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Verfahren zum Herstellen lagerfähiger Bitumenemulsionen, insbesondere
für den Straßenbau Gegenstand der 'Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen lagerfähiger
Bitumenemulsionen, insbesondere für den Straßenbau, in nichtflüssiger oder zähflüssiger
Form, die nach Erwärmung mit Wasser fertiggemacht werden, aus Bitumen, Teerpech
o. dgl. und Hilfsstoffen., welche die Oberflächenspannung des Bitumens herabsetzen.
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Kennzeichen der Emulsion nach der Erfindung ist, daß etwa 8
% Wasser mit 8o oio und mehr bituminösen Stoffen und mit höchstens 8 0f,
Emulgatoren emulgiert werden, wobei Stoffe zum Plastischmachen, wie Alkyltartrate
oder aromatische Alkohole, und Schutzkolloide, wie tierischer und pflanzlicher Leim,
sowie Körper, wie Gummi, Harze, zugesetzt werden.
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Emulsionen ähnlicher Zusammensetzung sind bekannt, doch hatten diese
einen geringeren Bitumen- und einen höheren Wassergehalt. Insbesondere waren, die
bekannten Emulsionen nur begrenzt lagerfähig, da sie durch Oxydation an der Luft
zerfielen. Infolgedessen war es notwendig, die bekannten Emulsionen unter Luftabschluß
zu lagern und möglichst rasch zu verarbeiten.
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Im Gegensatz zu den bekannten Emulsionen ist die Emulsion nach der
Erfindung stabil und infolgedessen unbegrenzt Lager- und versandfähig. Sie ist bei
gewöhnlicher Temperatur fest oder zähflüssig. Durch Erwärmen und Mischen mit Wasser
kann sie unmittelbar an der Verbrauchsstelle verwendungsfähig und unbeständig gemacht
werden, dergestalt, daß sie beim Aufbringen . z. B. auf die Straßendecke zerfällt.
Gegen Oxydation durch die Luft ist die Emulsion nach der Erfindung unempfindlich.
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Sie ist eine sogenannte inverse Emulsion, bei der das Wasser im Bindemittel
verteilt ist (Durchmesser der Tröpfchen ungefähr 1%laoo mm). - Die Instabilität
der am Gebrauchsort erhitzten und mit Wasser versetzten Emulsion nach der Erfindung
ist keine Funktion ihres chemischen Zustandes, sondern eine Funktion der Temperatur,
d. h. sie ist oberhalb einer durch ihre Zusammensetzung regelbaren Temperaturgrenze
stabil und zerfällt, wenn sie unter diese Temperaturgrenze (qo bis 5o° C) abgekühlt
wird. Unterhalb dieser Temperaturgrenze erstarrt die Emulsion; und der größte Teil
des in ihr enthaltenen Wassers wird ausgeschieden.
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Die Emulsion ,nach der Erfindung ist infolge ihrer Unempfindlichkeit
gegen Atmosphäreneinflüsse ohne besondere Vorsichtsmaßnahme versand- und lagerfähig,
braucht also nicht in luftdicht verschlossenen Behältern aufbewahrt zu werden.
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Sollte selbst bei der Winterlagerung von Emulsionsbehältern an der
Straße im Freien zur Vorbereitung der Straßenarbeiten im Frühjahr ein Behälter beschädigt
werden und der Inhalt herausfließen, so ist der Inhalt
doch nicht
für die Verwendung verloren, auch dann nicht, wenn er sich auf dem Boden ausgebreitet
hat und monatelang der Luft ausgesetzt bleibt. Will man die Emulsion dann wieder
verwenden, dann genügt es, die ausgelaufene Masse wieder aufzunehmen, wobei die
Masse nach Erwärmen sofort wieder verwendbar ist.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil ist, daß die Emulsion an der Luft
nur sehr langsam hart wird, während der auf die Straße aufgebrachte Belag während
mehrerer Jahre in bestimmtem Maße bildsam bleibt.
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Hierin besteht ein außerordentlicher Vorteil bezüglich des Zustandes
der Straße. Schlaglöcher werden nicht größer, sondern im Gegenteil, es kommt, wie
beobachtet wurde, sogar vor, daß sich Löcher teilweise wieder schließen, indem die
Ränder der Löcher infolge des Fahrzeugverkehrs auf der Straße nach innen zu ausgewalzt
werden.
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Die Emulsion nach der Erfindung kann zu verschiedenen Zwecken benutzt
werden, z. B. als Oberflächenüberzug, Gleitschutzdecke, zum Neuprofilieren, zum
Überziehen von Makadam usw. Außerdem kann man. wenn aus irgendeinem Grunde die Arbeit
eingestellt werden muß, bevor der ganze Inhalt der das Erzeugnis enthaltenden Kessel
verbraucht ist, die Kessel verlassen, ohne irgendwelche besonderen Maßnahmen treffen
zu müssen, und die Arbeit kann zu jedem beliebigen Zeitpunkt wiederaufgenommen werden.
