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Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Metallbehältern, wie Fässer (Barrels), Trommeln od. dgl.. die zur Aufnahme von Asphalt bestimmt sind, unter welchem Ausdruck alle jene festen, halbfesten oder plastischen bituminösen Stoffe, wie Asphalt. Bitumen, Teer oder Pech, verstanden werden sollen, ob sie nun von natürlichen Lagern herstammen oder durch Destillation. Verdampfung
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gewonnen werden und die vermöge ihrer chemischen oder physikalischen Eigenschaften die Neigung besitzen, an Metallflächen zu haften.
Das unerwünschte Anhaften von Asphalt an Metalloberflächen ist durch den Umstand bedingt, dass Asphalt sowohl in geschmolzenem Zustand als auch nach dem Erstarren bei gewöhnlicher Temperatur eine im Vergleich zur Oberflächenspannung von Metallen niedrige Oberflächenspannung aufweist und dass die Bedingungen des Anhaftens durch das Bestreben der Oberfläehenenergie, an der Berührungsfläche Asphaltmetall einen Minimalwert anzunehmen, gegeben sind.
Den Gegenstand des Patentes Nr. 136663 bildet ein Verfahren zur Herstellung von zur Aufnahme von Asphalten bestimmten Metallbehältern durch Behandlung der Innenflächen solcher Behälter. um die l\1etallflächen für Asphalt nichthaftend oder auf mechanischem Wege vom Asphalt lostrennbar zu machen, welches darin besteht, auf die von Natur aus Schichten oder Überzüge von oxydischen Metallverbindungen aufweisenden oder mit solchen künstlich versehenen Innenflächen flüssige oder halbflüssige Reagenzien aufzubringen, welche die Schichten oder Überzüge aus diesen Metallverbindungen lockern. Auf diese Weise wird erzielt, dass der Asphalt mitsamt der gelockerten Oxydschicht, die der Hauptsache nach auf dem Asphalt haftenbleibt, entfernt werden kann.
Die chemische Wirkung dieser Reagenzien auf die Oxydschichten der Behälterwandung kann weiter ergänzt werden durch eine Wirkung
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schieht unterstützt, sowie ferner durch Aufbringung oder Bildung von hygroskopischen Oberflächen- schichten.
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die Adhäsion zwischen dem Asphalt einerseits und der Behälterwand oder etwa darauf befindlichen oder erzeugten Schichten oder Überzügen anderseits verringert wird.
Auch in dem Falle, dass die Behälterwand mit einer Schicht oder einem Überzug oxydischer Metallverbindungen versehen ist, wird diese bei Ausführung des Verfahrens gemäss der Erfindung zur Gänze oder zum grösseren Teil an der Behälterwand haftenbleiben, während mit dem vom Behälter losgelöste Asphalt diese Schichten oder Überzüge nicht oder nur in geringem Ausmasse entfernt werden.
Das Verfahren gemäss der Erfindung, nach welchem die Innenflächen der Behälter für Asphalt od. dgl. mit flüssigen oder halbflüssigen Reagenzien behandelt werden. ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenspannung des sich aus dem Reagens und allenfalls seinen rmsetzungsprodukten bildenden Films oder Überzuges (beispielsweise durch Einstellung der Konzentration) derart geregelt wird, dass die Adhäsion zwischen dem Film oder Überzug und der Innenfläche der Behälterwandung grösser ist als die Kohäsion des Films oder Überzuges selbst und die Adhäsion zwischen dem Film oder Überzug und der Asphaltoberfläche kleiner ist als die Kohäsion.
so dass der Film oder Überzug die Innenflächen der Be- hälterwandung benetzt, gegenüber der Oberfläche des Asphaltes jedoch abweisend wirkt. Man kann diese Filme oder Überzüge als selektiv wirkend ansehen, indem sie gegen die Innenflächen der Behälter
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hingezogen werden, aber im wesentlichen gegenüber den Asphaltoberflächen abstossend sind. Derartig aufgebrachte Filme oder Überzüge vertreten oder ersetzen in dieser Weise die natürlichen Innenflächen der Metallbehälter oder die künstlichen Innenflächen, die aus irgendwelchen andern Materialien bestehen. beispielsweise ans künstlich erzeugten Oxyden oder Überzügen von Ton. Kalk. Zink.
