1. No category

(12) Oversettelse av
(11) NO/EP 2389415 B1
europeisk patentskrift
(19)
NORGE
NO
(51) Int Cl.
C08L 95/00 (2006.01)
C09D 195/00 (2006.01)
Patentstyret
(21)
Oversettelse publisert
2014.12.29
(80)
Dato for Den Europeiske
Patentmyndighets
publisering av det meddelte
patentet
2014.08.13
(86)
Europeisk søknadsnr
10703129.6
(86)
Europeisk innleveringsdag
2010.01.21
(87)
Den europeiske søknadens
Publiseringsdato
2011.11.30
(30)
Prioritet
2009.01.22, NL, 2002442
(84)
Utpekte stater
AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR
HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL
PT RO SE SI SK SM TR
(73)
Innehaver
Van Weezenbeek International B.V., 34, Ampèrestaat, 1704 SN Heerhugowaard,
NL-Nederland
(72)
Oppfinner
VENEMA, Jeroen, Berend, Zuiderzeepark 102, NL-1024 MH Amsterdam, NLNederland
EIJKENBOOM, Antonius, Caspar, Johannes, Westfrieslandsingel 102, NL-1705 DC
Heerhugowaard, NL-Nederland
VAN WEEZENBEEK, Koen, Dimitri, Tine Tammesplantsoen 19, NL-1705 NB
Heerhugowaard, NL-Nederland
VAN WEEZENBEEK, Sebastiaan, Joannes, Frieseweg 76, NL-1823 CE Alkmaar,
NL-Nederland
(74)
Fullmektig
Bryn Aarflot AS, Postboks 449 Sentrum, 0104 OSLO, Norge
(54)
Benevnelse
(56)
Anførte
publikasjoner
Fremgangsmåte for å fornye en bitumenholdig sammensetning
EP-A- 1 642 935
KURIAKOSE A P ET AL: "Bitumenous paints from refinery sludge" SURFACE AND COATINGS
TECHNOLOGY 20010801 ELSEVIER NL, vol. 145, no. 1-3, 1 August 2001 (2001-08-01), pages
132-138, XP002525326
DATABASE WPI Week 197243 Thomson Scientific, London, GB; AN 1972-69548T
XP002525327 & JP 47 041726 B (MITSUBISHI PETRO-CHEMICAL) 1 January 1972 (1972-0101)
NO/EP2389415
1
Fremgangsmåte for å fornye en bitumenholdig sammensetning
Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for å fornye en
bitumenholdig sammensetning.
5
I tidligere teknikk er flere metoder kjent for å fornye bitumenholdige
sammensetninger. Et eksempel av dette er vist i R. Romera, prosjekt 1992-1993/ISSN
0361-1981, Transportation Research Board of the National Academies, Spania,
"Rheological Aspects of the rejuvenation of aged bitumen", 27. juni 2005. Her er
følgende fornyende tilsetningsstoffer testet: kommersiell aromatisk olje, resirkulert
10
aromatisk motorolje og myk bitumen med penetrasjon 150/200. Forskning viste at
den beste sammensetningen inneholdt 80% gammel bitumen i kombinasjon med 20%
motorolje. Ingen olje fra cashewnøtteskall er nevnt.
Også WO/2008/084014, i navnet til Shell Internationale Research Maatschappij
BV i Haag (NL), viser en fornyer og en fremgangsmåte for resirkulering av asfalt. Som
15
fornyer anvendes en sammensetning omfattende bitumen og palmeolje.
Eksempler på andre kjente fornyere fra kjent teknikk er paraffiner og rapsolje
etc. Disse fornyerne har imidlertid akkurat som palmeolje den viktige ulempe at de
gjør bitumenet for mykt, hvorved viskositeten til den bitumenholdige sammensetningen, for eksempel asfalt, også blir for lav. For asfalt, for eksempel, på grunn av
20
disse virkende midlene, reduseres vedheften til aggregatet, hvorved asfaltens
slitestyrke forringes. I tillegg er disse virkende midlene lite blandbare med bitumenet.
