DE1118082B

DE1118082B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von geformten, bituminoesen Produkten

Info

Publication number: DE1118082B
Application number: DEG26648A
Authority: DE
Inventors: Dr Fritz Hess
Original assignee: TH Goldschmidt AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1959-03-18
Filing date: 1959-03-18
Publication date: 1961-11-23
Also published as: CH378216A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von geformten, bituminösen Produkten Bituminöse Produkte, wie Bitumen und Pech als solche oder nach Mischung mit mineralischen Füllstoffen oder anderen Zusatzstoffen, werden üblicherweise in Blech- oder Holztrommeln oder auch in Form von Blöcken zum Versand gebracht.
Beide Handelsformen bedingen vor dem Wiederaufschmelzen zur Verarbeitung ein mühsames Zerschlagen in kleinere Stücke sowie das ebenfalls recht umständliche Entfernen der Verpackungen. Unterbleibt die Zerkleinerung, so erfolgt das Aufschmelzen nur recht langsam, wobei das bereits geschmolzene Material unter Qualitätsminderung überhitzt wird.
Man hat daher bereits versucht, bituminöse Produkte in Pulverform in den Handel zu bringen, wobei nachträglich zuzusetzende Mineralstoffe ein Verbakken des Pulvers verhindern sollen. Derartige Pulver können entweder durch Vermahlen der bituminösen Blockware oder durch Versprühen des geschmolzenen, bituminösen Produktes unter Kühlung mit Luft hergestellt werden.
Im ersten Fall muß man den umständlichen Weg über die Herstellung der Blockware gehen, der infolge der notwendigen Auskühlzeit der Blöcke nicht kontinuierlich gestaltet werden kann.
Im zweiten Fall braucht man eine relativ teure Apparatur und benötigt zur Zerstäubung der härteren und hochviskosen Bitumensorten Temperaturen, die nahe bei ihrem Flammpunkt liegen, so daß das Verfahren nicht ganz ungefährlich ist. Weiterhin erleiden die bituminösen Produkte in dem zur Zerstäubung notwendigen Temperaturbereich von 200 bis 240° C erhebliche oxydative Veränderungen. Hinzukommt, daß beide Verfahren von der Außentemperatur abhängig sind. Weichere bituminöse Produkte von einem Erweichungspunkt unter 90° C (Ring- und Kugelmethode) lassen sich bei Lufttemperaturen über 25° C kaum noch verarbeiten. Außerdem wird in beiden Fällen ein sehr feines Korn erzeugt, das beim Einbringen in bereits geschmolzene Masse dazu neigt, auf der Oberfläche zu schwimmen und beim Einrühren Knoten zu bilden.
Für das Aufschmelzen bituinöser Kitte ist es besser, diese als Granulat einheitlicher Korngröße vorliegen zu haben; insbesondere ist die kontinuierliche Beschickung ebenfalls kontinuierlich arbeitender Vergießmaschinen, wie z. B. diese in der Elektroindustrie benötigt wird, nur mit einem solchen Granulat einheitlicher Form und einheitlicher Korngröße möglich.
Es wurde nun gefunden, daß man zu einheitlichen Granulaten gelangt, wenn man das flüssige, bituminöse Produkt durch Einfließenlassen in Wasser in endlose Stränge konstanten Querschnitts überführt. Diese Stränge können dann vor Abkühlung auf ihren Brechpunkt mit geeigneten Schneidorganen zu Granulaten einheitlicher Korngröße und vorwiegend zylindrischer Form zerkleinert werden.
Die endlosen Stränge aus bituminösen Produkten erhält man erfindungsgemäß, indem man das betreffende Material bei Temperaturen, die wenig über seinem Tropfpunkt liegen, auf Düsen aufgibt und die entstehenden Stränge von oben nach unten durch ein senkrechtes Rohr führt, das zwecks Abkühlung des Strangmaterials von Wasser im Gegenstrom durchströmt wird. über ein Umlenkorgan werden die Stränge dann einem Austragsorgan zugeführt, das gleichzeitig Zubringer für ein Schneidegerät sein kann. Dabei muß das zuzuführende flüssige Material so hoch erhitzt werden, daß es unter dem Druck der Füllhöhe im Aufgabegefäß und dem Zug des Eigengewichtes der sich bildenden Stränge zwar aus den Düsen ausfließen kann, aber doch noch so viel Kohäsion besitzt, daß auch der zunächst noch flüssige Strang nicht abreißt.
