DE2161689A1 - Verfahren zum gleichzeitigen Mischen und Aufbringen von Substanzen, insbesondere Bindern durch Sprühmischen - Google Patents

Description

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Anmelderin: Officine Meccaniche "Marini" ========== Alfonsine (Ravenna) / Italien

Verfahren zum gleichzeitigen Mischen und Aufbringen von Substanzen, insbesondere Bindern, durch Sprühmischen

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zum gleichzeitigen Mischen und Aufbringen einer Anzahl von Substanzen auf einer Oberfläche durch Mischen der Spraystrahlen der Substanzen auf deren Weg von den Sprühdüsen zu der erwähnten Oberfläche; die Erfindung bezieht sich insbesondere auf ein Verfahren zum Mischen von Bindern wie Bitumen, Asphalt, Teer und dergl., mit Polymeren, wie einem Gummilatex, und zum gleichzeitigen Aufbringen der sich ergebenden Mischung auf eine Oberfläche.

Im allgemeinen werden Bitumen, Teere und Asphalte in Mischung mit Polymeren und Bindern für Steinaggregate beim Pflastern von Straßen und für Straßenoberflächen im allgemeinen benutzt. Ein anderes wichtiges Anwendungsgebiet dieser Mischungen ist die Herstellung von Isolationsschichten und Schutzschichten gegen !Feuchtigkeit. .

Man benutzt diese Materialien sicherlich deswegen so weitverbreitet, weil sie in großen Mengen und billig zur Veri'Ur.un,'¹: stehen. Bitumen jedoch, una in noch größerem Ausmaß Teere und Asphalte, haben einige Eigenschaften, die, obwohl nicrit/ negativ zu nenriun, υ icher Lieh nicht wünschenswert sind. Die erato αϊ(.τ;οΓ Eigenschaften ist ihre Empfindlichkeit i';e,";eriuiüer Wärme und ihre ungenügende Nachgiebigkeit.

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Aus diesen Eigenschaften folgt die starke Brüchigkeit dieser Substanzen bei niedrigen Temperaturen und ihr ausgeprägtes Kriechen bei höheren Temperaturen. Die moderne Ingenieurtechnik hat diese Nachteile durch Beimischen von unterschiedlichen Prozenten von synthetischen oder natürlichen Polymeren zu diesen Bindern auf Basis von Bitumen, Teer und Asphalt überwunden. Experten ziehen Gummilatices und Elastomere im allgemeinen vor. Das einfachste und am besten bekannte System

" ist zweifellos das Mischen einer wässerigen Emulsion eines' natürlichen oder synthetischen Latex oder eines anderen Polymers mit geschmolzenem Bitumen unter dauerndem Rühren. Dabei handelt es sich jedoch um ein mühsames, langwieriges und teures System, da das Beimischen des Polymers vorsichtig vorgenommen werden muß, um Schaumbildung in der Mischung zu verhüten. Wenn, außerdem, einmal eine wasserfreie Bitumen-Gummi-Binder-Mischung vorliegt, so muß diese in Transporttrommeln gegeben werden, und man muß die Mischung abkühlen

h lassen, da die hohe Lagertemperatur, die man für Bitumen im allgemeinen benutzt, der Mischung schaden und die Trennung des Polymers von dem Bitumen oder dem Teer begünstigen könnte; infolgedessen muß man bei diesem System die Binder-Mischung an Ort und Stelle wieder aufschmelzen, um sie verwendbar zu machen, und dieses Erfordernis erhöht die Anwendungskosten erheblich.

Anstelle des Verflüssigens durch Schmelzen können diese

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Materialien auch mit Lösungsmitteln verflüssigt werden, um mischbar zu werden. Wenn die Lösungsmittel für das Bitumen, den Teer oder den Asphalt und das Lösungsmittel für den Gummi oder das andere Polymer untereinander mischbar sind, dann ist es möglich, eine Mischung des Gummis oder des Polymers mit irgendeiner dieser drei Substanzen herzustellen.

