.% полімерний віск, нафтові смоли і ін. кам'яновугільної смоли і 15-30ваг.% кубових залиВведення в бітум полімерних добавок дозвошків виробництва 2-нафтолу. Винаходом розв'язуляє направлено регулювати структурно-механічні валася задача підвищення адгезії в'яжучого до властивості матеріалу. Введення пластифікатору мінерального наповнювача, розширення інтервалу (різні вуглеводневі фракції) дозволяє поліпшити пластичності і зниження жорсткості дьогтюбетону пластичність, морозостійкість, а також сумісність на його основі. полімерів і бітуму. Кам'яновугільну смолу нагрівають до 110Властивості і структура полімербітумної ком120°С для того, щоб виділити вологу і легколетючі позиції в значній мірі визначаються типом полімеорганічні домішки. Після цього до неї додають при ру і дисперсною структурою бітуму. перемішуванні розплав кубових залишків виробВідомі технології виготовлення стійких до дії ництва 2-нафтолу, який виводять після заключної середовища бітумно-полімерних сумішей за рахустадії технологічного циклу з куба дистилятора з нок модифікації бітумів органічними полімерами температурою 300°С. Отриману суміш перемішують ще протягом 30-40хв. при 150-180°С до отри[РЖ Хімія, 1993, реф. 12Т74, 12Т75 Erd l mid Kohle мання однорідної маси із заданою в'язкістю. Кубові - Erdgas - Petrochem /1993, 46 №1. c.18-25]. залишки є залишковими продуктами чорного коВідоме використовування відповідно дівінілсльору, які містять 80,35% смолянистих вуглеводнів тирольних блоксополімерів, бутадієнстирольного і 19,65% неорганічних домішок. сополімера; блоксополімерів алкадієна і стиролу; Склад кубових залишків виробництва 2 - наф[див. а.с. СРСР №272881, C08L95/00; ЕР, А, толу наступний, ваг.%: 0458386, C08L95/00, 1972г.; патент РФ №2038360, важка ароматична смола 65,74-67,3 C08L95/00]. По [патенту РФ №2011666, дисперсне вугілля 5,5-7,0 C08L95/00], виданому фірмі Франції, заявлена 2-нафтол 0,85-0,96 бітумна композиція, що містить бітум, каучук, сірку дінафтол 2,3-2,7 і сірковмістну добавку, причому як каучук викориснафталін 0,77-0,98 товують бутадієновий полімер або бутадієнстиродінафтілен 0,93-1,25 льний блоксополімер. Після вулканізації одержу1-нафтол 0,8-0,85 ють продукти, які зберігають свої еластичні ароматичні дісульфокислоти характеристики при низькій температурі. (похідні нафталінового ряду) 6,05-6,12 До недоліків приготування таких бітумполімеідентифіковані рних сумішей відноситься складна проблема досяполіциклічні вуглеводні 1,94-3,06 гнення гомогенності суміші і дуже великий час механічні домішки 9,66-9,8 змішування, необхідне для отримання адекватної речовини, які нерозчинні в толуолі 17,1-18,5 гомогенності. зольность, % 11-15 По [патенту України №53879, C08L95/00] відоЦі приклади показують можливість успішного мий спосіб отримання модифікованого бітумного використовування при отриманні в'яжучого як складу шляхом введення в розігрітий бітум додатсмол нафтового походження, так і смол коксохіміково розчинника і модифікатора, причому для причного виробництва. скорення і поліпшення поєднання компонентів заВідомі також численні пропозиції по викорисстосовують високоінтенсивне перемішування за товуванню подрібненої гумової крихти, одержувадопомогою кавітаційної установки. ної при переробці утилю автомобільних покришок. Відома тенденція поєднання задачі підвищенВідомий спосіб отримання в'яжучого шляхом ня споживацьких властивостей бітумів із задачею розчинення гумової крихти в нафтовому гудроні цілеспрямованого і ефективного використовування при 180-250°С, введенні в отриману суміш мілкорізних промислових відходів. дисперсної сірки в кількості 20-70% від ваги крихти В патентній фундації винаходів України по даі витримці при температурі 160-200°С до остаточній проблемі виявлений ряд технічних рішень на ної вулканізації. композиції бітумів і на способи модифікації бітумів. Недоліком відомого рішення є вузький інтерПо [патенту України №2880, C08L95/00] відома вал пластичності, оскільки додавання сірки привобітумна композиція для покрівельних і гідроізолядить до жорсткого зшивання полімеру і окрихчуційних мастик і покрівель складів, яка включає вання в'яжучого унаслідок наближення відходи вторинного поліетилену і шлам нафтової. температури крихкості до температури розм'якПо [патенту України №18630, C08L95/00] відошення [а.с. СССР №857336, Е01С7/18, 1979p.]