CH185412A - Verfahren zur Herstellung von wässrigen Dispersionen bituminöser Stoffe. - Google Patents

Description

  Verfahren zur Herstellung von     wässrigen    Dispersionen bituminöser     Stoffe.       Die Erfindung betrifft ein Verfahren  zur Herstellung von     wUrigen    Dispersionen  bituminöser Stoffe von verhältnismässig  hoher Stabilität, die z. B. derart hoch ist,  dass die     Dispersionen    bei ihrer Anwendung  z. B. im Strassenbau mit sehr feinen Mineral  stoffen mischbar sind.  



  Hochstabile     Bitumendispersionen    sind bis  jetzt in verschiedener Weise hergestellt wor  den, z. B. mit Eiweissstoffen, Kohlenhydraten  und dergleichen, oder mit anorganischen,  kolloidalen oder feinverteilten     Emulgatoren.     



  Die als     Emulgatoren    oder     ,Stabilisatoren     verwendeten Eiweissstoffe oder     Kohlen-          hydrate    können Dispersionen ergeben, in  welchen das Bitumen genügend fein verteilt  ist, aber diese Dispersionen sind oft schwer  zu behandeln, infolge der Neigung des       Emulgators,    steife Gele oder hochviskose  Lösungen zu bilden, und in der Regel lassen  sie sich nicht gut unter normalen Bedingun-    gen     aufbewahren,    da diese     Emulgatoren     leicht verfaulen.  



       Anorganische        Emulgatoren,        wie    kolloida  ler Ton oder die Gele der     Hydrogyde    mehr  wertiger Metalle, ergeben     Bitumendisper-          sionen,    welche im allgemeinen, im Vergleich  mit den normalen, mit Seifenlösungen her  gestellten Dispersionen, zu grob sind;

   ausser  dem zeigen diese Dispersionen gewöhnlich  eine dicke,     pastenartige        Konsistenz    oder     sind          thigotropisch.    Die Dispersionen dieser Art  lassen sich deshalb nicht in :

  derselben Weise  wie normale Strassenbaudispersionen behan  deln, welche letztere dünnflüssig sind und  leicht gepumpt und in dünner Schicht ver  breitet werden     können.    Ausserdem macht die  sehr grobe     Dispergierung    des Bitumens diese  Dispersionen für manche Zwecke höchst un  geeignet, zumal die     dispergierten        Bitumen-          teilchen    von derselben Grössenordnung oder  grösser als die feinen     Mineralteilchen        sind,         um welche das Bitumen einen kontinuier  lichen Film bilden soll.  



  Die     obenerwähnten        Emulgatoren    sind  alle     in.    Bitumen unlöslich, sogar wenn sie  trocken sind, und ,der getrocknete Film der  Dispersion enthält diese     Emulgatoren    als ein  Gerüst, das den Film     versteift    und ihn     un-          klebrig    macht.  



  Jede der bekannten Arten stabiler     Bitu-          mendispersionen    zeigt deshalb Nachteile un  ter einer oder mehreren der folgenden  Rubriken: 1. Faulen; 2. anormale     rheologi-          sche    Eigenschaften; 3. grobe     Dispergierung;     4.     Unlöslichkeit    des     Emulgators    im Bitumen.  



       Das    Verfahren zur Herstellung der     ver-          hältnismässig    hochstabilen     wässrigen        Bitu-          mendispersionen    nach der Erfindung durch       Dispergierung    bituminöser Stoffe mit Hilfe  einer neutralen oder alkalischen     wässrigen          Lösung    einer     Alkaliseife    von     festem    Harz  ist dadurch gekennzeichnet, dass man als       Stabilisierungsmittel    eine wasserunlösliche  Seife eines festen Harzes verwendet.  