Anstrich oder Pigmenten. mit welchen die Innenflächen. der Behälter, etwa überzogen sind.
Die Filme oder Überzüge können beispielsweise aus wässrigen Lösungen wasserlöslicher Salze in solchen Konzentrationen bestehen, dass# die Oberflächenspanmmgen der wässrigen Lösungen höher
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von Basen oder Säuren bestehen. welche durch chemische Wechselwirkung wasserlösliche Salze in solchen Konzentrationen zu bilden vermögen, dass die Oberflächenspannungen der Salzlösungen höher sind als die Oberflächenspannungen der Asphalte und niedriger als die Oberflächenspannungen der Innenflächen der Behälter.
Beispielsweise können die Filme oder Überzüge aus wässrigen Lösungen der Chloride oder Nitrate der Alkalimetalle einschliesslich des Ammoniums oder der Erdalkalimetalle oder des Eisens. Aluminiums. Zinks. Mangans oder Magnesiums bestehen. Ferner können die aufgebrachten Filme oder
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Karbonate oder Bikarbonate oder Sulfide der Alkalimetalle einschliesslich des Ammoniums oder des Eisens, Aluminiums. Zinks.
Mangans oder Magnesiums enthalten in Mischung mit wässrigen Lösungen freier Säuren oder wässrigen Lösungen saurer Salze in solchen Mengenverhältnissen, dass die Kom- ponenten durch chemische Wechselwirkung in den Lösungen die entsprechenden Metallsalze in solchen Konzentrationen bilden. dass sie leichter die Innenflächen der Behälter benetzen, an ihnen haften bzw. sich mit ihnen verbinden, als sie die Asphaltoberfläche benetzen, an ihr haften oder sich mit ihr verbinden.
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Salpetersäure oder Phosphorsäure, in solchen Konzentrationen bestehen, dass diese mit den Metallflächen der Behälter unter Bildung der entsprechenden Sulfate. Chloride. Nitrate oder Phosphate der Metalle in Lösung reagielen, während sie Gasblasen entwickeln.
Als weitere Alternative können die Filme oder Überzüge aus wässrigen Lösungen von Säuren, wie Schwefelsäure. Salzsäure, Salpetersäure oder Phosphorsäure, in Mischung mit fein verteilten Metallen, beispielsweise Eisen, Zink oder. im Falle der Anwendung von Salzsäuren, fein verteiltem Aluminium, bestehen, wobei die Mengenverhältnisse so gewählt werden. dass eine Umsetzung zu Sulfaten. Chloriden, Nitraten odel Phosphaten der Metalle eintritt, während sich Wasserstoff in Blasenform entwickelt.
Allenfalls können die Filme oder Überzüge auch aus wässrigen Lösungen von Alkalien, beispielsweise Natriumhydroxyd oder Kaliumhydroxyd, in Mischung mit fein verteiltem metallischem Aluminium bestehen, wobei die Mengenverhältnisse so gewählt werden, dass' eine Umsetzung zu Aluminaten der Alkalimetalle stattfindet, während sich Wasserstoff in Blasenform entwickelt. Ferner können die Filme oder Überzüge aus Kaliseifenlösungen oder aus wässrigen Lösungen der Alkalisalze der Fettsäuren in Mischung mit mehrwertigen Alkoholen, beispielsweise Glyzerin, bestehen.
Gegebenenfalls können die Filme oder Überzüge auch Lösungen von Stoffen, wie Natriumbikarbonat oder Ammoniumkarbonat. enthalten oder aus solchen bestehn, welche bei Erwärmung Gasblasen entwickeln. oder sie können aus Flüssigkeiten bestehen. die Gase, beispielsweise Luft. Kohlendioxyd oder Wasserstoff, gelöst oder eingeschlossen enthalten. In den beiden zuletzt genannten Fällen erleichtert die Gasentwicklung die Abtrennung des Asphalts von den Innenflächen der Behälter. Die Lösungen. aus welchen die Filme oder Überzüge bestehen, sollen solche Konzentrationen aufweisen. dass die Über- züge leichter die Innenflächen der Behälter benetzen, an ihnen haften bzw. sich mit ihnen verbinden, als sie Asphalt benetzen, an diesem haften bzw. mit diesem sich verbinden.
