Wässrige Suspension, Verfahren zur Herstellung und Verwendung derselben
Die Erfindung bezieht sieh auf eine wäss- rige Suspension, die znr Herstellmg eines ersten Rberu. uges anf einem festen Stoff, wie z. B. mineralischen Stoffen, der mit einem kohlenwasserstoffhaltigen, insbesondere bi tuminösen Bindemittel überzogen werden soll, geeignet ist. Weiters bezieht sie sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Suspension sowie deren Verwendung für die Ilerstellung eines bitumenhaltigen Gemisches.
Es ist sehon vorgesehlagen worden, das Haftvermögen eines bituminösen Stoffes an Gesteinsmaterial mit Hilfe organischer Deri- vate von Ammoniak, deren Moleküle einen lipophilen Rest enthalten, zu verbessern, wobei das organische Ammoniakderivat entweder dem kohlenwasserstoffhaltigen Bindemittel oder dem Gesteinsmaterial zugesetzt werden kann,'welches mit dem kohlenwasserstoffhal tigen Bindemittel vermischt werden soll.
Gemäss vorliegender Erfindung ist gefun- den worden, dass versehiedene Vorteile erzielt werden können, wenn der feste Stoff, wie beispielsweise Gesteinsmaterial, welcher mit einem kohlenwasserstoffhaltigen Bindemittel überzogen werden soll, zunäehst mit einer wässrigen Suspension überzogen wird, welche neben einem Mineralöl ein Salz einer Amino vcrbindung enthält.
Die Erfindung betrifft also eine wässrige Suspension, die dadurch fYekennzeiehnet ist, dass sie zumindest ein Salz einer Aminoverbindung und ein Mineralöl enthält.
Die erfindungsgemässe Suspension kann ausserdem noch eine freie Aminoverbindung und/oder eine Säure enthalten.
Die Mengenverhältnisse der versehiedenen, in der wässrigen Suspension vorhandenen Bestandteile können innerhalb weiter Grenzen schwanken. Im allgemeinen liegt die gesamte, in der Suspension vorhandene Menge der Aminoverbindung, das heisst die in Form ihres Salzes plus gegebenenfalls zusätzliche freie Aminoverbindung, zwischen 3 und 30 Gew. %, vorzugsweise zwischen 10 und 20 Gew. %, berechnet auf die gesamte Suspension. Die gesamte Menge der in der Suspension vorhan- denen Säure, das heisst wiederum die in Form des Salzes einer Aminoverbindung plus gegebenenfalls zusätzliche freie Säure, liegt in der Regel zwischen 0, 5 und 10 Gew. %, insbesondere zwischen 0, 5 und 6 Gew. /o, wasserfrei berechnet auf die gesamte Suspension.
Die Menge des Mineralöls kann im allgemeinen von 5 bis 30 Gew. %, vorzugsweise von 10 bis 20 Gew. %, berechnet auf die gesamte Suspension, variieren.
Geeignete Stoffe, die als Aminoverbindung des genannten Salzes im Rahmen der Erfindung verwendet werden können, sind die Aminoverbindungen, welche einen lipophilen Rest im Molekül enthalten, sowie die Derivate dieser Verbindmgen. Eine bevorzugte Gruppe von Aminoverbindungen, die als Aminokompo- nente des Salzes in Betracht kommen, besteht aus den Verbindungen, welche einen Rest, der sieh von einem Fettstoff vegetabilischen Ur- sprungs ableitet, im Molekül enthalten. Solehe Aminoverbindungen können z. B. durch Kondensation von Ammoniak oder eines Amins mit einem Fettbestandteil pflanzlichen Ur sprungs erhalten werden.
Beispielsweise können die Salze von Aminoverbindungen, welche einen von einem Fettstoff abgeleiteten Rest enthalten, Seifen aus einem Vlonoamin oder einem Polyamin und einer höheren Fettsäure mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen und vorzngsweise mit l 6 bis 20 Kohlenstoffatomen sein, wie z. B. ol- säure, Linolsäure und Stearinsäure.
Die Aeylamide, welche sieh von einer höheren Fettsäure ableiten, sowie die Acylamidoamine, die sich von einer höheren Fettsaure ableiten, sind beispielsweise ebenfalls als Aminokomponente des Salzes geeignet.
Diese Acylamidoamine können z. B. durch Umsetzen eines Polyamins mit einer Säure erhalten werden, wobei mindestens eine der Aminogruppen des Polyamins in die Acyl amidstruktur übergeführt werden soll und mindestens eine der Aminogruppen unverändert erhalten bleiben soll. Es können aueh Seifen dieser Acylamidoamine, die durch Umsetzen mindestens einer der freien Aminogruppen eines Acylamidoamins mit einer organisehen oder anorganischen Säure erhalten werden können, verwendet werden.
