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Korrosionsschutzmassen, insbesondere für den Schutz von Rohrleitungen
und Behältern Die auf dem Markt befindlichen, gebräuchlichen bituminösen Schutzmassen
müssen in der Regel bei Temperaturen von 170 bis 240° C, also mit einem hohen Wärmeaufwand,
aufgeschmolzen werden und gelangen in maschinell betriebene, kontinuierlich arbeitende
Wickelanlagen oder werden auch von Hand verarbeitet. Diese hohen Temperaturen sind
notwendig, um die gegebenenfalls gefüllten Massen mit einem Füllstoffgehalt bis
zu 50 Gewichtsprozent in einen geeigneten Viskositätszustand überzuführen und dadurch
die Oberfläche des mit einem Haftgrund versehenen und zu schützenden Metalls gut
zu benetzen. Außerdem muß eine ausreichende Menge Masse auf der Einlage aus beispielsweise
Glasvlies aufbringbar sein, um so die gewünschte Schichtdicke von etwa 2 bis 6 mm
zu erzielen.
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Dieser Schutzüberzug soll beim Lagern und beim Transport bis zur Verlegung
in den Boden eine gute Widerstandsfähigkeit gegen Temperaturwechsel aufweisen, d.
h., er muß eine gute Kältebeständigkeit und gleichzeitig ein großes Wärmestandvermögen
besitzen. Die dabei in Betracht kommenden Temperaturen liegen im allgemeinen zwischen
- 8 und mindestens -I-70° C.
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Nachteilig bei der Verwendung der bisher bekannten Schutzmassen ist
die Tatsache, daß die verschiedenen bituminösen Massen nicht miteinander verträglich
sind und daher sämtliche Einrichtungen der Wickelanlage, wie Behälter, Rohrleitungen,
Pumpen, Mischeinrichtungen usw., vor der wechselweisen Umstellung, z. B. beim Übergehen
von Sonderpech auf Erdölbitumen oder umgekehrt, gereinigt werden müssen.
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Bei der Verarbeitung von Schutzmassen auf Teerpech-Grundlage bei beispielsweise
170 bis 200° C läßt sich die Abgabe von geruchsbelästigenden Teerdämpfen nicht vermeiden,
so daß der Verwendung dieser sonst gut geeigneten Stoffe gewisse Grenzen gesetzt
sind. Außerdem benötigen die bei diesen hohen Verarbeitungstemperaturen aufgebrachten
Schutzschichten unerwünscht lange Abkühlzeiten.
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Es ist ferner bekannt (deutsche Patentschrift 763 115), 2 Teile Anthrazenöl
mit 1 Teil A-nthrazenrückstand zu vermischen, wobei nach der Vermischung naturgemäß
ein öliges Produkt entsteht, welches weitgehend vom festen Zustand unterschieden
ist und zudem eine verhältnismäßig niedrige Viskosität aufweist. Dieses Gemisch
trägt dazu bei, daß der Erweichungspunkt des Grundmaterials wesentlich herabgesetzt
wird. Der Ölanteil des Gemisches übersteigt den Kristallanteil um 100%, so daß eine
Lösung mit einem ausgesprochenen Flüssigkeitsgrad entsteht. Bei der Prüfung eines
solchen Gemisches aus 2 Teilen Anthrazenöl plus 1 Teil Anthrazenrückstand im Viskosimeter
nach Rütgers (Düsenweite = 4 mm) ergibt sich bereits bei 70° C eine Auslaufzeit
von 31 Sekunden.
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Gemäß dem Beispiel der deutschen Patentschrift 934 014 (Seite 2, Zeile
28 bis 33) ergibt sich beim Zusammenführen von 24% Anthrazenrückstand und 6 % filtriertem
Anthrazenöl eine weiche Masse, die keinesfalls mehr als Anthrazenrückstand bezeichnet
werden kann, sondern eher als Ausgangsmaterial zur Gewinnung des Anthrazenrückstandes.
Es wird also gewissermaßen der Ausgangszustand reproduziert. Noch mehr diesem öligen
Ausgangszustand nähert sich die Angabe im vorhergehenden Beispiel (Seite 2, Zeile
19 und 20 der deutschen Patentschrift), wo 101/o Anthrazenrückstand und 10% Anthrazenöl
zur Anwendung gelangen.
