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Publication number: DEN0007499MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 20. Juli 1953 Bekanntgemacht am 7. Juni 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf eine wässerige Suspension, die zur Anwendung als erstes Überzugsmaterial auf festen Stoffen, wie mineralischen Stoffen, zwecks Verbesserung des Haftvermögens eines bituminösen Bindemittels oder eines sonstigen Kohlenwasserstoffbindemittels an dem festen Stoff geeignet ist.

Es ist schon vorgeschlagen worden, das Haftvermögen eines bituminösen Stoffes an' Gesteinsmaterial mit Hilfe organischer Derivate von Ammoniak, deren Moleküle einen lipophilen Rest enthalten, zu verbessern. Das organische Ammoniakderivat kann entweder dem bituminösen Bindemittel oder dem Gesteinsmaterial zugesetzt werden, welches mit dem bituminösen Bindemittel vermischt werden soll.

Gemäß vorliegender Erfindung ist gefunden worden, daß verschiedene Vorteile erzielt werden können, wenn das Gesteinsmaterial, welches mit einem bituminösen Bindemittel oder einem sonstigen Kohlenwasserstoffbindemittel überzogen werden soll, zunächst mit einer Suspension überzogen wird, welche aus Wasser, einer Aminoverbindung, einem Mineralöl und einer Säure, vorzugsweise einer starken anorganischen Säure, besteht.

Die Mengenverhältnisse der verschiedenen Bestandteile in der wässerigen Suspension können innerhalb weiter Grenzen schwanken. Im allgemei-

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nen liegt die Aminoverbindung in der Suspension in einer Menge zwischen 3 und 30 Gewichtsprozent, berechnet auf die Gesamtsuspension, vor. Die Menge des Mineralöls kann im allgemeinen von 5 bis 30 Gewichtsprozent, berechnet auf· die Gesamtsuspension, variieren. Die Menge der Säure in der Suspension liegt im allgemeinen zwischen 0,5 und 10 Gewichtsprozent (wasserfrei berechnet), berechnet auf die gesamte Suspension.

Stoffe, die als Aminoverbindung im Rahmen der Erfindung verwendet werden können, sind die organischen Verbindungen, welche eine Aminogruppe und einen lipophilen Rest im Molekül enthalten, sowie die Derivate dieser Verbindungen.

Eine bevorzugte Gruppe von Aminoverbindungen besteht aus den Verbindungen, welche einen Rest, der sich von einer fetten Substanz vegetabilischen Ursprungs ableitet, im Molekül enthalten. Solche Aminoverbindungen können z. B. erhalten werden durch Kondensation von Ammoniak oder eines Amins mit einer fetten Substanz pflanzlichen Ursprungs.

Die Aminoverbindungen, welche einen von einer fetten Substanz abgeleiteten Rest enthalten, können Seifen eines Monoamins oder eines Polyamins einer höheren Fettsäure mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise mit 16 bis 20 Kohlenstoffatomen sein, wie Ölsäure, Linolsäure und Stearinsäure. Die Acylamide, welche sich von einer höheren Fettsäure ableiten, sowie die Acylamidoamine, die sich von einer höheren Fettsäure ableiten, sind ebenfalls geeignet. Die Acylamidoamine können durch Umsetzen eines Polyamins mit einer Säure erhalten werden, -wobei mindestens eine der Aminogruppen des Polyamins in die Acylamidstruktur übergeführt wird und mindestens eine andere der Aminogruppen im freien Zustand bleibt. Die Seifen der Acylamidoamine, die durch Umsetzen mindestens einer der freien Aminogruppen des Acylamidoamins mit einer organischen oder anorganischen Säure erhalten werden, können ebenfalls verwendet werden.

Die vorstehend erwähnten Seifen eines Amins, die Acylamide und die Acylamidoamine können auch von organischen Säuren mit hohem Molgewicht abgeleitet sein, die keine höheren Fettsäuren darstellen, z. B. von aus Erdölfraktionen stammenden Naphthensäuren oder Tallöl.

Beispiele von Polyaminen, die als Auisgangsmaterial für die Herstellung der obengenannten Derivate einer organischen Säure verwendet werden können, sind Äthylendiamin, Propylendiamin, Diäthylentriamin, Triäthylentetramin, Tetraäthylenpentamin und Hexamethylendiamin. Eine bevorzugt verwendete Gruppe vom Polyaminen besteht aus den, Polyaminen, die durch Hydrierung der Kondensationsprodukte von Acrolein oder Epichlorhydrin mit Ammoniak erhalten werden. Diese Polyamine können in der wässerigen Suspension gemäß vorliegender Erfindung verwendet werden, nachdem sie mit weniger als einem Äquivalent einer oleophilen organischen Säuire umgesetzt worden sind, z.B. mit einer.-höheren'Fettsäure, wie Ölsäure, Stearinsäure und Linolsäure, oder mit einer aus Erdölfraktionen stammenden Naphthensäuare oder mit Tallöl.

Eine andere Gruppe von für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeigneten Aminoverbindungen besteht aus höheren Alkylaminen und Alkenylaminen mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen und vorzugsweise 16 bis 20 Kohlenstoffatomen, wie Hexadecylamin, Heptadecylamin, Octadecylamin utnd' Octadecenylamin sowie die Polyalkylenpolyamine mit mehr als 8 Kohlenstoffatomen.

Die tertiären Amine, in welchen eine Alkylgruppe mnd zwei Polyoxyäthylengruppen an d^!as Stickstoffatom gebunden sind, und welche die allgemeine Formel . ■.

R — n;

.(CH₂CH₂O)^H

(CH₂CH₂O)₉H

aufweisen, können ebenfalls verwendet werden. In der Formel ist R eine Alkylgruppe, und χ und y sind ganze Zahlen.

