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Verfahren zur Herstellung von Strassenfläche od. dgl.
Die Erfindung betrifft die Herstellung von Strassen- und andern Flächen, sowie von Baumaterialien, Blöcken, Platten oder andern ähnlichen Gegenständen. Im Sinne der Erfindung wird eine harte, dauerhafte Masse erzeugt, welche sich bei atmosphärischen Schwankungen nicht zersetzt und welche in festen Massen verschiedener Grösse, z. B. für Strassenflächen, Fussbodenbelägen, Ziegeln, Blöcken oder Platten für Bauzwecke hergestellt werden kann ; überdies ermöglicht die Erfindung die Herstellung von verschiedenen Körpern für Bau-und ähnliche Zwecke, so z. B. für Wandflächen, Abflusskanäle und andere Leitungen, Tennisplätze, Fenster, Türschwellen, Oberbalken und Stufen.
Wie in der österreichischen Patentschrift Nr. 151692 angeführt, wurden bereits verschiedene Mineralöle für die Herstellung von Kunststeinen od. dgl. verwendet und ebenso auch Pflanzenöle, welche in Verbindung mit verschiedenen plastischen Erden, Kreide, Kalk, Sand, Graphit, Manganerz als Bindemittel dienen und die mit einem wasserlöslichen, mineralischen Färbemittel verschiedene Zemente bilden und zur Herstellung von Kinderspielsteinen dienen. So z. B. ist es vorgeschlagen worden, ein Verkleidungsmaterialfür Wände und andere Zwecke aus einer Mischung von Lithophone, Leinöl, Spiritus, Trocknern, pulverisierter Kreide, Gips, weissem Zement, weissem Sand, diamanthartem Medium und Färbemitteln herzustellen.
Auch ist es vorgeschlagen worden, Spielflächen für Tennisplätze aus einer Mischung herzustellen, welche aus einem Einfärbemittel, Sand und Zement besteht, welche Mischung nach dem Verlegen zerbrochen wird, worauf man einen kleinen Prozentsatz (3-6%) von Öl, Fett od. dgl. beimengt, wobei das Öl od. dgl. trocknendes oder nicht trocknendes sein kann. Schliesslich ist vorgeschlagen worden, eine sehr kleine Menge von Bleioxyd dem Granitstaub beizumengen, z. B. zirka 56 g des Oxyds zu zirka 100 kg Staub und dieses Gemenge mit einer Emulsion von Leinöl und Wasser zu vermischen.
Nach der Erfindung wird ein trocknendes oder halbtrocknendes verdicktes Standöl in einer Menge von etwa 5% der Gesamtmischung und ein Trockner vermengt und als Bindemittel für ein körniges oder fein zerteiltes hartes Mineral oder gesteinartiges in Wasser unlösliches Füllmittel verwendet, wobei die so erhaltene Masse auf eine Unterlage gebracht, zu Blöcken geformt oder durch Giessen in die gewünschte Form gebracht wird, worauf sie einer Wärmebehandlung zwischen bestimmten Temperaturgrenzen, u. zw. zwischen 150-220 C unterworfen wird, um die chemische Reaktion der Masse zu unterstützen und zu beschleunigen. Es ist gefunden worden, dass bei diesen Wärmegraden die Oxydation und Polymerisation der Masse beschleunigt wird, so dass man ein festes, dauerhaftes Produkt erhält.
Wenn die Masse bei niedrigeren Temperaturen, also 150 C erhitzt wird, wird die Festigkeit des Produktes verringert, wenn dagegen eine Temperatur verwendet wird, welche über 220 C liegt, wird das Produkt schliesslich zerfallen.
Die Verwendung von weichen, staubförmigen Substanzen, wie z. B. Kalk, Holzstaub, Asbest, Fibre, Kaolin, Lampenruss, Kieselguhr, Ton, Rohcellulose od. dgl. ist für die Zwecke der Erfindung höchst ungeeignet, denn diese und viele andere staubförmige Produkte absorbieren verhältnismässig viel Öl und Wasser und die Mehrzahl derselben kann gar nicht in körnige Form gebracht werden ; auch
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dem bei dem neuen Verfahren die Benutzung von in besonderer Weise hergestellten sogenannten Standölen unerlässlich ist.