Videre finnes det petrokjemiske harpikser som kan anvendes som fornyere for
bitumenholdige sammensetninger, men disse er veldig dyre.
I kjent teknikk er det kjent å resirkulere asfalt og andre bitumenholdige
25
sammensetninger. For dette formål blir sammensetningene vanligvis malt opp og
tilsatt i nye sammensetninger som skal fremstilles eller blir resirkulert som sådanne
med tilsetting av passende tilsetningsstoffer. I dette tilfellet må alltid også ny, fersk
bitumen tilsettes i sammensetningen for å sikre bearbeidbarhet og kvalitet
(slitestyrke, levetid) for sammensetningen. Med andre ord har sammensetninger
30
bestående utelukkende av resirkulert bitumenholdig materiale med gode egenskaper
for bruk i praksis vist seg å være umulig å oppnå inntil nå. Selv om slike
sammensetninger finnes, blir disse anvendt til formål hvor deres dårlige egenskaper er
uvesentlige. For eksempel blir maskinbearbeidet asfalt gjenbrukt uten tilsetning av
fersk bitumen for å forsterke langs veikanten. Et slikt materiale er imidlertid
35
fullstendig uegnet til bruk som nytt veidekke.
Mengden av tilgjengelig egnet bitumen har avtatt betydelig de senere år. Dette
er en konsekvens av det faktum at petroleum blir destillert ved stadig økende
NO/EP2389415
2
temperaturer, hvorved mindre og mindre tunge fraksjoner blir igjen. Videre blir tunge
fraksjoner oppgradert for å frembringe mer nyttige og derfor mer verdifulle produkter.
Dette gjør ikke bare at mengden av tilgjengelig bitumen avtar, men også at kvaliteten
blir dårligere. Som følge av dette blir i dag bitumen også fremstilt ny fra andre
5
kjemiske substanser.
Bitumenholdige sammensetninger er veldig følsomme for aldring og må derfor
byttes ut i tide ettersom egenskapene forringes med tiden. Aldring av bitumenholdige
sammensetninger kan forårsakes av forskjellige mekanismer, omfattende oksidasjon,
fordampning av substanser, UV-angrep, eksudasjon og orientering. I denne prosessen
10
blir maltener delvis omdannet til asfaltener, hvorved materialet blir sprøere. Ved
aldring forringes de gunstige egenskapene for bearbeiding og påføring i kvalitet.
Sammensetningene blir gjerne hardere, mer sprø, mindre fleksible og med tiden
mindre og mindre resirkulerbare.
Bitumen blir stort sett anvendt i asfalt for veibygging. Under påvirkning av
15
erosjon og vær eldes asfalt forholdsvis raskt og vanligvis må asfalt fornyes i løpet av ti
år. For dette formål blir asfalten fjernet fra veidekket og redusert i størrelse gjennom
oppmaling. Dette oppmalte produktet blir resirkulert i små mengder ved fremstilling
av ny asfalt. Virkelig resirkulering av slik oppmalt asfalt samtidig som gode asfaltegenskaper opprettholdes er i dag bare mulig med veldig høye kostnader, for
20
eksempel ved å tilsette kjemiske spesialsubstanser eller fersk bitumen.
I kjent teknikk foreligger det derfor et behov for en fremgangsmåte for å
fornye bitumen, slik at gamle bitumenholdige sammensetninger kan resirkuleres.
Frem til i dag har dette tilsynelatende vært umulig eller bare mulig med veldig
kostnadskrevende metoder.
25
Foreliggende oppfinnelse har til formål å dekke nevnte behov og tilveiebringer
for dette en fremgangsmåte for å fornye bitumenholdige sammensetninger, nevnte
fremgangsmåte omfattende å tilsette en destillasjonsrest av cashewnøtteskallvæske
(CNSL) i den bitumenholdige sammensetningen, der nevnte destillasjonsrest
frembringes gjennom destillasjon av cashewnøtteskallvæske opp til en temperatur på
30
mellom 250 og 350°C, fortrinnsvis opp til en temperatur på mellom 300 og 340°C, og
mest foretrukket opp til en temperatur på mellom 310 og 320°C, og nevnte
destillasjonsrest består hovedsakelig av en blanding av polymerisasjonsprodukter av
3-pentadecenylfenol og 3-pentadekadienylresorcinol i form av en alkylfenolharpiks
som er flytende ved romtemperatur og er ikke-reaktiv.