Die vorstehend erwähnten Seifen eines Amins, die Acylamide und die Acylamidoamine können aueh von organischen Säuren mit hohem Molgewicht, die aber keine höheren Fettsäuren darstellen, abgeleitet sein, wie z. B. von aus Erdölfraktionen stammenden Naphthensäuren oder Tallöl.
Beispiele von Polyaminen, die gleichfalls als Ausgangsmaterial für die Herstellung der obengenannten Derivate einer organischen Säure verwendet werden können, sind Äthy- lendiamin, Propylendiamin, Diäthylentriamin, Triäthylentetramin,Tetraäthylenpentamin und Hexamethylendiamin. Eine bevorzugt verwendete Gruppe von Polyamine besteht aus den Polyaminen, die durch Hydrierung der Kon densationsprodukte von Acrolein oder Epichlorhydrin mit Ammoniak erhalten werden können. Diese Polyamine können in der wässrigen Suspension verwendet werden, nachdem sie mit weniger als einem Äquivalent einer oleophilen organisehen Säure umgesetzt worden sind, z.
B. mit einer höheren Fettsäure, wie Ölsäure, Stearinsäure oder Linolsäure, oder mit einer aus Erdölfraktionen stammenden Naphthensäure oder mit Tallol.
Eine andere Gruppe von Aminoverbindungen, die in dem genannten Salz vorliegen können, besteht z. B. aus höheren Alkylaminen und Alkenylaminen mit mindestens 12 Koh lenstoffatomen und vorzugsweise 16 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie Hexadecylamin, Heptadeeylamin, Octadeeylamin und Octa decenylamin, sowie Polyalkylenpolyamine mit mehr als 8 Kohlenstoffatomen.
Die tertiären Amine, in welehen eine Alkyl- gruppe und zwei Polyoxyäthylengruppen an das Stickstoffatom gebunden sind, und welche die allgemeine Formel.
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aufweisen, können ebenfalls als Aminokomponente des Salzes verwendet werden. In der Formel bedeuten R eine Alkylgruppe und y und x ganze Zahlen.
Das Mineralöl in der wässrigen Suspension ist vorzugsweise ein verhältnismässig schweres Öl, wie Strassenol oder Heizöl. Das mineraisehe 61 kann aueh ein Gemisch aus einem schweren () und einem leiehteren 61 darstellen, z. B. ein Gemisch aus Strassenol oder Heiz öl und Leuehtol, beispielsweise 70% % Strassenöl oder Heizöl und 30% Kerosin. Es ist auch möglich, einen aromatischen Extrakt zu verwenden, weleher durch Extrahieren eines Mineralöls mit einem selektiven Lösungsmittel erhalten werden kann. Zweckmässigerweise verwendet man einen solchen aromatischen Extrakt gemischt mit z. B. Heizöl. Es ist besonders vorteilhaft, als Mineralöl ein Produkt mit einer Dichte von etwa 1, 00 zu verwenden, z.
B. ein Gemisch aus einem aromati.. schen Extrakt mit einer Dichte über 1, 00 und einem solehen Anteil eines Heizöls, dass das (temisch eine Dichte von annähernd 1, 00 aufweist. Die Anwendung eines Mineralöls mit einer Diehte von etwa 1, 00, das heisst etwa der Dichte der wässrigen Phase, in weleher das Mineralöl emulgiert werden soll, bietet den Vorteil, dass bei der Verwendung eines solehen Mineralöls die Stabilität der Emulsion erhöht v. erden kann.
Die Säurekomponente des Salzes einer Aminoverbindung als auch die gegebenenfalls freie zusatzliche, in der wäRrigen Suspension enthaltene Säure kann jede starke anorgani- scie saure sein, wie Salzsäure, Bromwasser stoffsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure. Salzsäure wird jedoch bevor zugt verwendet.
(ewünsehtenfalls kann an Stelle einer anorganischen Saure auch eine organisehe Säure, wie Ameisensäure oder Essigsäure, verwendet werden. Die starken anorganischen Säuren ergeben jedoeh bessere Effekte.
Es ist zweekmässig, dass die Suspension auch ein wasserlösliches anorganisches Salz eines mehrwertigen Metalles enthält.
Die geeignetsten anorganisehen wasserlösliehen Salze eines mehrwertigen Metalles sind Aluminiumsalze. Man kann jedoeh auch Salze anderer mehrwertiger Metalle, wie Zink, Zinn, Eisen, Blei, Chrom und Nickel, verwenclen. Beispiele anorganiseher Säuren, welche die Anionen der Salze des mehrwertigen Metal- les liefern, sind Sehwefelsäure, Salpetersäure, Salzsäure, Bromwasserstoffsäure und Phos phorsäure. Die geeignetsten Salze sind die Sulfate.
