DE1156692B - Saure (kationische) Bitumenemulsion fuer Bauzwecke und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft äußerst stabile saure (kationische) Bitumenemulsionen für Bauzwecke zum Überziehen feinkörniger Stoffe, wie Straßenbaumaterial, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.

Es ist bekannt, daß saure Bitumenemulsionen normalerweise eine hohe Brechgeschwindigkeit aufweisen, die mit steigender spezifischer Oberfläche des zu überziehenden Materials noch größer wird. Solche Emulsionen lassen sich daher im allgemeinen nicht zum Überziehen von feinkörnigen Stoffen, wie Sand und unklassiertem Material, verwenden. Weiterhin ist bekannt, daß es gelingt, diese Brechgeschwindigkeit zu verringern, wenn man die zu überziehenden Stoffe zuvor mit einem Überzug einer stabilisierenden Lösung versieht, wie z. B. einer Lösung, die ein Amin oder ein Amin-Hydrochlorid enthält.

Es wurde nun gefunden, daß man die stabilisierende Wirkung von aliphatischen Aminen und Salzen derselben auf saure Bitumenemulsionen erhöhen kann, indem man die als Stabilisiermittel wirkenden Amine oder Aminsalze mit einem Alkylenoxyd umsetzt. Den Emulsionen brauchen nur geringe Mengen an diesen Stabilisiermitteln zugesetzt zu werden.

Die Erfindung betrifft eine zum Überziehen feinkörniger Stoffe für Bauzwecke bestimmte saure (kationische) Bitumenemulsion, die als Stabilisiermittel eine geringe Menge eines aliphatischen Amins oder eines Salzes desselben und außerdem ein Emulgiermittel, wie vorzugsweise Amine enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das aliphatische Amin bzw. Aminsalz ein durch Umsetzen des aliphatischen Amins mit 1 bis 6 Mol Alkylenoxyd erhaltenes alkoxyliertes Amin bzw. Aminsalz ist, bzw. ein Verfahren zur Herstellung beständiger saurer (kationischer) Emulsionen für Bauzwecke zum Überziehen feinkörniger Stoffe, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man Bitumen in einer eine Säure und ein Emulgiermittel enthaltenden wäßrigen Lösung dispergiert und zu der so erhaltenen Emulsion ein Reaktionsprodukt eines aliphatischen Amins mit einem Alkylenoxyd zusetzt.

Es ist bekannt, einfache Alkylamine bzw. fettsaure Salze derselben zum Stabilisieren von Bitumenemulsionen zu verwenden. Derart stabilisierte Emulsionen bilden jedoch, wie nachstehend an Hand zahlenmäßiger Vergleichsversuche nachgewiesen wird, auf feinkörnigen Stoffen, wie Sand, weit weniger vollständige Überzüge als die erfindungsgemäß stabilisierten Emulsionen.
Es ist ferner bekannt, feste Stoffe, die mit Saure (kationische) Bitumenemulsion

für Bauzwecke
und Verfahren zur Herstellung derselben

Anmelder:

Esso Research & Engineering Company,
Elizabeth, N. J. (V. St. A.)

Vertreter:

E. Maemecke und Dr. W. Kühl, Patentanwälte,
Hamburg 36, Esplanade 36 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 16. Mai 1958 (Nr. 765 730)

Louis Valla,
Notre-Dame-de Gravenchon, Seine-Maritime

(Frankreich),
ist als Erfinder genannt worden

einem bituminösen Bindemittel oder einem sonstigen Kohlenwasserstoffbindemittel überzogen werden sollen, zunächst mit einer wäßrigen Suspension zu überziehen, die aus Wasser, einem Umsetzungsprodukt eines primären Amins mit Äthylenoxyd, Mineralöl und Säure besteht. Diese wäßrigen Suspensionen enthalten kein Bitumen, und das Umsetzungsprodukt von Amin und Alkylenoxyd dient daher hier nicht als Stabilisiermittel für eine Bitumenemulsion.

