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Verfahren zur Herstellung von Bitumen-Emulsionen.
Emulsionen von Bitumen in Wasser sind bereits für viele Zwecke hergestellt und verwendet worden so z. B. als Anstrichmittel, Imprägniermittel für Strassenbauzwecke, zur Isolierung usw. Derartige
Emulsionen von Bitumen in Wasser werden nach den verschiedensten Verfahren bereitet. Als Emul- gierungsmittel werden beispielsweise Lösungen von Zellpechlauge, Wasserglas, Casein. Leim oder Kaut- 5 schuk und andere Schutzkolloide verwendet. Die Herstellung der Mehrzahl der bekannten Bitumen- emulsionen beruht auf der Verwendung von Verbindungen der Harz-und Fettsäuren mit Alkalien. einschliesslich Ammoniak, als Emulgatoren.
Im letzteren Fall ist man so vorgegangen, dass man suwçolll die fertigen fett-oder harzsauren Salze dem geschmolzenen Bitumen zugesetzt. als auch umgekehrt das geschmolzene Bitumen in die Verbindungen eingerührt hat.
) Alle diese Verfahren bieten gewisse Schwierigkeiten und haben sich als unpraktisch prwipsPI1.
Auch führen sie nicht immer zu brauchbaren Emulsionen.
Man ging deshalb dazu über, zunächst die Fettsäuren mit dem Bitumen zu verschmelzen und
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Verfahren sind in der Praxis mit Schwierigkeiten verknüpft und führen zu Erzeugnissen, die nicht alz vollkommene Emulsionen, sondern mehr als grobe Dispersionen anzusprechen sind.
Durch eingehende praktische Versuche hat sieh nun die Tatsache ergeben, dass man für den
Strassenbau und andere Zwecke vorzüglich geeignete, 50 und mehr Prozent Bitumen enthaltende
Emulsionen auf einfache Art und Weise dadurch erhalten kann, dass man den oben genannten fett- oder harzsauren Salzen, noch bevor sie mit dem geschmolzenen Bitumen vermischt werden. geringe ) Mengen von Stoffen zusetzt, die geeignet sind, die Oberflächenspannung zu erniedrigen.
Als geeignet für diesen Zweck wurden beispielsweise die Alkohole und Ketone der Fettreihe bis zu 5 Kohlenstoffatomen in der normalen Kette, ferner Benzylalkohol befunden.
Es hat sich hiebei aber als notwendig ergeben, die zugesetzte Menge der genannten Körper derartig zu bemessen, dass die innere Reibung des Wassers und Bitumens nur unwesentlich beeinflusst wird. Bei jedem der genannten Stoffe liegen die als Zusatz in Frage kommenden Mengen innerhalb bestimmter
Grenzen. So liegt z. B. bei Verwendung von Amylalkohol die untere Grenze der Znsatzmenge bei etwa
24% und die obere Grenze bei etwa 60%, auf die verwendete Fett-oder Harzsäuremenge berechnet.
Bei Aceton sind die Grenzen der Zusatzmenge 28% und 52% der verwendeten Fett-oder Harzsäure- menge. Diese Zusatzmengen liegen, auf die Bitumen-oder Teermisehung berechnet, unter 2 o und. auf die fertige Emulsion berechnet, unter 1%.
Je nach der Menge des zugesetzten Stoffes erhält man Emulsionen, die sieh schneller oder langsamer zersetzen oder die gröber oder feiner dispers sind. Man kann also durch Erhöhung des
Zusatzes nach der oberen Grenze zu Emulsionen herstellen, die sich in dünner Schicht, beispielweise beim Aufgiessen auf eine Strasse, schnell und vollkommen zersetzen.
Nimmt man als Zusatz eine mittlere Menge eines jener Stoffe, so erhält man Emulsionen, die, bei- spielsweise auf poröse Flächen gebracht, langsam brechen und infolgedessen tiefer eindringen.
Man hat es also in der Hand, die Zersetzlichkeit der Emulsionen dem jeweiligen Verwendungs- zweck besonders anzupassen. Selbstverständlich kann man die schnellere oder langsamere Zersetzlieh- keit der Emulsion weiter auch durch die Menge des zugesetzten Emulsionsmittels (Seife) beeinflussen.
Man wird daher in Fällen, in denen die Emulsion schnell zerfallen soll, den Seifenzusatz so weit wie möglich herabdrücken.
Mit Rücksieht hierauf ist es ein weiterer Vorteil des Verfahrens, dass es gelingt, haltbare und brauch- bare Emulsionen in einfacher Weise herzustellen, die weniger als 2% Fett-oder Harzsäuren, auf das
Bitumen berechnet, enthalten, was nach den bekannten Verfahren mit Schwierigkeiten verknüpft M.
