Verfahren zur Herstellung bituminöser Massen. Es ist bereits bekannt, dass Kohle, vor zugsweise in Form von Kohlenstaub, durch Erhitzen mit Teeren und/oder Teererzeug nissen aufgeschlossen werden kann. Hierbei wurde beispielsweise ein Gemisch von Kohle bzw. Kohlenstaub mit den Aufschlussmitteln auf Temperaturen von 200 bis 300' erhitzt.
Die auf diese Weise gewonnenen Erzeug nisse sind je nach der Menge der zugegebenen Kohle bzw. des zugegebenen Kohlenstaubes entweder von flüssiger oder schmierig-griessi- ger bis bröckliger Beschaffenheit und infolge dessen als plastische Masse nicht brauchbar. Man hat bereits versucht, die Eigenschaften des Kohleaufschlusses in bezug auf Plastizität durch Zugabe von Koagulierungsmitteln zu verbessern, ohne aber hiermit zu einem Er folg zu kommen, so dass die technische Ver wendung solcher Massen bisher nicht bekannt geworden ist.
Bituminöse Massen mit besonders hohen Spannen zwischen Brech- und Erweichungs punkt, mit grosser Klebrigkeit, Haftfähigkeit, hoher Zähigkeit usw. werden erzielt, wenn erfindungsgemäss Steinkohlenteerpech mit einem Erweichungspunkt von mindestens 100 C nach Krämer-Sarnow und ein Kohle aufschluss miteinander vereinigt werden.
Der Kohleaufschluss wird dadurch er halten, dass Kohle zusammen mit schwer siedenden Kohlenwasserstoffen auf Tempera- turen von 120 bis 350' C, gewöhnlich wäh rend mindestens einer Stunde, erhitzt wird.
Dabei wird eine Masse gewonnen, in der die Kohle eine Lockerung des Gefüges, ein Herauslösen der Harzbestandteile und eine gewisse Vermehrung höherer Molekülkom plexe erfahren hat. Die aufzuschliessende Kohle kann dabei die Form von Kohlenstaub besitzen.
Die Herstellungsweise des Hartpeches ist an sich beliebig. Vorzugsweise wird ein Steinkohlenteerpech mit einem Erweichungs- punkt von mindestens 130 C nach K. S. verwendet. Besonders gut bewährte sich die Verwendung eines Hartpeches mit. einem Erweichungspunkt von vorzugsweise<B>130'</B> und höher, das gleichzeitig einen Gehalt an sogenanntem freiem Kohlenstoff von über 45%, vorzugsweise 55% und höher, aufweist.
Als besonders wirtschaftlich hat es sich erwiesen, einen Kohleaufschluss zu- verwen den, der dadurch gewonnen wurde, dass eine Mischung aus Kohle, vorzugsweise Kohlen staub, und Teer und/oder aus Teer gewonne nen flüssigen bis halbfesten Kohlenwasser stoffen (ausgenommen Benzolerzeugnisse) einfach, d. h. bei Atmosphärendruck, erhitzt wurde, ohne dass ein wesentlicher Anteil abdestilherte.
Die durch die gemäss Erfindung her gestellten Massen erreichte Verbesserung geht aus folgenden Versuchsergebnissen her vor: 1. Normales Weichpech mit einem Er weichungspunkt nach K. S. von + 40 hatte einen Brechpunkt nach Frass von etwa +12 .
2. Wurden 68 Teile eines Hartpeches mit einem Erweichungspunkt von 130' nach K. S. und einem Gehalt an sogenanntem freiem Kohlenstoff von etwa 50% mit 32 Tei len schwersiedender Steinkohlenteerdestillate geflust, so ergab sich bei einem Erweichungs punkt von 40' ein Brechpunkt von - 1,5'.