Vorzugsweise liegt die Aminoverbindung in der Suspension in einer Menge zwischen 10 und 20%, berechnet auf die gesamte Suspension, vor.

Das Mineralöl in der wässerigen Suspension ist go vorzugsweise ein verhältnismäßig schweres Öl, wie Straßenöl oder Heizöl. Das mineralische Öl kann auch ein Gemisch aus einem schweren öl und einem leichteren öl darstellen, z. B. ein Gemisch aus Straßenöl oder Heizöl und Leuchtöl, beispielsweise im Verhältnis von 70'% Straßenöl oder Heizöl und 30% Kerosin. Es ist auch möglich, einen aromatischen Extrakt zu verwenden, welcher durch Extrahieren eines Mineralöls mit einem selektiven Lösungsmittel erhalten worden ist, z. B. ein Gemisch auis Heizöl und einem aromatischen Extrakt. Es ist besonders vorteilhaft, als Mineralöl ein Produkt mit einer Dichte von etwa 1,00 zn verwenden, z. B. ein Gemisch auis einem aromatischen Extrakt mit einer Dichte über 1,00 und einem solchen Anteil des Heizöls, daß das Gemisch eine Dichte von annähernd 1,00 aufweist. Die Anwendung eines Mineralöls mit einer Dichte von etwa τ,00, d. h. etwa der Dichte der wässerigen Phase, in welcher das Mineralöl dispergiert werden soll, bietet den Vorteil, daß die Stabilität der Emulsion erhöht wird.

Das Mineralöl liegt in der wässerigen Suspension vorzuigsweise in einer Menge von etwa 10 bis 2o°/o vor.

Die in der wässerigen Suspension gemäß der Erfrndung enthaltene Säure kann jede starke anorganische Säure sein, wie Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure uind Phosphorsäure. Salzsäure wird bevorzugt verwendet.

Gewünschtenfalls kann an Stelle einer anorganisehen Säure auch eine organische Säure, wie Ameisensäure oder Essigsäure, verwendet werden. Die starken anorganischen Säuren ergeben jedoch bessere Effekte.

Die Säure kann auch teilweise mit der obenerwähnten Aminoverbinduing kombiniert sein.

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Die Säure liegt in der Suspension vorzugsweise in einer Menge zwischen 0,5 und 6% (wasserfrei gerechnet), berechnet auf die gesamte wässerige Suspension, vor.

Es ist zweckmäßig, daß die Suspension auch ein wasserlösliches anorganisches Salz eines mehrwertigen Metalls enthält.

Die geeignetsten anorganischen Salze eines mehrwertigen Metalls sind Aluminiumsalze. Man kann jedoch auch Salze anderer mehrwertiger Metalle, wie Zink, Zinn, Eisen, Blei, Chrom und Nickel, verwenden. Beispiele anorganischer Säuren, von welchen sich die anorganischen Salze des mehrwertigen Metalls ableiten, sind Schwefelsäure, SaI-petersäuire, Salzsäure, Bromwasserstoffsäuire und Phosphorsäure. Die geeignetsten Salze sind die Sulfate.

Die Anwesenheit eines anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalls in der Suspension ist nicht unbedingt erforderlich. Es wird jedoch vorgezogen, daß die Suspensionen ein wasserlösliches anorganisches Salz eines mehrwertigen Metalls enthalten, um eine Verbesserung des Haftvermögens des bituminösen Bindemittels an dem festen Stoff nach dem Überziehen zu erzielen.

Das wasserlösliche anorganische Salz eines mehrwertigen Metalls liegt im allgemeinen in einer Menge bis zu 10 Gewichtsprozent, berechnet auf die gesamte Suspension, vor.

Ein Verfahren zur Herstellung der Suspensionen gemäß der Erfindung besteht im Vermischen eines Mineralöls und einer Aminoverbindung mit einem wässerigen Medium, so daß eine Emulsion vom Wasser-in-Öl-T'yp gebildet wird, und darauffolgendem Zusetzen einer Säure zu der Emulsion, wodurch eine Umkehrung der Emulsion herbeigeführt <und die gewünschte Emulsion des Öls in der wässerigen Phase erhalten wird. Wenn man eine wässerige Suspension herstellen will, welche ein wasserlösliches anorganisches Salz eines mehrwertigen Metalls enthält, kann eine wässerige Lösung eines solchen Salzes als das wässerige Medium verwendet werden, mit welchem das Mineralöl und die Aminoverbindung vermischt werden. Gewünschtenfalls kann nach der Umkehrung der Emulsion noch eine weitere Menge des Amins einverleibt werden. Vorzugsweise werden alle Arbeitsstuifen für die Herstellung der wässerigen Suspension bei Temperaturen nicht über 8o°, z. B. zwischen Jo und 8o°, durchgeführt.

Eine andere Methode zur Herstellung von Suspensionen gemäß der Erfindung, welche jedoch nur auf Suspensionen anwendbar ist, die ein anorganisches Salz eines mehrwertigen Metalls enthalten, besteht darin, daß eine Aminoverbindung in einer wässerigen Lösung eines anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalls kolloidal dispergiert wird und dann zur Dispersion langsam eine Säure und ein Mineralöl zugegeben werden.

Zweckmäßig wird zuerst die Säure zugesetzt und das Mineralöl erst zugegeben, nachdem die Aminoverbindung mindestens teilweise in das entsprechende Salz der zugegebenen Säure umgewandelt worden ist.

