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Verfahren zur Herstellung von Kunststeinen.
Der natürlich vorkommende, nach Mahlung und Erhitzung zum Strassenbau geeignete Asphalt hat im Mittel einen Bitumengehalt von 10%. Der Rest besteht zum grössten Teil aus Kalk. Trotzdem der Erweichungspunkt des reinen Bitumens bei 40 C liegt, lassen sich diese natÜrlichen Asphalte auf 150 C und darüber erhitzen, ohne zu schmelzen. Die hochwertigen bzw. reinen Asphalte (Bitumen) aus Trinidad, Venezuela, Mexiko, Texas u. a. Fundorten halten wieder, als Strassenbelag verwendet, keine hohen Temperaturen aus und erweichen schon bei Sonnenbestrahlung.
Es wurde bereits versucht, aus diesen Asphaltbitumen einen dem natürlichen ähnlichen Kalk enthaltenden Asphalt herzustellen. So wurde vorgeschlagen, den reinen geschmolzenen Asphalt zu emulgieren und in die Emulsion gemahlenen Kalkstein einzuarbeiten. Es ist aber bisher noch nicht in befriedigender Weise gelungen, die Asphaltemulsion derart zu koagulieren, dass sie nach dem Trocknen die kritische Hitze von 150 , ohne zu erweichen, verträgt. Es wurde ferner vorgesctagen, Bitumen mit Alkalien, Ammoniak, Alkalisalze, Alkaliphenolaten, Alkalisilikaten, Alkaliseifen der Fettsäuren zu emulgieren. Es wurde auch vorgeschlagen, solche Emulsionen durch chemische Mittel, wie Säuren, Salze, speziell Metallsalze u. dgl., nach der Verbindung mit dem Baumaterial wieder aufzuheben.
Diese Aneinanderreihung von Emulsionszerstören, wie Säuren und Salzen, zeigt deutlich, dass dabei nur an ein Ausflocken der Emulsionen durch Elektrolyte gedacht war. Insoweit aber diese Elektrolyte unbeabsichtigt gleichzeitig eine doppelte
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höheren Temperatur nicht standhalten, weil beispielsweise die bei der Verwendung von Seifen sich bildenden Kalkseifen schon bei mittleren Temperaturen erweichen und ein auf die Dauer nicht geeignetes Strassenbauprodukt ergeben.
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darin lediglich die Herstellung der wässerigen Asphaltemulsionen mit Hilfe besonderer Schutzkolloide, wie der sulfonierten Fettsäuren animalischer und vegetabilischer Fette und Öle unter Schutz gestellt.
Dass Stoffe, die durch kostspielige Sulfurierung von animalischen und vegetabilischen Fetten und Ölen, also teuren menschlichen Nahrungsmitteln, hergestellt werden, das Asphaltprodukt ungebührlich verteuern, bedarf wohl keiner näheren Erläuterung. Im Falle der Verwendung von Rizinusölsulfosäure als
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Material.
Den Gegenstand der Erfindung bildet dagegen ein Verfahren, das zur Herstellung der Asphaltemulsion Schutzkolloide heranzieht, die an sich Abfallstoffe sind bzw. aus wohlfeilen Rohstoffen hergestellt werden können. Den Gegenstand der Erfindung bildet weiter noch ein besonderes Verfahren, die Asphalt-
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Naphthensäuren, die sich bei der Raffination des Petroleums als Abfall ergeben bzw. deren Alkalisalze oder Ammonsalze. Die als Schutzkolloide weiters zur Verwendung gelangenden Resinate der Alkalien bzw. des Ammoniaks werden aus minderwertigen, billigen, dunklen Kolophoniumsorten gewonnen.
Die Verwendung von Naphthensäure ist an sich bereits in Vorschlag gebracht worden, jedoch in einer Weise, die mit dem Gegenstand der Erfindung in keinem Zusammenhange steht. Ein kompliziertes Gemenge wird nach dem bekannten Verfahren durch Schmelzen hergestellt. Demgegenüber handelt es sich beim Verfahren gemäss der Erfindung um keine Emulgierung mit Schmelzen, sondern um ein Arbeiten
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in wässeriger Lösung bei gewöhnlicher Temperatur und, falls das gebrauchte Bitumen nicht flüssig oder halbflüssig, sondern fest sein sollte, um ein solches bei zirka 400 C, dem Erweichungspunkte der Bitumen.
Ausserdem wird die nach dem bekannten Verfahren hergestellte Emulsion nur als solche, u. zw. als Staubbindemittel für Strassen in Vorschlag gebracht. Die Benutzung von Harzseifen zur Herstellung von wässerigen Emulsionen ist ebenfalls bereits bekannt.
