DE3934657A1 - Verfahren zur herstellung eines hydrophobe eigenschaften aufweisenden feinkorngemisches - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hydrophobe Eigenschaften aufweisenden Feinkorngemisches gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Feinkorngemisch läßt sich als Zuschlagstoff (Füller) für den Bau von Deckschichten von Verkehrsflächen verwenden, z. B. in bitumengebundenen Straßendecken. Aufgrund seines Salzgehaltes bewirkt das zugesetzte Feinkorngemisch auf der Oberfläche der Deckschicht eine Absenkung des Gefrierpunktes. Daher trägt es im Winter zu einer Erhöhung der Verkehrssicherheit bei durch Verhinderung von Eisglätte insbesondere bei um 0°C schwankenden Umgebungstemperaturen und erleichtert die Schneeräumung, weil die Haftung von Schnee auf der Fahrbahnoberfläche deutlich vermindert wird. Wesentlich ist es, daß der Zuschlagstoff hydrophobe Eigenschaften besitzt, um einerseits seine Verarbeitungsfähigkeit zu gewährleisten (Rieselfähigkeit, keine Verklumpung) und andererseits seine gefrierpunktsabsenkende Wirkung trotz des Einflusses von Oberflächenwasser über sehr lange Zeiträume zu erhalten.

Zur Herstellung ähnlich wirkender salzhaltiger Zuschlagstoffe für den Straßendeckenbau sind zahlreiche Verfahren bekannt, bei denen das Salz in gelöster Form in die Hohlräume eines porösen Trägermaterials eingelagert oder an ein Fasermaterial angelagert wird und der Zuschlagstoff, der mit einem Hydrophobierungsmittel vermischt wurde, durch Trocknung und anschließende Mahlung erhalten wird. Exemplarisch kann hierzu verwiesen werden auf die DE-PS 25 12 691, EP-PS 00 22 055, DE-PS 29 46 823, EP-PS 00 48 417 und DE-PS 31 47 773. Ein Nachteil dieser Verfahren ist in dem zur Trocknung erforderlichen Energieaufwand zu sehen.

Dieser Nachteil wird durch ein Verfahren beseitigt, das aus der EP-PS 01 53 269 bekannt und bezüglich der vorliegenden Erfindung als gattungsgemäß anzusehen ist. Dieses Verfahren vermeidet eine Trocknung des Zuschlagstoffes, da die hydrophilen (Salz und ggf. Lavamehl und/oder Quarzmehl) und die hydrophoben (Polyurethanhartschaummehl und/oder Ruß und/oder gebrannte Perlite) Komponenten dieses Zuschlagstoffes trocken zusammengeführt und gemeinsam gemahlen werden, ohne daß dazwischen eine flüssige Phase benutzt wird. Das so erzeugte Feinkorngemisch, dessen Körnung unter 0,2 mm, vorzugsweise unter 0,1 mm liegt, ist daher im Unterschied zu den mit flüssiger Phase arbeitenden Verfahren frei von nach dem Zusammenführen der Komponenten entstandenen Rekristallisationsprodukten oder Gelen.

Bei der Herstellung des gattungsgemäßen Feinkorngemisches stellt der Anteil des benötigten Salzes (insbesondere Natriumchlorid) einen erheblichen Kostenfaktor dar. Man ist daher bestrebt, möglichst kostengünstige Abfallsalze (z. B. aus der Kaligewinnung) für diesen Zweck einzusetzen, zumal an die Reinheit des Salzes an sich keine besonderen Anforderungen gestellt werden. Es muß lediglich frei sein von umweltschädlichen Begleitstoffen.

Da aber der Kostenaufwand selbst für Kaliabfallsalze noch beträchtlich ist, besteht der Wunsch, in dieser Hinsicht noch kostengünstigere Alternativen zu erschließen. Eine Möglichkeit hierzu kann in den Rückstandssalzen gesehen werden, die bei der Glyzerinherstellung durch Destillation von Unterlaugenrohglyzerin aus der Seifenproduktion anfallen und die im wesentlichen Natriumchlorid enthalten und mit Begleitstoffen verunreinigt sind.

