Nicht absetzendes bituminöses Anstrichmittel Es ist eine allgemein bekannte Tatsache, dass mit Farbpigmenten bzw. auch anorganischen pulver förmigen Füllstoffen versehene Anstrichmittel eine viel grössere Haltbarkeit ergeben als solche An striche, welche nur aus einem filmbildenden Binde mittel bestehen. Würde man eine Eisenkonstruktion z. B. mit Leinölfirnis anstreichen, so wäre die Rost schutzwirkung nur von kurzer Dauer. Wird der Leinölfirnis aber mit Farbpigmenten zu einer streich fertigen Farbe gemischt und damit die Eisen konstruktion angestrichen, dann ist die Haltbarkeit des Anstriches um ein Mehrfaches besser.
Dies ist darauf zurückzuführen, dass durch die Farbpigmente der Abbau des Bindemittelfilms durch Strahlungs einflüsse und sonstige atmosphärische Einwirkungen ausserordentlich verzögert wird. Aus diesem Grunde werden für Rostschutzfarben heute allgemein nur pigmenthaltige Anstrichstoffe verwendet.
Dies ist nicht der Fall bei den bituminösen An strichstoffen. Hier ist es vielfach noch üblich, die reinen Bindemittel, das heisst Auflösungen von Bi tumen bzw. Steinkohlenteerpech in geeigneten Lö sungsmitteln, als Anstrichmittel zu verwenden. Die Steinkohlenteerpechlösungen haben dabei den Nach teil, d'ass sie Anstrichfilme ergeben, die unter dem Einfluss der Witterung zur Rissbildung neigen (all gemein bekannt als Krokodilhaut der Teer anstriche).
Bei den Bitumenlösungen ist es teilweise schon üblich geworden, anorganische Füllstoffe zu verwen den, aber bei den Teerpechlösungen begegnet dies besonderen Schwierigkeiten. Die anorganischen Füll stoffe, also z. B. Steinmehle, Asbestpulver, Kalk mehl u. a., haben die Eigenschaft, dass sie in diesen bituminösen Bindemitteln besonders stark zum Ab setzen neigen. Das hat zur Folge, dass solche An strichmittel in kurzer Zeit einen harten Bodensatz bilden, und dass es nur unter Schwierigkeiten möglich ist, diesen Bodensatz wieder aufzurühren und ein heitlich in dem Bindemittel zu verteilen.
Bei den Bitumenlösungen kann man sich damit helfen, dass geeignete Schwebemittel, wie z. B. Me tallseifen von Fettsäuren, zugegeben werden. Diese bewirken eine wesentliche Verringerung der Absetz- neigung. Bei den Teerpechlösungen ist dieses Pro blem schwieriger. Teerpechlösungen befinden sich - kolloidchemisch betrachtet - nahe an einer kri tischen Grenze. Das Steinkohlenteerpech ist ein Stoff, welcher nur schwierig in homogene Lösung ge bracht werden kann, und nur wenige stark wirksame Lösungsmittel vermögen das Steinkohlenteerpech vollkommen glatt aufzulösen.
Werden Lösungsmittel auch nur mit geringfügig verringerter Lösungsenergie verwendet, dann treten Störungen in der Teerpech lösung auf; dies ist daran erkennbar, dass sich die hochmolekularen Bestandteile des Steinkohlenteer pechs ausscheiden und in Form von griessigen Aus fällungen in Erscheinung treten.
Diese Gefahr wird durch Zugabe der sonst üblichen Schwebemittel noch vergrössert, und es ist tatsächlich kaum möglich, eines der üblichen Schwebemittel mit Steinkohlenteerpechlösungen in ausreichender Menge zu vermischen, ohne dass solche Störungen des kolloidalen Zustandes der Teerpechlösung auftreten.
Bisher hat man sich deshalb meistens damit be holfen, die Füllstoffe ohne Zusatz von Schwebemit teln beizugeben; aber das hat zur Folge, dass nach verhältnismässig kurzer Zeit sich ein schwer aufrühr- barer Bodensatz bildet. Werden solche Farben dann mit dem auf Baustellen kaum vermeidbaren Mangel an peinlicher Sorgfalt verarbeitet, dann wird zuerst die obenaufstehende füllstoffarme Teerpechlösung und zum Schluss das unten im Gefäss befindliche dickere Material verarbeitet, wobei das letztere dann wegen seiner Dickflüssigkeit meistens verdünnt wird.
