DE648046C - Verfahren zur Herstellung von bestaendigen waessrigen Dispersionen bituminoeser Stoffe - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von beständigen wäßrigen Dispersionen bituminöser Stoffe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Dispersionen bituminöser Stoffe von derartig hoher. Beständigkeit, daß dieselben bei ihrer Anwendung im Straßenbau mit sehr feinen Mineralstoffen mischbar sind.
• Beständige Bitumendispersionen sind bis jetzt in verschiedener Weise hergestellt worden, z. B. mit Eiweißstoffen, Kohlenhydraten u. dgl. oder mit anorganischen, kolloidalen oder fein verteilten Emulgatoren.
• Die als Emulgatoren oder Stabilisatoren verwendeten Eiweißstoffe oder Kohlenhydrate können Dispersionen ergeben, in welchen das Bitumen genügend fein verteilt ist; aber diese Dispersionen sind oft schwer zu behandeln infolge der Neigung des Emulgators, steife Gele oder zähflüssige Lösungen zu bilden, und in der Regel lassen sie sich nicht gut unter normalen Bedingungen aufbewahren, da diese Emulgatoren leicht verderben.
• Anorganische Emulgatoren, wie kolloidaler Ton oder die Gele der Hydroxyde mehrwertiger Metalle, ergeben Bitumendispersionen, welche im allgemeinen, im Vergleich mit den gewöhnlichen, mit Seifenlösungen hergestellten Dispersionen, zu grob sind; außerdem sind diese Dispersionen gewöhnlich pastenartig oder thixotrop. Die Dispersionen dieser Art lassen sich deshalb nicht in derselben Weise wie gewöhnliche Straßenbaudispersionen behandeln, die dünnflüssig sind und leicht gepumpt und in dünner Schicht verlegt werden können. Außerdem macht die sehr grobe Verteilung des Bitumens diese Dispersionen für rrianche Zwecke höchst ungeeignet, zumal die Bitumenteilchen von derselben Größenordnung oder größer als die feinen Mineralteilchen sind, um welche das Bitumen eine zusammenhängende Haut bilden soll.
• Die obenerwähnten Emulgatoren sind alle in Bitumen unlöslich, sogar wenn sie trocken sind, und die getrocknete Haut"derDispersion enthält diese Emulgatoren als Gerüst, das die Haut versteift und nichtklebrig macht. Jede der bekannten Arten beständiger Bitumendispersionen zeigt deshalb Nachteile in einer oder mehreren der folgenden Richtungen: i. Verderben, a. ungewöhnliche Fließfähigkeit, 3. grobe Verteilung, q. Unlöslichkeit des Emulgators im Bitumen.
• Die verhältnismäßig hochbeständigen Betumendispersionen nach der Erfindung, welche mit Hilfe einer neutralen oder alkalischen Lösung einer Alkaliseife von festem Harz hergestellt werden, sind dadurch gekennzeichnet, daß ihnen eine geeignete Menge Calcium-oder eine ähnliche wasserunlösliche Seife von festem Harz, welche eine stabilisierende Wirkung auf die Dispersion hat, einverleibt wird.
• Gemäß der Erfindung umfaßt das bevorzugte Verfahren zur Herstellung von beständigen Bituinendispersionen die Einverleibung einer geeigneten Menge einer besonders erzeugten Calchim- oder ähnlichen wasserunlöslichen Seife von festem Harz in das Bitumen und darauffolhende Verteilung des derart behandelten Bittlinens in eine neutrale oder alkalische wäßrige Lösung einer Alkali-(Kalium- oder Natrium-) Seife von festem Harz. Derart Hergestellte Bituniendispersionen werden ini nachfolgenden als Nltister I liezeichliet.
