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Strassenbelag und Verfahren zu seiner Herstellung.
Vorliegende Erfindung betrifft einen Strassenbelag, der aus einer Emulsion von Teer oder einem ähnlichen Stoff in Wasser besteht und einen brennbaren Füllstoff enthält.
Unter die Bezeichnung Teer oder einem ähnlichen Stoff"sollen hier alle Materialien fallen, die man gewöhnlich Teer nennt, wobei dieser Ausdruck in seiner weitesten Bedeutung aufzufassen ist, d. h. als gesamtes oder teilweises nicht gasförmiges Destillat der Steinkohle, des Holzes, des Erdöls, des
Schiefers usw. oder ähnlicher Stoffe, beispielsweise des Bitumens und der Asphalte.
Das erfindungsgemässe Erzeugnis ist dadurch gekennzeichnet, dass der in ihm enthaltene brenn- bare Füllstoff aus pulverisierter, nicht aufgelöster Kohle besteht, die in das Erzeugnis neben dem Teer als Hauptbestandteil eintritt.
Gemäss der Erfindung ist das Mischungsverhältnis der Hauptbestandteile der Wasser-TeerFüllstoffmischung und insbesondere der Anteil des Wassers je nach der Bestimmung der Mischung und je nach der angestrebten Qualität veränderlich. In der Mehrzahl der Fälle führt die Preisfrage und die Bequemlichkeit bei der Verwendung dazu, einen recht hohen Wassergehalt anzustreben, um dem Gemisch die grösstmögliche Dünnflüssigkeit zu geben. Im Sinne der Erfindung wurden zu diesem Zweck Wasser- Teer-Füllstoffmischungen ausgeführt, bei denen die Wassermenge ungefähr der Teermenge gleich ist.
Hiebei ist es jedoch notwendig, der Mischung ein Emulgierungsmittel zuzusetzen, wie Seife, alkalisches Oleat oder Resinat, Natronsilikat allein oder mit einer entsprechenden Menge eines Stoffes, wie Karragheenmoos, Karobe usw., der stabilisierende Eigenschaften besitzt und dem gegebenenfalls ein Verdünnungsöl zugesetzt ist.
Gleichzeitig ist es vorteilhaft, sich in bezug auf das Mischungsverhältnis des brennbaren Füllstoffes an etwa 37-38 Volumenprozent Füllstoff für 62-63 Volumenprozent Teer zu halten, um die günstigste Viskosität zu erzielen.
Das Gemisch kann in der Weise erhalten werden, dass zunächst das Wasser und der Teer erhitzt und dann vor Einverleibung der Kohle gemischt werden. Es wurde gefunden, dass es besonders vorteilhaft ist, zunächst den Teer zu erhitzen, nachdem ihm, wenn seine Beschaffenheit es erfordert, ein Alkali, z. B. Ätznatron, das seine Emulgierung erleichtert, zugesetzt worden ist, und alsdann das Wasser zuzufügen, dem zuvor ein Emulgierungsmittel und gegebenenfalls ein Stabilisierungsmittel, wie vorstehend angegeben, beigegeben worden ist.
Beispielsweise ist eine Emulsion aus Teer, Wasser und Kohlenfüllstoff nach der Erfindung auf folgende Weise hergestellt worden : In einem Mischer werden 570 kg wasserfreier Teer bis auf etwa 90 C und in einem andern Kessel 550-600 Wasser bis nahezu an den Verdampfungszustand erhitzt ; in dieses fast kochende Wasser wird eine geringe Menge einer Mischung aus handelsüblicher grüner Seife mit einer geringen Menge Karragheengelée, das durch Aussieben und Abkühlen einer kochenden, gesättigten Karragheenlösung erhalten wird, geschüttet. Von der Mischung aus Seife und Karragheen, die die Rolle des Emulgierungs-und Stabilisierungsmittels spielt, werden etwa 0. 6% des Gesamtgewichts der Mischung zugesetzt.