Die zur Herstellung der erfindungsgemäßen Stabilisiermittel verwendeten Amine können gerad- oder verzweigtkettige, gesättigte oder ungesättigte Mono- oder Polyamine sein. Man kann primäre, sekundäre oder tertiäre Amine anwenden. Die Amine können 8 bis 25 Kohlenstoffatome im Molekül enthalten, wie z. B. Octadecylamin, oder sie können Diamine der allgemeinen Formel

R - NH - CH₂ - CH₂ - CH₂ - NH₂

sein, in der R eine gesättigte oder ungesättigte ali-

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phatische Kette mit mindestens 13 Kohlenstoffatomen bedeutet, wie z. B. n-Octadecylamino-S-propylamin.

Zur hier nicht beanspruchten Herstellung der Stabilisiermittel können auch Salze der Amine verwendet werden. Geeignete Salze sind das Hydrochlorid des n-Octadecylamino-S-propylamins oder des n-Octadecylpropylamino-3-propylamins.

Die Alkylenoxyde, mit denen die Amine umgesetzt werden, können z. B. 2 bis 6 Kohlenstoffatome im Molekül enthalten; vorzugsweise arbeitet man mit Äthylenoxyd. Man kann 1 bis 6, vorzugsweise 1 bis 3 Mol Alkylenoxyd mit 1 Mol Amin umsetzen.

Die Menge des der sauren Bitumenemulsion zuzusetzenden Stabilisiermittels kann zwischen 0,1 und 10, vorzugsweise zwischen 0,25 und 1 Gewichtsprozent des Bitumens liegen.

Die Bitumenemulsionen können hergestellt werden, indem man das Bitumen mit einem Emulgiermittel in einer wäßrigen Phase dispergiert, die eine Säure enthält. Geeignete Säuren sind wasserlösliche anorganische und organische Säuren, wie Mineralsäuren und organische Monocarbonsäuren, z. B. Salzsäure, Ameisensäure und Essigsäure. Der Säuregehalt der Emulsion kann innerhalb eines weiten Bereiches varüeren, beträgt jedoch vorzugsweise 0,1 bis 1 Gewichtsprozent der gesamten Emulsion. Der p_H-Wert der Emulsion kann ebenfalls variieren und liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 4.

Als Emulgiermittel, welches vorzugsweise zur wäßrigen Phase zugesetzt wird, verwendet man ein Amin, z. B. ein primäres, sekundäres oder tertiäres aliphatisches Mono- oder Polyamin, Salze dieser Amine, quaternär« Ammoniumbasen, Amidoamine oder Salze derselben. Bei den Aminen handelt es sich um kationische Emulgiermittel. Diese Emulgiermittel können auch dem Bitumen zugesetzt werden. Die bevorzugten Bitumina sind Erdölbitumina; man kann jedoch auch oxydierte Bitumina verwenden.

Die Emulsionen können hergestellt werden, indem man das Bitumen in einer wäßrigen Lösung dispergiert, welche die Säure mit einem Emulgiermittel enthält, und das Stabilisiermittel zu der so hergestellten Emulsion zusetzt. Andernfalls kann das Stabilisiermittel auch zu der sauren wäßrigen Lösung zugesetzt werden, bevor das Bitumen darin emulgiert wird.

Beispiel

Es wurde eine Emulsion hergestellt, indem ein Gemisch von 630 kg eines Bitumens mit einer ASTM-Penetration von 180/220 bei 25° C, 20 kg eines aromatischen Lösungsmittels, 3501 einer wäßrigen Lösung, die 3,51 Salzsäure (22° Be) enthielt, und 1,5 kg n-Octadecylamino-3-propylamin durch eine mit 3000 U/min umlaufende Zentrifugalpumpe geleitet wurde. Die so erhaltene Emulsion wurde mit 1,5 kg verschiedener Stabilisiermittel je Tonne Emulsion versetzt.

