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Verfahren zum Stabilisieren von wässrigen Bitumenemulsionen.
Die Herstellung von wässrigen Bitumenemulsionen zum Zwecke der kalten Verarbeitung der Bitumina für die Herstellung von Strassenbelägen usw. geschieht bekanntermassen in der Weise, dass man den bituminösen Stoff durch Zusatz von Lösungsmitteln oder Wärme verflüssigt und dann mit Hilfe von Dispergierungsmitteln chemischer und mechanischer Natur in Wasser zu einer meistenfalls etwa 50% igen Emulsion zerteilt. Als wasserlösliche Emulgierungsmittel verwendet man hauptsächlich die verschiedensten, nach Art von Seifen wirkenden, fettsauren Alkalisalze, Kaseinlösungen, Zellstoffablaugen, leimartig wirkende Stoffe ; Alkalien, wie Natronlauge und Ammoniak ; Salze, wie Chloride des Calciums und Magnesiums usw. Man kann aber auch kolloide, anorganische Naturstoffe, wie Lehmund Tonarten, dazu benutzen.
Zur mechanischen Zerkleinerung sind die verschiedensten Vorrichtungen vom einfachen Rührer bis zur Kolloidmühle vorgeschlagen worden.
Um praktisch verwendbar zu sein, muss eine Bitumenemulsion eine gewisse Beständigkeit besitzen, die einesteils die Haltbarkeit bis zur Verbrauchsstelle gewährleistet, andernteils aber nicht so gross sein darf, dass die Emulsion nach ihrer Verwendung nicht bricht. Ferner unterliegt die Beständigkeit einer wässrigen Bitumenemulsion je nach den Verwendungszwecken den verschiedensten Ansprüchen. Für besondere Zwecke, z. B. zur Erzielung einer Beschleunigung der Verfestigung, ist es oft wünschbar, dem Kaltasphalt abbindende Stoffe, wie Gips, Zement usw., zuzusetzen. Die bisher bekanntgewordenen, gewöhnlichen Bitumenemulsionen zeigen nun den grossen Nachteil, auf Zusatz von solchen Stoffen, auch im Verein mit Splitt, sofort zu zerfallen, indem sich das Bitumen klumpig ausscheidet.
Durch diesen Übelstand ist die Verwendung von Bitumenemulsionen im Hoch-und Tiefbau, wo wasserfest Baustoffe, die auf dem einfachen Wege des Mischverfahren herstellbar sind, ganz besonders gesucht werden, sehr beschränkt. Man hat zwar versucht, die Beständigkeit von Bitumenemulsionen durch Zusätze, wie Alkohole, Kieselsäure und deren Salze oder Nucleinsäure usw., zu erhöhen, ohne dass damit befriedigende Ergebnisse erzielt wurden. Dagegen soll es nach der schweizerischen Patentschrift Nr. 138803 gelingen, mit Huminsäure oder huminsäurehaltigen Stoffen Emulsionen herzustellen, die zwar sehr viel gröber sind als die bekannten, kolloiddispersen Kaltasphalte, dagegen den Vorteil zeigen, mit Gesteinsmaterial und abbindenden Stoffen vermischbar zu sein, ohne zu koagulieren.
Es wurde nun gefunden, dass es gelingt, durch Zusatz geeigneter Stoffe die Beständigkeit einer wässrigen Bitumenemulsion willkürlich zu beeinflussen. Als solche Zusatzstoffe kommen in Betracht die alkalilöslichen Formaldehydkondensationsprodukte von Phenolen, deren Substitutionsprodukten und Derivaten, welche die Stabilität der Bitumenemulsion in einem Masse erhöhen, wie es bis heute nicht bekanntgeworden ist. Nicht'nur kann man alkalische Baumaterialien, wie gebrannten Kalk und hydraulische Silikate, oder neutrale, wie Gips, ohne Schwierigkeit untermischen ; es gelingt sogar, sauer reagierende Mischungen, wie Sorelzement, der Bitumenemulsion einzuverleiben, ohne dass sie koaguliert. Die Beständigkeit der stabilisierten Bitumenemulsion gegen Säure ist so gross, dass mit unverdünnten Säuren, wie z.
B. mit Salzsäure oder konzentrierter Schwefelsäure, direkt unter Rühren angesäuert werden kann, ohne dass das kolloide System durch Ausscheidung der dispersen Phase zerstört wird. Bis jetzt sind keine Kaltasphalte bekanntgeworden, die eine Verarbeitung sogar in Gebieten unter Plr7 erlauben. Diese Unempfindlichkeit der Bitumenemulsion gegen Zusatz von andern Materialien und Veränderungen
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Die Kondensationsprodukte von Phenolen, deren Substitutionsprodukten und Derivaten mit Formaldehyd müssen folgenden Anforderungen genügen : Sie müssen in Wasser bei neutraler bis schwach
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vermögen nicht verlieren und sollen ferner beim Verdünnen mit Wasser nicht ausfallen.