Gemäss einem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung wird Leinöl verwendet, welches 1% eines Trockners enthält ; dieses Öl wird mit einem Füllmittel, wie z. B. Sand, in dem Ausmass vermischt,
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dass das. Öl mit seinem Trockner ungefähr 3 bis 5% des Sandgewiehtes ausmacht. Die resultierende Mischung wird auf eine Unterlage gebracht und gepresst oder in Formen gepresst und dadurch die gewünschte Gestalt des Produktes erzielt. Hiebei findet eine chemisch-exothermische Reaktion in der Masse statt, durch welche die Temperatur der Masse in 5 oder 6 Stunden auf 120-160 C erhöht wird. Je länger die so erzielte Temperatur innerhalb wirtschaftlich zweckmässiger Grenzen aufrechterhalten werden kann, umso härter und zusammenhaltender wird das Endprodukt sein.
Wenn Wärme mit Hilfe einer besonderen Einrichtung der Masse von aussen in der Weise zugeführt wird, dass ihre Temperatur rasch auf 150-220 C gebracht wird, dann wird, nachdem diese Wärme durch eine bestimmte Zeit-ungefähr durch 3 Stunden-aufrecht erhalten wurde, ein hartes und dauerhaftes Produkt erhalten, welches für viele Zwecke verwendet werden kann. Dieses Produkt kann beim Herstellen von permanenten, nicht bremsenden, sichtbaren und lichtgefärbten Strassenflächen, Fussböden, Tennisplätzen, Strassenkreuzungen, Pflasterungen, Brücken, Gartenflächen, Kanälen, Rohren oder andern Leitungen und für eine grosse Anzahl von verschiedenen Baumaterialien, wie z. B. für Dachmaterial, Ziegeln, Bausteinen, Blöcken, Platten, Bahnsteigen u. dgl. zur Anwendung kommen.
Die Porosität des Produktes kann dadurch geregelt werden, dass die Grösse der Körner des Sandes oder eines andern Füllmittels entsprechend gewählt wird und/oder dadurch, dass die Mengenverhältnisse des Füllmittels und des Bindemittels entsprechend geändert werden.
Geeignete Materialien zwecks Verwendung als Füllmittel oder Aggregat, welches die Hauptmasse der Mischung bildet, sind harte unlösliche Substanzen von mineralischer oder steinartiger Beschaffenheit, so z. B. vulkanisches Gestein, Felsgestein, Sandstein, Quarz, Glas, Carborundum, Glasfritte und Sand oder ähnliches Material. Dieses Material soll frei sein von im Wasser löslichen und staubigen Substanzen, wie z. B. Erde, Kreide, Kalk, Graphit od. dgl., welche Substanzen aus dem Endprodukt leicht ausgewaschen werden könnten, wodurch dasselbe porös und geschwächt werden würde.
Eine geeignete Mischung für ein Bindemittel, welchem der gewünschte Trockner für irgendeinen Zweck der Erfindung beigegeben wird, kann aus folgenden Mitteln bestehen :
1. Trocknende Öle, wie z. B. Leinöl, Tungöl u. dgl., in irgendeiner verdickten oder polymerisierten Form, welche handelsüblich als gekochte Öle, geblasene Öle oder Standöle bezeichnet werden.
2. Halbtrocknende Öle, wie z. B. Sonnenblumen-, Sojabohnen-und ähnliche Öle, in verdickter oder polymerisierter Form.
3. Trocknende Ölrückstände, welche im Handel als Bodensatz erhältlich sind.
Nichttroeknende Öle können in kleinen Mengen vorhanden sein, ohne das Produkt zu beeinträchtigen, sie sollen aber in grösseren Mengen im Produkt nicht vorhanden sein.
Man kann für das Bindemittel auch bestimmte Arten von Ölfirnissen und Öllacken benutzen, die aus trocknenden oder halbtrocknenden Ölen hergestellt sind, u. zw. in Verbindung mit allen Arten von in Öl und Spiritus löslichen synthetischen Harzen zusammen mit verdickten, trocknenden oder halbtrocknenden Ölen und bestimmten Abschwächungs-, Verdünnungs-oder Lösungsmitteln, wie Terpentin, Spiritus, Methylalkohol, Azeton, Kohlenteer, Kohlenwasserstoffen u. dgl : So z. B. können Bindemittel von folgender Zusammensetzung benutzt werden :
1. In Öl lösliche synthetische Harze der Phtalsäure-Anhydrid-Glycerol-Type, u. zw. 100 g ; Ölfirnis 100 g, Leinstandöl 800 g.
2. In Öl lösliche synthetische Harze der Phenol-Formaldehyd-Reihe 100 g ; Öllack 100 g, Tungöl oder Leinstandöl 800 g.
3. In Öl lösliche synthetische Harze der Kresol-Aldehyd-Reihe 200 g ; Sojabohnenstandöl 700 g, Terpentin oder Spiritus 100 g.
