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Verfahren zur Herstellung einer Emulsion für Straßenbelag Die nachstehend
beschriebene Erfindung bezieht sich auf Emulsionen für Straßenbelag. Diese Emulsionen
bestehen sämtlich zu ungefähr der Hälfte aus Bitumen, und zwar entweder aus natürlichem
Bitumen oder aus Rückständen der Erdöldestillation, und aus Wasser, welches mit
einem geringen Zusatz eines Emulgierungsmittels versetzt ist, wie Seife, Gelatine,
Leim, Kasein oder andere Kolloide. Sie stellen eine braune, homogene, bewegliche
Flüssigkeit dar, da die Teilchen des Bitumens, welche sich in Emulsion befinden,
zu klein sind, um mit freiem Auge erkannt werden zu können.
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Wenn man diese Emulsionen auf die Straße aufbringt, gerinnen sie in
wenigen Minuten, beispielsweise in 5 Minuten. Die Teilchen des Bitumens vereinigen
sich und bilden ein dünnes Häutchen von etwa = mm Stärke. Das Wasser trennt sich
ab und verschwindet nach und nach. Das Bitumenhäutchen bildet sich in dem Augenblick,
wo die Berührung der Emulsion mit der Straße stattfindet, und infolgedessen auf
der Oberfläche derselben, ohne in das Innere des Bodens einzudringen. Dazukommt,
daß die Adhäsionseigenschaften des Bitumens mangelhaft sind, so daß das Bitumen,
welches auf Schotter, auf Sandsteinpflaster, auf glatten Straßen, wie gewissen modernen
Straßen, beispielsweise denjenigen aus Stampfasphalt, und allen modernen Decken,
die aus feinkörnigem, mit Bitumen verarbeitetenMaterialbestehen,niedergeschlagen
wird, nicht gut bindet und sich mitunter in großen Flächen ablöst.
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Die neue Emulsion beseitigt diese Übelstände vollkommen., Sie gerinnt
erst in 2obis3oMinuten oder, wenn man es wünscht, noch viel später, und infolgedessen
dringt sie in die Fugen des Mosaiks, welches die Steinchen auf der Straße bilden,
ein, bevor sie gerinnt, wodurch die Straße auch in der Tiefe befestigt wird. Man
kann auf diese Weise auch eine Pflasterung befestigen, da die Emulsion in den Sand
eindringt, welcher die Zwischenfugen ausfüllt, und ihn in seiner ganzen Höhe bindet.
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Die Emulsion gemäß der Erfindung bildet bei der Gerinnung ein Häutchen,
welches auf Schotter, auf Steinpflaster, auf glatten und durch den Verkehr polierten
Straßen, beispielsweise auf solchen aus Stampfasphalt usw., vorzüglich haftet. Sie
ist hauptsächlich dadurch gekennzeichnet, daß etwa die Hälfte des Bitumens, aus
welchem die bekannten Emulsionen bestehen, durch Teere nach Art der sogenannten
Tieftemperaturteere ersetzt wird. SolcherTeer kann durch Destillation von Steinkohle
in Öfen gewonnen sein, in denen die Kohle schrittweise angewärmt wird und die Teerdämpfe,
welche bei Temperaturen zwischen 400 und 45o° mit dem Gas übergehen, nicht oder
nur sehr kurze Zeit mit Flächen zusammentreffen, die über 6oo° erhitzt sind und
den Teer in erheblichem Maße zersetzen könnten.. Solche technischen
Bedingungen
finden sich beispielsweise bei nachstehenden Industrieanlagen: i. Sogenannten Tieftemperatur-Destillationsöfen,
bei denen die Ofenwände auf einer Temperatur erhalten werden, welche die gewünschte
Höhe nicht überschreitet, und besonders bei 2. Öfen zur Erzeugung von Leuchtgas
mit kontinuierlichem Betrieb, zu denen die Glover-West und die Woodall-Duckham-Öfen
gehören. Bei diesen Öfen erreicht die Kohle, während sie in den Vertikalretorten
langsam nach abwärts sinkt, nach und nach die Temperatur von q.oo bis ¢5o°, gibt
dabei ihren Teer ab, und dieser kommt, da er von dem senkrecht aufwärts steigenden
Gasstrommitgenommenwird, nurzum geringen Teil und nur während sehr kurzer Zeit mit
den Wänden der Retorte in Berührung, so daß jede Zersetzung vermieden ist.
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In der Zukunft werden vielleicht noch viele andere Arten von Öfen,
die nach einem ähnlichen Prinzip arbeiten, in die Praxis eingeführt werden, besonders
wegen der Ersparnis an Handarbeit, welche sie mit sich bringen.
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Die so gewonnenen Teere unterscheiden sich weitgehend von Koksofenteeren,
den Teeren aus Vertikalretorten mit diskontinuierlichem Betrieb oder den Teeren
aus Horizontalretorten, bei welchen die Dämpfe, die aus der Kohle austreten, an
den Wandungen Temperaturen von iooo bis 120o° ausgesetzt sind und sich dadurch zersetzen,
wobei der klassische Steinkohlenteer entsteht. Dieser klassische Teer besteht hauptsächlich
ans aromatischen Kohlenwasserstoffen. Er enthält Naphthalin, Anthracen und eine
beträchtliche Menge an freiem Kohlenstoff. Er gibt bei der Destillation flüssige
Kohlenwasserstoffe ab, deren Dichte im Siedeintervall zwischen Zoo und 36o° von
r,ooo bis i,ioo schwankt.