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Es wurde nun gefunden, daß Korrosionsschutzmassen, insbesondere Wickelmassen
für den Schutz metallischer Oberflächen, vorzugsweise von Rohrleitungen und Behältern
auf der Grundlage von Sonderpechen aus Steinkohlenteerpechen mit oder ohne Füllstoff
dadurch erhalten werden, daß die Sonderpeche mit über 12 bis 50 Gewichtsprozent,
vorzugsweise 15 bis 30 Gewichtsprozent, festen kristallinen Aromaten mit wenigstens
drei Ringen, wie Anthrazen, Phenanthren, Karbazol oder Mischungen davon, beispielsweise
auch mit Rohanthrazen, welches durch Abkühlen von Anthrazenöl auf Tagestemperatur
in Form von Kristallmassen erhalten wird und neben anderen kristallinen Körpern
etwa 20 bis 30% Anthrazen enthält, versetzt
werden, wobei sich die
oben angegebenen Prozentzahlen des Zusatzes auf die Sonderpech-Grundmasse beziehen.
Unter den genannten festen kristallinen Aromaten können sowohl die technischen Rohprodukte
wie das gereinigte Material verstanden werden.
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Durch die Verwendung der erfindungsgemäß gewonnenen Korrosionsschutzmassen
werden die vorstehend angeführten Schwierigkeiten weitgehend behoben. Unter dem
Begriff der Sonderpeche fallen hierbei die aus Hartpech aus Steinkohlenteer durch
Fluxen mit Teerölen gegebenenfalls in Kombination mit einem Kohleaufschluß gewonnenen
Produkte. Ferner rechnen hierzu die durch Verblasen mit sauerstoffhaltigen Gasen,
wie z. B. mit Luft, erhaltenen Steinkohlenteerpeche und/oder andere Peche.
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Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß der Zusatz von
Anthrazen zu bestimmten, gleichfalls im Teer vorhandenen Stoffen, wie Phenathren
und Karbazol, zur lückenlosen Mischkristallbildung führt. Es wurde erkannt, daß
sich dabei eine feste Lösung von bestimmtem Erweichungspunkt bildet.
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Es wurde nun gefunden, daß weiter zugefügtes Rohanthrazen, nachdem
der Sättigungszustand erreicht worden ist, nicht mehr zur Mischkristallbildung aufgenommen
wird. Das Anthrazen liegt dann vielmehr als heterogener Bestandteil vor, wodurch
Vorteile in mehrfacher Hinsicht erzielt werden. Die Verarbeitung von festen, kristallinen,
polycyclischen Verbindungen ist zwar an sich bekannt. So werden nach einem bekannten
Verfahren plastische Massen dadurch gewonnen, daß übliches Brikettpech mit Anthrazenrückständen
(Rohanthrazen) in einer Menge von etwa 10 °/o der Gesamtmasse zusammengeschmolzen
wird.
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Gemäß der Erfindung gelangen demgegenüber als Grundstoff ausschließlich
Sonderteerpeche aus Steinkohlenteerpech der vorstehend beschriebenen Art zur Verwendung.
Durch die Wahl einer entsprechenden Sonderpech-Grundmasse, durch Zugabe von über
12 bis zu etwa 50 Gewichtsprozent, vorzugsweise 15 bis 30 Gewichtsprozent, Rohanthranzen,
bezogen auf die Sonderpech-Grundmasse, und gegebenenfalls auch durch Zufügen von
Füllstoffen bekannter Art und Menge ist es möglich, Massen von ganz hervorragenden
Eigenschaften hinsichtlich des Verhaltens in der Wärme und Kälte, der Fließfähigkeit,
der leichten Aufschmelzbarkeit usw. herzustellen. Zum Beispiel kann zur Rohrisolierung
erfindungsgemäß mit einer Masse aus Steinkohlenteer-Sonderpech, Rohanthrazen und
Füllstoffen gearbeitet werden, die gegenüber den eingangs erwähnten Verarbeitungstemperaturen
von 170 bis 200° C nur eine Aufschmelztemperatur von etwa 120° C erfordert. Abgesehen
von der damit verbundenen Einsparung an Wärmeenergie wird bei diesen niedrigen Temperaturen
die Entwicklung belästigender Dämpfe unterbunden, der Arbeitsvorgang ist praktisch
geruchsfrei.
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Beim Aufbringen der erfindungsgemäßen Schutzmasse auf mit einem Haftgrund
versehene metallische Oberflächen findet eine stark beschleunigte Abkühlung statt.
Diese rasche Abkühlung wirkt sich beispielsweise bei der kontinuierlich durchgeführten
Rohrisolierung mit ihrem rasch ablaufenden Fließbetrieb günstig aus, weil sie einen
unmittelbar anschließenden Transport der isolierten Rohre gestattet. Im gleichen
Sinne wirkt sich der Umstand aus, daß erfindungsgemäß hergestellte Korrosionsschutzmassen
nach erfolgtem Heißaufbringen auf den metallischen Untergrund während des Abkühlens
im Temperaturbereich von etwa 20 bis 50° C eine wesentlich verbesserte Druckbeständigkeit
aufweisen.
