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Verfahren zur Verbesserung von Dammarharzen Das in lacktechnischer
Hinsicht schon von je geschätzte Dammarharz hat in neuerer Zeit noch dadurch eine
besondere Bedeutung erlangt, daß es sich als besonders geeigneter Zusatz zu den
modernen Celluloseesterlacken erwiesen hat. Diese Produkte müssen deshalb unter
Mitverwendung von Harzen hergestellt «-erden, weil die mit Celluloseestern allein
erzielbaren Filme weder die notwendige Haftfestigkeit aufweisen noch auch die erforderliche
Dicke bzw. Glanz besitzen. Wesentlich ist natürlich, claß das zur Erzielung aller
dieser Forderungen benutzte Harz seinerseits keine ungünstigen Nebenerscheinungen
hervorruft. In dieser Hinsicht aber haben die Erfahrungen unbedingt die Überlegenheit
des Dammarharzes über alle anderen sonst in Betracht kommenden Harze ergeben.
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Wenn trotzdem vielfach auf die Benutzung von Dammar für den gedachten
Zweck verzichtet wird, so hat dies seine Ursachen in einer Besonderheit, deren Behebung
in technisch einwandfreier Weise bislang noch nicht gelungen ist. Dammarharz setzt
sich bekanntlich aus mehreren Bestandteilen zusammen, unter denen mengenmäßig die
Dammarolsäure (23 °/o) und zwei als u- und ß-Dammaroresen unterschiedene indifferente
Produkte (4o °/o bzw. 22,5 °/o) überwiegen. Während nun Dammarolsäure und das a-Resen
in Benzol-Alkohol-Mischungen leicht löslich sind, wird ß-Resen von Alkohol nicht
gelöst. Ähnlich wie Äthylalkohol verhalten sich aber auch andere höhere Alkohole,
Ester, Ketone usw., d. h. die besonders für Celluloseester in Betracht kommenden
Lösungsmittel.
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Vermischt man eine Auflösung von Celluloseester in den typischen Lösungsmitteln
mit Benzol oder Toluol, so kann man von diesen Kohlenwasserstoffen sogar ziemlich
beträchtliche Mengen zusetzen, ohne eine Fällung herbeizuführen und ohne die reguläre
Filmbildung zu beeinträchtigen. Verwendet man an Stelle der genannten Kohlenwasserstoffe
eine Auflösung von z. B. Harzester in Benzol, so tritt gleichfalls keine Abscheidung
ein, d. h. man hat es auf diese Weise durchaus in ,der Hand, Celluloseester und
Harzester in den erforderlich erscheinenden Mengenverhältnissen miteinander zu kombinieren.
Würde man indes in ähnlicher Weise unter Benutzung einer Auflösung von Dammar in
Benzol oder Toluol verfahren, so wäre eine sofortige Abscheidung des ß-Resens die
Folge.
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Man hat deshalb den Ausweg eingeschlagen, die Auflösung von Dammar
vor der Vermischung mit der Celluloseesterlösung erst mit einer ausreichenden Menge
von Alkohol oder einem ähnlich wirkenden Lösungsmittel (Aceton, Essigester usw.)
zu versetzen, um das ß-Resen zur Abscheidung zu bringen. Die nach dessen Absetzen
erhaltene klare Auflösung der restlichen Dammarharzbestandteile kann dann ohne Gefahr
für eintretende Trübung dem Celluloseesterlack zugemischt werden.
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Dies Verfahren führt zwar zum Ziel, ist aber reichlich umständlich
und auch unwirtschaftlich, weil nämlich vor allem auch die
Aufbereitung
des ja mengenmäßig durchaus nicht zu vernachlässigenden ß-Resens für andere lacktechnische
Zwecke zu kostspielig ist, um trotz der besonders guten lacktechnischen Eigenschaften
des durch Indifferenz ausgezeichneten Abfallproduktes zu lohnen.