35
Overraskende viste det seg at ved tilsetting av en forholdsvis liten mengde
denne spesifikke destillasjonsresten av CNSL, bitumenet i sammensetningen fornyes
slik at dets egenskaper forbedres og bitumenet igjen gjøres egnet til dets vanlige
NO/EP2389415
3
anvendelser. I noen tilfeller er det fornyede bitumenet til og med bedre enn fersk
fremstilt bitumen med henblikk på visse egenskaper.
Destillasjonsresten av CNSL som må tilsettes er ikke irriterende slik at den kan
behandles på passende måte uten uheldige konsekvenser for brukeren. Dette er
5
spesielt fordelaktig for eksempel ved veibygging, hvor asfalt blir lagt ved høye
temperaturer. Videre er CNSL et naturlig produkt, som har store tekniske fordeler.
CNSL er en harpiks som trekkes ut fra skallet til cashewnøtter og er tilgjengelig
i store mengder. Denne harpiksen består praktisk talt i sin helhet av fenolforbindelser
med en kjedelengde på hovedsakelig 15 C-atomer med varierende umetningsgrad,
10
metasubstituert i fenolringen.
Den kjente EP-A-1 642 935 viser et bitumenholdig bindemiddel som anvendes
for eksempel ved veibygging, for overflatebehandling og system og fremgangsmåte
for blanding av asfalt. Nevnte bindemiddel omfatter en bitumenbase og et flussmiddel,
for eksempel et reaktivt flussmiddel, så som cashewnøtteskallvæske (CNSL), cardol
15
eller cardanol. CNSL i denne henseende henviser til destillasjonsproduktet og ikke til
destillasjonsresten av cashewnøtteskallvæske. Destillasjonsproduktet er et reaktivt
produkt tiltenkt for å endre egenskaper på en reaktiv måte. Destillasjonsresten ifølge
oppfinnelsen er ikke reaktiv og justerer egenskapene til den bitumenholdige
sammensetningen på en fysisk måte.
20
I kjent teknikk henviser CNSL i hovedsak til det "reaktive" destillasjonsproduktet derav, ikke til den "ikke-reaktive" grønne cashewnøtteskallvæsken oppnådd
ved uttrekking fra cashewnøtteskall og heller ikke til den "ikke-reaktive" destillasjonsresten ifølge oppfinnelsen.
Destillasjonsresten fra CNSL anvendt ifølge oppfinnelsen består hovedsakelig
25
av en blanding av polymerisasjonsprodukter av 3-pentadecenylfenol og 3pentadekadienylresorcinol i form av en alkylfenolharpiks som er flytende ved
romtemperatur. Kjedelengden er omtrent 13-16 karbonatomer.
Med fornyelse av bitumen menes at egenskapene til brukt bitumen forbedres
slik at bitumenet gjenvinner egenskaper som er bedre enn de til det brukte bitumenet,
30
hensiktsmessig sammenliknbare med de til fersk bitumen, og spesielt bedre enn de til
fersk bitumen.
Destillasjonsresten har tjenlig en viskositet som er omfattet mellom 1000 og
30.000 mPa.s-1, fortrinnsvis mellom 1000 og 10.000 mPa.s-1, mer foretrukket mellom
1000 og 2500 mPa.s-1, og den mest foretrukne viskositeten er omtrent 1500 mPa.s-1.
35
En destillasjonsrest med en slik viskositet er spesielt egnet for å fornye bitumen.
I en spesialutførelse av oppfinnelsen har destillasjonsresten en gjennomsnittlig
metningsfaktor på fra 1 til 5, og fortrinnsvis 1,2 til 1,3.
