CH304401A - Verfahren zur Herstellung von plastischen Massen aus Teer und Hochpolymeren. - Google Patents

Description

  



  Verfahren zur Herstellung von plastischen Massen aus Teer und Hochpolymeren.



   Teer-und Bitumenmassen werden in grossen Mengen im Hoch-und Tiefbau,   Stra#en- und      Brückenbau,    Unterwasser-und Schiffsbau,   im Gas-, Blektro-und Wasser-    fach und in der   Kabelindustrie    als   Dich-      tungs-und Tränkungsmittel,    als Bindemittel und Vergussmassen und besonders als   Korro-    sionsschutzüberzüge verwendet.



   Es wird von diesen Massen je nach Verwendungszweck verlangt, dass sie 1. wasserabweisend, 2. undurchlässig und chemisch beständig sind, 3. in vielen Fällen eine gute Standfestigkeit innerhalb eines möglichst grossen Temperaturintervalles besitzen, 4. eine gute Haftfähigkeit aufweisen, 5. auf möglichst billige Weise und einfachstem Wege hergestellt und verarbeitet werden können, 6. Metallunterlagen einen ausreichenden ; Schutz gegen die   Einflüsse vagabundierender'Fremd-    ströme gewähren und 7. alterungsbeständig sind.



   Es ist bekannt, dass man den   Plastizitäts-    bereich von Teer und Bitumen durch anorganische und organische Füllstoffe, zum Beispiel   Mineral-oder    Holzmehl, erweitern kann.



  Hierdurch wird jedoch die Haftfestigkeit verringert, vielfach die Wasserdurchlässigkeit er  höht      und    die chemische Beständigkeit herabgesetzt. Der'Schutz gegenüber vagabundierenden   Fremdströmen und    die Alterungsbe  ständigkeit    sind nicht ausreichend, wenn die Bitumina oder Teere als Korrosionsschutz Verwendung finden sollen. Es ist ferner bekannt, den   Plastizitätsbereich    von Bitumen und Teer durch Zusatz von hochpolymeren Stoffen, zum Beispiel Polystyrol, Polyvinylchlorid und Mischpolymerisaten, zu   erhohen.   



  Diese Zusätze wirken in der gleichen Weise wie die bereits früher erwähnten anorgani  schen    oder organischen   Fiillstoffe.    Sie sind in der Grundmasse mehr oder weniger gut verteilt und erhöhen zwar den plastischen Bereich der Mischung, verringern aber deren Haftfähigkeit   und Wasserundurchlässigkeit.   



  Bei der Verwendung von Polyvinylchlorid als Zusatz scheidet sich bei Temperaturen über 120  C Salzsäure aus. Solche Mischungen sind daher für die Verwendung bei   höherenTem-    peraturen ungeeignet.



   Nach dem Verfahren gemäss der Erfindung gelingt es nun, aus Teer und geeigneten Zusätzen plastische Massen zu erhalten, die den eingangs erwähnten sieben   Forderm-    gen weitgehend entsprechen. Bei dem erfin  dungsgemässen    Verfahren   finden-chemische    Umsetzungen statt, durch welche Stoffe gebildet werden, die in der Grundmasse nicht suspendiert, sondern gelöst sind und eine lockere Vernetzung ergeben. Damit treten die oben genannten negativen Eigenschaften von   gefüllten Massen   nicht mehr auf. Bei richtiger Auswahl der Ausgangsstoffe werden die intermicellaren Räume ausgefüllt, die Masse also weitgehend verdichtet und die Durchlässigkeit erheblich herabgesetzt.

   Wenn als Zusätze Stoffe mit guten dielektrischen   Eigen-    schaften verwendet werden, kann der elektrische Isolationswiderstand gegenüber der  Grundmasse um melirere Zelmerpotenzen er  höht    werden, was sonst nur bei hochwertigen   Kunststoffen erreiclit    wird.



   Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Teer mit einem thermoplastischen chlorhaltigen Hochpolymeren und einer sauerstoffabgebenden und zur Seifenbildung geeigneten Metallverbindung vermischt und das Gemisch einer Temperatur von über 120  C ausgesetzt wird, so, dass phe  nolische    Hydroxylgruppen des Teeres gebunden werden und das Endprodukt einen erweiterten Plastizitätsbereich erhält.



   Dabei verhindern die   sauerstoffabgeben-    den Metalloxyde nicht nur   eine'Zersetzimg    der chlorhaltigen Hochpolymere, sondern erzeugen durch Oxydation verseifungsfähige   organisehe    Substanzen, die mit den Metalloxyden Seifen bilden. Hierdurch werden Doppelbindungen und   phenolisehe    Gruppen   besei-    tigt und damit die Alterungsbeständigkeit des Erzeugnisses wesentlich erhöht. Daneben bilden die chlorhaltigen Hochpolymeren in Gegenwart der   Oxydationsmittel    chlorierte Teerprodukte, und es entstehen   aromatische und    heterozyklische chlorierte. Metallverbindungen, die   baktericid,    fungicid und   insecticid    wirken.