  Vorzugsweise wird als solche wasserun  lösliche Seife eine     Kalziumseife        verwendet.     Die     bevorzugte    Ausführungsform des Ver  fahrens zur Herstellung von hochstabilen       Bitumendispersionen        umfasst    die Einverlei  bung einer geeigneten Menge einer besonders  erzeugten Kalzium- oder andern wasserun  löslichen Seife eines festen Harzes in das       bituminöse    Material und darauffolgende       Dispergierung    des derart behandelten Pro  duktes in einer neutralen oder alkalischen       wässrigen    Lösung einer Alkali-     (Kalium-          oder    Natrium-)

   Seife eines festen Harzes.  Derart     hergestellte        Bitumendispersionen    wer  den im nachfolgenden als     "Typ    I" erwähnt.  



  Die oben-erwähnten     Bitumendispersionen     können auch weiter stabilisiert werden, und  zwar durch Zusetzen einer normal koagulie  renden     Flektrolytlösung,    z. B.     einer    Kalzium  chlori.dlösung, vorzugsweise in einer Menge,  welche     mit    der Menge der als     Emulgator    ver  wendeten     Alkaliharzseife    chemisch äquiva  lent ist.

       Zn    entsprechender Weise können  auch andere, normal     koagulierende    Elektro-         lytlösungen,    welche auf die     Alkaliharzseife          einwirken    können,     wie        Aluminiümchloritl,    an  Stelle es     Kalziumchlorids    verwendet wer  den. Derart hergestellte     Bitumendispersionen     werden im nachfolgenden als     "Typ        II"    be  zeichnet.  



  Die     Erzeugung    der als Stabilisierungs  mittel zu verwendenden     Kalziumharzseife          kann    durch Erhitzung eines Gemisches von       festem    Harz und     .gebranntem    oder gelösch  tem Kalk erfolgen, wobei genügend Kalk zur  Neutralisierung der Säuren des Harzes ver  wendet wird.

   Die Erhitzung     wird    fortge  setzt, bis das Material nach     Abkühlung    frei  von     ungebundenem    Kalk befunden     wird.     Mit     Rücksicht    darauf, dass gewisse auf dem  Markt befindliche     Kalziumresinate    oder mit  Kalk gehärtete Harze sich für das Verfahren  nach der Erfindung weniger eignen könnten,  ist für die Auswahl eines geeigneten festen  Harzes Sorge zu tragen, wodurch     günstige     Ergebnisse in bezug auf die in der Bitumen  dispersion erwünschte hohe Stabilität erzielt  werden können. Im allgemeinen haben sich.

    die aus Holz gewonnenen     Harze    am besten  für die Zwecke der Erfindung bewährt, ob  schon in gewissen Fällen auch andere Harz  arten zur     Verwendung    kommen können, ent  weder zur Erzeugung -der als     Emulgator     dienenden     Alkaliharzseife,    oder zur Erzeu  gung der     Kalziumharzseife,    aber vorzugs  weise nicht für beide     Zwecke    gleichzeitig.  



       In.    der     praktischen    Durchführung des  Verfahrens wurden gute Ergebnisse bei Ver  wendung     .der    Seife einer besonderen Sorte  von festem Harz erzielt, welche, soweit be  kannt, aus Holz durch     Furfurolegtraktion     erzeugt wurde. Eine derartige Seife ist  z. B. diejenige, welche aus dem als ,;B"  Qualität bekannten Harz der     Hercules        Pow-          der        Company    hergestellt ist.

   Das Verfahren  nach der Erfindung ist aber     nicht    auf die       Verwendung    von Seifen     dieser        besonderen     Harzsorte beschränkt, da es auch mit andern  Harzseifen von derselben Art und gleichem       Ursprung,    mit deren Hilfe     eine        ähnlich     hohe Stabilität der     Bitumendispersionen    er  zielbar ist,     durchgeführt    werden kann.

        Die in der     obenbeschriebenen    Weise aus       Hercules    "B" Harz erzeugte     Kalziumharz-          seife    hat einen Schmelzpunkt von     ungefähr          1.3-5      C und löst sich nicht leicht in Bitumen  oder schwerem Öl bei einer     Temperatur    von  140' C, welche     normalerweise    die höchste       verwendbare    Arbeitstemperatur ist.