NO/EP2389415
4
De bitumenholdige sammensetningene velges hensiktsmessig fra: bitumen,
asfalt, isolasjonsmateriale, betongdekkemateriale (shore covering material) og
lyddempningsplater.
Alle disse bitumenholdige sammensetningene kan fornyes på en slik måte
5
gjennom tilsetting av den spesifikke destillasjonsresten av CNSL ifølge oppfinnelsen at
disse blir egnet for resirkulering uten tilsetting av fersk bitumen, selv om slik tilsetting
selvfølgelig ikke utelukkes.
For ytterligere å forbedre egenskapene til den fornyede bitumenholdige
sammensetningen kan den bitumenholdige sammensetningen i tillegg dannes med én
10
eller flere av følgende substanser: harpiks, vegetabilsk eller ikke, olje, vegetabilsk
eller ikke, paraffiner, polymerer, så som EVA, SBS, APP, PE, metallocener og syntetisk
voks.
Oppfinnelsen tilveiebringer videre en bitumenholdig sammensetning som er
fornyet med bruk av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.
15
Fortrinnsvis er den fornyede bitumenholdige sammensetningen valgt fra: asfalt,
isolasjonsmateriale, takdekke, betongdekkemateriale, lyddempningsplater.
I det følgende vil oppfinnelsen bli forklart nærmere ved hjelp av et antall
eksempler på fremgangsmåter for å fornye bitumenholdige sammensetninger.
20
Eksempel 1:
Fremgangsmåte for å fornye bitumenholdig resirkulert takshingel.
Takshingelen anvendt var takplater som i omtrent 20 år hadde ligget på tak
forskjellige steder i Nederland. Opphavet til tak-bitumenet var varierende ettersom
25
det i tillegg til etterlatenskaper etter renovering også besto av etterlatenskaper etter
oppryddingsarbeid. Dette gamle bitumenholdige takmaterialet besto av 50 vekt%
bitumen med ataktisk polypropylen (App) (polymermodifisert bitumen) og resten var
fyllstoffer og delemateriale. Denne shingelen ble redusert i størrelse mekanisk.
Videre ble et blandingsområde dannet av shingelen med tilsetting av
30
forskjellige mengder av CNSL-destillasjonsrest oppnådd ved å destillere
cashewnøtteskallvæske opp til en temperatur på 315°C (se tabell 1). Fra dette
området ble prøver utsatt for akselerert aldring ved 80°C i én uke og ved 70°C i 12
uker. Begge aldringene ble utført i samsvar med standardmetoden for kunstig aldring
som beskrevet i NEN-EN 495-5 og også i NEN-EN 129.
35
NO/EP2389415
5
Tabell 1
Test (enhet) APP
tak-bitumen
Tilsats CNSL
Rest (EMC)
Verdi
ny
APPtakbitume
n
0
Verdi
gamm
el
takbitume
n
0
Verdi
gamm
el
takbitume
n
5
Verdi
gamm
el
takbitume
n
10
Verdi
gamm
el
takbitume
n
15
Verdi
gamm
el
takbitume
n
20
Verdi
gamm
el
takbitume
n
25
-15
5
3
-4
-10
-15
19
-10
12
4
-4
-9
-14
-18
-5
12
4
-3
-8
-13
-17
850
700
600
450
620
500
750
630
800
700
820
690
770
620
140
200
195
160
145
135
120
140
200
200
170
150
140
130
150
80
80
100
120
100
90
Fleksibilitet
ved lav
temperat
ur (°C)
Innledning
s-vis
Etter 1
uke, 80°C
Etter 12
uker, 70°C
Strekkfasthet
(N/50mm):
Aksial
Transversal
Flytmotstand (°C)
Innledningsvis
Etter 12
uker, 70°C
Negl-rivestyrke (N)
Disse testene viste at aldringsprosessen med CNSL gikk langsommere i forhold
til shingelen basert på ny bitumen (produksjon 2008).