Die Verwendung derartiger Rückstandssalze aus der Glyzerinherstellung in dem gattungsgemäßen Verfahren stößt jedoch auf Schwierigkeiten. Zum einen steht zu befürchten, daß die im Salz enthaltenen Seifenanteile unter Feuchtigkeitseinfluß in Lösung gehen und zu einer unerwünschten und nicht zulässigen Glättebildung auf der feuchten Straßendeckschicht führen. Zum anderen hat sich in Versuchen herausgestellt, daß dieses Rückstandssalz in dem gattungsgemäßen Verfahren nicht zu einem Feinkorngemisch mit hydrophoben Eigenschaften führt. Auch der Einsatz hochwirksamer anderer, aber extrem teurer Hydrophobierungsmittel erbringt, selbst wenn diese Mittel in größeren Mengen eingesetzt werden, keine oder zumindest keine ausreichende Hydrophobierung des Feinkorngemischs. Diese Rückstandssalze sind daher bisher weder im Hinblick auf den angestrebten Kostensenkungseffekt (Kostenerhöhung durch teure Hydrophobierungsmittel) noch in technischer Hinsicht für die Herstellung eisbildungshemmender Straßenbauzuschlagstoffe geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Verwendbarkeit von Rückstandssalzen aus der oben genannten Art der Glyzerinherstellung für die Herstellung eines Füllers für Deckschichten von Verkehrsflächen zu ermöglichen, d. h. insbesondere einen Weg aufzuzeigen, mit dem kostengünstig eine zufriedenstellende Hydrophobierung des Feinkorngemisches erreicht werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß bei dem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 angegeben.

Da das bei der genannten Glyzerinherstellung anfallende Rückstandssalz bisher nur in begrenztem Umfang einer neuen Verwendung zugeführt wurde und bei großem Mengenanfall als Sondermüll unter Kostenaufwand entsorgt werden muß, war es ganz besonders erstrebenswert, eine zusätzliche Wiederverwendungsmöglichkeit in dem patentgemäßen Feinkorngemisch zu erschließen. Völlig unerwartet waren jedoch die Schwierigkeiten hinsichtlich der Hydrophobierung des Gemisches. Die Ursachen für diesen Effekt sind bisher nicht bekannt. Umso überraschender war es daher, daß herausgefunden werden konnte, daß nach einer Vermischung des Rückstandssalzes mit (bezogen auf den Salzanteil) 5-45 Gewichts-% bestimmter Sulfate wie z. B. Kaliumaluminiumsulfat, Magnesiumsulfat oder Kalziumsulfat die Hydrophobierung in der gewohnten Weise, d. h. mit kostengünstigen Hydrophobierungsmitteln wie Polyurethanhartschaum, Ruß oder gebrannten Perliten ohne weiteres möglich ist. Auch für diesen Effekt liegt bisher keine Erklärung vor. Ein ganz besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zur Ermöglichung der Hydrophobierung als Sulfat auch Rauchgasgips aus Rauchgasentschwefelungsanlagen eingesetzt werden kann, so daß in dem erfindungsgemäßen Verfahren neben dem Rückstandssalz ein weiteres Abfallprodukt eingesetzt und zu einem wirtschaftlich und technisch hochwertigen Produkt umgewandelt wird. Die Vorbereitung des Salzanteils für das Feinkorngemisch erfolgt mit Vorteil so, daß etwa 85 Gewichts-% Abfallsalz mit 15 Gewichts-% Rauchgasgips vermischt werden, bevor die einzelnen Komponenten gemeinsam fein vermahlen werden.