Das Erzeugnis wird dadurch nicht verändert. Es ist möglich, das Erzeugnis gemäß
dem Verfahren der Erfindung unbegrenzt oft zu erwärmen und an der Luft abzukühlen,
ohne daß dies irgendwie nachteilig wäre. Nach Ausbreitung auf der Straße wird dagegen
die Emulsion infolge der Abkühlung durch Trennung des größten Teiles des Wassers
von der bituminösen Masse, wobei auch das Emulgierungsmittel größtenteils mit abgeschieden
wird, sehr schnell stabil.
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Die Emulsion nach der Erfindung ist infolge ihrer hohen Haftfähigkeit
besonders gut geeignet für feuchte, tiefliegende Straßen, wo ein anderer Straßenbelag
nicht mehr hält.
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Die Teerbitumina werden gewöhnlich bei sehr hoher Temperatur (iq.o
bis 16o° C) aufgebracht. Die beim Ausbreiten der Emulsion als Straßenbelag einzuhaltende
Temperatur liegt bei etwa 8o° C und, darf infolge der Gegenwart von Wasser ioo°
C nicht überschreiten.
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Die Arbeit ist bei jedem Wetter möglich, auch auf feuchten Straßen
und bei Regen. Man kann z. B. wenigstens 25o Tage im Jahre arbeiten, während es
bisher nur an ioo Tagen möglich war, derartige Straßenarbeiten durchzuführen. Weiter
ermöglicht die Verwendung der inversen Emulsion die wirtschaftliche Herstellung
von dicken Decken (in einer einzigen Schicht), während man bei bekannten Verfahren
mehrere Schichten herstellen mußte. Regen, der sonst ein Feind von Straßenemulsionen
ist, wirkt geradezu als Haftmittel, indem er die Abkühlung beschleunigt. Im übrigen
ist die Emulsion, da sie invers ist. gegen Regen unempfindlich.
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Die Emulsion nach der Erfindung enthält a) Plastifizierungsmittel,wie
Weinsäureester, z. B. Butyl-, Amyl-, Glyceryl-, Benzylester, höhere Ester der aliphatischen
Reihe, Phthalsäureester usw.; b) Expansionsmittel (Ausbreitungsmittel), wie höhere
Ester des Glycerins, geschmolzenes Gummi, höhere Alkohole, deren Zusatz selbst in
sehr geringen Mengen (i °(o) die Bildung sehr dünner Schichten aus der Masse ermöglicht.
(Mit Vorteil sind die Öle, Fette und Rückstände der Fett- und ölreinigung, -verarbeitung
und -herstellung benutzbar. Hierdurch wird einerseits die leichte Bildung der Emulsion
ermöglicht ohne besonderen Aufwand an mechanischer Energie, das Einbringen von Wasser
in das System erleichtert und andererseits eine beträchtlich erhöhte Haftfähigkeit
des Erzeugnisses an den Teilen einer Straße erreicht, unabhängig von der Art der
Straße, z. B. Makadam oder Asphalt, Beton, Steinpflaster, Holzpflaster, Ziegelpflaster)
; c) Flußmittel, die sparsam gebraucht werden können und gleichzeitig mit dem Seifenwasser
bei der Erstarrung der Emulsion nach ihrer Ausbreitung auf der Straße in sehr großer
Menge ausgeschieden werden. (Da ein Teil der Flußmittel ausgeschieden ist, hat die
erstarrte Masse einen Erweichungspunkt, der weit oberhalb des ursprünglichen liegt.)
Beispiele für die Zusammensetzung von Emulsionen nach der Erfindung sind die folgenden:
| i. Petroleumasphalt . . . . . . . . . . . . 53 Teile |
| Teerpech..... ............ 29 - |
| Steinkohlenteeröl............ q. - |
| Seife ....... .... 2 - |
| Plastifizierungs-, Stabilisie- |
| rungs- und Ausdehnungsmittel 2 - |
| Wasser .................... io - |
| 2. Bitumen ................... 7 - |
| Teerpech..... ............ 75 - |
| Steinkohlenteeröl............ 7 - |
| Seife und Verbesserungsstoffe 5 - |
| Wasser .................... 6 - |
Beide Beispiele zeigen ohne weiteres den hohen Gehalt an festen. Kohlenwasserstoffen
und den niedrigen Wassergehalt.
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Zum Verarbeiten der Emulsion nach der Erfindung können die für ähnliche
Straßenarbeiten üblichen Geräte Verwendung finden.
Mittels dieser
Geräte kann die Emulsion am Verbrauchsort ohne weiteres aus ihrem festen oder dickflüssigen
in den Gebrauchszustand übergeführt -werden, vorzugsweise durch Zusetzen von Wasser,
das z. B. zu 5o °/o in das Endprodukt eingebracht wird. Infolgedessen braucht man
nur die feste oder zähflüssige vorbearbeitete Emulsion zu versenden, wodurch an
Frachtkosten in hohem Maße gespart wird. ,