4. In Spiritus lösliches synthetisches Harz der Kresol-Aldehyd-Reihe 100 g, Terpentin 100 g, Sonnenblumenstandöl 800 g.
5. In Spiritus lösliches synthetisches Harz aller drei der oben erwähnten Reihen ungefähr 150 y ; Terpentin oder Methylalkohol 100 g, Leinstandöl 750 g.
Geeignete Trockner sind Oxyde oder Hydroxyde von Blei, Mangan, Vanadium, Titan, Zink, Kobalt oder andern geeigneten Metallen oder von in Öl löslichen Salzen dieser Metalle, so z. B. Kobaltresinat, Kobaltnaphtalat und Bleilinoleat oder eine Mischung irgendwelcher dieser Verbindungen.
Die Menge des Trockners kann annähernd des Ölgewichtes ausmachen.
Das Bindemittel wird mit der gewünschten Menge des Füllmittels oder Aggregats gründlich vermischt und, wenn z. B. Sand genommen wird, eine geeignete Zusammensetzung dann erzielt, wenn ungefähr zu 95% Sand 5% des Bindemittels gegeben wird. Das resultierende Gemenge kann durch Zugabe von Färbemitteln in beliebiger Farbe hergestellt werden und bei Verwendung solcher Färbe-
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od. dgl. kann die Mischung an. Ort und Stelle aufgelegt werden, wobei man sie nach dem Legen, z. B. durch eine geeignete automatische Vibriermasehine, presst, worauf man sie auf 150-220 C erhitzt, u. zw. durch eine Zeit von ungefähr 3 Stunden, wonach der gewünschte Härtegrad erzielt ist. Während dieser Zeit soll ständig Luft der Mischung zugeführt werden.
Wenn erforderlich, kann die Fläche,
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auf welche die Mischung gelegt wird, auf eine bestimmte Temperatur vorgewärmt werden, bevor man die Mischung legt, wodurch dann eine einheitlichere und raschere Reaktion stattfindet.
Bei der Herstellung von bestimmten Materialien für Bauzwecke oder andere Zwecke, so z. B. von Dachziegeln oder andern Ziegeln, Bausteinen, Blöcken od. dgl. kann die Mischung in geeigneten Formen gepresst werden, wonach die geformte Masse einer Wärmebehandlung bei 150-220 C während einer bestimmten Zeitdauer unterworfen wird. Zu diesem Zwecke können die geformten Massen in einer Heizkammer während einer Zeit von ungefähr 3 Stunden erhitzt werden. Wenn grössere Blöcke od. dgl. behandelt werden sollen, kann die Dauer der Wärmebehandlung entsprechend verlängert werden.
Als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll nun der Vorgang bei der Herstellung von Dachziegeln beschrieben werden. Zu diesem Zwecke wird ein Gemenge aus gewöhnlichem trockenen Sand mit einer kleinen Menge eines färbenden Mittels und der gewünschten Menge des Bindemittels hergestellt, wobei das letztere aus einem trocknenden Öl und einer kleinen Menge eines Trockners, z. B. einem Metalloxyd oder Hydroxyd oder in einem in Öl löslichen Metallsalz besteht, u. zw. im Ausmass von ungefähr %-1% des Gewichtes des trocknenden Öles. Die geeigneten Mengenverhältnisse sind, wie schon erwähnt :
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<tb>
<tb> 941/2% <SEP> gewöhnlicher <SEP> Sand,
<tb> % <SEP> % <SEP> Färbemittel,
<tb> 5% <SEP> Bindemittel.
<tb>
Um gute Ergebnisse zu erzielen, soll der Sand gesiebt und sortiert werden.
Der gesiebte und sortierte Sand wird sodann ungefähr in folgenden Mengenverhältnissen vermischt :
30% Sand, fein gesiebt durch ein Sieb mit Maschen Nr. 10 und mit nicht grösseren Maschen als Nr. 20,
30% Sand, gesiebt durch ein Sieb mit Maschen Nr. 20 und mit nicht grösseren Maschen als Nr. 50,
20% Sand, gesiebt durch ein Sieb mit Maschen Nr. 50 und mit nicht grösseren Maschen als Nr. 100,
20% Sand, gesiebt durch ein Sieb mit Maschen Nr. 100.
Diese Sandmengen verschiedener Korngrösse können je nach der Beschaffenheit des herzustellenden Endproduktes geändert werden. Je feiner der Sand, umso glatter wird die Oberfläche des herzustellenden Produktes sein.