Die Anwesenheit eines anorganisehen Salzes eines mehrwertigen Metalles in der Suspension ist nieht unbedingt erforderlieh. Es wird jedoch vorgezogen, dass die Suspensionen ein wasserlösliehes anorganisches Salz eines mehrwertigen Metalles enthalten, um eine Verbes serung des Haftvermögens des kohlenwasserstoffhaltigen Bindemittels an dem festen Stoff nach dem-rberziehen desselben zu erzielen.
Das wasserlösliche anorganische Salz eines mehrwertigen Metalles liegt im allgemeinen in einer Menge bis zu 10 Gew. %, berechnet auf die gesamte Suspension, vor.
Ein Verfahren zur Herstellung dieser er findungsgemässen wässrigen Suspension ist dadurch gekennzeichnet, da. man zu einem wäss- rigen Medium eine Aminoverbindung, ein Mineralöl und eine Saure zusetzt.
Im allgemeinen kann man dabei so vorgehen, dass man zu dem wässrigen Medium zuerst ein Mineralöl und eine Aminoverbindung zusetzt, so dass sich eine Emulsion vom Wasser-in-Ol-Typ bildet, worauf langsam eine Säure zu der Emulsion zugesetzt wird, welche eine Umkehrung der Emulsion bewirkt. Wenn man eine wässrige Suspension herstellen will, welche ausserdem noch ein wasserlösliches anorganisches Salz eines mehrwertigen Metalles enthält, kann eine wässrige Lösung eines solchen Salzes als das wässrige Medium verwendet werden, mit welchem das Mineralöl und die Aminoverbindung vermischt werden. Ge wünschtenfalls kann nach der Umkehrung der Emulsion noch eine weitere Menge des Amins einverleibt werden. Vorzugsweise werden alle Arbeitsstufen für die Herstellung der wässrigen Suspension bei Temperaturen bis höchstens 80 C, z.
B. zwischen 70 und 80 C, durchgeführt.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens besteht auch darin, dass man in dem wässrigen Medium, das eine wässrige Lösung eines anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalles ist, eine Aminoverbindung kolloidal dispergiert, worauf langsam eine Säure und ein Mineralöl zu der so erhaltenen Dispersion zugesetzt werden.
Zweckmässig wird zuerst die Säure zugesetzt und das Mineralöl erst zugegeben, wenn die Aminoverbindung mindestens teilweise in das entsprechende Salz der zugegebenen Säure nmgewandelt worden ist.
Es ist ferner zweckmässig, dass die wässrige Lösung eines anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalles, in welcher die Amino verbindung dispergiert ist, nur einen Teil der lür die fertige Suspension erforderlichen Was- sermenge enthält. Wenn man die gesamte Was- sermenge sehon bei der Herstellung der wäss- rigen Losung des anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalles verwenden würde, bestünde die Gefahr, dass beim Zugeben der Aminoverbindung eine Emulsion von Wasser in der Aminoverbindung entstehen würde, was unerwünseht wäre.
Aus diesem Grunde wird vorgezogen dass die wässrige Losung eines anorganisches Salzes eines mehrwertigen NIe talles, in welcher die Aminoverbindung disper giert wird, nur einen Teil der gesamten Was sermenge enthält, welche für die fertige Suspension erforderlich ist, und dass der restliche Teil der Wassermengeerst der Suspension zugegeben wird, nachdem die Säure und das Mineralöl zugesetzt worden sind. Man kann den restliehen Teil der Wassermenge auch nach' der Zugabe der Säure, aber vor der Zugabe des Mineralöls hinzufügen.
Die in der ursprünglichen wässrigen Lösung eines anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalles, welcher die Aminoverbindung zugesetzt wird, enthaltene Wassermenge ist vorzugsweise kleiner als die Hälfte der ge samten für die fertige Suspension erforderlichen Wassermenge. Beispielsweise wird die ursprüngliche wässrige Lösung des Salzes eines mehrwertigen Metalles zweekmässig mit einer Wassermenge hergestellt, welche 30 bis 50% der in der fertigen Suspension erforderliehen gesamten Wassermenge beträgt.
Der Vollständigkeit halber muss aber bemerkt werden, dass die ursprüngliehe wässrige Lösung eines anorganisehen Salzes eines mehrwertigen WIe- talles aneth mit einer Wassermenge angesetzt werden kann, welehe mehr als 50% der in der fertigen Suspension erforderliehen Wassermenge beträgt.