. мо в'яжуче для дорожнього будівництва, яке вклюПо [патенту України №65994, C08L95/00] відочає важкі продукти піролізу рідких вуглеводнів і мий спосіб отримання модифікованого бітуму, відхід виробництва, що містить сірчану кислоту. який включає з'єднання термоеластопласту з в'язРазом з нафтовими бітумами відоме застосуким і перемішування при підвищеній температурі, вання як в'яжучого для дорожнього будівництва а як термоеластопласт використовують подрібне(більш небезпечних в екологічному плані) дьогтів ну гумову крихту. При цьому відбувається механірідких продуктів сухої перегонки твердих палив, а чна деструкція гумової крихти. також кам'яновугільних дьогтів, що поступають з Як прототип, співпадаючий з корисною моделкоксохімічних, смолопереробчих заводів. В дьогтях лю, що заявляється, по трьох компонентах, вибраприсутній фенол, крезол, ксиленоли і вищі алкілний спосіб виготовлення композиційного бітуму феноли. приведений в описі винаходу по [а.с. СРСР 5 15117 6 №863609, C08L95/00 "Гідро і теплоізоляційний процесі отримання композиційного бітуму, перебрізол"]: бітум, гумова крихта, пластифікатор. Проважно на основі використовування основних трьох тотип містить як пластификатор вугільний термопкомпонентів - нафтового бітуму, подрібненої гумоластифікат густиною 1,2411г/см3, з температурою вої крихти і модифікувальну добавку, який полягає текучості 218°С, молекулярною вагою бензолового в первинному завантаженні в реактор, забезпечеекстракту - 625, при наступному співвідношенні ний перемішуючим пристроєм, що обігрівається, компонентів, ваг.%: заданої кількості нафтового бітуму і розплавленні бітум 18-53 його при безперервному перемішуванні, введенні гумова крихта 15-30 в розплавлений бітум подрібненої гумової крихти вугільний термопластифікат 10-40 для її набухання і первинного диспергування при азбест інше. безперервному перемішуванні, введенні в реактор До недоліків прототипу можна віднести викозаданої кількості модифікувальної добавки, поєдристовування азбесту, який в даний час віднесенанні компонентів при безперервному їх переміний до категорії канцерогенно-небезпечних речошуванні до досягнення гомогенного стану, охоловин, а також більш високу температуру нагріву джуванні і вивантаженні продукту з реактора, компонентів. згідно корисної моделі: Приготування брізолу здійснюють таким чи- завантажують в реактор задану кількість наном. фтового бітуму і здійснюють його нагрів до 100В розігрітий бітум при 160-220°С вводять гу120°С, після чого включають перемішування і підмову крихту і вугільний термопластифікат. вищують температуру реактора до 140-160°С; При 160-220°С перемішують протягом 20- при досягненні вказаної температури у всьо30хв., вводять азбест і перемішують ще 10-15 му об'ємі додають необхідну кількість вуглеводнехвилин. Потім суміш компонентів - бітум, гумову вої смоли, поступово дозують за 3-4 прийоми закрихту, вугільний термопластифікат, азбест вальдану кількість гумової крихти; - по закінченні дозування піднімають темперацюють при 35-45 С протягом 20-30хв., каландрують і готове полотно використовують для випротуру реактора до 190-210 С при безперервному бувань. перемішуванні до отримання гомогенної маси; Загальними ознаками корисної моделі і прото- здійснюють відгін летючих складових до нетипу, що заявляється, є: обхідного безпечного рівня; - процес отримання композиційного бітуму, що - здійснюють відбір проб для аналізу і контрополягає в переважному використовуванні трьох лю відповідності продукту нормативним вимогам; основних компонентів - нафтового бітуму, роздріб- вимикають обігрів при перемішуванні і при нюваної гумової крихти і модифікувальну добавку. досягненні температури 60-100°С або зливають - первинному завантаженню в реактор, який продукт для подальшої фасовки або продовжують забезпечений перемішуючим пристроєм, що обігпереробку його в мастики; рівається, заданої кількості нафтового бітуму і - при цьому компоненти вибирають при настурозплавленні його при безперервному перемішупному їх співвідношенні, ваг.%: ванні. бітум нафтовий 20-30 - введення в розплавлений бітум подрібненої подрібнена гумова крихта 35-45 гумової крихти для її набухання і первинного дисвуглеводнева смола 25-35. пергуванню при безперервному перемішуванні; Конкретною відмінністю є те, що як гумова - введення в реактор заданої кількості модифікрихта використовують роздрібнювану гумову крикувальної добавки; хту з розмірами частинок не більш 5мм. - поєднання при безперервному перемішуванІншою конкретною відмінністю є те, що для ні компонентів до досягнення гомогенного стану; випадку механічного перемішування в реакторі - охолоджування і вивантаження продукту з гумової крихти з вказаним розміром частинок триреактора. валість безперервного перемішування для поєдВ основу корисної моделі поставлена задача нання компонентів підбирають з умови досягнення удосконалення процесу отримання композиційного гомогенності суміші. бітуму з використанням нафтового бітуму і подрібЩе