CH361523A - Verfahren zur Herstellung einer sich nicht entmischenden Bitumenmasse - Google Patents

Description

  Verfahren     zur    Herstellung einer sich nicht entmischenden     Bitumenmasse       Die Erfindung betrifft ein     Verfahren    zur Her  stellung einer sich nicht entmischenden Bitumen  masse, die bei Temperaturen über dem     Schmelzpunkt     des Bindemittels weich und bei normalen Tempera  turen fest und widerstandsfähig gegen äussere Druck  beanspruchung ist. Derartige Körper werden in der  Technik als       festfliessend      oder neuerdings mit        Magmoid      bezeichnet (siehe   Strassen und Auto  bahn   1957, Heft 1, Seite 10,   über das     Fliessver-          mögen    dünner     Bitumenfilme     ).

   Stoffe mit solchen  Eigenschaften sind in der Natur zu     finden    ; beispiels  weise gehört     Trinidadseeasphalt    zu dieser     Art    von  Bitumen. Dieses     natürliche    Produkt wurde früher  vielfach zur Herstellung von Asphaltbelägen verwen  det, und wird auch in letzter Zeit wieder als Bei  mischung zu     Strassenbelagsmaterialien    benützt, weil  es hervorragende Stabilitätseigenschaften aufweist.  Diese     sind    dadurch bedingt, dass solche Produkte  etwa zur Hälfte aus feinstem     Mineralstaub    von kol  loidalen Dimensionen bestehen, der im Bitumen sus  pendiert bleibt.

   Die synthetische Herstellung solcher  Produkte war bisher nicht gelungen, weil es unmög  lich war, mit den üblichen Mischverfahren solche  mineralische Feinstoffe mit Bitumen so zu vermen  gen, dass die feinsten     Teilchen        in    Suspension blei  ben ; diese ballen sich     beim    Verrühren mit verflüs  sigtem Bitumen gewöhnlich     zusammen    und setzen  sich auf dem Boden ab, da sie nicht mehr durch Auf  trieb im Bitumen in Schwebe gehalten werden.  



  Der in der Beschreibung verwendete Ausdruck    Bitumen   soll im weitesten     Sinne    ausgelegt wer  den, und soll die eigentlichen Asphaltbitumen, also  Petroleumrückstände, wie auch die Produkte der  Trockendestillation von Kohle, also Teer und Teer  pech umfassen.  



  Gegenstand der     vorliegenden        Erfindung    ist nun  ein Verfahren zur Herstellung einer sich nicht     ent       mischenden     Bitumenmasse,    die bei Temperaturen  über dem Schmelzpunkt des Bindemittels erweicht  und bei normalen Temperaturen fest und wider  standsfähig gegen äussere Druckbeanspruchungen ist,  das dadurch gekennzeichnet ist, dass mineralische       Partikeln,    die     grösstenteils    als     Staubpartikeln    von kol  loidaler Dimension vorliegen, in     einem    geschlossenen  Behälter durch mechanische Einwirkung in einen  Schwebezustand versetzt,

   und in diesem Zustand mit  verflüssigtem Bitumen im Verhältnis von 35-60     9/o     des Gesamtgewichtes der Masse     besprüht    werden.  



  Diese     Bindemittelfilme        zwischen    benachbarten       Staubpartikeln    verhalten sich wie Flüssigkeiten in  kapillaren Räumen und folgen daher dem Gesetz von       Poiseuille.     



  Gemäss diesem Gesetz ist der Widerstand gegen  Fliessen im     Kapillarraum        umgekehrt    proportional  der vierten Potenz des Durchmessers der Kapillare,  im vorliegenden Fall des Wandabstandes zweier be  nachbarter Staubteilchen, also der     Bitumenfihndicke,     und proportional dem Achtfachen der absoluten Vis  kosität.