Das hat aber meistens eine Ausfällung des Pechs und damit eine Verschlechterung des Anstrichmittels zur Folge.
Im Hinblick auf die geschilderten Vorteile pigmenthaltiger Anstrichstoffe ist deshalb die homo gene Verteilung von mineralischen Füllstoffen, wie Steinmehlen, Asbestpulver, Kalkmehl, in Stein kohlenpechlösungen ein wichtiges Problem bei der Herstellung solcher Anstrichmittel.
Es wurde nun ein neues nicht absetzendes bitu minöses Anstrichmittel gefunden, welches aus einer einen anorganischen Füllstoff und ein Schwebe mittel dafür enthaltenden Steinkohlenteerpechlösung besteht, die als Schwebemittel Russ oder hoch kohlenstoffhaltiges Sonderpech in solchen Mengen enthält, dass das Anstrichmittel thixotrope, sahnige Beschaffenheit besitzt.
Durch dieses Schwebemittel werden die stark zum Absinken neigenden Füllstoffteilchen in gleich mässiger Verteilung gehalten. Während eine normale Steinkohlenteerpechlösung ein Fliessverhalten wie z. B. ein Öl zeigt, weist eine Steinkohlenteerpech- lösung mit einem Gehalt an Russ oder hochkohlen stoffhaltigen Sonderpech von einer bestimmten Menge an, eine sahnige Beschaffenheit auf. Dies ist äusserlich daran erkennbar, dass beim Ausgiessen eine solche Steinkohlenteerpechlösung nicht mehr wie eine Flüssigkeit völlig glatt verläuft, sondern stehenbleibt.
Das Fliessvermögen wird durch den Gehalt der Lösung an dem genannten Schwebemittel, welches die Steinkohlenteerpechlösung wie ein Ge rüst durchsetzt, behindert. Diese Wirkung wird, wie erwähnt, erst bei bestimmtem Gehalt an Schwebe mittel erreicht. Enthält die Teerpechlösung zu wenig Schwebemittel, dann zeigt sie noch ihr normales Fliessverhalten und lässt man ein solches Material längere Zeit stehen, dann setzt sich das Schwebe mittel in demselben ab und bildet eine feste Schicht im untern Teil.
Weiter wurde gefunden, dass eine solche Stein kohlenteerpechlösung, die so viel Schwebemittel und anorganische Füllstoffe enthält, dass sie die er wähnte sahnige und thixotrope Beschaffenheit auf weist, nicht nur dann nicht zum Absetzen neigt, wenn die Pechlösung wenig zum Absetzen neigende feine Füllstoffe, wie z. B. Schiefermehl, enthält, son dern auch andere Füllstoffe von kristalliner Be schaffenheit, wie Quarzmehl, Schwerspat usw., die sonst erfahrungsgemäss in Teerpechlösungen ausser ordentlich leicht und hartnäckig absetzen.
Mit dem richtig bemessenen Russzusatz können mit Steinmehl gefüllte Steinkohlenteerpechlösungen hergestellt werden, die auch bei längerer Lagerung keine Absetzneigung zeigen. Sie erscheinen äusser lich als steife, pastenartige Massen, die aber thixotrop sind, nach dem Umrühren in eine dick flüssige, sahnige Konsistenz übergehen und sich in diesem Zustand leicht verarbeiten lassen.
Die zum Absetzen neigenden Füllstoffe werden erfindungsgemäss durch einen Gehalt an Russ oder durch einen solchen an hochkohlenstoffhaltigem Sonderpech in der Teerpechlösung in Schwebe ge halten.
Bekanntlich enthalten. Steinkohlenteerpeche, je nach den Entstehungsbedingungen, wechselnde Men gen an sogenanntem freiem Kohlenstoff . Dieser freie Kohlenstoff besteht aus wasserstoffarmen, hochmolekularen Kohlenwasserstoffen, die dem Russ ausserordentlich ähnlich und in feinster Form im Teer und im Steinkohlenteerpech enthalten sind, was sich unter dem Mikroskop ohne weiteres erkennen lässt. Der Gehalt an solchem freiem Kohlenstoff ist aber im normalen Steinkohlenteerpech und den daraus hergestellten Steinkohlenteerpechlösungen viel geringer, als dass sich dadurch eine, wie weiter vorn beschrieben, sahnige Beschaffenheit der Pechlösung ergeben würde.
