DE1594770C3

DE1594770C3 - Verfahren zur Herstellung von Suspensionen von mit bituminösen Stoffen beschichteten Mineralstoffteilchen oder Fasern

Info

Publication number: DE1594770C3
Application number: DE19661594770
Authority: DE
Inventors: Leonard Charles Bradshaw; William James Machan Durst
Original assignee: Ibe Ltd Slough Buckinghamshire (grossbritannien)
Current assignee: Ibe Ltd Slough Buckinghamshire (grossbritannien)
Priority date: 1966-10-06
Filing date: 1966-10-06
Publication date: 1974-10-10
Also published as: DE1594770B2; GB1130332A; DE1594770A1

Description

als oberflächenaktive Substanzen enthält, ver- 3c mischt und die Teilchen oder Fasern durch Zugabe von mindestens 0,5 Gewichtsprozent von Oxyden, Hydroxyden, Chloriden oder Sulfaten des Ca, Ba, Mg, Al oder Zn bzw. von Alaunen oder von mindestens 1 Gewichtsprozent Zement als Demulgiermittel bituminiert werden, wobei die Emulsion wenigstens teilweise bricht und die beschichteten Mineralstoffteilchen oder Fasern in dem Wasser, gegebenenfalls schaumartig, suspendiert bleiben.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Suspensionen von mit bituminösen Stoffen beschichteten Mineralstoffteilchen oder Fasern durch Vermischen der Mineralien oder Fasern mit einer bituminöse Stoffe und einen anionenaktiven Emulgator enthaltenden wäßrigen Emulsion unter gleichzeitiger Zugabe eines anorganischen Demulgiermittels, wie Kalk oder Zement.

Derartige Suspensionen sind brauchbar zur Herstellung von Deck- bzw. Oberflächen aus gebundenem teilchenförmigen! Material bei Straßen, Wegen, Flugplatzstart- und -landebahnen und Rennbahnen oder ähnlichen Oberflächen, bei denen gute Laufeigenschaften gewünscht werden. Es ist bekannt, welche Sorten bituminösem Material in diesem Sinne unter den verschiedenen Bedingungen, unter welchen sie verwendet werden sollen, bindefähig sind. Die üblichen Deckschichten auf Flächen der vorgenannten Art enthalten meist ein teilchenförmiges »Aggregat«, das an eine Schicht von bituminösem Material gebunden oder in einer Grundmasse von bituminösem Material dispergiert ist. Unter »Aggregat« sind hier Mineralteilchen, wie z. B. Granit, zu verstehen, die gewöhnlich im Straßenbau und bei Straßenreparaturen verwendet werden.

Bisher umfaßten die üblichen Verfahren zur Herstellung solcher Oberflächen das Oberflächenappretieren oder die Verwendung von Schichtbelägen überzogener Steine. Das Oberflächenappretieren wird überall seit vielen Jahren unter Verwendung von entweder heißen Bindemitteln, kalten Emulsionen oder häufiger heißen, kationischen Emulsionen mit viel Erfolg durchgeführt. Plötzliche Änderungen der Wetterlage oder falsche Verwendung dieser Materialien können jedoch bewirken, daß Splitter aus der Oberfläche treten, die durch den Verkehr hochgeschleudert werden können. Die Oberflächenappretierung besteht im Aufsprühen eines geeigneten bituminösen Bindemittels auf die Straßenoberfläche und im Aufbringen einer einzelnen Schicht von Aggregat-Splitt, normalerweise von einheitlicher Größe. Mit den nun verfügbaren, verbesserten Verlegeausrüstungen hat die Verwendung von überzogenen Steinschichtbelägen erheblich zugenommen.

Gefordert wird eine Oberflächenbehandlung, die es ermöglicht, eine dünnere Schicht von beschichteten Steinen auf einer Straße so aufzutragen, daß der Abrieb bzw. das Ausbrechen der Oberfläche vermieden und auf diese Weise der Verlust von Steinen verhindert wird und ebenso die Laufeigenschaften durch Schaffen eines ebeneren Profils verbessert werden. Eine solche Behandlung stellt eine Alternative zu der Oberflächenappretur bzw. -beschichtung dar und läßt ebenso eine dünne Beschichtung zu. Das als Schlämmversiegelung bekannte Verfahren soll dies erreichen. Schlämmverschließen wird weitgehend zur Behandlung von Landebahnen bei Flugplätzen verwendet und hat sich als erfolgreich erwiesen. Aber während bei Start- und Landebahnen der Verkehr so lange unterbrochen werden kann, bis die Arbeit beendet und die behandelte Oberfläche vollständig gehärtet ist, kann dies bei öffentlichen Straßen so normalerweise nicht gemacht werden. Eine Behinderung des Verkehrs ist nur für kurze Zeit möglich.

Das Standardverfahren des Schlämmverschließens von Flugplatzpisten besteht darin, daß man auf die Oberfläche der Bahn ein Gemisch von feinteiligen Aggregaten (gewöhnlich Kalkstein und Quarzsand), bituminöse Emulsion, Wasser und Calciumhydroxyd (gelöschter Kalk) oder Zement aufträgt. Dieses Gemisch kann so eingestellt werden, daß es leicht aufzutragen ist und solche Theologischen Eigenschaften hat, daß es nach dem Auftragen zu einem Gel abbindet und nicht abfließt. Eine widerstandsfähige Oberfläche wird aber nicht erreicht, bevor im wesentlichen das gesamte Wasser durch Verdampfen entzogen ist. In kalten, feuchten Zonen erfolgt dieses Verdampfen langsam. Daher ist dieses Standardverfahren zur Verwendung im öffentlichen Straßenbau ungeeignet.

Die Emulsion, die für die Standardschlämmschließverfahren und für viele andere Verfahren, die das Beschichten von Teilchenmaterial einschließen, verwendet wird, ist eine völlig stabile, anionische Emulsion, wie sie in der Britischen Standard Specification Nr. 434 (Class 3 Stable) erläutert ist.

