Данное изобретение касается способа получения дорожных покрытий для улиц, дорог и других поверхностей транспортных сооружений, при котором получают смесь, содержащую минеральный материал и полиуретановую реакционную смесь, а также при необходимости другие добавки, наносят ее на материал основания, уплотняют с использованием прижимного давления по меньшей мере 5 Н/см2 и отверждают, причем по существу обработка ведется без применения растворителей. Кроме того, данное изобретение касается дорожных покрытий для улиц, дорог и других поверхностей транспортных сооружений, которые могут быть получены по такому способу.
Другие формы исполнения данного изобретения можно найти в пунктах формулы изобретения, описании и примерах. Подразумевается, что отличительные признаки объекта согласно данному изобретению, как вышеприведенные, так и те, что следует более подробно пояснить далее, могут быть применены не только в соответствующих данных комбинациях, но также и в других комбинациях, не выходя за рамки данного изобретения.
Дорожные покрытия для улиц почти исключительно получают из асфальта. Для этого смесь минералов с битумами в качестве связующих материалов наносится на материал основания и уплотняется. Однако такие дорожные покрытия обладают тем недостатком, что они, в частности, при высоких температурах в сочетании с большой нагрузкой утрачивают прочность, поскольку при возрастающей температуре битум непрерывно размягчается. К тому же может происходить образование колеи от колес или так называемой структуры стиральной доски, которые возникают при торможении, стоянии и разгоне, в частности, перед светофорами. Кроме того, дорожные покрытия на основе битума со временем становятся хрупкими, поскольку из битума в течение продолжительного промежутка времени улетучиваются составляющие компоненты.
Другим недостатком дорожных покрытий, основанных на битуме в качестве связующего вещества, является то, что смеси из минерального материала и битума могут быть получены только при температурах не менее 180°С, поскольку при этой температуре вязкость является достаточно низкой, чтобы обеспечить достаточное смачивание частиц породы. Таким образом, для нагревания смеси минералов требуются приблизительно 10 литров мазута на каждую тонну. К этому надо добавить, что получение смеси осуществляется не на месте использования, что ведет к увеличению грузоперевозок от места нахождения оборудования для смешивания асфальта до места укладки. При этом помимо увеличивающихся расходов на дизельное топливо и мазут недостатком также является нагрузка на окружающую среду, прежде всего выброс CO2, вызываемый потреблением дизельного топлива и мазута. Кроме того, использованные покрытия на основе битума должны быть утилизированы как загрязняющие отходы или после измельчения могут добавляться к новым смесям для асфальта только в незначительном количестве.
Помимо дорожных покрытий с битумом в качестве связующего вещества известны также дорожные покрытия на основе синтетических материалов в качестве связующих веществ. Так в немецкой заявке на патент DE 19605990 предлагается способ изготовления настила, который может быть получен смешиванием полимеризующейся жидкости и природного строительного камня. В качестве полимеризующейся жидкости называется также, например, однокомпонентная система на основе полиуретана.
В немецкой заявке на патент DE 19651749 предлагается получение несущих слоев в качестве покрытия проезжей части при уличном и дорожном строительстве при помощи смешивания материала породы с термопластичным клеящим веществом. Помимо использования термопластичного клеящего вещества упоминается также применение реактопластичного клеящего вещества или монопластичного клеящего вещества. При этом в немецкой заявке на патент DE 19651749 особо отмечается, что термопластичное клеящее вещество может хорошо уплотняться во время фазы охлаждения. В качестве преимущества реактопластичного клеящего состава, который может быть, например, многокомпонентным синтетическим клеем на основе полиуретана, называется высокая допустимая нагрузка. Уплотнение материала породы и реактопластичного клеящего вещества не предлагается.
В немецкой заявке на патент DE 19733588 предлагается получение водопроницаемых настилов из минеральных наполнителей и органического клеящего вещества, например двухкомпонентного эпоксидного или полиуретанового клеящего материала. При этом смешиваются составы из минерального материала со средним размером зерна предпочтительно между 1 и 5 мм и клеящего вещества, наносятся и уплотняются с использованием прижимного давления от 1 до 2 Н/см2. Такие покрытия подходят для велосипедных дорожек, зон с ограничением движения транспорта, пешеходных дорожек, автостоянок, спортивных и конноспортивных сооружений, дворовых въездов и садовых дорожек.
Недостатком известных дорожных покрытий со связующими веществами на основе полимеризующихся жидкостей является низкая допустимая нагрузка. Другие недостатки представляют собой то, что известные дорожные покрытия являются чувствительными к низкой температуре, и то, что полимерное связующее вещество является малоустойчивым к старению.