Man kann aber das Steinkohlenteer pech durch Einblasen von Luft bei höherer Tempe ratur und durch andere geeignete, an sich bekannte Massnahmen so verändern, dass dieser Gestalt an freiem Kohlenstoff>> ausserordentlich zunimmt. Nährend ein normales Steinkohlenteerpech nur etwa 15% freien Kohlenstoff>> enthält, enthalten solche Spezialpeche bis zu 5001o an freiem Kohlenstoff">. Versucht man aber solche sogenannte Sonderpeche (vgl. G. J. P.
Winkher, Der Steinkohlenteer und seine Aufarbeitung, 1951, S. 214) in Lösungsmitteln, die sonst für die Herstellung von Teerpechlösungen ge eignet sind, aufzulösen, dann zeigt sich, dass es un möglich ist, diese hochkohlenstoffhaltigen Peche noch in homogene Lösung zu bringen; vielmehr zer fällt das Pech beim Auflösen, und es scheidet sich der zuerst in feinster Verteilung im Pech befindliche freie Kohlenstoff n Form von griessartigen Zu sammenballungen aus. Daran ist die Tatsache schuld, dass sich die an und für sich feinen Kohlenstoff- teilchen bei der Vermischung mit Lösungsmitteln zu ziemlich groben Partikelchen zusamrnenlagern.
Damit ist das Material aber für anstrich technische Zwecke wenig brauchbar, weil die damit hergestellten Anstriche sehr uneinheitlich sind, indem sie zahllose solcher knötchenartiger Zusammen ballungen aufweisen. Auch die sahnige Beschaffen heit, wie sie bei Zusatz einer bestimmten Menge Russ sich einstellt, tritt hier bei der entsprechenden Menge freien Kohlenstoffes nicht auf, weil sich die Partikelchen zusammenballen.
Man kann aber dieselbe sahnige Beschaffenheit wie bei Russzusatz auch bei Auflösung entsprechen der kohlenstoffreicher Sonderpeche dadurch errei chen, dass man die Peche nicht schmilzt und dann mit Lösungsmitteln versetzt, wobei die Ausfällungen auftreten, sondern dass man das Pech mahlt und das dabei erhaltene Pechpulver kalt mit geeigneten Lö sungsmitteln mischt. Auf diese Weise wird vermie den, dass sich die Kohlenstoffpartikelchen zusam menballen, sondern man erhält von vornherein eine sahnige Masse derselben Beschaffenheit wie bei Russzusatz zu normalen Teerpechlösungen.
Man könnte. nun daran denken, solche sahnige Auflösungen von hochkohlenstoffhaltigem Sonder pech mit dem erwähnten mineralischen Füllstoff zu versetzen, um auf diese Weise nicht absetzende, ge füllte Teerpechlösungen zu erzeugen. Solche über zugsmittel haben sich aber bei der Prüfung in Praxis und Laboratorium nicht bewährt. Der Grund liegt vor allem darin, dass diese Sonderpeche nur noch wenig Teerharze enthalten. Bei der Herstellung der Sonderpeche wird nämlich das im Pech ursprüng lich enthaltene Teerharz weitgehend in sogenannten freien Kohlenstoff und damit in feste Stoffe um gewandelt.
Deshalb ist das Haftvermögen solcher Anstriche aus Sonderpech auf dem Untergrund gering, und zugleich ist auch der Zusammenhalt des Films ungenügend, weil die für Haftung und Film festigkeit verantwortlichen Teerharze in zu geringer Menge darin enthalten sind.
Um diese Mängel zu beheben, ist es notwendig; die hochkohlenstoffhaltigen Sonderpeche nicht allein zur Herstellung von Teerpechlösungen zu verwen den, sondern statt dessen Mischungen aus Sonder pech und normalem Steinkohlenteerpech. Das nor male Steinkohlenteerpech, welches bedeutende Men gen Teerharze enthält, gewährleistet dann die gute Haftfestigkeit und gute Filmfestigkeit, während der hohe Kohlenstoffgehalt des Sonderpechs das not wendige Schwebemittel liefert. Man kann aber die Verwendung von zwei Pechen dadurch umgehen, dass man ein Pech nimmt, welches zwischen dem normalen Steinkohlenteerpech und einem üblichen Sonderpech steht.
