DE3934657A1 - Verfahren zur herstellung eines hydrophobe eigenschaften aufweisenden feinkorngemisches - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines hydrophobe eigenschaften aufweisenden feinkorngemischesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hydrophobe
Eigenschaften aufweisenden Feinkorngemisches gemäß dem Gattungsbegriff
des Patentanspruchs 1.
Ein derartiges Feinkorngemisch läßt sich als Zuschlagstoff (Füller) für
den Bau von Deckschichten von Verkehrsflächen verwenden, z. B. in
bitumengebundenen Straßendecken. Aufgrund seines Salzgehaltes bewirkt
das zugesetzte Feinkorngemisch auf der Oberfläche der Deckschicht eine
Absenkung des Gefrierpunktes. Daher trägt es im Winter zu einer Erhöhung
der Verkehrssicherheit bei durch Verhinderung von Eisglätte insbesondere
bei um 0°C schwankenden Umgebungstemperaturen und erleichtert die
Schneeräumung, weil die Haftung von Schnee auf der Fahrbahnoberfläche
deutlich vermindert wird. Wesentlich ist es, daß der Zuschlagstoff
hydrophobe Eigenschaften besitzt, um einerseits seine
Verarbeitungsfähigkeit zu gewährleisten (Rieselfähigkeit, keine
Verklumpung) und andererseits seine gefrierpunktsabsenkende Wirkung
trotz des Einflusses von Oberflächenwasser über sehr lange Zeiträume zu
erhalten.
Zur Herstellung ähnlich wirkender salzhaltiger Zuschlagstoffe für den
Straßendeckenbau sind zahlreiche Verfahren bekannt, bei denen das Salz
in gelöster Form in die Hohlräume eines porösen Trägermaterials
eingelagert oder an ein Fasermaterial angelagert wird und der
Zuschlagstoff, der mit einem Hydrophobierungsmittel vermischt wurde,
durch Trocknung und anschließende Mahlung erhalten wird. Exemplarisch
kann hierzu verwiesen werden auf die DE-PS 25 12 691, EP-PS 00 22 055,
DE-PS 29 46 823, EP-PS 00 48 417 und DE-PS 31 47 773. Ein Nachteil
dieser Verfahren ist in dem zur Trocknung erforderlichen Energieaufwand
zu sehen.
Dieser Nachteil wird durch ein Verfahren beseitigt, das aus der
EP-PS 01 53 269 bekannt und bezüglich der vorliegenden Erfindung als
gattungsgemäß anzusehen ist. Dieses Verfahren vermeidet eine Trocknung
des Zuschlagstoffes, da die hydrophilen (Salz und ggf. Lavamehl und/oder
Quarzmehl) und die hydrophoben (Polyurethanhartschaummehl und/oder Ruß
und/oder gebrannte Perlite) Komponenten dieses Zuschlagstoffes trocken
zusammengeführt und gemeinsam gemahlen werden, ohne daß dazwischen eine
flüssige Phase benutzt wird. Das so erzeugte Feinkorngemisch, dessen
Körnung unter 0,2 mm, vorzugsweise unter 0,1 mm liegt, ist daher im
Unterschied zu den mit flüssiger Phase arbeitenden Verfahren frei von
nach dem Zusammenführen der Komponenten entstandenen
Rekristallisationsprodukten oder Gelen.
Bei der Herstellung des gattungsgemäßen Feinkorngemisches stellt der
Anteil des benötigten Salzes (insbesondere Natriumchlorid) einen
erheblichen Kostenfaktor dar. Man ist daher bestrebt, möglichst
kostengünstige Abfallsalze (z. B. aus der Kaligewinnung) für diesen Zweck
einzusetzen, zumal an die Reinheit des Salzes an sich keine besonderen
Anforderungen gestellt werden. Es muß lediglich frei sein von
umweltschädlichen Begleitstoffen.
Da aber der Kostenaufwand selbst für Kaliabfallsalze noch beträchtlich
ist, besteht der Wunsch, in dieser Hinsicht noch kostengünstigere
Alternativen zu erschließen. Eine Möglichkeit hierzu kann in den
Rückstandssalzen gesehen werden, die bei der Glyzerinherstellung durch
Destillation von Unterlaugenrohglyzerin aus der Seifenproduktion
anfallen und die im wesentlichen Natriumchlorid enthalten und mit
Begleitstoffen verunreinigt sind.