Следовательно, задачей данного изобретения было предложить дорожное покрытие, которое может получаться и укладываться, не загрязняя окружающую среду, имеет высокую допустимую нагрузку, также и при высоких температурах, является нечувствительным по отношению к старению связующего вещества и по отношению к циклам замораживания/оттаивания.
Эта задача была решена при помощи дорожных покрытий для улиц, дорог и других поверхностей транспортных сооружений, которые могут быть получены путем изготовления смеси, содержащей минеральный материал и полиуретановую реакционную смесь, а также при необходимости другие добавки, нанесении этой смеси на материал основания, уплотнения этой смеси с использованием прижимного давления по меньшей мере 5 Н/см2 и отверждения этой смеси, причем по существу обработка ведется без применения растворителей.
При этом в качестве минерального материала может использоваться любой известный минеральный материал. При этом может использоваться, например, песок или размолотая горная порода, так называемый дробленый материал, причем песок преимущественно имеет округлую поверхность, а дробленый материал имеет грани и поверхности излома. Особенно предпочтительно в качестве минерального материала используется материал, который по большей части состоит из дробленого материала. Предпочтительно в качестве минерального материала выбирают минеральные вещества с подходящим распределением размера зерна, основываясь на технических нормах дорожного строительства с использованием битума, а также в зависимости от цели применения.
Предпочтительно средний размер зерна минерального материала составляет от 0,1 до 30 мм, особенно предпочтительно от 1 до 20 мм и прежде всего от 2 до 15 мм. При этом средний размер зерна определяется при помощи просеивания и обозначает размер ячейки, при котором 50 мас.% минерального материала имеют размер зерен, которые меньше, чем размер ячейки, а 50 мас.% минерального материала имеют размер зерен, которые больше, чем размер ячейки. При этом массовая доля минерального материала с размером зерна меньше 0,09 мм предпочтительно составляет меньше 15 мас.%, а массовая доля минерального материала с размером зерна больше 16 мм предпочтительно меньше или равна 10 мас.%. Особенно предпочтительно доля минерального материала с размером зерна более 11,2 мм меньше или равна 10 мас.%. Причем эти величины в каждом случае относятся к общей массе минерального материала.
Под полиуретановой реакционной смесью понимают смесь из соединений, содержащих изоцианатные группы, и соединений, содержащих группы, активные в отношении изоцианатов, причем степень превращения в реакции в пересчете на изоцианатные группы, использованные для получения полиуретановой реакционной смеси, составляет предпочтительно меньше 90%, особенно предпочтительно меньше 75% и, в частности, меньше 50%. При этом соединения, содержащие группы, активные в отношении изоцианатов, включают как высокомолекулярные соединения, такие как простые полиэфирные спирты и сложные полиэфирные спирты, так и низкомолекулярные соединения, такие как, например, глицерин, гликоль, а также воду. Если степень превращения в реакции, в пересчете на изоцианатные группы, больше чем 90%, то в дальнейшем говорят о полиуретане. При этом полиуретановая реакционная смесь может также содержать другие реакционные смеси для получения полимеров. В качестве других реакционных смесей для получения полимеров могут использоваться, например, реакционные смеси для получения эпоксидов, акрилатов или смол из сложных полиэфиров. При этом доля других реакционных смесей для получения полимеров составляет предпочтительно менее 50 мас.% в пересчете на общую массу полиуретановой реакционной смеси. Особенно предпочтительно полиуретановая реакционная смесь не содержит других реакционных смесей для получения полимеров.
Полиуретановая реакционная смесь может представлять собой так называемые влагоотверждаемые системы. Они включают изоцианатные форполимеры, которые при добавлении воды или под действием влажности воздуха образуют полиуретаны или соответственно полимочевины, в первую очередь, с образованием карбамидных групп.
Предпочтительно для получения полиуретановой реакционной смеси используются так называемые двухкомпонентные системы. Для этого изоцианатный компонент, содержащий соединения с изоцианатными группами, и полиольный компонент, содержащий соединения с группами, активными в отношении изоцианатов, смешиваются в таком количественном соотношении, что изоцианатный индекс находится в области от 40 до 300, предпочтительно от 60 до 200, и наиболее предпочтительно от 80 до 150.
При этом под изоцианатным индексом в рамках данного изобретения понимают стехиометрическое соотношение изоцианатных групп и групп, активных в отношении изоцианатов, умноженное на 100. Причем под группами, активными в отношении изоцианатов, понимают все содержащиеся в реакционной смеси группы, активные в отношении изоцианатов, включая химические расширительные добавки, но не сами изоцианатные группы.