Schließlich können Bitumen, Teere und Asphalte durch Emulgierung verflüssigt werden. Es ist tatsächlich bekannt, Mischungen aus Bitumen- oder Teer-Emulsionen mit Latices aus natürlichem und synthetischem Gummi oder anderen Polymeren für wasserfeste Schichten für die Oberflächenbehandlung von Straßen und Konstruktionen jeder Art zu benutzen. Die bisher bekannten Systeme benutzten eine Mischung eines anionischen Latex und einer anionischen Bitumen-Emulsion, welche gleichzeitig mit einem Fällmittel aufgebracht werden, wie beispielsweise einem mehrwertigen Metallsalz, einem mit Wasser mischbaren organischen Lösemittel oder einer Emulgierlösung entgegengesetzter Ladung. Logischerweise können diese Faktoren auch umgekehrt sein, nämlich: Eine kationische Bitumen-Emulsion mit einem kationischen Latex könnte zusammen mit einer Lösung eines anionischen Emulgator-Wirkstoffs benutzt werden. Die mehrwertigen Metallsalze, die wasserlöslichen organischen Lösemittel, die Lösung eines Emulgierungswirkstoffs mit einer Ladung, die der der Biturnen-Emulsion entgegengesetzt ist, dienten dazu, den Latex und die Bitumen-Emulsion zu koagulieren

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und einen homogenen Film aus Bitumen-Gummi abzulagern. Die Verwendung solcher Emulsionen trifft jedoch hauptsächlich auf die Schwierigkeit j das Wasser vollständig in einer so ausreichend kurzen Zeit zu eliminieren, wie es erforderlich wäre, um ein gutes Anhaften der erzeugten Bindermischung auf dem Substrat auch bei ungünstigen Wetterbedingungen und dann, wenn das Substrat ungünstiger Beschaffenheit ist, zu gewährleisten.

Die vorliegende Erfindung beseitigt die Nachteile der oben erwähnten Systeme zum Mischen und Aufbringen durch ein Verfahren, bei dem die Teere, Asphalte oder Bitumen mit dem Elastomer, oder dem Polymer im allgemeinen, zum Zeitpunkt ihrer Anwendung einem Sprüh-Misch-Prozess unterworfen werden. Dieses Verfahren ist auf die oben aufgeführten Substanzen am<\rendbar, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob diese in geschmolzenem Zustand, in Lösung, oder schließlich in emulgiertem Zustand vorliegen, und mit Hilfe dieses Verfahrens erzielt man völlig homogene und gleichmäßige Mischungen, wobei die Proportionen der Einzelbestandteile der Mischung vollkommen und genau dosiert werden können.

Der Mischprozess nach der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß man die zu mischenden Substanzen gleichzeitig versprüht, und zwar jede Substanz durch wenigstens eine ge-

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sonderte Sprühdüse, wobei diese Düsen aufeinander zu geneigt sind j so daß die Sprühstrahlen der feinverteilten Substanzen, die aus jeder einzelnen Düse austreten, aufeinander zulaufen und zu einem einzigen Düsenstrahl zusammenlaufen, bevor dieser Düsenstrahl auf der zu behandelnden Oberfläche auftrifft. In diesem Düsenstrahl werden die Tröpfchen der feinverteilten Substanzen innig miteinander gemischt, und zwar dadurch, daß sie aufeinandertreffen und sich gegenseitig durchdringen, und zwar sowohl auf ihrer Plugbahn als auch nach ihrem Auftreffen auf der erwähnten Oberfläche; das Ergebnis ist eine homogene Schicht, die aus einer völligen Mischung des Polymers mit den bitumen, Asphalt oder Teer besteht.

Für uie Zwecke des Verfahrens ist es völlig gleichgültig, wie die zu mischenden Substanzen so weit verflüssigt worden sind, daL· sie versprüht werden können. Mit anderen Worten ist das Verfahren anwendbar auf Substanzen, Vielehe auf irgendeine passende Methode flüssig gemacht worden sind, wie beispielsweise aurch Schmelzen, Emulgieren oder Verdünnen in einer Lösung.

In Abhängigkeit von der für die Verflüssigung ausgewählten Methode können gewisse Maßnahmen ergriffen werden, um die besten Resultate zu erhalten. Einige dieser Maßnahmen werden nachstehend beschrieben. Diese Maßnahmen stellen aber nur Varianten oder Anpassungen desselben Sprühmischverfahrens aar und fallen daher alle in den Schutzumfang der Erfindung.