Vorzugsweise wird die wässrige Suspension bei einer Temperatur hergestellt, welehe wenig oberhalb des Schmelzpunktes der Aminoverbindung liegt. Beispielsweise ist eine Temperatur, die um 5 C höher als der Schmelzpunkt der Aminoverbindung liegt, geeignet. In vielen Fallen kann die Suspension bei schwach erhöhter Temperatur, aber vorzugsweise bis höehstens 80 C, hergestellt werden. Um eine mögliehst feine Dispersion zu erzielen, können die Bestandteile aueh gemahlen werden.
Die Dispersion der Aminoverbindung in der wässrigen Losung eines anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalles, zu welcher die Säure und das Mineralöl noch nicht zu- gesetzt wurden, hat bei hoher Temperatur oft das Aussehen eines fast i-ollständig durchsieh- tigen viseosen Cils. In der Kälte kann sie das Aussehen eines vollständig undurchsichtigen Schmierfettes annehmen. Nach Zugabe der Säure, wodurch die Aminoverbindung min- destens teilweise in das entsprechende Salz umgewandelt wird, und nach Zugabe des Mineralöls bat das Gemiseh das richtige Aussehen und die gewünsehte lionsistenz der wäss- rigen Suspension.
Ausserdem hat die am Schluss erhaltene Suspension das gleiche Aussehen und die gleiche Konsistenz wie eine Suspension, die naeh dem zuvor beschriebenen allgemeinen Vorgehen, das heisst, dass man das Mineralöl und die Aminoverbindung zuerst zusetzt (mit den gleichen Bestandteilen und den gleichen Mengenverhältnissen), hergestellt worden ist. Anderseits ist aber anseheinend die Aktivität der nach dem letztbesehrie- benen Vorgehen hergestellten Suspension, das heisst, dass das Mineralöl gemeinsam mit einer Säure zuletzt zugesetzt wird (bei Anwendung der gleiehen Mengenverhältnisse der Bestandteile in beiden Fällen), um etwa 20% höher als die Aktivität einer entsprechenden Suspension, die naeh dem zuvor beschriebenen allgemeinen Vorgehen hergestellt worden ist.
Mit andern Worten : 80 Teile der nach dem letztbesehriebenen Vorgehen hergestellten Suspension ergeben schon (bei Anwendung der gleichen Mineralstoffe und unter den gleichen Arbeitsbedingmngen) Resultate, die denjenigen gleichwertig sind, die mit 100 Teilen einer ahnliehen Suspension, die aber nach dem zuvor beschriebenen allgemeinen Vorgehen hergestellt worden ist, erzielt werden können.
Der zu behandelnde feste Stoff, z. B. Ge steinsmaterial, kann zunächst mit einer wäss- rigen Suspension überzogen werden, welche die verschiedenen Bestandteile in den oben angegebenen Mengenverhältnissen enthält, oder mit einer Suspension, die mit mehr oder weniger grossen Wassermengen verdünnt ist.
Im allgemeinen wird der Grad der Verdün nung der konzentrierten Suspension durch den Grad der Feuehtigkeit und dureh den speziellen Charakter des zn überziehenden Ge steinsmaterials bestimmt. Wenn z. B. das zu überziehende Material fast keine Feuehtigkeit enthalt, ist es zweckmässig, eine bis auf 10 bis 20% verdünnte Suspension zu verwenden.
Die verwendete Suspension enthält also in diesem Fall 10 kg oder 20 kg konzentrierte Suspension vermiseht mit 90 oder 80 kg Was- ser. Aueh wenn das verwendete Gesteinsmaterial nicht sehr schwer zu überziehen ist, kann eine stark verdünnte wässrige Suspension auf seine Oberflache aufgebracht werden, da in diesem Fall das gewünsehte Ergebnis sehon erzielt werden kann, indem man auf die Oberfläche dieses Gesteinsmaterials sehr geringe ATengen der aktiven Komponenten der Suspension aufbringt.
Zweckmässig werden die Menge der auf das Alaterial aufgebrachten Suspension und die Konzentration der Suspension so gewählt. dass die gesamte vorliegende Menge der Aminoverbindung in einem Verhältnis von etwa 0, 01 bis 1 Gewiehtsteil und vorzugsweise von etwa 0. 05 bis 0, 3 Gewichtsteilen auf 1000 Gewichtsteile des Gesteinsmaterials angewandt wird.
Die erfindungsgemässe Suspension kann zur Herstellung eines bitumenhaltigen Gemisehes Verwendung finden.
Einer der grossen Vorteile der erfindungs gemässen wässrigen Suspensionen besteht darin, dal., sie sehr leicht bis zu dem gewünsehten Mass verdünnt werden können. (Dies ermöglieht einerseits die Anwendung der Mindest- menge des bei der ersten Arbeitsstufe erfor derlichen rberzugsmaterials und erleichtert auf der andern Seite aussergewöhnlich die Handhabung des Mittels und seine Ansbrei- tung auf der Oberfläehe des Gesteinsmaterials.)