Es ist ferner zweckmäßig, daß die wässerige -Lösung eines anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalls, in welcher die Aminoverbindung dispergiert ist, nur einen Teil der für die fertige Suspension erforderlichen Wassermenge enthält. Wenn man die gesamte Wassermenge schon bei der Herstellung der wässerigen Lösung des anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalls verwendet, besteht die Gefahr, daß beim Zugeben der Aminoverbindung eine Emulsion von Wasser in der Amino-¹ verbindung entsteht, was unerwünscht ist. Aus diesem Grund besteht die bevorzugte Arbeitsweise darin, daß die wässerige Lösung eines anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalls, in welcher die Aminoverbindung dispergiert wird, nur einen Teil der gesamten Wassermenge enthält, welche für die fertige Suspension erforderlich ist. In diesem Fall wird der zweite Teil der Wassermenge zu der Suspension zugegeben, nachdem die Säure und das Mineralöl zugesetzt worden sind. Man kann den zweiten Teil der Wassermenge auch nach der Zuigabe der Säure, aber vor der Zugabe des Mineralöls hinzufügen.

Die in der ursprünglichen wässerigenLösuing eines anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalls, welcher die Aminoverbindung zugesetzt wird, enthaltene Wassermenge ist vorzugsweise kleiner als die Hälfte der gesamten für die fertige Suspension erforderlichen Wassermenge. Beispielsweise wird die ursprüngliche wässerige Lösung des Salzes eines mehrwertigen Metalls zweckmäßig mit einer Wassermenge hergestellt, welche 30 bis 50% der in der fertigen Suspension erforderlichen gesamten Wassermenge beträgt. Der Vollständigkeit halber muß aber bemerkt werden, daß die ursprüngliche wässerige Lösung eines anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalls auch mit einer Wassermenge angesetzt werden kann, welche mehr als 50% der in der fertigen Suspension erforderlichen Wassermenge beträgt.

Vorzugsweise wird die wässerige Suspension bei einer Temperatur hergestellt, welche wenig oberhalb des Schmelzpunktes der Aminoverbindung liegt. Beispielsweise ist eine Temperatur, die über etwa 5⁰ über dem Schmelzpunkt der Aminoverbindung liegt, geeignet. In vielen Fällen kann die Suspension bei schwach erhöhter Temperatur, aber nicht über 8o°, hergestellt werden. Um eine möglichst feine Dispersion zu erzielen, werden die Bestandteile gemahlen, nachdem jeweils eine Komponente der Dispersion zuigesetzt worden ist.

Es muß bemerkt werden, daß es bei dieser zweiten Arbeitsweise zu,r Herstellung der wässerigen Suspension wesentlich ist, ein wasserlösliches anorganisches Salz eines mehrwertigen Metalls zui verwenden. Wenn kein Salz eines mehrwertigen Metalls vorhanden ist, erhält man eine Emulsion vom Wasser-in-Öl-Typ, während bei Verwendung eines anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalls die gewünschte Emulsion vom Öl-in-Wasser-Typ erhalten werden kann. '

Die Dispersion der Aminoverbindung in der wassengen Lösung eines anorganischen Salzes eines

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mehrwertigen Metalls, zu welcher die Säure und das Mineralöl zugesetzt werden müssen, hat bei. hoher Temperatur oft das Aussehen eines fast vollständig durchsichtigen.viskosen Öls. In der Kälte hat sie das Aussehen eines vollständig undurchsichtigen Schmierfettes. Nach Zugabe der Säure, wodurch die Aminoverbindung mindestens teilweise in das entsprechende Salz umgewandelt wird, und nach Zugabe des Öls hat das Gemisch das Aussehen

ίο und die Konsistenz der gewünschten wässerigen Suspension. Außerdem hat die am Schluß erhaltene Suspension das gleiche Aussehen und die gleiche Konsistenz wie eine Suspension, die nach der zuerst beschriebenen Arbeitsweise mit den gleichen Bestandteilen und den gleichen Mengenverhältnissen hergestellt worden ist. Andererseits ist aber anscheinend die Aktivität der -nach der zweiten Arbeitsweise hergestellten Suspension (bei Anwendung der gleichen Mengenverhältnisse der Bestandteile in allen Fällen) um etwa 2O'% höher als die Aktivität einer entsprechenden Suspension, die nach der ersten Arbeitsweise hergestellt worden ist.

Mit anderen Worten: 8o Teile der nach der zweiten

• Arbeitsweise hergestellten Suspension ergeben schon (bei Anwendung der gleichen Mineralstoffe und unter den gleichen Arbeitsbedingungen) Resultate, die denjenigen gleichwertig sind, die mit ioo Teilen einer ähnlichen Suspension, die aber nach dem ersten Verfahren hergestellt worden ist, erzielt werden können.

Der zu behandelnde feste Stoff, z. B. 'Gesteinsmaterial, kann zunächst mit einer wässerigen Suspension überzogen werden, welche die verschiedenen Bestandteile in den oben angegebenen Mengenverhältnissen enthält, oder mit einer Suspension, die mit.mehr oder weniger großen Wassermengen verdünnt ist. Im allgemeinen wird der Grad der Verdünnung der konzentrierten Suspension durch den Grad der Feuchtigkeit und durch den speziellen Charakter des zu überziehenden Gesteinsmaterials bestimmt. Wenn z. B. das zu überziehende Material fast keine Feuchtigkeit enthält, ist es zweckmäßig, eine bis auf 10 bis 20'⁰/o verdünnte Suspension zu verwenden. Die verwendete Suspension enthält also in diesem Fall 10 oder 20 kg konzentrierte Suspension vermischt mit 90 oder 80 kg Wasser. Auch wenn das verwendete Gesteinsmaterial nicht sehr schwer zu überziehen ist, kann eine stark verdünnte wässerige Suspension auf seine Oberfläche aufgebracht werden, da in diesem Fall das gewünschte Ergebnis schon erzielt werden kann, indem man auf die Oberfläche dieses Gesteinsmaterials sehr geringe Mengen der aktiven Komponenten der Suspension aufbringt.

