ВЯЖУЩЕЕ ДЛЯ ЦВЕТНЫХ АСФАЛЬТОБЕТОНОВ Российский патент 2015 года по МПК C08L95/00 C08J11/04 C04B26/26 

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано в качестве вяжущего материала цветного асфальтобетонного покрытия.

Цветные асфальтобетонные покрытия позволяют формировать привлекательную и безопасную городскую среду путем цветовой маркировки дорог, тротуаров, велосипедных дорожек и спортивных площадок.

Известны составы цветных смесей, в которых в качестве связующего материала используют неосветленные дорожные битумы. Недостатком таких составов является невозможность обеспечения асфальтобетону ярких цветов.

Из патента RU2119464, МПК6 С04В 26/26, C08L 95/00, публ. 27.09.1998 г., известно вяжущее для дорожного строительства, включающее битум нефтяной дорожный (96-98%), в качестве полимерной структурирующей добавки масляный раствор синтетического полибутадиенового каучука (1,6-3,0%), а также поверхностно-активную добавку НПС - нефтеполимерную смолу (0,4-1,0%).

Недостатком такого вяжущего является наличие в его составе вязкого битума, свойства которого не позволяют обеспечить яркие цвета, даже за счет введения большого количества пигмента. Для выделения цветных участков дорог необходим материал на основе органического вяжущего, имеющего светлую окраску, которой можно придать различные оттенки и создать яркие цветные смеси.

Известна также проблема утилизации отходов упаковки типа «Терта Пак». В настоящее время в России за год, по сообщению вице-президента по экологии компании "Тетра Пак" А. Барсукова, перерабатывается до 15 тысяч тонн отходов такой упаковки. Предполагается, что к 2020 г. объем промышленной переработки отходов упаковки достигнет 100 тысяч тонн. (см. сообщение РИА «Новости» от 06.03.2013 г., http://ria.ru/eco/20130306/926097596.html).

Из патента RU 121511 U1, МПК D21B 1/34, публ. 27.10.2012 г., известна установка для переработки пищевой упаковки типа «Тетра Пак», благодаря которой после извлечения целлюлозы получают так называемую «полиалюминиевую смесь» из присутствующих в упаковке алюминия и полиэтиленовой пленки.

За прототип заявляемого изобретения взято вяжущее для дорожных асфальтобетонов, известное из патента RU 2418019 C1, МПК C08L 95/00, С04В 26/26, публ. 10.05.2011 г., включающее раствор в индустриальном масле синтетического полибутадиенового каучука СКД (марка П) и нефтеполимерную смолу, которое отличается от известных тем, что дополнительно содержит структурирующие полиолефиновые компоненты из вторичного полиэтилена и окисленного атактического пропилена, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

- нефтеполимерная смола - 43-55;

- индустриальное масло - 24-26;

- каучук - 8-12;

- окисленный атактический полипропилен - 7-10;

- вторичный полиэтилен - 6-9.

Прототип имеет светлую окраску, ему можно придать различные оттенки и создать яркие цветные дорожные покрытия, он обладает хорошим сцеплением с минеральными материалами кислых и основных пород, приемлемой температурой размягчения (62-67°С) и пониженной температурой хрупкости.

Недостатками прототипа являются использование дорогостоящих компонентов - синтетического каучука и окисленного атактического полипропилена, а также недостаточные яркость цвета и долговечность асфальтобетонного покрытия.

Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое изобретение, заключается в создании вяжущего для цветных асфальтобетонов на основе нефтеполимерной смолы, индустриального масла и синтетического каучука, характеризующегося малым числом компонентов, пониженным содержанием синтетического каучука, использованием отходов упаковки типа «Тетра Пак» и обеспечивающего при этом повышенные яркость цвета и долговечность асфальтобетонного покрытия.

Указанный технический результат может быть получен в вяжущем, включающем в себя нефтеполимерную смолу, индустриальное масло и синтетический полибутадиеновый каучук.

Технический результат достигается тем, что вяжущее дополнительно содержит вторичный полимер, полученный при переработке упаковки типа «Тетра Пак», при следующем соотношении компонентов, мас.%:.

нефтеполимерная смола 45-55; индустриальное масло 34-42; синтетический каучук 3,8-6; вторичный полимер 7

Вторичный полимер, полученный при переработке упаковки типа «Тетра Пак», представляет собой смесь полиэтилена низкой плотности, а также полиолефина с активными (акриловыми) функциональными группами, предназначение которых в упаковке в создании химических связей между полиэтиленом и оксидом алюминия и обеспечении нужной адгезии полимерного слоя и алюминиевой фольги, служащей барьерным слоем в упаковке.