Dies wird dadurch erreicht, dass man den Polymerisationsprozess nicht so weit treibt wie beim normalen Sonderpech, sondern nur so weit, dass ein Pech entsteht, welches in seiner Zusammen setzung einer Mischung aus normalem Steinkohlen- teerpech und Sonderpech entspricht.
Es sind zwar bereits bituminöse Anstrichmittel bekanntgeworden, welchen Russ beigemengt ist. Der Russzusatz kann bei diesen Anstrichmitteln jedoch nicht die Wirkung gemäss vorliegender Erfindung haben, da in den bekannten Anstrichmitteln keiner lei Zusatz von anorganischen Füllstoffen vorgesehen ist. Erfindungsgemäss haben aber der Russ bzw. der freie Kohlenstoff des hochkohlenstoffhaltigen Sonderpechs die Aufgabe, die anorganischen Füll stoffe in Schwebe zu halten. Ferner sind Lackfarben bekanntgeworden, bei denen Rebenschwarz als Pig ment verwendet ist, um eine bestimmte Tönung zu erhalten.
Auch in diesem Fall wird der hier ange strebte Zweck, nämlich die Bildung eines Kohlen- stoffgerüstes in der Anstrichfarbe, nicht erreicht.
Hinsichtlich der anorganischen Füllstoffe hat sich gezeigt, dass es zweckmässig ist, Steinmehle und andere Stoffe kristalliner Beschaffenheit mit geringer innerer Oberfläche, wie z. B. Quarzmehl, Silizium- karbid usw., als Füllstoffe zu verwenden. Diese er geben in Verbindung mit dem in der Pechlösung suspendierten Russ bzw. freien Kohlenstoff , welche beide eine sehr grosse Oberfläche aufweisen, ein heterodisperses Füllstoffaemisch, das infolge seines abgestuften Teilchengrössenaufbaues besonders gün stige Eigenschaften aufweist.
Dagegen sind die sonst üblichen Füllstoffe, wie z. B. Schiefermehl, Asbestpulver usw., welche meist eine grosse innere Oberfläche besitzen, weniger ge eignet, weil sie zuviel Bindemittel aufsaugen und deshalb schlechthaftende und spröde Anstriche geben.
<I>Beispiele</I> 1. 85 Teile einer Auflösung von normalem Steinkohlenteerpech des Erweichungspunktes 70 C (bestimmt nach KuS) in Schwerbenzol, bestehend aus 55 Teilen Pech und 45 Teilen Schwerbenzol, wer den mit 15 Teilen Gasruss intensiv gemischt. Diese Masse wird im Verhältnis von 2 Teilen Pechlösung- Russgemisch mit 1 Teil feingemahlenem Silizium karbid gemischt. Man erhält ein Anstrichmittel von thixotroper, sahneartiger Beschaffenheit.
Während Siliziumkarbid in normalen Steinkohlenteerpech- lösungen schnell zum Absetzen neigt, bleibt es hier dauernd in guter Verteilung.
2. 20 Teile geblasenes Sonderpech des Er weichungspunktes 130 C werden zu einem feinen Pulver gemahlen und in einer Mischvorrichtung in 5 Teilen Anthracenöl und 20 Teilen Schwerbenzol gelöst. Man erhält eine steife, sahneartige Paste. Ausserdem werden 30 Teile übliches Steinkohlen teerpech des Erweichungspunktes 70 C geschmolzen und in heissflüssigem Zustand mit 5 Teilen Anthra cenöl und 25 Teilen Schwerbenzol gemischt. Man erhält eine homogene Teerpechlösung. Beide Pech lösungen werden gemischt.
70 Teile des erhaltenen Gemisches aus Sonder pechlösung und normaler Steinkohlenteerpechlösung werden mit 30 Teilen feingemahlenem Quarzmehl gemischt. Man erhält ein Material von thixotroper, sahneartiger Beschaffenheit, das auch bei langer La gerung nicht zum Absetzen neigt.