Полиуретановая реакционная смесь предпочтительно может быть получена путем смешивания а) изоцианатов с b) высокомолекулярными соединениями, содержащими по меньшей мере два атома водорода, активные в отношении изоцианатов, а также при необходимости с) агентами удлинения цепи и/или агентами полимерной сшивки, d) катализаторами и е) прочими добавками. Особенно предпочтительно в качестве компонентов а) и b), а также при необходимости компонентов от с) до е) используются такие соединения, которые дают гидрофобную полиуретановую реакционную смесь, а также гидрофобный полиуретан.
В качестве изоцианатов а) в принципе могут использоваться все изоцианаты, смеси и форполимеры, содержащие по меньшей мере две изоцианатные группы, которые являются жидкими при комнатной температуре. Предпочтительно используются ароматические изоцианаты, особенно предпочтительно изомеры толуилендиизоцианата (ТДИ) и дифенилметандиизоцианата (МДИ), прежде всего смеси из МДИ и полифениленполиметиленполиизоцианатов («сырой МДИ»). Изоцианаты также могут быть модифицированными, например, включением изоцианатных групп и карбодиимидных групп и, прежде всего, включением уретановых групп. Вышеназванные соединения получаются взаимодействием изоцианатов с недостатком соединений, содержащих по меньшей мере два активных атома водорода, и обычно обозначаются как NCO-форполимеры. В большинстве случаев их содержание NCO-групп находится в области между 2 и 32 мас.%. Предпочтительно изоцианаты а) содержат сырой МДИ, благодаря чему повышается стабильность получаемого полиуретана.
Недостатком при использовании ароматических изоцианатов является недостаточная устойчивость цвета полученного из них полиуретана. В большинстве случаев со временем происходит отчетливое пожелтение полиуретана. И поэтому при использовании по способу согласно изобретению, при котором подходят смеси с высокой устойчивостью цвета, предпочтительным является применение смесей, содержащих алифатические изоцианаты и ароматические изоцианаты. Особенно предпочтительно используются исключительно алифатические изоцианаты. В отдельном варианте исполнения может использоваться верхний слой из полиуретана на основе алифатического изоцианата, для того чтобы защитить слой дорожного покрытия на основе ароматического изоцианата от пожелтения. При этом верхний слой также может содержать минеральный материал. Предпочтительными представителями являются гексаметилендиизоцианат (ГМДИ) и изофорондиизоцианат (ИФДИ). По причине высокой летучести алифатических изоцианатов они по большей части используются в форме продуктов их превращения, в частности, в форме биуретов, аллофанатов или изоциануратов. Алифатические изоцианаты также могут взаимодействовать со всеми возможными и, в частности, с приведенными в пункте b) полиолами, с образованием форполимеров и затем быть использованы.
В качестве веществ с большей молекулярной массой b), содержащих по меньшей мере два атома водорода, активные в отношении изоцианата, предпочтительно используются соединения, которые в качестве групп, активных в отношении изоцианата, содержат гидроксильные группы или аминогруппы. Предпочтительно используются многофункциональные спирты, поскольку аминогруппы являются очень реакционноспособными, а, следовательно, реакционная смесь должна быстро подвергаться обработке. Кроме того, аминогруппы приводили бы к образованию карбамидных групп, которые, в свою очередь, отверждаются с образованием большей частью хрупкого полиуретана.
В качестве многофункциональных спиртов с большей молекулярной массой могут использоваться, например, простой полиэфир или сложный полиэфир. Совместно с вышеназванными соединениями могут использоваться другие соединения, содержащие по меньшей мере два атома водорода, активные в отношении изоцианатных групп. Благодаря своей высокой устойчивости к гидролизу предпочтительными являются спирты из простых полиэфиров. Эти соединения получаются по обычным и известным способам, преимущественно путем присоединения алкиленоксидов к исходным соединениям с Н-функциональностью. Применяемые совместно спирты на основе простых полиэфиров предпочтительно имеют функциональность, равную по меньшей мере 3, а также гидроксильное число по меньшей мере 400 мг КОН/г, предпочтительно по меньшей мере 600 мг КОН/г, в частности, в области от 600 до 1000 мг КОН/г. Их получение осуществляется обычным способом при взаимодействии по меньшей мере трифункциональных исходных соединений с алкиленоксидами. В качестве исходных соединений предпочтительно могут использоваться спирты по меньшей мере с тремя гидроксильными группами в молекуле, например глицерин, триметилолпропан, пентаэритрит, сорбит, сахароза. В качестве алкиленоксида предпочтительно используется пропиленоксид.
