DE3934657C2 - Verfahren zur Herstellung eines nach außen hydrophobe Eigenschaften aufweisenden Feinkorngemisches - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines nach außen hydrophobe Eigenschaften aufweisenden Feinkorngemisches gemäß dem Ober­ begriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiges Feinkorngemisch läßt sich als Zuschlagstoff (Füller) für den Bau von Deckschichten von Verkehrsflächen verwenden, z. B. in bi­ tumengebundenen Straßendecken. Aufgrund seines Salzgehaltes bewirkt das zugesetzte Feinkorngemisch auf der Oberfläche der Deckschicht eine Ab­ senkung 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 das Feinkorngemisch hydrophobe Eigenschaften besitzt, um einerseits seine Verarbeitungs­ fähigkeit zu gewährleisten (Rieselfähigkeit, keine Verklumpung) und an­ dererseits seine gefrierpunktabsenkende 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 einge­ lagert oder an ein Fasermaterial angelagert wird und der Zuschlagstoff, der mit einem Hydrophobierungsmittel vermischt wurde, durch Trocknung und anschließende Mahlung erhalten wird. Ein Nachteil dieser Verfahren ist in dem zur Trocknung erforderlichen Energieaufwand zu sehen.

Dieser Nachteil wird durch ein gattungsgemäßes Verfahren besei­ tigt, das aus der EP-PS 0 153 269 bekannt ist. Dieses Verfahren vermeidet eine Trocknung des Feinkorngemisches, da die hydrophilen (Salz und ggf. Lavamehl und/oder Quarzmehl) und die hydrophoben (Polyurethanhartschaummehl und/oder Ruß und/oder gebrannte Perlite) Bestandteile der Komponenten dieses Feinkorngemisches trocken zu­ sammengeführt 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 Re­ kristallisationsprodukten oder Gelen.

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

Da aber der Kostenaufwand selbst für Kaliabfallsalze noch beträchtlich ist, besteht der Wunsch, in dieser Hinsicht noch kostengünstigere Alter­ nativen zu erschließen. Eine Möglichkeit hierzu kann in den Rückstands­ salzen 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 Straßendeck­ schicht 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 Hydrophobie­ rungsmittel erbringt, selbst wenn diese Mittel in größeren Mengen eingesetzt werden, keine oder zumindest keine ausreichende Hydropho­ bierung des Feinkorngemisches. Diese Rückstandssalze sind daher bisher weder im Hinblick auf den angestrebten Kostensenkungseffekt (Kostener­ höhung durch teure Hydrophobierungsmittel) noch in technischer Hinsicht für die Herstellung eisbildungshemmender Straßenbauzuschlagstoffe ge­ eignet.

Aufgabe der Erfindung ist es aber, einen Weg aufzuzeigen, mit dem kosten­ günstig eine zufriedenstellende Hydrophobierung des Feinkorngemisches erreicht werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß durch ein gattungsgemäßes Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen im Patentanspruch 1. Vor­ teilhafte 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 Wie­ derverwendungsmöglichkeit in dem patentgemäßen Feinkorngemisch zu er­ schließen. Völlig unerwartet waren jedoch die Schwierigkeiten hinsichtlich der Hydrophobierung des Gemisches. Die Ursachen für diesen Effekt sind bisher nicht bekannt. Überraschend war es daher, daß nach einer Vermi­ schung des Rückstandssalzes mit (bezogen auf den Salzanteil) 5-45 Ge­ wichtsprozent bestimmter Sulfate, wie z. B. Kaliumaluminiumsulfat, Magnesium­ sulfat 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 die­ sen Effekt liegt bisher keine Erklärung vor. Ein ganz besonderer Vor­ teil der Erfindung besteht darin, daß zur Ermöglichung der Hydrophobie­ rung als Sulfat auch Rauchgips aus Rauchgasentschwefelungsanlagen einge­ setzt werden kann, so daß in dem erfindungsgemäßen Verfahren neben dem Rückstandssalz ein weiteres Abfallprodukt eingesetzt und zu einem wirt­ schaftlich und technisch hochwertigen Produkt umgewandelt wird. Die Vorbereitung des Salzanteils für das Feinkorngemisch erfolgt mit Vorteil so, daß etwa 85 Gewichtsprozent Abfallsalz mit 15 Gewichtsprozent Rauch­ gasgips vermischt werden, bevor die einzelnen Komponenten gemeinsam fein vermahlen werden.

Bei Verwendung von Polyurethanhartschaummehl oder gebrannten Perliten als wasserunlösliche hydrophobierende Komponente sollte der Anteil dieser Hydrophobierungsmittel (bezogen auf den Anteil der hydrophobilen ersten Komponente) mindestens bei 8 bis 10 Gewichtsprozent liegen, um eine be­ friedigende 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 Ge­ wichtsprozent der hydrophobilen ersten Komponente) ausgezeichnete Resultate. Kommen hochwirksame Hydrophobierungsmittel zum Einsatz, können bereits Men­ gen von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent völlig ausreichen, wobei diese Hydro­ phobierungsmittel 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 Gewichtsprozent Rückstandssalz aus der Glyzerinherstellung, 10 Gewichtsprozent Lavamehl und 10 Gewichtsprozent 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 die Oberfläche einer Probe dieses Feinkorngemisches ein Wassertropfen vor­ sichtig aufgesetzt wurde. Der Wassertropfen begann sofort in das Feinkorngemisch einzusinken und war nach weniger als einer Minute völlig von der Probenober­ fläche verschwunden.

