Verfahren zur Herstellung von geformten, bituminösen Produkten Bituminöse Produkte, wie Pech und Bitumen als solche oder nachdem sie mit mineralischen Füllstof fen oder anderen Zusatzstoffen gemischt sind, wer den üblicherweise in Blech- oder Holztrommeln oder auch in Form von Blöcken zum Versand gebracht.
Beide Handelsformen bedingen vor dem Wieder aufschmelzen zur Verarbeitung ein mühsames Zer schlagen in kleinere Stücke sowie das ebenfalls recht umständliche Entfernen der Verpackungen. Unter bleibt die Zerkleinerung, so erfolgt das Aufschmelzen nur recht langsam, und das bereits geschmolzene Ma terial wird unter Qualitätsminderung überhitzt.
Man hat daher bereits versucht, bituminöse Pro dukte in Pulverform in den Handel zu bringen, wo bei nachträglich zuzusetzende Mineralstoffe ein Ver- backen des Pulvers verhindern sollen. Derartige Pul ver können entweder durch Vermahlen der bitumi nösen Blockware oder durch Versprühen des ge schmolzenen, bituminösen Produktes unter Kühlung mit Luft hergestellt werden.
Im ersten Fall muss man den umständlichen Weg über die Herstellung der Blockware gehen, der in folge der notwendigen Auskühlzeit der Blöcke nicht kontinuierlich gestaltet werden kann.
Im zweiten Fall benötigt man eine relativ teure Apparatur und benötigt zur Zerstäubung der här teren und hochviskosen Bitumensorten Temperaturen, die nahe bei ihrem Flammpunkt liegen, so dass das Verfahren nicht ganz ungefährlich ist. Weiterhin er leiden die zerstäubten bituminösen Produkte in dem Temperaturbereich (200-240) erhebliche oxydative Veränderungen.
Hinzu kommt, dass beide Verfahren von der Aus sentemperatur abhängig sind. .Weichere bituminöse Produkte von einem Erweichungspunkt unter 900 (Ring und Kugelmethode) lassen sich bei Lufttem peraturen über 250 kaum noch verarbeiten. Ausser- dem wird in beiden Fällen ein sehr feines Korn er zeugt, das beim Einbringen in bereits geschmolzene Masse dazu neigt, auf der Oberfläche zu schwimmen und beim Einrühren Knoten zu bilden.
Für das Aufschmelzen bituminöser Produkte ist es zweckmässiger, diese in. Form gleichmässig grober Körner, z. B. etwa erbsengross, vorliegen zu haben.
Es wurde nun gefunden, dass es. in überraschend einfacher Weise möglich ist, geschmolzene, bitumi nöse Produkte in Stränge beliebiger Stärke überzu führen, die als solche verpackt oder anschliessend in Stücke geschnitten werden können, so dass sich je nach Strangstärke und Schnittlänge ein vollkommen einheitliches Korn, überwiegend zylindrischer Form erzielen lässt.
Erfindungsgemäss lässt man geschmolzene, bitu minöse Produkte unter geringem überdruck aus Dü sen in Kühlwasser einfliessen. Es bilden sich über raschenderweise, obwohl die Temperatur des aus- fliessenden Materials praktisch etwa 1500 über dem Siedepunkt des Wassers liegt, ohne jedes Spritzen oder Schäumen glatte, gleichmässige Stränge, die nach Durchlaufen der notwendigen Kühlstrecke ohne Ver formung aus dem Wasser herausgeführt werden kön nen.
Weiter zeigt sich überraschenderweise, dass die Stränge keinerlei Wassereinschlüsse enthalten und dass infolge der geringen Benetzbarkeit bituminöser Produkte auch an der Oberfläche so geringe Mengen Wasser haften, dass bei dickeren Strängen die im Innern noch vorhandene Wärme genügt, um eine praktisch vollständige Trocknung der Stränge zu er reichen. Gegebenenfalls genügt eine kurze Nachtrock nung durch Anblasen mit kalter oder vorgewärmter Luft.