• Gernül.l der Erfindung können die obenerwähnten Bituniendispersionen noch beständiger gemacht werden. und zwar durch Zttsetzen .einer Calciunichloridlösung, vorzugsweise in einer Menge, welche mit der \-Ieiige der als Einulgator verwendeten Alkaliharzseife chemisch :iduiv;tlent ist. In entsprechender 1Vuisc l:öiiiieii auch andere an sich ausdockend wirkende Elektrolytlösungen, welche auf die All:aliliarzsLife einwirken können, wie Aluniiniuinclilorid, an Stelle des Calciuinchlorids verwendet werden. Derart hergestellte Bitunien(lispersionen werden im nachfolgenden als Muster II bezeichnet. Die Erzeugung des Calciumresinats kann durch Erhitzung eines Gemisches voll festem Harz und gebranntem oder gelöschtem Kalk erfolgen, wobei geiiiigend ball. zur Neutralisierung der Säuren des Harzes verwendet wird. Die Erhitzung wird fortgesetzt, bis sich ergibt, daß die MassC nach Abkühlung frei voll ungebundenem Kalk ist. Mit Rücksicht darauf. daß sich gewisse, auf dein Nlarkt befindliche Calcitimresinate oder finit Kalk gehärtete Harze für das Verfahren nach der Erfindung weniger eignen könnten, ist für die Auswahl eines geeigneten festen Harzes Sorge zti tragen, m-odurch günstige Ergebnisse in bezug auf die in der Bitumendispersion erwünschte hohe Beständigkeit erzielt werden können. Inn allgemeinen haben sich die aus Holz gewonnenen Harze am besten für die Zwecke der Erfindung bewährt, obschon in gewissen Fällen auch andere Harzarten zur Verwendung kommen können, entweder zur Erzeugung der als Einulgator dienenden Allcaliliarzseife oder zur Erzeugung des Calciumresinats, aber vorzugsweise nicht für beide Zwecke gleichzeitig.
• Bei der Durchführung des Verfahrens wurden gute Ergebnisse mit einer besonderen Sorte festem Harz erzielt, welche, soweit bekannt, beim Furfnrolauszug voll rohein,Holzharz als :1l)fallliarz erhalten wurde. Ein derartiges Harz ist z. B. dasjenige, welches als B-Qualität-Harz der H e r c u 1 e s P o w d e r Lompany bekannt ist. Das Verfahren nach der Erfindung ist aber nicht auf die Ver-«-endung dieser besonderen Harzsorte besehrä nkt, da es auch mit anderen Harzen von derselben Art und gleichem Ursprung, niit deren Hilfe eine ähnlich hohe Beständigkeit der Bituniendispersiolien erzielbar ist, durchgeführt werden kann.
• Das in der oben beschriebenen «eise aus Hercules-B-Harz erzeugte Calciuniresinat hat einen Schmelzpunkt voll ungefähr 13g° und löst sich nicht leicht in Bitteinen oder schwerem 01 bei einer Temperatur voll i4o', die für gewöhnlich die höchste anwendbare Arbeitstemperatur ist. Wird aber das Calciumresinat finit einer weiteren Menge Harz verdünnt oder wird weniger Ball: lief der Erzeugung des Calciumresinats verwendet, so entstellt ein Erzeugnis mit einem niedrigeren Schmelzpunkt, (las leichter löslich ist. Diese letzteren @alciunii-esinaterzetignisse, die von der Erfinderin als mit Kalk gehärtetes Harz bezeichnet werden, sind unmittelbar im Bitumen löslich oder können bequemlichkeitshalber zuerst in schwerem ÜI (Fluxöl oder Breniistotföl) gelöst werden, worauf die erhaltene Lösung zum Verschneiden des Bittlniens bis auf die erwünschte Penetration ver-<<-en(let wird. Getnä ß einer Abänderung des obenerwähnteil Verfahrens wird zur Erzeugung einer Lösung voll mit Kali. gehärtetem Harz in schwerem Öl einer Lösung von Harz in schwerem Öl eine zur teilweisen Neutralisierung des Harzes ausreichende Menge Kalk zugesetzt und die Mischung so lange erhitzt, bis die Lösung nach Abkühlung gleichmäßig ist. Diese Öllösung kann sodann zum Verschneiden des harten Bitumens dienen.
• Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Bittimendispersion von derselben beständigen Art dadurch hergestellt, daß man einer (furch Verteilung von Bitumen in einer Lösung von Kalium- oder Natriumseife von festem Harz erzeugten Bitumenctispersion eine wäßrige Aufschlämmung von Calciuni- oder ähnlicher wasserunlöslicher Seife voll festem Harz zusetzt. Diese wäßrige Aufschlämmung erzeugt man durch teilweise Zersetzung einer Lösung von Kalium- oder Natriumseife von festem Harz mit einer wäßrigen Lösung von Calciumchlorid o. dgl.