   Es lassen sich so plastische Massen herstellen, die sich bei den gebräuchliehen   Arbeits-    temperaturen von 20 bis   120  Uin    spritzen bzw. tauchen lassen und die Grundmasse in ihrer Beständigkeit gegen Säuren, insbesondere Salpetersäure, Alkalien   und Salzlöslmgen    übertreffen. Sie reagieren in der Regel neutral und spalten auch bei höheren als den Bearbeitungstemperaturen keine korrosionsfördernden Stoffe ab. Eine besonders günstige Eigenschaft der neuen Massen ist die, dass sie im allgemeinen bei den   Verarbeitungstempera-    turen etwa die gleiche Viskosität wie die Grundmasse haben, im Gegensatz zu ihr aber beim Erkalten in einen elastischen Zustand übergehen.

   Das Temperaturintervall zwischen   Brech-und    Erweichungspunkt wird über die sonst mit suspendierten Füllstoffen erreichten Werte hinaus verbessert. Ausserdem zeichnen sich die neuen Massen durch eine bessere Benetzbarkeit, Haftfestigkeit und Klebkraft auf metallischen und nichtmetallisehen Unterlagen gegenüber der Grundmasse aus.



   Besonders günstige Ergebnisse werden erzielt, wenn Polyvinylehlorid und Bleimennige verwendet werden. Als besonders vorteilhaft hat sich ausserdem erwiesen, neben den chlorierten Hochpolymeren noch chlorfreie Hochpolymere, insbesondere Polystyrol, zuzumischen. Sie erhöhen die Oberflächenspannung und verhüten dadurch Ausflockungen, die auf eine zu geringe Oberfläehenspannung zurückzuführen sind. Sie wirken damit als Schutzkolloide.



   Perner können zur Beeinflussung der gewünschten Eigenschaften Bitumina in den Grenzen der Mischbarkeit oder auch Sonderteermassen zugesetzt werden. Hierunter sind   Cemische    aus Destillationsrückständen   hoeh-      destillierter,    zum Beispiel über   450P      C    destillierter Teere und niedrig siedender Anteile, zum Beispiel von schwerem Anthrazenöl, zu verstehen. Die Rückstände sind   hochmoleku-      lare harte'Teere    mit einem Molekulargewicht von etwa   2000    bis 5000, die sich bei der Destillation bilden. Sie werden durch Zusatz von niedrigmolekularen Ölen, Fett-oder Anthra  zenölen,    weichgemaeht.



   Beispiel 1 ;
30 bis 80 Teilen   Weichteer,    Siedebereich 240 bis 350  C, werden etwa 5 bis 10 Teile Bleimennige, 2 bis 10 Teile Polystyrol und 2 bis 5 Teile Polyvinylehlorid zugesetzt. Das Ganze wird kalt   bzw. unter leichtem Anwär-    men pastenartig angerührt ; je naeh Verwen  dungszweck    werden 20 bis 50 Teile Asphalt   oder Sonderteermassen hinzugegeben und    unter ständigem Rühren erwärmt. Zwischen 120 und   180     C-je nach den   Zusätzen-fin-    den unter Gasentwicklung chemische Umsetzungen statt, bei denen   das Bleioxyd auch    katalytisch wirkt. Die Beendigung der   Reak-    tionen wird daran erkannt, dass sich Tropfen der neuen Masse zu Ballonen aufblasen lassen.



     Diinne    Filme zeigen bei starker mikroskopischer Vergrösserung eine bessere Homogenität als die   Grnndmassen.    Ausserdem wird eine   Fibrillenstruktur    beobachtet. Die mit der so erhaltenen Masse erzeugten Filme sind   hoch-    glänzend und härten bei Raumtemperatur ohne Änderung des   Brechplmktes    nach.



   Beispiel 2 :
Ein in ähnlicher Weise aus 82 Teilen   Weichteer    (wie oben),   10 Teilen Bleimennige,    5 Teilen Polystyrol und 3 Teilen Polyvinylchlorid hergestellte Masse besitzt folgende Eigenschaften : Verarbeitungstemperatur etwa   100l     C, Tropfpunkt 93  C, Erweichungspunkt nach   Crämer-Sarnow 60P    C,   Brechpmkt    -15  C, Isolationswiderstand etwa   10, G-cm.   



  Anwendung : als   alterungsbeständiger    Korro  sionsschutz    und Schutz gegen   Fremdstrome,    zum Beispiel bei   Erdkabeln    und Kanalisationsrohrnetzen für höchste Ansprüche.



