DE1023168B - Verfahren zur Verbesserung der Emulgier- und Hafteigenschaften schwer emulgierbarer Bitumina - Google Patents

Verfahren zur Verbesserung der Emulgier- und Hafteigenschaften schwer emulgierbarer Bitumina

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DE1023168B
DE1023168B DEA21438A DEA0021438A DE1023168B DE 1023168 B DE1023168 B DE 1023168B DE A21438 A DEA21438 A DE A21438A DE A0021438 A DEA0021438 A DE A0021438A DE 1023168 B DE1023168 B DE 1023168B
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Germany
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bitumen
emulsifying
bitumens
sulfuric acid
tall oil
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Dr Lionardo Sartori
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IAAQUILAIA SpA
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IAAQUILAIA SpA
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L95/00Compositions of bituminous materials, e.g. asphalt, tar, pitch
    • C08L95/005Aqueous compositions, e.g. emulsions

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  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)

Description

  • Verfahren zur Verbesserung der Emulgier-und Hafteigenschaften schwer emulgierbarer Bitumina Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren. zur Emulgierung schwer emulgierbarer Bitumina, wodurch weitere Endprodukte mit guten Emulgiereigen/schaften und verbessertem Haftvermögen erhalten werden.
  • Bekanntlich werden gewisse Bitumensorten infolge Zugabe vo-n Schwefelsäure in Mengen vofl mehr als 0.5% emulgierhar oder verbessern ihre eventuell bereits vorhandenen Emulgiereigenschaften, besonders wenn außer der Säurebehandlung noch sulfurierte Säuren vor oder nach der erwähnten Säurebehandlung zugegeben werden. jedoch wird das Vorhandensein großer Mengen Schwefelsäure. wenn auch in suspendierter Form, im Bitumen von den Technikern für das Bitumen selbst bei normaler Verwendung als gefährlich angesehen.
  • Die bekannten Verfahren für die Emulgierung der Bitumina stützen sich ausschließlich auf die einfache Addition der Emulgiierungsmittel, d. h., es handelt sich um Mischungen, in denen die Emulgierungsmittel, z. B. als Seifen von Fettsäuren, die Eigenschaft besitzen, das Biumen zu emulgieren.
  • Mischungen dieser Art sind immer trennbar in die einzelnen Bestandtiel durch physikalische Mittel, z. B. durch Extraktion mittels eines Lpsungsmittels wie Äthylalkohol.
  • Bei dem erfindungsgemäßen \~erfahren tritt demgegenüber eine chemische Reaktion auf, infolge deren es durch physikalische Mittel (z. B. durch Extraktion mit Lösungsmittel) nicht mehr möglich ist, die in Berührung gebrachten Bestandteile zu trennen.
  • Eine andere Besonderheit, die insbesondere von wirtschaftlicher Bedeutung ist, besteht darin, daß man blei dem bekannten Verfahren zur Emulgierung schwer emulgierbarer Bitumina eine Menge von Emulgierungsmitteln benötigt, die größer als 2 Gewichtsprozent (bis zu 10 Gewichtsproz, ent) ist, während bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die erforderliche Menge der zur Bildung der Emulsion zuzusetzenden Stoffe im allgemeinen nicht 1 Gewichtsprozent übersteigt.
  • Erfindungsgemäß werden bei der Emulgieurng schwer emulgierharer Bitumina, z. B. aus dem Mittleren Osten, Produkte erhalten, die gänzlich oder fast gänzlich. frei von freier Schwefelsäure sind.
  • Erfindungsgemäß werden dem Bitumen, so wie es von den Erzeugungsstätten in die Konservierbehälter gepumpt wird, nach. und' nach gleichzeitig Schweifelsäure und saure vegetabilische Harze (Tallöl) zuzugeben und darauf die in der erhaltenen. Bitumen-Tallöl-Komplexverbindung enthaltene freie Schwefelsäure mit aliphatischen oder aromatischen oder Mischungen dieser Amine neutralisiert.