• Eine weitere abgeänderte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß man einer mit Hilfe einer Alkaliseife von festem Harz erzeugten Bitumendispersion eine Lösung von einem Salz eines Metalls, das durch doppelte Zersetzung mit der Alkaliliarzseife eine unlösliche Ilarzseife bildet. zusetzt, wobei die Menge und Konzentration dieser Salzlösung vorzugsweise so bemessen werden kann, daß die Alkaliharzseife gerade vollständig zersetzt wird. Bei der Durchführung dieser Ausführungsform der Erfindung soll mafi eine solche Stärke der ursprünglichen Bi'= tumendispersion und eine solche Konzentration der zugesetzten Salzlösung wählen, daß bei der Arbeitstemperatur keine Ausflockung des Bitumens stattfindet. Im allgemeinen kann man bei niedrigen Temperaturen mit konzentrierten Bitumendispersionen 'und Salzlösungen arbeiten. In vielen Fällen gibt es eine Höchsttemperatur, oberhalb der der Zusatz nicht mehr ohne Ausflockung vorgenommen werden kann. Diese Temperatur ist in jedem besonderen Falle versuchsweise zu ermitteln.
• Die nach der Erfindung hergestellten Bitumendispersionen haben die folgenden Vorteile: Weder der Seifenem_ulgator noch das Calciumresinat sind dem Verderben ausgesetzt. Die als Muster I bezeichneten Bitumendispersionen unterscheiden sich hinsichtlich ihrer gewöhnlichen Eigenschaften, wie°mikroskopisches Aussehen, Fließ- und Lagerfähigkeit, nicht von einer gewöhnlichen guten Straßenbaudispersion, welche mit Seife als Emulgator hergestellt ist.
• Die Beständigkeit dieser Dispersion nach Muster I in bezug auf die Mischung mit feinen Mineralstoffen ist aber viel größer als die von gewöhnlichen Straßenbaudispersionen und ist mit derjenigen der mit Eiweißstoffen, Kohlenhydraten oder anorganischen Emulggatoren hergestellten Dispersionen vergleichbar. Die Dispersion nach Muster I ist auch gegenüber dem Zusatz unbeschränkter Mengen von mäßig konzentrierten Lösungen verschiedener Elektrolyte - mit Ausnahme von Mineralsäuren - beständig; nach genügender Verdünnung mit Wasser wird die Dispersion aber auch gegenüber Mineralsäuren beständig.
• Die als Muster II bezeichneten Bitumendispersionen, welche aus einer Dispersion nach Muster I durch Zusatz einer genügenden Menge Calciumchloridlösung zur Zersetzung der Harzseife' des Emulgators hergestellt werden, unterscheiden sich von diesen Dispersionen nach Muster I dadurch, daß sie ursprünglich ' thixotr ope Eigenschaften zeigen. Nach kurzem Stehen geht die Dispersion aber in eine flüssige Masse über, in der das B turnen in Form von Klumpen in der wäßrigen Flüssigkeit verteilt ist. Diese Klumpen lassen sich leicht wieder verteilen, so daß die Dispersion zur Mischung mit feinen Mineralstoffen geeignet wird. Diese Dispersion nach Muster II hat eine größere Beständigkeit als die nach Muster 1 und ist, entweder als solche oder nach Verdünnung mit Wasser, gegenüber dem Zusatz von unbeschränkten Mengen konzentrierter Elektrolytlösungen, einschließlich Mineralsäuren, beständig.
• Da für jede der betreffenden Dispersionen die Löslichkeit des Calciumresinats im Bitumen wesentlich ist, bildet dieser Emulgator kein Gerüst im getrockneten Überzug, was einen Nachteil von anderen Arten beständiger Dispersionen darstellt. Beispiel - Muster I Mit Kalk gehärtetes Harz wird durch Erliitzung des folgenden Gemisches bei id.o', bis es nach Abkühlung gleichmäßig ist, hergestellt: ioo Teile festes Harz (mit Furfurol ausgezogen), 3,%5 Teile gelöschter Kalk.