Bei dem erfindungsgeiüässen Verfahren arbeitet man zweckmässigerweise derart, dass der aus den Düsen austretende Strang zunächst eine kurze Weg- strecke durch Luft zurücklegt und erst dann in das Wasser eintritt. Dabei zeigt sich als besonderer Vor teil, dass bei gegebenem Düsenquerschnitt die Stärke des Stranges weitgehend durch die Veränderung der Weglänge durch die Luft reguliert werden kann. Wählt man den Weg sehr lang, so kann der Strang bis auf '/_a des Düsenquerschnittes gestreckt werden, verkürzt man den Weg bis zu dem Wasserspiegel, so erhält man einen Strang mit einem Querschnitt, der annähernd dem Düsenquerschnitt entspricht.
Taucht man die Düse in den Wasserspiegel ein, so erhält man einen unregelmässigen Strang, der stärker ist als der Düsenquerschnitt: Dieser Strang kann u. U. ganz abreissen und sich in einzelne Gebilde unregelmäs- siger Form auflösen.
Es ist bei dem erfindungsgemässen Verfahren also möglich, zur Herstellung von dünnen Strängen relativ weite Düsen zu verwenden und dadurch Düsenver stopfungen durch Fremdkörper oder grobe Füllstoff- partikel zu vermeiden.
Der Düsendurchmesser kann von wenigen Milli metern bis zu mehreren Zentimetern schwanken, je nach dem angewandten Flüssigkeitsdruck. Zweck- mässigerweise arbeitet man mit Runddüsen von 10 bis 20 mm Durchmesser und reguliert im übrigen die gewünschte Strangstärke, wie bereits beschrieben, durch die Länge der Wegstrecke zwischen Düsenaus tritt und Wasserspiegel.
Der Druck auf das zu verarbeitende Material vor den Düsen ist gering und beträgt vorzugsweise nur wenige Zentimeter Wassersäule. Seine obere Grenze ist dadurch gegeben, dass die Austrittsgeschwindigkeit des bituminösen Produktes aus den Düsen nicht so hoch werden darf, dass ein Zerreissen des Flüssig keitsfadens eintritt.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens arbeitet man derart, dass die aus den Dü sen austretenden Stränge nach Passieren der Weg strecke durch die Luft in ein Fallrohr eintreten, das unten in eine Wanne taucht, deren Wasserspiegel mit tels Schwimmerventil konstant gehalten wird. Mit einer selbstansaugenden Pumpe wird das Kühlwasser im Gegenstrom durch das Fallrohr hochgesaugt. Diese Ausführungsform ermöglicht es, die endlosen Stränge am unteren Ende des Fallrohres zu entneh men. Die Stränge können dann über ein Transport- und Abtropfband weiterbefördert, als solche aufge wickelt oder in beliebige Länge geschnitten werden.
Soll ein Verkleben der Stränge bzw. der Stück ware vermieden werden, so wird das Endprodukt vor teilhafterweise anschliessend mit mineralischen Pul verprodukten, wie Quarzmehl oder Talkum, umhüllt, wozu bei geschnittenem Endprodukt zweckmässiger- weise eine Mischtrommel verwendet wird. Wünscht man die Strangform zu erhalten, so arbeitet man zweckmässigerweise derart, dass die zur Umhüllung dienenden Mineralstoffe im Kühlwasser suspendiert werden, das in diesem Falle unter Rückkühlung im Kreislauf geführt wird. Statt der Mineralstoffe können auch andere Trennmittel, z. B: eine Silikonölemulsion, verwendet werden.
Während das geschnittene Material den bekann ten Verwendungszwecken solcher bituminösen Pro dukte zugeführt wird, können die Stränge, ähnlich wie Kunststoffdrähte, in Flammspritzpistolen zur Er zeugung homogener Schutzschichten verspritzt wer den. Sie können aber auch in unveränderter Form als Dichtungsbänder verwendet werden.
Nach einer anderen Ausführungsform des Ver fahrens, das sich besonders für weichere, bituminöse Produkte eignet, werden die erzeugten Stränge bereits unter Wasser geschnitten und dann mit einem ge eigneten Fördergerät, z. B. einem Pressluftinjektor mit einem Teil des Kühlwassers heraustransportiert. In diesem Falle ist es nicht notwendig, das Kühlwas ser abzusaugen.
Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstel lung bituminöser Produkte in Strangform oder even tuell auf beliebige Länge geschnittenes Material eig net sich sowohl für ungefüllte als auch für gefüllte bituminöse Massen sowie für Produkte, die durch einen Kunststoffzusatz plastifiziert oder elastifiziert sind.
Das erfindungsgemässe Verfahren soll anhand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele darstellt, näher erläutert werden. <I>Beispiel 1</I> Ein Bitumen vom Erweichungspunkt 1150 (Ring und Kugelmethode), einem Brechpunkt von -1211 und einer Penetration von 15, wird in einem auf 24011 beheizten Rührwerk im Verhältnis 1 : 1 mit Quarzmehl vermischt.
Die Mischung wird durch die geheizte Leitung 1 (Fig. 1) in das Aufgabegefäss 2 gepumpt, während überschüssiges Material durch die Überlaufleitung 3 in den Mischbehälter zurückfliesst. Durch eine beliebige Reihe von Düsen 4 mit einem Austrittsquerschnitt, z. B. von 10 mm% fliesst das Gemisch in ein etwa 2 m langes Gegenstromkühlrohr 5. Die Wegstrecke 6, die der austretende Strang durch die Luft zurücklegt bis zum Eintritt in das Kühlmedium, ist mittels überlaufwehr 7 auf 50 mm Höhe eingestellt. Das Kühlwasser wird über Pumpe 8 abgezogen und umgepumpt.
Die Temperatur im Auf- gabegefäss 2 beträgt etwa 23011. Das über Schwim merventil 9 zufliessende Kühlwasser hat eine Tem peratur von etwa 151). Die Wassermenge wird so eingestellt, dass die Temperatur am Ablauf 60o be trägt. Man erhält Stränge von 5-6 mm= Querschnitt, bei einer Leistung von etwa 100 kg pro Stunde je Düse. Die erhaltenen Stränge werden mittels Leiter band 10 aus dem Tauchbehälter 11 herausgeholt und mittels Schneidevorrichtung 12 auf eine Länge von etwa 10 mm geschnitten.
Das geschnittene Ma terial durchläuft anschliessend die Nachtrocknungs- trommel 13, in der mit kalter Luft im Gegenstrom die letzten Feuchtigkeitsreste entfernt werden. Von hier fällt das Material gegebenenfalls in eine zweite Trommel, in der es mit geringen Mengen, z. B. 3 %, Quarzmehl umhüllt wird. Das Endprodukt wird dann einer Absackvorrichtung zugeführt.
<I>Beispiel 2</I> Ein plastisches Pech vom Erweichungspunkt 85,) (Ring und Kugelmethode) wird bei einer Temperatur von 180 in der Anlage nach Fig. 1 verarbeitet. Der Düsenquerschnitt beträgt 15 mm2. Die Wegstrecke zwischen Düsen und Kühlmedium wird auf 100 mm eingestellt. Das Kühlwasser besteht aus einer 0,5 % igen Tonaufschlämmung, die unter Rückküh lung im Kreislauf geführt wird. Man erhält Stränge von 8-10 mm2 Querschnitt, die nach Verlassen des Transportbandes aufgewickelt werden.
<I>Beispiel 3</I> Ein Bitumen vom Erweichungspunkt 800 (Ring- und Kugelmethode) wird in der Apparatur nach Fig. 2 verarbeitet. Die Temperatur im Aufgabe behälter beträgt 200 , der Düsenquerschnitt 10 mm@ und die Länge der Wegstrecke zwischen Düse und Kühlmedium beträgt etwa 80 mm. Man erhält Stränge von 3-5 mm= Querschnitt, die durch ein am unteren Ende des Gegenstromkühlers laufendes Schneidorgan 14 auf 3-5 mm Länge geschnitten und dann mittels Pressluftinjektor 15 durch Rohr 16 in die Siebtrom mel 17 gepumpt werden.
Das Transportwasser wird durch Leitung 18 in die Anlage zurückgeführt. Die Frischwasser-Zuführung erfolgt durch Leitung 9. Die Frischwassermenge wird so eingestellt, dass das durch Überlaufleitung 7 abfliessende Wasser eine Temperatur von 400 hat. Dabei stellt sich in dem durch den Pressluftinjektor geförderten Wasserkreis lauf eine Temperatur von etwa 25,) ein.
