-
Verfahren zur Herstellung von gehärteten, widerstandsfähigen, vorzugsweise
hitze-, öl- und benzinfesten Formkörpern aus Naturasphalt, wie z. B. Fußbodenplatten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung bituminöser Formkörper.
-
Es ist bekannt, gemahlenes Naturasphaltgestein zu Formkörpern, wie
z. B. Fußbodenplatten, zu verpressen, wobei der Bitumengehalt auf mindestens 7 bis
9 O/o durch künstliche Zumischung von Bitumen angereichert wird. Diese bekannten
Platten sind weder benzinfest noch hitzebeständig und können daher für eine ganze
Anzahl von Gebrauchszwecken nicht verwendet werden.
-
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, aus Asphaltgestein
einen widerstandsfähigen, vorzugsweise hitze- und lösungsmittelfesten Formkörper
beliebiger Gestalt herzustellen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch
gelöst, daß der Naturasphalt in feine Partikelchen gemahlen, gegebenenfalls mit
Bitumen angereichert, und anschließend nach Formen in eine gewünschte Gestalt eine
bestimmte Zeit der Einwirkung der Luft bei erhöhter Temperatur ausgesetzt und dadurch
gehärtet wird, wobei in dem vorgeformten Körper vor der Härtung ein Hohlraumgehalt
von 10 bis 254/o des Volumens des Körpers vorhanden ist. Ein derartiger Formfestkörper
weist eine große Härte und Festigkeit auf und kann ohne weiteres hochglanzpoliert
werden. Ferner ist er bei den üblichen auftretenden Temperaturen hitzebeständig
und hält ohne weiteres eine Temperatur von 200 bis 3000 C aus. Besonders bedeutsam
ist seine Lösungsmittelfestigkeit, d. h. seine Festigkeit gegen Mittel, die üblicherweise
Bitumen auflösen.
-
Hierunter fallen die flüssigen Kohlenwasserstoffe, wie Öle, Benzol,
Benzin od. dgl.
-
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielte hohe Festigkeit
der Formkörper ist nicht etwa nur auf die Wirkung des gehärteten Bindemittels zurückzuführen.
Die bekannten, mit Asphalt von hohem Schmelzpunkt hergestellten Hartasphaltplatten
sind trotz höherem Bitumengehalt viel weniger fest als die erfindungsgemäß hergestellten
Formkörper. Die Festigkeit und Härte dieser Formkörper hat nicht nur entsprechend
der Härtung des Bitumenanteils zugenommen, sondern sie ist auch von ganz anderer
Art als bei einem bituminösen Formkörper von herkömmlicher Beschaffenheit. Während
bisher die Härtung von freiem Bitumen durch stundenlanges Einblasen von Luft bei
hoher Temperatur (etwa 3000 C) erfolgte und sich dabei die wesentlichen Eigenschaften
des Bitumens nur wenig veränderten, kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der
Charakter des bituminösen Bindemittels in verhältnismäßig kurzer Zeit grundlegend
verändert werden, ohne daß dabei eine Zerstörung oder Verbrennung desselben eintritt.
Viel-
mehr wirkt die Wärmebehandlung in solcher Weise, daß unter dem Einfluß des
Luftsauerstoffes sich molekulare Veränderungen der Bitumenstruktur vollziehen. Die
im Bitumen vorhandenen Asphaltene (welche schmelzbare und lösliche Kohlenwasserstoffe
darstellen) werden in Asphaltite verwandelt, deren Schmelzbarkeit und Löslichkeit
wesentlich reduziert ist, und schließlich tritt eine Umwandlung in Pyrobitumen ein,
welches weder löslich noch schmelzbar ist. Es spielt sich hier also in verhältnismäßig
kurzer Zeit ein Vorgang ab, welcher sich in der Natur innerhalb großer Zeiträume
vollzogen hat.
-
Die Härtung tritt bei einer erhöhten Temperatur ein und erfolgt um
so schneller, je höher die Temperatur ist. Bereits bei 1000 C erfolgt eine wenn
auch langsame Härtung. Günstiger ist bereits eine Temperatur von 1500 C, und besonders
vorteilhaft ist ein Temperaturbereich von 190 bis 2200 C. Bei noch höheren Temperaturen
(etwa 3000 C) beginnen leicht flüchtige Bestandteile des Bitumens zu verdunsten,
was die Härtung beeinträchtigt. Die Dauer der Härtung sollte 15 Minuten nicht unterschreiten
und kann bis zu 20 Stunden dauern. Die Härtung richtet sich dabei nach den gewünschten
Verhältnissen. Beispielsweise kann der Formkörper nur oberflächlich oder ganz oder
teilweise durchgehärtet sein. Für die Durchhärtung, d. h. Lösungsmittelfestigkeit,
hat sich eine Härtung von 4 Stunden Dauer bei 2200 C als besonders günstig erwiesen.
-
Bei der Härtung der gepreßten Formkörper wurde beobachtet, daß diese
entgegen aller Erwartung während des Erhitzens eine geringe Kontraktion und Schrumpfung
erfuhren. Beispielsweise verringerte sich der Durchmesser eines runden Probekörpers
von 80 mm Durchmesser während der Härtung um rund 14/o. Es vollzieht sich also offensichtlich
während der Härtung eine Verdichtung des Gefüges des Körpers, die der Grund für
die große Zunahme der Festigkeit der erfindungsgemäß hergestellten Formkörper ist.