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<tb> Beispiel <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 450 <SEP> kg <SEP> leg <SEP> Steinkohlenteerweichpech
<tb> 50 <SEP> " <SEP> Leichtöl <SEP> und
<tb> 50 <SEP> " <SEP> : <SEP> l\fontanwachs
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werden zusammengeschmolzen und die geschmolzene. Mischung bei etwa 55'in ein Gemisch vn
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<tb> 46#8 <SEP> kg <SEP> Harzsäure
<tb> 11'7 <SEP> " <SEP> Natronlauge <SEP> 32 <SEP> Bé.
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20-7"Wasser
<tb> 10'8 <SEP> " <SEP> AmylalkollOl
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<tb> 460 <SEP> I <SEP> Wasser
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<tb> 2#08 <SEP> kg <SEP> Harzsäure
<tb> 0#4 <SEP> ,, <SEP> Ammoniak <SEP> 25%ig
<tb> 4'8 <SEP> " <SEP> Wasser <SEP> und
<tb> aceton
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<tb> 42l <SEP> Wasser <SEP> hinzugemischt.
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<tb> 1-04 <SEP> kg <SEP> Olsäure
<tb> 0'24 <SEP> " <SEP> Natronlauge <SEP> 44%
<tb> 0'36 <SEP> " <SEP> Methylalkohol <SEP> und
<tb> 2'36 <SEP> " <SEP> Wasser
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hinzugerührt.
Nach dem Vermischen rührt man 44l Wasser ein.
Wesentlich für das Gelingen des Verfahrens ist es, dass nur sehr geringe Mengen der Zusatzmittel verwendet werden, d. h. solche, die unter 2% der Bitumen-oder Teermischung und unter 1%, berechnet auf die fertige Emulsion, liegen.
Ebenso ist wichtig für das Gelingen des Verfahrens, dass die Stoffe, die die Emulsionsbildung erleichtern, den fett-oder harzsauren Verbindungen schon vor dem Vermischen mit dem Bitumen zugegeben werden müssen. da sie sonst keinen Einfluss auf die Emulgierung auszuüben imstande sind.
Durch die britische Patentschrift Nr. 248859 ist zwar ein Verfahren zur Herstellung einer
Emulsion bekanntgeworden, bei dem Alkohole, insbesondere Allylalkohole, Montanwachsalkohole,
Glyzerin, Cyclohexanol oder andere hydrogenierte Phenole, Zucker. Dextrin usw. der Bitumenemulsion hinzugesetzt werden. Von diesem Verfahren unterscheidet sioh aber das vorliegende insbesondere dadurch, dass die Zusätze hier einen integrierenden Bestandteil der zur Emulgierung führenden Reaktion bilden, während bei dem britischen Verfahren die Zusätze an der Reaktion nicht teilnehmen. Demgemäss werden auch bei dem vorliegenden Verfahren die Zusätze dem Emulgator vor der Bildung der Emulsion zugesetzt, während die Zusätze bei dem britischen Verfahren erst nach der Bildung der Emulsion, d. h. also zur fertigen Emulsion erfolgen.
Bei vorliegendem Verfahren dienen die Zusätze dazu, die Bildung der
Emulsion zu erleichtern und eine äusserst feine Dispersion zu erzielen ; bei dem älteren Verfahren dienen die Zusätze dagegen lediglich als Stabilisierungsmittel, um die bereits gebildete Bitumenemulsion kältebeständig zu machen.
Bei dem Vergleiche der nach beiden Verfahren hergestellten Bitumenemulsionen ergibt sich, dass nach dem neuen Verfahren ausserordentlich fein dispergierte Emulsionen erhalten werden, während sich nach dem bekannten Verfahren verhältnismässig grobe Dispersionen ergeben, die in viel kürzerer Zeit als die nach dem neuen Verfahren erhaltenen sedimentieren.
Die bei dem neuen Verfahren verwendeten Zusatzstoffe haben die Eigenschaft, beim Zusatz zu der fertigen Emulsion diese zu zerstören, sobald die Zusatzstoffe einen gewissen Prozentsatz übersehreiten.
Infolgedessen dürfen die zugesetzten Mengen der Zusatzstoffe hier nur äusserst gering sein. Würden die in der britischen Patentschrift genannten Zusatzmittel bei dem dort beschriebenen Verfahren in der gleichen geringen Menge den Emulsionen zugesetzt werden, so würde der Zweck jenes Verfahrens, nämlich eine erhebliche Herabsetzung des Gefrierpunktes der Emulsion herbeizuführen, nicht erreicht werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Bitumen-Emulsionen aus Asphalt, Stein-oder Braunkohlenteer oder Stein- oder Braunkohlenteerpech, Petroleumrückständen u. dgl. mit Hilfe von fett-oder harz- sauren Kali-, Natron-oder Ammoniumverbindungen unter Zusatz von die Oberflächenspannung herab- setzenden Mitteln, dadurch gekennzeichnet, dass man diese Mittel den fett-oder harzsauren Verbindungen, bevor sie mit dem Bitumen vermischt werden, in geringen Mengen (unter 2% der bitumenmenge bzw. unter 1% der fertigen Emulsion) zusetzt.