Das Verfahren nach der Erfindung soll an Hand einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt werden. Etwa 10 Teile Kalkmehl werden mit 40 warmem Wasser zu einem steifen Brei angeteigt, etwa 1 Teil hexahydrobenzoesaures Natron zugefügt und unter dauerndem Rühren in einem allfällig heizbaren Mischwerk 10 Teile bei etwa 400 verflüssigten Asphalts- in dünnem Strahl einfliessen gelassen. In die wässerige Asphaltemulsion werden unter Rühren 80 Teile trockenes oder angefeuchtetes Kalkmehl in kleinen Anteilen und immer soviel warmes Wasser zugefügt, dass dauernd eine gleichartige Masse vorliegt. Durch das Eintragen des Kalkmehles findet noch eine Koagulation der Asphaltemulsion statt.
Die Zer-
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der wässerigen Emulsion in Lösung und beim Zusammentreffen des Metallsalzes mit dem Alkalisalz des Schutzkolloides findet doppelte Umsetzung statt. Das entstehende Schwermetallsalz des Schutzkolloides ist in Wasser unlöslich und fällt aus. In dem Masse, als die Verringerung des Schutzkolloides fortschreitet, flockt auch die Asphaltemulsion stufenweise aus. Nachdem die Menge des hochmolekularen Na-Salzes des Schutzkolloides nur 1% des synthetischen Asphalts beträgt, ist die Menge des bei der Doppelumsetzung sich bildenden niedrigmolekularen Alkalisalzes noch geringer.
Die von der koagulierenden Asphaltemulsion sich abscheidende wässerige Flüssigkeit, die das Alkalisalz in Lösung hat, wird passend abgetrennt und die koaguliert Masse unter Rühren mehrere Male mit lauwarmem Wasser gewaschen und so von jeder Spur löslicher Verbindungen befreit. Die bei der Verwendung des Natronsalzes der Naphthensäuren bzw. bei seiner doppelten Umsetzung sich bildenden Metallsalze besitzen trotz ihrer Schwer-bzw. Unlöslichkeit noch eine gewisse dispergierende Wirkung, d. h. es bildet sich eine mechanische Aufschwemmung des koagulieren Produktes von einer derartig minimalen Korngrösse, dass die ausgefällten Teilchen sogar längere Zeit zum Absetzen brauchen und schliesslich ein Schlamm resultiert, der in der äusseren Form der Sedimentation einer feinsten Tonaufschlämmung gleicht.
Das Ergebnis ist demnach eine Koagulation von einer Feinheit und Homogenität, wie sie für den angestrebten Zweck bisher noch nicht erreicht wurde und eine weitestgehende Annäherung an den physikalischen Zustand des natürlichen Asphaltkalksteines darstellt. Der aus dem Rührwerk ausgebrachte plastische Kuchen wird auf Horden aufgestrichen und getrocknet. Das mehlige dunkle Pulver kann über 1500 erhitzt werden, ohne dass ein Schwitzen oder Weichwerden des Stampfasphaltmehles eintritt. Bei der Verwendung der freien Naphthensäure als Sehutzkolloid entfällt natürlich das Ausflocken der Emulsion mit Salzen, weil die freie Naphthensäure bei dem Zusammentreffen mit dem Kalkstein mit diesem langsam reagiert und unlöslicher naphthensaurer Kalk entsteht.
Im Falle der Verwendung von naphthensaurem Ammon ist eine doppelte Umsetzung nicht unbedingt erforderlich. Es genügt auch schon ein Erhitzen der wässerigen Emulsion, womit das Ammoniak aus-
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gleiche Vorgang des Austreibens des Ammoniaks kann auch bei Verwendung von Ammoniumresinaten stattfinden, nur dass die freiwerdende Harzsäure infolge ihrer absoluten Wasserlösliehkeit nicht mit dem Kalk reagieren kann. Die Natronsalze der Resinate geben bei der doppelten Umsetzung mit Schwermetallsalzen Schwermetallresinate, die, wie aus der Herstellung der Lacke und Sikkative bekannt ist, Schmelzpunkte von weit über 1000 besitzen. Es ist daher auch bei der Benutzung der Alkaliresinate ein schädlicher Einfluss auf den Erweichungspunkt des Endproduktes nicht zu befürchten.