3. Um die Wirkung von Kohlenstaub als Füllstoff auf die im Beispiel 2 beschriebenen Massen zu zeigen, wurden 30 Teile Kohlen staub mit 70 Teilen schwersiedender Stein kohlenteerdestillate kalt gemischt. In dieser Mischung wurde Hartpech mit einem Er weichungspunkt von 130' und einem Gehalt an sogenanntem freiem Kohlenstoff von etwa 50% im Verhältnis 55:45 unter gelinder Erwärmung aufgelöst. Die erhaltene plasti sche Masse hatte bei einem Erweichungs punkt von 40 einen Brechpunkt von - 3 .
4. Die Eigenschaften eines mit Brikett pech versetzten Kohleaufschlusses gehen aus folgendem Versuch hervor: 30 Teile Kohlen staub wurden mit 70 Teilen schwersiedender Steinkohlenteerdestillate fünf Stunden auf einer Temperatur von 330' gehalten. Diesem Kohleaufschluss wurde Brikettpech mit einem Erweichungspunkt von 65' nach K. S. im Verhältnis von 40: 60 zugefügt. Bei einem Erweichungspunkt von 39,5 hatte die erhaltene Masse einen Brechpunkt von + 1 .
Die Massen nach Beispiel 3 und 4 zeigen also nur geringfügige oder keine Verbesse rungen gegenüber der Masse nach Beispiel 2.
Der erhebliche Fortschritt, der durch die gemäss Erfindung hergestellten Massen erzielt wird, geht aus folgendem Beispiel hervor 5. Zu dem gleichen Kohleaufschluss, wie in Beispiel 4 verwendet, wurde Hartpech mit einem Erweichungspunkt von 130' und einem Gehalt an sogenanntem freiem Kohlen stoff von etwa 50% im Verhältnis 65:35 zugegeben. Diese Masse wies bei einem Er weichungspunkt von +40 einen Brech- punkt von - 18' auf. Die Spanne zwischen Brechpunkt und Erweichungspunkt, die bei den Beispielen 1 bis 4 28 , 41,5 , 43 bzw. <B>38,5'</B> betrug, ist also bei dem Beispiel 5 auf 58 gestiegen.
Weitere Versuche ergaben, dass gleich günstige Ergebnisse schon erzielt werden, wenn ein Kohleaufschluss verwendet wird, der dadurch hergestellt wurde, dass eine Mischung aus Kohle, vorzugsweise Kohlen staub, mit Teer und/oder aus Teer gewonne nen flüssigen bis halbfesten Kohlenwasser stoffen (ausgenommen Benzolerzeugnisse) auf wesentlich niedrigere Temperaturen als bei den Beispielen 4 und 5, nämlich auf 120 und 180', ohne wesentliche Destillation bei einer Zeitdauer von mindestens einer Stunde erhitzt wurde. Dafür seien die folgenden Beispiele gebracht: 6. 20 Teile Kohlenstaub wurden mit 80 Teilen schwersiedender Steinkohlenteer- destillate zwei Stunden auf einer Temperatur von<B>150'</B> gehalten.
Diesem Kohleaufschluss wurde Hartpech mit einem Erweichungs- punkt von<B>130'</B> und einem Gehalt an sogenanntem freiem Kohlenstoff von etwa 50% im Verhältnis 65: 35 zugegeben. Die erhaltene Masse wies bei einem Erweichungs- punkt von '-, 40' einen Brechpunkt von - 17 auf.
7. 20 Teile Kohlenstaub wurden mit 80 Teilen sch@versiedender Steinkohlenteer destillate zwei Stunden auf einer Temperatur von<B>150'</B> gehalten. Diesem Kohleaufschluss wurde Hartpech mit einem Erweichungs- punkt von<B>160'</B> und einem Gehalt an soge nanntem freiem Kohlenstoff von etwa 50% im Verhältnis<B>70:</B> 30 zugegeben. Die erhaltene Masse hatte bei einem Erweichungspunkt von + 40 einen Brechpunkt von - 21 .
Die Verwendung des auf diese Art gewonnenen Kohleaufschlusses bringt wegen der einfachen Durchführung und Billigkeit seiner Herstellung besondere wirtschaftliche Vorteile.