Die Verwendung derartiger Rückstandssalze aus der Glyzerinherstellung in
dem gattungsgemäßen Verfahren stößt jedoch auf Schwierigkeiten. Zum
einen steht zu befürchten, daß die im Salz enthaltenen Seifenanteile
unter Feuchtigkeitseinfluß in Lösung gehen und zu einer unerwünschten
und nicht zulässigen Glättebildung auf der feuchten Straßendeckschicht
führen. Zum anderen hat sich in Versuchen herausgestellt, daß dieses
Rückstandssalz in dem gattungsgemäßen Verfahren nicht zu einem
Feinkorngemisch mit hydrophoben Eigenschaften führt. Auch der Einsatz
hochwirksamer anderer, aber extrem teurer Hydrophobierungsmittel
erbringt, selbst wenn diese Mittel in größeren Mengen eingesetzt werden,
keine oder zumindest keine ausreichende Hydrophobierung des
Feinkorngemischs. Diese Rückstandssalze sind daher bisher weder im
Hinblick auf den angestrebten Kostensenkungseffekt (Kostenerhöhung durch
teure Hydrophobierungsmittel) noch in technischer Hinsicht für die
Herstellung eisbildungshemmender Straßenbauzuschlagstoffe geeignet.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Verwendbarkeit von
Rückstandssalzen aus der oben genannten Art der Glyzerinherstellung für
die Herstellung eines Füllers für Deckschichten von Verkehrsflächen zu
ermöglichen, d. h. insbesondere einen Weg aufzuzeigen, mit dem
kostengünstig eine zufriedenstellende Hydrophobierung des
Feinkorngemisches erreicht werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß bei dem gattungsgemäßen
Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2
bis 10 angegeben.
Da das bei der genannten Glyzerinherstellung anfallende Rückstandssalz
bisher nur in begrenztem Umfang einer neuen Verwendung zugeführt wurde
und bei großem Mengenanfall als Sondermüll unter Kostenaufwand entsorgt
werden muß, war es ganz besonders erstrebenswert, eine zusätzliche
Wiederverwendungsmöglichkeit in dem patentgemäßen Feinkorngemisch zu
erschließen. Völlig unerwartet waren jedoch die Schwierigkeiten
hinsichtlich der Hydrophobierung des Gemisches. Die Ursachen für diesen
Effekt sind bisher nicht bekannt. Umso überraschender war es daher, daß
herausgefunden werden konnte, daß nach einer Vermischung des
Rückstandssalzes mit (bezogen auf den Salzanteil) 5-45 Gewichts-%
bestimmter Sulfate wie z. B. Kaliumaluminiumsulfat, Magnesiumsulfat oder
Kalziumsulfat die Hydrophobierung in der gewohnten Weise, d. h. mit
kostengünstigen Hydrophobierungsmitteln wie Polyurethanhartschaum, Ruß
oder gebrannten Perliten ohne weiteres möglich ist. Auch für diesen
Effekt liegt bisher keine Erklärung vor. Ein ganz besonderer Vorteil der
Erfindung besteht darin, daß zur Ermöglichung der Hydrophobierung als
Sulfat auch Rauchgasgips aus Rauchgasentschwefelungsanlagen eingesetzt
werden kann, so daß in dem erfindungsgemäßen Verfahren neben dem
Rückstandssalz ein weiteres Abfallprodukt eingesetzt und zu einem
wirtschaftlich und technisch hochwertigen Produkt umgewandelt wird. Die
Vorbereitung des Salzanteils für das Feinkorngemisch erfolgt mit Vorteil
so, daß etwa 85 Gewichts-% Abfallsalz mit 15 Gewichts-% Rauchgasgips
vermischt werden, bevor die einzelnen Komponenten gemeinsam fein
vermahlen werden.