5
Etter dette ble testområder med teststykker av prøvene med 10% opp til og
inkludert 25% tilsetning av CNSL påført på et tak i Heerhugowaard (NL). Under
bearbeiding fremviste shingelen med 10% og 15% tilsetning av CNSL i det resirkulerte
gamle tak-bitumenet mindre gode bearbeidbarhetsegenskaper. Shingelen var ved en
utetemperatur på 12°C for stiv under bearbeiding. Shingelen med en tilsetning på
10
20% fremviste de beste bearbeidbarhetsegenskapene. Denne sammensetningen likner
mest på den til shingel basert på ny bitumen (produksjon 2008).
Eksempel 2:
Fremgangsmåte for å fornye en bitumenholdig sammensetning av resirkulert,
15
oppmalt asfalt.
NO/EP2389415
6
For asfalttestene ble reologiske tester utført ved å måle viskositeten til
blandinger av gammel bitumen fra veibygging og gammen bitumen fra tak ved
forskjellige temperaturer med iblanding av forskjellige prosentandeler av CNSL-rester,
5
oppnådd ved å destillere cashewnøtteskallvæske opp til en temperatur på 315°C. Se
tabell 2 for resultatene.
Tabell 2
10
Numme
r
Gamme
l takbitume
n
Gamme
l veibitume
n
1
20
75
CNSL
reste
r
EMC
5
2
40
50
10
3
60
25
15
4
80
0
20
5
70/100
100
-
0
-
0
-
Viskosite
t
ved
100°C
40.00
0
49.00
0
57.00
0
74.00
0
fast
4800
Viskosite
t
ved
120°C
7000
Viskosite
t
ved
140°C
1450
Viskosite
t
ved
160°C
650
Viskosite
t
ved
180°C
250
Viskosite
t
ved
200°C
100
7800
1850
750
350
105
8700
2900
850
450
110
11.00
0
fast
1000
5300
1100
675
380
fast
600
8000
300
6300
100
4850
80
I reologitestene ble tak-bitumenet og CNSL anvendt et fast forhold. Forholdet
var 4 deler tak-bitumen: 1 del CNSL-rester (basert på vekt). Tak-bitumenets
opprinnelse var den samme som i testene beskrevet over. Det gamle vei-bitumenet
kom fra oppmaling av ulike asfaltveier. Denne oppmalte asfalten ble varmet opp i en
oppvarmingstrommel og blandet med tak-granulatet. Tak-granulatet ble først
15
forblandet med CNSL-resten og så kaldt tilsatt de forvarmede mineralene og den
oppmalte asfalten i asfaltblanderen. Denne blandingen ble blandet homogen og testet
ytterligere, som vist i tabell 3.
NO/EP2389415
7
Tabell 3
Sammensetning
11/16
8/11
Sand
Fyll(kritt)
Oppmalt materiale
Takgranulat
Takgranulat
bitumen
Bitumen 40/60
CNSL-rester
Totalt
Marshall-stabilitet
Marshall-kvotient
Marshall-strømning
ITS 2 grader
ITS 22 grader
ITS 60 grader
Ind. 20 grader/3t
Lukket asfaltbetong 0/16 med 50% maskinbearbeidet
asfalt
Serie 1
Serie 2
Serie 3
40/60 og
Takgranulat og
Takgranulat og
oppmalt
oppmalt
oppmalt
%
%
%
21,81
21,81
21,81
9,54
7,05
9,54
12,76
8,57
12,76
3,01
3,01
49,90
49,90
49,90
12,11
2,42
3,01
100,0
0,59
100,0
0,59
100,0
Serie 1
7370
1391
5,3
Serie 2
8320
1631
5,1
Serie 3
7710
1402
5,5
415
204
14
1,60
290
102
13
2,67
kPa
kPa
kPa
mm
Av blanding 2 ble et testområde av asfalt påført i et forretningsområde i Breda i
5
juni 2008 med en bredde på 3 m og en lengde på 25 m. Bearbeidingen ble utført på
vanlig måte med en standard asfaltleggingsmaskin og asfalten ble komprimert på
vanlig måte med en stålvalse. Behandlingen av denne asfaltblandingen var identisk
med en normal DAB 0/16. Videre falt asfaltens egenskaper innenfor produksjonsparametrene for DAB 0/16 (se tabellen over)
10
Forklaring av råmaterialene:
Tak-granulat: Dette var en blanding av forskjellige bituminøse takmaterialer
hentet fra oppryddingsarbeid og taktekkingsbedrifter ved utskiftning av gamle
bituminøse tak. Disse etterlatenskapene ble malt opp og homogenisert. De besto
15
hovedsakelig av bitumen APP-modifisert med mineraler og glassfiberforsterkning.
