-
Verfahren zur Herstellung von beständigen wäßrigen Dispersionen bituminöser
Stoffe Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von wäßrigen Dispersionen
bituminöser Stoffe von derartig hoher. Beständigkeit, daß dieselben bei ihrer Anwendung
im Straßenbau mit sehr feinen Mineralstoffen mischbar sind.
-
Beständige Bitumendispersionen sind bis jetzt in verschiedener Weise
hergestellt worden, z. B. mit Eiweißstoffen, Kohlenhydraten u. dgl. oder mit anorganischen,
kolloidalen oder fein verteilten Emulgatoren.
-
Die als Emulgatoren oder Stabilisatoren verwendeten Eiweißstoffe oder
Kohlenhydrate können Dispersionen ergeben, in welchen das Bitumen genügend fein
verteilt ist; aber diese Dispersionen sind oft schwer zu behandeln infolge der Neigung
des Emulgators, steife Gele oder zähflüssige Lösungen zu bilden, und in der Regel
lassen sie sich nicht gut unter normalen Bedingungen aufbewahren, da diese Emulgatoren
leicht verderben.
-
Anorganische Emulgatoren, wie kolloidaler Ton oder die Gele der Hydroxyde
mehrwertiger Metalle, ergeben Bitumendispersionen, welche im allgemeinen, im Vergleich
mit den gewöhnlichen, mit Seifenlösungen hergestellten Dispersionen, zu grob sind;
außerdem sind diese Dispersionen gewöhnlich pastenartig oder thixotrop. Die Dispersionen
dieser Art lassen sich deshalb nicht in derselben Weise wie gewöhnliche Straßenbaudispersionen
behandeln, die dünnflüssig sind und leicht gepumpt und in dünner Schicht verlegt
werden können. Außerdem macht die sehr grobe Verteilung des Bitumens diese Dispersionen
für rrianche Zwecke höchst ungeeignet, zumal die Bitumenteilchen von derselben Größenordnung
oder größer als die feinen Mineralteilchen sind, um welche das Bitumen eine zusammenhängende
Haut bilden soll.
-
Die obenerwähnten Emulgatoren sind alle in Bitumen unlöslich, sogar
wenn sie trocken sind, und die getrocknete Haut"derDispersion enthält diese Emulgatoren
als Gerüst, das die Haut versteift und nichtklebrig macht. Jede der bekannten Arten
beständiger Bitumendispersionen zeigt deshalb Nachteile in einer oder mehreren der
folgenden Richtungen: i. Verderben, a. ungewöhnliche Fließfähigkeit, 3. grobe Verteilung,
q. Unlöslichkeit des Emulgators im Bitumen.
-
Die verhältnismäßig hochbeständigen Betumendispersionen nach der Erfindung,
welche mit Hilfe einer neutralen oder alkalischen Lösung einer Alkaliseife von festem
Harz hergestellt werden, sind dadurch gekennzeichnet, daß ihnen eine geeignete Menge
Calcium-oder
eine ähnliche wasserunlösliche Seife von festem Harz,
welche eine stabilisierende Wirkung auf die Dispersion hat, einverleibt wird.
-
Gemäß der Erfindung umfaßt das bevorzugte Verfahren zur Herstellung
von beständigen Bituinendispersionen die Einverleibung einer geeigneten Menge einer
besonders erzeugten Calchim- oder ähnlichen wasserunlöslichen Seife von festem Harz
in das Bitumen und darauffolhende Verteilung des derart behandelten Bittlinens in
eine neutrale oder alkalische wäßrige Lösung einer Alkali-(Kalium- oder Natrium-)
Seife von festem Harz. Derart Hergestellte Bituniendispersionen werden ini nachfolgenden
als Nltister I liezeichliet.