Die Menge der auf das Material aufgebrachten Suspension und die Konzentration der Suspension werden so gewählt, daß die Aminoverbindüng in einem Verhältnis von etwa 0,01 bis 1 Gewichtsteil und vorzugsweise von etwa 0,05 bis 0,3 Gewichtsteilen auf 1000 Gewichtsteile.des Gesteinsmaterials angewandt wird.

Einer der großen Vorteile der erfindungsgemäßen wässerigen Suspensionen besteht darin, daß sie sehr leicht bis zu dem gewünschten Maß verdünnt werden können. Dies ermöglicht einerseits die Anwendung der Mindestmenge des bei der ersten Arbeitsstufe erforderlichen Überzugsmaterials und erleichtert auf der anderen Seite außergewöhnlich die Handhabung des Mittels und seine Ausbreitung auf der Oberfläche des Gesteinsmaterials.

Das Gesteinsmateriäl kann mit der wässerigen Suspension als erstem Überzug versehen werden durch Aufsprühen oder durch Benetzen des Gesteinsmaterials in jeder sonstigen Weise. Es ist zweckmäßig, die wässerige Suspension auf die Oberfläche des Materials zu versprühen. Der erste Überzug kann in einer Misch- oder Zerkleinerungsanlage hergestellt werden, insbesondere, wenn das zerkleinerte Material, welches das Sieb verläßt, auf einem Förderband in der Weise transportiert wird, daß die Anbringung einer Sprühvorrichtung über dem Förderband möglich ist. Diese Arbeitsweise kann insbesondere im Falle der Vorbehandlung von feinem Kies angewandt werden, welcher zum Ausbreiten auf Oberflächen bestimmt ist. Das Benetzen des Gesteinsmaterials mit der wässerigen Suspension kann beim Beladen der Kieswagen, während das Material auf dem Förderband transportiert. wird, welches von der Ladevorrichtung zu den Wagen führt, erfolgen.

Die wässerige Suspension ergibt sehr zufriedenstellende Resultate beim Überziehen von Flächen, wenn diese Suspension in Mengen verwandt wird, welche in bezug auf das Gesteinsmaterial den bei der Mischtechnik verwendeten Mengen äquivalent ist.

Spezielle Arbeitsweisen zuir Anwendung der wässerigen Suspension für die Verbesserung des Haftvermögens eines bituminösen Bindemittels oder eines sonstigen Kohlenwasserstoffbindemittels auf dem Gesteinsmaterial sind folgende:

Vorbehandlung einer Straße mit der wässerigen Suspension vor dem Aufsprühen des Bindemittels, insbesondere, wenn die :zu bedeckende Straße naß ist, da es in diesem Fall zweckmäßig ist, die alte Oberfläche mit der wässerigen Suspension zu besprengen, bevor man die neue Schicht des Bindemittels aufbringt;

Aufsprühen der wässerigen Suspension auf einen Film des Bindemittels nach dem Ausbreiten desselben und vor dem Besanden, um das Binden des Gesteinsmaterials zu begünstigen;

Behandlung des Gesteinsmaterials mit der wässerigen Suspension nach dem Besanden, wenn es nach dem Überziehen der Straßenoberfläche scheint, daß der Sand nicht an dem Film des Bindemittels haftet, und wenn es möglich erscheint, dem abzuhelfen, indem die wässerige Suspension auf die obersten Schichten gesprüht wird.

Das Gesteinsmaterial, welches mit der oben beschriebenen wässerigen Suspension vorbehandelt worden ist, kann in trockenem oder nassem Zustand vorliegen. :

Nach der Vorbehandlung des Gesteinsmaterials mit der für den ersten Überzug bestimmten Suspension kann das bituminöse Bindemittel in jeder bekannten Weise auf das Material aufgebracht wer-

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den. Die Vorbehandlung des Materials mit der Suspension ermöglicht es, die Teilchen des Gesteinsmaterials mit dem bituminösen Bindemittel in wirksamer Weise zui überziehen, so daß der gewünschte Überzug mit einer Menge an bituminösem Bindemittel zwischen 0,5% und io' Gewichtsprozent, berechnet als nicht verdünntes bituminöses Bindemittel auf das Gewicht des Gesteinsmaterials, erzielt werden kann. In vielen Fällen liegt die Menge des bituminösen Bindemittels zwischen 3 und 7 Gewichtsprozent, berechnet auf das Gesteinsmaterial. Als bituminöses Bindemittel sind allgemein alle bituminösen Bindemittel geeignet, welche zum Überziehen von Gesteinsmaterial verwendet werden.

Beispiele geeigneter bituminöser Bindemittel sind pyrogenetische Asphalte, geblasene Asphalte und natürliche Asphalte und Asphaltite.

Die bituminösen Bindemittel können auf die Oberfläche des Gesteinsmaterials in Form eines Verschnittbitumens mit einer STV.-Viskosität unter 500 bei 25° oder in Form einer wässerigen Emulsion aufgebracht werden.

Man kann zum Überziehen des mineralischen Materials oder sonstiger fester Stoffe nach Vorbehandlung mit der wässerigen Suspension auch andere Kohlenwasserstoffbindemittel außer den bituminösen Bindemitteln verwenden. Beispiele ' solcher Kohlenwasserstoffbindemittel sind Peche und schwere Rückstände, wie Holzteer und Kohlenteer.