Wenn die Behälter aus Eisen oder Stahl hergestellt sind. denen durch einen Walzvorgang die Form einer zylindrischen Trommel gegeben worden ist und deren Deckflächen. Grundflächen und Deckel durch Stanzen geformt sind. so wird der Überzug von Oxyd oder #Hammerschlag", von dem die Eisenplatten ursprünglich überzogen waren, durch die genannten mechanischen Operationen des Walzens oder Stanzens teilweise oder ganz entfernt oder zerstört.
Das Metall, das in dieser Weise durch Entfernung des Hammerschlages freigelegt wird. erhält, dem Einfluss der Atmosphäre ausgesetzt. rasch einen frischen Oxydüberzug, der entweder aus einer ganz dünnen Schicht bestehen kann, welcher mit freiem Auge nicht wahrnehmbar ist, oder bei längerer Einwirkung der Luft sichtbarer Rost werden kann ; wenn die Verbindungen des Behälters durch Schweissen hergestellt sind. wird die bei diesem Verfahren angewendete Hitze bewirken, dass der Überzug sieh rascher bildet und rascher seine schliessliche Dicke erreicht.
In der Praxis kommt es deshalb vor. dass die Fläche, welche man erfindungsgemäss einer Behandlung unterwerfen soll. um ihr Anhaften an Asphalt zu verhindern, nicht immer einheitlich ist oder in
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fläche des jeweils verwendeten Asphalts geeignet ist. Dies ist um so notwendiger, als der Asphalt zuerst in geschmolzenem Zustande mit der Innenfläche des Behälters in Beruhrung kommt und in Berührung mit dieser Fläche allmählich abkühlt.
Die Oberflächenspannung des Asphalts ändert sieh nicht allein. wenn der Asphalt aus dem geschmolzenen Zustand in den halbfesten oder festen übergeht, den er schliesslich im Behälter annimmt, sondern der Asphalt kann je nach Ursprung und Herstellung verschiedene Stoffe in Suspension oder Lösung enthalten, und diese zufälligen Fremdstoffe können sich an der, Ober- fläche des Asphalts oder an der Grenzfläche zwischen dem Asphalt und dem aufgebrachten Film bzw.
Überzug anreichern und hiedurch die Grenzflächenspannung zwischen den beiden ändern.
Da sowohl die Innenflächen des Behälters als auch der Asphalt, welchen der Behälter aufnehmen soll, variieren können, muss man Vorversuehe ausführen, um geeignete Filme oder Überzüge auszuwählen.
Diese Versuche werden durch Messung der auftretenden Oberfl1ichenspannungen und Grenzflächen- spannungen nach bekannten Methoden unterstützt.
Die folgenden Beispiele erläutern die Durchführung des Verfahrens gemäss der Erfindung.
Der nach den Beispielen verwendete Asphalt war eine weiche, klebrige Sorte. welche die folgendenin Übereinstimmung mit den in der Industrie bekannten und eingeführten Bezeichnungen und Definitionen-angegebenen Eigenschaften aufwies :
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<tb>
<tb> spezifisches <SEP> Gewicht <SEP> 25/25 <SEP> C <SEP> ...................... <SEP> 1#00-1#04
<tb> Penetration <SEP> bei <SEP> 25 C <SEP> .............................. <SEP> 180-200
<tb> Dehnbarkeit <SEP> (Ditktilität) <SEP> über <SEP> 100 <SEP> ein
<tb> Schmelzpunkt <SEP> (Ring <SEP> and <SEP> Ball) <SEP> etwa <SEP> 4-00 <SEP> C'
<tb> Oberflächenspannung <SEP> in <SEP> Luft <SEP> bei <SEP> 25 <SEP> C <SEP> ...................... <SEP> etwa <SEP> 30 <SEP> Dyn/cm.
<tb>
Die nach den folgenden Beispielen verwendeten Behälter, welche sur Aufnahme von Asphalt der oben angegebenen Art bestimmt sind, waren aus Stahl von der gebräuchlichen Form. Sie wiesen gewellte Teile auf mit geschweissten Längsnähten und geschweissten oder eingerollten (gewalzten) Nähten zur Deck- und Grundfläche. Ihr Fassungsraum betrug etwa 160 l. Die Deckel waren kreisförmig und sind durch Stanzen in der Weise geformt, dass sie zur Einpassung in runde Öffnungen in den Deckflächen der Behälter geeignet sind. Die Filme oder Überzüge waren so gewählt, dass ihre Wirkung auch bei Änderung der Beschaffenheit der Innenflächen der Behälter entspricht.
