Verfahren zur Herstellung von.gegen koagulierende Einflüsse widerstandsfähigen Gebilden aus Dispersionen. Gegenstand der vorliegenden' Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von gegen koagulierende Einflüsse widerstandsfähigen Gebilden aus Dispersionen, zum Beispiel, Dis persionen von Asphalt, Teer, Fetten, Ölen, Harzen, Wachsen, Paraffin, Kautschuk, kaut schukähnlichen Stoffen usw.
Es sind eine Reihe von Verfahren bekannt, um die oben genannten Stoffe in einen Zu stand feiner Zerteilung, beispielsweise in die Form einer Emulsion zu bringen. Die nach diesem Verfahren erhaltenen Dispersionen haben aber den Nachteil, dass sie entweder gegen koagulierende Einflüsse, wie Elektrolyte, Frost usw. übermässig empfindlich sind, oder dass die Verteilung der genannten Stoffe in der Dispersion nicht gleichmässig und fein genug ist.
Weiterhin ist bekannt, dass Emulsionen und Suspensionen durch koagulierende Einflüsse, beispielsweise durch Elektrolyte derart koa gulieren können, dass die Teilchen der dis persen Phase nicht unmittelbar zu einer kom- pakten Masse verschmelzen, vielmehr als solche erhalten bleiben, aber zu flockigen Aggregaten zusammentreten, ohne indessen zu verschmel zen. Bei den nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Produkten wird ein Verschmelzen der Partikel durch einen die Partikel umhül lenden Stoff verhindert.
Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass man den Dispersionen, worunter auch Emul sionen und Suspensionen zu verstehen sind, mindestens einen fein verteilten Stoff unter solchen Bedingungen zusetzt, dass die Partikel der Dispersion vom fein verteilten Stoff um hüllt werden, so dass sie sich nicht vereinigen können und ihre Grösse beibehalten. Hierbei ist es zweckmässig, die Dispersion, das heisst die Emulsion oder Suspension, bei genügender Verdünnung gut zu rühren und die Behand lung bei nicht zu hoher Temperatur vorzu nehmen.
Unter fein verteilten Stoffen sind hier alle Stoffe in feinverteiltem Zustand, zum Beispiel auch in kolloidaler Verteilung zu verstehen. Nach dem vorliegenden Verfahren können selbst konzentrierte, gegen koagulierende Ein flüsse widerstandsfähige Emulsionen, beispiels weise Asphaltemulsionen mit einem Asphalt gehalte von 60'>/o ohne wesentliche Änderung ihres Dispersitätsgrades hergestellt werden.
Das Verfahren kann mit fein verteilten Stoffen der verschiedensten Art durchgeführt werden. Es gibt Stoffe, welche die Partikel der zu behandelnden Dispersion ohne weiteres umhüllen; und zwar ist dies wahrscheinlich dann der Fall, wenn die Teilchen des fein verteilten Stoffes entgegengesetzte Ladungen als die Teilchen der zu behandelnden Dis persion tragen. Als Beispiel hierfür sei frisch gefälltes Aluminiumhydrogyd erwähnt, wel ches mit Leichtigkeit die Partikel einer Asphaltemulsion zu umhüllen vermag.
Im all gemeinen ist es jedoch zweckmässig, gleich zeitig oder nach der Zugabe des fein verteilten Stoffes zu der Dispersion noch ein Mittel zu zusetzen, welches bei Abwesenheit des fein verteilten Stoffes die Dispersion koagulieren würde. .Man kann auch den fein verteilten Stoff in der Dispersion im Momente des Zugebens eines solchen Mittels, welches bei Abwesenheit des fein verteilten Stoffes Koagu lation hervorrufen würde, entstehen lassen.
