DE4020009A1 - 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 37 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
Rückstandssalzen gesehen werden, wie sie beispielsweise 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 insbesondere 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 7 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 selbst mit
hochwirksamen Hydrophobierungsmitteln nicht befriedrigend möglich war.
Umso überraschender war es daher, daß herausgefunden werden konnte, daß
nach einem gemeinsamen Vermahlen des Rückstandssalzes mit (bezogen auf
den Rückstandssalzanteil) 0,5-45 Gewichts-% eines Salzes oder Oxids
oder Hydroxids (Zusatzstoff), dessen Kationen nicht aus Alkalimetallen
bestehen, bereits eine sehr gute Hydrophobierung erreicht wird.
Besonders eignen sich Salze und Hydroxide mit Fe, Zn, Al oder Ca als
Kationen. Das gemeinsame Vermahlen erfolgt zweckmäßig weder in nassem
noch in völlig trockenem Zustand, sondern erfordert lediglich einen
leicht feuchten Zustand. Bei zu hoher Feuchtigkeit wird vor oder während
dem Mahlen gegebenenfalls eine entsprechende Trocknung durchgeführt. Es
muß lediglich sichergestellt sein, daß das Produkt rieselfähig ist.
Gegenüber den bekannten Naßherstellungsverfahren ist der Energieeinsatz
dafür jedoch vergleichsweise gering. Im Regelfall kann auf eine
gesonderte Trocknung verzichtet werden. Zur Erzielung besonders guter
hydrophober Eigenschaften des Feinkorngemisches können beim Mahlen oder
in einem anschließenden Mischvorgang auch noch zusätzliche
Hydrophobierungsmittel zugesetzt werden. So ist beispielsweise die
Verwendung kostengünstiger Hydrophobierungsmittel wie
Polyurethanhartschaummehl, Ruß oder gebrannte Perlite ohne weiteres
möglich.
Ein ganz besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß als
Zusatzstoff auch Kalziumsulfat in Form von Rauchgasgips aus
Rauchgasentschwefelungsanlagen herangezogen werden kann, so daß in dem
erfindungsgemäßen Verfahren neben dem Rückstandssalz ein weiteres
Abfallprodukt eingesetzt und zu einem wirtschaftlich und technisch
hochwertigen Produkt umgewandelt werden kann. Der in den
Rauchgasentschwefelungsanlagen anfallende Gips ist in der Regel nicht
mehr ausgesprochen naß, sondern weist nur eine gewisse Restfeuchtigkeit
auf. In diesem normal feuchten Zustand eignet er sich für das
erfindungsgemäße Verfahren in hervorragender Weise, da sich eine
gesonderte Trocknung des Produktes vor oder nach dem gemeinsamen
Vermahlen mit dem Rückstandssalz vielfach erübrigt.
In vielen Fällen empfiehlt es sich, zur Vermeidung von Verklumpungen und
Anbackungen beim gemeinsamen Mahlen weitere Stoffe als Mahlhilfe
zuzusetzen. Besonders geeignet sind Steinmehl oder Gesteinssand (z. B. in
Form von Lava, Kalk oder Quarz).
Die Mindestmenge, die als Zusatzstoff eingesetzt werden muß, ist
abhängig von der Art des Zusatzstoffs und kann durch einfache Versuche
leicht ermittelt werden. Ein Anteil von 0,5 Gewichts-% ist auch bei
hochwirksamen Zusatzstoffen mindestens erforderlich, während ein Anteil
von über 45 Gewichts-% in keinem Fall noch eine Steigerung der
Hydrophobierung bewirkt. Die erzielbare Hydrophobierung ist auch ohne
Zusatz spezieller Hydrophobierungsmittel am Ende des gemeinsamen Mahlens
von Rückstandssalz und Zusatzstoff vielfach so gut, daß das so erzeugte
Produkt seinerseits wie ein Hydrophobierungsmittel zur Hydrophobierung
von weiterem Salz eingesetzt werden kann. Dieses zusätzliche Salz kann
Rückstandssalz oder auch ein beliebiges anderes gefrierpunktsabsenkendes
Salz sein.
Es kann dabei mit dem zusätzlichen Salz entweder gemeinsam trocken
vermahlen oder nach getrenntem Vermahlen des zusätzlichen Salzes auf im
wesentlichen unter 0,09 mm Korngröße mit diesem vermischt werden und
liefert ein Endprodukt mit guten hydrophoben Eigenschaften, das den
großen Vorteil hat, einen ganz besonders hohen Salzanteil aufzuweisen,
der zur Absenkung des Gefrierpunktes z. B. in einem Straßenbelag nutzbar
ist.
Bei Verwendung von zusätzlichen Hydrophobierungsmitteln wie etwa
Polyurethanhartschaummehl oder gebrannte Perlite sollte der Anteil
dieser Hydrophobierungsmittel (bezogen auf den Anteil der hydrophilen
Komponente) vorteilhafterweise mindestens bei 8-10 Gewichts-% liegen.
Die Verwendung von Ruß allein als zusätzliches Hydrophobierungsmittel
ist weniger ratsam. Dagegen erhält man beim Zusatz von
Polyurethanhartschaummehl in Verbindung mit Ruß (etwa 1-6 Gewichts-% der
hydrophilen Komponente) ausgezeichnete Resultate.