Die dabei entstehenden Stränge zeigen keinerlei Wassereinschlüsse, und infolge der geringen Benetzbarkeit bituminöser Produkte bleibt auch an der Oberfläche so wenig Wasser haften, daß bei dickeren Strängen die noch vorhandene Eigenwärme genügt, um eine praktisch vollkommene Trocknung zu erreichen. Gegebenenfalls genügt eine kurze Nachtrocknung durch Anblasen mit Luft.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitet man derart, daß der aus den Düsen austretende Strang zunächst eine kurze Wegstrecke durch Luft zurücklegt und erst dann in das Wasser eintritt. Dabei zeigt sich als besonderer Vorteil, daß bei gegebenem Düsenquerschnitt die Stärke des Stranges weitgehend durch die Veränderung der Weglänge durch die Luft reguliert werden kann. Wählt man den Weg sehr lang, so kann der Strang bis auf ein Zwanzigstel des Düsenquerschnitts gestreckt werden, verkürzt man den Weg bis zu dem Wasserspiegel, so erhält man einen Strang mit einem Querschnitt, der annähernd dem Düsenquerschnitt entspricht. Taucht man die Düse in den Wasserspiegel ein, so ist es nicht mehr möglich, gleichmäßige Stränge zu erzielen, da diese sich infolge zu rascher Oberflächenabkühlung in unregelmäßiger Form aufblähen oder ganz abreißen.
Es ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren also möglich, zur Herstellung von dünnen Strängen relativ weite Düsen zu verwenden und dadurch Düsenverstopfungen durch Fremdkörper oder grobe- Füllstoffpartikeln zu vermeiden.
Der Düsendurchmesser kann von wenigen Millimetern bis zu mehreren Zentimetern schwanken, je nach dem angewandten Flüssigkeitsdruck. Zweckmäßigerweise arbeitet man mit Runddüsen von 10 bis 20 mm Durchmesser und reguliert im übrigen die gewünschte Strangstärke, wie bereits beschrieben, durch die Länge der Wegstrecke zwischen Düsenaustritt und Wasserspiegel.
Die Füllhöhe in dem Aufgabegefäß und damit der Druck auf die Düsen ist gering und beträgt vorzugsweise nur wenige Dezimeter Wassersäule. Seine obere Grenze ist dadurch gegeben, daß die Austrittsgeschwindigkeit des bituminösen Produktes gleichzeitig oder geringfügig unter der Vorschubgeschwindigkeit des Austragorgans bzw. des Schneideorgans liegen muß.
Das wesentliche technische Merkmal ist darin zu sehen, daß das an den Kühlvorgang anzuschließende Transportgerät bzw. das darauffolgende Schneideorgan an den erzeugten Strängen zieht, so daß diese immer gestreckt bleiben. Durch Kombination dieses Zugvorganges mit der Gegenstromführung des Wassers und dem regulierbaren Düsenabstand über der Wasseroberfläche können die Strangmaße genau festgelegt werden.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens arbeitet man derart, daß die aus den Düsen austretenden Stränge nach Passieren der Wegstrecke durch die Luft in ein Fallrohr eintreten, das unten in eine Wanne taucht, deren Wasserspiegel mittels Schwimmerventil konstant gehalten wird. Mit einer selbstansaugenden Pumpe wird das Kühlwasser im Gegenstrom durch das Fallrohr hochgesaugt. Diese Ausführungsform ermöglicht es, die endlosen Stränge am unteren Ende des Fallrohres zu entnehmen. Die Stränge können dann über ein Transport- und Abtropfband weiterbefördert, als solche aufgewickelt oder auf Stapel beliebiger Länge geschnitten werden.
Soll ein Verkleben der Stränge bzw. der Stapelware vermieden werden, so wird das Endprodukt vorteilhafterweise anschließend mit mineralischen Pulverprodukten, wie Quarzmehl oder Talkum, umhüllt, wozu bei geschnittenem Endprodukt zweckmäßigerweise eine Mischtrommel verwendet wird. Wünscht man die endlose Strangform zu erhalten, so arbeitet man zweckmäßigerweise derart, daß die zur Umhüllung dienenden Mineralstoffe im Kühlwasser suspendiert werden, das in diesem Falle unter Rückkühlung im Kreislauf geführt wird. Statt der Mineralstoffe können auch andere Trennmittel, z. B. eine Silikonölemulsion, verwendet werden.