Das Material, welches zunächst mit einer wässerigen Suspension gemäß vorliegender Erfindung und dann mit dem bituminösen Bindemittel überzogen wird, kann jedes Material sein, das im allgemeinen beim Bau von Straßen, Flugplätzen, Startbahnen usw. verwendet wird. Beispiele für derartiges Gesteinsmaterial sind die sauren Materialien, wie Granit, Quarz und Festspat, und die basischen Materialien vom Kalktyp.

Die Vorbehandlung einer Oberfläche mit einer erfindungsgemäßen wässerigen Suspension und das nachfolgende Überziehen mit einem bituminösen Bindemittel können auch auf andere feste Stoffe, wie Metall, Glas, Zement usw., angewandt werden.

Infolge der hohen Aktivität der erfindungsgemäßen wässerigen Suspensionen kann man in einfacher Weise feste Stoffe, die aus einem Gemisch aus feinen und groben Elementen bestehen, wie Kies, der einen hohen Anteil an feinkörnigen Elementen enthält, überziehen. Beispielsweise ist gefunden worden, daß 0/20-Gesteinsmaterial, das 35°/o Teilchen mit einem Durchmesser unter 5 mm enthält, vollständig mit einem Verschnittbitumen überzogen werden kann, welches eine STV.-Viskosität von 150 bis 200 bei 25⁰ aufweist, wenn man die folgende Arbeitsweise anwendet:

i. Zusetzen zu dem Material der ersten Hälfte einer wässerigen Suspension, welche z. B. die unten angegebene Zusammensetzung hat und mit Wasser im Verhältnis von 90 Gewichtsteilen Wasser zu 10 Gewichtsteilen der Ausgangssuspension verdünnt worden ist, wobei die Suspension in einer Menge von 0,25 bis 0,75 kg Ausgangssuspension je Tonne des festen Materials verwendet wird;

2. Zusetzen der gesamten Menge des obenerwähnten bituminösen Bindemittels zu dem festen Material, wobei die feinsten Teilchen überzogen werden, aber die groben Teilchen in ihrem ursprünglichen Zustand verbleiben;

3. Zusetzen der zweiten Hälfte der verdünnten Suspension (welche 90 Teile Wasser auf 10 Teile Ausgangssuspension enthält) durch Versprühen in einer Menge von 0,25 bis 0,75 kg Ausgangssiuspension je Tonne des festen Stoffes. Die Suspension haftet an den gröbsten Teilchen des festen Materials, und diese groben Teilchen werden dann ihrerseits 75' nach kurzem Vermischen mit dem Bindemittel überzogen.

Auf diese Weise werden alle Bestandteile des Kieses in sehr wirksamer Weise überzogen, und wenn der überzogene Kies unmittelbar anschließend bei gewöhnlicher Temperatur in Wasser eingetaucht wird, löst sich der Überzug nicht von dem Kies.

Eine der Ausgangssuspensionen, welche bei dem vorstehend beschriebenen . Versuch verwendet worden war, hatte folgende Zusammensetzung:

Wasser 71,5 Gewichtsteile

Aluminiumsulfat

(wasserfrei gerechnet) 1 -

Heizöl 12

Langkettige Amine 12 -

Salzsäure (Dichte 1,19) ... 3,5

Andere Suspensionen, die ähnlich gute Resultate liefern, sind in den Beispielen 2 und 3 beschrieben.

Bituminöse Mischungen, welche aus einem festen Stoff, z. B. Gesteinsmaterial, und einem bituminösen Bindemittel mit Hilfe einer wässerigen Suspension gemäß vorliegender Erfindung hergestellt worden sind, haben günstige Eigenschaften, wie hohes Widerstandsvermögen gegen Zersetzung durch schlechtes Wetter, Temperaturänderungen oder Verkehr.

Die Anwendung der Aminoverbinduing in Form einer wässerigen Suspension gemäß der Erfindung durch vorhergehendes Überziehen des Gesteinsmaterials mit dieser Suspension ermöglicht es, die gewünschte Verbesserung im Haftvermögen des bituminösen Bindemittels mit einer Menge der Aminoverbindung zu, erzielen, welche viel kleiner ist als die notwendige Menge, wenn die gleiche Aminoverbindung direkt dem bituminösen Bindemittel einverleibt würde. Es ist gefunden worden, daß es bei Anwendung der wässerigen Suspension der Aminoverbinduing möglich ist, die gleiche Verbesserung bezüglich des Haftvermögens mit einer zwei- oder dreifach geringeren Menge der Aminoverbinduing je Tonne Gesteinsmaterial, berechnet auf das bituminöse Bindemittel (insbesondere ein Verschnittbitumen), zu erreichen, als wenn die Aminoverbindung direkt in das bituminöse Bindemittel eingeführt würde.

Die vorteilhafte Wirkung der Säure, wie Salzsäure, in der wässerigen Suspension kann der Bildung wasserlöslicher Verbindungen mit der Aminoverbindung, z. B. eines quaternären Ammoniumsalzes, zugeschrieben werden. Es ist jedoch mög-

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lieh, daß die wässerige Suspension einen Überschuß an freiem Amin enthält.

Das wasserlösliche anorganische Salz eines mehrwertigen Metalls verbessert das Haftvermögen des bituminösen Bindemittels auf dem Gesteinsmaterial nach dem Überziehen. Der Mechanismus dieser Wirkung ist sehr schwer zu erklären. Es kann angenommen werden, daß die Metallionen des Salzes sich über die Oberfläche des festen Stoffes ausbreiten und sich im Augenblick des Überziehens mit den asphaltischen Säuren, des Bitumens, welches in Form eines Verschnittbituimens oder einer Emulsion aufgebracht wird, unter Bildung unlöslicher Salze des mehrwertigen Metalls verbinden, welche die Beständigkeit der Adhäsion zwischen Bindemittel und festem Material erhöhen. Die Anwesenheit eines anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalls ist jedoch nicht unerläßlich, uind man kann den gewünschten Überzug auf dem festen Material auch durch Anwendung einer Suspension erhalten, welche kein anorganisches Salz eines mehrwertigen Metalls enthält.