Die auf dem Markt erhältlichen bituminösen Emulsionen lassen sich in zwei allgemeine Klassen einteilen: labile und stabile Emulsionen. Labile Emulsionen sind unstabil und brechen beim Mischen mit Aggregaten. Jedoch legt sich das bituminöse Material nicht einheitlich um das Aggregat, statt dessen werden Klumpen von bituminösem Material, in welchem einige Aggregatteilchen eingebettet sind, gebildet. Eine beträchtliche Anzahl Aggregatteilchen bleiben

nicht überzogen. Die stabilen Emulsionen können mit Aggregaten gemischt werden und brechen erst dann, wenn das Wasser aus ihnen verdampft. Demgemäß können sie nur unter solchen Bedingungen verwendet werden, die eine gute Verdampfung ermöglichen, und sogar dann brauchen sie mehrere Stunden, bevor sie brechen und dann eine widerstandsfähige Oberfläche bilden. Regen kann sie wegwaschen, bevor sie abbinden.

Die labilen Emulsionen werden durch Dispergieren von bituminösem Material entweder in verdünntem Alkali, wobei sich das Alkali mit Naphthensäurekomponenten von bituminösem Material unter Bildung von Seifen umsetzt, oder in verdünnter Seifenlösung gebildet. Die stabilen Emulsionen werden im allgemeinen durch Dispergieren von bituminösem Material in Wasser, welches stärkere oberflächenaktive Mittel, gewöhnlich Harzseifen oder Proteinlösungen, enthält, oder durch Zugeben solcher oberflächenaktiver Mittel zu labilen Emulsionen gebildet.

Es wurden Vorschläge gemacht, anionische Emulsionen mittels Dispergiermittel, Seifen, Harzseife und solchen Seifen, die durch Verseifung des bituminösen Materials gebildet werden, herzustellen. Bei Versuchen konnten solche Emulsionen nicht zufriedenstellend angewendet werden, da die oberflächenaktiven Mittel im allgemeinen sehr viel teurer sind als z. B. die Seifen bei herkömmlichen Herstellungsverfahren und deshalb keine Vorteile erkennen lassen, die die erhöhten Ausgaben ausgleichen würden.

Es ist auch der Einsatz kationischer Emulsion beim Schlämmverfahren bekannt. Diese Emulsionen bedecken in ihrer wenig stabilen Form die Oberflächen der Steine, wenn sie mit diesen gemischt werden, meist unmittelbar bei Kontakt. Dadurch wird das Mischen sehr schwierig und das Auftragen beinahe unmöglich, außer daß das Bindemittel der Emulsion eine geringe Viskosität hat. Es stellt sich dabei heraus, daß es möglich ist, bei zunehmender Menge des in der Emulsion verwendeten kationischen oberflächenaktiven Stoffes oder bei Verwendung von kationischen oberflächenaktiven Stoffen mit nichtionischem Charakter (beispielsweise Äthylenoxid-Kondensaten mit Fettaminen oder quaternären Ammoniumverbindungen) oder durch Vorbenetzen der Steine mit einer wäßrigen Lösung eines kationischen oberflächenaktiven Stoffes eine ausgedehnte Mischzeit zu erhalten. Diese ermöglicht das Auftragen, bevor das Beschichten und daher das Absitzen stattfindet. Das Verfahren muß jedoch sorgfältig gesteuert werden, um zu verhindern, daß das Gemisch sich nicht in den Mischern absetzt. Die Zeit zwischen dem Auftragen und Hartwerden zu einem widerstandsfähigen Zustand soll so kurz wie möglich sein. Auch nachdem das Hartwerden mit kationischen Schlämmverschlüssen stattgerunden hat, ist es häufig notwendig, noch wenigstens 20 Minuten zusätzliche Härtungszeit zur Entwicklung der notwendigen Kohäsion der Masse abzuwarten, bevor die Oberfläche befahren werden kann.

Daher haben die beiden bekannten Arten von Schlämmverfahren den Nachteil, daß der zu überziehende Oberflächenbereich nur unter beträchtlichem Zeitaufwand geschlossen werden kann. Ähnliche Nachteile treten bei bekannten Verfahren für die Beschichtung von teilchenförmigen! Material, mit oder ohne Binden der beschichteten Teilchen, auf. So wurde bisher beispielsweise bei den herkömmlichen Verfahren zur Herstellung nichtgebundener, frei fließender, mit bituminösem Material überzogener Aggregatsplitter die Emulsion auf die Splitter aufgebracht. Dabei mußte jedoch das Wasser verdampft werden, bevor die Emulsion zusammenbrach und das bituminöse Material an dem Splitt haftete. Dieses notwendige Verdampfen nimmt eine beträchtliche Zeit in Anspruch. Würde man erhitzen, um die Verdampfung zu beschleunigen, wäre das Verfahren noch schwieriger durchzuführen:

Die deutsche Patentschrift 806 955 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung wäßriger Bitumendispersionen, für die zuerst Napthensäuren und öllösliche Sulfonsäuren in dem Bitumen gelöst werden· (vgl. S. 1, Zeilen 26 bis 29).

Die schwedische Patentschrift besagt ebenso wie die deutsche Patentschrift 295 064, daß Emulsionen durch Zugabe von Kalk gebrochen werden können.

Nach »Bitumen«, Heft 6/1963,. S. 126, können bituminöse Schlämme aus Feinmaterial und einer Bitumenemulsion hergestellt werden, wobei Bitumenemulsionen stabiler oder hochstabiler Art verwendet werden. Bei günstiger Witterung (»Bitumen«, Heft 9/ 1963, S. 207) ist eine Schlämmschicht in ¹U bis V2 Stunde vollständig abgebunden.

Daraus kann man keinen Hinweis für das Beschichten von Mineralstoffteilchen mit Hilfe von Erdalkalihydroxyden entnehmen. Außerdem wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ein schnelleres Abbinden des Schlämmgemisches gewährleistet. Dadurch kann eine behandelte Oberfläche in kürzester Zeit dem Verkehr übergeben werden. Auch ist man in der Wahl der Gesteine nicht so eingeschränkt wie dort angegeben. Werden dort nur leichte Gesteine, z. B. Sand mit einer Korngröße von 2 mm und einem spezifischen Gewicht von 1,6, verwendet, kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren z.B. Granit mit einer Korngröße von etwa 3 mm und einem spezifischen Gewicht von 2,7 verwendet werden.