In einem zweiten Versuch wurde erfindungsgemäß anstelle des unbehan­ delten Rückstandssalzes ein Vorgemisch verwendet, das zu 85 Gewichts­ prozent aus Salz und zu 15 Gewichtsprozent 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 Feinkorngemisches blieb der aufgesetzte Wassertropfen über 30 min prak­ tisch 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 Ver­ such 2 mit dem Rauchgasgips vermischt, sondern sämtliche Anteile wurden erst beim Mahlen zusammengeführt. Die hydrophoben Eigenschaften des so erzeugten Feinkorngemisches erwiesen sich dabei aber gegenüber denen aus dem zweiten Versuch als nicht ganz so gut.

Schließlich wurde noch eine weitere Abwandlung des zweiten Versuchs durch­ geführt, bei der zunächst der Anteil des mit Rauchgasgips vermischtem Rückstandssalzes und eine Teilmenge des Lavamehls zu einer Vormischung ge­ meinsam auf eine Korngröße unter 0,09 mm vermahlen wurde und diese Vor­ mischung erst danach in einem Zwangsmischer mit dem zuvor mit der Restmenge des Lavamehls auf deutlich unter 0,09 mm vermahlenen Polyurethanhartschaum­ mehl 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 bitumengebun­ dene 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 das erfindungs­ gemäß hergestellte Feinkorngemisch enthalten war und die ohne Verkehrs­ belastung 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 er­ findungsgemäß hergestellte Feinkorngemisch bewirkt auch keine Beeinträch­ tigung der Oberflächengriffigkeit bei nasser Deckschicht.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung eines nach außen hydrophobe Eigen­ schaften aufweisenden Feinkorngemisches, insbesondere für bi­ tuminöse Deckschichten zum Absenken des Gefrierpunktes, mit im wesentlichen unter 0,2 mm, vorzugsweise unter 0,1 mm, liegender Körnung, welches statistisch gleichmäßig verteilt eine minerali­ sche hydrophile erste Komponente, die ein Salz sowie gegebenen­ falls zusätzlich Lavamehl oder -sand und/oder Kalksteinmehl und/oder Quarzmehl enthält, und eine hydrophobierende wasserunlösliche zweite Komponente aufweist, wobei die beiden Komponenten, von denen die hydrophobierende wasserunlösliche zweite Komponente 0,5 bis 25 Ge­ wichtsprozent der mineralischen hydrophilen ersten Komponente aus­ macht, entweder aus getrennter Bevorratung entnommen und trocken zum gemeinsamen Mahlen zusammengeführt oder nach zumindest teil­ weise getrenntem Mahlen der Bestandteile der beiden Komponenten trocken miteinander vermischt werden, wobei eine flüssige Phase in jedem Stadium des Verfahrens und somit ein Entstehen von Re­ kristallisationsprodukten oder Gelen vermieden wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Salz der mineralischen hydrophilen ersten Komponente ein bei der Glyzerinherstellung entstandenes im wesentlichen aus Na­ triumchlorid bestehendes verunreinigtes Rückstandssalz verwendet wird und daß dieses Salz, bezogen auf den Salzanteil, mit 5 bis 45 Gewichtsprozent einer dritten Komponente, nämlich eines feintei­ ligen, die Hydrophobierung unterstützenden Sulfates, vermischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vermischung des Rückstandssalzes mit dem Sulfat vor dem ge­ meinsamen Mahlen der mineralischen hydrophilen ersten und der hydro­ phobierenden wasserunlöslichen zweiten Komponente erfolgt.

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

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

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrophobierende wasserunlösliche zweite Komponente Poly­ urethanhartschaummehl und/oder Ruß und/oder gebrannte Perlite ver­ wendet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyurethanhartschaummehl oder die gebrannten Perlite, be­ zogen auf die Menge der mineralischen hydrophilen ersten Komponente, in einer Menge von mindestens 10 Gewichtsprozent eingesetzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als hydrophobierende wasserunlösliche zweite Komponente Poly­ urethanhartschaummehl in Verbindung mit Ruß verwendet und die Menge des Rußes, bezogen auf die Menge der mineralischen hydrophilen er­ sten Komponente, auf 1 bis 6 Gewichtsprozent beschränkt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vorbereitung des Feinkorngemisches eine Vormischung herge­ stellt wird, welche zu 85 Gewichtsprozent aus verunreinigtem Natrium­ chlorid und zu 15 Gewichtsprozent aus Rauchgasgips besteht.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Feinkorngemisch hergestellt wird mit folgender Zusammen­ setzung:
80 Gewichtsprozent mit Rauchgasgips vorgemischtes Rückstandssalz, wobei davon ein Anteil von 85 Gewichtsprozent aus verunreinigtem Natriumchlorid und der andere Anteil von 15 Gewichtsprozent aus Rauchgasgips besteht,
10 Gewichtsprozent Polyurethanhartschaummehl,
10 Gewichtsprozent Lavamehl.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Feinkorngemisch hergestellt wird mit folgender Zusammen­ setzung:
80 Gewichtsprozent mit Rauchgasgips vorgemischtes Rückstandssalz, wobei davon ein Anteil von 85 Gewichtsprozent aus verunreinigtem Natriumchlorid und der andere Anteil von 15 Gewichtsprozent aus Rauchgasgips besteht,
10 Gewichtsprozent Polyurethanhartschaummehl,
4 Gewichtsprozent Ruß,
6 Gewichtsprozent Lavamehl.