DD218114A1 - PROCESS FOR PRODUCING CATIONACTIVE BITUMENE EMULSIONS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung kationaktiver Bitumenemulsionen, die hauptsaechlich im Strassenbau fuer die Ausfuehrungen von Bitumenschlaemmen und Oberflaechenbehandlungen eingesetzt werden koennen. Verlaengerte Brechzeiten der Emulsionen werden dadurch erreicht, dass dem Bitumen, Fluxbitumen, angeblasenem Bitumen, Mischbitumen, Erdoelrueckstaenden und/oder compoundiertem Bitumen und dem Wasser 0,05 bis 6 Ma.-% eines Gemisches niedrig alkoxylierte Alkylamine und 0,05 bis 5 Ma.-% hoeher alkoxylierte Alkylamine zugesetzt werden.The invention relates to a process for the preparation of cationic bitumen emulsions, which can be used mainly in road construction for the execution of Bitumenschlaemmen and surface treatments. Extended breaking times of the emulsions are achieved in that the bitumen, flux bitumen, blown bitumen, mixed bitumen, Erdoelrueckstaenden and / or compounded bitumen and the water 0.05 to 6 wt .-% of a mixture of low alkoxylated alkylamines and 0.05 to 5 Ma. % of higher alkoxylated alkylamines are added.
Description
«Β Λ W» '«Β Λ W» '
Verfahren zur Herstellung kationaktiver Bitumenensulsionen. Anwendungsgebiet der Erfindung νProcess for the preparation of cationic bitumen emulsions. Field of application of the invention ν
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung kationaktiver Bitumenemulsionen ,die vor allem im Straßenbau für die Ausführung von Bitumenschlärnmen und Oberflächenbehandlungen eingesetzt werden können.The invention relates to a method for producing cation-active bitumen emulsions, which can be used especially in road construction for the execution of Bitumenschlärnmen and surface treatments.
Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions
I I
. - * ι , - * ι
Die Durchführung von Pflege- und Erhaltungsmaßnahmen auf bituminösen Straßenbelägen erfolgt vorwiegend uiter Verwendung anion- und kationaktiver„ in geringem Umfang auch nichtionogener Bitumenemulsionen. Für verschiedene Anwendungsgebiete werden bevorzugt kationaktive Bitumenemulsionen auf Grund ihrer spezifischen Eigenschaften eingesetzt. Als kaJrionaktive Emulgatoren haben sich hauptsächlich Fettamine und deren De-* rivateff Amidoamine und Imidazoline bewährt.Caring and maintenance measures on bituminous road surfaces are mainly carried out using anion- and cation-active "to a small extent nonionic bitumen emulsions. For various fields of application, cationic bitumen emulsions are preferably used on the basis of their specific properties. As kaJrionaktive emulsifiers have mainly fatty amines and their derivatives De- * ff amidoamines and imidazolines proven.
Durch Zusatz verschiedener anderer Substanzen eines bestimmten pH-Wertes oder Mischen verschiedener Emulgatoren ist es möglich, die Eigenschaften der Emulsionen innerhalb bestimmter Grenzen zu beBy adding various other substances of a certain pH or mixing different emulsifiers, it is possible to be the properties of the emulsions within certain limits
Einstellungattitude
kationaktiven sinflussen. Socationic sinillas. So
finden beispielsweise alkoxylierte FettalkohoJLe, Fettsäuren, Alkylphenole und Fettamine Anwendung.find, for example, alkoxylated FettalkohoJLe, fatty acids, alkylphenols and fatty amines application.
19 8319 83
Es ist bekannt, daß alkoxylierte Amine für die Stabilisierung kationaktiver Bitumenemulsionen und die Verlängerung der Mischzeit mit Gasteinsbaustoffen eingesetzt werden« Diese Emulgierhilfsstoffe werden grundsatzlich nur in Verbindung mit wirksamen kationaktiven Emulgatoren angewendete,It is known that alkoxylated amines are used for the stabilization of cation-active bitumen emulsions and the prolongation of the mixing time with gas-building materials. "These emulsifying auxiliaries are in principle only used in conjunction with effective cationic emulsifiers,
Oft setzen sich kationaktive Bitumenemulsioneri auch kompliziert "zusammen, enthalten vielfach schwer herstellbare Ammoniumverbindungen und eine größere Menge Säure, Die Herstellung solcher Emulsionen wird dadurch erschwert und auch ökonomisch ungünstig beeinflußt. Die Reaktion mit dem Gesteinsmaterial gestaltet sich unübersichtlich und kann dadurch nur in geringem Umfang oder gar nicht reguliert1 werden.Often, cationic bitumen emulsifiers are also complex ", often contain difficult to produce ammonium compounds and a larger amount of acid, The production of such emulsions is made difficult and also economically unfavorable influenced The reaction with the rock material is confusing and thus can only to a limited extent not be regulated 1 at all.