-
Gernül.l der Erfindung können die obenerwähnten Bituniendispersionen
noch beständiger gemacht werden. und zwar durch Zttsetzen .einer Calciunichloridlösung,
vorzugsweise in einer Menge, welche mit der \-Ieiige der als Einulgator verwendeten
Alkaliharzseife chemisch :iduiv;tlent ist. In entsprechender 1Vuisc l:öiiiieii auch
andere an sich ausdockend wirkende Elektrolytlösungen, welche auf die All:aliliarzsLife
einwirken können, wie Aluniiniuinclilorid, an Stelle des Calciuinchlorids verwendet
werden. Derart hergestellte Bitunien(lispersionen werden im nachfolgenden als Muster
II bezeichnet. Die Erzeugung des Calciumresinats kann durch Erhitzung eines Gemisches
voll festem Harz und gebranntem oder gelöschtem Kalk erfolgen, wobei geiiiigend
ball. zur Neutralisierung der Säuren des Harzes verwendet wird. Die Erhitzung wird
fortgesetzt, bis sich ergibt, daß die MassC nach Abkühlung frei voll ungebundenem
Kalk ist. Mit Rücksicht darauf. daß sich gewisse, auf dein Nlarkt befindliche Calcitimresinate
oder finit Kalk gehärtete Harze für das Verfahren nach der Erfindung weniger eignen
könnten, ist für die Auswahl eines geeigneten festen Harzes Sorge zti tragen, m-odurch
günstige Ergebnisse in bezug auf die in der Bitumendispersion erwünschte hohe Beständigkeit
erzielt werden können. Inn allgemeinen haben sich die aus Holz gewonnenen Harze
am besten für die Zwecke der Erfindung bewährt, obschon in gewissen Fällen auch
andere Harzarten zur Verwendung kommen können, entweder zur Erzeugung der als Einulgator
dienenden Allcaliliarzseife oder zur Erzeugung des Calciumresinats, aber vorzugsweise
nicht für beide Zwecke gleichzeitig.
-
Bei der Durchführung des Verfahrens wurden gute Ergebnisse mit einer
besonderen Sorte festem Harz erzielt, welche, soweit bekannt, beim Furfnrolauszug
voll rohein,Holzharz als :1l)fallliarz erhalten wurde. Ein derartiges Harz ist z.
B. dasjenige, welches als B-Qualität-Harz der H e r c u 1 e s P o w d e r Lompany
bekannt ist. Das Verfahren nach der Erfindung ist aber nicht auf die Ver-«-endung
dieser besonderen Harzsorte besehrä nkt, da es auch mit anderen Harzen von derselben
Art und gleichem Ursprung, niit deren Hilfe eine ähnlich hohe Beständigkeit der
Bituniendispersiolien erzielbar ist, durchgeführt werden kann.
-
Das in der oben beschriebenen «eise aus Hercules-B-Harz erzeugte Calciuniresinat
hat einen Schmelzpunkt voll ungefähr 13g° und löst sich nicht leicht in Bitteinen
oder schwerem 01 bei einer Temperatur voll i4o', die für gewöhnlich die höchste
anwendbare Arbeitstemperatur ist. Wird aber das Calciumresinat finit einer weiteren
Menge Harz verdünnt oder wird weniger Ball: lief der Erzeugung des Calciumresinats
verwendet, so entstellt ein Erzeugnis mit einem niedrigeren Schmelzpunkt, (las leichter
löslich ist. Diese letzteren @alciunii-esinaterzetignisse, die von der Erfinderin
als mit Kalk gehärtetes Harz bezeichnet werden, sind unmittelbar im Bitumen löslich
oder können bequemlichkeitshalber zuerst in schwerem ÜI (Fluxöl oder Breniistotföl)
gelöst werden, worauf die erhaltene Lösung zum Verschneiden des Bittlniens bis auf
die erwünschte Penetration ver-<<-en(let wird. Getnä ß einer Abänderung des
obenerwähnteil Verfahrens wird zur Erzeugung einer Lösung voll mit Kali. gehärtetem
Harz in schwerem Öl einer Lösung von Harz in schwerem Öl eine zur teilweisen
Neutralisierung des Harzes ausreichende Menge Kalk zugesetzt und die Mischung so
lange erhitzt, bis die Lösung nach Abkühlung gleichmäßig ist. Diese Öllösung kann
sodann zum Verschneiden des harten Bitumens dienen.
-
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine Bittimendispersion
von derselben beständigen Art dadurch hergestellt, daß man einer (furch Verteilung
von Bitumen in einer Lösung von Kalium- oder Natriumseife von festem Harz erzeugten
Bitumenctispersion eine wäßrige Aufschlämmung von Calciuni- oder ähnlicher wasserunlöslicher
Seife voll festem Harz zusetzt. Diese wäßrige Aufschlämmung erzeugt man durch teilweise
Zersetzung einer Lösung von Kalium- oder Natriumseife von festem Harz mit einer
wäßrigen Lösung von Calciumchlorid o. dgl.