Ferner werden in den den Teer-enthaltenden Mischer etwa 5-10 kg handels- übliches Ätznatron geschüttet und eingerührt. Dann giesst'man in den heissen Teer die seifige Lösung
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unter Umrühren der Masse mit Hilfe der Mischvorrichtung. Nachdem die Emulgierung des Teers im Wasser erfolgt ist, wobei die Temperatur-auf etwa 85-90 C gehalten wird, werden nach und nach 300 Kohlenfüllstoff eingeschüttet, der die folgenden Eigenschaften besitzt :
Aschegehalt........... . .. ...................... 14%
Gehalt an flüchtigen Bestandteilen................... 25%
Siebprobe :
Rückstand im 100-Maschensieb..................... 0-5% Rückstand im "200-Maschensieb..................... 21'3%
EMI2.1
Dieses Gemisch wurde eine Viertelstunde lang umgerührt und dann bei etwa 85 mit Hilfe eines gewöhnlichen Teersprengers ausgebreitet in einer Dosierung von 1 kg auf etwa 1 m2 Strassenfläche. So- gleich nach der Ausbreitung wurde gekiest, und der Kies haftete dabei vom ersten Augenblick an so gut an der Emulsion, dass ein Lastwagen über den noch frischen Strassenbelag fahren konnte, ohne dass der Kies abgerissen oder die Emulsion verspritzt wurde.
Das Mischungsverhältnis des Emulgierungsmittels und des Stabilisierungsmittels, wie es für den vorstehenden Fall angegeben worden ist, ist nur als Beispiel aufzufassen ; es kann auch grösser oder kleiner sein. Es ist jedoch zweckmässig, das Emulgierungs-und Stabilisierungsmittel auf das geringste Mass zu beschränken, u. zw. nicht nur aus Wirtschaftlichkeitsgründen, sondern um zu vermeiden, dass infolge Übermass an Emulgierungs-und Stabilisierungsmittel ein kurz nach dem Ausbreiten einsetzender Regen Teer und Füllstoff wieder in Emulsion überführt, was ein Abwaschen und Fortschwemmen dieser Stoffe durch das Regenwasser zur Folge haben würde.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde das Alkali dem Teer und wurden getrennt hievon das Emulgierungs-und das Stabilisierungsmittel dem Wasser zugesetzt ; man kann jedoch aus Gründen der Bequemlichkeit und der Handhabung die drei Zusatzstoffe Alkali, Emulgierungs-und Stabilisierungsmittel auch im voraus mischen. Beispielsweise kann man zuerst das Ätznatron schmelzen und ihm dann nach und nach unter Umrühren zunächst die Seife und zum Schluss Karragheengelée zusetzen ; nach einem Mischvorgang von einigen Minuten erhält man einen festen Stoff in Form von Flittern, der bequem mit der Schippe aufgenommen und in Fässern befördert werden kann.
Am Verbrauchsort kann man die gewünschte Menge dieser Masse in der erforderlichen Menge Wasser auflösen, um die endgültige Mischung zu erhalten ; man kann aber auch den Stoff in einer geringen Menge warmen Wassers auflösen und diese gesättigte Lösung dem Teer einverleiben und dann die Zubereitung der Mischung durch Zusetzen des restlichen Wassers und des Füllstoffs unter Umrühren vollenden.
Die als Beispiel vorstehend angegebene Emulsion ist in der Wärme beständig. Es gibt jedoch eine
Grenztemperatur, unterhalb deren sie aufhört zu bestehen ; diese Temperatur liegt wohl in fast allen Fällen zwischen 25 und 75 C ; sie ändert sich mit der Art und insbesondere mit der Viskosität des verwendeten Teers und auch mit der Beschaffenheit des Füllstoffes. Die Emulsion ist in allen Fällen brauchbar, wo sie nahe genug am Verbrauchsort hergestellt werden kann, um nach der Zubereitung warm gehalten und zur Aufbringungsstelle gebracht zu werden, ohne dass die Temperatur unter die oben bezeichnete Grenze sinkt. Es gibt jedoch Fälle, wo es erforderlich ist, die Grenztemperatur, bei der die Emulsion aufhört zu bestehen, weiter abzusenken und insbesondere bis in den Bereich der Umgebungtemperatur oder unter diese zu senken.
