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Verfahren zur Herstellung von anionischen, bituminösen Emulsionen
Es ist bekannt, aus Bitumen, Wasser und Emulgatoren, die meist aus Fettsäuren, fettsäurehaltigen Stoffen, Harzsäuren oder deren Gemischen und seifenbildenden Alkalien, wie Natronlauge, Kalilauge oder Ammoniak, zusammengesetzt sind, Emulsionen herzustellen.
Emulsionen dieses Typus haben verschiedene Mängel. Diese bestehen z. B. darin, dass die Brechzeiten und auch die Abbindezeiten zu lang sind, so dass bei plötzlich eintretenden Regenfällen die Emulsion aus dem Strassenbelag ausgewaschen wird und damit das Bindemittel verlorengeht. Des weiteren lässt die Haftfestigkeit des ausgeschiedenen Bindemittels auf manchem Gestein, besonders auf nassem Gestein, oft zu wünschen übrig. Man setzt, um diese zuletzt erwähnten Nachteile zu verbessern, sogenannte Haftmittel zu. Diese Haftmittel bestehen z. B. aus geradlinigen, langkettigen Aminen oder auch solchen mit Seitenketten. Die Kohlenstoffkette dieser Haftmittel liegt meistens bei C 12 bis C 22.
Die erwähnten Haftmittelzusätze können die Haftfestigkeit des ausgeschiedenen Bindemittels am Gestein verbessern. Sie sind jedoch nicht in der Lage, in irgendeiner Form die Brechzeit oder die Abbindezeit zu beeinflussen, d. h. zu verkürzen. Das bedeutet, dass diese Zusätze die grosse Gefahr des Auswaschens der Emulsion bei Regenfällen nicht verhindern können.
Eine Verbesserung der Haftfestigkeit wurde auch dadurch versucht (vergleiche USA-Patentschrift Nr. 2, 789, 917), dass man bei der Bereitung der Emulsion dem Bitumen Aluminiumsulfat zufügte. Aus der Tatsache, dass laut Patentschrift die erwartete Wirkung dann nicht el'itt, wenn das Aluminiumsulfat der vorgelegten wässerigen Lösung zugegeben wird, geht hervor, dass das Aluminiumsulfat spezifisch nur die Haftfestigkeit des Bindemittels beeinflusst. Die technisch sehr entscheidenden Eigenschaften einer Emulsion, wie Brechzeit, Abbindezeit und Empfindlichkeit gegenüber Regen, werden hiedurch nicht beeinflusst.
Weiterhin gibt es heute die sogenannten kationischen Emulsionen, die sich von den oben erwähnten anionischen Emulsionen dadurch unterscheiden, dass ein Amin als Komponente des Emulgators dem Bitumen zugesetzt wird. Die Emulsion selbst wird auf dem üblichen Wege mit Wasser hergestellt, wobei der wässerigen Phase Säuren zugesetzt werden. Diese kationischen Emulsionen brechen zwar sehr schnell und ihre Bindemittel haben eine gute Haftfestigkeit auf dem Gestein, jedoch haben sie den ausserordentlichen Nachteil, dass sie sich mit den bekannten anionischen Emulsionen nicht vertragen. Bei Vermischung der beiden genannten Emulsionstypen tritt sofort Koagulation ein.
Es wurde nun ein Verfahren zur Herstellung einer anionischen, bituminösen Emulsion gefunden, die die oben geschilderten Nachteile der heute üblichen anionischen Emulsionen behebt. Brechzeit und Abbindezeit sind bei dieser neuen Emulsion so wesentlich verkürzt, dass auch ein plötzlich einsetzender Regen keine Auswaschung aus dem Gestein hervorruft. Des weiteren ist die Haftfestigkeit so weit verbessert, dass das Bindemittel auch ohne Zusatz von Haftmitteln auch an nassem Gestein gut haftet.
Es muss hervorgehoben werden, dass diese neue anionische Emulsion mit den heute üblichen marktgängigen anionischen Emulsionen voll verträglich ist. Dadurch sind alle Geräte ohne Reinigung wechselweise für die bisher üblichen marktgängigen anionischen Emulsionen und auch für die erwähnte neue anionische Emulsion brauchbar.
Somit vereinigt die erfindungsgemäss entwickelte anionische, bituminöse Emulsion die Stabilität der bekannten anionischenEmulsionen und das schnelle Brechvermögen und die Haftfestigkeit des ausgeschie-
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denen Bindemittels der kationischen Emulsionen, ohne die oben geschilderten Nachteile der beiden Emulsionstypen zu besitzen.