Aufgabe der Erfindung ist daher ein Verfahren zu finden, bei dem die Beschichtung des teilchenförmigen Materials schneller und zufriedenstellender erfolgt als bisher. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zu finden, womit ein teilchenförmiges Material überzogen und gleichzeitig oder in bestimmter Zeit das teilchenförmige Material gebunden wird. Weiterhin bestand die Aufgabe Suspensionen von mit bituminösen Stoffen beschichteten Mineralstoffteilchen oder Fasern herzustellen, mit denen auf einer Oberfläche ein verschleißfester letzter Auftrag von bituminös überzogenem teilchenförmigen! Aggregat geschaffen werden kann, der es nicht erforderlich macht, den Oberflächenbereich während längerer Zeitdauer zu sperren. Die Anwendung der Suspensionen soll im wesentlichen ohne Rücksicht auf das Wetter durchführbar sein, vorausgesetzt, daß die Temperatur nicht so niedrig ist, daß die Suspension einfriert.

Die Aufgabe wird nun dadurch gelöst, daß man Mineralstoffteilchen einer Korngröße von .bis zu 5 mm oder Fasern einer durchschnittlichen Länge von 3 bis 50 mm mit einer 50- bis 75gewichtsprozentigen, an sich labilen, wäßrigen alkalischen Bitumenemulsion, die, bezogen auf das Gewicht der labilen Emulsion,

a) 0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent eines Sulfonate von aliphatisch-substituierten Diphenyläthern als anionisches oberflächenaktives Mittel,

b) bis zu 1,0 Gewichtsprozent eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels,

c) bis zu 1,0 Gewichtsprozent eines höheren aliphatischen Aminooxyds,

d) 0 bis 5,0 Gewichtsprozent Harzseife und

e) 0 bis 5,0 Gewichtsprozent lösliches Protein, wie Kasein oder Leim,

IO

als oberflächenaktive Substanzen enthält, vermischt und die Teilchen oder Fasern durch Zugabe von mindestens 0,5 Gewichtsprozent von Oxyden, Hydroxyden, Chloriden oder Sulfaten des Ca, Ba, Mg, Al oder Zn bzw. Alaunen oder von mindestens 1 Gewichtsprozent Zement als Demulgierrnittel bituminiert werden, wobei die Emulsion wenigstens teilweise bricht und die beschichteten Mineralstoffteilchen oder Fasern in dem Wasser, gegebenenfalls schaumartig, suspendiert bleiben.

So wird in dem bezeichneten Verfahren das bituminöse Material auf dem teilchenförmigen Material abgelagert, während das letztere sich noch in dem wäßrigen Medium des Gemisches befindet. Auf diese Weise ist das Verfahren nicht vom Verdampfen des Wassers abhängig, um auf diese Weise die Emulsion zu brechen und eine stark haftende Beschichtung von bituminösem Material an dem teilchenförmigen Material zu bilden. Die Erfindung ist bei jedem Verfahren wertvoll, in welchem teilchenförmiges Material mit bituminösen Stoffen beschichtet werden soll, und sie ist von besonderem Wert bei Verfahren, in welchen die Teilchen verbunden bzw. verklebt werden, wobei dann die bituminösen Stoffe notwendigerweise bindefähig sein müssen, d. h. eine solche Haftfähigkeit aufweisen müssen, daß angrenzende Teilchen, die einen haftenden Überzug der bituminösen Stoffe aufweisen, verbunden werden.

Es ist einfach, die günstigsten Konzentrationen der verschiedenen Bestandteile des oberflächenaktiven Materials, die für ein bestimmtes Herstellungsverfahren geeignet sind, und die dazu nötige Menge Wasser, die zur Erhaltung einer optimalen Beschichtung erforderlich ist, empirisch zu bestimmen.

Je größer die Menge Wasser oder das oberflächenaktive Material oder beide, um so langsamer ist die Geschwindigkeit, mit welcher die Emulsion zusammenbricht; umgekehrt nimmt die Geschwindigkeit bei Verwendung geringerer Mengen Wasser und/oder oberflächenaktivem Material zu. Als wesentliches oberflächenaktives Mittel der Emulsion werden Sulfonate von aliphatisch-substituierten Diphenyläthern, vorzugsweise Disulfate, verwendet. Es wurde gefunden, daß diese Sulfonate, vorzugsweise Disulfonate, von aliphatisch-substituierten Diphenyläthern gute Ergebnisse erbringen, beispielsweise solche, in welchen die aliphatische Gruppe Dodecyl ist. Beispiele von Mono-Sulfonaten bzw. vorzugsweise Disulfonaten sind solche von Alkylaryläthern, in welchen das Aryl Phenyl ist, von Alkylphenylbenzyläthem oder Polyätheraryläthern, wobei die Alkylgruppe durch Alkanolamin substituiert sein kann. Ein Disulfonat von besonderem Wert ist das Dinatriumsalz von 4-dodecylierterDiphenylätherdisulfonsäure.

Gute Ergebnisse können zwar bereits bei Verwendung von Emulsionen erhalten werden, die durch alleiniges Zugeben von einem oder mehreren der Äthersulfonate zu einer der labilen Emulsionen, die man durch Dispergieren von bituminösem Material in verdünntem Alkali erhält, hergestellt werden. Jedoch werden verbesserte Ergebnisse erhalten, wenn erfindungsgemäß etwas Äthersulfonat durch die anderen bestimmten oberflächenaktiven Stoffe ersetzt wird. Jedoch sind die Mengen bestimmter oberflächenaktiver Mittel zusätzlich zu den Seifen, die durch Dispergieren in Alkali gebildet werden, und die Mengen an Äthersulfonaten im allgemeinen nicht so groß, daß sie die Emulsion stabil machen, wie dies in B. S. 434, Class 3, definiert ist. Enthält die Emulsion z.B. Harzseife als oberflächenaktives Mittel, so ist sie im allgemeinen in einer solchen Menge vorhanden, die viel geringer ist als die in herkömmlichen, stabilen, bituminösen Emulsionen vorhandenen Mengen.