Nachfolgend wird eine kurze Beschreibung eines Herstellungsverfahrens für einen Stabilisator angegeben, ohne damit die Grenzen der Erfindung irgendwie beschränken zu wollen.
Vorschrift für die Herstellung eines Stabilisators :
100 Teile Dioxydiphenylsulfon, hergestellt nach bekannten Methoden aus einem Rohphenolgemisch, das so ausgewählt wurde, dass im fertigen Sulfon etwa 2 Teile gebundene Kresole auf 3 Teile gebundenes Phenol entfallen, werden mit 25 Teilen Natronlauge (37%) und 50 Teilen Formaldehyd (30%) während 3 Stunden auf 100-103 C erhitzt, nach Beendigung der Kondensation abkühlen gelassen und mit 150 Teilen Wasser verdünnt.
Die Kondensationsdauer ist abhängig von der Höhe des Kresolgehaltes, ebenso von der Menge und Stärke des zugesetzten Alkalis.
Die Verwendung eines solchen Stabilisators gestaltet sich folgendermassen :
Beispiel l : Eine auf übliche Weise auf Grundlage von Tallöl und Natronlauge als Emulgator hergestellte Bitumenemulsion mit etwa 50% Asphaltgehalt wird mit 5% einer Stabilisatorlösung vermischt, wie sie nach obiger Vorschrift erhalten wird. Diese Emulsion kann mit Gips oder hydraulischen Silikaten vermischt werden und zeigt eine sehr gute Abbindefähigkeit.
Beispiel 2 : Eine auf übliche Weise, z. B. auf Grundlage von Rindertalg und Alkali, hergestellte Bitumenemulsion wird mit 3-5% der wie oben angegebenen zusammengesetzten Stabilisatorlösung versetzt. Je nach dem durch den Verwendungszweck bedingten Beständigkeitsgrad bemisst man die zugesetzte Stabilisatormenge.
Beispiel 3 : 200 Teile Bitumen werden in 100 Teilen Wasser mit 0-25 Teilen Natriumhydroxyd 100% in bekannter Weise emulgiert, mit 20 Teilen Stabilisatorlösung nach obiger Vorschrift versetzt und mit der nötigen Menge Wasser auf 400 Teile aufgefüllt. Die Beständigkeit der Emulsion ist sehr gut.
Beispiel 4 : 200 Teile Bitumen werden mit 20 Teilen der oben angegebenen Stabilisatorlösung in der Wärme gleichmässig verrührt und in üblicher Weise in 200 Teilen Wasser, die 0-2 Teile Natronlauge 100% ig enthalten, emulgiert. Die Beständigkeit der Bitumenemulsion ist gleich gut wie diejenige der Emulsionen nach Beispiel 1-3.
Ein Teil des in der stabilisierten Bitumenemulsion enthaltenen Wassers kann durch andere, kolloidale Systeme ersetzt werden, z. B. durch Latex, ohne dass die Beständigkeit dadurch ungünstig beeinflusst
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stabilisierten Emulsionen mit andern, wässrigen Bitumenemulsionen, die nach beliebigen, andern Verfahren hergestellt sein können, ohne jegliche Schwierigkeiten vermischbar sind.
Die mit diesen stabilisierten Bitumenemulsionen versetzten Baumaterialien können überall da verwendet werden, wo eine vergrösserte Wasserbeständigkeit verlangt wird, wie beispielsweise bei Betonund Strassenbauten ; ebenso können diese Emulsionen, eventuell nach Zusatz von Stoffen, die die verklebende Wirkung noch erhöhen, wie z. B. Latex usw., als Bindemittel zur Herstellung von neuartigen Baustoffen verwendet werden. So erhält man z. B. mit Sägespänen, Korkmehl, pflanzlichen Gerbstoff- extraktionsrückständen usw. durch Vermischen und Pressen Baustoffe, die sich neben guten Allgemeineigenschaften durch hervorragende Schallisolationskraft auszeichnen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Stabilisieren von wässrigen Bitumenemulsionen, dadurch gekennzeichnet, dass man der Bitumenemulsion eine wässrige, neutrale bis alkalische Lösung von Formaldehydkondensations- produkten von Phenolen, deren Substitutionsprodukten und Derivaten zusetzt.