Während das geschnittene Material den bekannten Verwendungszwecken solcher bituminöser Produkte zugeführt wird, können die endlosen Stränge, ähnlich wie Kunststoffdrähte, in Flammspritzpistolen zur Erzeugung homogener Schutzschichten verspritzt werden.
Nach einer anderen Ausführungsform des Verfahrens, das sich besonders für weichere, bituminöse Produkte eignet, werden die erzeugten Stränge bereits unter Wasser geschnitten und dann mit einem geeigneten Fördergerät, z. B. einem Preßluftinjektor, mit einem Teil des Kühlwassers heraustransportiert. In diesem Falle ist es nicht notwendig, das Kühlwasser abzusaugen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung bituminöser Produkte in Strangform oder auf beliebige Länge geschnittenes Material eignet sich sowohl für ungefüllte als auch für gefüllte bituminöse Massen sowie für Produkte, die durch einen Kunststoffzusatz plastifiziert oder elastifiziert sind.
Es ist bereits bekannt, Pech und pechähnliche Produkte in den festen, kleinstückigen Zustand überzuführen, indem man diese in sehr heißem Zustand aus Düsen in Wasser einfließen läßt, jedoch entstehen hierbei keine endlosen Stränge, die sich nachher auf ein Material definierter Korngröße zerkleinern lassen, sondern strähnenartige Gebilde, welche lediglich nach Abkühlen unter ihren Brechpunkt auf ein körniges Produkt gebrochen werden können. Auf plastische Materialien, wie Bitumen und gefüllte Bitumenkitte, ist dieses Verfahren nicht anwendbar. Außerdem wird dabei das Wasser im Gleichstrom geführt, und die Gefahr von Wassereinschlüssen ist kaum zu vermeiden.
Weiterhin ist es bekannt, Peche auf ein rinnenförmiges Transportband auffließen zu lassen und dann zwecks Abkühlung von oben her mit Wasser zu besprühen. Auch dieses Verfahren ist für plastische Materialien nicht anwendbar und liefert lediglich eine erstarrte Masse, die anschließend gemahlen werden kann. Man erhält also kein Granulat definierter Korngröße.
Ferner wurde schon beschrieben, Peche dadurch aus dem schmelzflüssigen in den festen Zustand überzuführen, daß man diese aus Düsen in stehendes Wasser einfließen läßt, und die entstehenden Gebilde anschließend mittels einer Transportschnecke aus dem Kühlbad austrägt. Dieses Verfahren ist nur durchführbar für spröde Produkte, die bei Erreichen der Transportschnecke bereits ihren Brechpunkt unterschritten haben und dann von dieser Schnecke kleingemahlen werden.
Gegenüber diesem Stand der Technik soll das erfindungsgemäße Verfahren an Hand von Beispielen, die durch Zeichnungen erläutert sind, näher erläutert werden. Beispiele 1. Ein Bitumen vom Erweichungspunkt 115° C (Ring- und Kugelmethode), einem Brechpunkt von -12° C und einer Penetration von 15 wird in einem auf 240° C beheizten Rührwerk im Verhältnis 1:1 mit Quarzmehl vermischt. Die Mischung wird durch die geheizte Leitung 1 (Fig. 1) in das Aufgabegefäß 2 gepumpt, während überschüssiges Material durch die Überlaufleitung 3 in den Mischbehälter zurückfließt. Durch eine beliebige Reihe von Düsen 4 mit einem Austrittsquerschnitt von z. B. 10 mm fließt das Gemisch in ein etwa 2 m langes Gegenstromkühlrohr 5. Die Wegstrecke 6, die der austretende Strang durch die Luft zurücklegt bis zum Eintritt in das Kühlmedium, ist mittels überlaufwehr 7 auf 50 mm Höhe eingestellt. Das Kühlwasser wird über Pumpe 8 abgezogen und umgepumpt. Die Temperatur im Aufgabegefäß 2 beträgt etwa 230° C. Das über Schwimmerventil 9 zufließende Kühlwasser hat eine Temperatur von etwa 15° C. Die Wassermenge wird so eingestellt, daß die Temperatur am Ablauf 60° C beträgt. Man erhält Stränge von 5 bis 6 mm Querschnitt, bei einer Leistung von etwa 100 kg pro Stunde je Düse. Die erhaltenen Stränge werden mittels Leiterband 10 aus dem Tauchbehälter 11 herausgeholt und mittels Schneidevorrichtung 12 auf eine Stapellänge von etwa 10 mm geschnitten. Das geschnittene Material durchläuft anschließend die Nachtrocknungstrommel 13, in der mit kalter Luft im Gegenstrom die letzten Feuchtigkeitsreste entfernt werden. Von hier fällt das Material gegebenenfalls in eine zweite Trommel, in der es mit geringen Mengen, z. B. 3 %, Quarzmehl umhüllt wird. Das Endprodukt wird dann einer Absackvorrichtung zugeführt.