Erfindungsgemäß wird durch ein nichtionisches oberflächenaktives Mittel die verwendete Äthersulfonatmenge verringert. Geeignete, nichtionische oberflächenaktive Mittel enthalten sowohl reichlich hydrophobe Gruppen als auch nichtionische hydrophile Gruppen. Es können langkettige Fettsäureamide und langkettige Ester und Äther von mehrwertigen Alkoholen, beispielsweise Glyceryl-monostearat, verwendet werden, jedoch wird es vorgezogen, Polyäthylenoxyderivate zu verwenden, die durch die Kondensation von Äthylenoxyd mit Phenolen, Alkoholen, Säuren oder Aminen, die eine Fettgruppe enthalten, hergestellt werden. Solche mit höheren Alkylphenolen (beispielsweise solche, in welchen Alkyl 8 Kohlenstoffatome oder mehr enthält), beispielsweise Nonylphenol, werden vorgezogen.

Derivate von beispielsweise Nonylphenol sollten vorzugsweise wenigstens 9 Äthylenoxy-Einheiten enthalten. Je größer bei einem besonderen, höheren Alkylphenolderivat die Anzahl der Äthylenoxy-Einheiten ist, um so geringer ist die für die gleiche zu erhaltende Wirkung erforderliche Materialmenge, d. h., daß ein Nonylphenoläthylenoxyd-Kondensat mit 50 Molarresten von Äthylenoxyd wirksamer ist als solches, das 9 enthält.

Eine weitere Komponente sind höhere aliphatische Aminooxyde. Geeignete Aminooxyde sind beispielsweise die Trialkylaminoxyde und besonders N,N-Dimethyl-N-dodecylaminooxyd.

Bei Verwendung geeigneter Mengen an oberflächenaktiven Mitteln kann nämlich das freigesetzte Wasser geringe Mengen in sich dispergierter bituminöser Stoffe enthalten. Das Wasser kann daher verfärbt sein. Diese Verfärbung wird jedoch im wesentlichen vermieden, wenn man als Teil des oberflächenaktiven Mittels ein höheres, aliphatisches Aminooxyd (z. B. ein solches, das 8 Kohlenstoff atome oder mehr enthält) einschließt. Durch Auswahl geeigneter Mengen dieses oberflächenaktiven Mittels und der anderen oberflächenaktiven Mittel kann man erreichen, daß, sobald die Emulsion zusammenbricht, im wesentlichen klares Wasser freigesetzt wird.

Ein weiteres oberflächenaktives Mittel, das eingeschlossen werden kann, ist ein Schutzkolloidstabilisator. Der Stabilisator kann beispielsweise ein wasserlösliches Protein oder synthetisches Polymerisat, wie Polyvinylalkohol sein.

Gelatine enthaltende Materialien, wie Leim, sind besonders geeignet und wirksam.

Harzseifen, wie sie beispielsweise aus dem Extrakt der Stümpfe silberblättriger Pinienbäume hergestellt werden, können ebenso zufriedenstellend mitverwendet werden.

7 8

Die erfindungsgemäß verwendeten Emulsionen Emulsionen, demulgiert werden können, wenn man werden aus einer labilen, bituminösen Emulsion er- ihnen etwas geeignetes Demulgiermittel zugibt. Tathalten, die durch Dispergieren von bituminösem Ma- sächlich bewirkt der Kontakt einer labilen Emulsion terial in verdünntem Alkali hergestellt wird und im mit zerkleinertem Stein das Zusammenbrechen der allgemeinen eine Konzentration von 50 bis 75% (alle 5 Emulsion.

Prozentsätze sind auf das Gewicht bezogen), Vorzugs- In beiden Fällen wird das Bitumen in groben

weise 60 bis 65 % hat, wobei hierzu zugegeben wird Klumpen, die durch die Agglomeration der Emulsionspartikel gebildet werden, ausgeschieden. In dem

a) 0,1 bis 5,0%, vorzugsweise 1 bis 2%, eines SuI- vorliegenden Verfahren wird zwar die Emulsion gefonats von aliphatisch-substituierten Diphenyl- _lo brochen, aber keine groben Klumpen gebildet, sonäthem, vorzugsweise ein Alkyldiphenylätherdi- d_{ern s}tatt dessen eine einheitliche Beschichtung sulfonat und insbesondere das Di-Natriumsalz erreicht. Darunter ist zu verstehen, daß im wesentvon 4-dodecylierter Diphenylätherdisulfonsäure, liehen die gesamten Teilchen des teilchenförmigen

,.,. ,, . _Λη- ,. _Λ,., ., Materials einzeln von bituminösem Material über-

b) bis zu 1 °/o, vorzugsweise 0,05 bis 0,5 %, mcht- . _{zogeil sm(}j

ionisches oberflächenaktives Mittel, vorzugsweise ¹S _Die ^^ ^ _die Verwendung bei der Erfindung mit emem höheren Alkylrest (d h. ein Alkyl, das _bevorzugteil Demulgiermittel sind Kalkstein, Baryt vorzugsweise 8 oder mehr Kohlenstoffatome ent- _xmä _verschiedene Calciumsalze. Ebenso sind hochhalt) z.B Nonylphenol-Athyleno^d-Kondeii- ^_{531n H}ydroxyde und Salze, z.B. die Chloride sat das mehr als 9 beispielsweise 10 bis 50MoI ^ _Su]fate _aad^_ec mehrwertiger Metalle, wie Ma-Athylenoxyd pro Mol höheres Alkylphenol ent- g^^ Aluminium und Zink, und ebenso die ^ü ' Doppelsalze, wie Alaune. Die Mittel können in situ,

c) bis zu 1%, vorzugsweise 0,05 bis 0,5 0/., höheres beispielsweise unter Verwendung von Oxyden, gealiphatisches Ammooxyd, Vorzugsweise N₁N-Di- ^det werden die bei Wasserzugabe Hydroxyde methyl-N-dodecylamin-oxyd, *5 Juden. Zement kam verwendet werden Ebenso

^{J } J} können verschiedene kationische oberflächenaktive

d) 0bis 5%Harzseife, Stoffe als Demulgiermittel, z.B. quaternäre Ammo-

niumverbindungen, verwendet werden. Höhere Fett-

e) 0 bis 5% lösliches Protein, wie Kasein oder säuren, z.B. Oleinsäure, können ebenso verwendet Lehn. 30 werden.