Zweckmässigerweise wählt man zur Ver wendung als fein verteilte Stoffe im Sinne der Erfindung solche Stoffe, die sich leicht in die geeignete fein verteilte Form bringen lassen. Von organischen Stoffen seien als Bei spiele genannt: Eiweissstoffe, Seifen, Gummi, Huminstoffe, Kohlehydrate, Gerbstoffe; von anorganischen Stoffen: Kieselsäure, die Hy- droxyde von Eisen und Aluminium, die Oxyde und Karbonate von Kalzium und Magnesium, Bariumsulfat, Ton und dergleichen. Es können auch mehrere fein verteilte Stoffe der Dispersion gleichzeitig zugegeben werden.
Die Menge des zuzusetzenden fein verteilten Stoffes braucht im allgemeinen nur gering zu sein im Verhältnis zur Menge der Disper sion. Sie ist verschieden je nach dem anzu wendenden Stoff, insbesondere seinem Fein heitsgrade, sowie nach der Beschaffenheit der zu behandelnden Emulsion oder Suspension. Als Beispiel sei angeführt, dass man eine 50 /o Asphaltemulsion des Handels mit einem Zusatze von etwa 1 % frisch gefällter Kieselsäure gegen koagulierende Einflüsse widerstandsfähig machen kann.
Der Zusatz des fein verteilten Stoffes zur Emulsion oder Suspension kann vor oder während der Zu gabe eines, bei Abwesenheit des fein verteilten Stoffes Koagulation hervorrufenden Mittels erfolgen. Auch kann man so arbeiten, dass man einen fein verteilten Stoff in der Emul sion oder Suspension selber während der Zu gabe eines solchen Mittel, beispielsweise durch chemische Umsetzung unter Niederschlagbil- dung, entstehen lässt.
Weiterhin hat man es durch geeignete Wahl des zuzusetzenden fein verteilten Stoffes, sowie durch Veränderung seiner Menge in der Hand, die Eigenschaften des zu erzeugenden Gebildes, insbesondere seine Farbe und Viskosität zu beeinflussen.
Als Mittel, welche ohne die Gegenwart des feinverteilten Stoffes die zu behandelnde Dispersion koagulieren würden, kann man im allgemeinen Lösungen geeigneter Elektrolyte verwenden, ohne dass allerdings für die Aus übung der vorliegenden Erfindung die Wahl des koagulierenden Mittels irgend welchen Einschränkungen unterliegt.
Da die gebräuch lichen Emulsionen und Suspensionen von Asphalt, Teer, Pech, Fetten, Ölen, Harzen, Wachsen, Paraffin, Kautschuck usw. in der Regel negativ geladene Teilchen enthalten, so kommen als Elektrolyte in erster Linie Säuren, sowie Salze mehrwertiger Metalle oder organischer Kationen in Betracht. Als Beispiele seien angeführt die Chloride und Sulfate von Eisen, Aluminium, Kalzium oder Magnesium.
Die gemäss dem vorliegenden Verfahren hergestellten Gebilde können nachträglich durch Zentrifugieren oder Filtrieren konzen triert werden, wodurch sie sich in die Form halbfester bis fester Massen bringen lassen.
Gegenüber den bisher hergestellten Emul- sioneii und Suspensionen bedeuten die nach der vorliegenden Erfindung gewonnenen Gebilde von Asphalt, Teer, Pech, Fetten, Ölen, Harzen, Wachsen, Paraffin, Kaut- schule und dergleichen einen wesentlichen Fortschritt. Für den Transport und die La gerung bieten sie gegenüber den bisher be kannten Emulsionen und Suspensionen den Vorteil, dass sie auch langdauernde Aufbe wahrung, heftiges Schütteln, Frost usw. ohne Schaden überstehen. Für die bei der Ver wendung sich ergebenden Vorteile seien einige Beispiele anhand des Asphaltgebildes an geführt.