Es wurde gefunden, dass es möglich ist, dieses Ergebnis zu erzielen, sofern als Emulgierungs-oder Stabilisierungsmittel mit oder ohne Karragheenzusatz eine gewisse Menge Harz, gegebenenfalls zusammen mit Verdünnungsöl, verwendet wird. Als Verdünnungsöl kann man ein Petrolöl verwenden, wie Gasöl oder ein Leicht-oder Mittelöl aus Steinkohle oder auch ein Lösungsmittel, wie Schwefelkohlenstoff, Tetrachlorkohlenstoff und Benzol, jedoch unter Berücksichtigung der Regel, dass der Verdünnungsstoff erst eingeführt werden soll, wenn die flüssige Mischung nicht mehr die Verdampfungstemperatur des Verdünnungsmittels oder des verwendeten Lösungsmittels überschreitet.
Allgemein ist die Verwendung eines Verdünnungsmittels notwendig, wenn man ein Bitumen als hauptsächlichen Kohlenwasserstoffbetandteil des Endgemisches verwendet.
Die Verwendung eines solchen Verdünnungs-oder Lösungsmittels hat u. a. die Wirkung, dass die Viskosität des Wasser-Teer-Füllstoffgemisehes verringert wird. Es ist zu bemerken, dass eine auf diese Weise beständig und brauchbar zur Kaltverarbeitung gemachte Emulsion in der Wärme unbeständig werden kann. Die Zubereitung kann in diesem Falle auf kaltem. Wege erfolgen.
Ein besonderer Anwendungsfall der Erfindung besteht darin, solche Teere zu verwenden, die von Natur aus einen beträchtlichen Prozentsatz an Wasser enthalten ; dies ist der Fall bei den Rohteeren, die gewöhnlich mehr als 5% Wasser enthalten, sowie bei den Teeren, die aus der Destillation der Kohle in den Glover-West-oder Woodall-Duckham-Retorten mit oder ohne Wasserzusatz herrühren und deren Wassergehalt in gewissen Fällen bis zu 40% betragen kann. Die Verwendung von solchen wasserhaltigen Teeren allein gibt keine guten Resultate.
Einmal trocknen dieselben schlecht, ausserdem beschleunigt die Verdunstung des in diesen Teeren enthaltenen Wassers das Schwinden gewisser flüchtiger Fraktionen
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des Teers, die von dem verdunsteten Wasser mitgerissen werden, was zur Folge hat, dass der Strassenbelag sich in eine rissige und brüchige Schicht verwandelt, die schnell zerstört wird. Die Gegenwart von brennbarem Füllstoff, der gemäss der Erfindung einem solchen wasserhaltigen Teer beigemengt wird, u. zw. in Mengen bis zu 40 Volumenprozent Kohle gegen 60 Volumenprozent wasserfreien Teer, verbessert diesen Übelstand. Die Trocknung geht schnell vor sich, und der Strassenbelag bewahrt seine Elastizität und seine sonstigen Eigenschaften während einer viel längeren Zeitspanne.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass man den Schlamm der Kohlenwäschen, für den im allgemeinen ein Absatz schwer zu finden ist, als Füllstoff verwenden kann. Dieser Schlamm wird nötigenfalls durch Vermahlen auf den gewünschten Feinheitsgrad gebracht und dann bei einer Temperatur, die 900 C erreichen kann, dem Wasser beigemischt. Während des Beimischen wird der heisse Teer einverleibt.
Die vorstehend beschriebenen Erzeugnisse können mit denselben Apparaten und in derselben Dosierung auf den Quadratmeter wie der für sich allein verwendete Teer ausgebreitet werden, und sie haben gegenüber dem Teer allein den grossen Vorzug, dass die Trocknung schneller vor sich geht, keine Seigerung stattfindet, kein Gleiten der Fahrzeuge eintritt und die Haltbarkeit verlängert ist.
Schliesslich liefert die Erfindung ein besonders wirtschaftliches Bindemittel für die Herstellung von Strassenpflastern und-überzügen dank der Verwendung von Kohlenfüllstoff, der billiger als der Teer ist, in hohen Prozentsätzen, und ferner dank der Möglichkeit, das Gemisch bei niedriger Temperatur und in geringen Dosen auszubreiten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Strassenbelag, bestehend aus einer wässerigen Emulsion von Teer od. dgl. und einem brennbaren Füllstoff, dadurch gekennzeichnet, dass der brennbare Füllstoff aus pulversisierter, nicht aufgelöster Kohle besteht, die in das Erzeugnis neben dem Teer als Hauptbestandteil eintritt.