AT165878B

AT165878B - Bitumenmischung

Info

Publication number: AT165878B
Authority: AT
Original assignee: Nostrip Inc
Priority date: 1941-03-01
Filing date: 1946-06-12
Publication date: 1950-05-10

Description

Bitumenmischung Die Erfindung bezieht sich auf eine Bitumenmischung enthaltend ein asphaltartiges Material, eine unlösliche Seife und einen Emulsionsbildner, der in Berührung mit einem feuchten Aggregat die Bildung von Emulsionen von der Art der Wasser-in-Öl-Emulsionen beschleunigt, wodurch eine dauernde Haftung der Mischung an dem Aggregat bewirkt wird.

Die Erfindung ist besonders für die Verwendung in Pflaster-mischungen geeignet und wird im Zusammenhang mit diesen beschrieben.

Der Verbesserung der Bindung zwischen feuchtem Gestein, z. B. Steinklein oder Kies, und Bitumen wurde grosse Aufmerksamkeit geschenkt und zahlreiche Vorschläge zur Erzielung solcher Verbesserungen gemacht. Für eine wirtschaftlich brauchbare Mischung ist jedoch notwendig, dass sie auch dauerhaft an dem in feuchtem Zustand eingebrachten Aggregat haftet und die erforderliche Widerstandsfähigkeit gegen die Abnahme der Plastizität der Mischung durch Altern unter den Gebrauchsbedingungen aufweist.

Nach der vorliegenden Erfindung wird einer Bitumenmischung, welche zur Erzielung einer gründlichen Bindung und langdauernden Haftung an in feuchtem Zustand eingebrachten Gesteinsaggregaten einen Emulsionsbildner, insbesondere eine wasserunlösliche Seife enthält, zur Erhöhung der Bindefähigkeit als weiterer Emulsionsbildner ein Amid einer höheren Fettsäure zugesetzt.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als Emulsionsbildner ein höheres Fettsäurederivat vorgeschlagen, das eine NH2Gruppe in der Form des Säureamides und zweckmässig auch als Substituent enthält.

Im allgemeinen wird eine wasserfreie Mischung des Bitumens, einer wasserunlöslichen Seife und eines Emulsionsbildners der beschriebenen Art gebildet, wobei der Anteil der Seife und des Emulsionsbildners geringer ist als der Anteil des vorhandenen Bitumenmaterials. Eine solche auf ein Aggregat aufgebrachte Mischung ist äusserst widerstandsfähig gegen dar Ablösen der Mischung von dem Aggregat unter strengen Versuchsbedingungen oder im Gebrauch.

Als Bitumenmaterial wird vorzugsweise eines der üblichen asphaltartigen Materialien, wie natürlicher Asphalt oder Petroleumdestillations- rückstände, die für die Pflasterung geeignet sind, verwendet. Es können auch die plastischen Rückstände der Kohlenteerdestillation verwendet werden.

Als unlösliche Seife wird vorzugsweise die Zinkseife von Tallöl, ein Fettsäure enthaltendes Nebenprodukt der Papierindustrie, das einen hohen Anteil Abietinsäure und eine kleinere Menge anderer hoherer Fettsäuren enthält, verwendet. An Stelle von Tallöl kann auch Ölsäure, Rizinusölsäure, Linolsäure, eine Mischung von Säuren, die durch Hydrolyse von Baumwoll- samcnöl, Maisöl oder Fischöl erhalten werden oder ähnliche Säuren verwendet werden. An Stelle von Zinkseife können die entsprechenden Seifen des Aluminiums, Eisens, Kalziums oder anderer mehrwertiger Metalle, die üblicherweise bei der Herstellung von wasserabstossenden Seifen benutzt werden, verwendet werden, Die Zinkseifen sind besonders wirksam für diesen Zweck und werden daher bevorzugt.

Die Menge an Zinkoxyd oder einer anderen
Metallverbmdung, die für die Reaktion mit den
Fettsäuren zur Bildung der unlöslichen Seifen gebraucht wird, kann innerhalb bestimmter
Grenzen variiert werden. Die verwendete Menge soll hinreichend sein, um einen grossen Teil, vorzugsweise die gesamten Fettsäuren, zu neutrali- sieren. Besonders gute Ergebnisse werden aber erhalten, wenn die angewandte Menge Zinkoxyd im Überschuss verwendet wird. Wenn somit
Zinkoxyd gewählt wird, kann es in der Menge von 10 bis 30 Gew.-Teilen auf 100 Gew.-Teile Tallöl oder anderer Fettsäuren verwendet werden.
Wenn andere Meta1verbindungen als Zinkoxyd verwendet werden, soll ihre Menge jener des Zinkoxyds, das sie ersetzen, äquivalent sein.