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Nach einem Hauptmerkmal der Erfindung ist jede Substanz, welche in die Mischung eintritt, in einem gesonderten Behälter gespeichert und tritt durch eine oder mehrere Leitungen aus, wobei jede Leitung in einer oder mehreren Sprühdüsen endet. V/enn die Materialien durch Schmelzen verflüssigt worden sind, ist die Temperatur in diesen Behältern vorbestimmt durch den Verflüssigungsgrad, v/elcher den Substanzen erteilt werden muß. Dieser Vorgang bietet ebenfalls verschiedene Möglichkeiten, die Substanzen zu verändern und ihre Proportionen in der Mischung

P genau zu bestimmen. So kann die Menge eines jeden einzelnen, durch die Düsen versprühten Materials genau dadurch einreguliert werden, daß man entweder den Druck in seinem Behälter einreguliert j oder daß man die passende Anzahl von Düsen mit geeignetem Düsendurchmesser auswählt, oder schließlich daß man sich einer geeigneten Kombination dieser Faktoren bedient. Die aus den Düsen tretenden Spraystrahlen können so gerichtet werden, daß sie alle auf einen einzigen Punkt zulaufen und sich dort treffen, oder auch so, daß sie sich auf ihrem Weg zu der zu behandelnden

fc Oberfläche in mehreren Punkten treffen, obwohl die erstgenannte Methode vorzuziehen ist. Die innigste Mischung zweier Substanzen erhält man dadurch, daß man zwei Sprühstrahlen einer Substanz von einander gegenüberliegenden Seiten gegen den Sprühstrahl oder jeden Sprühstrahl der anderen Substanz laufen läßt.

Wenn die Aufgabe gestellt ist, einen Binder durch Mischen von geschmolzenem Bitumen, Asphalt oder Teer (oder deren Kombination)

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einerseits, mit einem Gummilatex oder einem anderen Polymer, anderer seits, herzustellen, dann muß der den Latex enthaltende Behälter auf Raumtemperatur gehalten werden, während Bitumen, Asphalt oder Teer in den anderen Behältern wenigstens auf der Schmelzpunkttemperatur der betreffenden Substanz gehalten werden muß. Jedes von diesen Behältern kommende Rohr endet in wenigstens zwei Düsen, die so gerichtet sind, daß ihre Sprühstrahlen aus mindestens zwei einander gegenüberliegenden Seiten in den Latex-Strahl eindringen.

Die hohen Temperaturen des Bitumen-, Teer- oder Asphalt-Spraystrahlg welcher in den Latex-Strahl eintritt, bewirkt, daß die Wasserbestandteile des letzteren verdampfen mit dem Ergebnis, daß dieser auf der zu behandelnden Oberfläche einen fast völlig freien Bitumen-Latex-Überzug bildet (oder einen Teer-Latex- bzw. einen Asphalt-Latex-Überzug), und zwar in Form eines Binders, desseir Exnzelmaterialien sorgsam gemischt sind. Alle Materialien werden unter Druck versprüht, wobei der Druck in jedem der Behälter von dem in den anderen Behältern unabhängig ist, wobei der Druck so bestimmt ist, daß er, zusammen mit dem Durehmesser der betreffenden Düsen, die Proportionen bestimmt, in denen der Inhalt der Behälter in die Mischung eintritt.

Wenn man, anstelle von geschmolzenem Bitumen, Teer oder Asphalt, deren wässrige Emulsionen benutzt, kann man mit dem vorliegenden Verfahren ohne die eingangs erwähnten Fällwirkstoffe auskommen.

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In einem solchen Pall wird aus wenigstens einer Düse eine anionische Bitumen-, Teer- oder Asphalt-Emulsion versprüht, und gleichzeitig aus einer anderen Düse ein synthetischer oder natürlicher Gummi oder ein anderes Polymer, das sowohl anionisch als auch kationisch sein kann, und schließlich aus einer oder mehreren weiteren Düsen eine kationische Teer-, oder Bitumen-Emulsion. Die sich daraus ergebenden Vorteile, bestehen darin, daß jede Latex-Sorte be- ^ nutzt werden kann und daß keine Pällwirkstoffe erforderlich sind, da die beiden Sorten der Bitumen-, Teer-, oder Asphalt-Emulsionen

sich gegenseitig ausfällen.

Es ist weiterhin möglich, einen kationischen Latex mit einer kationischen Bitumen- oder Teer-Emulsion vorzumischen und sie zusammen mit einer anionischen Bitumen- oder Teer-Emulsion zu versprühen. Man kann aber auch einen anionischen Latex mit einer Bitumen-Emulsion oder mit einer anionischen Teer-Emulsion mischen und zusammen mit einer kationischen Bitumen- oder Teer-Emulsion versprühen. Schließlich kann man einen anionischen Latex, der mit einer anionischen Bitumen- oder Teer-Emulsion vorgemischt worden ist, mit einem kationischen Latex zusammen versprühen, der mit einer kationischen Bitumen- oder Teer-Emulsion vorgemischt worden ist.