Mit diesen Emulsionen wurde unklassiertes Material (Flint) und Fontainebleau-Sand der folgenden Korngrößen überzogen:

Unklassiertes Material:

größer als 2 mm 30%

zwischen 2 und 1 mm 23 %

zwischen 1 und 0,5 mm 24%

kleiner als 0,5 mm 23 %

Fontainebleau-Sand: sehr enger Korngrößenbereich zwischen 0,1 und 0,3 mm.

Die stabilisierende Wirkung wurde durch Bestimmung der prozentualen Menge des nach dem Überziehen von der Emulsion bedeckten Materials gemessen. Sie ist um so besser, je stärker sich der Prozentsatz dem Wert von 100 °/o annähert.

In der folgenden Tabelle sind die mit den verschiedenen Stabilisiermitteln erhaltenen Ergebnisse zusammengestellt:

	Von der Emulsion	Fontaine
	bedeckter Anteil	bleau-Sand
Stabilisiermittel	Flint,	«/0
	un-	50
	klassiert	70
1. Ohne Stabilisiermittel ....	65
2. Octadecylamin	75
3. Kondensationsprodukt von		90
Octadecylamin mit
2 Mol Äthylenoxyd ...	85
4. Kondensationsprodukt von		90
Octadecylamin mit
3 Mol Äthylenoxyd ...	80	60
5. n-Octadecylamino-3-pro-
pylamin (O. A. P.) ....
6. Kondensationsprodukt von		85
O. A. P. mit 1 Mol
Äthylenoxyd
7. Kondensationsprodukt von		95 bis 100
O. A. P. mit 2 Mol
Äthylenoxyd

Wie aus der Tabelle ersichtlich, sind die erfindungsgemäßen kationischen Bitumenemulsionen gemäß 3, 4, 6, 7 den Bitumenemulsionen nach dem Stande der Technik (vgl. 1, 2 und 5) hinsichtlich des Benetzungsvermögens überlegen.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Zum Überziehen feinkörniger Stoffe für Bauzwecke bestimmte saure (kationische) Bitumenemulsion, die als Stabilisiermittel eine geringe Menge eines aliphatischen Amins oder eines Salzes desselben und außerdem ein Emulgiermittel, wie vorzugsweise Amine, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das aliphatische Amin bzw. Aminsalz ein durch Umsetzung des aliphatischen Amins mit 1 bis 6 Mol Alkylenoyxd erhaltenes alkoxyliertes Amin bzw. Aminsalz ist.

2. Emulsion nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das umgesetzte aliphatische Amin 8 bis 25 Kohlenstoffatome im Molekül enthält.

3. Emulsion nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das umgesetzte aliphatische Amin ein Diamin ist.

4. Emulsion nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Alkylenoxyd Äthylenoxyd ist.

5. Emulsion nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Stabilisiermittel in

Mengen von 0,1 bis 10 Gewichtsprozent der Emulsion enthält.

6. Verfahren zur Herstellung beständiger saurer (kationischer) Emulsionen für Bauzwecke zum Überziehen feinkörniger Stoffe, dadurch gekennzeichnet, daß man Bitumen in einer eine Säure und ein Emulgiermittel enthaltenden wäßrigen Lösung dispergiert und zu der so erhaltenen Emulsion ein Reaktionsprodukt eines aliphatischen Amins mit einem Alkylenoxyd zusetzt.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschrift N 7499 IVc/80 b (bekanntgemacht am 7. 6.1956);

deutsche Auslegeschrift Nr. 1023 168;

USA.-Patentschrift Nr. 2 706 688;

französische Patentschriften Nr. 1004 480, 093 322;

Bitumen, Teere, Asphalte, Peche und verwandte Stoffe, 1958, S. 184 bis 186; 1956, S. 270/271;

Manegold, Emulsionen, 1952, S. 43/44.

ι 309 730/313 10.63