Mischstabile kationaktive Bitumenernulsionen ehthalten als Emulgatoren meist Polyamine mit 3 bis 5 Stickstoffatomen proBlend-stable cationic bitumen emulsions usually contain as emulsifiers polyamines having 3 to 5 nitrogen atoms per
Molekül, jMolecule, j
' - ' ' ' ι'-' '' ι
. ^ ι . , ^ ι.
Mit den zur Verfügung stehenden Monoaminen allein kann eine für die Herstellung von Bitumenschlänirnen und sehen geeignete mischstabile BitumenemulsionWith the available monoamines alone, one for the production of Bitumenschlänirnen and see suitable mischstabile bitumen emulsion
anderen Gemi-Ticnt erhaltenother Gemi-Ticnt received
werden. Es sind immer Zusätze oder eine ausreichende, jedoch schwer zu handhabende Maskierung der Gesteinsbaustoffe erforderlich.become. There are always additives or a sufficient, but difficult to handle masking of the rock building materials required.
Ziel der Erfindung Object of the invention
Es ist Ziel der Erfindung, kationaktive Bitumbnernulsionen hoher Transport- und Uagerstabilität mit regulierbarem, Brech- " : verhalten, die vorzugsweise zur Herstellung vbn Biturnenschlämmen und Oberflächenbehandlungen eingesetzt wejrden können, ef-It is an object of the invention to provide cationically active bituminous emulsions of high transport and storage stability with regulatable, refractive behavior, which can preferably be used for the production of bituminous sludges and surface treatments.
fektiv herzustellen.produce fektiv.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Oer Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kationaktive Bitun'ienemulsionen, insbesondere für die Anwendung bei Bitumenschlämmen und anderen Mineralstoff-Bitumenemulsions-Mischun-· gen, unter Verwendung von oxalkylierten Alkyläminen herzustellen, . . ;It is an object of the invention to prepare cation-active bituminous emulsions, in particular for use in bitumen sludges and other mineral-bitumen emulsion mixtures, using oxalkylated alkylamines. , ;
- Merkmale der ErfindungFeatures of the invention
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Bitumen, gefluxte Bitumen, Mischbitumen, Erdöldestillationsrückstande oder compoundierte Bitumen unter Verwendung von 0,05 bis '6,0 Ma„-% eines in einem Arbeitsgang durch ge.According to the invention the object is achieved in that bitumen, fluxed bitumen, mixed bitumen, petroleum distillation residues or compounded bitumen using 0.05 to '6.0 Ma "-% of ge in one operation by.
ielte Reak- ..ielte Reak- ..
tionsführung hergestellten, Gemisches niedrig elkoxylierter, Alkylamine und 0,05 bis 5,0 Mae-% höher alkox^lierter Alkylamine in-Wasser einemulgiert werden. ! : mixture of low-alkoxylated, alkylamines and 0.05 to 5.0 Ma e -% higher alkoxalkylated alkyl amines in-water. ! :
Das Gemisch niedrig alkoxylierter Alkylamine enthält primäres, sekundäres und tertiäres Amin in variierbjarem Mengenverhältnis von jeweils 0 bis 100 Ma,-%, ausgehend von.einem Alkylamih mit 10 bis 22, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoff,-· atomen, und einem Alkoxylierungsgrad von 0,5 bis 8, Vorzugs-, weise 1 bis 5. 'The mixture of lower alkoxylated alkylamines contains primary, secondary and tertiary amine in a ratio of in each case from 0 to 100% by mass, starting from an alkylamih having 10 to 22, preferably 12 to 18 carbon atoms, and a degree of alkoxylation of 0 , 5 to 8, preferred, 1 to 5. '
Die höher alkoxylierten Alkylamine enthalten 3JO bis 22, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffatome, und haben Alkoxylierungszahlen von 12 bis 30, vorzugsweise 14 bis 22, -The higher alkoxylated alkylamines contain 3JO to 22, preferably 12 to 18 carbon atoms, and have alkoxylation numbers of 12 to 30, preferably 14 to 22, -
Die erfindungsgemäß hergestellten Emulsionen haben einen hohen Verteilungsgrad und neigen nur wenig zur Sedimentation.The emulsions according to the invention have a high degree of distribution and have little tendency for sedimentation.