Das Mineralöl in der Suspension bildet einen öligen Film, welcher das Haftvermögen des bituminösen Bindemittels verbessert. ■

Ein Beispiel einer äußerst wirksamen Suspension ist bereits oben angegeben worden. Ein anderes Beispiel einer wässerigen Suspension gemäß der Erfindung, welche die Erzielung sehr günstiger Überzüge unter Aufwendung einer Mindestmenge einer Aminoverbindung ermöglicht, ist folgendes:

Wasser 60 Gewichtsteile

Aluminiumsulfat

(wasserfrei gerechnet) 5

Binder, bestehend aus

einem Straßenöl 40/80 (70%)

und Kerosin 160/230 (30%) 15
Langkettige Amine . 15

Salzsäure (Dichte 1,19) 5

Es sind zahlreiche andere Suspensionen mit einer Zusammensetzung innerhalb der in der vorstehenden Beschreibung angegebenen Grenzen geprüft worden, wobei sich ergab, daß sie zu ähnliehen guten Resultaten führen.

Die Herstellung einer wässerigen Suspension nach dem oben an erster Stelle beschriebenen Verfahren, welche die Erzielung eines sehr günstigen Überzuges unter Anwendung einer Mindestmenge einer Aminoverbindung ermöglicht, wird in den nachstehenden Beispielen beschrieben.

Beispiel 1

,1430 kg Wasser werden in einen Mischer mit Rührflügeln eingeführt, und das Wasser wird auf 6o° erhitzt. Dann wird Aluminiumsulfat, das in" Teilchen nicht über Nußgröße zerkleinert worden ist, zugegeben und die Gesamtmasse 15 Minuten zur

Erzielung vollständiger Lösung des Aruminiumsulfats vermischt.

In die erhaltene Lösung werden, nachdem die Mischvorrichtung stillgesetzt worden ist, bei 70⁰

240 kg des nachstehend angegebenen Gemisches eingeführt: ■

25 % 'Heizöl i 60 kg

75% aromatischer Extrakt .... 180 kg

Nach Zugabe dieses Gemisches wird die Masse zwecks Homogenisierung hinsichtlich der Temperatur während einiger Minuten vermischt. Nach Stillsetzen des Mischers werden langkettige Amine eingeführt. Das Vermischen wird dann während 15 Minuten fortgesetzt, und unter dauerndem Mischen wird langsam 3 i°/oi;ge Salzsäure zugegeben. Nach dem Zusetzen der Säure wird das Mischen der Masse eine weitere Stunde ohne Anwendung von Wärme fortgesetzt. Die erhaltene Suspension wird in Trommeln abgefüllt, ohne daß der Mischer abgestellt wird.

Die folgenden Beispiele beziehen sich auf Suspensionen, "welche nach der zweiten oben beschriebenen Arbeitsweise hergestellt werden.

Beispiel2

25 Gewichtsteile Wasser werden auf 8o° erhitzt und 1,25 Gewichtsteile Aluminiumsulfat darin aufgelöst. Dann werden 12 Gewichtsteile eines langkettigen Amins oder einer Mischung aus langket- go tigen Aminen zugegeben, wobei die Lösung auf einer Temperatur von 80° gehalten wird. Die Komponenten werden gemischt, bis die Aminoverbindung vollständig dispergiert ist, wobei die Gesamtmasse auf einer Temperatur von 8o° gehalten wird.

4,3 Gewichtsteile Salzsäure (Dichte 1,19) werden allmählich zu der so erhaltenen kolloidalen Dispersion der Aminoverbindung zugegeben, worauf 12 Gewichtsteile eines Mineralöls zugesetzt werden, das aus einer Mischung von Heizöl und Leuchtö! im Verhältnis von 70% Heizöl zu 30% Kerosin besteht. Während der Zugabe der Salzsäure und auch beim Zusetzen des Gemisches aus Heizöl und Kerosin wird die Masse gemischt. Unter andauerndem Rühren werden dann 45,5 Gewichtsteile Wasser zugegeben. Das Rühren wird fortgesetzt, bis eine Suspension von niedriger Viskosität erhalten wird.

Die so erhaltene konzentrierte Suspension ist sehr stabil und in Wasser sehr leicht dispergierbar.

Beispiel 3

25 Gewichtsteile Wasser werden auf 8o° erhitzt, und darin wird 1 Gewichtsteil Aluminiumsulfat gelöst. Dann werden 15 Gewichtsteile eines Gemisches aus Hexadecylamin, Octadecylamin und Octadecenylamin zugegeben, wobei die Lösung auf 8o° gehalten wird. Die Komponenten werden vermischt, bis das Gemisch der Amine vollständig dispergiert ist, wobei die gesamte Masse auf 8o° gehalten wird.

Zu der so erhaltenen kolloidalen Dispersion des Gemisches der Amine werden langsam 5 Gewichtsteile Salzsäure (Dichte 1,19) zugegeben, worauf

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ίο Gewichtsteile eines Mineralölgemisches zugesetzt werden, das aus Heizöl und Kerosin im Verhältnis von 70Vo Heizöl zu 30% Kerosin besteht. Während des Zusetzens der Salzsäure und auch beim Zusetzen des Gemisches aus Heizöl und Kerosin wird die Masse gemischt. Bei fortdauerndem Rühren werden dann 44 Gewichtsteile Wasser zugegeben, und das Rühren wird fortgesetzt, bis eine Suspension von niedriger Viskosität erhalten wird.