Die bei dem jeweiligen Demulgiermittel erforder-

Bei der Herstellung dieser Emulsionen, in welchen liehe Menge, welche optimale Demulgierung und mehr als ein oberflächenaktives Mittel verwendet Beschichtung des teilchenförmigen Materials erwird, wird es vorgezogen, diese vor der Zugabe zu bringt, kann leicht durch einfachen Versuch festder basischen, labilen Emulsion zu mischen. 35 gestellt werden. Im allgemeinen gibt es einen kriti-

Das verwendete bituminöse Material ist im allge- sehen Wert, unter welchem die Demulgierung nicht meinen Bitumen, wie es in der British Standard 435 erfolgt, dies ist wahrscheinlich die theoretische erläutert ist. Es können ebenso andere Arten verwen- Menge, die zur Demulgierung der Emulsion erfordet werden. Das Bitumen sollte im Hinblick auf die derlich ist. Ist dieser überschritten, wächst die Gegewünschten Eigenschaften der Oberfläche und im 40 schwindigkeit, mit welcher die Emulsion zusammen-Hinblick auf die Bedingungen, im besonderen auf die bricht und das teilchenförmige Material mit zuneh-Temperaturen, bei denen das Verfahren durchgeführt mender Menge Demulgiermittel bis zu einem optiwird, ausgewählt werden. Es wurde gefunden, daß für malen Wert beschichtet wird, über welchem keine die meisten Zwecke, wenn das Bitumen bindefähig weitere Verbesserung des Ergebnisses erzielt wird,
ist und die beschichteten Teilchen miteinander zu ver- 45 Im allgemeinen wurde gefunden, daß eine wirkkleben sind und bei Schlämmbeschichtung von Stra- same Demulgierung im allgemeinen mit 0,5 Gewichtsßen, Wegen, Start- und Landebahnen, die besten Er- prozent Calciumhydroxyd, bezogen auf das teilchengebnisse erhalten werden, wenn der Wert der Erwei- förmige Material, erreicht wird. Vorzugsweise wird chungstiefe des Bitumens bei Verwendungstempera- 1% verwendet. Ein größerer Überschuß hat keine tür zwischen 40 und 200 liegt, sofern er nach der 50 nachteilige Wirkung. Andererseits ist 0,5% Kalkstein Methode 1 P 49/63 »1. P. Standards für Petroleum über die theoretische Menge hinaus erforderlich, um und seine Produkte«, Teil 1, 1963, geprüft wird. das Zusammenbrechen der in dieser Erfindung ver-Demgemäß werden Bitumenarten von geringerer Er- wendeten Emulsionen zu bewirken. Wenn Zement weichungstiefe bei der Standardtemperatur von 25° C als Demulgiermittel verwendet wird, sind die doppel-(die am zähesten sind) verwendet, wenn bei höheren 55 ten Gewichte, die für Kalkstein vorgesehen sind, Temperaturen gearbeitet wird, und Bitumenarten von wünschenswert.

höherer Erweichungstiefe bei der Standardtemperatur Das teilchenförmige Material kann ein teilchenwerden verwendet, wenn bei niederen Temperaturen förmiges Aggregat, statt dessen aber ebenso faseriges gearbeitet wird. Eine höhere Erweichungstiefe des Material, zellförmiges, teilchenförmiges Material, Bitumens kann erhalten werden, wenn man es mit 60 z. B Vermiculit oder Substanzen in irgendeiner aneinem flüchtigen Bohröl mischt. deren gewünschten Form mit oder ohne Aggregat,

Verwendet man eine Emulsion eines Bitumens mit sein. So kann ein Teil oder das gesamte teilcheneinem Erweichungswert bei der oberen Grenze des förmige Material beispielsweise Sisal-, Glas- oder Bereichs bei Verwendungstemperatur, so ist eine grö- Polypropylenfasern sein. Dies ist von besonderem ßere Menge Wasser und/oder oberflächenaktives Mit- 65 Wert, wenn die beschichteten Teilchen zusammentel notwendig, und umgekehrt. verklebt werden sollen, um als Oberflächenschicht zu

Es ist allgemein bekannt, daß die meisten Emul- dienen, oder als eine Zwischenbindeschicht, auf welsionen, einschließlich besonders labiler bituminöser ehe eine andere Oberfläche gelegt werden soll, so

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z.B. beim Bau von Rennstrecken. Das bituminöse enthält. Dieser Schaum bleibt so lange bearbeitbar, Material, zusammen mit einem faserigen Aggregat, wie die Schaumstruktur verbleibt. Fortgesetztes Beschafft eine federnde' Oberfläche, in welche Renn- wegen des Schaums wird seine Schaumstruktur erspikes eingreifen können, ohne die Oberfläche dau- halten, aber es ist ebenso leicht möglich, die oberernd zu beschädigen. Wenn gewünscht, kann die 5 flächenaktiven Mittel in der Emulsion so auszuwäh-Emulsion oder das Aggregat oder beide gefärbt wer- len, daß ein Schaum erhalten werden kann, der nach den, um z.B. die Deckenoberfläche grasähnlich zu Anhalten des Rührens stabil ist. Man kann einen machen. Weiterhin ist es möglich, durch solch eine Schaum herstellen, der 10 Minuten nach Anhalten faserige Oberfläche Gras wachsen zu lassen, um auf des Rührens stabil ist, und bei Verwendung von diese Weise eine Spieloberfläche aus Gras zu schaf- io oberflächenaktiven Mitteln, von denen bekannt ist, fen mit gegen Zerstörung geschützten Graswurzeln. daß sie die Schaumbildung fördern, können Schäume