Der Sand, das Färbemittel und das Bindemittel werden selbsttätig zu einer Mischvorrichtung gebracht, in welcher sie während einer bestimmten Zeit gemischt werden, u. zw. während ungefähr 3-4 Minuten, worauf sie selbsttätig zu einer schnell laufenden Präzisionspressmaschine befördert werden, in welcher die Mischung in geeigneten Formen gefüllt und gepresst wird. Die Formen sind vorteilhaft so angeordnet, dass die geformten Ziegeln durch die Maschine parallel zu ihren Längsseiten bewegt werden, so dass irgendwelche Körner, welche gegebenenfalls sehr klein sind, in der Längsrichtung der Ziegeln und nicht quer zu denselben laufen werden. Die Ziegeln können vorteilhaft paarweise nebeneinander geformt und sodann durch ein drehendes Messer getrennt werden.
Die obere Seite der Ziegeln kann überzogen werden, indem man sie mit dem Bindemittel besprengt und sodann Sand auf die besprengten Flächen bläst. Das drehbare Messer kann vorteilhaft unter einem kleinen Winkel zur Ziegeloberfläche angeordnet sein, so dass der beschnittene untere Rand des Ziegels einen Überzug des Bindemittels erhält. Nagellöcher oder andere Löcher zum Befestigen der Ziegeln werden vorteilhaft erst nach dem Pressen derselben gebohrt, so dass die Löcher klar und nicht versandet sind. Sodann werden die geformten Ziegeln gestapelt durch Karren od. dgl. zu einem Tunnel-oder andern Ofen befördert. Eine bestimmte Anzahl von mit Ziegeln beladenen Karren wird in einem Ofen untergebracht und bei geeigneter Anordnung können in einem Ofen 80 Karren untergebracht sein, welche ungefähr 30.000 Ziegeln tragen.
Selbstverständlich kann auch ein Ofen für noch grössere Mengen, z. B. für 100.000 bis 200.000 Ziegeln verwendet werden. Der Ofen wird sodann durch Heissluft, welche aus einer Vorwärmeeinrichtung kommt, auf eine Temperatur von 1500 bis 2200 erhitzt, wobei eine konstante Luftmenge durch ein Gebläse oder andere Mittel in den Ofen geführt wird. Der Ofen kann mit mehreren Luftauslässen ausgestattet sein, welche zu Röhren führen, die mit der Verbrennungskammer einer Heizvorrichtung verbunden sind, in welcher die Rauchgase des Ofens verbrannt werden können. Die Behandlung im Ofen wird durch ungefähr 3 Stunden fortgesetzt, während welcher Zeit eine Oxydation und Polymerisation der Mischung stattfindet. Am Ende dieser Periode werden die Ziegel gekühlt und sie sind sodann gebrauchsfertig.
Bei Verwendung der Erfindung für die Erzeugung von Blöcken, Bausteinen oder andern Artikeln wird eine ähnliche Behandlung vorgesehen, wenn aber erwünscht, können die Mengenverhältnisse des Materials beim Mischen je nach dem Härtegrad oder andern Eigenschaften des herzustellenden Gegenstandes geändert werden und auch die Zeit und die genaue Temperatur kann der Grösse und der Beschaffenheit der zu behandelnden Gegenstände angepasst werden.
Wenn die Erfindung bei der Herstellung von Strassenflächen verwendet wird, wird der Sand oder anderes Material und ein Bindemittel mit oder ohne die gewünschte Menge eines Färbemittels
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sprechend hergerichtet und an beiden Seiten mit einem Rahmen versehen werden, dessen Höhe von der Stärke des zu verlegenden Materials abhängt und welche vorteilhaft ungefähr 5 cm betragen kann.
Das Material kann durch eine automatische Vibrationsmaschine auf die Strassenfläche befördert werden, welche Maschine das Material ebnet und auf die Strassenfläche presst. Die Maschine kann ungefähr 3000-4000 Schwingungen in der Minute ausführen, so dass das Material dieselbe Dichtigkeit erhält, wie wenn es mit einer hydraulischen Presse behandelt worden wäre. Eine solche Vibrationsmaschine kann in ungefähr 8 Stunden zirka 5000-7000 m2 Fläche verlegen und die Strassenfläche ist nach dem
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Markierungen von verschiedenen oder voneinander abstehenden Farben können auf die Strassenfläche verlegt oder in dieselbe gebettet werden.