  • Es ist von größter Wichtigkeit, daß Bitumen, Schwefelsäure und Tallöl im gleichen Augenblick zur Einwirkung aufeinander kommen, weil nur auf diese Weise namhafte Mengen von Komplexverbindungen der aromatischen Komponenten des Bitumens mit dem Tallöl gebildet werden, die im wesentlichen die folgende allgemeine Strukturformel aufweisen: Aliphatische Kette - aromatischer Bitumentanteil aliphatische Kette des Tallöls - aroimatische Gruppe des Tallösl - Tallölcarboxyl.
  • Auf diese Weise bilden sich polare Markomoleküle mit losgelösten und voneinander entfernten hydrophilen und lipophilen Gruppen. Dabei reagiert die Schwefelsäure nicht nur sulfurierend, sondern verbinden, nnd zwar in scharfem Gegensatz zu allen bisher bekannten Verfahren zur Verbesserung der Emulsionsfähigkeit von Bitumina, die auf der ein fachen Mischung mit Emulgatoren. beruhen.
  • Eine genauere Formulierung der Reaktionsverbindung läßt sich deshalb nicht geben, weil die Molekulargröße und die Angriffspunkte von den sehr verschiedenen Eigenschaften der Rohstoffe und den verschiedenen Temperarut- und Konzentrationsverhältnissen der Säure und des Tallöls abhängen. Wenn man die Schwefelsäure auf das warme Bitumen einwirken läßt und dann Tallöl hinzufügt, sol hat man lediglich den Erfolg, daß man die Aromatika des Bitumens zu energisch angreift und Verbindungen von unerwünschten Eigenschaften erhält sowie das Bitunmen verhärter. Das anschließend zugegebene Tallöl kommt nicht mehr zur chemischen Reaktion mit dem Bitumen. Die Zugabe der Schwefelverbindungen vom Typ des sulfierten Tallöls kann. kleine Resultate bezüglich der Emulgierbarkeit erbringen. Durch dieses Verfahren kann man jedoch nur eine übliche und, seit Jahrzehnten bekannte Emulgierbarkeit erreichen.
  • Es ist überraschend, daß durch die gleichzeitige Zugabe van Schwefelsäure und Tallöl (vgl. die nachfolgenden Beispiele) gegenüber der aufeinandergolgenden Zugabe bessere Reaktionsfähigkeit erzeielbar ist, die außerdem eine hohe Wirtschaftlichkeit gewährleisten, weil die Bildung der xpammungsaktiven Verbindungen von unvorhergesehener Emulgierkraft »in situ« vorgenommen wird.
  • Die Emulgierbarkeit wird durch die langsame anschließende Zugabe der Amine nicht geändert, die entweder zugegeben werden, um die kleine Menge Schwefelsäure, die nicht abgebunden ist, und die entsprechenden eventuellen Abbauprodukte vollständig zu neutralisieren oder um dem Bitumen, einen angenehmen Geruch zu erteilen und außerdem die Haftfestigkeit des Bitumens gegenüber Steinen u. dgl. selbst im nassen, Zustande zu erhöhen.
  • Nachstehend soll eine Gegenüberstellung gegeben werden, welche die Unterschiede erkennen läßt, die entstehen, wenn man einmal einen Rohstoff arabischer Provenienz, der seiner Natur nach nicht emulgierbar ist, gemäß dem bekannten Verfahren. unter aufeinanderfolgender Zugabe (I) und andererseits erlindungsgemäß emulgiert (II).
  • I. Bekanntes Verfahren der aufeinanderfolgenden Zugabe Arabischem Bitumen werden zwischen 100 und 1100 C 0,50/0 Schwefelsäure und anschließend 2 bis 3 °/o Tallöl oder sulfuriertes Tallöl zugegeben. Die Temperatur muß genauestens überprüft werden, weil bei höheren Temperaturen die Schwefelsäure in Zersetzung übergeht, und zwar fast vollständig Schwefligsäureanhydrid ergibt, das in bemerkenswertem Maß die typischen Eigenschaften des Bitumens abwandelt und nicht mehr im gewünschten Sinne zur Einwirkung kommen kann. Das Bitumen schäumt stark unf reicht äußerst stark nach Schwefligsäureanhydrid (SO2), so daß das Verfahren höchst unangenehm durchzuführen ist. Bei Untersuchung der Emulsion wird ein mittlerer Druckmesser der Teilchen festgestellt, der nicht unter 3 Mikron absinkt, und die erforderliche Sodamenge beträgt mehr als 0,5 0/o. Die Sedimentation der Emulsion ist äußerst stark und verbietet ihre Verwendung. Das Haftvermögen gegenüber Kalkstein ist gut, gegenüber Kieselstein, Silikaten und feuchten Unterlagen sehr schlecht.
