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Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von geformten, bituminösen
Produkten Bituminöse Produkte, wie Bitumen und Pech als solche oder nach Mischung
mit mineralischen Füllstoffen oder anderen Zusatzstoffen, werden üblicherweise in
Blech- oder Holztrommeln oder auch in Form von Blöcken zum Versand gebracht.
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Beide Handelsformen bedingen vor dem Wiederaufschmelzen zur Verarbeitung
ein mühsames Zerschlagen in kleinere Stücke sowie das ebenfalls recht umständliche
Entfernen der Verpackungen. Unterbleibt die Zerkleinerung, so erfolgt das Aufschmelzen
nur recht langsam, wobei das bereits geschmolzene Material unter Qualitätsminderung
überhitzt wird.
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Man hat daher bereits versucht, bituminöse Produkte in Pulverform
in den Handel zu bringen, wobei nachträglich zuzusetzende Mineralstoffe ein
Verbakken des Pulvers verhindern sollen. Derartige Pulver können entweder durch
Vermahlen der bituminösen Blockware oder durch Versprühen des geschmolzenen, bituminösen
Produktes unter Kühlung mit Luft hergestellt werden.
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Im ersten Fall muß man den umständlichen Weg über die Herstellung
der Blockware gehen, der infolge der notwendigen Auskühlzeit der Blöcke nicht kontinuierlich
gestaltet werden kann.
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Im zweiten Fall braucht man eine relativ teure Apparatur und benötigt
zur Zerstäubung der härteren und hochviskosen Bitumensorten Temperaturen, die nahe
bei ihrem Flammpunkt liegen, so daß das Verfahren nicht ganz ungefährlich ist. Weiterhin
erleiden die bituminösen Produkte in dem zur Zerstäubung notwendigen Temperaturbereich
von 200 bis 240° C erhebliche oxydative Veränderungen. Hinzukommt, daß beide Verfahren
von der Außentemperatur abhängig sind. Weichere bituminöse Produkte von einem Erweichungspunkt
unter 90° C (Ring- und Kugelmethode) lassen sich bei Lufttemperaturen über 25° C
kaum noch verarbeiten. Außerdem wird in beiden Fällen ein sehr feines Korn erzeugt,
das beim Einbringen in bereits geschmolzene Masse dazu neigt, auf der Oberfläche
zu schwimmen und beim Einrühren Knoten zu bilden.
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Für das Aufschmelzen bituinöser Kitte ist es besser, diese als Granulat
einheitlicher Korngröße vorliegen zu haben; insbesondere ist die kontinuierliche
Beschickung ebenfalls kontinuierlich arbeitender Vergießmaschinen, wie z. B. diese
in der Elektroindustrie benötigt wird, nur mit einem solchen Granulat einheitlicher
Form und einheitlicher Korngröße möglich.
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Es wurde nun gefunden, daß man zu einheitlichen Granulaten gelangt,
wenn man das flüssige, bituminöse Produkt durch Einfließenlassen in Wasser in endlose
Stränge konstanten Querschnitts überführt. Diese Stränge können dann vor Abkühlung
auf ihren Brechpunkt mit geeigneten Schneidorganen zu Granulaten einheitlicher Korngröße
und vorwiegend zylindrischer Form zerkleinert werden.
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Die endlosen Stränge aus bituminösen Produkten erhält man erfindungsgemäß,
indem man das betreffende Material bei Temperaturen, die wenig über seinem Tropfpunkt
liegen, auf Düsen aufgibt und die entstehenden Stränge von oben nach unten durch
ein senkrechtes Rohr führt, das zwecks Abkühlung des Strangmaterials von Wasser
im Gegenstrom durchströmt wird. über ein Umlenkorgan werden die Stränge dann einem
Austragsorgan zugeführt, das gleichzeitig Zubringer für ein Schneidegerät sein kann.
Dabei muß das zuzuführende flüssige Material so hoch erhitzt werden, daß es unter
dem Druck der Füllhöhe im Aufgabegefäß und dem Zug des Eigengewichtes der sich bildenden
Stränge zwar aus den Düsen ausfließen kann, aber doch noch so viel Kohäsion besitzt,
daß auch der zunächst noch flüssige Strang nicht abreißt.