       Wird          a.bpr    die     Kalziumharzseife    mit     einer    weite  ren Menge Harz verdünnt oder wird     weniger     Kalk bei der Erzeugung der     Kalziumharz-          seife    verwendet, so     entsteht    ein Produkt mit  einem     niedrigeren        Schmelzpunkt,        das    leich  ter löslich ist.

   Diese     letzteren        Kalzium-          resinaterzeugnisse,    die von uns als mit Kalk       gehärtetes    Harz     bezeichnet    wurden, sind un  mittelbar im Bitumen löslich, oder können  bequemlichkeitshalber zuerst in schwerem       Öl    (Fluröl oder Brennstofföl) gelöst werden,  worauf die erhaltene Lösung zum Verschnei  den des     Bitumens    bis auf die erwünschte       Penetration    verwendet wird.  



  Zur Erzeugung einer Lösung von     mit     Kalk .gehärtetem Harz in schwerem Öl kann  man auch einer Lösung von Harz in schwe  rem Öl eine zur teilweisen     Neutralisierung     des Harzes ausreichende Menge Kalk zu  setzen und die Mischung so lange erhitzen,  bis die Lösung nach Abkühlung homogen  ist. Diese Öllösung kann     sodann.    zum Ver  schneiden harten     Bitumens    dienen und     wirkt     gleichzeitig als     Stabilisator    für die daraus       herzustellende        Dispersion.     



  Gemäss einer andern Ausführungsform  des Verfahrens der Erfindung     wird    eine       Bitumendispersion    von demselben stabilen  Typus dadurch hergestellt, dass man zuerst  durch     Dispergierung    von Bitumen in einer       Lösung    von Kalium- oder     Natriumseife    von       festem    Harz eine     Bitumendispersion    erzeugt  und dann dieser eine     wässrige        Suspension     von Kalzium- oder     einer        andern    was     serun.-          löslichen    Seife eines festen Harzes  <RTI  

   ID="0003.0050">   zusetzt.     Diese     wässrige    Suspension erzeugt man z. B.  durch teilweise Zersetzung einer     Lösung     von Kalium- oder     Natriumseife    eines festen  Harzes mit einer     wässrigen    Lösung von     Kal-          ziumchlorid    oder dergleichen.

      Eine weitere     Ausführungsform        des    Ver  fahrens gemäss der Erfindung     besteht        darin,     dass, man zuerst mit Hilfe einer     Alkaliseife     eines festen-     Harzes        eine        Bitumendispersion     erzeugt und dann dieser die     Lösung    eines  Salzes eines     Metalles,    das durch doppelte  Umsetzung mit dem     Alkaliresinat    eine un  lösliche Harzseife bildet, zusetzt, wobei die  Menge und Konzentration dieser Salzlösung       vorzugsweise    so bemessen werden kann,

   dass  die     Alkaliharzseife    gerade vollständig umge  setzt     wird.    Bei der     Durchführung    dieser       Ausführungsform    des     Verfahrens        ist    es  zweckmässig, eine solche Stärke der ur  sprünglichen     Bitumendispersion    und eine  solche Konzentration der     zugesetzten.    Salz  lösung zu wählen,

       dass    bei der     Arbeits-          temperatur    keine     Koag        ulierung    des Bitu  mens     stattfindet.    Im allgemeinen kann man  bei     niedrigen        Temperaturen    mit konzentrier  teren     Bitumendi;spersionen    und Salzlösungen  arbeiten. In vielen Fällen gibt es eine       Höchsttemperatur,    oberhalb welcher der Zu  satz nicht mehr ohne     Koagulierung        vorge-          nommen    werden kann.

   Diese Temperatur  ist in jedem besonderen Falle versuchsweise  zu     ermitteln.     



  Die nach der Erfindung hergestellten       Bitumendispersionen    haben die folgenden  Vorteile:  Weder der     Seifen-Emulgator,    noch die       wasserunlösliche    Harzseife sind der Verfau  lung ausgesetzt.  