В связи с тем, что активные функциональные группы частично сохраняют свою активность при вторичной переработке, их введение в состав связующего способствует лучшей совместимости компонентов связующего между собой, обеспечивая нужные механические свойства асфальтобетона при пониженном содержании дорогостоящих компонентов по сравнению с прототипом.

Во вторичном полимере, описанном выше, присутствуют частицы алюминиевой фольги, которые оказывают положительное влияние на свойства покрытия. Распределенные во вторичном полимере в количестве около 16-20% они отражают солнечное излучение и, таким образом, объективно обеспечивают как повышенную яркость цвета асфальтобетонного покрытия, так и защиту полимерной составляющей от преждевременного старения, связанного с фотохимической деструкцией.

Как видно из приведенного выше состава вяжущего, он отличается от прототипа:

1) увеличенным содержанием индустриального масла;

2) пониженным вдвое содержанием синтетического каучука;

3) отсутствием окисленного атактического полипропилена;

4) заменой вторичного полиэтилена на вторичный полимер, полученный при переработке упаковки типа «Тетра Пак».

Снижение содержания синтетического каучука и отказ от использования в составе вяжущего окисленного атактического полипропилена положительно влияет на стоимость продукта.

Замена вторичного полиэтилена на вторичный полимер, полученный при переработке упаковки типа «Тетра Пак», позволяет использовать в дорожном строительстве отходы упаковки типа «Тетра Пак», присутствующие на рынке России в промышленных масштабах.

Свойства вторичного полимера, в состав которого входят частицы алюминиевой фольги, обеспечивают защиту полимерной составляющей от преждевременного старения, связанного с фотохимической деструкцией, и повышенную яркость цвета асфальтобетонного покрытия.

При реализации изобретения в состав заявляемого вяжущего материала были включены следующие компоненты.

В качестве высокомолекулярного компонента был выбран дивинилстирольный термоэластопласт ДСТ производства Воронежского завода синтетического каучука.

В качестве полимера был использован вторичный полимер, полученный при переработке упаковки типа «Тетра Пак».

В качестве пластификатора использовалось индустриальное масло И-40 (ГОСТ 20799-88).

Для улучшения свойств вяжущего, стабилизации его свойств и повышения адгезии к каменным материалам в состав вяжущего была включена нефтеполимерная лакокрасочная смола НПС производства сланцеперерабатывающего комбината г.Сланцы Ленинградской области (ТУ 38.10916-79). Известно, что нефтеполимерная смола стабилизирует структуру вяжущих и улучшает их деформативные свойства, теплостойкость и сцепление с минеральными материалами.

Для придания окраса асфальтобетону использовался пигмент зеленого цвета (окись хрома) производства «ООО Экспериментальная мастерская технологий искусств», Новосибирская область, село Кубовое, выпускаемый по ТУ 2331-012-59971638-2004.

Технология приготовления вяжущего отличается простотой и заключается в предварительном смешении масла И-40 и ДСТ при температуре +160-180°С до получения однородной массы с последующим введением вторичного полимера, полученного при переработке упаковки типа «Тетра Пак», до его полного растворения при более низкой температуре, последующем введении НПС и при завершении процесса приготовления добавлении пигмента.

Для получения оптимального соотношения компонентов вяжущего были разработаны и испытаны несколько составов. Результаты испытаний представлены в Таблице 1.

Условные обозначения, приведенные в Таблице 1:

ДСТ - синтетический каучук, дивинилстирольный термоэластопласт;

И-40 - индустриальное масло;

ПА - вторичный полимер, полученный при переработке упаковки типа «Тетра Пак»;

НПС - нефтеполимерная лакокрасочная смола;

Пигмент - пигмент зеленого цвета (окись хрома);

П_25,дмм - пенетрация (мера проникновения конуса в вязкую среду) при 25°С, дмм;

КиШ,°С - температура размягчения в соответствии с ГОСТ11506-73.

Таблица 1 № состава Содержание компонента (в %) Наименование показателя ДСТ И-40 ПА НПС Пигмент П_25,дмм КиШ, °С 1 15,0 75,0 3,0 7,0 - 200 73,5 2 3,8 34,2 7,0 55,0 - 77 55,5 3 6,0 42,0 7,0 45,0 - 37 74,5 4 3,8 34,2 7,0 55,0 - 78 55,5 5 3,8 34,2 7,0 55,0 5,0 75 55,0 6 3,8 34,2 7,0 55,0 6,0 75 55,0

Составы №№2, 6 были подвергнуты испытаниям на соответствие ГОСТ Р52056-2003 г. «Вяжущие полимерно-битумные дорожные на основе блок-сополимеров типа стирол-бутадиен-стирол, технические условия» для полимерно-битумного вяжущего ПБВ 60. Результаты испытаний приведены ниже в Табл.2.