-
Eine weitere abgeänderte Ausführungsform der Erfindung besteht darin,
daß man einer mit Hilfe einer Alkaliseife von festem Harz erzeugten Bitumendispersion
eine Lösung von einem Salz eines Metalls, das durch doppelte Zersetzung mit der
Alkaliliarzseife eine unlösliche Ilarzseife bildet. zusetzt, wobei die
Menge
und Konzentration dieser Salzlösung vorzugsweise so bemessen werden kann, daß die
Alkaliharzseife gerade vollständig zersetzt wird. Bei der Durchführung dieser Ausführungsform
der Erfindung soll mafi eine solche Stärke der ursprünglichen Bi'= tumendispersion
und eine solche Konzentration der zugesetzten Salzlösung wählen, daß bei der Arbeitstemperatur
keine Ausflockung des Bitumens stattfindet. Im allgemeinen kann man bei niedrigen
Temperaturen mit konzentrierten Bitumendispersionen 'und Salzlösungen arbeiten.
In vielen Fällen gibt es eine Höchsttemperatur, oberhalb der der Zusatz nicht mehr
ohne Ausflockung vorgenommen werden kann. Diese Temperatur ist in jedem besonderen
Falle versuchsweise zu ermitteln.
-
Die nach der Erfindung hergestellten Bitumendispersionen haben die
folgenden Vorteile: Weder der Seifenem_ulgator noch das Calciumresinat sind dem
Verderben ausgesetzt. Die als Muster I bezeichneten Bitumendispersionen unterscheiden
sich hinsichtlich ihrer gewöhnlichen Eigenschaften, wie°mikroskopisches Aussehen,
Fließ- und Lagerfähigkeit, nicht von einer gewöhnlichen guten Straßenbaudispersion,
welche mit Seife als Emulgator hergestellt ist.
-
Die Beständigkeit dieser Dispersion nach Muster I in bezug auf die
Mischung mit feinen Mineralstoffen ist aber viel größer als die von gewöhnlichen
Straßenbaudispersionen und ist mit derjenigen der mit Eiweißstoffen, Kohlenhydraten
oder anorganischen Emulggatoren hergestellten Dispersionen vergleichbar. Die Dispersion
nach Muster I ist auch gegenüber dem Zusatz unbeschränkter Mengen von mäßig konzentrierten
Lösungen verschiedener Elektrolyte - mit Ausnahme von Mineralsäuren - beständig;
nach genügender Verdünnung mit Wasser wird die Dispersion aber auch gegenüber Mineralsäuren
beständig.
-
Die als Muster II bezeichneten Bitumendispersionen, welche aus einer
Dispersion nach Muster I durch Zusatz einer genügenden Menge Calciumchloridlösung
zur Zersetzung der Harzseife' des Emulgators hergestellt werden, unterscheiden sich
von diesen Dispersionen nach Muster I dadurch, daß sie ursprünglich ' thixotr ope
Eigenschaften zeigen. Nach kurzem Stehen geht die Dispersion aber in eine flüssige
Masse über, in der das B turnen in Form von Klumpen in der wäßrigen Flüssigkeit
verteilt ist. Diese Klumpen lassen sich leicht wieder verteilen, so daß die Dispersion
zur Mischung mit feinen Mineralstoffen geeignet wird. Diese Dispersion nach Muster
II hat eine größere Beständigkeit als die nach Muster 1 und ist, entweder
als solche oder nach Verdünnung mit Wasser, gegenüber dem Zusatz von unbeschränkten
Mengen konzentrierter Elektrolytlösungen, einschließlich Mineralsäuren, beständig.
-
Da für jede der betreffenden Dispersionen die Löslichkeit des Calciumresinats
im Bitumen wesentlich ist, bildet dieser Emulgator kein Gerüst im getrockneten Überzug,
was einen Nachteil von anderen Arten beständiger Dispersionen darstellt. Beispiel
- Muster I Mit Kalk gehärtetes Harz wird durch Erliitzung des folgenden Gemisches
bei id.o', bis es nach Abkühlung gleichmäßig ist, hergestellt: ioo Teile festes
Harz (mit Furfurol ausgezogen), 3,%5 Teile gelöschter Kalk.
-
Die erhaltene Masse wird bei 14o° in der gleichen Gewichtsmenge schweren
Üls mit einer Viscosität von 6o° E bei 5o' C gelöst. 4. Teile dieser Lösung weiden
zu ioo Teilen Bitumen mit einer Penetration Zoo zugesetzt und das Gemisch in einer
neutralen n/2o Kaliumresinatlösung in der gewöhnlichen Weise dispergiert zwecks
Erzielung einer 57°/oigen Bitumendispersion. Beispiel - Mäister II Eine genügende
Menge io°/oige Calciumchloridlösung wird der kalten Dispersion nach Muster I zwecks
Zersetzung der Seife des Emulgators zugesetzt, wozu in einem besonderen Falle i,iS
Teile 'Lösung auf ioo Teile Bitumendispersion erforderlich waren.