Das Asphaltgebilde kann, im Gegensatz zu den bisher bekannten Asphaltemulsionen und Suspensionen in beliebiger Weise mit hartem Wasser verdünnt und ohne Nachteil mit salzhaltigen Medien gemischt werden, was ihm zahlreiche Verwendungsgebiete (zum Beispiel Strassenbesprengung, Anstrichzwecke usw.) eröffnet. Besondere Vorteile bietet ein nach dem vorliegenden Verfahren erhaltenes Asphaltgebilde gegenüber einer Asphaltemul sion in den Fällen, wo es sich um die Her stellung inniger Mischungen von Asphalt mit pulverförmigen oder körnigen Materialien, wie Kies, Sand, gemahlenen Schlacken, Stein mehl usw. handelt, wobei der Asphalt als Bindemittel dient.
Man vermag dann unter Verwendung des Asphaltgebildes in einfachster Weise sehr gleichmässige Mischungen herzu stellen auf Bestrassungen, Reparaturen an Strassen, Herstellung von Fussböden usw., während die in den genannten Materialien stets vorhandenen Salze bei der Herstellung entsprechender Mischungen mit den bisher be kannten Asphaltemulsionen regelmässig einen nachteiligen Einfluss auf den Verteilungsgrad des Asphaltes in den Emulsionen ausüben, auch dann, wenn eine augenfällige Klumpen bildung nicht beobachtet wird. Die Folge davon ist, dass mit der Verwendung des As.
phaltgebildes eine wesentliche Erparnis an Bitumen verbunden ist, da die nämliche Menge Bitumen infolge der bleibend feinen Verteilung des Bitumens in weit höherem Masse bindend wirkt, als in Form einer Emulsion. Derartige Asphaltgebilde können entweder direkt verwendet werden, oder erst nach einer mehr oder weniger weitgehenden Entwässerung vermittelst Auspressen, Zentri- fugieren, Filtrieren oder Trocknung. Im letz teren Falle ist es möglich, zu trockenen Ge bilden zu gelangen, die den Asphalt in so gleichmässig feiner Verteilung erhalten, dass sie weder kleben noch zusammenbacken, und sich ohne Schwierigkeiten zerkleinern, transportieren, oder in gebrauchsfertigem Zu stande aufbewahren lassen.
Sie brauchen dann nach dem Aufbringen nur kalt gewalzt oder gestampft zu werden. Ein weiteres Anwen dungsgebiet des Asphaltgebildes, das den ge wöhnlichen Asphaltemulsionen verschlossen ist, ist der Zusatz zu andern Bindemitteln oder Mörtelstoffen, um diese wasserdicht, respektive wasserabstossend zu machen. So kann das Asphaltgebilde als Zusatz zu Ze mentbrei, Kalkmilch, Gips oder dergleichen, sowie Mischungen solcher Bindemittel mit Füllstoffen verwendet werden. Zur Erzeugung von Asphaltpapier lässt es sich dem Papier brei direkt zusetzen.
Beispiel: 600 kg Petroleumasphalt werden in be kannter Weise etwa nach Engl. Patent Nr. 224196 emulgiert, so dass 1000 kg einer Asphaltemulsion mit einem Wassergehalt von 40 % resultieren. Dieser Emulsion setzt man nun soviel Natriumhydroxyd zu, dass sie im Ganzen etwa 5 kg davon enthält. Ander seits werden 10 kg Aluminiumchloridhydrat gelöst in 200 kg Wasser.
In diese wässerige Lösung lässt man nun unter gutem Rühren, zweckmässigerweise bei einer 20 0 nicht über schreitenden Temperatur, die Asphaltemulsion einfliessen. Es erfolgt gleichzeitig Umsatz zu Aluminiumhydrogyd und Bildung eines flüs- sigen Gebildes mit "00 %' Asphaltgehalt. Dieses ist ohne weiteres gebrauchsfertig.
Man kann so arbeiten, dass man die Natronlauge nicht der Emulsion, sondern der Aluminiumchloridlösung zusetzt, und mit dem erhaltenen Gemisch die Behandlung vor nehmen.