Das Gesteinsmaterial kann mit der wässrigen Suspension als erstem Überzug durch Aufsprühen oder durch Benetzen des Gesteinsmaterials in jeder sonstigen Weise versehen werden.
Es ist zweckmässig, die wässrige Suspension auf die Oberfläehe des Materials zu versprühen. Der erste taberzug kann in einer Misehoder Zerkleinerungsanlage hergestellt werden, insbesondere wenn das zerkleinerte Material, welches das Sieb verlässt, auf einem Förderband in der Weise transportiert wird, dass die Anbringung einer Sprühvorrichtung über dem Förderband möglich ist. Diese Arbeitsweise kann insbesondere im Falle der Vorbehandlung von feinem Kies angewandt werden, weleher zum Ausbreiten auf Oberflächen bestimmt ist. Das Benetzen des Gesteinsmaterials mit der wässrigen Suspension kann beim Beladen der Kieswagen, während das Material auf dem Förderband transportiert wird, welches von der Lagevorriehtung zu den Wagen führt, erfolgen.
Die wässrige Suspension ergibt sehr zufriedenstellende Resultate beim Überziehen von Fläehen, wenn diese Suspension in Mengen verwandt wird, welche in bezug auf das Gesteinsmaterial den bei der Mischtechnik verwendeten Mengen äquivalent ist.
Spezielle Arbeitsweisen zur Anwendung der wässrigen Suspension für die Verbesserung des Haftvermögens eines kohlenwasserstoffhaltigen Bindemittels auf dem Gesteinsmaterial sind beispielsweise folgende : a) Vorbehandlung einer Strasse mit der wässrigen Suspension vor dem Aufsprühen des Bindemittels, insbesondere wenn die zu bedeckende Strasse nass ist, da es in diesem Fall zweckmässig ist, die alte Oberfläche mit der wässrigen Suspension zu besprengen, bevor man die neue Sehicht des Bindemittels aufbringt ;
b) Aufsprühen der wässrigen Suspension auf einen Film des Bindemittels nach dem Ausbreiten desselben und vor dem Besanden, um das Binden des Gesteinsmaterials zu begünstigen ; c) Behandlung des Gesteinsmaterials mit der wässrigen Suspension naeh dem Besanden, wenn es naeh dem Überziehen der Strassenober- fläche scheint, dass der Sand nieht an dem Film des Bindemittels haftet, und wenn es möglieh erseheint, dem abzuhelfen, indem die wässrige Suspension auf die obersten Schichten gesprüht wird.
Das Gesteinsmaterial, welches mit der oben beschriebenen wässrigen Suspension vorbehandelt werden kann, kann in trockenem oder nassem Zustand vorliegen.
Nach der Vorbehandlung des Gesteinsmaterials mit der für den erstenÜberzug bestimmten Suspension kann das kohlenwasser stoffhaltige Bindemittel in jeder bekannten Weise auf das Material aufgebraeht werden.
Die Vorbehandlung des Materials mit der Suspension ermöglicht es, die Teilchen des Gesteinsmaterials mit dem kohlenwasserstoffhaltigen Bindemittel in wirksamer Weise zu überziehen, so dass der gewünschte Überzug mit einer Menge an kohlenwasserstoffhaltigem Bindemittel zwischen 0, 5% und 10 Gew. %, berechnet als nicht verdünntes kohlenwasserstoffhaltiges Bindemittel auf das Gewicht des Gesteinsmaterials, erzielt werden kann. In vielen Fällen liegt die Menge des kohlenwasserstoffhaltigen Bindemittels zwischen 3 und 7 Gew. %, berechnet auf das Gesteinsmaterial.
Als kohlenwasserstoffhaltiges Bindemittel sind allgemein alle bituminösen Bindemittel geeignet, welche zum Überziehen von Gesteinsmaterial verwendet werden. Beispiele geeig- neter derartiger Bindemittel sind pyrogene tisehe Asphalte, geblasene Asphalte, natürliche Asphalte und Asphaltite.
Die kohlenwasserstoffhaltigen Bindemittel können auf die Oberfläche des Gesteinsmaterials in Form eines Verschnittbitumens mit einer STV-Viseosität unter 500 bei 25 C oder in Form einer wässrigen Emulsion aufgebracht werden.
Man kann zum Überziehen des mineraisehen Materials oder sonstiger fester Stoffe nach Vorbehandlung mit der wässrigen Suspension auch andere Kohlenwasserstoffbinde- mittel ausser den bituminösen Bindemitteln verwenden. Beispiele soleher Kohlenwasserstoffbindemittel sind Peche und schwere Rück stände, wie Holzteer und Kohlenteer.