Предпочтительно реакционные смеси согласно изобретению содержат соединения с гидрофобными группами. При этом особенно предпочтительно речь идет о соединениях с гидрофобными группами, содержащих гидроксильные функции. Такие гидрофобные группы содержат углеводородные группы с числом атомов углерода предпочтительно больше 6, особенно предпочтительно больше 8 и меньше 100 и, в частности, больше 10 и меньше 50. Соединения с гидрофобными группами могут использоваться для получения реакционной смеси как отдельные компоненты или как составные части одного из компонентов от а) до е). Предпочтительно гидрофобные соединения с гидроксильными функциями представляют собой соединения, которые соответствуют определению соединений с большей молекулярной массой b), содержащих по меньшей мере два атома водорода, активных в отношении изоцианата. При этом компонент b) может содержать гидрофобные соединения с гидроксильными функциями или предпочтительно состоять из них.
В качестве гидрофобного соединения с гидроксильными функциями предпочтительно используется синтетическое жирное соединение с гидроксильной функцией, синтетический жирный полиол.
Известен ряд синтетических жирных соединений с гидроксильными функциями, которые могут применяться. Примерами являются касторовое масло, масла, модифицированные гидроксильными группами, такие как масло из виноградных косточек, масло нигеллы, масло из тыквенных семечек, масло семян огуречника, соевое масло, масло из зародышей пшеницы, рапсовое масло, подсолнечное масло, масло из земляного ореха, масло из косточек абрикоса, фисташковое масло, миндальное масло, оливковое масло, масло ореха макадамии, масло авокадо, облепиховое масло, кунжутное масло, масло из лесных орехов, масло примулы вечерней, масло шиповника, конопляное масло, масло из семян сафлора, масло из грецкого ореха, сложные эфиры жирных кислот, модифицированные гидроксильными группами, на основе миристинолеиновой кислоты, пальмитолеиновой кислоты, олеиновой кислоты, вакценовой кислоты, петрозелиновой кислоты, гадолеиновой кислоты, эруковой кислоты, нервоновой кислоты, линолевой кислоты, стеаридоновой кислоты, арахидоновой кислоты, тимнодоновой кислоты, клупанодоновой кислоты, цервоновой кислоты. При этом предпочтительно используются касторовое масло и продукты его взаимодействия с алкиленоксидами или кетон-формальдегидными смолами. Вышеназванные соединения поставляются в продажу, например, фирмой Bayer AG под торговым наименованием Desmophen® 1150.
Другая предпочтительно используемая группа жирных синтетических полиолов может получаться путем раскрытия цикла в эпоксидированных сложных эфирах жирных кислот при одновременном взаимодействии со спиртами и при необходимости с последующей дополнительной реакцией переэтерификации. Внедрение гидроксильных групп в масла и жиры главным образом осуществляется путем эпоксидирования содержащихся в этих продуктах двойных олефиновых связей с последующим взаимодействием образовавшихся эпокисдных групп с одно- или многоатомным спиртом. При этом из эпоксидного цикла образуется гидроксильная группа или, в случае многоатомных спиртов, структура с большим числом ОН-групп. Поскольку масла и жиры преимущественно представляют собой сложные эфиры глицерина, то при вышеназванных реакциях еще происходят параллельные реакции переэтерификации. Соединения, полученные таким образом, предпочтительно имеют молекулярную массу в области между 500 и 1500 г/моль. Продукты такого типа предлагаются, например, фирмой Henkel.
В особенно предпочтительном варианте исполнения способа согласно изобретению соединение с большей молекулярной массой b), содержащее по меньшей мере два атома водорода, активные в отношении изоцианата, содержит по меньшей мере один синтетический жирный полиол и по меньшей мере одну ароматическую углеводородную смолу, модифицированную фенолом, в частности инден-кумароновую смолу. Полиуретановые реакционные смеси на основе этих компонентов b) обладают настолько высокой гидрофобностью, что они в принципе могут отверждаться даже под водой, или соответственно, возможна их укладка под дождем.
В качестве ароматической углеводородной смолы, модифицированной фенолом, с концевой фенольной группой применяются предпочтительно инден-кумароновые смолы, модифицированные фенолом, особенно предпочтительно технические смеси ароматических углеводородных смол. Продукты такого типа являются коммерчески доступными и предлагаются, например, фирмой Rütgers VFT AG под торговым наименованием NOVARES®.
Ароматические углеводородные смолы, модифицированные фенолом, в частности инден-кумароновые смолы, модифицированные фенолом, преимущественно имеют содержание ОН-групп между 0,5 и 5,0 мас.%.
Предпочтительно синтетический жирный полиол и ароматическая углеводородная смола, модифицированная фенолом, в частности инден-кумароновая смола, используются в массовом соотношении от 100:1 до 100:50.