Diese Zeichen können aus einer ähnlichen Mischung wie die Strassenfläche selbst bestehen, aber sie sollen verschiedene oder abstehende Farben aufweisen und sie können zuerst geformt und in Stellung gebracht werden, so dass die Masse der Strassenfläche um diese Zeichen gelegt wird, damit dieselben eingebettet werden.
Nachdem die Strassenfläehe durch die Vibrationsmaschine oder andere Mittel verlegt ist, wird die Oberfläche der Mischung mit geeigneten Heizvorrichtungen verdeckt, welche vorteilhaft in Form von Einheiten so aufgesetzt werden, dass sie einen geschlossenen Raum oberhalb der Strassenfläche herstellen, welche Fläche nunmehr durch Heissluft oder andere Mittel erwärmt werden kann. Die Heizmittel sind dazu vorgesehen, um die Mischung auf eine Temperatur von 150 bis 220 C zu bringen, welche Temperatur während ungefähr 3 Stunden aufrecht erhalten wird. Während dieses Erhitzens findet die Oxydation und Polymerisation der Mischung, welche die Strassenfläche bildet, statt und wenn diese beendet ist, kann die Strasse sofort dem Verkehr übergeben werden.
Die Bestandteile, welche in der Mischung für Strassenflächen verwendet werden, können entsprechend der Art der gewünschten Fläche geändert werden, insbesondere kann das Aggregat oder Füllmittel von feiner oder grober Beschaffenheit sein oder es können feine oder grobe Materialien mit der erwünschten Menge des Bindemittels vermischt werden. Die Oberfläche der Mischung kann nach dem Verlegen und vor dem Erhitzen, wenn erwünscht, mit dem Bindemittel besprengt und mit Sand, Flint, Granit oder anderm Abfallmittel bestreut werden, um eine entsprechend rauhe oder nicht bremsende Fläche zu erhalten.
Um zu vermeiden, dass die neue Strassenfläche durch Ausdehnen oder Zusammenziehen des Grundes, auf welcher sie verlegt ist, Sprünge bekommt, ist es erwünscht, den Grund vor dem Herstellen der neuen Strasse zu trocknen. Dies kann durch eine geeignete Wärmevorrichtung, z. B. so bewerkstelligt werden, dass Heissluft auf die Fläche geblasen wird, um dadurch die Feuchtigkeit des Grundes zu entfernen.
Wenn eine gut sichtbare oder leuchtende Fläche eines Gegenstandes oder eines Teiles des herzustellenden Gegenstandes gewünscht wird, so z. B. bei Strassenrandsteinen oder für Kreuzungen, die
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leuchtende oder glänzende Bestandteile enthält, der Mischung beigegeben werden und/oder beim nachfolgenden Auftragen von Sand oder eines andern Oberflächenüberzuges angebracht werden.
Die nach dem Verfahren gemäss der Erfindung hergestellten Gegenstände oder Teile können in der Weise eine glänzende Oberfläche erhalten, dass man die Fläche des betreffenden Gegenstandes mit einem Bindemittel besprengt und hierauf eine Glasur, Fritte od. dgl. in Verbindung mit einer geeigneten Menge eines Bindemittels auf die Oberfläche aufbringt. Diese glänzende Mischung wird vorteilhaft noch vor der Wärmebehandlung, während welcher die Reaktion stattfindet, auf die Oberfläche des Formstückes aufgetragen.
Die Erfindung kann auch beim Überziehen oder Behandeln von bereits vorhandenen Strassen, Gebäuden oder ändern'Flächen, oder aber beim Überziehen oder Behandeln von Materialien für Bauoder andere Zwecke verwendet werden.
Die chemische Reaktion, welcher die Masse unterworfen wird, besteht aus zwei verschiedenen gleichzeitigen Reaktionen. Einerseits findet eine Oxydation statt, mit andern Worten, es wird Sauerstoff aus der Atmosphäre in Mengen, welche durch Abwiegen bestimmt werden können, absorbiert und anderseits findet ein Polymerisationsprozess statt, d. h. eine Anhäufung von Molekülen, welche durch die chemische Struktur des Öles bedingt ist.
Es ist gefunden worden, dass Licht oder Hitze eine fördernde Wirkung auf die Polymerisation des Öles ausübt und dass es ein Vorteil ist, wenn das Verfahren nach der Erfindung gegen Tageslicht. geschützt (z. B. in einem Ofen) ausgeführt wird, um eine intensive künstliche Beleuchtung vorzusehen Eine solche Belichtung ist aber nicht wesentlich.
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