Bei gleichem Erweichungspunkt der bitu minösen Massen kann man den Brechpunkt. noch weiter erniedrigen, wenn man einem Kohleaufschluss mit verhältnismässig gerin gem Kohlegehalt ein Hartpech zugibt, dessen Ausgangsstoff vor oder während der Destil lation auf Hartpech Kohle, vorzugsweise Kohlenstaub, zugesetzt wurde, oder ein Hartpech, das nach seiner Herstellung unter Zugabe von Kohle, vorzugsweise Kohlen staub, längere Zeit erhitzt wurde.
B. 20 Teile Kohlenstaub wurden mit 80 Teilen Teer bis auf Hartpech mit einem Erweichungspunkt von 130' destilliert. So dann wurde einem Kohleaufschluss, der durch Erhitzen von 20 Teilen Kohlenstaub mit 80 Teilen schwersiedender Steinkohlenteer destillate während zwei Stunden auf 150 erhalten wurde, dieses Hartpech im Ver hältnis 70:30 zugefügt. Bei einem Erwei chungspunkt von 41 wurde ein Brechpunkt festgestellt, der unter - 25' lag. Die Spanne zwischen Erweichungspunkt und Brechpunkt betrug also mehr als 66'.
Man kann die Spanne zwischen Erwei- chungspunkt und Brechpunkt noch weiter erhöhen, allerdings unter Inkaufnahme eines gegenüber dem in den bisher genannten Beispielen erzielten Erweichungspunkt von etwa 40' wesentlich gesteigerten Erwei chungspunktes, wenn man Kohleaufschlüsse mit höheren Anteilen von Kohle, insbeson dere Kohlenstaub, verwendet.
9. 40 Teile Kohlenstaub wurden mit 60 Teilen schwersiedender Steinkohlenteer destillate zwei Stunden auf einer Tempera tur von 150' gehalten. Diesem Kohle aufschluss wurde Hartpech mit einem Er weichungspunkt von 130 und einem Gehalt an sogenanntem freiem Kohlenstoff von etwa 50 % im Verhältnis 70 : 30 zugegeben. Die erhaltene Masse hatte einen Erweichungs punkt von + 68' und einen Brechpunkt von - 9 .
10. 50 Teile Kohlenstaub wurden mit 50 Teilen schwersiedender Steinkohlenteer destillate zwei Stunden auf einer Tempera tur von 150' gehalten. Diesem Kohleauf schluss wurde Hartpech mit einem Erwei chungspunkt von 130' und einem Gehalt an sogenanntem freiem Kohlenstoff von etwa 50% im Verhältnis 70: 30 zugegeben. Die erhaltene Masse hatte einen Erweichungs punkt von + 145' und einen Brechpunkt von + 25'.
Bei dem Beispiel 9 beträgt die Spanne zwischen Erweichungspunkt und Brechpunkt 77' und bei dem Beispiel 10 120'.
Die bisher beschriebenen bituminösen Massen können mit Weichmachern (Flur- mitteln) oder Lösungsmitteln auf jede für den betreffenden Verwendungszweck geeig nete Konsistenz oder Viskosität eingestellt werden. Flust man beispielsweise die bitumi nösen Massen nach den Beispielen 9 und 10 mit schwersiedenden Steinkohlenteerdestilla ten auf einem Erweichungspunkt von 40', so ergeben sich Brechpunkte von - 22' bzw. unter - 25'. Das entspricht etwa dem Ergeb nis nach Beispiel 7.
Weichmachungsmittel können aber auch dadurch in das Endprodukt gebracht werden, dass sie in genügender Menge bereits im Kohleaufschluss vorhanden sind.
Als Aufschlussmittel zur Herstellung des Kohleaufschlusses kommen beispielsweise in Frage : Entwässerte und/oder von den leicht siedenden Bestandteilen befreite Teere, Teer öle, insbesondere schwere Anthracenöle, und andere Teererzeugnisse. Vorteilhaft können auch Aufschlussmittel verwendet werden, die infolge eines Gehalts an kristallisierbaren Bestandteilen salbenartige Beschaffenheit haben.