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Als weiterer Vorteil der so hergestellten Schutzmassen bietet sich
die Möglichkeit, bei wechselweise betriebener Verarbeitung von Steinkohlenteer-Sonderpech,
Erdölbitumen oder Asphalt Schmelzkessel und Rohrleitungen bei Neubeschickung vorher
nicht reinigen zu müssen.
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Zusammenfassend ergibt die Anwendung der Erfindung unter anderem folgende
Vorteile: a) Es wird nur eine niedrige Verarbeitungstemperatur von etwa 120" C benötigt,
wobei trotzdem die Wärmebeständigkeit bei Temperaturen bis zu etwa 80`=C gewahrt
bleibt.
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b) Bei Verarbeitung der erfindungsgemäß hergestellten Massen ist eine
Geruchsbelästigung ausgeschaltet.
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c) Die Druckbeständigkeit der Massen ist im Temperaturbereich von
20 bis 50° C erheblich verbessert.
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d) Eine Reinigung der Wickeleinrichtungen beim Übergehen zu Erdölbitumen
oder Asphalten ist nicht erforderlich. Zur Veranschaulichung der Erfindung sind
nachstehende Beispiele angeführt. Hierbei sind besonders die angegebenen Werte für
die Kugeleindrucktiefe beachtenswert, weil dieser Test vorzüglich geeignet ist,
das Verhalten der neuen Stoffe während ihrer Verarbeitung im Fließbereich und beim
nachfolgenden Transport der damit geschützten Teile zu kennzeichnen. Zur Bestimmung
der Kugeleindrucktiefe dient hierbei eine dem Penetrometer ähnliche Vorrichtung,
bei der statt der Nadel eine Stahlkugel an der Führungsstange angebracht ist. Die
Probekörper werden mit einem Gesamtgewicht von 1 kg während 5 Minuten belastet und
die Eindringung der Kugel gemessen. - Der Erweichungspunkt wird nach der Methode
von K r a e m e r und S a r n o w , der Brechpunkt nach Fraaß ermittelt. Die Bestimmung
der Viskosität geschieht durch Messen der Auslaufzeit im Straßenteerviskosimeter
unter Verwendung einer 10-mm-Düse, entsprechend der DIN-Vorschrift 1995.
Beispiel
1 Zur Anwendung gelangt ein Sonderpech auf Hartpech-Grundlage.
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a) Ohne Anthrazenzusatz weist das Sonderpech folgende Eigenschaftswerte
auf:
| Erweichungspunkt nach |
| Kraemer-Sarnow 52° C |
| Brechpunkt . . . . . . . . . . . +9° C |
| Auslaufzeit bei 1.20°C ... 2 Sekunden |
| Kugeleindrucktiefe |
| bei 10° C . . . . . . . . . . 0,05 mm |
| bei 20° C . . . . . . . . . . 0,43 mm |
| bei 30° C . . . . . . . . . . 2,26 mm |
| bei 40° C . . . . . . . . . . zu weich, |
| nicht bestimmbar |
| bei 50° C . . . . . . . . . . zu weich, |
| nicht bestimmbar |
b) Nach Zusatz von 30% Anthrazenrückständen ändern sich die Werte
wie folgt:
| Erweichungspunkt nach |
| Kraemer-Sarnow 78° C |
| Brechpunkt . . . . . . . . . . -30C |
| Auslaufzeit bei 120° C . . . 1 Sekunde |
| Kugeleindrucktiefe |
| bei 10° C . . . . . . . . . . 0,08 mm |
| bei 20° C . . . . . . . . . . 0,13 mm |
| bei 30° C . . . . . . . . . . 0,22 mm |
| bei 40° C . . . . . . . . . . 0,42 mm |
| bei 50° C . . . . . . . . . . 1,24 mm |
Das Beispiel 1 zeigt, daß durch Zugabe von 301% Anthtäzenrückstände der Erweichungspunkt
von 52 auf 78° C gestiegen, der Brechpunkt dagegen von -I-9 auf -3° C herabgesetzt
worden ist. Das bedeutet, daß die Plastizitätsspanne von 43 auf 81° C erweitert
wird.
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Die Werte für die Kugeleindrucktiefe sind wesentlich verbessert worden.
Bei einer Temperatur von 30° C ist ein Rückgang von 2,26 auf 0,22 mm ersichtlich.
Bei einer Temperatur von 50° C kann die Kugeleindrucktiefe bei dem angewandten Sonderpech
(ohne Anthrazenzusatz) nicht mehr gemessen werden, da die Masse hierfür zu weich
ist. Dagegen ergibt sich nach Zusatz von 30% Anthrazenrückstände bei der gleichen
Temperatur ein Wert von 1,24 mm.
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Beispiel 2 Es wurde ein Sonderpech auf Hartpech-Grundlage, kombiniert
mit einem Kohleaufschluß, verwendet.