Bei Verwendung von Polyurethanhartschaummehl oder gebrannten Perliten sollte der Anteil dieser Hydrophobierungsmittel (bezogen auf den Anteil der hydrophilen Komponente mindestens bei 8-10 Gewichts-% liegen, um eine befriedigende Hydrophobierung zu gewährleisten. Die Verwendung von Ruß allein als Hydrophobierungsmittel ist weniger ratsam. Dagegen erhält man beim Zusatz von Polyurethanhartschaummehl in Verbindung mit Ruß (etwa 1-6 Gewichts-% der hydrophilen Komponente) ausgezeichnete Resultate. Kommen hochwirksame Hydrophobierungsmittel zum Einsatz, können bereits Mengen von 0,5-5 Gewichts-% völlig ausreichen, wobei diese Hydrophobierungsmittel zweckmäßigerweise erst nach dem Mahlen der einzelnen Bestandteile des Gemisches untergemischt werden.

Im folgenden wird die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Vergleichsversuchen näher erläutert.

In einem ersten Versuch wurden in einem Zwangsmischer 80 Gewichts-% Rückstandssalz aus der Glyzerinherstellung, 10 Gewichts-% Lavamehl und 10 Gewichts-% Polyurethanhartschaummehl vermischt und anschließend gemeinsam bis auf eine Korngröße unter 0,09 mm gemahlen. Das so hergestellte Feinkorngemisch wurde einer Hydrophobierungsprüfung unterzogen, bei der auf hie Oberfläche einer Probe dieses Feinkorngemischs ein Wassertropfen vorsichtig aufgesetzt wurde. Der Wassertropfen begann sofort in das Feinkorngemisch einzusinken und war nach weniger als einer Minute völlig von der Probenoberfläche verschwunden.

In einem zweiten Versuch wurde anstelle des unbehandelten Rückstandssalzes ein vermischtes Rückstandssalz verwendet, das zu 85 Gewichts-% aus Salz und zu 15 Gewichts-% aus Rauchgasgips bestand. Im übrigen war die Herstellung und Zusammensetzung gegenüber dem ersten Versuch unverändert.

Bei der Überprüfung der Hydrophobierung an einer Probe dieses zweiten Feinkorngemischs blieb der aufgesetzte Wassertropfen über 30 min praktisch unverändert stehen. Nach 3 Std. stand der Wassertropfen immer noch auf dem Feinkorngemisch, wenn auch in Form eines flachen Zylinders. Ein nennenswertes Einsinken in das Gemisch konnte nicht festgestellt werden, vielmehr verdunstete der Wassertropfen vorher vollständig.

In einem weiteren Versuch wurde das Rückstandssalz nicht bereits vor dem gemeinsamen Mahlen der verschiedenen Feinkorngemischanteile gemäß Versuch 2 mit dem Rauchgasgips vermischt, sondern sämtliche Anteile wurden erst beim Mahlen zusammengeführt. Die hydrophoben Eigenschaften des so erzeugten Feinkorngemischs erwiesen sich dabei aber gegenüber denen aus dem zweiten Versuch als nicht ganz so gut.

Schließlich wurde noch eine weitere Abwandlung des zweiten Versuchs durchgeführt, bei der zunächst der Anteil des mit Rauchgasgips vermischtem Rückstandssalzes und eine Teilmenge des Lavamehls zu einer Vormischung gemeinsam auf eine Korngröße unter 0,09 mm vermahlen wurde und diese Vormischung erst danach in einem Zwangsmischer mit dem zuvor mit der Restmenge des Lavamehls auf deutlich unter 0,09 mm vermahlenen Polyurethanhartschaummehl vermischt wurde. Auch dieses Feinkorngemisch zeigte eine sehr gute hydrophobe Wirkung.

Das erfindungsgemäß hergestellte Feinkorngemisch läßt sich problemlos wie ein konventioneller Füller als Zuschlagstoff z. B. für bitumengebundene Deckbeläge von Verkehrsflächen verarbeiten. Diese Deckbeläge weisen bei Temperaturen bis zu einigen Grad Celsius unter null eine ausgezeichnete, die Eisbildung hemmende Wirkung auf, die über sehr lange Zeiträume erhalten bleibt.