Weiterhin kann man in dem genannten Beispiel den Zusatz von Lauge weglassen, und an seiner Stelle der Emulsion vor der Behandlung eine entsprechende Menge frisch gefällter Kieselsäure zusetzen; die man sich durch Fällen von<B>10</B> kg Wasserglas mit der äquivalenten Alenge Salzsäure hergestellt hat. Die Behandlung kann dann mit gesättigter Chlorkalziumlösung erfolgen.
Process for the production of structures from dispersions which are resistant to coagulating influences. The subject of the present invention is a process for the production of structures resistant to coagulating influences from dispersions, for example, dispersions of asphalt, tar, fats, oils, resins, waxes, paraffin, rubber, rubber-like substances, etc.
A number of methods are known for bringing the above substances into a state of fine division, for example in the form of an emulsion. However, the dispersions obtained by this process have the disadvantage that they are either excessively sensitive to coagulating influences such as electrolytes, frost, etc., or that the distribution of the substances mentioned in the dispersion is not uniform and fine enough.
It is also known that emulsions and suspensions can coagulate by coagulating influences, for example by electrolytes, in such a way that the particles of the disperse phase do not merge directly into a compact mass, but rather remain as such, but come together to form flaky aggregates without meanwhile to merge. In the products produced by the present process, a fusion of the particles is prevented by a substance enveloping the particles.
The method according to the present invention is characterized in that at least one finely divided substance is added to the dispersions, which also include emulsions and suspensions, under such conditions that the particles of the dispersion are enveloped by the finely divided substance, so that they cannot unite and maintain their size. It is useful here to stir the dispersion, that is to say the emulsion or suspension, well with sufficient dilution and to carry out the treatment at a temperature that is not too high.
Finely divided substances are understood here to mean all substances in a finely divided state, for example also in colloidal distribution. According to the present process, even concentrated emulsions resistant to coagulating influences, for example asphalt emulsions with an asphalt content of 60%, can be produced without any significant change in their degree of dispersion.
The method can be carried out with finely divided substances of various types. There are substances that easily envelop the particles of the dispersion to be treated; and this is likely to be the case when the particles of the finely divided substance carry opposite charges than the particles of the dispersion to be treated. An example of this is freshly precipitated aluminum hydrogen, which can easily coat the particles of an asphalt emulsion.
In general, however, it is expedient, at the same time or after the addition of the finely divided substance to the dispersion, to add an agent which would coagulate the dispersion in the absence of the finely divided substance. One can also let the finely divided substance arise in the dispersion at the moment of adding such an agent, which would cause coagulation in the absence of the finely divided substance.
Appropriately, one chooses for use as finely divided substances in the context of the invention, those substances which can easily be brought into the suitable finely divided form. Examples of organic substances are: proteins, soaps, rubber, humic substances, carbohydrates, tannins; of inorganic substances: silica, the hydroxides of iron and aluminum, the oxides and carbonates of calcium and magnesium, barium sulfate, clay and the like. Several finely divided substances can also be added to the dispersion at the same time.
The amount of finely divided material to be added generally only needs to be small in relation to the amount of the dispersion. It is different depending on the substance to be used, in particular its degree of fineness, and on the nature of the emulsion or suspension to be treated. As an example it should be mentioned that a 50% asphalt emulsion from the trade can be made resistant to coagulating influences with an addition of about 1% freshly precipitated silica.
The addition of the finely divided substance to the emulsion or suspension can take place before or during the addition of an agent which causes coagulation in the absence of the finely divided substance. It is also possible to work in such a way that a finely divided substance is created in the emulsion or suspension itself during the addition of such an agent, for example by chemical reaction with the formation of precipitates.
Furthermore, through a suitable choice of the finely divided substance to be added and by changing its amount, it is possible to influence the properties of the structure to be produced, in particular its color and viscosity.