Bei der Herstellung von unlöslichen Seifen von Metallen, deren Oxyde nrt höheren Fettsäuren nicht leicht reagieren, können die Fettsäuren zuerst in Natriumseifen umgewandelt werden, welche sodann mit wasserlöslichen Salzen der mehrwertigen Metalle z. B. Alumium-oder Eisen (III)- sulfat oder-chlorid in Gegenwart von Wasser behandelt werden. Das als Nebenprodukt erzeugte Natriumsalz wird durch wiederholtes Waschen entfernt. Die so hergestellte unlösliche Seife wird dann durch Erwärmen zwecks Verdampfung des Wassers gründlich getrocknet.

Besonders gute Ergebnisse werden erhalten, wenn als weiterer Emulsionsbildner gemäss der Erfindung ein Amid einer höheren Fettsäure oder von Säuren, z. B. jener von Tallöl, ölsäure, Palmitinsäure, Laurinsäure, Stearinsäure, oder deren Mischung untereinander verwendet wird. Das Amid der Ölsäure wird aus wirtschaftlichen Gründen und auch deshalb vorgezogen, weil durch dessen Verwendung besonders zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden.

Bei einigen Arten von Steinaggregaten ist es erwünscht, dass in dem Emulsionsbildner nicht nur ein Amid der beschriebenen Art, sondern auch eine Verbindung, welche eine Aminogruppe zusätzlich zu dem Radikal einer höheren Fettsäure enthält, vorhanden ist. Ein solches Amin wird vorzugsweise durch die Reaktion von Äthylendiamin, Diäthylentriamin, Triäthylenpentamin oder eines anderen Polyamins mit einer Fettsäure in einer Menge, die zur NeutralisierungallerAminogruppen nicht ausreicht, erhalten. So kann ein Amin hergestellt werden, das für den vorliegenden Zweck durch Einwirkung von je einem Mol Ölsäure und Äthylendiamin erhalten wird. Als weiteres Bei- spiel können für Triamine zwei Mole Fettsäure auf ein Mol Triamin verwendet werden. So her- gestellte Produkte enthalten daher eine freie
Aminogruppe.

Dieser Emulgator soll bei der Giesstemperatur der Bitumenmischung, wie sie für Pflasterungen übhch ist, flüssig sein und soll in dieser Mischung löslich oder leicht dispergierbar sein. Ein ge-
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diamin in äquimolekuren Anteilen enthält.

Besonders zufriedenstellende Emulsionsbildner dieser Art ist ferner das unter der Bezeichnung Nopco 2179-B, im Handel befindliche Oleylamid. Ein anderer sehr zufriedenstellender Emulsionsbildner ist das Oxyalkyl- (z. B. Oxymethyl-Oxy- äthyl-oder Oxybutyl-) Amid einer Fettsäure der beschriebenen Art.

Mischungen nach der Erfindung und Verfahren zur Herstellung derselben, welche sich als be- sonders geeignet erwiesen haben, sind in folgenden Ausführungsbeispielen beschrieben :
Beispiel l : 100 Gew.-Teile Tallöl werden auf ungefähr 163 C erhitzt und 28 Gew.-Teile Zinkoxyd unter Rühren eingebracht. Die sich ergebende Mischung, welche Zinkseifen der Säuren von Tallöl und einen wesentlichen Überschuss von Zinkoxyd enthält, wird auf einer erhöhten Temperatur gehalten und gerührt, bis praktisch das ganze durch die Reaktion gebildete Wasser ausgetrieben und das erhaltene Material im wesentlichen wasserfrei ist.

Die so hergestellte Seife wird mit einem Amid der Ölsäure gemischt, wobei das Amid in einer Menge von ungefähr 2 bis 8 Gew.-Tcilen auf 100 Gew.-Teile Seife verwendet wird. Vorzugsweise wird das Amid in das Tallöl eingebracht, bevor das Zinkoxyd zugesetzt wird, so dass eine gleichförmige Verteilung entsteht.

Die so hergestellte Mischung von Seife und Emulsionsbildner wird dann gründlich mit dem Bitumenmaterial entweder mit oder ohne Verwendung üblicher wieder abzutrennender Lösungs- mittel vermengt. Der Anteil der Mischung aus Seife und Emulsionsbildner soll ungefähr 0. 5 bis 5 Gew.-Teile der Mischung auf 100 Gew.-Teile des Bitumenmaterials betragen ; bei den meisten Arten von Aggregaten reichen 1-2 Teile der Mischung auf 100 Teile Asphalt aus.

Beispiel 2 : Das Verfahren wird nach Beispiel 1 durchgeführt mit dem Unterschied, dass mit dem Fettsäure-Amid eine ungefähr gleiche Menge eines Derivates eine höhere Fettsäure zugesetzt wird, das eine Aminogruppe enthält und dem im vorstehenden beschriebenen Nopco C. V. T. entspricht.