   Das heisst, dass die     Stabilität    der Masse ein  Maximum erreicht bei     dünnsten        Bindemittelfilmen     und ein Minimum bei geringster Viskosität des       Bindemittels,    dass also die Masse bei Temperaturen  über dem     Schmelzpunkt    des     Bindemittels        flüssig    ist,  dass aber beim Erkalten der     Masse    in     den    zusam  menhängenden     Bitumenfilmen    infolge ihrer kapil  laren Dimensionen     eine    so hohe     innere    Reibung be  steht,

   dass eine Bewegung des Bindemittels relativ zu  den     eingeschlossenen    Festteilchen     erschwert    oder  verunmöglicht wird ; dies     äussert    sich     in    höchster  Stabilität im kalten Zustand.  



  Als     mineralische        Feinstoffe,    die ausschliesslich  oder zum erheblichen Teil aus     Staubpartikeln    von  kolloidalen Dimensionen bestehen, verwendet man  beispielsweise Flugasche,     Silikatmehle,    Glasschleif-      staub und anderen bei der Glasfabrikation anfallen  den Feinstaub.

   Dieses Material wird mit     verflüssigtem     Bitumen im     Verhältnis    von etwa 35-60 O%,     zweck-          mässig        mit        45-55%        des        Gesamtgewichtes        der        Masse     vermischt, und zwar in der Weise, dass jedes     einzelne     Staubteilchen mit einem dünnsten     Bitumenfilm    von  kapillarer Dimension umhüllt wird.

   Diese, jedes       Feststoffteilchen        umhüllendenFilme    bilden ein zusam  menhängendes Flüssigkeitssystem, in welchem die  mineralischen Feststoffe suspendiert bleiben. In die  ser Weise wird auf synthetischem Wege ein Produkt  erhalten, das dem Naturasphalt äusserst     ähnlich    ist,  was     Fliessvermögen    in der Wärme und     Stabilität    im  kalten Zustand anbetrifft.

   Der Naturasphalt gleicher  Herkunft besitzt jedoch immer die gleichen Eigen  schaften, und in vielen Fällen sind die handelsübli  chen Asphaltbitumina nicht in der Lage, alle heute in  der Praxis sich ergebenden Bedingungen zu     erfüllen.     Der grosse Vorteil des     erfindungsgemässen    Verfah  rens     besteht    darin, dass man zur Vermischung     mit     dem mineralischen Staub nicht an ein Bitumen be  stimmter Konsistenz gebunden ist, sondern dass As  phaltbitumen oder Teerpech verschiedenster Quali  täten     erfindungsgemäss    mit dem Staub vermischt  werden können,

   wodurch die Herstellung verschie  denartiger für jeden Bedarf geeigneter Bitumen     möb          lich    ist.  



  Das     erfindungsgemässe    Verfahren wird z. B.       chargenweise    wie folgt durchgeführt: In einen ge  schlossenen Behälter, in dessen unterem Teil zwei  gegenläufig rotierende Wellen, die Wurfschaufeln  tragen, gelagert sind, wird eine Charge von etwa 200  bis 500 kg der     erwähnten        mineralischen    Feinstoffe  von unten oder von der Seite her eingebracht. Im  oberen Teil des Behälters ist ein Düsensystem vor  gesehen, aus dessen Düsen     verflüssigtes    Bindemittel  in genau abgemessener Menge unter Flüssigkeits  druck fein zerstäubt werden kann.

   Durch rasches  Rotieren der     Wurfschaufeln    werden die     staubför-          migen    Partikeln hochgewirbelt, und dadurch im Be  hälterraum oberhalb der drehenden     Schaufeln    vor  übergehend in Schwebezustand gehalten. Während  die     Schaufeln    drehen, wird durch die Düsen von  oben auf die schwebenden     Staubteilchen    verflüssigtes  Bitumen zerstäubt in einer Menge, die     gewichts-          mässig    etwa gleich dem Gewicht der in den Behälter  eingebrachten Partikeln ist.

   Durch das Besprühen der       schwebendenPartikeln    wird jedes einzelne     dieserTeil-          chen    mit einem dünnen     Bitumenfilm    umhüllt. Sobald  die vorbestimmte Menge Bindemittel versprüht ist,  wird der Behälter entleert. Die erhaltene Masse ist  weich, so lange das     Bitumen    eine Temperatur hat,  die höher ist als sein     Schmelzpunkt.    Beim Erkalten  erhärtet die Masse und zeigt grosse Stabilität.  