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a) Das Sonderpech ergibt ohne Anthrazenzusatz nachstehende Kennwerte:
| Erweichungspunkt nach |
| Kraemer-Sarnow .... 70°C |
| Brechpunkt . . . . . . . . . . . . . . . . -I-4° C |
| Auslaufzeit bei 120° C ...... 65 Sekunden |
| Kugeleindrucktiefe |
| bei 10° C . . . . . . . . . . . . . 0,09 mm |
| bei 20° C ............. 0,20 mm |
| bei 30° C . . . . . . . . . . . . . 0,56 mm |
| bei 40° C . . . . . . . . . . . . . 1,13 mm |
| bei 50° C . . . . . . . . . . . . . 2,67 mm |
b) Dem Sonderpech wurden 301% Anthrazenrückstände zugegeben:
| Erweichungspunkt nach |
| Kraemer-Sarnow .... 82°C |
| Brechpunkt ................ -180c |
| Auslaufzeit bei 120° C ...... 1 Sekunde |
| Kugeleindrucktiefe |
| bei 10° C . . . . . . . . . . . . . 0,05 mm |
| bei 20° C . . . . . . . . . . . . . 0,07 mm |
| bei 30° C . . . . . . . . . . . . . 0,14 mm |
| bei 40° C . . . . . . . . . . . . . 0,34 mm |
| bei 50° C . . . . . . . . . . . . . 1,06 nun |
Bei diesem Beispiel 2 wird durch den Zusatz von 30% Anthrazenrückständen der Erweichungspunkt
von 70 auf 82° C erhöht, der Brechpunkt geht von -I- 4 auf -18° C zurück. Die Plastizitätsspanne
steigt von 66 auf 100° C an. Die Kugeleindrucktiefe zeigt verbesserte Werte und
geht von 2,67 auf
1,06 mm, gemessen bei 50° C, zurück.
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Beispiel 3 Es gelangte ein Sonderpech mit Füllstoffzusatz zur Anwendung.
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a) Ohne Anthrazenzusatz ergibt das gefüllte Sonderpech nachstehende
Werte:
| Erweichungspunkt nach |
| Kraemer-Sarnow .... 95° C |
| Brechpunkt . . . . . . . . . . . . . . . . + 18° C |
| Auslaufzeit bei 160° C ...... 35 Sekunden |
| Kugeleindrucktiefe |
| bei 10° C ............. 0,00 mm |
| bei 20° C . . . . . . . . . . . . . 0,16 mm |
| bei 30° C . . . . . . . . . . . . . 0,47 mm |
| bei 40° C . . . . . . . . . . . . . 1,67 mm |
| bei 50° C . . . . . . . . . . . . . 2,66 mm |
b) Bei Zugabe von Anthrazenrückständen ändern sich die Werte wie folgt: Erweichungspunkt
nach Kraemer-Sarnow .... 80°C Brechpunkt . . . . . . . . . . . . . . -4° C Auslaufzeit
bei 120°C
...... 3 Sekunden Kugeleindrucktiefe bei 10° C ............. 0,00
mm bei 20° C ............. 0,03 mun bei 30° C ............. 0,08 mm bei 4011 C .
. . . . . . . . . . . . 0,15 mm bei 50° C . . . . . . . . . . . . . 0,38 mm Der
Gehalt an minderalischem Füllstoff beträgt bei a) etwa 40 Gewichtsprozent, und im
Fall b) enthält die Masse noch zusätzlich 20 bis 25 Gewichtsprozent Anthrazenrückstände,
bezogen auf das eingesetzte Sonderpech.
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Aus dem Beispiel ist ersichtlich, daß die jeweils durch die Auslaufzeit
gemessene Viskosität durch Zugabe von 20 bis 25 Gewichtsprozent Anthrazenrückstände
von 35 Sekunden bei 160° C auf 3 Sekunden bei 120° C zurückgeht. Der Erweichungspunkt
ist von 95 auf 80° C erniedrigt und der Brechpunkt um 22° C verbessert worden. Besonders
ausgeprägt sind die Werte für die Kugeleindrucktiefe, die bei 50° C für die Masse
nach a) 2,66 mm, bei der Masse nach b) dagegen, also nach Zusatz von Anthrazenrückständen,
nur 0,38 mm betragen.
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Die Erfindung des Erfindungsgegenstandes wird darin gesehen, daß die
beanspruchten Schutzmassen für Rohre u. dgl. bei einer niedrigeren Verarbeitungstemperatur
von beispielsweise 120° C aufgetragen werden können; durch den Zusatz von festen
kristallinen Aromaten zu dem Teerpech wird nicht nur eine höhere Druckbeständigkeit,
sondern auch eine schnellere Härtung erzielt, wobei sich Vorteile bei der Fließbandarbeit
ergeben (erhöhter Fortschritt bei der Verarbeitung von bituminösen Stoffen gegenüber
dem üblichen Arbeitsgang).