Obwohl die Mischungen nach Beispiel 1 und 2 hinsichtlich Bindung und Haftung der Bitumenmischung an dem Aggregat, das im feuchten Zu- stand zugesetzt wird, zufriedenstellend sind, wurde festgestellt, dass die Mischung nach Bei- spiel 2 iiberlegen ist, insofemeals sie eine schnellere
Bindung und eine lange andauernde Haftung bei gewissen Aggregatarten gibt. Bei einigen Arten von Aggregaten können die Emulsionsbildner nach den Beispielen 1 und 2 (die Amide und Amine) wegfallen, vorausgesetzt, dass Zinkseife verwendet wird und die Mischung einen wesentlichen Über- schuss an Zinkoxyd gegenüber der Fettsäure- komponente enthält.

Bei der Herstellung der erfindungsgemässen
Mischung für die üblichen Arten von fahrbaren
Anlagen, wird die Mischung aus dem Bitumen, der unlöslichen Seife und dem Emulsionsbildner sowie das mit Kalk behandelte Aggregat in eine rotierende Mischtrommel eingebracht. Die
Mischung wird gerührt und erhitzt, um die Vis- kosität der Bitumenmischung herabzusetzen. Ein im wesentlichen vollkommener Überzug des
Aggregates ist innerhalb weniger Minuten ge- sichert, unabhängig davon, ob das Aggregat an- fänglich im feuchten oder trockenen oder sogar gefrorenen Zustand eingebracht wird. Das über-
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die einen Brenner aufweisr, welcher eine Temperatur von ungefähr 1500 C aufrecht erhält.

Das
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Versuche haben erwiesen, dass die fertige Mischung eine sehr gute Haftung der Bitumenmischung an dem Aggregat aufweist und dass die Bitumenmischung selbst während des Alterns grosse Geschmeidigkeit und Plastizität besitzt.

Wird ein zirka 15 mm Aggregat mit der Mischung nach dem Beispiel 1 und 2 überzogen, absitzen gelassen und dann in destilliertem Wasser während 24 Stunden eingetaucht, so ist das Ausmass des Ablösens nicht wesentlich über 1%. Die Ergebnisse des Standard-Nicho ! son-Versuches sind ebenfalls bedeutungsvoll : Wenn das zirka 15 mm Aggregat mit der Mischung überzogen wird, 24 Stunden sich selbst überlassen wird und dann in Wasser

während 15 Minuten bei 38 C, 45 Minuten bei 500 C und 15 Minuten bei 54 C bewegt wird, tritt praktisch kein Ablösen ein.

Weiterhin bleibt das Bitumen in der Mischung lange Zeit duktil und plastisch, zum Unterschied von der kürzeren Lebensdauer und dem Brüchigwerden der üblichen Asphaltmischungen, wenn sie dem oxydierenden Einfluss der Atmosphäre längere Zeit ausgesetzt sind.

PATENTANSPRÜCHE :
1. Bitumenmischung, welche zur Erzielung einer gründlichen Bindung und langdauernden
Haftung an in feuchtem Zustand eingebrachten
Gesteinsaggregaten einen Emulsionsbildner, ins- besondere eine wasserunlösliche Seife enthält, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der
Bindefähigkeit als weiterer Emulsionsbildner ein
Amid einer höheren Fettsäure enthalten ist.

Claims

2. Bitumenmischung nach Anspruch 1, da- durch gekennzeichnet, dass als unlösliche Seife die eines mehrwertigen Metalles, wie die Zink- seife einer höheren Fettsäure, z. B. Tallöl oder Öl- säure, verwendet wird.

3. Bitwmenmischung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die unlösliche Seife das Oxyd des mehrwertigen Metalles im wesentlichen Überschuss gegenüber der Fettsäure enthält.

4. Bitumenmischung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen grösseren Anteil eines Asphaltmaterials und einen kleineren Anteil einer Mischung einer mehrwertigen Metallseife und eines Emulsionsbildners enthält, der durch die Reaktion eines Polyamins, insbesondere eines Alkylendiamins, wie Athylendiamin, mit einer höheren Fettsäure entsteht, deren Anteil wesentlich geringer ist als jener, welcher zur Reaktion mit allen Aminogruppen des Polyamins erforderlich ist, wodurch eine Ver- bindung entsteht, die das Radikal einer höheren Fettsäure und eine freie Aminogruppe enthält.

5. Bitumenmischung nach den Ansprüchen l bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie ungefähr 0 5 bis 5 Gew.-Teile der Mischung aus der un- löslichen Seife und dem Emulsionsbildner auf 100 Gew.-Teile des Bitumenmaterials enthält.

6. Bitumenmischung nach Anspruch 5, da- durch gekennzeichnet, dass die Mischung der Emulgatoren 2-8 Gew.-Teile des Amides auf 100 Gew.-Teile der Seife enthält.