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 die 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 dritten 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.
Es 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.
In einem fünften Versuch wurde ein Hydrophobierungstest an einem
erfindungsgemäßen Produkt ausgeführt, das aus 80 Gewichts-% Abfallsalz
und 20 Gewichts-% Rauchgasgips durch gemeinsames Mahlen auf eine
Korngröße unter 0,09 mm entstanden war. Ein aufgesetzter Wassertropfen
blieb deutlich länger als 1 Stunde stehen, ohne daß eine nennenswerte
Durchfeuchtung der Aufstandsfläche oder ein Auslaufen zu beobachten war.
Schließlich wurde in einem letzten Versuch eine Menge von 15 Gewichts-%
des im fünften Versuch erzeugten Pulvers zusammen mit 13 Gewichts-%
Gesteinsmehl und 72 Gewichts-% Salz, das im wesentlichen aus NaCl
bestand, trocken vermahlen. Auch dieses neue Produkt glich hinsichtlich
seiner hydrophoben Eigenschaften der Probe aus dem 5. Versuch.
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 (7)
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 enthält, und aus mindestens
einer hydrophobierenden Komponente besteht, wobei der Anteil des
Salzes am Feinkorngemisch mindestens 50 Gewichts-% beträgt und
wobei die Komponenten gemeinsam gemahlen oder nach zumindest
teilweise getrenntem Mahlen miteinander vermischt werden, dadurch
gekennzeichnet,
daß als Salz ein Rückstandssalz, insbesondere ein bei der
Glyzerinherstellung entstandenes im wesentlichen aus Natriumchlorid
bestehendes Rückstandssalz verwendet wird, und daß bezogen auf den
Anteil des Rückstandssalzes 0,5-45 Gewichts-% eines weiteren
Salzes oder eines Oxids oder eines Hydroxids (Zusatzstoff) in
feuchtem Zustand mit mindestens einem Teil des Rückstandssalzes
vermischt und gemeinsam vermahlen werden, wobei der Zusatzstoff als
Kationen Erdalkalimetalle oder andere Nichtalkalimetalle enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das feuchte Gemisch vor oder während dem gemeinsamen Mahlen
getrocknet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß beim gemeinsamen Mahlen des Rückstandssalzes und des
Zusatzstoffs Steinmehl oder Gesteinssand als Mahlhilfe zugesetzt
wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Zusatzstoff ein Fe, Zn, Al oder Ca als Kationen
enthaltendes Salz oder Oxid oder Hydroxid verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Zusatzstoff Kalziumsulfat, insbesondere in Form von in
Rauchgasentschwefelungsanlagen anfallendem Rauchgasgips in normal
feuchtem Zustand, verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach gemeinsamem Mahlen des mit dem Zusatzstoff vermischten
Rückstandssalzes das so erzeugte Produkt mit getrennt gemahlenem
zusätzlichem Salz vermischt oder gemeinsam mit zusätzlichem
Salz vermahlen wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzielung besonderer hydrophober Eigenschaften während des
gemeinsamen Mahlens oder beim Mischen zusätzlich noch herkömmliche
Hydrophobierungsmittel, insbesondere Ruß,
Polyurethan-Hartschaummehl oder gebrannte Perlite, zugesetzt
werden.
Priority Applications (12)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19904020009 DE4020009A1 (de) | 1990-05-25 | 1990-06-21 | Verfahren zur herstellung eines hydrophobe eigenschaften aufweisenden feinkorngemisches |
NO904066A NO176812C (no) | 1989-10-13 | 1990-09-18 | Fremgangsmåte for fremstilling av en finkornblanding som viser hydrofobe egenskaper |
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DE9090250255T DE59001168D1 (de) | 1989-10-13 | 1990-10-04 | Verfahren zur herstellung eines hydrophobe eigenschaften aufweisenden feinkorngemisches. |
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US07/597,440 US5114475A (en) | 1989-10-13 | 1990-10-15 | Method for the preparation of a fine-grained mixture having hydrophobic properties |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4017291 | 1990-05-25 | ||
DE19904020009 DE4020009A1 (de) | 1990-05-25 | 1990-06-21 | Verfahren zur herstellung eines hydrophobe eigenschaften aufweisenden feinkorngemisches |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4020009A1 true DE4020009A1 (de) | 1991-11-28 |
Family
ID=25893652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19904020009 Withdrawn DE4020009A1 (de) | 1989-10-13 | 1990-06-21 | Verfahren zur herstellung eines hydrophobe eigenschaften aufweisenden feinkorngemisches |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4020009A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19518111A1 (de) * | 1995-05-17 | 1996-11-21 | Mahmood Anwer Khan | Herstellung von Baumaterialien auf der Basis von Steinsalz |
-
1990
- 1990-06-21 DE DE19904020009 patent/DE4020009A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
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DE19518111A1 (de) * | 1995-05-17 | 1996-11-21 | Mahmood Anwer Khan | Herstellung von Baumaterialien auf der Basis von Steinsalz |
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Legal Events
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