, Um die Wirksamkeit dieser Suspension bei der Herstellung eines ersten Überzuges auf einem Gesteinsmaterial, das später mit einem bituminösen Bindemittel überzogen werden soll, aufzuzeigen, wurden die folgenden Versuche durchgeführt:

a) Sehr nasser Quarzit mit einem Korndurchmesser von 5/15 wird bei normaler Temperatur mit einer 20⁰/oigen Verdünnung der Suspension behandelt, so daß' auf dem Gestein -eine Menge der Suspension zurückgehalten wird, welche einem Verhältnis von 0,5 kg konzentrierter Suspension auf 1000 kg der Gesteinsmasse entspricht. Nach diesem ersten Überziehen läßt sich der Quarzit leicht und wirksam mit 5% eines Verschnittbitumens mit einer STV.-Viskosität von 50 bis 100 bei 25⁰ überziehen, wobei dieses Verschnittbitumen vor dem Aufbringen des Überzuges auf 8o° erhitzt wird.

b) Sehr nasser Corbigny-Porphyr mit einem Korndurchmesser von 5/15, der als schwer mit Bindemitteln verarbeitbar bekannt ist, wird bei normaler Temperatur mit einer 20°/oigen Verdünnung der genannten Suspension behandelt, so daß auf dem Gesteinsmaterial eine Menge der Suspension zurückbleibt, welche einem Verhältnis von ι kg konzentrierte Suspension auf 1000kg Gesteinsmaterial entspricht. Nach diesem Aufbringen eines ersten Überzuges läßt sich das Gesteinsmaterial leicht und wirksam mit 5 % eines Verschnittbitumens mit einer STV.-Viskqsität von 50 bis 100 bei 25° überziehen, wobei dieses Verschnittbitumen für die Zwecke des Überziehens auf 8o° erhitzt wird.

c) Der gleiche sehr nasse Corbigny-Porphyr mit einem Kornduirchmesser von 5/15 wird mit der gleichen Verdünnung der Suspension wie unter b) behandelt, worauf man ihn in wenigen Minuten auf einem Film von Verschnittbitumen mit einer STV.-Viskosität von 50 bis 100 bei 25⁰ zum Haften bringt. Dieser Film ist auf einem Träger fixiert und wird in Wasser eingetaucht.

Dasselbe feuchte Gesteinsmaterial, welches jedoch nicht mit der Suspension vorbehandelt worden ist, kann unter genau den gleichen Bedingungen nicht fixiert werden. In diesem Falle ist eine Fixierung nun: nach mehreren Stunden und nur wenn sich der Film des Bindemittels in trockener Atmosphäre befindet durchzuführen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

i. Wässerige Suspension, welche zur Herstellung eines ersten Überzuges auf einem festen Stoff, der mit einem bituminösen Bindemittel oder einem sonstigen Kohlenwasserstoffbindemittel überzogen werden soll, geeignet ist, bestehend aus Wasser, einer organischen Aminoverbindung, Mineralöl und Säure.
2. Suspension nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoverbindung eine organische Verbindung ist, die eine Aminogruppe und einen lipophilen Rest im Molekül oder ein Derivat einer solchen Verbindung enthält.
3. Suspension nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoverbindung im Molekül einen Rest enthält, welcher sich von einem fetten Stoff pflanzlichen Ursprungs ableitet.
4. Suspension nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoverbindung eine Seife des Monoamins oder eines Polyamins mit einer Fettsäure mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen ist.
5. Suspension nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoverbindung ein Acylamid¹ oder ein Acylamidoamin ist, das sich von einer Fettsäure mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen ableitet.
6. ,Suspension nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoverbindung eine Seife eines Monoamins oder eines Polyamins mit einer aus einer Erdölfraktion stammenden Naphthensäure ist.
7. Suspension nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoverbindung eine Seife eines Monoamins oder eines Polyamins mit Tallöl ist.
8. Suspension nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoverbindung ein Acylamid oder ein Acylamidoamin ist, welches sich von einer aus einer Erdölfraktion stammenden Naphthensäure ableitet.
9. Suspension nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoverbindung ein von Tallöl abgeleitetes Acylamid oder Acylamidoamid ist.
10. Suspension nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoverbinduing eine Seife aus einem Acylamidoamin und einer organischen oder einer anorganischen Säure ist.
11. Suspension nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoverbindumg ein Polyamid ist, welches erhalten wurde durch Hydrierung des Kondensationsproduktes von Acrolein oder Epichlorhydrin mit Ammoniak, wobei dieses Polyamid umgesetzt worden ist mit weniger als einem Äquivalent einer Fettsäure mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen, einer Naphthensäure oder Tallöl.
12. Suspension nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoverbindung ein Alkyl- oder Alkenylamin mit mindestens 12 Kohlenstoffatomen ist.
13. Suspension nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoverbindung ein Polyalkylenpolyamin mit mehr als 8 Kohlenstoffatomen ist.