In diesem Falle umfaßt die Ausrüstung zwei Behälter für die

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Bitumen- oder Teer-Emulsion und einen Behälter für den Latex, wobei jeder Behälter über ein Rohr mit mindestens einer Düse verbunden ist. Die Endstücke der Rohre, welche die Düsen aufweisen, können aneinander befestigt sein und eine oder mehrere Spraykanonen bilden. In diesen Spraykanonen sind die Düsen so ausgerichtet, daß ihre Sprühstrahlen .zu einem einzigen Strahl konvergieren, bevor sie die zu behandelnde Oberfläche treffen.

Wenn die Sprühkanonen aus drei Düsen bestehen, dann sollen die beiden seitlichen Düsen die Bitumen-Emulsionen versprühen, und die mittlere Düse den Latex, wobei die seitlichen Düsen so ausgerichtet sind, daß ihre Sprühstrahlen unter einem spitzen Winkel in den Latex-Sprühstrahl einmünden. Vorzugsweise wird das Rohr bzw. die Rohre, welche die beiden Emulsionen fördern, und ebenso das Rohr, welches den Latex fördert, jeweils mit einem Regulierungshahn ausgestattet, wobei diese Hähne gleichzeitig entweder von Hand oder mittels Fernsteuerung betätigt werden können. Wie bereits erwähnt, werden auch die Emulsionen unter Druck versprüht, und die Bitumen/Latex-Verhältnisse in der Mischung können dadurch nach Belieben einjustiert werden, daß man die Drucke in den das Bitumen enthaltenden Behältern und in den das Polymer enthaltenden Behältern passend auswählt, oder aber auch dadurch, daß man die Düseridurchmesser passend auswählt, oder schließlich dadurch, daß man eine Kombination dieser beiden Systeme benutzt.

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Schließlich kann man das Verfahren nach der Erfindung auf Bitumen, Asphalte und dergl. anwenden, welche mittels Lösungsmitteln verflüssigt worden sind. Man kann Binder auf Bitumen-Polymer-Basis oder auf Teer-Polymer-Basis dadurch herstellen, daß man den Sprühstrahl des Bitumens oder des Teers, die mit organischen Lösemitteln verflüssigt worden sind, mit dem Sprühstrahl einer Lösung aus synthetischem oder natürlichem Gummi, oder einem Polymer im allgemeinen, mischt.

Wenn die benutzten Lösemittel, das Bitumen oder der Teer, und der Latex oder ein anderes Polymer gegenseitig mischbar sind, so wird die Polymer-Lösung ebenfalls mit der Bitumenoder Teer-Lösung sorgfältig durch Sprühmischen gemischt. Die Bitumen-Gummi-Lösung oder die Teer-Gummi-Lösung (denen man die gewünschte Viskosität in üblicher Weise dadurch verleiht, daß man die passenden Mengen von Lösungsmittel verwendet) können nach der vorliegenden Erfindung aufgebracht werden. Sobald φ die Lösungsmittel verdampft sind, verbleibt auf der behandelten Oberfläche ein festsitzender, homogener Teer-Gummi-Lack bzw. ein solcher Belag aus Bitumen-Gummi.

Zwei praktische Ausführungsbeispiele des Verfahrens werden nachstehend beschrieben:

Beispiel I

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Aus den seitlichen Düsen einer mit drei Düsen ausgestatteten Spraykanone wird Bitumen unter 2oo°C und bei einem Druck von 4 Atmosphären versprüht, während aus der Zentraldüse ein Gummilatex mit einer Konzentration von etwa 65$ unter einem Druck von 4 Atmosphären und bei Umgebungstemperatur versprüht wird. Das Versprühungsmaß der Düsen ist so eingestellt, daß der Latex 2o# des Bitumens beträgt. Dadurch, daß man die drei Sprühstrahlen in einem einzigen Punkt zusammenlaufen läßt, wird eine sorgfältige Mischung der Einzelkomponenten erzielt. Eine Schicht aus Bitumen-Latex schlägt sich auf der in Frage stehenden Oberfläche nieder, da das Wasser im Latex infolge der hohen Temperatur des Bitumens verdampft.