  Die als Typus I bezeichneten Bitumen  dispersionen unterscheiden sich hinsichtlich  ihrer normalen Eigenschaften, wie mikro  skopisches Aussehen,     rheologische    Eigen  schaften und Lagerfähigkeit nicht von einer  normalen, guten Strassenbaudispersion, welche  mit     Seife    als     Emulgator    hergestellt     ist.     



  Die Stabilität dieser Dispersion nach  Typus I in     bezug    auf die Mischung mit  feinen Mineralstoffen ist aber viel grösser als  die von normalen     Strassenbaudispersionen     und ist mit derjenigen der mit     Eiweissstof-          fen,    Kohlenhydraten oder . anorganischen       Emulgatoren    hergestellten Dispersionen ver  gleichbar.

   Die     Dispersion    Typus I ist auch      gegenüber dem Zusatz     unbeschränkter    Men  gen von mässig konzentrierten Lösungen ver  schiedener Elektrolyte, mit Ausnahme von  Mineralsäuren, beständig; nach genügender  Verdünnung mit Wasser     wird    die Disper  sion aber auch gegenüber Mineralsäuren be  ständig.  



  Die als Typus     II    bezeichneten Bitumen  dispersionen, welche aus einer Dispersion  Typus I durch Zusatz einer genügenden  Menge     Kalziumchloridlösung    zur Zersetzung  der Harzseife des     Emulgators    hergestellt  werden, unterscheiden sich von diesen Dis  persionen Typus I dadurch, dass sie ur  sprünglich     thigotropische    Eigenschaften zei  gen. Nach kurzem     Stehen    geht die Disper  sion aber in ein flüssiges System     über,    in  welchem Teilchenaggregate in Form von  Klumpen im     wässrigen    Medium suspendiert  sind.

   Diese     Teilchenaggregate    lassen sich  leicht     wieder        @diespergieren    und die Disper  sion wird ganz zur Mischung mit feinen  Mineralstoffen geeignet. Diese Dispersion  Typus     II    hat eben eine grössere Beständig  keit als die vom Typus I, und ist, entweder  als solche oder nach Verdünnung mit Was  ser, gegenüber dem Zusatz von unbeschränk  ten Mengen     hochkonzentrierter    Elektrolyt  lösungen,     einschliesslich        Mineralsäuren,    be  ständig.  



  Da bei jedem Typus der betreffenden       Dispersionen    die Löslichkeit der wasserun  löslichen Harzseife im     Bitumen    wesentlich  ist, bildet dieser     Emulgator    kein Gerüst im  getrockneten Film, was ein     Nachteil    bei  andern Arten beständiger Dispersionen ist.  <I>Beispiel:</I>  <I>Typus I:</I> Mit Kalk     gehärtetes    Harz wird  durch     Erhitzung    des folgenden Gemisches  bei 140   C, bis es sich nach Abkühlung  homogen zeigt, hergestellt:  <B>100</B> Teile festes Harz (mit     Furfurol    ex  trahiert); 3,75 Teile gelöschter Kalk.  



  Das erhaltene Material     wird    bei 140   C  in einem gleichen Gewicht schweren Öls mit  einer Viskosität von 6000 sec.     Redwood    I  gelöst. 4     Teile        dieser        Lösung    werden zu 100         Teilen        Bitumen    von Penetration 200 zugesetzt  und das Gemisch in eine neutrale     n'20    Lö  sung von     Kalziumseife    eines festen Harzes  in der gewöhnlichen     Weise        _        dispergiert,

       zwecks Erzielung     einer    5 7     %        igen    Bitumen  dispersion. Die     .derart        hergestellte    Disper  sion ist vom     Typus    I.  