При получении полиуретановой смеси согласно изобретению может использоваться агент удлинения цепи с). Однако при этом от агента удлинения цепи с) также можно отказаться. Тем не менее для модифицирования механических свойств, например твердости, может оказаться предпочтительной добавка агента удлинения цепи, агента полимерной сшивки или при необходимости также их смеси.
Если используются низкомолекулярный агент удлинения цепи и/или агент полимерной сшивки с), то при получении полиуретанов могут использоваться известные агенты удлинения цепи. Эти средства предпочтительно представляют собой низкомолекулярные соединения с группами, активными в отношении изоцианатов, с молекулярной массой от 62 до 400 г/моль, например глицерин, триметилолпропан, известные производные гликоля, бутандиол и диамин. Другие возможные низкомолекулярные агенты удлинения цепи и/или агенты полимерной сшивки приведены, например, в издании «Kunststoffhandbuch, Band 7, Polyurethane», Carl Hanser Verlag, 3. Auflage 1993, Главы 3.2 и 3.3.2.
В принципе используемые полиуретаны могут быть получены без присутствия катализаторов d). Для улучшения отверждения могут совместно использоваться катализаторы d). В качестве катализаторов d) предпочтительно было бы выбирать такие, которые способствуют как можно более продолжительному времени реакции. Благодаря этому возможно то, что полиуретановая реакционная смесь долгое время остается жидкой. Такие катализаторы известны специалисту. В принципе является возможным, как описано выше, работать при полном отсутствии катализатора.
К полиуретановой реакционной смеси могут добавляться другие обычные компоненты, например общепринятые добавки е). Они включают, например, обычные наполнители. Предпочтительно в качестве наполнителей применяются общеизвестные обычные органические и неорганические наполнители, усилители и утяжелители. В частности, следует назвать, например: неорганические наполнители, такие как силикатные минералы, например слоистые силикаты, такие как антигорит, серпентин, роговая обманка, амфибол, хризотил, оксиды металлов, такие как каолин, оксид алюминия, оксид титана и оксид железа, соли металлов, такие как мел, тяжелый шпат, а также неорганические пигменты, такие как сульфид кадмия, сульфид цинка, а также стекло. Предпочтительно используются каолин (белая глина), силикат алюминия и вещества, полученные соосаждением сульфата бария и силиката алюминия, а также природные и синтетические волокнистые минералы, такие как волластонит, металлические и, прежде всего, стеклянные волокна различной длины, которые при необходимости могут быть подвергнуты шлихтованию. В качестве органических наполнителей рассматривают, например, сажу, меламин, канифоль, циклопентадиенильные смолы и привитые полимеры, а также целлюлозные волокна, полиамидные, полиакрилонитрильные, полиуретановые волокна, волокна из сложных полиэфиров на базе ароматических и/или алифатических сложных эфиров дикарбоновых кислот и, прежде всего, углеродные волокна.
Если вышеперечисленные неорганические наполнители используются в качестве добавок е), то они предпочтительно имеют минеральный состав, отличающийся от состава минерального материала, и не учитываются при определении распределения размера зерна минерального материала.
Неорганические и органические наполнители могут применяться по отдельности или в виде смеси и предпочтительно содержатся в реакционной смеси в количествах от 0,5 до 50 мас.%, особенно предпочтительно от 1 до 40 мас.%, в пересчете на массу компонентов от а) до е).
Кроме того, полиуретановые реакционные смеси должны были бы содержать осушающие агенты, например цеолиты. Они предпочтительно добавляются перед получением реакционной смеси согласно изобретению к соединениям b), содержащим по меньшей мере два атома водорода, активных в отношении изоцианатов, или, соответственно к компоненту, который содержит соединения b) по меньшей мере с двумя атомами водорода, активными в отношении изоцианатов. При помощи добавки осушающего агента предотвращается накопление воды в компонентах или, соответственно, реакционной смеси, благодаря чему избегают образования вспененного полиуретана. В качестве добавки для адсорбирования воды предпочтительно применяются алюмосиликаты, выбираемые из группы алюмосиликатов натрия, алюмосиликатов калия, алюмосиликатов кальция, алюмосиликатов цезия, алюмосиликатов бария, алюмосиликатов магния, алюмосиликатов стронция, алюмофосфатов натрия, алюмофосфатов калия, алюмофосфатов кальция и их смесей. Особенно предпочтительно применяются смеси алюмосиликатов натрия, калия и кальция в касторовом масле в качестве вещества-носителя.