Hohe Transport- und Lagerstabilität kommen einer breiten Anwendung entgegen. Die Unempfindlichkeit gegenüber chemischenHigh transport and storage stability are widely used. The insensitivity to chemical
Substanzen ist besonders hoch, so daß zur Erzielung besonderer Effekte, insbesondere auch zur Regulierung des pH-Wertes, Säuren/Laugen und Salze einemulgiert oder zugesetzt werden können. Die Herstellung der Emulsionen erfolgt in bekannten Emulgiereinrichtungen« Vorteilhafterweise werden die höher alkoxylierten Alkylamine der wäßrigen Phase vor demEmulgierprozeß zugesetzt und die niedrig alkoxylierten dem Bitumen,Substances are particularly high, so that can be emulsified or added to achieve special effects, especially for regulating the pH, acids / alkalis and salts. The emulsions are prepared in known emulsifiers. Advantageously, the higher alkoxylated alkyl amines are added to the aqueous phase prior to the emulsification process and the lower alkoxylated to the bitumen,
überraschend ist es gelungen, die Herstellung und den Einsatz der alkoxylierten Amine so zu steuern, daß allein durch An-Wendung dieser Stoffe der Emulgierprozeß, die Stabilisierung uer Emulsion, die Brechverzögerung, das Abbinde- und Haftvermögen gegenüber dem Gesteinsmaterial und das für den gesamten Abbindeprozeß äußerst wichtige Reaktionsverhalten von Bitumen zu Bitumen in vorteilhafter Weise beeinflußt, in ausgewogenem Verhältnis aufeinander abgestimmt und auf unterschiedlich reagierende Gesteinsbaustoffe eingestellt werden können.surprisingly it has been possible to control the manufacture and use of the alkoxylated amines so that solely by An-expression of these substances of the emulsifying, stabilizing uer emulsion, the breaking delay, the setting and adhesion to the rock material and for the entire setting process extremely important reaction behavior of bitumen to bitumen influenced in an advantageous manner, matched in a balanced ratio and can be set to differently reactive rock building materials.
Ourch Festlegung eines auf das alkoxylierte Alkylamingemisch und auf den Gesteinsbaustoff abgestimmten pH-Wertes, der im günstigsten Fall schon durch die Reaktion,der alkoxylierten AlkylaiTiine mit dem Wasser erhalten werden kann, wird eine optimale Reaktionsfähigkeit sowohl zwischen Bitumen und Mine·» ralstoff als auch von Bitumen zu Bitumen erreicht. Die Berücksichtigung beider Reaktionstypen ist erforderlich, um außer dsm Aufziehen des Bitumens auf das Gestein einen raschen Verbund der bitumenumhüllten Mineralstoffe untereinander zu gewährleisten. Durch das gleichzeitige Vorhandensein primärer, sekundärer und tertiärer Amine in einem ausgewogenen Verhältnis und in einem definierten pH-Bereich erfolgt der Verbund sowohl zwischen Bitumen und Gestein als auch dem Bitumen untereinander vornehmlich über Wasserstoffbrücken, ohne daß das Wasser anfänglich zur Wasserstoffbrückenbindung beitragen muß. Dabei wird durch Anwendung der niedriger undBy establishing a pH value which is adapted to the alkoxylated alkylamine mixture and to the rock building material, which in the best case can already be obtained by the reaction of the alkoxylated alkylalithines with the water, optimum reactivity is achieved both between bitumen and mineral oil and Bitumen to bitumen achieved. The consideration of both types of reaction is necessary to ensure a rapid bonding of the bitumen-coated minerals among each other except dsm drawing the bitumen on the rock. Due to the simultaneous presence of primary, secondary and tertiary amines in a balanced ratio and in a defined pH range, the bonding between bitumen and rock as well as the bitumen takes place primarily via hydrogen bonds, without the water initially having to contribute to hydrogen bonding. In doing so, by applying the lower and
höher alkoxylierten Amine eine verzögerte VVasserstof^brückenbildung mittels Mineralstoffen bewirkt. Dem zeitlich steuerbaren Reaktionsmechanismus schließt sich im Beisein von Wasser die Verbindung der bitumenumhüllten Mineralstoffe an, das Gemisch bindet ab. ,higher alkoxylated amines caused a delayed VVasserstof ^ bridge formation by means of minerals. In the presence of water, the time-controllable reaction mechanism is followed by the connection of the bitumen-coated minerals, and the mixture binds. .
Dieses besondere Verhalten der erfindungsgemäß hergestellten Bitumenemulsion bringt vor allem bei der Herstellung von Bitumenschlämmen durch die relativ schnelle Verfestigung des gesamten Gemisches den Vorteil, daß die behandelten1 Fahrbahnen in kurzer Zeit ihre volle Belastbarkeit wieder erhalten.This particular behavior of the bitumen emulsion produced according to the invention, especially in the production of bituminous sludges by the relatively rapid solidification of the entire mixture has the advantage that the treated 1 lanes get their full capacity again in a short time.