  • Die Emulsion liegt ihren Eigenschaften nach nicht im Bereich der DIN 1995 (tT 29, U 32, U 33).
  • II. Erfindungsgemäßes Verfahren Arabischem Bitumen wird gleichzeitig zwischen 100 und 1600 C 0,3 0/i Schwefelsäure und 0,70/0 Tallöl zugegeben. Es ist nicht nötig, die Temperatur genau zu überwachen. Die Menge in Schwefligsäureanhydrid zersetzter Schwefelsäure hält sich in zulässigen Grenzen. Das Bitumen bewahrt seine charakteristischen Eigenschaften, die Emulgierharkeit ist voll zufriedenstellend, das Bitumen schäumt nicht und hat einen erträglichen Geruch. Nach einer Behandlung mit 0,10/o einer äquimolekularen Mischung von Anilin und Dodecylamin wird der Geruch angenehm.
  • Bei der Untersuchung der Emulsion wird eine mittlere Teilchengröße von 1,5 Mikron festgestellt. Die erforderlichen Sodamengen betragen weniger als 0,2o. Die Sedimentation der Emulsion ist entweder kaum bemerkbar, oder es ist überhaupt keine vor handen.
  • Das Haftvermögen gegenüber Kalkstein ist gut.
  • Das gleiche gilt für Kieselstein, Silikate und feuchte Unterlagen.
  • Die Emulsion entspricht in vollem Umfage DIN 1995. Dabei ist zu bedenken. daß die für die Durchführung des unter I genannten Verfahrens erforderlichen reinen Stoffe erhebliche Kosten verursachen, während die Kosten bei Anwendung des erfindungsgemäß en Verfahrens trotz der wesentlich besseren Eigenschaften sich auf weniger als das 0,2fache herabsenken.
  • Die Zugabe obenerwähnter Produkte geschieht vorzugsweise in konstanten mengen, bezogen auf das Gewicht des Bitumens, und zwar von weniger als 0,4% Schwefelsäure und von weniger als 0,7% Tallöl, während die amine zur Zeutralisierung des Mineralsäurerückstandes im Verhältnis 0.1 bis 0,2% zugegeben werden.
  • PATENTANSPROCHE.
  • 1. Verfahren zur Verbesserung der Emulgier-und Hafteigenschaften schwer emulgierbarer Bitumina unter zugabe von Tallöl, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit dem Tallöl Schwefelsäure zugegeben wird und danach das Schwefelsäure und Tallöl-Bitumen-Komplexverbindungen enthaltende Gemisch mit aliphatischen, aromatische'n oder Mischungen dieser Amine neutralisiert wird.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugabe' von Schwefelsäure, bezogen auf das Gewicht des Bitumens. in Mengen von weniger als 0,401o, von Tallöl in Mengen weniger als 0,7o sowie schließlich die Zugabe der Amine im Verhältnis 0,1 bis 0,201o erfolgt.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschriften Nr. 683170, 701 860.
DEA21438A 1954-10-30 1954-10-30 Verfahren zur Verbesserung der Emulgier- und Hafteigenschaften schwer emulgierbarer Bitumina Pending DE1023168B (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1156692B (de) * 1958-05-16 1963-10-31 Esso Res & Engineering Company Saure (kationische) Bitumenemulsion fuer Bauzwecke und Verfahren zur Herstellung derselben
DE3333550A1 (de) * 1982-09-20 1984-03-22 Westvaco Corp., 10171 New York, N.Y. Kationische bituminoese emulsionen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB683170A (en) * 1950-05-12 1952-11-26 Standard Francaise Petroles Process for rendering emulsifiable bituminous substances
GB701860A (en) * 1951-01-05 1954-01-06 Standard Francaise Petroles Emulsification of bitumens

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