Solutions of suitable electrolytes can generally be used as agents which would coagulate the dispersion to be treated without the presence of the finely divided substance, although the choice of the coagulating agent for the practice of the present invention is not subject to any restrictions.
Since the usual emulsions and suspensions of asphalt, tar, pitch, fats, oils, resins, waxes, paraffin, rubber, etc. usually contain negatively charged particles, the main electrolytes used are acids and salts of polyvalent metals or organic metals Cations into consideration. Examples are the chlorides and sulfates of iron, aluminum, calcium and magnesium.
The structures produced according to the present process can subsequently be concentrated by centrifugation or filtration, whereby they can be brought into the form of semi-solid to solid masses.
Compared to the previously produced emulsions and suspensions, the formations of asphalt, tar, pitch, fats, oils, resins, waxes, paraffin, rubber and the like obtained according to the present invention represent a significant advance. For transport and storage, they offer the advantage over the previously known emulsions and suspensions that they can withstand long periods of storage, violent shaking, frost, etc. without damage. A few examples based on the asphalt structure are given for the advantages resulting from the use.
In contrast to the previously known asphalt emulsions and suspensions, the asphalt structure can be diluted with hard water in any way and mixed with salty media without any disadvantage, which opens up numerous areas of application (e.g. sprinkling roads, painting, etc.). An asphalt structure obtained by the present process offers particular advantages over an asphalt emulsion in those cases where intimate mixtures of asphalt with powdered or granular materials such as gravel, sand, ground slag, stone dust, etc. are involved, wherein the asphalt acts as a binding agent.
Using the asphalt structure, it is then possible to produce very uniform mixtures in the simplest possible way on paving, repairs to roads, production of floors, etc., while the salts that are always present in the materials mentioned in the production of corresponding mixtures with the previously known asphalt emulsions regularly produce one exert a disadvantageous influence on the degree of distribution of the asphalt in the emulsions, even if an obvious lump formation is not observed. The consequence of this is that with the use of the As.
phaltgebildes is associated with a substantial saving in bitumen, since the same amount of bitumen has a binding effect to a far greater extent than in the form of an emulsion due to the consistently fine distribution of the bitumen. Such asphalt structures can either be used directly, or only after more or less extensive dewatering by means of pressing, centrifuging, filtering or drying. In the latter case, it is possible to form dry Ge that maintain the asphalt in such an evenly fine distribution that it neither sticks nor cakes, and can be crushed, transported or stored in a ready-to-use state without difficulty.
You then only need to be cold rolled or tamped after application. Another field of application of the asphalt structure, which is closed to the usual asphalt emulsions, is the addition to other binders or mortars in order to make them waterproof or water-repellent. The asphalt structure can be used as an additive to cement paste, milk of lime, gypsum or the like, as well as mixtures of such binders with fillers. For the production of asphalt paper, it can be added directly to the pulp.
Example: 600 kg of petroleum asphalt are emulsified in a known manner according to Engl. Patent No. 224196, so that 1000 kg of an asphalt emulsion with a water content of 40% result. So much sodium hydroxide is added to this emulsion that it contains about 5 kg of it in total. On the other hand, 10 kg of aluminum chloride hydrate are dissolved in 200 kg of water.
The asphalt emulsion is now allowed to flow into this aqueous solution with thorough stirring, expediently at a temperature not exceeding 20 °. At the same time, conversion to aluminum hydrogen and formation of a liquid structure with "00%" asphalt content takes place. This is readily ready for use.
One can work in such a way that the sodium hydroxide solution is not added to the emulsion but to the aluminum chloride solution and the treatment is carried out with the mixture obtained.
Furthermore, in the example mentioned, the addition of lye can be omitted and a corresponding amount of freshly precipitated silica can be added in its place to the emulsion before the treatment; made by precipitating <B> 10 </B> kg of water glass with the equivalent algae hydrochloric acid. The treatment can then be carried out with a saturated calcium chloride solution.