Andererseits ermöglicht das verzögerte Brechverhalten auch die Verwendung schnell reagierender Brechsande bei der Herstellung von Oirektschlämräen, ohne daß besondere Zusätze;'wie Brechungsverzögerer, erforderlich werden.On the other hand, the retarded breaking behavior also allows the use of fast-reacting crushed sands in the production of oirect muds without the need for special additives such as refractive retarders.
Unterstützt wird die Verzögerung des Brechvorganges durch den Aufbau einer negativ geladenen, aus Hydroxidionen bestehenden Gegenionenschicht um die Bitumenteilchen. Die Reaktionsfähigkeit der dabei entstehenden Micellen, deren Kerne die emulgierten Bitumenteilchen sind, kann so zusätzlich über den pH-Wert beeinflußt und damit gesteuert werden, ,The delay in the breaking process is assisted by the formation of a negatively charged, counterion layer of hydroxide ions around the bitumen particles. The reactivity of the resulting micelles, whose nuclei are the emulsified bitumen particles, can thus additionally be influenced by the pH and thus controlled,
Aus führungsbeispieIeEXECUTIVE EXAMPLES
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Beispielen näher er läutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to examples, he explained.
60 Mae-% eines Bitumens B 200 wurden mit 36,8 Ma.~% Wasser unter Anwendung von 1,4 Ma»~% Alkylamin ,mit einer Ethoxylierungs" zahl von 14,7 und !„8 Ma.-% eines Gemisches ethoxylierter Al-60 Ma e -% of a bitumen B 200 was 36.8% Ma ~ water under application of 1.4 Ma "~% alkylamine, with an ethoxylation" number of 14.7 and "Ma 8 -..% Of a mixture ethoxylated Al
O —O -
kylamine mit einer.Etboxylierungszahl von 3,4 bestehend aus 2,1 Ma.-% primären, 3,8 Ma.-% sekundären und 44,1 Ma.»% tertiären Aminen in einer Kolloidmühle emulgiert.kylamine having an etchboxylation number of 3.4 consisting of 2.1% by mass of primary, 3.8% by mass of secondary and 44.1 Ma. »% Tertiary amines emulsified in a colloid mill.
Die entsprechende Emulsion hatte folgende Eigenschaften:The corresponding emulsion had the following properties:
Ausflußzeit im Straßenteerviskosirneter 48 s böi 25 0C mit 2,5-mm~DüseDischarge time in the street sweetener 48 s böi 25 0 C with 2.5 mm nozzle
Haftkennwerte nach Heißwasserlagerung 100 % pH-Wert . 10Adhesion characteristics after hot water storage 100 % pH. 10
Siebrückstand nach Bestimmung der 0,1 % · , TransportbeständigkeitSiebrückstand after determination of 0.1 % ·, transport resistance
Außerdem zeichnet sich diese Emulsion durch eine hohe Sedimentationsund Lagerstabilität aus.In addition, this emulsion is characterized by a high sedimentation and storage stability.
Die Herstellung bituminöser Schlämme ist mit den meisten Brechsanden, ohne Anwendung besonderer Hilfsstoffe bzw. ohne Vormaskierung des Gesteinsmaterials, möglich.The production of bituminous sludges is possible with most crushed sands, without the use of special auxiliaries or without premasking of the rock material.
Mit Quarzporphyrbrechsand 0/4 liegen die Brechzeiten beispielsweise über 2,5 Minuten. Der Abbindeprozeß beginnt nach etwa 15 bis 20 Minuten,With quartz porphyritic sand 0/4, the break times are, for example, over 2.5 minutes. The setting process starts after about 15 to 20 minutes,
. -. · , -. ·
Die Herstellung bituminöser Schlämme in einem Fahrmischer bekannter Bauart ist also möglich.The production of bituminous sludges in a truck mixer of known type is thus possible.
Einem Straßenbaubitumen B 130 werden 3,2 Ma.-% eines Gemisches ethoxylierter Alkylamine mit einer Ethoxylierungszahl von 4,6 zugesetzt. Mit einem höher ethoxylierten Athylamin,To a Road Construction Bitumen B 130, 3.2% by weight of a mixture of ethoxylated alkylamines having an ethoxylation number of 4.6 is added. With a higher ethoxylated atylamine,
. 7, 7
Ethoxylierungszahl 23,6, wurde eine 4 % wäßrige Lösung hergestellt.Ethoxylation number 23.6, a 4 % aqueous solution was prepared.