Кроме того, для улучшения долговременной устойчивости дорожных покрытий согласно изобретению является предпочтительным добавлять средство, борющееся с воздействием микроорганизмов. Помимо этого, предпочтительной является добавка УФ-стабилизаторов, чтобы предотвратить появление хрупкости у формованного изделия. Такие добавки являются известными и приводятся, например, в издании «Kunststoffhandbuch, Band 7, Polyurethane», Carl Hanser Verlag, 3. Auflage 1993, Глава 3.4.
Добавление компонентов с), d) и е) предпочтительно осуществляется к соединениям, содержащим по меньшей мере два атома водорода, активных в отношении изоцианатных групп. Эта смесь в технологии часто обозначается как полиольный компонент.
Комбинация изоцианата с соединениями, содержащими по меньшей мере два атома водорода, активных в отношении изоцианатных групп, должна была производиться в таком соотношении, чтобы предпочтительно существовал стехиометрический избыток по изоцианатным группам.
В предпочтительном варианте исполнения изобретения используются полиуретановые реакционные смеси, которые приводят к гидрофобным, в основном плотным полиуретанам. Плотным полиуретаном обозначают полиуретан, который в основном не содержит газовых включений. Предпочтительно удельная масса плотного полиуретана составляет больше 0,8 г/см3, особенно предпочтительно больше 0,9 г/см3 и, в частности, больше 1,0 г/см3.
Помимо полиуретановой реакционной смеси и минерального материала смесь для получения дорожных покрытий согласно изобретению может также содержать другие добавки. Предпочтительно добавки содержат материалы, которые препятствуют образованию натеков связующего вещества из минерального материала. В качестве таких добавок могут прибавляться, например, органические волокна, такие как целлюлозные волокна. Кроме того, могут добавляться полимеры, которые в настоящее время также уже используются в применяемых системах на основе битума. Прежде всего, таковыми являются неопрен, стирол-бутадиен-стирол в виде блок-сополимеров или их смесей, также как и все другие известные каучуки и их смеси. Добавки могут прибавляться как непосредственно к смеси минералов в виде порошка или гранулята, так и быть диспергированы в одном из полиуретановых компонентов.
Получение смесей для изготовления дорожных покрытий согласно изобретению не является ограниченным. Так, получение может осуществляться, например, в смесительном устройстве, в которое вносится минеральный материал, а исходные компоненты для получения полиуретановой реакционной смеси вносятся, например, с помощью распыления. При этом добавки, которые следует внести при необходимости, предпочтительно добавляются к смеси в соответствующий предпочтительный момент времени. Так, например, они могут быть растворены или свободно распределены в одном из компонентов реакционной смеси, например, в одном из компонентов от а) до е), и добавляться к смеси вместе с этими компонентами. Также добавки могут прибавлять к смеси в индивидуальном виде. Например, целлюлозные волокна могут добавляться к такому моменту времени, что они будут находиться в смеси для получения дорожных покрытий гомогенно распределенными, но не помешают в процессе перемешивания. При этом смесь для получения дорожных покрытий согласно изобретению может быть получена, например, согласно способу, описываемому в немецком патенте DE 19632638. Кроме того, возможно также сначала получить полиуретановую реакционную смесь, а затем смешать ее с минеральным материалом и при необходимости с другими добавками. В другом варианте исполнения минеральный материал при необходимости может быть сначала смешан с некоторыми компонентами реакционной смеси, например с компонентом b), а также, в случае их наличия, с компонентами от с) до е), а затем в смесительное устройство еще добавляются недостающие компоненты, например компонент а).
Предпочтительно используемые гидрофобные полиуретановые реакционные смеси отличаются особенно хорошими технологическими характеристиками. Так, эти полиуретановые реакционные смеси, а также получаемые из них полиуретаны, обнаруживают особенно хорошее сцепление, в частности, также с влажными материалами, такими как мокрый минеральный материал. Несмотря на присутствие воды, отверждение полиуретановой реакционной смеси протекает практически до плотного состояния. Следовательно, высушивание минерального материала перед получением смеси не является категорически необходимым.
При нанесении смеси для получения дорожных покрытий согласно изобретению на материал основания не является необходимым, чтобы материал основания был сухим. Неожиданным образом удается также при наличии мокрого материала основания получить хорошее сцепление между дорожным покрытием и материалом основания. При этом в качестве материала основания, так называемого несущего или соответственно связующего слоя, предпочтительно используется такой же материал, как тот, что применяется в дорожном строительстве с применением битума.