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Der Urteer, welcher hier ins Auge gefaßt ist, enthält dagegen nur
sehr wenig oder gar kein Naphthalin und wenig oder kein Anthracen, dafür aber Paraffine.
Die flüssigen Kohlenwasserstoffe, die bei der Destillation erhalten werden, haben
im Siedeintervall zwischen Zoo und 36o° eine Dichte von 0,95o bis 1,04o. Der bei
36o° verbleibende Rückstand gleicht nicht dem normalen Steinkohlenpech. Er enthält
viel weniger freien Kohlenstoff, ist aber reicher an flüchtigen Stoffen und ähnelt
mehr dem Erdölbitumen als dem gewöhnlichen Steinkohlenpech. Im Hinblick auf die
chemischen Eigenschaften sind die Öle, welche aus dem Urteer gewonnen werden, in
die Reihe der Produkte aus Erdöl einzuordnen, nicht aber in die der aromatischen
Kohlenwasserstoffe.
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Man hat bereits versucht, den bekannten Emulsionen den gewöhnlichen
Steinkohlenteer hinzuzufügen, einerseits, um die Eigenschaften des Belags zu verbessern,
insbesondere um seine Plastizität zu heben, andererseits aber auch, um den Preis
herabzudrücken. Diese Versuche sind durchweg mißlungen, denn es tritt eine Koagnlation
ein, sobald die Menge etwa 2o °/a vom Gesamtgewicht der Masse erreicht hat. Dabei
bildet sich eine krümelige Masse, die jeder Bindekraft entbehrt.
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Man hat auch schon vorgeschlagen, Emulsionen herzustellen, bei welchen
natürliche Asphalte oder-Petrolpech mit anderen Hochtemperaturteeren, wie Braunkohlenteer
oder Holzteer, gemischt werden. Dabei erhält man aber keine langsam gerinnende Emulsion.
Der Zusatz von Tieftemperaturteeren zu natürlichen Asphalten oder Erdölrückständen
ist bisher noch nicht angegeben worden. Dagegen hat man Tieftemperaturteere im Gemisch
mit Teeren oder Pecheä enlulgiert, um ein Staubbindemittel zu gewinnen.
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Wenn man gemäß vorliegender Erfindung einenTeildesnatürlichen Asphalts
oder Bitumens bis ungefähr zur Hälfte der Gesamtmenge durch Tieftemperatur ersetzt,
braucht man eine Koagulation bei der Mischung nicht zu fürchten. Die Mischung wird
beispielsweise zu gleichen Teilen oder so zusammengesetzt, daß der eine der beiden
Bestandteile zu 40 °/o, der andere zu 6o °/o vorhanden ist. Um die Mischung herzustellen,
werden die Komponenten verflüssigt, getrennt voneinander auf So bis ioo° erwärmt
und dann miteinander vermengt.
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Diese Mischung wird noch homogener und erleichtert infolgedessen die
Bildung der Emulsion, wenn man zu dem Bitumen ungefähr drei Gewichtsprozente schwedisches
Rückstandsöl, Sulfitablauge (Rückstand der Zellstoffbereitung gemäß verschiedener
Verfahren, die gegenwärtig in Schweden geübt werden) hinzusetzt.' Die Mischung aus
Bitumen und Urteer, welche bei ioo° erhalten wurde, wird sofort mit Wasser, welches
mit Seife oder Kasein veisetzt ist, in einem geeigneten Apparat emulgiert, beispielsweise
in einem Agiteur oder in einer Schleudermühle (einer rotierenden Turbine, bestehend
aus zwei Platten im Abstand von etwa 1/l0 mm, wobei der Grundstoff und das mit dem
Emulsionsmittel versetzte Wasser zentral eingeführt und als Emulsion an die Peripherie
geschleudert werden; die Emulsion wird durch die Zentrifugalkraft erzeugt, welche
den Grundstoff in feinste Tröpfchen zerreißt, die sofort von dem Seifenwasser umhüllt
werden).
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Man erhält auf diese Weise eine kastanienbraune, dünnflüssige Emulsion,
die sich in kaltem Zustand sehr leicht aufbringen läßt.
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Für besondere Zwecke, die einen sehr dicken Belag erfordern, z. B.
einen Belag von 5 bis 6 cm Stärke, kann man im Agiteur eine Mischung herstellen,
welche viel weniger Wasser enthält, etwa nur 12 bis 25 °/o des Gesamtgewichtes.
Diese dicke Mischung muß in der Wärme aufgebracht werden, etwa mit 45 bis 8o°; damit
man eine genügende Dünnflüssigkeit erzeugt.
Dabei kann jedes Verhältnis
zwischen Urteer und Bitumen angewendet werden.
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In den vorhergehenden Ausführungen ist vorausgesetzt worden, daß der
Urteer in rohem Zustand angewendet wird. In einzelnen Fällen kann jedoch folgendes
eintreten: i. Man kann ein Interesse daran haben, das Wasser aus dem Teer zu entfernen.
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2. Für Tiefenanwendungen ist es mitunter zweckmäßig, die flüchtigen
Anteile des Urteers zu entfernen, welche, wenn man sie darin beließe, ihm eine zu
große Dünnflüssigkeit und eine zu große Penetration geben würde. Dies ist z. B.
der Fall bei neuen Straßen, wo die Emulsion in das Mosaik der Steine auf der Straße
leicht eindringt, und bei abgenutzten Straßen, wenn die überflüssigen Löcher verstopft
werden sollen.