   An Stelle von Bleimennige können andere   Oxydationsmittel    verwendet werden, die ebenfalls Metallseifen bilden, zum Beispiel Braunstein, Chromsäure und dergleichen. Durch die   Metallseifenbildung    werden Haftfestigkeit und Undurchlässigkeit erhöht. Ohne den Zusatz von Bleimennige oder andern in gleicher Weise wirkenden Oxydationsmitteln würden gewisse für die guten Resultate massgebende chemische Umsetzungen ausbleiben.



   An Stelle von Polyvinylchlorid können auch andere thermoplastische chlorhaltige Stoffe Verwendung finden, die eine lockere Vernetzung der Molekülketten bewirken, zum Beispiel Mischpolymerisate aus Vinylchlorid und Vinylacetat. Durch geeignete Wahl der Ausgangsstoffe und ihrer Mengenverhältnisse lassen sich die Eigenschaften der Massen für die verschiedensten Zwecke abwandeln.



   Beispiel 3 :
2 bis 10 Teile Polyvinylchlorid, 2 bis 10 Teile Polystyrol, 2 bis   101 Teile aBleimen-    nige oder Braunstein, 5 bis 10 Teile geblasenes Bitumen, mit einem Erweichungspunkt von   85       C    (Ring und Kugel) und einer Pene  tration    von 40 mm bei   25O    C,   10    bis 30 Teile   Kaolin-oder    Talkumpulver, 50 bis 70 Teile Weichteer, Siedebeginn über 260  C, werden gemischt und auf über   120     C erhitzt. Das entstehende Produkt zeigt bei guten dielektrischen Eigenschaften eine wesentliche Erweiterung des plastischen Bereiches. Der Brechpunkt liegt unter -30  C, der Tropf  punkt über 100  C.   



   Wird ein bei Raumtemperatur streich  fähiges    Produkt verlangt, so kann man von niedrigviskosem Weichteer oder von. schwerem Anthrazenöl ausgehen. Für den Korrosionsschutz von Kabeln und Wasserleitungsrohren werden meist Isolierstoffe benötigt, die sich nicht abdrücken lassen, anderseits auch bei Frost nicht   versproden.    Durch Zugabe von Asphalten oder   Sonderteermassen    kann zum Beispiel erreicht werden, dass der Brechpunkt der Massen bei etwa-20    C    liegt und der Erweichungspunkt bei etwa   80     C (Ring und Kugel), wobei die Masse bei   100  IC    nicht wesentlich überschreitender Temperatur bearbeitet werden kann.

   Durch Einrühren geringer Ausätze   niedrigsiedender    organischer Losungsmittel, wie Benzol, Trichloräthylen usw., lässt sich die Homogenisierung noch weiter steigern. Ausserdem lassen sich dadurch die wenigen durch den Herstellungsprozess eingerührten Luftblasen und gegebenenfalls auch Reaktionsgase vollständig entfernen.



   Es ist bekannt, dass Mikroorganismen und   Inseliten bituminöse    Isolierungen, namentlich in den Tropen, angreifen und das darunterliegende Metall dem korrosiven Angriff preis  ,, eben.    Infolge der erfindungsgemäss   vorgese-      henen    Verwendung von ehlorhaltigen Hochpolymeren und reaktionsfähigenSehwermetalloxyden des Bleies, Kupfers oder dergleichen zu den Grundmassen nehmen die im Teer vorhandenen   Heterozylden    Chlor auf. Die dadurch gebildeten Verbindungen verhindern die durch Methan-,   Knallgas-, Schwefel-wdd      Eisenbakterien    auftretende   Biokorrosion-Lind    wirken auch auf Pilze und Insekten   todlicli.   



  Die mit den neuen Massen isolierten   Metall-    rohre und Kabel sind   tropenfest.  

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH : Verfahren zur Herstellung plastischer Massen aus Teer und thermoplastischen IIochpolymeren, dadurch gekennzeichnet, dass Teer mit einem thermoplastischen chlorhaltigen Hochpolymeren und einer sauerstoffabgebenden und zur Seifenbildung geeigneten Metall- verbindung vermischt und das Gemisch auf iiber 120 C erhitzt wird, so, dass phenolische Gruppen des Teeres gebunden werden und das Endprodukt einen erweiterten Plastizi tätsbereich erhält.

   UNTEBANSPBUCHE : 1. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ausser chlorhalti- gen chlorfreie Hochpolymere zugesetzt werden.

   2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Polyvinylchlorid und Polystyrol zugesetzt werden.

   3. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass chlorhaltige Misch- polymerisate zugesetzt werden.

   4. Verfahren nach Unteransprueh 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mischpoly- merisat aus Vinylchlorid und Vinylacetat zugesetzt wird.

   5. Verfahren nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ausserdem Bitumen innerhalb der Mischbarkeitsgrenzen zugesetzt wird.

   6. Verfahren nach Patentanspruch, daclurch gekennzeichnet, dass als sauerstoff- abgebende, zur Seifenbildung geeignete Metallverbindung Bleimennige zugesetzt wird.