Bei Verwendung von Polyurethanhartschaummehl oder gebrannten Perliten
sollte der Anteil dieser Hydrophobierungsmittel (bezogen auf den Anteil
der hydrophilen Komponente mindestens bei 8-10 Gewichts-% liegen, um
eine befriedigende Hydrophobierung zu gewährleisten. Die Verwendung von
Ruß allein als Hydrophobierungsmittel ist weniger ratsam. Dagegen erhält
man beim Zusatz von Polyurethanhartschaummehl in Verbindung mit Ruß
(etwa 1-6 Gewichts-% der hydrophilen Komponente) ausgezeichnete
Resultate. Kommen hochwirksame Hydrophobierungsmittel zum Einsatz,
können bereits Mengen von 0,5-5 Gewichts-% völlig ausreichen, wobei
diese Hydrophobierungsmittel zweckmäßigerweise erst nach dem Mahlen der
einzelnen Bestandteile des Gemisches untergemischt werden.
Im folgenden wird die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens
anhand von Vergleichsversuchen näher erläutert.
In einem ersten Versuch wurden in einem Zwangsmischer 80 Gewichts-%
Rückstandssalz aus der Glyzerinherstellung, 10 Gewichts-% Lavamehl und
10 Gewichts-% Polyurethanhartschaummehl vermischt und anschließend
gemeinsam bis auf eine Korngröße unter 0,09 mm gemahlen. Das so
hergestellte Feinkorngemisch wurde einer Hydrophobierungsprüfung
unterzogen, bei der auf hie Oberfläche einer Probe dieses
Feinkorngemischs ein Wassertropfen vorsichtig aufgesetzt wurde. Der
Wassertropfen begann sofort in das Feinkorngemisch einzusinken und war
nach weniger als einer Minute völlig von der Probenoberfläche
verschwunden.
In einem zweiten Versuch wurde anstelle des unbehandelten
Rückstandssalzes ein vermischtes Rückstandssalz verwendet, das zu
85 Gewichts-% aus Salz und zu 15 Gewichts-% aus Rauchgasgips bestand. Im
übrigen war die Herstellung und Zusammensetzung gegenüber dem ersten
Versuch unverändert.
Bei der Überprüfung der Hydrophobierung an einer Probe dieses zweiten
Feinkorngemischs blieb der aufgesetzte Wassertropfen über 30 min
praktisch unverändert stehen. Nach 3 Std. stand der Wassertropfen immer
noch auf dem Feinkorngemisch, wenn auch in Form eines flachen Zylinders.
Ein nennenswertes Einsinken in das Gemisch konnte nicht festgestellt
werden, vielmehr verdunstete der Wassertropfen vorher vollständig.
In einem weiteren Versuch wurde das Rückstandssalz nicht bereits vor dem
gemeinsamen Mahlen der verschiedenen Feinkorngemischanteile gemäß
Versuch 2 mit dem Rauchgasgips vermischt, sondern sämtliche Anteile
wurden erst beim Mahlen zusammengeführt. Die hydrophoben Eigenschaften
des so erzeugten Feinkorngemischs erwiesen sich dabei aber gegenüber
denen aus dem zweiten Versuch als nicht ganz so gut.
Schließlich wurde noch eine weitere Abwandlung des zweiten Versuchs
durchgeführt, bei der zunächst der Anteil des mit Rauchgasgips
vermischtem Rückstandssalzes und eine Teilmenge des Lavamehls zu einer
Vormischung gemeinsam auf eine Korngröße unter 0,09 mm vermahlen wurde
und diese Vormischung erst danach in einem Zwangsmischer mit dem zuvor
mit der Restmenge des Lavamehls auf deutlich unter 0,09 mm vermahlenen
Polyurethanhartschaummehl vermischt wurde. Auch dieses Feinkorngemisch
zeigte eine sehr gute hydrophobe Wirkung.
Das erfindungsgemäß hergestellte Feinkorngemisch läßt sich problemlos
wie ein konventioneller Füller als Zuschlagstoff z. B. für
bitumengebundene Deckbeläge von Verkehrsflächen verarbeiten. Diese
Deckbeläge weisen bei Temperaturen bis zu einigen Grad Celsius unter
null eine ausgezeichnete, die Eisbildung hemmende Wirkung auf, die über
sehr lange Zeiträume erhalten bleibt.