В другом варианте исполнения для получения материала основания может также использоваться смесь, содержащая полиуретановую реакционную смесь согласно изобретению и минеральный материал. При этом в качестве минерального материала применяется минеральный материал, обычно используемый для получения материала основания. При этом распределение размера зерна в минеральном материале для получения материала основания соответствует распределению размера зерна в минеральном материале, используемом обычно для получения материала основания в дорожном строительстве с применением битумов. Помимо минерального материала и полиуретановой реакционной смеси смесь для получения материала основания также может содержать другие вещества, например битумы, или вещества, такие как те, что обычно применяются для получения материала основания. При этом получение смеси предпочтительно осуществляется аналогично получению смеси для получения дорожных покрытий.
Эта смесь для получения материала основания может наноситься, например, на насыпной щебень, а затем предпочтительно уплотняться и отверждаться. При этом также могут использоваться несколько слоев материала основания, причем они различаются, например, содержанием полиуретановой реакционной смеси и/или распределением размера зерна в минеральном материале.
После нанесения смеси для получения дорожных покрытий согласно изобретению она еще может быть посыпана песком. При необходимости смесь перед посыпанием может быть слегка уплотнена.
После нанесения на материал основания смесь для получения дорожных покрытий согласно изобретению уплотняется. При этом обработка ведется предпочтительно с использованием прижимного давления больше 5 Н/см2. Особенно предпочтительно для уплотнения используется каток, который уплотняет смесь для получения дорожных покрытий согласно изобретению с линейной нагрузкой, составляющей от 7 кг/см до 50 кг/см, в частности от 10 кг/см до 40 кг/см. При этом такой каток также может быть использован в режиме вибрации. Неожиданным образом, дорожные покрытия, в частности, с высокой степенью уплотнения обнаруживают низкую подверженность полиуретана гидролизу и действию циклов замораживания-оттаивания.
Дорожные покрытия для улиц, дорог и других поверхностей транспортных сооружений согласно изобретению предпочтительно наносят слоем толщиной более 0,5 см. В отдельных случаях, например в случае взлетно-посадочных полос, возможна толщина слоя до одного метра. Особенно предпочтительно толщина слоя дорожного покрытия составляет от 1 до 10 см, прежде всего от 2 до 6 см. При этом массовая доля полиуретановой реакционной смеси и при необходимости внесенных добавок составляет предпочтительно от 1 до 20 мас.%, особенно предпочтительно от 2 до 15 мас.% и, в частности, от 5 до 10 мас.% в пересчете на общую массу смеси для получения дорожных покрытий согласно изобретению.
Соединение между минеральным материалом и связующим веществом согласно изобретению является очень прочным. Кроме того, в частности, при использовании соединений с гидроксильными функциями, содержащих гидрофобные группы, это приводит к практически полному отсутствию гидролитического расщепления полиуретана, а, следовательно, к очень продолжительному сроку службы дорожных покрытий, полученных по способу согласно изобретению. Дорожные покрытия согласно изобретению обладают особенной способностью нести нагрузку, а следовательно, подходят для всех поверхностей улиц, дорог и транспортных сооружений, особенно для взлетно-посадочных полос и сильно загруженных улиц по классам (категориям) застройки от V до I, в частности от III до I, и взлетно-посадочных полос, причем в случае улиц класса застройки V речь идет о прилегающих боковых улицах, в случае улиц класса застройки I - о скоростных автомагистралях и улицах для скоростного движения. При этом в качестве минерального материала предпочтительно используются материалы, рекомендуемые для каждого конкретного класса застройки.
Другим преимуществом дорожных покрытий согласно изобретению является их хорошая экологическая безопасность. Так, использованные дорожные покрытия, в противоположность дорожным покрытиям на основе битума, не должны подвергаться утилизации как загрязняющие отходы. Также исключается дорогостоящее с точки зрения потребления энергии изготовление, благодаря чему в способе получения выбрасывается меньшее количество CO2. Особенно при использовании гидрофобных реакционных смесей это неожиданно приводит к низкому образованию повреждений, вызываемых морозом. Другим преимуществом дорожных покрытий согласно изобретению являются низкие затраты на ремонт. Так, достаточно на месте получить в небольшом количестве без нагревания смесь для получения дорожного покрытия, нанести ее на поврежденное место и уплотнить. Кроме того, по истечении нескольких лет механические свойства дорожных покрытий согласно изобретению не изменяются. Другим преимуществом дорожных покрытий согласно изобретению является улучшенная устойчивость к скольжению на влажной дороге, в частности для случая дорожных покрытий с высоким содержанием полиуретана по сравнению с дорожными покрытиями с высокой долей битума.
Далее данное изобретение подробно объясняется в рамках примеров.
Примеры
Полиуретановая реакционная смесь 1
Смешивали друг с другом 100 мас.ч. полиольного компонента системы Elastan 6551/101 и 50 мас.ч. композиции IsoPMDI 92140, содержащей дифенилметандиизоцианат (МДИ).