Ausiiihrungsbeispiele :
1. Die gewählte Innenfläche war rein und glatt, frei von Öl. Fett oder Rost und besass nur den natürlichen Überzug von Hammerschlag oder den durch die Hitze des Schweissens entstandenen Oxyd- überzug.
Der Film bestand aus einer Lösung eines oder mehrerer wasserlöslicher Salze, deren Oberflächenspannung in Luft bei 20 C vorzugsweise 70-95 Dyn/cm betrug. Als geeignete Salze seien die handels- üblichen Sorten der Chloride der Alkalimetalle (einschliesslich des Ammoniums) oder der Chloride der Erdalkalimetalle oder des Aluminiums. Eisens. Mangans, Zinks oder Magnesiums erwähnt. Es hat sich gezeigt, dass die Chloride der genannten Metalle (oder Kationen) durch die entsprechenden Nitrate ersetzt werden können oder durch die Sulfate, Bisulfate, Thiosulfate. Sulfite, Bisulfite, Orthophosphate.
Metaphosphate, Pyrophosphate der Alkalimetalle (einschliesslich des Ammoniums) oder durch die Sulfate von Eisen. Aluminium, Zink, Mangan oder Magnesium in solcher Konzentration. dass die Lösungen leichter Stahl oder Eisenoxyd benetzen und daran haften. als sie Asphalt benetzen und an diesem haften.
Eine Lösung von Kalziumnitrat in Wasser mit einer Dichte von 1']45 bei 160 C gibt einen geeigneten Film oder Überzug, der an der Innenfläche der Trommel durch Aufstreichen oder Aufspritzen
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die Innenfläche des Behälters vollständig mit der Lösung bedeckt oder von ihr benetzt ist und während sie noch feucht ist, wird der Asphalt bei der gewöhnlichen Einfüllungstemperatur eingefüllt, die nicht so hoch sein soll, dass die Lösung verdampft. Der Deckel wird dann mit derselben Lösung behandelt und der Behälter hierauf damit verschlossen.
2. Die Innenfläche des Behälters war mit Öl oder Fett verunreinigt, und die in Beispiel l genannten Lösungen konnten nicht mit Erfolg angewendet werden, da das Öl oder Fett verhinderte, dass die wässrigen Lösungen die Fläche benetzten oder an ihr hafteten. Die Behälter wurden deshalb erhitzt. um das Öl oder Fett zu entfernen, worauf eine oder die andere der Lösungen nach dem Beispiel 1 auf die Fläche gebracht und der Asphalt wie vorstehend beschrieben eingefüllt wurde. Nach einer andern Vorgangsweise wurde der Behälter vor der Behandlung mit einem Lösungsmittel für Öl oder Fett gewaschen.
In einem andern Falle, in dem die Fläche nur wenig mit 01 oder Fett verunreinigt war, wurde zur Herstellung des Überzuges eine Seifenlösung verwendet, welche bezüglich ihrer Beschaffenheit und Konzentration so gewählt wurde, dass sie leichter die schwach ölige Fläche des Behälters benetzte und an ihr haftete als die Oberfläche des Asphalts.
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ist, für diesen Zweck besonders brauchbar ist : eine geeignete Lösung enthält 8-15 Gewichtsprozente in destilliertem Wasser gelöst. Vorteilhaft wurden der Losung kleine Mengen von Glyzerin oder ähnlichen
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wendet werden, u. zw. mit oder ohne Zusatz von geeigneten Stoffen, wie Natrium-oder Kaliumsilikat.
Ammoniumhydroxyd, oder mehrwertigen Alkoholen, wie Glyzerin, welche ihr Veimögen, Asphalt zu benetzen oder an diesem zu haften, vermindern und ihr Vermögen, die Innenflächen der Behälter zu benetzen und an diesen zu haften, erhöhen.