Das verwendete teilchenförmige Material wird in erhalten werden, die unter geeigneten Bedingungen einem bestimmten Ausmaß die Mengen der ober- mehrere Tage oder sogar Wochen stabil sind. Die flächenaktiven Mittel, steuern, die in der Emulsion nichtionischen oberflächenaktiven Mittel und die zur Erhaltung bester Ergebnisse verwendet werden 15 bereits erwähnten Aminoxyde sind für die Förderung sollen. Wiederum kann die Einstellung der Verhält- der Schaumbildung geeignet. Im allgemeinen ist es nisse der Emulsionsbestandteile, die zur Erreichung notwendig, den Schaum nicht einem Druck zu unteroptimaler Ergebnisse mit irgendeinem besonderen werfen oder nicht der offenen Atmosphäre auszuteilchenförmigen Material erforderlich sein können, setzen, wenn er erhalten werden soll. Die Schaumleicht durch einfachen Versuch gefunden werden. 20 struktur von Schaum bricht gewöhnlich zusammen,

Die Mengen und Arten der oberflächenaktiven wenn der Schaum in eine dünne Schicht verteilt Mittel und die Wassermenge in einem besonderen wird, beispielsweise bei Bildung einer Oberfläche Gemisch steuern die Geschwindigkeit, mit welcher über einen großen Oberflächenbereich und/oder wenn die Emulsion zusammenbricht und das teilchenför- er Druck unterworfen wird, beispielsweise beim WaI-mige Aggregat in diesem Gemisch überzieht. Ein 25 zen einer solchen Oberfläche oder bei der Verfor-Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nach Be- mung des geschäumten Materials,
endigung des Mischens des Demulgiermittels, Aggre- Ein Gemisch, nachfolgend als braun beschrieben, gats und der Emulsion die Emulsion schnell unter wird verwendet, wenn die Beschichtung während Beziehen der Teilchen zusammenbricht. Wenn die oder nach der Verformung gewünscht wird. Wenn Demulgiermittelmenge ziemlich niedrig ist, beispiels- 30 die Beschichtung vor der Verformung gewünscht weise 0,3 Gewichtsprozent, bezogen auf das Gewicht wird, wird ein Gemisch verwendet, das nachfolgend des teilchenförmigen Materials von Kalkstein, kann als schwarz beschrieben wird. Sehr allgemein bedie Emulsion eine Zeitdauer von beispielsweise zeichnet, erhält man .ein braunes Gemisch durch Ein-10 Minuten benötigen, um zusammenzubrechen und schließen von mehr Wasser oder mehr oberflächendie Teilchen zu überziehen. Auch diese Zeitdauer ist 35 aktiven Mitteln, als dies zur Erhaltung eines schwarnoch sehr kurz, im Vergleich zu der Zeitdauer, die zen Gemischs erforderlich ist. Wenn eine Oberbei herkömmlichen anionischen Emulsionen für das flächenschicht bzw. Appretur auf einen Oberflächen-Zusammenbrechen erforderlich ist. Bei optimalen bereich aufgebracht werden soll, ist es im allgemeinen Demulgiermittelmengeii können Zeiten von 5 Minuten am zweckmäßigsten, ein braunes Gemisch zu ver- oder weniger insgesamt benötigt werden, die nach 40 wenden, weil dann die Bildung des Gemischs und dem Mischen für das Zusammenbrechen erforderlich Anbringung desselben zur Bildung einer Oberflächensind. Wenn beispielsweise 0,5% Kalkstein verwendet beschichtung insgesamt als einziges Arbeitsverfahren wird, ist es leicht möglich, die Wassermenge so ein- innerhalb weniger Minuten durchgeführt werden zustellen, daß das Zusammenbrechen innerhalb von kann. Ein braunes Gemisch hat weiterhin den Vor-2 oder 3 Minuten oder weniger nach dem Anfangs- 45 teil, daß es bei langer Zeitdauer des Rührens, beimischen erfolgt. .;.·;.-.. spielsweise 1 Stunde, flüssig und braun bleibt.

Die beschichteten Teilchen können zum Binden in Die beim Aufbringen eines braunen Gemischs

irgendeiner gewünschten Form verwendet werden, erhaltene Oberfläche ist im wesentlichen sofort nach

beispielsweise in einem Formstein oder in einer Beschichtung der Teilchen oder von einem schwar-

Deckenoberfläche. So kann beispielsweise das Ver- 5° zen Gemisch, sobald der Schaum zusammenbricht,

fahren zur Beschichtung einer Schlämme über einer abriebresistent. So kann sie dann jedem normalen

Oberfläche in einer Weise, die dem Schlämmschließ- Gebrauch widerstehen. Wenn daher die Oberfläche

verfahren ähnelt, zur Bildung einer abriebwider- die abriebwiderstandsfähige Oberfläche einer Straße

standsfähigen Oberfläche oder zur Bildung einer ist, kann sie dem normalen Verkehr meist unmittel-

Zwischenbindeschicht verwendet werden. 55 bar nach dem Auftragen unterworfen werden. Es ist

Das Zusammenbrechen der Emulsion und das nicht notwendig, die Straßenoberfläche für den VerBeschichten des Aggregats kann entweder im wesent- kehr zu sperren, und man kann dem Verkehr die so liehen ganz erfolgen, bevor das Gemisch in die ge- behandelte Oberfläche innerhalb weniger Minuten wünschte Form gebracht ist oder aber während oder übergeben.

nach der Formgebung des Gemischs. Wenn die 60 Die Gesamtmenge des in dem Verfahren erforder-

Emulsion zusammenbricht und die Beschichtung er- liehen Wassers kann durch die Emulsion vor dem

folgt, bleibt im wesentlichen kein freies bituminöses Mischen mit dem Aggregat geschaffen werden, oder

Matrial hi der wäßrigen Phase. Normalerweise setzt es kann zusätzliches Wasser zugegeben werden, wenn

sich das Gemisch vor dem Auftrag ab. Jedoch hat es in das Aggregat gemischt wird,

fortdauerndes Mischen nach dem Zusammenbrechen ⁶5 Das Gemisch kann auch bei Regen verwendet

der Emulsion die Bildung einer Schaumstruktur zum werden und wurde sogar aufgebracht, während die