однією конкретною відмінністю є те, що як неної гумової крихти як полімерна добавка, за рамодифікувальну добавку використовують смолу хунок введення вуглеводневої фракції коксохімічвуглеводневу ТУ 14-6 - 16-91. ного походження із забезпеченням гомогенності Причинно-слідчий зв'язок між відмінними ознапродукту при операціях поєднання компонентів. ками і техніко-економічними результатами, які доЦе дозволить, по-перше, розширити сировинсягаються, полягає в наступному. ну базу за рахунок зменшення витрати нафтового Значну увагу надано забезпеченню гомогенбітуму при достатньо великому збільшенні маси ності (однорідності) одержуваної маси, оскільки гумової крихти, що використовується, по-друге, саме унаслідок неоднорідності в процесі експлуадозволить поліпшити ряд якісних характеристик, у тації бітумних матеріалів з'являються тріщини. тому числі понизити клас екологічної небезпеки Прийнятна величина дисперсності частинок гуми в продукту для навколишнього середовища, збільодержуваній масі значною мірою визначаються шити силу адгезії, еластичність продукту і мастик, температурними режимами і часом перемішуванодержуваних на його основі. ня. При цьому можуть бути поліпшені економічні Введення окремої операції по відгону летючих показники виробництва. складових дозволяє забезпечити при експлуатації Поставлена задача розв'язується тим, що в і виробництві композиційних бітумів і мастик на їх 7 15117 8 основі допустимий рівень безпеки для здоров'я 2) Гума роздрібнювана ТУ У 6 -25521987-010людей. 2000, одержувана при переробці зношених шин Як початкова сировина в технологічному про(покришок, камер), РТІ і вулканізованих гумових і цесі отримання композиції застосовувалися настугумовотканинних відходів (таблиця 2). пні матеріали. 3) Смола вуглеводнева ТУ 14-6-16-91 по фізи1) Бітум нафтовий будівельний, марки БН ко-хімічних властивостях повинна відповідати ви90/10, який відповідає наступним вимогам, привемогам і нормам, вказаним в таблиці 3. деним в таблиці 1. Таблиця 1 Показники Глибина проникнення голки в бітум при 25°С Температура розм'якшення, °С, не нижче Температура спалаху, С, не нижче Розтяжність при 25 С, см, не менше Розчинність в бензолі або хлороформі %, не менше Зміна маси після прогрівання %, не більш Вміст водорозчинних з'єднань, % Характеристика 5-20 90 240 1 99 1 0,3 Метод випробування ГОСТ 11501-73 ГОСТ 11506-73 ГОСТ 4333-87 ГОСТІ 1505-85 ГОСТ 20739-75 ГОСТ 18180-72 ГОСТ 11510-65 Таблиця 2 Найменування показника Масова частка води %, не більш Масова частка гуми просіяної через сито з сіткою №4,5%, не менше Масова частка частинок чорних металів %, не більш Масова частка залишків кордового волокна %, не більш Норма 1,5 96,1 0,1 6,0 Метод випробування ГОСТ 2477-65 п. 4.3 ТУ У 6-25521987010-2000 п. 4.4 ТУ У 6-25521987010-2000 п. 4.5 ТУ У 6-25521987010-2000 Таблиця 3 Найменування показника Глибина проникнення голки при 25 С, градус, в межах Масова частка вуглеводневої смоли %, не менше Масова частка нафталіну %, не більш Масова частка водорозчинних речовин %, не більш Масова частка води %, не більш Норма 20-60 70 8 2 2 Метод випробування ГОСТ 11502-78 п.4.4. ТУ 14-6-16-91 п. 4.5 ТУ 14-6-16-91 ГОСТ 11510-65 ГОСТ 2477-65 Композиційний бітумний склад торгової марки "Донізол-Д" повинен відповідати вимогам і нормам, приведеним в таблиці 4. Таблиця 4 Найменування показника Температура розм'якшення, °С, не нижче Глибина проникнення голки при 25 С Температура спалаху, °С, не нижче Зміна маси після прогрівання % не більш Зміст води % не більш Теплостійкість, °С Зовнішній вигляд Норма 88 25 200 1,8 0 90 Твердообразна маса чорного кольору з дрібними включеннями Композиційний бітумний склад "Донізол-Д", який заявляється, добре розчиняється в ароматичних розчинниках і придатний для виготовлення холодних мастик і лакофарбних матеріалів, оскільки забезпечується час висихання покриттів протягом 2-3 годин. Одержувані на основі отриманої композиції із застосуванням як розчинник сольвен Метод випробування ГОСТ 11506-73 ГОСТ 11501-73 ГОСТ 4333-87 ГОСТ 18180-72 ГОСТ 2477-65 ТУ У 3112610.003-96 Візуально та кам'яновугільного ГОСТ 1928-79 плівкові покриття є стійкими до дії розчинів кислоти, солей, лугу і води. Отримані результати експериментальних досліджень композиції, що заявляється, підтверджують перспективність її подальшого вдосконалення. На досвідчені партії композиції "Донізол-Д" під 9 15117 10 готовлені технічні умови ТУ У 23.2-00190443Корисна модель, що заявляється, відповідає 095.2005 і висновки санітарно-епідеміологічної нормативним вимогам по новизні і промисловій експертизи МОЗ України. застосовності. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601