-
Um diese Kontraktion während der Härtung zu ermöglichen, sollte auf
jedenFall ein wenn auch kleiner Hohlraumgehalt in dem vorgeformten Körper vorhanden
sein, der, wie bereits erwähnt, 10 bis 254/o des Volumens des vorgeformten Körpers
betragen sollte, der jedoch auch in manchen Fällen noch kleiner sein und beispielsweise
nur 5 4/o betragen könnte. Der gewünschte Hohlraumgehalt wird dadurch hergestellt,
daß die Partikelchen unter Druck vorgeformt werden.
-
Auch bei sehr hohem Druck verbleiben dabei im allgemeinen noch 5 4/o
freie Hohlräume.
-
Es ist günstig, wenn das Zerkleinern des Naturasphalts so vorgenommen
wird, daß die Partikelchen verhältnismäßig klein sind und zweckmäßig die Größe von
weniger als 2 mm haben. Besonders günstige Ergebnisse werden erzielt, wenn das gemahlene
Pulver Zementmahlfeinheit hat. Dabei ist anzustreben, daß mindestens 804/o der Partikelchen
kleiner als 0,09 mm sind.
-
Um die gewünschte Härtung zu erreichen, sollte der Bitumengehalt
des vorgeformten Körpers vor dem Härten nicht zu hoch sein und möglichst 10 Gewichtsprozent
nicht übersteigen. Andererseits sollte dieser Bitumengehalt auch nicht zu klein
sein und minze stens 2 Gewichtsprozent betragen. Besonders günstige Verhältnisse
ergeben sich bei einem Bitumengehalt von 3 bis 6 Gewichtsprozent des vorgeformten
Körpers. Allgemein gesprochen, kann je nach den an die Formkörper, z. B. Platten,
gestellten Anforderungen die durch die erfindungsgemäße Verpressung und Härtung
dieses natürlichen gemahlenen Asphaltgesteins erhaltene Festigkeit, Unlöslichkeit,
Hitzebeständigkeit und der Widerstand gegen Feuchtigkeit usw. durch geeignete Einstellung
des Bitumengehalts variiert werden. Falls eine vollständige Durchhärtung erwünscht
ist, hat sich ein Bitumengehalt von 5 bis 6 °/o als besonders günstig erwiesen.
-
Falls die gewünschten Verhältnisse bei dem gemahlenen Asphaltgestein
nicht vorhanden sind, so kann bei zu großem Bitumengehalt noch anderes, trockenes
Gestein in entsprechender Mahlung zugesetzt werden. Falls der Asphaltgehalt zu niedrig
ist oder, um günstige Verhältnisse zu erreichen, heraufgesetzt werden soll, so kann
dem gemahlenen Asphaltgestein noch Bitumen oder auch ein anderes thermoplastisches
Bindemittel in entsprechender Menge zugefügt werden. Dieser Zusatz sollte dann auf
der Oberfläche der gemahlenen Teilchen verteilt werden, und dies geschieht zwecklirältig
nach dem sogenannten Impact-Verfahren, bei dem zur Erzielung von dünnen Bituinenschichten
auf den einzelnen Festteilchen die vorübergehend in einen aufgelockerten Schwebezustand
versetzt werden, in welchem sie mit unter hohem Flüssigkeitsdruck zerstäubtem Bitumen
bespraht werden.
-
Vorzugsweise ist dabei die durch das ZusatzmitteJ erzielte Schichtdecke
nicht größer als 0,1 mm, vorzugsweise höchstens 10 .
-
Im folgenden wird noch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens zur Herstellung von benzinfesten Fußbedenplatten beschrieben.
-
Ein Asphaltgestein aus Eschershausen mit einem Bitumengehalt von
3 bis 4% wurde auf Zementmahlfeinheit gemahlen, wobei ungefähr 80°/o der Partikelchen
kleiner als 0,09 mm waren. Dieses Mahlgut wurde mit 20/0 Bitumen vermischt und so
auf einen Bitumengehalt von 5 bis 70/a angereichert. Die Mischung wurde nach dem
bekannten Impact-Verfahren darchgeführt, bei welchem durch den unteren Teil eines
Mischbehälters gegenläufig sich drehende Wellen mit Wurfschaufeln die Gesteinsstoffe
im Behälter durch Aufschleudern in einen vorübergehenden, lockeren Schwebezustand
versetzt werden, in welchem die Partikelchen mit dem verflüssigten Bitumen, das
unter einem Flüssigkeitsdruck von etwa 20 atü verstäubt wird, besprüht werden.
-
Durch Mischen von abgewogenen Asphaltgesteinsmengen mit einer vorbestimmten
Bitumenmenge kann die Schichthülle der Bitumenumhüllung der einzelnen Teilchen gesteuert
werden. Die Staubteilchen werden in dieser Weise individuell mit einem Bitumeniiilm
umhüllt, und es wird eine lockere, nicht zusammenbackende Mischung erzielt, da das
ganze zugesetzte Bitumen in Form dünner Filme an den einzelnen Staubteilehen haftet
und die Zwischenräume zwischea dem Mineralstaub nicht etwa, wie es sich bei dem
bekannten Knetmischverfahren ergibt, mit freiem Bitumen ganz angefüllt sind.
-
Das Formen der Fußbodenplatten erfolgte durch Pressen bei einer Temperatur
von 1500 C der Masse und der Form. Anschließend wurden die Fußbodenplatten bei 2200
C fünf Stunden lang gehärtet. Die Druckfestigkeit des lösungsmittelfesten, endgültigen
Fortnkörpers war 400 kg/cm2.