Das Material, welches zunächst mit einer erfindungsgemässen wässrigen Suspension und dann mit dem kohlenwasserstoffhaltigen Bindemittel überzogen werden soll, kann jedes Material sein, das im allgemeinen beim Bau von Strassen. Flugplätzen, Startbahnen usw. verwendet wird. Beispiele für derartiges Ge steinsmaterial sind die sauren lZaterialien, wie Granit, Quarz und Feldspat und die basisehen Materialien vom Kalktyp.
Die Vorbehandlung einer Oberfläehe mit. einer erfindungsgemässen wässrigen Suspen- sion und das nachfolgende iJberziehen mit einem kohlenwasserstoffhaltigen Bindemittel. können auch auf andere feste Stoffe, wie Metall, Glas, Zement usw., angewendet werden.
Infolge der hohen Aktivität der erfin dungsgemässen wässrigen Suspensionen kann man in einfaeher Weise feste Stoffe, die aus einem Gemisch aus feinen und groben Elementen bestehen, wie Kies, der einen hohen Anteil an feinkörnigen Elementen enthält, überziehen.
Beispielsweise ist gefunden worden, dass 0/20- Gesteinsmaterial, das 35% Teilchen mit einem Durchmesser unter 5 mm enthält, vollständig mit einem Versehnittbitumen überzogen werden kann, welches eine STV.-Viseosität von 150 bis 200 bei 25 aufweist, wenn man die folgende Arbeitsweise anwendet :
1. Zusetzen zu dem Material die erste Hälfte einer wässrigen Suspension, welche z.
B. die unten angegebene Zusammensetzung hat und mit Wasser im Verhältnis von 90 Ge wichtsteilen Wasser zu 10 Gewichtsteilen der Ausgangssuspension verdünnt worden ist, wobei die Suspension in einer Menge von 0, 25 bis 0, 75 kg Ausgangssuspension je Tonne des festen Materials verwendet wird ; 2. Zusetzen der gesamten Alenge des oben erwähnten Bindemittels zu dem festen Material, wobei die feinsten Teilehen überzogen werden, aber die groben Teilehen in ihrem ursprüngliehen Zustand verbleiben :
3.
Zusetzen der zweiten Hälfte der ver dünnten Suspension (welche 90 Teile Wasser auf 10 Teile Ausgangssuspension enthält) durch Versprühen in einer Menge von 0, 25 bis 0. 75 kg Ausgangssuspension je Tonne des lesten Stoffes. Die Suspension haftet an den gröbsten Teilchen des festen VTaterials, und diese groben Teilchen werden dann ihrerseits nach kurzem Vermischen mit dem Bindemittel überzogen.
Auf diese Weise werden alle Bestandteile des Kieses in sehr wirksamer Weise überzogen, und wenn der überzogene Kies unmittelbar ansehlieBend bei gewöhnlieher Temperatur in AN'asser eingetaueht wird, löst sieh der tuber- zug nieht von dem Kies, @
Eine der Ausgangssuspensionen, welche bei dem vorstehend beschriebenen Versuch verwendet worden war, war entsprechend folgen- den Mengenverhältnissen hergestellt worden :
Wasser 71, 5 Gewiehtsteile
A]luminiumsulfat (wasserfrei gereehnet) l
Heizöl 12
Langkettige Amine 12 "
Salzsäure (Dichte 1,19) 3,5 "
Andere Suspensionen, die ähnlich gute Resultate liefern, sind in den Beispielen 2 und 3 beschrieben.
Bituminöse Mischungen, welche beispielsweise aus einem festen Stoff, z. B. Gesteinsmaterial, und einem kohlenwasserstoffhaltigen Bindemittel mit Hilfe einer wässrigen Suspen sion gemäss vorliegender Erfindung hergestellt wurden, hatten giinstige Eigensehaften, wie hohes Widerstandsvermögen gegen Zersetzung durch schlechtes Wetter, Temperaturänderungen oder Verkehr.
Die Anwendung der Aminoverbindung in Form eines Salzes in einer wässrigenSuspen- sion beim vorhergehenden Überziehen des Ge steinsmaterials mit dieser Suspension ermöglicht es, die gewünschte Verbesserung im Haftvermögen des kohlenwasserstoffhaltigen Bindemittels mit einer Menge einer Aminoverbin dung zu erzielen, welche viel kleiner sein kann als die notwendige Nlenge, wenn die gleiche Aminoverbindung direkt dem kohlenwasser stoffhaltigen Bindemittel einverleibt würde.
Es ist beispielsweise gefunden worden, dass es bei Anwendung der wässrigen Suspension des Salzes einer Aminoverbindung möglich ist, die gleiche Verbesserung bezüglich des Haftvermögens mit einer zwei-oder dreifach geringeren Menge der Aminoverbindung je Tonne Gesteinsmaterial, berechnet auf das kohlenwasserstoffhaltige Bindemittel (insbesondere ein Versehnittbitumen), zu erreichen, als wenn die Aminoverbindung direkt in das kohlenwasserstoffhaltige Bindemittel eingeführt würde.