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Die dabei entstehenden Stränge zeigen keinerlei Wassereinschlüsse,
und infolge der geringen Benetzbarkeit bituminöser Produkte bleibt auch an der Oberfläche
so wenig Wasser haften, daß bei dickeren Strängen die noch vorhandene Eigenwärme
genügt, um eine praktisch vollkommene Trocknung zu erreichen. Gegebenenfalls genügt
eine kurze Nachtrocknung durch Anblasen mit Luft.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet man derart, daß der aus
den Düsen austretende Strang zunächst eine kurze Wegstrecke durch Luft zurücklegt
und erst dann in das Wasser eintritt. Dabei zeigt sich als besonderer Vorteil, 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 ein Zwanzigstel des Düsenquerschnitts
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 ist es nicht mehr möglich, gleichmäßige
Stränge zu erzielen, da diese sich infolge zu rascher Oberflächenabkühlung in unregelmäßiger
Form aufblähen oder ganz abreißen.
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Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren also möglich, zur Herstellung
von dünnen Strängen relativ weite Düsen zu verwenden und dadurch Düsenverstopfungen
durch Fremdkörper oder grobe- Füllstoffpartikeln zu vermeiden.
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Der Düsendurchmesser kann von wenigen Millimetern bis zu mehreren
Zentimetern schwanken, je nach dem angewandten Flüssigkeitsdruck. Zweckmäßigerweise
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 Düsenaustritt und Wasserspiegel.
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Die Füllhöhe in dem Aufgabegefäß und damit der Druck auf die Düsen
ist gering und beträgt vorzugsweise nur wenige Dezimeter Wassersäule. Seine obere
Grenze ist dadurch gegeben, daß die Austrittsgeschwindigkeit des bituminösen Produktes
gleichzeitig oder geringfügig unter der Vorschubgeschwindigkeit des Austragorgans
bzw. des Schneideorgans liegen muß.
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Das wesentliche technische Merkmal ist darin zu sehen, daß das an
den Kühlvorgang anzuschließende Transportgerät bzw. das darauffolgende Schneideorgan
an den erzeugten Strängen zieht, so daß diese immer gestreckt bleiben. Durch Kombination
dieses Zugvorganges mit der Gegenstromführung des Wassers und dem regulierbaren
Düsenabstand über der Wasseroberfläche können die Strangmaße genau festgelegt werden.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens arbeitet man
derart, daß die aus den Düsen austretenden Stränge nach Passieren der Wegstrecke
durch die Luft in ein Fallrohr eintreten, das unten in eine Wanne taucht, deren
Wasserspiegel mittels 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 entnehmen.
Die Stränge können dann über ein Transport- und Abtropfband weiterbefördert, als
solche aufgewickelt oder auf Stapel beliebiger Länge geschnitten werden.
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Soll ein Verkleben der Stränge bzw. der Stapelware vermieden werden,
so wird das Endprodukt vorteilhafterweise anschließend mit mineralischen Pulverprodukten,
wie Quarzmehl oder Talkum, umhüllt, wozu bei geschnittenem Endprodukt zweckmäßigerweise
eine Mischtrommel verwendet wird. Wünscht man die endlose 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.
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Während das geschnittene Material den bekannten Verwendungszwecken
solcher bituminöser Produkte zugeführt wird, können die endlosen Stränge, ähnlich
wie Kunststoffdrähte, in Flammspritzpistolen zur Erzeugung homogener Schutzschichten
verspritzt werden.
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Nach einer anderen Ausführungsform des Verfahrens, das sich besonders
für weichere, bituminöse Produkte eignet, werden die erzeugten Stränge bereits unter
Wasser geschnitten und dann mit einem geeigneten Fördergerät, z. B. einem Preßluftinjektor,
mit einem Teil des Kühlwassers heraustransportiert. In diesem Falle ist es nicht
notwendig, das Kühlwasser abzusaugen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung bituminöser Produkte
in Strangform oder auf beliebige Länge geschnittenes Material eignet sich sowohl
für ungefüllte als auch für gefüllte bituminöse Massen sowie für Produkte, die durch
einen Kunststoffzusatz plastifiziert oder elastifiziert sind.
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Es ist bereits bekannt, Pech und pechähnliche Produkte in den festen,
kleinstückigen Zustand überzuführen, indem man diese in sehr heißem Zustand aus
Düsen in Wasser einfließen läßt, jedoch entstehen hierbei keine endlosen Stränge,
die sich nachher auf ein Material definierter Korngröße zerkleinern lassen, sondern
strähnenartige Gebilde, welche lediglich nach Abkühlen unter ihren Brechpunkt auf
ein körniges Produkt gebrochen werden können. Auf plastische Materialien, wie Bitumen
und gefüllte Bitumenkitte, ist dieses Verfahren nicht anwendbar. Außerdem wird dabei
das Wasser im Gleichstrom geführt, und die Gefahr von Wassereinschlüssen ist kaum
zu vermeiden.