2. Ein plastisches Pech vom Erweichungspunkt 85° C (Ring- und Kugelmethode) wird bei einer Temperatur von 180° C in der Anlage nach Fig. 1 verarbeitet. Der Düsenquerschnitt beträgt 15 mm. Die Wegstrecke zwischen Düse und Kühlmedium wird auf 100 mm eingestellt. Das Kühlwasser besteht aus einer 0,5o/oigen Tonaufschlämmung, die unter Rückkühlung im Kreislauf geführt wird. Man erhält Stränge von 8 bis 10 mm Querschnitt, die nach Verlassen des Transportbandes aufgewickelt werden.
3. Ein Bitumen vom Erweichungspunkt 80° C (Ring- und Kugelmethode) wird in der Apparatur nach Fig. 2 verarbeitet. Die Temperatur im Aufgabebehälter beträgt 200° C, der Düsenquerschnitt 10 mm, und die Länge der Wegstrecke zwischen Düse und Kühlmedium beträgt etwa 80 mm. Man erhält Stränge von 3 bis 5 mm Querschnitt, die durch ein am unteren Ende des Gegenstromkühlers laufendes Schneideorgan 14 auf 3 bis 5 mm Länge geschnitten und dann mittels Preßluftinjektor 15 durch Rohr 16 in die Siebtrommel 17 gepumpt werden. Das Transportwasser wird durch Leitung 18 in die Anlage zurückgeführt. Die Frischwasserzuführung erfolgt durch Leitung 9. Die Frischwassermenge wird so eingestellt, daß das durch überlaufleitung 7 abfließende Wasser eine Temperatur von 40°C hat. Dabei stellt sich in dem durch den Preßluftinjektor geförderten Wasserkreislauf eine Temperatur von etwa 25° C ein.
Nach dem Verlassen der Siebtrommel passiert das geschnittene Material eine im Gleichstrom mit Luft von 50° C betriebene Trockentrommel, um dann in eine Mischtrommel zu fallen, in der es mit geringen Mengen Kalksteinmehl (etwa 5114) umhüllt wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von geformten, bituminösen Produkten aus geschmolzenen, bituminösen Massen durch Einfließenlassen der geschmolzenen Produkte aus Düsen in Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß geschmolzene gefüllte oder ungefüllte, bituminöse Produkte durch Ausfließenlassen aus Düsen über eine veränderliche Luftstrecke in Wasser, welches im Gegenstrom gegen den aus der Düse austretenden Strang geführt wird, in endlose Stränge konstanten Querschnitts übergeführt werden, die anschließend aufgerollt oder durch Zerschneiden zu einem Granulat definierter Korngröße und vorwiegend zylindrischer Form zerkleinert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlwasser mittels selbstansaugender Pumpe durch das Kühlrohr hochgesaugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gekühlten Stränge durch eine am unteren Ende des Kühlrohres angebrachte Tauchwanne kontinuierlich mittels eines mechanischen Transportgerätes entnommen werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erhaltenen Stränge oder die geschnittene Ware nach einem gegebenenfalls eingeschalteten Trockenvorgang mit mineralischen oder anderen Füllstoffen umhüllt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umhüllung mit mineralischen Füllstoffen oder einem anderen Trennmittel durch Zusatz dieser Stoffe zum Kühlwasser erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gekühlten Stränge bereits unter Wasser mit einem Schneidegerät zerkleinert und dann mit einem mechanischen oder pneumatischen Fördergerät in eine Siebtrommel befördert werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 688 505, 740 055, 743 678, 747 483, 849156, 891595.