So konnte beispielsweise an Probekörpern, in denen der erfindungsgemäße
Zuschlagstoff enthalten war und die ohne Verkehrsbelastung einer
natürlichen Bewitterung ausgesetzt waren, auch nach 3 Jahren noch die
eisbildungshemmende Wirkung nachgewiesen werden. Erst recht bleibt diese
Langzeitwirkung unter Verkehrsbelastung erhalten, da durch den
ständigen geringen Verschleiß einer Deckschicht von den in der
Asphaltmasse gleichmäßig verteilten kleinen Salzpartikeln stets neue
freigelegt werden, so daß ständig wirksames Salz verfügbar ist. Das
erfindungsgemäße Feinkorngemisch bewirkt auch keine Beeinträchtigung der
Oberflächengriffigkeit bei nasser Deckschicht.
Claims (10)
1. Verfahren zur Herstellung eines hydrophobe Eigenschaften
aufweisenden Feinkorngemisches mit im wesentlichen unter 0,2 mm,
vorzugsweise unter 0,1 mm liegender Körnung, welches statistisch
gleichmäßig verteilt mindestens aus einer mineralischen
hydrophilen Komponente, die mindestens ein Salz sowie ggf.
zusätzlich Lavamehl oder -sand und/oder Kalksteinmehl und/oder
Quarzmehl enthält, und aus mindestens einer hydrophobierenden
wasserunlöslichen Komponente besteht, wobei die beiden Komponenten,
von denen die hydrophobierende Komponente 0,5-25 Gewichts-% der
hydrophilen Komponente ausmacht, entweder aus getrennter
Bevorratung entnommen und trocken zum gemeinsamen Mahlen
zusammengeführt oder nach zumindest teilweise getrenntem Mahlen der
Bestandteile der Komponenten trocken miteinander vermischt werden
und das Feinkorngemisch frei von nach dem Zusammenführen der
Komponenten entstandenen Rekristallisationprodukten oder Gelen
ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Salz ein bei der Glyzerinherstellung entstandenes im
wesentlichen aus Natriumchlorid bestehendes verunreinigtes
Rückstandssalz verwendet wird, das mit (bezogen auf den Salzanteil)
5-45 Gewichts-% eines feinteiligen, die Hydrophobierung
unterstützenden Sulfates vermischt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vermischung des Rückstandssalzes vor dem gemeinsamen Mahlen
der Komponenten mit dem Sulfat erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß Kaliumaluminiumsulfat und/oder Magnesiumsulfat und/oder
Kalziumsulfat verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Sulfat Rauchgasgips aus Rauchgasentschwefelungsanlagen
verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß als hydrophobierende Komponente Polyurethanhartschaummehl
und/oder Ruß und/oder gebrannte Perlite verwendet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Polyurethanhartschaummehl oder die gebrannten Perlite
bezogen auf den Anteil der hydrophilen Komponente in einer Menge
von mindestens 10 Gewichts-% eingesetzt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß als hydrophobierende Komponente Polyurethanhartschaummehl in
Verbindung mit Ruß verwendet wird, wobei die Menge des Ruß bezogen
auf die hydrophile Komponente auf 1-6 Gewichts-% beschränkt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das vermischte Rückstandssalz zu 85 Gewichts-% aus
verunreinigtem Natriumchlorid und zu 15 Gewichts-% aus Rauchgasgips
besteht.
9. Verfahren nach Anspruch 6 und 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Feinkorngemisch hergestellt wird mit folgender
Zusammensetzung:
80 Gewichts-% mit Rauchgasgips vermischtes Rückstandssalz,
10 Gewichts-% Polyurethanhartschaummehl,
10 Gewichts-% Lavamehl.
80 Gewichts-% mit Rauchgasgips vermischtes Rückstandssalz,
10 Gewichts-% Polyurethanhartschaummehl,
10 Gewichts-% Lavamehl.
10. Verfahren nach Anspruch 7 und 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Feinkorngemisch hergestellt wird mit folgender
Zusammensetzung:
80 Gewichts-% mit Rauchgasgips vermischtes Rückstandssalz,
10 Gewichts-% Polyurethanhartschaummehl,
4 Gewichts-% Ruß,
6 Gewichts-% Lavamehl.
80 Gewichts-% mit Rauchgasgips vermischtes Rückstandssalz,
10 Gewichts-% Polyurethanhartschaummehl,
4 Gewichts-% Ruß,
6 Gewichts-% Lavamehl.
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DE3934657C2 (de) | 1994-08-18 |
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