  <I>Typus</I>     II:        Eine    genügende Menge  10%ige     Kalziumchloridlösung    wird der kal  ten Dispersion vom Typus I zwecks Zer  setzung der Seife des     Emulgators    zugesetzt,  wozu in einem typischen Falle 1,18 Teile  dieser Lösung auf 100 Teile     Bitumen:disper-          sion    erforderlich waren.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Herstellung einer wässxi- gen Dispersion bituminöser Stoffe, die eine verhältnismässig hohe Stabilität besitzt, durch Dispergierung bituminöser Stoffe mit einer neutralen oder alkalisch reagierenden wäss.rigen Lösung einer Alkaliseife eines festen Harzes, dadurch gekennzeichnet, dass man als Stabilisierungsmittel eine wasserun- lösliche Seife eines festen Harzes verwendet.

   UNTERANSPRüCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man als wasserunlösliche Seife des festen: Harzes eine Kalziumseife verwendet. 2. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass. man zuerst die Dispergierung vornimmt und dann die wasserunlösliche Seife des festen Harzes der gebildeten Bitumendispersion zusetzt. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch .gekennzeichnet, dass man dem Bitumen die wasserunlösliche Seife des festen Harzes zusetzt und das Gemisch in einer neutralen bis alkalischen wässri- gen. Lösung einer Alkaliseife eines festen Harzes dispergiert. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man die Dispersion durch Zusatz normal koagu- lierender Elektrolytlösung noch weiter stabilisiert. 5. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 4, dadurch gekennzeich net, .dass als normal koagulierende Elek- trolytlösung Kalziumchlorid verwendet wird.

   6. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass man eine Kalziumharzseife ver wendet, die erhalten wurde durch Er hitzen eines Gemisches von festem Harz und gebranntem, ungelöschtem Kalk.' 7. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass man eine Kalziumharzseife ver wendet, die erhalten wurde durch Er hitzen eines Gemisches von festem Harz und gelöschtem Kalk. B.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 3, dadurch ge kennzeichnet, dass man dem zu disper- gierenden bituminösen Material eine Kalziumharzseife einverleibt, die erhal ten wurde durch Erhitzen von festem Harz mit der zur Neutralisierung der Harzsäuren genügenden Kalkmenge und Verdünnung des so erhaltenen Produkts mit einer weiteren Harzmenge. 9.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 3, dadurch ge kennzeichnet, dass man dem zu disper- gierenden bituminösen Material eine Kalziumharzseife einverleibt, die erhal ten wurde durch Erhitzen eines festen Harzes mit einer zur vollständigen Neu- tralisierung der Harzsäuren nicht aus reichenden Kalkmenge. 10.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 1 und 3, dadurch ge kennzeichnet, dass man dem zu disper- gierenden bituminösen Material die Kal- ziumharzseife in einer Form einverleibt,

   die erhalten wurde durch Lösen des festen Harzes in sohwerem @01 und Be- handlung dieser Lösung mit einer zur wenigstens teilweisen Neutralisierung ausreichenden Kalkmenge unter Er hitzen des Gemisches bis zu seiner Homogenität nach dem Abkühlen. 11.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass' man die wasserunlösliche Seife des festen Harzes in Form einer wässri- gen Suspension verwendet. 12. Verfahren nach Patentanspruch I und Unteransprüchen 2 und 11, dadurch ge kennzeichnet, dass man eine wässrige Suspension der unlöslichen Harzseife verwendet, die erhalten wurde durch teilweise Zersetzung einer Alkaliharz- seife. 13.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man zuerst die Dispergierung vornimmt und dann in der gebildeten Dispersion durch Zu satz eines Metallsalzes, welches mit der wasserlöslichen Harzseife reagiert, eine wasserunlösliche Harzseife herstellt. 14. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass man als Emulgator die wasserlösliche Seife eines aus Holz gewonnenen festen Harzes ver wendet.

   15. Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass. man als Stabilisator die wasserunlösliche Seife eines aus Holz gewonnenen Harzes ver wendet. PATENTANSPRUCH II: Wässrige Dispersion bituminöser Stoffe, die - nach dem Verfahren des Patentan spruches I hergestellt ist.