Zur Erläuterung der Wirkung der oben besehriebenen Ausführungsformen der wässrigen Suspension kann auf folgende Faktoren hingewiesen werden-
Das wasserlösliche anorganisehe Salz eines mehrwertigen Metalles verbessert das Haftvermögen des kohlenwasserstoffhaltigen Bindemittels auf dem Gesteinsmaterial nach dem Überziehen. Der Mechanismus dieser Wirkung ist sehr schwer zu erklären.
Es kann angenommen werden, dass die Metallionen des Salzes sieh über die Oberfläehe des festen Stoffes ausbreiten und sich im Augenblick des Uber- ziehens mit den asphaltischen Säuren, des Bitumens, welches in Form eines Verschnitt- bitumens oder einer Emulsion aufgebracht wird, unter Bildung unlöslicher Salze des mehrwertigen Metalles verbinden, welche die Beständigkeit der Adhäsion zwischen Binde mittel und festem Material erhohen. Die Anwesenheit eines anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalles ist jedoeh nicht unerlässlich, und man kann den gewünschten aber- zug auf dem festen Material auch durch Anwendung einer Suspension erhalten, welche kein anorganisches Salz eines mehrwertigen Metalles enthält.
Das Mineralöl in der Suspension bildet einen öligen Film, weleher das Haftvermögen des bituminösen Bindemittels verbessert.
Ein Beispiel für die Mengenverhältnisse zur Herstellung einer äusserst wirksamen Suspension ist bereits oben angegeben worden.
Ein anderes derartiges Beispiel für die Herstellung einer wässrigen Suspension, welche die Erzielung sehr günstiger Überzüge unter Auf- wendung einer Mindestmenge einer Aminover bindung ermöglieht, ist folgendes : Gewichts- teile Wasser 60 Aluminiumsulfat (wasserfrei gerechnet) 5 Binder, bestehend aus einem Strassenol 40/80 (70%) und Kerosin 1601230 (30%) 15 Langkettige Amine 15 Salzsäure (Dichte 1, 19) 5
Es sind zahlreiche andere Suspensionen, entsprechend einer Zusammensetzung innerhalb der in der vorstehenden Beschreibung angegebenen Grenzen, hergestellt und geprüft worden, wobei sich ergab, dass sie zu ähnliehen guten Resultaten führen.
Das Verfahren zur Herstellung einer er findungsgemässen wässrigen Suspension soll an Hand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert werden :
Beispiel 1 1430 kg Wasser werden in einen Miseher mit Rührflügeln eingeführt, und das Wasser wird auf 60 C erhitzt. Dann wird Aluminiumsulfat, das in Teilchen nicht über Nussgrosse zerkleinert worden ist, zugegeben und die Gesamtmasse 15 Minuten zur Erzielung vollständiger Lösung des Aluminiumsulfats vermischt.
In die erhaltene Lösung werden, nachdem die Misehvorrichtung stillgesetzt worden ist, bei 70 C 240 kg des nachstehend angegebenen Gemisches eingeführt :
25% Heizöl 60 kg
75% aromatiseher Extrakt 180 kg
Nach Zugabe dieses Gemisches wird die 3Iasse zweeks Homogenisierung und Temperaturausgleich während einiger Minuten vermischt. Nach Stillsetzen des Mischers werden langkettige Amine eingeführt. Das Vermischen wird dann während 15 Minuten fortgesetzt, und unter dauerndem Mischen wird langsam 31% ige Salzsäure zugegeben, wobei sich das Salz der verwendeten Amine bildet.
Nach dem Zusetzen der Säure wird das Misehen der Masse eine weitere Stunde ohne Anwendung von Wärme fortgesetzt. Die erhaltene Suspension wird in Trommeln abgefüllt, ohne dass der Mischer abgestellt wird.
Beispiel 2
25 Gewichtsteile Wasser werden auf 80O C erhitzt und 1, 25 Gewiehtsteile Aluminiumsulfat darin aufgelöst. Dann werden 12 Gewichtsteile eines langkettigen Amins oder einer Mischung aus langkettigen Aminen zugegeben, wobei die Losung auf einer Temperatur von 80 C gehalten wird. Die Komponenten werden gemischt, bis die Aminoverbindung vollständig dispergiert ist, wobei die Gesamtmasse auf einer Temperatur von 80 C gehalten wird.