3. Die Innenfläche des Behälters war sehr rostig oder enthielt Oxydpartikel. Hammerschlag oder
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würden, wodurch ein stellenweises Haftenbleiben des Asphalts verursacht worden wäre. In diesem Falle wurde zur Herstellung des Films eine Flüssigkeit verwendet, welche ein Füllmittel in Suspension enthielt, das die Oberfläche glatt und homogen machte. Für diesen Zweck hat sich pulverisierter Magnetit oder schwarzes Eisenoxyd (Fe01) als geeignetes Füllmittel erwiesen, da es dieselbe Natur besitzt wie die normalerweise auf den Stahlflächen des Behälters vorhandene bzw. durch Einwirkung von Hitze auf diesen Flächen gebildete Oxydschieht.
Auch Grafit kann für diesen Zweck Anwendung finden.
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verwendet werden : eine geeignete Zusammensetzung ist die folgende :
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<tb>
<tb> schwarzes <SEP> Eisenoxyd. <SEP> fein <SEP> pulverisieit <SEP> :.................... <SEP> 15 <SEP> g.
<tb> Schmierseife <SEP> ........................................ <SEP> 10 <SEP> g,
<tb> Glyzerin <SEP> ........................................... <SEP> 2 <SEP> g,
<tb> Waer....................................................... <SEP> 100 <SEP> g.
<tb>
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Waschen oder andere geeignete Mittel entfernt werden, worauf der Behälter gemäss der Erfindung behandelt wird.
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Phosphate in Lösung bildet, während sich Gasblasen entwickeln. Die Flüssigkeit kann auch Natriumkarbonat oder Natriumbikarbonat enthalten oder Eisensulfid oder fein zerteiltes Eisen.
Zink oder Aluminium zusammen mit Schwefelsäure. Salzsäure. Salpetersäure oder Phosphorsäure in solchen Konzentrationen, dass eine Umsetzung zu den entsprechenden Sulfaten, Chloriden. Nitraten oder Phosphaten der Metalle eintritt. während Kohlendioxyd. Schwefelwasserstoff oder Wasserstoff entwickelt wird. oder die Flüssigkeit kann auch aus wässrigen Lösungen von Alkalien, beispielsweise Natrium- hydroxyd. in Mischung mit fein verteiltem Aluminium bestehen, wobei in Lösung Natriumaluminat gebildet wird und Wasseistoffblasen ausgeschieden werden.
Die Neigung des aufgebrachten an der Innenfläche des Behälters anhaftenden Films, die Asphaltoberfläche zu benetzen, an ihr zu haften bzw. sich mit ihr zu verbinden. kann herabgesetzt oder ganz aufgehoben werden, indem man dem Film eine oder mehrere Substanzen zusetzt, welche die Eigenschaft besitzen. Gasblasen zu entwickeln. wenn sie der Einwirkung mässiger Hitze ausgesetzt sind. wie sie beispielsweise von dem geschmolzenen Asphalt selbst geliefert wird. wenn er mit dem aufgebrachten Film in Berührung kommt. Der aufgebrachte Film kann auch ein Gas, wie Luft oder Kohlendioxyd, gelöst oder eingeschlossen (okkludiert.) enthalten, in der Weise, dass ein solches Gas das Bestreben besitzt, sich in Blasenform an der Asphalt-Film-Grenzfläche oder Metall-Film-Grenzfläche zu sammeln.
Die obigen Beispiele zeigen. in welcher Weise die Erfindung bei Anwendung einer weichen Asphaltsorte und von Behältern, die hinsichtlich der Natur und Beschaffenheit ihrer Innenflächen verschieden sind, ausgeführt werden kann. Bei Anwendung anderer Asphaltsorten und unter andern Bedingungen können die Massnahmen abgeändert werden, dass sie sich den unvermeidlichen Änderungen der Obei- flächen anpassen.
- Jedoch müssen die aufgebrachten Filme oder Überzüge stets den allgemeinen als wesentlicher Teil der Erfindung hervorgehobenen Gnmdsätzen entsprechen, nämlich dass die aufgebrachten Filme oder Überzüge so gewählt sind, dass ihre Adhäsion an die Innenflächen der Behälter grösser ist als die Kohäsion der Filme oder Überzüge selbst, während die Adhäsion der angewendeten Filme oder Überzüge an die Asphaltoberfläche kleiner ist als die Kohäsion der Filme oder überzüge selbst, so dass die Filme oder Überzüge leichter die Innenflächen der Behälter benetzen, an ihnen haften bzw. sich mit ihnen verbinden. als sie die Metalloberflächen benetzen oder an diesen haften bzw. sieh mit diesen verbinden.