• Die erhaltene Masse wird bei 14o° in der gleichen Gewichtsmenge schweren Üls mit einer Viscosität von 6o° E bei 5o' C gelöst. 4. Teile dieser Lösung weiden zu ioo Teilen Bitumen mit einer Penetration Zoo zugesetzt und das Gemisch in einer neutralen n/2o Kaliumresinatlösung in der gewöhnlichen Weise dispergiert zwecks Erzielung einer 57°/oigen Bitumendispersion. Beispiel - Mäister II Eine genügende Menge io°/oige Calciumchloridlösung wird der kalten Dispersion nach Muster I zwecks Zersetzung der Seife des Emulgators zugesetzt, wozu in einem besonderen Falle i,iS Teile 'Lösung auf ioo Teile Bitumendispersion erforderlich waren.

Claims (1)

1. PATRNTANSPR-Ü CH E: i. Verfahren zur Herstellung von beständigen wäßrigen Dispersionen bituminöser Stoffe durch Emulgierung mit einer neutralen oder alkalischen wäßrigen Lösung einer Alkaliseife von festem Harz, dadurch gekennzeichnet, daß der Dispersion eine Menge Calcium- oder ähnliche wasserunlösliche Seife von festem Harz, welche eine stabilisierende Wirkung auf die Dispersion ausübt, einverleibt wird. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bitumen Calcium- oder eine ähnliche wasserunlösliche Seife von festem Harz einvee leibt und das derart behandelte Bitumen in-einer neutralen oder alkalischen wäßrigen Lösung einer Alkaliseife von festem Harz verteilt wird. 3. Verfahren nach Ansprüchen i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß den nach diesen Ansprüchen hergestellten Bitumendispersionen eine an sich ausflockend wirkende Elektrolytlösung, wie Calcium- Chlorid, vorzugsweise in einer der Alkaliliarzseife äquivalenten Menge, zugesetzt wird. .1. Verfahren nach Ansprüchen i bis 3,' dadurch gekennzeichnet, daß eine Calciutn-oder ähnliche wasserunlösliche Harzseife verwendet wird, welche durch Erhitzung' eines Gemisches von festem Harz und gebranntem oder gelöschtem Kalk oder einer sonstigen Base erzeugt ist, vorzugsweise unter Verwendung von genügend Kalk oder sonstiger Base zur Neutralisierung der Säuren des Harzes. 3. `erfahren nach Anspruch .1, dadurch gekennzeichnet, claß die Calcium- oder ähnliche wasserunlösliche Harzseife mit einer weiteren Menge Harz verdünnt wird. . i3. `'erfahren nach Anspruch d., dadurch gekennzeichnet, daß die Calcium- oder ;ähnliche wasseriiiilöslielie Harzseife mittels weniger Kalk oder sonstiger Base erzeugt wird, als zur vollständigen \etitralisierung des Harzes erforderlich ist. ;. Verfahren nach Ansprüchen. bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Harz vor dem Vermischen mit Kalk oder einer anderen Base in schwerem Öl gelöst und das kalkhaltige Gemisch erhitzt wird. B. Abänderung des Verfahrens nach AnsIirt,@tcli i, dadurch gelcennzeiclinet, daß eine ;,@,\"ä@rlge Aufschlättiniung von @alciuni-oder einer ähnlichen wasserunlöslichen Seife von festem Harz. einer durch Verteilung von Bitumen in einer Lösung von Alkaliseife von festem Harz erzeugten Bituniendispersion zugesetzt wird. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Calciuin- o. (1g1. Seife von festem Harz durch teilweise Zersetzung einer Lösung vors Alkaliseife von festem Harz erzeugt wird. i o. Verfahren nach Ansprüchen 8 und dadurch gekennzeichnet, daß die Calcitinio: <lgl. Seife von festem Harz dadurch erzeugt wird, daß man der Bituniendispersion eine an sich ausflockend wirkende Elektrolvtlösung, wie eine CaIcitimchloridlösung, zusetzt, wobei die Menge und Stärke dieser Lösung vorzugsweise so gewählt wird, daß das Alkaliresinat gerade vollst:inciig zersetzt «ird.