Die Vorteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß man jeden Binder benutzen kann, der einen Schmelzpunkt zwischen loo°C und 3oo°C aufweist, und alle auf Wasserbasis hergestellten Erzeugnisse, da das Wasser durch Verdampfen eliminiert wird.

Dieses Verfahren ist sehr vorteilhaft, wenn man irgendwelche | Straßen wassersicher machen will, da man Binder der gewünschten Härte benutzen kann.

Beispiel II

Mit Hilfe dieses Verfahrens kann man auch mit kalten Emulsionen oder Lösungen arbeiten, sei es aus Sicherheitsgründen, oder sei

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es wenn die zu behandelnde Oberfläche in einer Gegend liegt, die man nicht mit der den Behälter für das geschmolzene Bitumen oder für einen anderen Binder tragenden Maschine erreichen kann, so daß die den Behälter mit den Düsen oder der Spraykanone verbindenden Rohre eine solche Länge haben würden, daß der Binder zu viel Wärme verlieren würde, während er durch diese fließt, so-■daß er erhärten würde.

P Bei einer Emulsion läuft das Verfahren wie folgt ab: Aus einer seitlichen Düse wird eine kationische Bitumen-Emulsion versprüht, aus der Mitteldüse ein anionischer oder kationischer Gummilatex und aus der dritten Düse eine anionische Bitumenemulsion. Die Sprühstrahlen werden so ausgerichtet, daß sie in einem einzigen Punkt zusammentreffen, so daß, bedingt durch ihre entgegengesetzten Ladungen, die Emulsionen einander koagulieren: Auf der zu behandelnden Oberfläche wird ein Bitumen-Latex-Pilm abgelagert.

Der Nachteil dieser Verfahrensweise liegt im Vergleich zum ersten Beispiel darin, daß nicht alle Binder ohne weiteres in emulgierten Zustand gebracht werden können.

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Claims (9)

M 66 P Io2 Patentansprüche

1. Verfahren zum gleichzeitigen Mischen und Aufbringen von Spraysubstanzen auf Oberflächen, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: getrenntes Verflüssigen der zu mischenden Substanzen, Versprühen jeder der Substanzen durch wenigstens eine Düse und Ausrichten der aus den einzelnen Düsen austretenden Spraystrahlen derart, daß diese zusammenlaufen und einen einzigen Düsenstrahl bilden, bevor sie die zu behandelnde Oberfläche erreichen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spraystrahlen einer Einzelsubstanz mit den Spraystrahlen der anderen Einzelsubstanzen von wenigstens zwei gegenüberliegenden Seiten her zusammenlaufen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß alle Spraystrahlen der in die Mischung eingehenden Substanzen in einem Punkt zusammenlaufen.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einzelaubstanz der Mischung aus der aus Bitumen, Teer und Asphalt bestehenden Gruppe ausgewählt ist, während die andere Einzelsubstanz ein Polymer ist.

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5· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der aus Bitumen, Teer und Asphalt bestehenden Gruppe ausgewählte Einzelsubstanz durch Schmelzen verflüssigt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede in die Mischung eingehende Substanz mit einem Lösungsmittel verflüssigt wird, wobei alle Lösungsmittel untereinander mischbar sind.

7· Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß . die aus der aus Bitumen, Teer und Asphalt bestehenden Gruppe ausgewählte Einzelsubstanz durch Emulgieren verflüssigt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß durch eine der Düsen eine anionische Emulsion der aus der aus Bitumen, Teer und Asphalt bestehenden Gruppe ausgewählten Substanz versprüht wird, während gleichzeitig aus einer zweiten Düse ein Gummi-Latex und aus einer dritten Düse eine kationische Emulsion einer Substanz aus der vorerwähnten Gruppe versprüht wird. , _v

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein anionischer Latex vorher mit einer anionischen Emulsion einer aus der erwähnten Gruppe ausgewählten Substanz gemischt wird und zusammen mit einer kationischen Emulsion einer aus der

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erwähnten Gruppe ausgewählten Substanz versprüht wird.

Io. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein anionischer Latex vorher mit einer anionischen Emulsion einer aus der erwähnten Gruppe ausgewählten Substanzen gemischt und gleichzeitig mit einem kationischen Latex versprüht wird, der vorher mit einer kationischen Emulsion einer aus der erwähnten Gruppe ausgewählten Substanz gemischt worden ist.

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