Вяжущее было успешно использовано в составе плотной асфальтобетонной смеси типа «Д», включающей в %:

- песок - 44,0;

- известняковый щебень - 50,0;

- минеральный порошок - 6,0.

Оптимальное содержание полимерного вяжущего, установленное опытным путем, составило 8,0%.

Полученная с применением вяжущего асфальтобетонная смесь полностью соответствует физико-механическим требованиям ГОСТ 9128-09, предъявляемым асфальтобетону типа Д II марки.

В процессе испытаний был освоен технологический прием, заключающийся в введении пигмента непосредственно в асфальтобетонную смесь в процессе ее приготовления. Такой способ введения пигмента позволил получить требуемый (зеленый) цвет асфальтобетона.

Таблица 2 Наименование показателей Значения показателей, составы Нормы по ГОСТ Р 52056-2003 для ПБВ 60 №2^∗ №6^∗ Глубина проникания иглы, 0,1 мм, не менее, при температуре:     Не менее 25°С 78 75 60 0°С 35 33 32 Растяжимость, см, не менее, при температуре:     Не менее 25°С 28 27 25 0°С 16 16 11 Температура размягчения по КиШ, °С 55,5 55,0 Не ниже 54 После прогрева при 160°С: потеря в весе, % 1,3 1,1   Эластичность %, при температуре:     Не менее 25°С 87 88 80 0°С 72 72 70 Изменение температуры размягчения после прогрева, °С 4 4,5 Не более 5 Сцепление с известняковым щебнем Отличное Отличное - Однородность Однородное Однородное Однородное Цвет Бесцветный Зеленый - ^∗ Состав №2 - бесцветный, состав №6 - с добавлением пигмента.

Вяжущее было успешно использовано в составе плотной асфальтобетонной смеси типа «Д», включающей в %:

- песок - 44,0;

- известняковый щебень - 50,0;

- минеральный порошок - 6,0.

Оптимальное содержание полимерного вяжущего, установленное опытным путем, составило 8,0%.

Полученная с применением вяжущего асфальтобетонная смесь полностью соответствует физико-механическим требованиям ГОСТ 9128-09, предъявляемым асфальтобетону типа Д II марки.

Приготовленный с использованием заявленного вяжущего цветной асфальтобетон по своим свойствам соответствует требованиям ГОСТ 9128 и при проверке на старение при +160°С в течение 12 часов показал устойчивость к высокой температуре как по физико-механическим характеристикам, так и сохранению яркости цвета.

Разработанный состав вяжущего для цветных асфальтобетонов не известен из уровня техники и отвечает условию патентоспособности «мировая новизна».

Применение вторичного полимера, полученного при переработке упаковки типа «Тетра Пак», в составе вяжущего для цветных асфальтобетонов обеспечивает высокие функциональные свойства вяжущего, в том числе повышенную яркость цвета и долговечность. При этом данное техническое решение не очевидно для среднего специалиста, поэтому оно отвечает условию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».

Простота и доступность технологии изготовления вяжущего, многократно проверенная на практике, подтверждает промышленную применимость заявленного технического решения.

Изобретение относится к дорожно-строительным материалам и может быть использовано в качестве вяжущего материала цветного асфальтобетонного покрытия. Вяжущее для цветных асфальтобетонов включает нефтеполимерную смолу, индустриальное масло, синтетический полибутадиеновый каучук и дополнительно содержит вторичный полимер, представляющий собой смесь полиэтилена низкой плотности, частиц алюминиевой фольги и полиолефина с активными функциональными группами. Соотношение компонентов следующее, мас.%: нефтеполимерная смола - 45-55, индустриальное масло - 34-42, синтетический каучук - 3,8-6, вторичный полимер - 7. Результатом является создание вяжущего для цветных асфальтобетонов, обеспечивающего повышенные яркость цвета и долговечность асфальтобетонного покрытия. 2 табл., 6 пр.

Вяжущее для цветных асфальтобетонов, включающее нефтеполимерную смолу, индустриальное масло и синтетический полибутадиеновый каучук, отличающееся тем, что дополнительно содержит вторичный полимер, представляющий собой смесь полиэтилена низкой плотности, частиц алюминиевой фольги и полиолефина с активными функциональными группами, при следующем соотношении компонентов, мас.%:
нефтеполимерная смола 45-55 индустриальное масло 34-42 синтетический каучук 3,8-6 вторичный полимер 7.