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Weiterhin ist es bekannt, Peche auf ein rinnenförmiges Transportband
auffließen zu lassen und dann zwecks Abkühlung von oben her mit Wasser zu besprühen.
Auch dieses Verfahren ist für plastische Materialien nicht anwendbar und liefert
lediglich eine erstarrte Masse, die anschließend gemahlen werden kann. Man erhält
also kein Granulat definierter Korngröße.
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Ferner wurde schon beschrieben, Peche dadurch aus dem schmelzflüssigen
in den festen Zustand überzuführen, daß man diese aus Düsen in stehendes Wasser
einfließen läßt, und die entstehenden Gebilde anschließend mittels einer Transportschnecke
aus dem Kühlbad austrägt. Dieses Verfahren ist nur durchführbar für spröde Produkte,
die bei Erreichen der Transportschnecke bereits ihren Brechpunkt unterschritten
haben und dann von dieser Schnecke kleingemahlen werden.
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Gegenüber diesem Stand der Technik soll das erfindungsgemäße Verfahren
an Hand von Beispielen, die durch Zeichnungen erläutert sind, näher erläutert werden.
Beispiele 1. Ein Bitumen vom Erweichungspunkt 115° C (Ring- und Kugelmethode), einem
Brechpunkt von -12° C und einer Penetration von 15 wird in einem auf 240° C 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 von z. B. 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 Aufgabegefäß 2 beträgt etwa 230° C.
Das über Schwimmerventil 9 zufließende Kühlwasser hat eine Temperatur von etwa 15°
C. Die Wassermenge wird so eingestellt, daß die Temperatur am Ablauf 60° C beträgt.
Man erhält Stränge von 5 bis 6 mm Querschnitt, bei einer Leistung von etwa 100 kg
pro Stunde je Düse. Die erhaltenen Stränge werden mittels Leiterband 10
aus
dem Tauchbehälter 11 herausgeholt und mittels Schneidevorrichtung 12 auf eine Stapellänge
von etwa 10 mm geschnitten. Das geschnittene Material durchläuft anschließend die
Nachtrocknungstrommel 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.
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2. Ein plastisches Pech vom Erweichungspunkt 85° C (Ring- und Kugelmethode)
wird bei einer Temperatur von 180° C in der Anlage nach Fig. 1 verarbeitet. Der
Düsenquerschnitt beträgt 15 mm. Die Wegstrecke zwischen Düse und Kühlmedium wird
auf 100 mm eingestellt. Das Kühlwasser besteht aus einer 0,5o/oigen Tonaufschlämmung,
die unter Rückkühlung im Kreislauf geführt wird. Man erhält Stränge von 8 bis 10
mm Querschnitt, die nach Verlassen des Transportbandes aufgewickelt werden.
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3. Ein Bitumen vom Erweichungspunkt 80° C (Ring- und Kugelmethode)
wird in der Apparatur nach Fig. 2 verarbeitet. Die Temperatur im Aufgabebehälter
beträgt 200° C, der Düsenquerschnitt 10 mm, und die Länge der Wegstrecke zwischen
Düse und Kühlmedium beträgt etwa 80 mm. Man erhält Stränge von 3 bis 5 mm Querschnitt,
die durch ein am unteren Ende des Gegenstromkühlers laufendes Schneideorgan 14 auf
3 bis 5 mm Länge geschnitten und dann mittels Preßluftinjektor 15 durch Rohr 16
in die Siebtrommel 17 gepumpt werden. Das Transportwasser wird durch Leitung
18 in die Anlage zurückgeführt. Die Frischwasserzuführung erfolgt durch Leitung
9. Die Frischwassermenge wird so eingestellt, daß das durch überlaufleitung 7 abfließende
Wasser eine Temperatur von 40°C hat. Dabei stellt sich in dem durch den Preßluftinjektor
geförderten Wasserkreislauf eine Temperatur von etwa 25° C ein.
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Nach dem Verlassen der Siebtrommel passiert das geschnittene Material
eine im Gleichstrom mit Luft von 50° C betriebene Trockentrommel, um dann in eine
Mischtrommel zu fallen, in der es mit geringen Mengen Kalksteinmehl (etwa 5114)
umhüllt wird.