Ergebnis, die die Aggregatteilchen überzogen mit im Oberfläche in der gesamten Zeit unter Wasser stand,

wesentlichen dem gesamten bituminösen Material Diese Eigenschaften stehen in bemerkenswertem

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Gegensatz zu den Eigenschaften aller bekannten Gewichtsteile

Schlämmverschließverfahren, die die Auswahl von Di-Natriumsalz von 4-dodecylierter Di-

trocknenden Wetterbedingungen erfordern und dar- phenyläther-disulfonsäure (im Handel

über hinaus es nötig machen, daß die Oberfläche erhältliches Produkt, 45% aktiv) ... 1,6

vollständig für den Verkehr von V2 Stunde bis zu 5 Nonylphenoläthylenoxyd-Kondensat,
8 Stunden oder mehr gesperrt wird. das 9 Mol Äthylenoxyd pro Mol No- ■

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen nylphenol enthielt 0,16

Schlämmbeschichtungsverfahrens besteht darin, daß Ν,Ν-Dimethyl-N-dodecylammoxyd

man das gleiche Gemisch zum Auffüllen von Ver- (imHandel erhältliches Produkt, 30%

tiefungen in der Straßendecke oder sogar von ge- 10 aktiv) 0,32

fährlichen Schlaglöchern verwenden kann. Vor dem 5% Gewicht/Gewicht Leimlösung in

Auftragen des Gemischs von Aggregat und Emulsion Wasser 2,14

auf den Oberflächenbereich kann eine Klebebeschich-

tung verwendet werden. Das Aggregat und der trockene Kalk wurden in

Die in dem Schlämmbeschichtungsverfahren nach 15 dem Mischer gewogen und das vorgemischte Wasser der Erfindung verwendeten Aggregate sind im all- und die Emulsion eingeführt, wobei das Mischen bei gemeinen aber nicht immer fern sortiert. Wenn eine atmosphärischer Temperatur, beispielsweise 21° C, rauhe Oberfläche gewünscht wird, wird eine Schicht durchgeführt wurde. Innerhalb 1 Minute war das von gröberem Splitt, z. B. 20 mm, auf die Straße Aggregat beschichtet, und innerhalb von 2 Minuten nach dem obigen Verfahren als Oberflächenverband 20 hatte sich eine Schaumstruktur entwickelt, wobei in aufgebracht, und danach folgt das oben beschriebene diesem Zustand durch Quetscher oder, durch Auf-Schlämmbeschichtungsverfahren, welches sicherstellt, tragungsbehälter auf einer Straßenoberfläche aufgedaß der Splitt nicht lose wird. Die nachfolgenden tragen wurde, die vorausgehend eine Klebebeschich-Beispiele erläutern die Erfindung. rung von kationischer Bitumenemulsion erhalten

. -I₁ 25 hatte. Kurz nach dem Auftragen verlor die Schlämme

Beispiel 1 Jj₁₁₆ Schaumstruktur, und darauf wurde eine.wider-

Ein Gemisch für Schlämmbeschichtung einer standsfähige Oberfläche gebildet. Sie wurde vorzugs-Straßenoberfläche oder einer Flugplatzrollbahn nach weise gewalzt, um sie , zu verdichten und Wasser einem Verfahren, das in vieler Hinsicht dem auszupressen. Die Zeit bis zum Verschwinden des Schlämmverschließen ähnelt, wurde hergestellt durch 30 Schaums war von der vorhandenen Wassermenge Mischen der nachfolgenden Bestandteile in einem und der Umgebungstemperatur abhängig, aber unter mechanischen Mischer: geeigneten Bedingungen war sie geringer als 5 Mi

nuten. Wenn die Zeitdauer· länger war, wurden die

, . Gewichtsteile Bestandteile des Gemischs so eingestellt, daß sie ver-

2,5 mm Kalkstein 134 35 ringert wurde. Beispielsweise wurde die Additiv-Scharfer Sand 90 menge zu der labilen Emulsion verringert. -Die

Calciumhydroxid (gelöschter Kalk) ... 2 Schlämme war gegenüber Regen in allen Stufen

Wasser 40 widerstandsfähig. Die Oberfläche konnte dem Ver-

Labile Bitumenemulsion 40 kehr freigegeben werden, sobald sich die widerPlus Additive 40 standsfähige Fläche gebildet hatte (d. h. innerhalb

weniger als 5 Minuten nach dem Aufbringen), aber

Das Gemisch von Kalkstein, Kalk und Sand ist vorzugsweise wurde sie zuerst gewalzt,
ein selbstbindendes Gemisch und hat die nachfol- Die Menge des verwendeten Wassers konnte ent-

gende Zusammensetzung: sprechend der Reaktionsfähigkeit und der Größen-

45 einstufung der Aggregate und ebenso nach der vor-

% geht durch 5-mm-Sieb 100% herrschenden Temperatur abgeändert werden. Wenn

% geht durch Sieb Nr. 7 95 bis 100% beispielsweise das Mischen bei 15° C bewirkt wurde,

% geht durch Sieb Nr. 14 70 bis 95 % wurden 20 an Stelle von 40 Teilen Wasser verwendet.

% geht durch Sieb Nr. 25 55 bis 70% Wenn ein Bitumen mit einem Erweichungstiefenwert

% geht durch Sieb Nr. 52 30 bis 45% 50 von 280/ 320 und bei einer Temperatur von 15° C

% geht durch Sieb Nr. 100 ... 10 bis 25 % verarbeitet wurde, waren 30 Teile Wasser notwendig.