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14. Suspension nach den Ansprüchen ι bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Aminoverbindung in einer Menge von 3 bis 30 Gewichtsprozent, berechnet autf die gesamte Suspension, vorliegt.
15. Suspension nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Amiiioverbindtutn-g in einer Menge von 10 bis 20 Gewichtsprozent, berechnet auf die gesamte Suspension, vorliegt.
16. Suspension nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineralöl eine Dichte von etwa 1,00 aufweist.
17. Suspension nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineralöl ein verhältnismäßig schweres Öl ist.
18. Suspension nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineralöl ein Straßenöl oder Heizöl ist.
19. Suspension nach den Ansprüchen ι bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineralöl ein aromatischer -Extrakt ist.
20. Suspension nach den Ansprüchen. 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineralöl ein Gemisch aus einem schweren und einem leichteren öl ist.
21. Suspension nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineralöl in einer Menge von 5 bis 30 Gewichtsprozent, be-' rechnet auf die gesamte Suspension, vorliegt.
22. Suspension nach den Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Mineralöl in einer Menge von 10 bis 20 Gewichtsprozent, berechnet auf die gesamte Suspension, vorliegt.
^; 23. Suspension nach den Ansprüchen 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure eine starke anorganische Säure ist.
24. Suspension nach den Ansprüchen 1 bis 23, dadurch 'gekennzeichnet, daß die Säuire SaIzsäure ist.
25. Suspension nach den Ansprüchen 1 bis 24, ^: . dadurch gekennzeichnet, daß die Säure in einer Menge von 0,5 bis 10 Gewichtsprozent, wasserfrei berechnet auf die gesamte Suspension, vorliegt.
26. Suspension nach den Ansprüchen 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich ein wasserlösliches anorganisches Salz eines mehrwertigen Metalls enthält.
27. Suspension nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche anorganische Salz eines mehrwertigen Metalls ein Aluminiumsalz ist.
28. Suspension nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche anorganische Salz eines mehrwertigen Metalls ein Sulfat ist.
29. Suspension nach den Ansprüchen 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das wasserlösliche anorganische Salz eines mehrwertigen Metalls in einer Menge bis zu 10 Gewichtsprozent, berechnet auf die gesamte Suspension, vorliegt.
30. Verfahren zur Herstellung einer wässerigen Suspension nach den Ansprüchen 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mineralöl und . eine Aminoverbindung mit einem wässerigen Medium vermischt werden, so daß sich eine Emulsion vom Wasser-in-Öl-Typ bildet, worauf langsam eine Säure zu der Emulsion zugegeben wird, welche eine Umkehrung der Emulsion bewirkt.
3¹I. Verfahren nach Anspruch 30/ dadurch gekennzeichnet, daß der Emulsion nach der Umkehrung eine zusätzliche Menge Amin einverleibt wird.
32. Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß als wässeriges Medium, mit welchem das Mineralöl und. die Aminoverbindung vermischt werden, eine wässerige Lösung eines anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalls ist.
33. Verfahren nach den Ansprüchen 30 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Temperatur nicht über 8o° gearbeitet wird.
34. Verfahren zur Herstellung einer wässerigen Emulsion, wie sie in einem der Ansprüche 26 bis 29 beansprucht ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Aminoverbindung in einer wässerigen Lösung eines anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalls kolloidal dispergiert wird, worauf langsam eine Säure und ein Mineralöl zmi der Dispersion zugesetzt werden.
35. Verfahren nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst die Säure und dann das Mineralöl zu der Dispersion der Aminoverbindung in der wässerigen Lösung des anorganischen Salzes eines mehrwertigen Metalls zugesetzt wird.
36. Verfahren nach Anspruch 34 oder 35, dadurch gekennzeichnet, daß die wässerige Lösung des anorganischen Salzes eines -mehrwertigen Metalls, in welcher die Aminoverbinidung dispergiert wird, nur einen Teil der Wassermenge enthält, welche in der fertigen Suspension erforderlich ist, umd daß der zweite Teil der gesamten Wassermenge der Suspension zugegeben wird, nachdem die Säure zugesetzt worden ist, und vor oder nach der Zugabe des no Mineralöls.
37. Verfahren nach den Ansprüchen 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einer Temperatur wenig über dem Schmelzpunkt der Aminoverbindung durchgeführt wird.
38. Verfahren nach den Ansprüchen 34 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß es bei einer Temperatur durchgeführt wird, welche etwa um 5⁰ höher liegt als der Schmelzpunkt der Aminoverbindung. ■
39. Verfahren zur Herstellung eines bitumenhaltigen Gemisches mit besonders gutem Haftvermögen, dadurch gekennzeichnet, daß ein iester Stoff zunächst mit einem Überzug aus einer wässerigen Suspension gemäß einem der Ansprüche 1 bis 29 versehen und auf die so

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behandelten festen Stoffe ein bituminöses Bindemittel oder ein sonstiges Kohlenwasserstoffbindemittel aufgebracht wird.
40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die wässerige Suspension vor dem Aufbringen des ersten Überzuges auf den festen Stoff mit Wasser in einem Verhältnis von 10 bis 20 Gewichtsteilen der Suspension zu 90 bis 80 Gewichtsteilen Wasser verdünnt wird.
41. Verfahren nach Anspruch 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge und die Konzentration der wässerigen Suspension so gewählt werden, daß die Aminoverbindung in einer Menge von 0,01 bis 1 Gewichtsteil auf 1000 Gewichtsteile des festen Stoffes zur Anwendung kommt.
42. Verfahren nach den Ansprüchen 39 bis 41, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Stoff aus einer Mischung von feinen und groben Teilchen besteht und daß er zunächst nur unter Verwendung eines Teiles der Gesamtmenge der wässerigen Suspension, die insgesamt erforderlich ist, vorbehandelt wird, während der restliche Anteil der wässerigen Suspension nach dem Aufbringen des Bindemittels zugeführt wird.
43. Verfahren nach den Ansprüchen 39 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Stoff ein mineralisches Material ist.
44. Verfahren nach den Ansprüchen 39 bis 43, dadurch gekennzeichnet, daß das bituminöse Bindemittel oder das sonstige Kohlenwasserstoffbindemittel in der Form eines Verschnittbitumens mit einer STV.-Viskosität unter 500 bei 25⁰ oder in der Form einer wässerigen Emulsion angewandt wird.

Angezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 472 632.