Diese Lösung wurde im Verhältnis 2 : 3 mit dem vorbereiteten Bitumen in einer Kolloidmühle- emulgiert. Diese Bitumenemulsion besaß folgende Eigenschaften:This solution was emulsified in a ratio of 2: 3 with the prepared bitumen in a colloid mill. This bitumen emulsion had the following properties:
Ausflußzeit im Straßenteerviskosimeter 41 s bei 25 0C mit 25-mm-DüseOutflow time in the street viscometer 41 s at 25 0 C with 25 mm nozzle
Haftkennwert nach Heißwasserlagerung 100 % 'pH-Wert 11,4Adhesion value after hot water storage 100 % 'pH 11.4
Stabilität . . hälbstabilStability. , hälbstabil
Auch diese Emulsion hat trotz des vorteilhaften Brechverhaltens gegenüber Mineralstoffen eine hohei Lager» und Transport Stabilität. Sie besitzt gleichgute Brech- und Abbindeeigenschaften wie die nach Beispiel 1 hergestellte Emulsion. Mit dieser Emulsion ist die Herstellung einer gutabbindenden Bitumenschlämme möglich. Die Brechzeiten liegen bei den ver«' ; schiedensten Brechsanden im allgemeinen über 3 Minuten»This emulsion, too, has a high storage and transport stability in spite of its advantageous breaking behavior with respect to minerals. It has the same good breaking and setting properties as the emulsion prepared according to Example 1. With this emulsion, the production of a well-binding bitumen slurry is possible. The breaking times are at the ver ''; most crushed sands in general over 3 minutes »
Aus 60 Mae-% Straßenbaubitumen B 200, 1,0 Ma.-% ethoxylierter Alkylamine mit einer Ethoxylierungszahl, von 3,8, 1,4 Ma,-% ethoxylierter Alkylamine mit einer Ethoxylierungszahl von 17,2 und 37,6 Ma',-% Wasser wurde in einer Kolloidmühle unter Verwendung von 0,5 Ma»-% Natriumacetat als pH-Wert regulierendes Mittel eine kationaktive Bitumenemulsion mit folgenden Eigenschaften hergestellt j ;· ·.,Out of 60 Ma e -% road construction bitumen B 200, 1.0 Ma. -% of ethoxylated alkyl amines having an ethoxylation number of 3.8, 1.4 Ma, -% of ethoxylated alkyl amines having an ethoxylation number of 17.2 and 37.6 Ma ', -% water in a colloid mill using 0.5 Ma % Of sodium acetate as the pH-adjusting agent, a cationic bitumen emulsion having the following properties: j.
Ausflußzeit im Straßenteerviskosimetör 69 s bei 25 0C mit.2,5-mm-DüseDischarge time in Straßenteerviskosimetör 69 s at 25 0 C with 2.5 mm nozzle
Haftkennwert nach Hexßwasserlagerung 90 % pH-Wert 8,6Adhesion index after hexafluoric acid storage 90 % pH 8.6
Stabilität , halbstabilStability, semi-stable
Unter Verwendung eines reinen Ouarzporphyrbrechsandes 0/4 mm konnte mit dieser Emulsion eine Bitumenschlämme mit hoher Abriebfestigkeit erhalten werden«,Using a pure Ouarzporphyrbrechsandes 0/4 mm with this emulsion a bitumen sludge with high abrasion resistance could be obtained,
Die Mischzeiten lagen bei über 3 Minuten, so daß eine Herstellung der Schlämme in den bekannten Mischgeräten ohne weiteres möglich war.The mixing times were over 3 minutes, so that a production of the sludge in the known mixing equipment was readily possible.
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|---|---|---|---|
| DD25369583A DD218114B1 (en) | 1983-08-04 | 1983-08-04 | PROCESS FOR PRODUCING CATIONACTIVE BITUMENE EMULSIONS |
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| DD218114B1 DD218114B1 (en) | 1988-06-15 |
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| DD (1) | DD218114B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012175586A1 (en) * | 2011-06-24 | 2012-12-27 | Akzo Nobel Chemicals International B.V. | Additives for bitumen containing compositions |
-
1983
- 1983-08-04 DD DD25369583A patent/DD218114B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012175586A1 (en) * | 2011-06-24 | 2012-12-27 | Akzo Nobel Chemicals International B.V. | Additives for bitumen containing compositions |
| US9534146B2 (en) | 2011-06-24 | 2017-01-03 | Akzo Nobel Chemicals International B.V. | Additives for bitumen containing compositions |
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|---|---|
| DD218114B1 (en) | 1988-06-15 |
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