Nach dem Verlassen der Siebtrommel passiert das geschnittene Material eine im Gleichstrom mit Luft von 50,) betriebene Trockentrommel, um. dann in eine Mischtrommel zu fallen, in der es mit gerin gen Mengen Kalksteinmehl (etwa 5 %) umhüllt wird.
Process for the production of shaped, bituminous products Bituminous products such as pitch and bitumen as such or after they are mixed with mineral fillers or other additives, who are usually shipped in sheet metal or wooden drums or in the form of blocks.
Both forms of trade require painstaking breaking into smaller pieces before being re-melted for processing, as well as the laborious removal of the packaging. If the comminution remains below, the melting takes place only very slowly, and the already melted material is overheated with a reduction in quality.
Attempts have therefore already been made to market bituminous products in powder form, where minerals to be added subsequently are intended to prevent the powder from caking. Such powders can be produced either by grinding the bituminous block material or by spraying the molten bituminous product while cooling with air.
In the first case you have to go the cumbersome way of manufacturing the block goods, which cannot be designed continuously due to the necessary cooling time of the blocks.
In the second case, relatively expensive equipment is required and temperatures close to their flash point are required to atomize the harder and highly viscous types of bitumen, so that the process is not entirely safe. Furthermore, the atomized bituminous products suffer considerable oxidative changes in the temperature range (200-240).
In addition, both methods are dependent on the outside temperature. Softer bituminous products with a softening point below 900 (ring and ball method) can hardly be processed at air temperatures above 250. In addition, in both cases a very fine grain is produced which, when introduced into already molten mass, tends to float on the surface and to form knots when stirred in.
For the melting of bituminous products, it is more expedient to use them in the form of uniformly coarse grains, e.g. B. about the size of a pea.
It has now been found that it. It is possible in a surprisingly simple way to transfer molten, bituminous products into strands of any thickness, which can be packed as such or then cut into pieces, so that a completely uniform grain, predominantly cylindrical shape, can be achieved depending on the strand thickness and cut length.
According to the invention, molten, bituminous products are allowed to flow from nozzles into cooling water under a slight excess pressure. Surprisingly, even though the temperature of the outflowing material is practically around 1500 above the boiling point of the water, smooth, uniform strands are formed without any splashing or foaming, which after passing through the necessary cooling section can be led out of the water without deformation .
Surprisingly, it is also found that the strands do not contain any water inclusions and that, due to the low wettability of bituminous products, so small amounts of water also adhere to the surface that, with thicker strands, the heat still inside is sufficient to virtually completely dry the strands pass. If necessary, a short drying time by blowing cold or preheated air is sufficient.
In the method according to the invention, it is expedient to work in such a way that the strand emerging from the nozzles first travels a short distance through air and only then enters the water. A particular advantage is that for a given nozzle cross-section, the strength of the strand can largely be regulated by changing the length of the path through the air. If the path is chosen to be very long, the strand can be stretched to 1 / _a of the nozzle cross-section; if the path to the water level is shortened, a strand with a cross-section that roughly corresponds to the nozzle cross-section is obtained.
If you immerse the nozzle in the water level, you get an irregular strand that is thicker than the nozzle cross-section: This strand can u. U. tear off completely and dissolve into individual structures of irregular shape.
With the method according to the invention it is therefore possible to use relatively wide nozzles for the production of thin strands and thereby avoid nozzle clogging by foreign bodies or coarse filler particles.
The nozzle diameter can vary from a few millimeters to several centimeters, depending on the liquid pressure used. It is expedient to work with round nozzles with a diameter of 10 to 20 mm and, moreover, regulate the desired strand thickness, as already described, by means of the length of the path between the nozzle outlet and the water level.
The pressure on the material to be processed in front of the nozzles is low and is preferably only a few centimeters of water. Its upper limit is given by the fact that the exit speed of the bituminous product from the nozzles must not become so high that the liquid thread tears.