Erfindungsgemäss enthält die neue Emulsion zusätzlich zu der bekannten Zusammensetzung (z. B. aus Bitumen, Tallöl, Wasser und Kalilauge) eine spezifische Kombination aus einer Sulfosäure mit einem Mineralsäuresalz eines Metalls mit amphoteren Eigenschaften und einem Mineralsäuresalz eines Metalls der ersten Gruppe des periodischen Systems.
Durch das Vorhandensein der drei genannten additiven Komponenten und ebenfalls durch die sich somit ergebende Kombination zweier chemisch verschiedenartiger Emulgatoren wird eine Emulsion mit ausgezeichneten technischen Eigenschaften, wie oben schon beschrieben, erzielt.
Es ist zwar bekannt, dass auch den heute üblichen anionischen Emulsionen Alkalisalze, z. B. Kaliumchlorid, zur Erzielung bestimmter Effekte manchmal zugegeben werden. Die erfindungsgemässe Emulsion enthält aber Alkalisalz in einer Menge, die, den üblichen anionischen Emulsionen zugesetzt, diese zum sofortigen Brechen bringen würde. Im Gegensatz hiezu verleiht die erhöhte Alkalisalzmenge der neuen Emulsion verbesserte Eigenschaften am nassen Gestein.
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mässige Anteil der Sulfosäure beträgt 0, 1-0, 3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtemulsion. Als Metallsalzkombination können beispielsweise die wasserlöslichen Salze des Aluminiums oder des Zinks in Kombination mit den Salzen der Alkalimetalle Verwendung finden.
Die Salze der Metalle mit amphoteren Eigenschaften werden in Mengen von 0, 1 bis 0, 3 Gew. und die Salze der einwertigen Metalle in Mengen von 0, 1 bis 2, 5 Gew.-lo, bezogen auf die Gesamtemulsion, zugesetzt.
Der pH-Wert der fertigen Emulsion ist auf den Bereich 7, 5-9, 5 einzustellen.
Beispiel 1 :
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<tb>
<tb> 41U <SEP> kg <SEP> Wasser
<tb> 1, <SEP> 6 <SEP> kg <SEP> Butylnaphthalinsulfonsäure
<tb> 1, <SEP> 8 <SEP> kg <SEP> AICI3'kristallisiert
<tb> 5 <SEP> kg <SEP> KOH, <SEP> 50going
<tb> 5 <SEP> kgKCl
<tb> 600 <SEP> kg <SEP> Bitumen <SEP> B <SEP> 200
<tb> 15 <SEP> kg <SEP> Tallöl <SEP>
<tb>
Beispiel 2 :
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<tb>
<tb> 410 <SEP> kg <SEP> Wasser
<tb> 1, <SEP> 8 <SEP> kg <SEP> Cyc1ohexyl-heptylsulfo-carbonsäure
<tb> 1, <SEP> 8 <SEP> kg <SEP> A1C1, <SEP> kristallisiert <SEP>
<tb> 4, <SEP> 5 <SEP> kg <SEP> KOH, <SEP> zig
<tb> 10 <SEP> kgKCl
<tb> 600 <SEP> kg <SEP> Bitumen <SEP> B <SEP> 200
<tb> 5 <SEP> kg <SEP> Tallöl <SEP>
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Zur Bereitung der wässerigen Phase werden beispielsweise die ersten fünf Komponenten in der Reihen-
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dieser Temperatur in die wässerige Phase unter starkem Rühren einlaufen gelassen. Die Mischungsendtemperatur ist etwa 45 C. Es entsteht eine alkalische, bräunliche Emulsion, die in der wässerigen Phase einen pH-Wert von 8,5 zeigt und allgemein eine Viskosität entsprechend der DIN-Vorschrift 1995 für eine bituminöse Emulsion aufweist.
Diese so erhaltenen Emulsionen sind zur Oberflächenbehandlung von Strassen geeignet.
Für die Herstellung von Mischgut kann man der Emulsion auch Fluxmittel in bekannter Weise zusetzen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von anionischen, bituminösen Emulsionen vom Typ Öl in Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass die alkalische wässerige Phase mit einer Kombination von Sulfosäuren und wasserlöslichen Salzen von Metallen mit amphoterem Charakter sowie Salzen der Alkaligruppe bereitet wird.