  Es hat sich gezeigt, dass bei Durchführung des  Verfahrens unter gewissen Bedingungen ein pulver  förmiges oder granuliertes, trockenes Zwischenpro  dukt erhalten wird, das in kaltem Zustand transpor  tiert und aufbewahrt werden kann. Diese Zwischen  stufe wird dann erhalten, wenn die Vermischung der    Feststoffe mit Bitumen im kalten System erfolgt,  d. h. wenn die Feststoffe kalt in den Behälter ein  gefüllt werden, und der Behälter selbst während des  Betriebes gekühlt wird.  



  Unter diesen     Bedingungen    werden sich die schwe  benden, feinsten Staubpartikeln auf den     versprühten     feinen     Bitumentröpfchen    ablagern und jedes Tröpf  chen vollständig mit kalten     Staubteilchen    umhüllen.  Es entsteht ein     granuliertes    lockeres Produkt, in wel  chem das mit Staubteilchen umhüllte Bindemittel un  sichtbar ist, und an der     Oberfläche    der     einzelnen          Körner    die Bindekraft aufgehoben ist. Dieses granu  lierte Material kann transportiert und bis zur Ver  wendung in diesem Zustand gelagert werden.

   Sobald  es auf eine Temperatur über dem     Schmelzpunkt    des  Bitumens erwärmt wird,     kehrt    sich die Phase um und  das flüssig werdende     Bindemittel        verteilt    sich sofort  über die anhaftenden     Mineralstaubteilchen.     



  Wenn der Mineralstaub heiss in den Behälter  gebracht und dieser während des Betriebes mittels  eines Heizmediums über der Schmelztemperatur des  Bindemittels gehalten wird, so werden sich im ersten  Moment der     Bitumenversprühung,    d. h. wenn eine       Bitumenpartikel    in den aufgewirbelten Mineralstaub  eindringt, sofort Staubteilchen auf dem     Bitumentröpf-          chen    anlagern, doch wird unmittelbar nach dem Zu  sammenprallen das heisse Bitumen sich augenblick  lich über die ebenfalls heissen     Staubpartikeln    aus  breiten und diese umhüllen.  



  Das Besprühen lässt sich in etwa einer halben  Minute durchführen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Verfahren zur Herstellung einer sich nicht ent mischenden Bitumenmasse, die bei Temperaturen über dem Schmelzpunkt des Bindemittels erweicht und bei normalen Temperaturen fest und wider standsfähig gegen äussere Druckbeanspruchung ist, dadurch gekennzeichnet, dass mineralische Partikeln, die grösstenteils als Staubpartikeln von kolloidaler Dimension vorliegen,

   in einem geschlossenen Behäl ter durch mechanische Einwirkung in einen Schwebe zustand versetzt und in diesem Zustand mit verflüs- sigtem Bitumen im Verhältnis von 35-60% des Ge- samtgewichtes der Masse besprüht werden. UNTERANSPRÜCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass bei der Besprühung der minera lischen Partikeln mit Bitumen diese Partikeln in kal tem Zustand in den Schwebezustand versetzt und mit heissem Bitumen besprüht werden, wobei die Staub- partikeln sich an die versprühten Bindemitteltröpf- chen anlegen und diese einhüllen, und dadurch die Bindekraft des Bitumens nicht in Erscheinung tritt. 2. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die mineralischen Partikeln bei einer Temperatur besprüht werden, die über dem Schmelzpunkt des Bitumens liegt. 3.

   Verfahren nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass vor der Besprühung sowohl die Partikeln als auch das Bitumen auf eine Temperatur über dem Schmelzpunkt des Bitumens erhitzt werden. 4. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass man die Staubpartikeln, welche sich auf einer Temperatur unterhalb des Schmelz- punktes des Bitumens befinden, mit heissem Bitumen besprüht und das so erhaltene, körnige bis staub- förmige Zwischenprodukt später erhitzt, beispiels weise durch Beimengung heisser, gröberer Mineral teile.