Man kann auch von einem Kohleauf- schluss ausgehen, bei dem die bei der Kohle- hydrierung anfallenden Rückstände, z. B. die im wesentlichen aus kohlehaltigen ali- phatischen und aromatischen Kohlenwasser stoffen bestehenden Schleuderrückstände, als Aufschlussmittel verwendet wurden.
Dadurch kann die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens noch gesteigert werden; solche Rückstände der Kohlehydrierung können auch als Weich macher (Flurmittel) verwendet werden.
Endlich können die beschriebenen bitu minösen Massen mit Füllstoffen versetzt werden. Wie vorteilhaft das Füllen dieser Massen ist, geht aus den beigefügten Tabellen klar hervor. In der Tabelle I sind die Eigen schaften von drei bituminösen Massen gege ben, die aus dem gleichen Kohleaufschluss mit verschiedenen Mengen von Pechen von verschiedenen Erweichungspunkten auf den gleichen Erweichungspunkt gebracht. Aus der Tabelle II gehen die Eigenschaften her vor, die diese drei bituminösen Massen nach der Füllung mit dem gleichen Füllstoff im gleichen Verhältnis aufweisen.
Die Tabelle I zeigt den Einfluss des Erweichungspunktes des verwendeten Peches auf den Brechpunkt und die Zähigkeitsfall- höhe der aus den Ausgangsstoffen Kohle aufschluss plus Pech hergestellten bitumi nösen Massen. Bei den erfindungsgemäss zu verwendenden Hartpechen wird demnach bei gleichem Erweichungspunkt eine ausser ordentliche Senkung des Brechpunktes er reicht, wobei klar ersichtlich ist, dass mit steigendem Erweichungspunkt des verwen deten Hartpeches der Brechpunkt der bitu minösen Massen weiter fällt. Ferner wird durch die Verwendung von Hartpechen eine aussergewöhnliche Steigerung der Zähigkeits- fallhöhe erreicht.
Auch hier werden die Werte mit steigendem Erweichungspunkt des ver wendeten Hartpeches günstiger. Die Tabelle II zeigt den Einfluss des Füll stoffes in Verbindung mit der Pechqualität auf den Erweichungspunkt und die Zähig keitsfallhöhe der bituminösen Massen. Beim Übergang von Brikettpech mit einem Er weichungspunkt von 70' zu Hartpech mit einem Erweichungspunkt von 130' steigen der Erweichungspunkt und die Zähigkeits- fallhöhe bei gleicher Füllstoffart und -menge ausserordentlich stark.
Weitere sehr erheb liche Steigerungen des Erweichungspunktes und der Zähigkeitsfallhöhe werden bei glei cher Art und Menge des Füllstoffes durch Verwendung von noch höher schmelzendem Hartpech mit einem Erweichungspunkt von <B>160'</B> erzielt. Die Brechpunkte der drei bituminösen Massen werden durch die Hinzu fügung des Füllstoffes kaum verändert.
Die nach der Erfindung hergestellten bituminösen Massen sind für alle Zwecke geeignet, für die bituminöse Stoffe überhaupt verwendbar sind. Durch Wahl verschiedener Kohleaufschlüsse mit mehr oder weniger grossen Kohlenmengen, durch Zugabe ver schiedener Mengen verschiedener Hartpeche, durch Zugabe von Flux- und Lösungs mitteln und durch Versetzung mit Füll stoffen können sie auf jeden gewünschten Weichheitsgrad eingestellt werden.
