針對瀝青添加劑的瀝青改性處理系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種用于生產(chǎn)改性瀝青粘結(jié)劑組合物的處理方法，其涉及在攪拌球磨機中混合瀝青粘結(jié)劑和至少一種瀝青添加劑和/或瀝青改性劑，以使所述混合物進行混合、剪切、沖擊和研磨。
【專利說明】針對瀝青添加劑的瀝青改性處理系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體上涉及包括改性浙青組合物的浙青產(chǎn)品。更特別地，本發(fā)明涉及用于形成改性浙青組合物的方法和設(shè)備，其包括用于產(chǎn)生在浙青產(chǎn)品中使用的性能增強的浙青組合物的混合系統(tǒng)和處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋪路浙青組合物使用來源于原油的浙青膏來常規(guī)制造。近年來，浙青和原油的價格已迅速增長。除了這些基礎(chǔ)組分的價格增長以外，由于添加劑的成本和將這些添加劑加入浙青粘結(jié)劑所需的時間和能量，涉及將添加劑和浙青粘結(jié)劑組合的制造成本也有相當(dāng)大的增加。
[0003]鋪路組合物中使用浙青粘結(jié)劑必須滿足性能標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，從而被認定為可用于鋪路用途。常規(guī)浙青組合物一般不能滿足所有性能標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。無法滿足這類性能標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定可導(dǎo)致道路在高溫中過軟，而在低溫中過脆。
[0004]常規(guī)浙青粘結(jié)劑被認為是不摻雜(neat)的粘結(jié)劑，且不含添加劑。改性浙青粘結(jié)劑可包含包括聚合物、粒狀生膠、硬浙青(gilsonite)、頁巖、木瓦和其它改性劑的各種添加齊Li。這些添加劑在浙青制造終端或熱拌浙青(hot mix asphalt)工廠添加,且它們目前都具有它們自己獨特的添加過程。
[0005]Maldonado等人的美國專利4，145，322號公開了即使在低溫下也具有優(yōu)良機械性質(zhì)的含有包括二烯和苯乙烯基團的嵌段共聚物的浙青-聚合物組合物的制備方法。
[0006]Butler等人的美國專利6，972，047號公開了用于改進浙青組合物的方法,所述方法涉及向浙青添加包括至少一種浙青巖的合成稀釋油(synthetic flux oil)和包括環(huán)燒或石蠟烴油的載體油。
[0007]Zickell等人的美國專利申請公開2011/0049275號公開了回收浙青瓦(asphaltshingle)材料的方法,其涉及將浙青瓦材料低溫研磨為細粉或并入浙青的材料。超微磨碎機(attritor)用于分解材料。
[0008]Kalkanoglu等人的美國專利申請公開2010/0129667號公開了由回收的屋面材料制成的屋面產(chǎn)品。回收的屋面材料可在超微磨碎機或其它介質(zhì)混合機中處理，從而減少屋面顆粒的大小，進而避免屋面產(chǎn)品弱的撕裂強度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]根據(jù)本發(fā)明的各種特征、特性和實施方案隨著其描述的進行將變得顯而易見，本發(fā)明提供一種改性浙青粘結(jié) 劑組合物的生產(chǎn)方法，所述方法包括:
[0010]提供攪拌球磨機(stirredball mill)；
[0011]添加浙青粘結(jié)劑至所述攪拌球磨機中，所述浙青粘結(jié)劑包括未改性浙青(virginasphalt)；
[0012]添加至少一種浙青添加劑至攪拌球磨機中；添加大量研磨介質(zhì)至攪拌球磨機；[0013]在加熱條件下在攪拌球磨機中混合浙青粘結(jié)劑、至少一種浙青添加劑和研磨介質(zhì)，從而引起所述混合物的混合、剪切、沖擊和研磨；和
[0014]將與在不同于攪拌球磨機的裝置中處理的浙青和添加劑的相似混合物相比具有改進的性能特性的改性浙青組合物回收。
[0015]本發(fā)明進一步提供通過所述處理方法生產(chǎn)的改性浙青粘結(jié)劑組合物和包括改性浙青組合物和聚集材料的鋪路組合物。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]將參考如圖描述本發(fā)明，所述附圖僅以非限制性實例示出，其中:
[0017]圖1為超微磨碎機的示意圖，其描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的改性浙青組合物的生產(chǎn)過程。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明旨在用于形成改性浙青組合物的方法和設(shè)備，包括用于產(chǎn)生在浙青產(chǎn)品中使用的性能增強的浙青組合物的混合系統(tǒng)和處理方法。
[0019]本發(fā)明進一步提供用于形成改性浙青粘結(jié)劑組合物的浙青添加劑混合系統(tǒng)和處
理方法。
[0020]所述處理方法能夠?qū)⒄闱嗵砑觿?，例如頁巖添加劑、屋面木瓦、硬浙青、回收的浙青路面或其它溶劑可溶性材料與未改性浙青共混。本發(fā)明提供用于浙青鋪路及其他用途的改性浙青粘結(jié)劑。用于浙青和添加劑一起處理的方法出乎意料地使所得浙青粘結(jié)劑產(chǎn)生增強的高溫性能特性。
[0021]本發(fā)明的處理方法涉及使浙青和添加劑進行混合、剪切、沖擊和研磨的組合。
[0022]利用包含內(nèi)部攪拌研磨介質(zhì)的研磨機(grinding mill)進行浙青和添加劑的混合、剪切、沖擊和研磨；這些單元通常稱作攪拌球磨機。超微磨碎機為此類裝置的實例；超微磨碎機由容器、研磨介質(zhì)和混合臂(mixing arm)構(gòu)成。當(dāng)混合臂在高rpm下旋轉(zhuǎn)時,其使得介質(zhì)產(chǎn)生渦流，而對容器內(nèi)部的材料產(chǎn)生剪切和沖擊力。Zoz的美國專利5，464，163號和Lessells等人的美國專利3，458，144號示例了常規(guī)超微磨碎機。根據(jù)本發(fā)明可使用任何類型的球磨機，其包括但不限于，水平或垂直的球磨機以及其中外壁和/或內(nèi)軸旋轉(zhuǎn)(或一個為靜止的)的那些球磨機。
[0023]圖1為超微磨碎機的示意圖，其描述了根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案的改性浙青組合物的生產(chǎn)過程。
[0024]示于圖1的超微磨碎機包括容器I，其具有加熱套或其它手段來加熱容器I的內(nèi)容物，以及延伸至容器中的混合棒2，其如所描述的包括從混合棒2的中央可旋轉(zhuǎn)軸向外延伸的多個臂3。
[0025]參考數(shù)字4表示設(shè)置在容器I中的研磨介質(zhì)，在本發(fā)明中的目的是為了與混合棒2和容器I的壁一起預(yù)熱到至少為要在超微磨碎機中處理的材料的軟化點或之上。
[0026]如所描述的，浙青粘結(jié)劑5 (例如未改性浙青)和期望的添加劑6 二者(單獨或一起)添加至容器I中。在處理后，改性浙青7可從容器I中移除。
[0027]可用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的改性浙青組合物的添加劑包括，但不限于聚合物、粒狀生膠、硬浙青、頁巖、木瓦和其它改性劑。優(yōu)選地，添加劑具有約I至約99%的浙青中的溶解度。
[0028]實施例[0029]在下述實施例中，使用包括具有加熱套、其中流通熱油以便保持產(chǎn)品在高于軟化點的情況下混合的容器的超微磨碎機。研磨介質(zhì)由具有3/8至1/4英寸直徑的硬不銹鋼球制成。添加要在容器中處理的混合物直至容器大約3/4滿。容器內(nèi)部的混合棒具有位于容器中央的旋轉(zhuǎn)軸的不同層面上的多個臂。當(dāng)混合棒在約450rpm以上的高rpm下旋轉(zhuǎn)時,其使得混合物產(chǎn)生渦流并對容器內(nèi)部的材料產(chǎn)生剪切和沖擊力。將未改性浙青和添加劑單獨或一起作為組合漿料添加至超微磨碎機。在超微磨碎機中處理后，所得材料為供給材料的均一混合物,其根據(jù)本發(fā)明包括改性浙青粘結(jié)劑。
[0030]在這些實施例中，浙青粘結(jié)劑組合物根據(jù)下述方法制備。將添加劑與未改性浙青混合。超微磨碎機容器、研磨介質(zhì)和混合棒全部預(yù)熱至約350 °F。將要處理的混合物添加至超微磨碎機，并引入氮氣層(nitrogen blanket)來防止混合期間的氧化。混合棒在400-500rpm下旋轉(zhuǎn)。將研磨介質(zhì)和浙青添加劑混合物潤流7.5_12分鐘。在該過程中,研磨介質(zhì)提供剪切和沖擊力來減少浙青添加劑粒徑。在大小減少的過程中，添加劑的內(nèi)部組分暴露并與未改性浙青均一共混。超微磨碎機不僅更完整地混合，而且還除去某些添加劑顆粒上的外涂層，暴露更多的浙青添加劑的浙青相容部分。