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Es hat sich nun ergeben, daß man die bestehenden Schwierigkeiten in
einfacher Weise und unter gleichzeitiger Erzielung besonderer Vorteile leicht überwinden
kann. Prüft man nämlich, welche Mengen von insbesondere Äthylalkohol (Spiritus)
einer Dammarlösung in Benzol oder Toluol (im Verhältnis i : i) zugesetzt werden
müssen, um die Abscheidung des ß-Resens herbeizuführen, so findet man einen Betrag
von etwa 3o bis 40 °/o, bezogen auf den Kohlenwasserstoff. Dies aber sind ungefähr
diejenigen Äthylalkoholmengen, welche zusammen mit denbetreffendenKohlenwasserstoffen
Gemische mit niedrigsten Siedepunkten ergeben. Hierbei mußmanberücksichtigen, daß
auch immer gewisse Mengen von Wasser zugegen sind, die als ternäre Komponente in
solche Kohlenwasserstoff-Äthylalkohol-Gemische einzutreten vermögen. Bei Benzol
wird hierdurch der Alkoholanteil zwar von ursprünglich etwa 33 % (binäre Mischung)
auf etwa 18% erniedrigt; demgegenüber kann aber durch Toluol ein Ausgleich geschaffen
werden, indem dort der Alkoholgehalt von ursprünglich 62% ()inäre Mischung) auf
nur 46,"o vermindert wird. Die Zusammensetzung der betreffenden binären und ternären
Gemische nebst den Siedepunkten ist aus folgender Zusammenstellung ersichtlich:
| Benzol-Alkohol .......... Sdp. 68,25 ° C 32,36 07Q Äthylalkohol |
| Toluol-Alkohol .......... - 76,5' C
620/, - |
| Benzol-Alkohol-Wasser. . . . - 64,85 ° C 18"50/,) |
| - |
| Toluol-Alkohol-Wasser. . . . - - |
| 75,=° C q.60/0 |
Natürlich würde es zwecklos sein, die Behandlung des Dammarharzes mit derartigen
Gemischen in der Weise vornehmen zu wollen, daß man sie als Lösungsmittel in üblicher
Weise benutzt. Infolge der schleimig erfolgenden Abscheidung des ß-Resens würde
.dieser Weg sogar noch weit ungünstiger sein als die bereits in die Praxis eingeführte
Methode des Lösens in Benzol oder Toluol und nachfolgende Fällung mit Alkohol u.
dgl.
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Man gelangt aber sofort zum Ziele, wenn man die bislang nicht bekannte
Beobachtung ausnutzt, daß nämlich bei Behandlung des Dammarharzes mit Dampfgemischen,
deren Alkoholgehalte über der Fällungsgrenze liegen, lediglich Dammarolsäure und
das a-Dammaroresen extrahiert werden, während das ß-Resen neben Schmutz usw. zurückbleibt.
Und im Hinblick hierauf ist es nun von heson.-derer Wichtigkeit, daß die obengenannten
Gemische die leichte Möglichkeit dafür bieten, Dampfe mit Alkoholgehalten von über
3o°,ia während beliebiger Zeiten zu erzeugen.
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Für die praktische Durchführung des hierauf gegründeten Reinigungsverfahrens
ist ein Destillationsapparat üblicher Art erforderlich. Das zur Erzeugung der Dämpfe
notwendige Flüssigkeitsgemisch kommt in den Unterteil der Blase, die mit Dampf usw.
beheizbar sein muß. Etwa in Höhe des Flansches werden Siebe für das Harz angeordnet,
die mit Leinen a. dgl. bespannt sind, um das ß-Resen bzw. Schmutz zurückzuhalten.
Nach Beschickung des Apparates wird angeheizt. Die entwickelten Dämpfe steigen an
und um das Filtersieb mit dem zu reinigenden Harz herum und gelangen schließlich
in den Kühler, von wo aus sie in den Apparat zurückgeleitet werden. Die Extraktion
des Dammarharzes beginnt sofort nach Entwicklung der Dämpfe und ist innerhalb kürzester
Zeit beendet.
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Nach der. Extraktion befindet sich im Unterteil des Apparates eine
Auflösung von Dammarolsäure und a-Resen. Diese kann gegebenenfalls für sich abgelassen
und direkter weiterer Verwendung zugeführt werden. Man kvLrin aber auch, ohne zuvor
den Apparat öffnen zu müssen, das Lösungsmitte?-gemisch in üblicher Weise mit oder
ohne Vakuum abdestillieren, was dann zu einem gereinigten Harzprodukt führt, das
sich als stückiges Erzeugnis verwerten läßt.