% geht durch Sieb Nr. 200 ... 3 bis 10% Bei geeigneten, weiteren Abänderungen der Menge

des Wassers oder des Emulgiermittels oder des Er-

(Die Angaben sind British Standard Sieve Numbers) weichungstiefenwertes des Bitumens ist es möglich,

55 dieses Verfahren bei Temperaturen bis zum Gefrier-

Die Bitumenemulsion war der Basis nach eine punkt (0° C) durchzuführen,
labile Emulsion, die durch Dispergieren von Bitumen

in verdünntem Alkali nach einem Standardverfahren Beispiel 2

(beispielsweise nach der britischen Patentschrift Ein Wandermischer, ausgestattet mit getrennten

226 032) hergestellt wurde. Sie hat einen Bitumen- 60 Trichtern für Aggregate, Kalk, Wasser und Bitumengehalt von 65%, wobei das verwendete Bitumen emulsion und ebenso ausgestattet mit zwei Mischeinen Erweichungstiefenwert von 190 bis 210 hat abteilungen und einem Auftragegerät, wurde zur (gemessen durch das Institute of Petroleum method, Anbringung eines Oberflächenauftrags auf eine 49/63). Die nachfolgenden Zugaben wurden vor- Straßenoberfläche oder Flugplatzrollbahn verwendet, genommen, bevor sie mit dem Aggregat gemischt ⁶5 Der Kalkstein und Sand waren von der gleichen wurden, wobei die Zugaben selbst in der angegebenen Größe wie im Beispiel 1, wurden aber vorgemischt, Reihenfolge gemischt und zu 100 Gewichtsteilen und die verwendete Bitumenemulsion war die gleiche labile Bitumenemulsion zugegeben wurden. wie im Beispiel 1. Das Gemisch von Kalkstein und

13 14

Sand, der Kalk und die Bitumenemulsion wurden daß an Stelle «ines Gemischs von Sand und Kalkaus ihren Trichtern in die erste Mischerabteilung in stein ein einzelnes Granitaggregat verwendet wurde,' den im Beispiel 1 angegebenen Verhältnissen abge- das der nachfolgenden Größenabstufung entsprach: messen, jedoch war die verwendete Wassermenge

50 Gewichtsteile. Die Bestandteile wurden zunächst 5 Durchlaufen von Sieb 5 mm 100%

in einer Abteilung und dann in der zweiten gemischt, Durchlaufen von Sieb Nr. 7 95 bis 100%

und die Gesamtmischzeit, vor der Zuführung zu dem Durchlaufen von Sieb Nr. 14 57 bis 93 %

Auftraggerät, war im wesentlichen geringer als 1 Mi- Durchlaufen von Sieb Nr. 25 35 bis 68 %

nute. Das Gemisch in dem Auftragbehälter war Durchlaufen von Sieb Nr. 52 20 bis 45 %

braun, woraus zu erkennen war, daß ein großer An- 10 Durchlaufen von Sieb Nr. 100 ... 10 bis 25%

teil des Bitumens noch in der Emulsionsform war, Durchlaufen von Sieb Nr. 200 ... 5 bis 15% und das Aggregat war noch teilweise unbeschichtet,

und das Gemisch hatte eine sehr flüssige Konsistenz. Unter Verwendung des gleichen Verfahrens wie Das Auftraggerät wurde auf die Ablagerung einer im Beispiel 2 wurde ein ähnliches Ergebnis erhalten. Schicht von ungefähr 5 mm Stärke auf die zu be- 15 Beim Schlämmverschließen von Straßen, zum Unschichtende Oberfläche eingestellt. Während des terschied von Flugplatzstart- und -landebahnen, wird Mischens und des Auftragens wanderte der Mischer die' Verwendung ernes einzigen Aggregats vorgemit 2,5 km pro Stunde. Innerhalb 1 Minute war die zogen, wie Apanit, das einen höheren Bremswider-Oberfläche widerstandsfähig gegenüber dem Ver- stand hat als dies bei Kalkstein plus Sand möglich ist. kenr. Nachdem die widerstandsfähige Ausführung 20 " . . .. .
gebildet war, fuhr eine Reifenwalze über die Ober- ueispiei 4
fläche, um sie zusammenzudrücken und Wasser und Eine Zubereitung zur Oberflächenbehandlung von Schaum aus der Oberfläche herauszuquetschen. Es Rennstrecken unter Dach wurde aus den nachfolgenflossen im wesentlichen klares Wasser und weißer den Bestandteilen hergestellt:
Schaum ab. 35

Durch geeignete Einstellung der Mengen von . Gewichtsteile

Wasser und Emulsionsbestandteilen konnte dieses Kautschukkrümel, 3 mm 75

Verfahren bei Temperaturen ,bis zum Gefrierpunkt Calciumhydroxyd (gelöschter Kalk) .. 6

und während des Regens durchgeführt werden. Diese Glasfaser, 3 mm 12

Beschichtung wurde auf einer Oberfläche durchge- 30 Wasser 18

führt, die die gesamte Zeit unter Wasser stand. Bituminöse Emulsion (wie Beispiel 1) 54

Beispiel 3 Es wurde ein schwarzes, überzogenes Gemisch

nach 2 Minuten Mischen und eine regenwiderstands-

Ein Gemisch, das im wesentlichen das gleiche wie 35 fähige Oberfläche erhalten, die nach Auftragen inner-

im Beispiel 2 war, wurde verwendet, ausgenommen, halb 1 Minute begangen werden konnte.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Suspensionen von mit bituminösen Stoffen beschichteten Mineralstoffteilchen oder Fasern durch Vermischen der Mineralien oder Fasern mit einer bituminöse Stoffe und einen anionenaktiven Emulgator enthaltenden wäßrigen Emulsion unter gleichzeitiger Zugabe eines anorganischen Demulgiermittels, dadurch gekennzeichnet, daß Mineralstoffteilchen einer Korngröße von bis zu 5 mm oder Fasern einer durchschnittlichen Länge von 3 bis 50 mm mit einer 50- bis 75gewichtsprozentigen, an sich labilen, wäßrigen alkalischen Bitumenemulsion, die, bezogen auf das Gewicht der labilen Emulsion,

a) 0,1 bis 5,0 Gewichtsprozent eines Sulfonats von aliphatisch-substituierten Diphenyläthern als anionisches oberflächenaktives Mittel,

b) bis zu 1,0 Gewichtsprozent eines nichtionischen oberflächenaktiven Mittels,

c) bis zu 1,0 Gewichtsprozent eines höheren aliphatischen Aminooxyds, ^s5

d) 0 bis zu 5,0 Gewichtsprozent Harzseife und

e) 0 bis zu 5,0 Gewichtsprozent lösliches Protein, wie Kasein oder Leim,