[0031]添加至未改性浙青的添加劑的量具有2%至90%的非常廣泛的范圍，依賴于添加劑的特性和所需要的期望性能標(biāo)準(zhǔn)。添加劑的最優(yōu)范圍在5%和28%之間，基于浙青的重量。
[0032]實施例的數(shù)據(jù)如下示于表1:
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種改性浙青粘結(jié)劑組合物的生產(chǎn)方法，其包括: 提供攪拌球磨機； 添加浙青粘結(jié)劑至所述攪拌球磨機中，所述浙青粘結(jié)劑包括未改性浙青； 添加至少一種浙青添加劑至所述攪拌球磨機中； 添加研磨介質(zhì)至所述攪拌球磨機； 然后在加熱條件下在所述攪拌球磨機中混合所述浙青粘結(jié)劑、所述至少一種浙青添加劑和研磨介質(zhì)，從而引起所述混合物的混合、剪切、沖擊和研磨；和 將與在不同于攪拌球磨機的裝置中處理的浙青和添加劑的相似混合物相比具有改進的性能特性的改性浙青組合物回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性浙青粘結(jié)劑組合物的生產(chǎn)方法，其中所述攪拌球磨機為超微磨碎機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性浙青粘結(jié)劑組合物的生產(chǎn)方法，其中所述至少一種浙青添加劑包括聚合物、粒狀生膠、硬浙青、頁巖、木瓦的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性浙青粘結(jié)劑組合物的生產(chǎn)方法，其中所述至少一種浙青添加劑包括聚合物、粒狀生膠、硬浙青、頁巖、木瓦的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性浙青粘結(jié)劑組合物的生產(chǎn)方法，其中所述超微磨碎機包括以約400至約500rpm旋轉(zhuǎn)的攪拌棒。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性浙青粘結(jié)劑組合物的生產(chǎn)方法，其中所述超微磨碎機包括以至少約400rpm旋轉(zhuǎn)的攪拌棒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性浙青粘結(jié)劑組合物的生產(chǎn)方法，其中所述浙青添加劑的總量為約2至約90wt.%，基于浙青粘結(jié)劑和浙青添加劑的總重量。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性浙青粘結(jié)劑組合物的生產(chǎn)方法，其中所述浙青添加劑的總量為約5至約28wt.%，基于浙青粘結(jié)劑和浙青添加劑的總重量。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性浙青粘結(jié)劑組合物的生產(chǎn)方法，其中所述浙青添加劑的總量為約2至約90wt.%，基于浙青粘結(jié)劑和浙青添加劑的總重量。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改性浙青粘結(jié)劑組合物的生產(chǎn)方法，其中所述浙青添加劑的總量為約5至約28wt.%，基于浙青粘結(jié)劑和浙青添加劑的總重量。
11.一種改性浙青粘結(jié)劑組合物，其通過權(quán)利要求1所述的方法制得。
12.一種改性浙青粘結(jié)劑組合物，其通過權(quán)利要求1所述的方法制得。
13.一種鋪路組 合物，其包括權(quán)利要求1所述的改性浙青粘結(jié)劑組合物和聚集材料。
14.一種鋪路組合物，其包括權(quán)利要求2所述的改性浙青粘結(jié)劑組合物和聚集材料。
【文檔編號】C08L95/00GK103814088SQ201280040130
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月17日
【發(fā)明者】C·百富勤, A·雷德曼, 張希舜, A·J·克里基 申請人:遺產(chǎn)研究組