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Das auf den Filtersieben verbleibende Gemisch von ß-Resen und Schmutz
ist von völlig trockener Beschaffenheit. Es wird für sich gesammelt und dann für
sich einer Extraktion mit Benzol oder Toluol unterworfen, wobei die Abtrennung von
Schmutz usw. keine Schwierigkeiten bereitet. Nimmt man die Extraktion wiederum auf
einem Filtersieb vor, so erhält man ein klares Produkt, das sich für Herstellung
von Dammaröllacken sofort verwenden läßt.
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Die Zusammensetzung des für die Dampfertraktion in Betracht kommenden
Gemisches richtet sich nach der Beschaffenheit des verfügbaren Benzols und Spiritus.
Bei größeren Wassergehalten empfiehlt sich ein Zusatz von Toluol his etwa 30°10
oder mehr. Im übrigen sind die von Fall zu Fall erforderlichen
Kombinationen-
leicht auszurechnen bzw. leicht auszuprobieren. Die Menge der zur Dampfentwicklung
dienenden Flüssigkeit wird zweckmäßig so eingerichtet, daß der schließlich anfallende
Lack etwa 5o°/" feste Bestandteile aufweist. Man kann aber auch andere Mengenverhältnisse
einhalten, wobei die besondere Form des Apparates, die Art der Heizung usw. mitsprechen.
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Solange der Rückflußkühler auf den Apparat selbsteingeschaltet ist,
soll das Kondensat möglichst nicht auf das Harz tropfen, da sonst die Gefahr besteht,
daß ß-Resen in den Unterteil der Apparatur gelangt. Es ist vielmehr wesentlich,
die Extraktion nur durch die Dämpfe besorgen zu lassen, da nur so ein schneller
und sichererErfolg gewährleistet ist. Insbesondere bleibt alsdann auch das ß-Resen
ziemlich körnig, während es andernfalls die Neigung hat, die Harzpartikel als Schleim
zu umhüllen. Beispiel i Auf ioo kg Dammarharz, das sich in einem evtl. mit Filtertuch
bespannten Sieb innerhalb des Dampfraums eines Destillierapparates der üblichen
Art befindet, läßt man die Dämpfe einwirken, die durch Erhitzen eines Gemisches
von 33 kg Alkohol und 68 kg Benzol entstehen. Schon nach kurzer Zeit haben die Dämpfe
die gesamte Dammarolsäure und das gesamte a-Resen herausgelöst, welche beiden Bestandteile
sich nach der Extraktion als konzentrierte Lösung im Unterteil des Apparates befinden.
Die so entstandene Lösung kann direkt weiterverarbeitet werden. Durch Abdestillieren
des Lösungsmittels läßt sich jedoch auch ohne weiteres ein festes Harzprodukt in
gereinigtem Zustand gewinnen. Das auf dem Filtertuch verbleibende Gemisch von ß-Resen
und Schmutz, das völlig frei von Lösungsmittel ist, wird gesammelt und einer besonderen
Extraktion unterworfen l:zw. in für Harze bekannter Weise weiterverarbeitet. Beispiel
e Bei Vorhandensein von Wasser, das aus dem Harz stammen bzw. sich bei der dauernden
Weiterverwendung des Lösungsmittels anreichern kann, verwendet man bei dem obigen
Verfahren z. B. eine Mischung von 3o kg Alkohol, So kg Benzol und 15 kg Toluol.
Das Verfahren wird im übrigen in derselben Weise wie in Beispiel i durchgeführt.
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An Stelle der vorzugsweise zu empfehlenden Benzol - Toluo1- Alkohol
- Gemische von gleichmäßigen Siedepunkten kann man auch andere entsprechende Gemische
nehmen, z. B. Benzin - Alkohol - Gemische oder Schwefelkohlenstoff-Alkohol-Gemische.
Eskommteben immer nur darauf an, ein Gemisch zu verwenden, das durch einen gleichmäßigen
Siedepunkt, d.h. also einheitlicheZusammensetzung des Dampfes, charakterisiert ist.
Außerdem muß die eine Komponente des Dampfes auf Dammarolsäure und a-Resen lösend
wirken, während die .andere vorzugsweise dafür sorgt, daß das ß-Resen ungelöst bleibt,
was für diese Dampfkomponente eine bestimmte Mindestkonzentration voraussetzt. Für
ternäre usw. Gemische gilt natürlich sinngemäß das gleiche.