4, 3 Gewiehtsteile Salzsäure (Diehte 1, 19) werden allmählieh zu der so erhaltenen kolloidalen Dispersion der Aminoverbindung zugegeben, wobei die Bildung des Salzes eintritt, worauf 12 Gewiehtsteile eines Mineralöls zugesetzt werden, das aus einer Mischung von Heizöl und Leuehtöl, im Verhältnis von 70% Heizöl zu 30% Kerosin, besteht. Während der Zugabe der Salzsäure und auch beim Zusetzen des Gemisches von Heizöl und Kerosin wird die Masse gemiseht. Unter andauerndem Rühren werden dann 45, 5 Gewichtsteile Wasser zugegeben. Das Rühren wird fortgesetzt, bis eine Suspension von niedriger Viscosität erhalten wird.
Die so erhaltene konzentrierte Suspension ist sehr stabil und in Wasser sehr leieht disper gierbar.
Beispiel 3 25 Gewiehtsteile Wasser werden auf 80 C erhitzt, und darin wird 1 Gewiehtsteil Alu- miniumsulfat gelöst. Dann werden 15 Ge wichtsteile eines Gemisches aus Hexadecyl- amin, Oetadeeylamin und Octadecenylamin zu- gegeben, wobei die Lösung auf 80 C gehalten wird. Die Komponenten werden vermischt, bis das Gemisch der Amine vollständig dispergiert ist, wobei die gesamte Masse auf 80 C gehalten wird.
Zu der so erhaltenen kolloidalen Dispersion des Gemisches der Amine werden langsam 5 Gewiehtsteile Salzsäure (Dichte 1, 19) zugegeben, die zur Bildung des Salzes führen, worauf 10 Gewichtsteile eines Mineralölgemi sehes zugesetzt werden, das aus Heizöl und Kerosin im Verhältnis von 70% Heizöl zu 30% Kerosin besteht. Während des Zusetzens der Salzsäure und auch beim Zusetzen des Gemiselles aus Heizöl und Kerosin wird die Masse gemischt. Bei fortdauerndem Rühren werden dann 44 Gewichtsteile Wasser zuge- geben. und das Rühren wird fortgesetzt, bis eine Suspension von niedriger Viseosität erhalten wird.
UmdieWirksamkeit dieser Suspension bei der Herstellung eines ersten Überzuges auf einem Gesteinsmaterial, das später mit einem kohlenwasserstoffhaltigen Bindemittel iiberzogen werden soll, aufzuzeigen, wurden die folyenden Versuehe durchgeführt : a) Sehr nasser Quarzit mit einem Korn durehmesser von 515 wird bei normaler Tem- peratur mit einer 20% igen Verdünnung der Suspension behandelt, so dass auf dem Gestein eine Menge der Suspension zurückgehalten wird, welche einem Verhältnis von 0, 5 kg kon zentrierter Suspension auf 1000 kg der Ge steinsmasse entsprieht.
Naeh diesem ersten aberziehen lässt sich der Quarzit leieht und wirksam mit 5% eines Verschnittbitumens mit einer STV-Viseosität von 50 bis 100 bei 25 C überziehen, wobei dieses Verschnittbitumen vor des Aufbringen des Überzuges auf 80 C erhitzt wird. b) Sehr nasser Corbigny-Porphvr mit einem Korndurchmesser von 5/15, der als schwer mit Bindemitteln verarbeitbar bekannt ist, wird bei normaler Temperatur mit einer 20 , 0igen Verdünnung der genannten Suspension behandelt, so dass auf dem Ge steinsmaterial eine Menge der Suspension zurüekbleibt, welehe einem Verhältnis von 1 kg lionzentrierter Suspension auf 1000 kg Ge steinsmaterial entspricht.
Nach diesem Aufbringen eines ersten Überzuges lässt sieh das.
Gesteinsmaterial leicht und wirksam mit 5% eines Versehnittbitumens mit einer STV-Vis- eosität von 50 bis 100 bei 25 C überziehen, wobei dieses Verschnittbitumen für die Zweeke des Cberziehens auf 80 C erhitzt wird. c) Der gleiche sehr nasse Corbigny-Por phyr mit einem Korndurehmesser von 515 wird mit dem gleichen Anteil der gleichen Verdünnung der Suspension wie unter b) behandelt, worauf man ihn in wenigen Minuten auf einem Film von Verschnittbitumen mit einer STV-Viseosität von 50 bis 100 bei 25 C zum Haften bringt. Dieser Film ist auf einem Träger fixiert und wird in Wasser eingetaucht.
Dasselbe feuchte Gesteinsmaterial, welches jedoch nieht mit der Suspension vorbehandelt worden ist, kann unter genau den gleichen Bedingungen nicht fixiert werden. In diesem Falle ist eine Fixierung nur nach mehreren Stunden und nur wenn sich der Film des Bindemittels in troekener Atmosphäre befindet, durchzuführen.