According to a preferred embodiment of the method, one works in such a way that the strands emerging from the nozzles, after passing the path through the air, enter a downpipe that dips into a tub at the bottom, the water level of which is kept constant by means of a float valve. With a self-priming pump, the cooling water is sucked up in countercurrent through the downpipe. This embodiment makes it possible to remove the endless strands at the lower end of the downpipe. The strands can then be transported on a conveyor and drip conveyor, wound up as such or cut to any length.
If sticking of the strands or the piece of goods is to be avoided, the end product is then covered with mineral powder products such as quartz flour or talc, for which purpose a mixing drum is expediently used in the cut end product. If it is desired to maintain the strand shape, it is expedient to work in such a way that the mineral substances used for the coating are suspended in the cooling water, which in this case is circulated with re-cooling. Instead of the minerals, other release agents, e.g. B: a silicone oil emulsion can be used.
While the cut material is fed to the well-known uses of such bituminous products, the strands, like plastic wires, can be sprayed in flame spray guns to create homogeneous protective layers. But they can also be used as sealing tapes in their unchanged form.
According to another embodiment of the process, which is particularly suitable for softer, bituminous products, the strands produced are already cut under water and then with a suitable conveyor device such. B. a compressed air injector with part of the cooling water. In this case, it is not necessary to suck out the Kühlwas water.
The inventive method for the produc- tion of bituminous products in strand form or possibly material cut to any length is suitable for both unfilled and filled bituminous masses and for products that are plasticized or elasticized by an additive of plastic.
The method according to the invention will be explained in more detail with reference to the drawing, which represents exemplary embodiments. <I> Example 1 </I> A bitumen with a softening point of 1150 (ring and ball method), a breaking point of -1211 and a penetration of 15 is mixed with quartz powder in a 1: 1 ratio in an agitator heated to 24011.
The mixture is pumped through the heated line 1 (FIG. 1) into the feed vessel 2, while excess material flows back through the overflow line 3 into the mixing container. By any number of nozzles 4 with an outlet cross-section, e.g. B. of 10 mm% the mixture flows into an approximately 2 m long countercurrent cooling pipe 5. The distance 6 that the exiting strand travels through the air to the entry into the cooling medium is set by means of overflow weir 7 to 50 mm height. The cooling water is drawn off via pump 8 and pumped around.
The temperature in the feed vessel 2 is about 23011. The cooling water flowing in via the float valve 9 has a temperature of about 151). The amount of water is adjusted so that the temperature at the outlet is 60o. Strands of 5-6 mm = cross section are obtained, with an output of about 100 kg per hour per nozzle. The strands obtained are taken out of the dip tank 11 by means of a conductor tape 10 and cut to a length of about 10 mm by means of a cutting device 12.
The cut material then runs through the post-drying drum 13, in which the last moisture residues are removed with cold air in countercurrent. From here, the material falls into a second drum, where it is mixed with small amounts, e.g. B. 3%, quartz powder is coated. The end product is then fed to a bagging device.
<I> Example 2 </I> A plastic pitch with a softening point of 85) (ring and ball method) is processed at a temperature of 180 in the plant according to FIG. The nozzle cross-section is 15 mm2. The distance between the nozzle and the cooling medium is set to 100 mm. The cooling water consists of a 0.5% clay slurry, which is circulated with re-cooling. Strands with a cross section of 8-10 mm 2 are obtained, which are wound up after leaving the conveyor belt.
<I> Example 3 </I> A bitumen with a softening point of 800 (ring and ball method) is processed in the apparatus according to FIG. The temperature in the feed container is 200, the nozzle cross-section 10 mm @ and the length of the path between the nozzle and the cooling medium is about 80 mm. Strands of 3-5 mm = cross section are obtained, which are cut to 3-5 mm in length by a cutting element 14 running at the lower end of the countercurrent cooler and then pumped through tube 16 into the Siebtrom mel 17 by means of a compressed air injector 15.
The transport water is returned to the system through line 18. The fresh water is supplied through line 9. The amount of fresh water is set so that the water flowing out through overflow line 7 has a temperature of 400. This sets a temperature of about 25,) in the water circuit conveyed by the compressed air injector.
After leaving the sieve drum, the cut material passes a drying drum operated in cocurrent with air from 50,). then to fall into a mixing drum in which it is coated with small amounts of limestone powder (about 5%).