Wenn im Ausführungsbeispiel die Bitumenmenge etwa 10% beträgt, erhält man ein Pulver, das sich zu Stampfasphaltarbeiten verwenden lässt. Durch Steigerung des Bitumengehaltes sinkt der Erweichungspunkt und lassen sich die Eigenschaften des Fertigproduktes beliebig abändern bis zu Mastix und schmierigen Produkten. An Stelle von reinem Asphalt kann man ganz oder teilweise Pech, Dickteer, Petroleumruckstände, Teerrückstände, Destillate, Harze, Mineralöle, vegetabilische und animalische Öle verwenden. An Stelle von Kalkmehl kann Kalkklein in verschiedener Korngrösse treten, desgleichen kann der Kalk ganz oder teilweise durch beliebige andere geeignete Zuschläge und Füllmittel in allen Korngrössen ersetzt werden, z. B. Zementmehl, Quarzsand, Glasmehl, Basaltmehl, Schlackenmehl, Ziegelmehl, Asbest usw.
Durch die jeweilige Wahl des Bitumens und dessen Menge, der Füllstoffe und Zuschläge, deren Menge und Korngrösse lassen sich ausser asphaltähnliehen Massen Kunststeine mit den beliebigsten Eigenschaften herstellen. Je nach ihren Eigenschaften können diese Kunststeinmassen als Pulver, gestampfte oder gegossene Platten oder als heissflüssige Massen verlegt werden. Alle nach der Erfindung hergestellten Kunststeinmassen sind wasserdicht, wetterbeständig, schall-, stossdämpfend und isolierend. Die aus Bitumen, Asbest, Zement hergestellten Platten eignen sich beispielsweise ausgezeichnet für Daehdeckungen.
Die Herstellung der Emulsionen, das Mischen mit den Füllstoffen und das Koagulieren geschieht in der im Ausführungsbeispiele gezeigten Weise, nur mit geänderten Ausgangsmaterialien und Mengen-
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verhältnissen. Mit Rücksicht auf die Grösse der möglichen Kombinationen kann von der Wiedergabe weiterer Ausführungsbeispiele Abstand genommen werden.
Trotz der hervorragenden guten Eigenschaften der beschriebenen Kunststeine weisen sie noch einen geringfügigen Mangel auf.
Zur Erleichterung der Emulgierung des Bitumens und zur Zeitersparnis nimmt man bei der praktischen Herstellung der Emulsionen immer einen gewissen Überschuss an Emulgierungsmittel. Beim nachherige Fällen des Emulgierungsmittels mit Metallsalzen bildet sich naturgemäss auch ein entsprechender Überschuss von Metallsalz des Emulgierungsmittels.
So erwünscht nun das Schwermetallsalz ist, weil es bei Temperaturen von über 1800 etwas klebrig wird und damit beim Erkalten der Masse zur Bindung beiträgt, macht sich der Überschuss dieser sonst erwünschten Eigenschaft schon vor der Abkühlung bemerkbar, indem bei längerem Transport und Stehen des heissen Pulvers an der Arbeitsstätte schon das heisse Pulver etwas bindet und damit das sonst sandige Gefüge beeinflusst.
Um diesen Übelstand zu beheben, muss man trachten, den etwaigen Überschuss des Emulgierungsmittels zu entfernen. Dies geschieht beispielsweise in der Weise, dass man, nachdem der Füllstoff der wässerigen Emulsion des Bitumens einverleibt wurde, zum Brei etwas Kochsalz oder ein anderes leicht lösliches Alkalisalz zusetzt. Dieser Salzzusatz hat zur Folge, dass sieh auf dem Brei eine klare Flüssigkeit- schicht bildet, die das überschüssige Emulgierungsmittel (beispielsweise Natrium-Naphthenate) gelöst enthält. Nach Entfernung dieser Flüssigkeitsmenge wird der Rest des Emulgierungsmittels in der beschriebenen Weise mit Schwermetallsalzen gefällt.
Statt Alkalisalz kann man auch kaltes Wasser zusetzen, etwas absitzen lassen, die obere Schicht abheben, zentrifugieren oder sonstwie entfernen, dann den Rest fällen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Kunststeinen aus wasserunlöslichen Bindemitteln, wie Asphalt, Pech, Petrolriickständen, Teerrückständen. Teerdestillaten, Harzen, Mineralölen, vegetabilischen und animalischen Ölen und mineralischen Füllstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass das wasserunlösliche Bindemittel mit einer wässerigen Lösung von Naphthensäure oder deren Salzen emulgiert und nach Zusatz des mineralischen Füllstoffes ein Überschuss des Emulgierungsmittels in löslicher Form entfernt und der Rest des Emulgierungsmittels durch Metallsalze in unlöslicher Form zur Abscheidung gebracht wird.