Je nach den betrieblichen und technischen Gegeben heiten ist es auch möglich, die verschiedenen beschriebenen Abwandlungen des Verfahrens zu kombinieren. Die gemäss Eifindung her gestellten bituminösen Massen sind zum Beispiel geeignet als Schutzmittel für Rohre und metallische und nichtmetallische Bau teile; als Kitte, Klebemassen, Vergussmassen; als Bindemittel zur Herstellung von Kunst stein und Pressstoffen und für die Brikettie- rung von Erz, Brennstoff und dergleichen; als Bindemittel für Strassenbauzwecke; als Dachteer und zum Tränken von Pappen, Filzen und dergleichen, als Anstrichstoffe ;
als Stahlwerksteer und als Kernbindemittel im Giessereibetrieb usw.
EMI0005.0001
Tabelle <SEP> 1:
<tb> Bituminöse <SEP> Masse <SEP> aus
<tb> Kohleaufschluss, <SEP> Erweichungs- <SEP> Senkung <SEP> Steigerung
<tb> Nr. <SEP> 20% <SEP> Kohlenstaub <SEP> Punkt <SEP> der <SEP> Brech. <SEP> des <SEP> Brech- <SEP> Zähigkeits- <SEP> der <SEP> Zähig 80% <SEP> schwer- <SEP> Pech <SEP> bituminösen <SEP> Punkt <SEP> Punktes <SEP> fallhöhe <SEP> keitsfallhöhe
<tb> siedende <SEP> Steinkoh- <SEP> Masse <SEP> gegenüber <SEP> gegenüber
<tb> lenteerdestillate
<tb> 70%
<tb> Nr1 <SEP> N1
<tb> 1 <SEP> 30% <SEP> Brikettpech <SEP> +40 <SEP> +2 <SEP> 30 <SEP> cm
<tb> 19 <SEP> 270cm
<tb> E. <SEP> P.
<SEP> 70 <SEP>
<tb> 35%
<tb> Nr.1 <SEP> Nr.1
<tb> 2 <SEP> 65% <SEP> Hartpech <SEP> +40 <SEP> -17 <SEP> 23 <SEP> 300cm <SEP> 370cm
<tb> E. <SEP> P. <SEP> 130 <SEP> .
<tb> 30%
<tb> Nr. <SEP> 2 <SEP> Nr.2
<tb> 3 <SEP> 70% <SEP> Hartpech <SEP> +40 <SEP> -21 <SEP> 400cm
<tb>
<tb> E. <SEP> P. <SEP> 160 <SEP>
<tb> Tabelle <SEP> 2:
<tb> Steigerung <SEP> Steigerung
<tb> Bituminöse <SEP> Erweichungspunkt <SEP> des <SEP> Erwei- <SEP> Steigerung
<tb> Nr. <SEP> Masse <SEP> nach <SEP> Füllstoff <SEP> der <SEP> gefüllten <SEP> chungs- <SEP> Zähigkeits- <SEP> der <SEP> Zähig- <SEP> Brech Nr. <SEP> Mikroasbest <SEP> bituminösen <SEP> Masse <SEP> punktes <SEP> fallhöhe <SEP> keitsfallhöhe <SEP> punkt
<tb> gegenüber <SEP> gegenüber
<tb>
<tb> 4 <SEP> 1 <SEP> 75% <SEP> 25% <SEP> 48 <SEP> Nr. <SEP> 1 <SEP> 8 <SEP> <SEP> 140 <SEP> cm <SEP> Nr.1 <SEP> +0
<tb> 110 <SEP> cm
<tb> 5 <SEP> 2 <SEP> 75% <SEP> 25% <SEP> 59 <SEP> Nr. <SEP> 2 <SEP> 19 <SEP> <SEP> 480 <SEP> cm <SEP> Nr. <SEP> 2 <SEP> - <SEP> 15
<tb> 180 <SEP> cm
<tb> Nr. <SEP> 3
<tb> 6 <SEP> 3 <SEP> 75% <SEP> 25% <SEP> 66,5 <SEP> Nr. <SEP> 3 <SEP> 26,5 <SEP> <SEP> über <SEP> 500cm <SEP> mehr <SEP> als <SEP> -22
<tb> 100 <SEP> cm