Under oppmaling ble et granulat oppnådd som kunne variere i størrelse fra 0,5 mm til
15 mm.
Oppmalt asfalt: Dette var asfaltgranulat oppnådd ved å male opp gammel eller
skadet asfaltvei. Oppmaling ble utført selektivt slik at forskjellige kvaliteter ble holdt
NO/EP2389415
8
atskilt for eksempel i DAB, STAB, ZOAB og liknende. Etter oppmaling ble granulatet
sortert ved sikting.
CNSL-rest: Dette var et restprodukt fra destillering av ubehandlet
cashewnøtteskallvæske utført opp til 315°C.
5
Alle hovedkomponentene i DAB 0/16 var produkter avledet fra reststrømmer,
og ved å blande inn de beskrevne andelene ble en asfaltsammensetning dannet
svarende til asfalt basert på nye råmaterialer.
NO/EP2389415
9
Patentkrav
1.
Fremgangsmåte for å fornye bitumenholdige sammensetninger, nevnte
fremgangsmåte omfattende å tilsette til de bitumenholdige sammensetningene en
5
destillasjonsrest av cashewnøtteskallvæske (CNSL), der nevnte destillasjonsrester
frembringes gjennom destillering av cashewnøtteskallvæske til en temperatur på
mellom 250 og 350 °C og nevnte destillasjonsrester består hovedsakelig av en
blanding av polymerisasjonsprodukter av 3-pentadecenylfenol og 3-pentadekadienylresorcinol i form av en alkylfenolharpiks som er flytende ved romtemperatur og er
10
ikke-reaktiv.
2.
Fremgangsmåte ifølge krav 1, k a r a k t e r i s e r t v e d at
destillasjonsresten har en viskositet som er omfattet mellom 1000 og 30.000 mPa.s-1,
fortrinnsvis mellom 1000 og 10.000 mPa.s-1, mer foretrukket mellom 1000 og 2500
15
mPa.s-1 og mest foretrukket omtrent 1500 mPa.s-1.
3.
Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, k a r a k t e r i s e r t v e d at
destillasjonsresten har en gjennomsnittlig metningsfaktor på fra 1 til 5, og fortrinnsvis
1,2 til 1,3.
20
4.
Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foregående krav,
k a r a k t e r i s e r t v e d at den bitumenholdige sammensetningen velges fra:
bitumen, asfalt, takdekke, isolasjonsmateriale, betongdekkemateriale og
lyddempningsplater.
25
5.
Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av de foregående krav,
k a r a k t e r i s e r t v e d at de bitumenholdige sammensetningene i tillegg dannes
med én eller flere av følgende substanser: harpiks vegetabilsk eller ikke, olje
vegetabilsk eller ikke, paraffiner, polymerer, så som EVA, SBS, APP, PE, metallocener
30
og syntetiske vokser.
6.
Bitumenholdig sammensetning som er fornyet med bruk av en fremgangsmåte
ifølge ett eller flere av de foregående krav.
35
7.
Bitumenholdig sammensetning ifølge krav 6, k a r a k t e r i s e r t v e d at de
fornyede bitumenholdige sammensetningene er valgt fra: asfalt, isolasjonsmateriale,
takdekkemateriale, betongdekkemateriale og lyddempningsplater.