Образец 1
В перемешивающем аппарате смешивают друг с другом 10 мас.ч. полиуретановой реакционной смеси 1 и 100 мас.ч. минеральной смеси (размер зерна 1/3, фирмы Piesberger), помещают в форму 100×100×100 мм и уплотняют с использованием прижимного давления 8,5 Н/мм2.
Свойства полученного Образца 1 после выдерживания промежутка времени более 24 часов были определены согласно стандартам DIN EN 12390-3, DIN CEN/TS 12390-9, DIN 18035-5 и DIN EN 12697-22 и приводятся в Таблице 1.
Сопротивление скольжению и шероховатость были оценены как положительные в независимом испытательном учреждении.
Из Таблицы 1 видно, что полученный Образец 1 обладает большой устойчивостью, в частности, к выветриванию и деформации (образованию колеи), а следовательно, может применяться в качестве материала для дорожных покрытий.
Изобретение относится к строительству, а именно к способу получения дорожных покрытий для улиц, дорог и других поверхностей транспортных сооружений. Технический результат: получение дорожного покрытия, которое может получаться и укладываться, не загрязняя окружающую среду, имеющего высокую допустимую нагрузку, нечувствительного по отношению к старению связующего вещества. Способ получения дорожных покрытий для улиц, дорог и других поверхностей транспортных сооружений, при котором получают смесь, содержащую минеральный материал и полиуретановую реакционную смесь, а также при необходимости другие добавки, наносят ее на материал основы, уплотняют с использованием прижимного давления по меньшей мере 5 Н/см2 и отверждают, причем по существу обработка ведется без применения растворителей, а полиуретановая реакционная смесь может быть получена при смешивании: а) изоцианатов с b) соединениями, содержащими, по меньшей мере, два атома водорода, активных в отношении изоцианатов, которые содержат гидроксифункциональное соединение с гидрофобными группами, а также при необходимости, с) агентами удлинения цепи и/или агентами полимерной сшивки, d) катализаторами и е) общепринятыми добавками. Также описаны дорожные покрытия, полученные указанным способом. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 табл.
1. Способ получения дорожных покрытий для улиц, дорог и других поверхностей транспортных сооружений, при котором получают смесь, содержащую минеральный материал и полиуретановую реакционную смесь, а также при необходимости другие добавки, наносят ее на материал основы, уплотняют с использованием прижимного давления по меньшей мере 5 Н/см2 и отверждают, причем, по существу, обработка ведется без применения растворителей, а полиуретановая реакционная смесь может быть получена при смешивании:
a) изоцианатов с
b) соединениями, содержащими по меньшей мере два атома водорода, активных в отношении изоцианатов, которые содержат гидроксифункциональное соединение с гидрофобными группами, а также при необходимости
c) агентами удлинения цепи и/или агентами полимерной сшивки,
d) катализаторами и
e) общепринятыми добавками.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что материал основы может быть получен нанесением и отверждением смеси из минерального материала и полиуретановой реакционной смеси.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве изоцианата а) используют ароматические изоцианаты.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве изоцианата а) используют алифатические изоцианаты или смеси из алифатических и ароматических изоцианатов.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидроксифункциональное соединение с гидрофобными группами содержит гидроксифункциональное синтетическое жирное соединение.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что соединение b), содержащее по меньшей мере два атома водорода, активных в отношении изоцианатов, содержит гидроксифункциональное синтетическое жирное соединение, а также ароматическую углеводородную смолу, модифицированную фенолом.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что средняя функциональность соединения b), содержащего по меньшей мере два атома водорода, активных в отношении изоцианатов, больше 2.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что доля полиуретановой реакционной смеси в дорожном покрытии составляет от 1 до 20 мас.% в пересчете на общую массу смеси для получения дорожного покрытия.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что минеральный материал большей частью содержит дробленый материал.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что смесь для получения дорожного покрытия содержит добавки.
11. Способ по п.9, отличающийся тем, что смесь для получения дорожного покрытия в качестве добавок содержит волокна.
12. Способ по одному из пп.1-11, отличающийся тем, что толщина слоя дорожного покрытия составляет от 0,5 до 15 см.
13. Дорожные покрытия для улиц, дорог и других поверхностей транспортных сооружений, которые получаются по способу согласно одному из пп.1-12.
| DE 19733588 A1, 18.02.1999 | |||
| ПОЛИУРЕТАНОВЫЙ СОСТАВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОКРЫТИЙ | 2001 |
|
RU2215013C2 |
| WO 2005075741 A1, 18.08.2005 | |||
| DE 19651749 A1, 18.06.1998. | |||