So konnte beispielsweise an Probekörpern, in denen der erfindungsgemäße Zuschlagstoff enthalten war und die ohne Verkehrsbelastung einer natürlichen Bewitterung ausgesetzt waren, auch nach 3 Jahren noch die eisbildungshemmende Wirkung nachgewiesen werden. Erst recht bleibt diese Langzeitwirkung unter Verkehrsbelastung erhalten, da durch den ständigen geringen Verschleiß einer Deckschicht von den in der Asphaltmasse gleichmäßig verteilten kleinen Salzpartikeln stets neue freigelegt werden, so daß ständig wirksames Salz verfügbar ist. Das erfindungsgemäße Feinkorngemisch bewirkt auch keine Beeinträchtigung der Oberflächengriffigkeit bei nasser Deckschicht.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung eines hydrophobe Eigenschaften aufweisenden Feinkorngemisches mit im wesentlichen unter 0,2 mm, vorzugsweise unter 0,1 mm liegender Körnung, welches statistisch gleichmäßig verteilt mindestens aus einer mineralischen hydrophilen Komponente, die mindestens ein Salz sowie ggf. zusätzlich Lavamehl oder -sand und/oder Kalksteinmehl und/oder Quarzmehl enthält, und aus mindestens einer hydrophobierenden wasserunlöslichen Komponente besteht, wobei die beiden Komponenten, von denen die hydrophobierende Komponente 0,5-25 Gewichts-% der hydrophilen Komponente ausmacht, entweder aus getrennter Bevorratung entnommen und trocken zum gemeinsamen Mahlen zusammengeführt oder nach zumindest teilweise getrenntem Mahlen der Bestandteile der Komponenten trocken miteinander vermischt werden und das Feinkorngemisch frei von nach dem Zusammenführen der Komponenten entstandenen Rekristallisationprodukten oder Gelen ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Salz ein bei der Glyzerinherstellung entstandenes im wesentlichen aus Natriumchlorid bestehendes verunreinigtes Rückstandssalz verwendet wird, das mit (bezogen auf den Salzanteil) 5-45 Gewichts-% eines feinteiligen, die Hydrophobierung unterstützenden Sulfates vermischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermischung des Rückstandssalzes vor dem gemeinsamen Mahlen der Komponenten mit dem Sulfat erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Kaliumaluminiumsulfat und/oder Magnesiumsulfat und/oder Kalziumsulfat verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Sulfat Rauchgasgips aus Rauchgasentschwefelungsanlagen verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrophobierende Komponente Polyurethanhartschaummehl und/oder Ruß und/oder gebrannte Perlite verwendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethanhartschaummehl oder die gebrannten Perlite bezogen auf den Anteil der hydrophilen Komponente in einer Menge von mindestens 10 Gewichts-% eingesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrophobierende Komponente Polyurethanhartschaummehl in Verbindung mit Ruß verwendet wird, wobei die Menge des Ruß bezogen auf die hydrophile Komponente auf 1-6 Gewichts-% beschränkt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das vermischte Rückstandssalz zu 85 Gewichts-% aus verunreinigtem Natriumchlorid und zu 15 Gewichts-% aus Rauchgasgips besteht.

9. Verfahren nach Anspruch 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Feinkorngemisch hergestellt wird mit folgender Zusammensetzung:
80 Gewichts-% mit Rauchgasgips vermischtes Rückstandssalz,
10 Gewichts-% Polyurethanhartschaummehl,
10 Gewichts-% Lavamehl.

10. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Feinkorngemisch hergestellt wird mit folgender Zusammensetzung:
80 Gewichts-% mit Rauchgasgips vermischtes Rückstandssalz,
10 Gewichts-% Polyurethanhartschaummehl,
4 Gewichts-% Ruß,
6 Gewichts-% Lavamehl.