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Verfahren zur Herstellung eines für Straßenbauzwecke geeigneten leichtflüssigen
Teererzeugnisses Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines für Straßenbauzwecke
geeigneten leichtflüssigenTeererzeugnisses aus einem hochsiedenden Steinkohlenteerdestillat
od. dgl.
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Steinkohlenteer und andere Teere werden mit niedrigsiedenden Kohlenwasserstoffen
vermischt, um die Teere ohne wesentliche Erwärmung z. B. auf eine Straßendecke aufstreichen
oder aufspritzen zu können. Die hierfür in Betracht kommenden sogenannten Verflüssigungsmittel
müssen so beschaffen sein, daß sie einerseits eine stabile Lösung mit dem Teer bilden
und ihn andererseits nach dem Verdampfen in einem solchen Zustand belassen, daß
der Teer als Bindemittel oder Schutzüberzug wirkt. Die niedrigsiedenden aromatischen
Kohlenwasserstoffe, wie Benzol und Homologen, Solventnaphtha od. dgl., sind sehr
gute Verflüssigungsmittel. Ihrer allgemeinen Verwendung für diesen Zweck steht aber
ihr hoher Preis entgegen. Die in großer Menge und zu niedrigem Preis zur Verfügung
stehenden leichtsiedenden Erdöldestillate verdampfen meist leicht und haben auch
den Vorteil, daß man ihre Verdampfungsgeschwindigkeit durch Wahl bestimmter Fraktionen
genau einstellen kann. Als Verflüssigungsmittel für Steinkohlenteerprodukte od.
dgl. haben sie jedoch den wesentlichen Nachteil, keine stabilen Lösungen zu bilden.
Vielfach verursachen Erdöldestillate sogar eine sofortige Schlammbildung im Teer.
Es
ist vorgeschlagen worden; an Stelle von Benzolkohlenwasserstoffen als Verflüssigungsmittel
solche aliphatischen Chlorkohlenwasserstoffe zu benutzen, die Lösungsmittel für
Teer, Pech und Asphalt sind, wie z. B. Trichloräthylen. Hierdurch soll die Verbrennlichkeit
des Teererzeugnisses herabgesetzt werden. Abgesehen davon, daß bei einer immer noch
möglichen Entzündung des Gemisches die Gefahr der Bildung giftiger chlorhaltiger
Gase (Phosgen) besteht, sind die vorgeschlagenen gechlorten Kohlenwasserstoffe teuer,
so daß sie für eine umfangreiche Anwendung, wie z. B. für Straßenbauzwecke, praktisch
nicht in Frage kommen.
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Ferner wurde der Vorschlag gemacht, Steinkohlenteer und -pech mit
einem Verflüssigungsmittel zu vermischen, das - neben Erdölkohlenwasserstoffen aromatische
Verbindungen enthält, die im Kern eine oder mehrere Hydroxylgruppen haben, d. h.
mit Phenolen. Der Zusatz von Phenolen ist aber nur wirksam, wenn der Phenolgehalt
des Gemisches auf über 2 bis 3'/o steigt, d. h. über jene Phenolmenge, die an sich
in jedem Straßenbauteer enthalten ist, erfahrungsgemäß aber noch nicht zur Verflüsstgun@g
des Teeres mit Erdöldestillaten ausreicht. Steigt der Phenolgehalt des Gemisches
aber über jene Grenze, wird das Erzeugnis für Straßenbauzwecke gemäß den geltenden
behördlichen Vorschriften unverwendbar.
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Die Erfindung löst nun die Aufgabe, ein für Straßenbauzwecke geeignetes,
d. h. phenolarmes leichtflüssiges Teererzeugnis aus Steinkohlenteer und niedrigsiedenden,
wohlfeilen, umgechlorten Erdöldestillaten als Verflüssigungsmittel zu erzeugen,
und das den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren besteht darin, daß als Verflüssigungsmittel
ein Gemisch von ungechlorten aliphatischen Kohlenwasserstoffen und von aromatischen
Kohlenwasserstoffen benutzt wird, die frei von Hydroxylgruppen sind.
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Die Siedegrenze des aliphatischen ungechlorten Kohlenwasserstoffes
des Teerverflüssigungsmittels hängt von der gewünschten Verdampfungsgeschwindigkeit
ab. Ein sehr schnell erstarrender verflüssigter Teer kann aus dem als Gasolin bekannten
Erdöldestillat hergestellt werden, das zwischen 2o und 60'° C einerseits und i80
und 230"C andererseits siedet, wobei sein spezifisches Gewicht zwischen 45
und 61° Be liegen mag. Von Paraffinkohlenwasserstoffen kann der Bereich von Pentan
bis Undekan im Gasoliv enthalten sein. Ein weniger entzündliches Gemisch kann durch
Verwendung von sogenanntem getopptem Gasoliv, auch als Naphtha bekannt, mit einem
Siedebeginn von 6o bis i15° C erzeugt werden, ohne die Erstarrungseigenschaften
des verflüssigten Teeres erheblich zu beeinträchtigen. Auch kann eine Erdölfraktion
benutzt werden, die zwischen i50 und 300° C siedet und ein spezifisches Gewicht
von 3i bis .48° Be hat.
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Als aromatische, im Kern hydroxydfreie Kohlenwasserstoffe kommen Benzin,
Toluol oder Xylol oder ein Gemisch derselben in Betracht. Man kann auch Solventnaphtha,
das zwischen ioo und 300° C siedet, in rohem oder gereinigtem Zustand verwenden.
Die Destillate mögen aus Koksofenteer, dem Teer aus den Horizontalretorten, Vertikalretorten,
Ölteer, wie z. B. Wassergasteer, oder einem Gemisch irgendeines .dieser Destillate
hergestellt sein. Gewöhnlich haben die Destillate einen Siedepunkt von
150 bis 235'° C, und in den meisten Fällen sind mindestens 8o'/o. der Destillate
bis zu einer Temperatur von 355° C verdampft. Man kann jedes aromatische Kohlenwasserstofföl
mit einem Siedebereich von 8o bis 400p C anwenden, um das gewünschte Resultat zu
erzielen, falls der größte Teil des Destillates unter 300° C siedet.
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Der Erweichungspunkt der in Betracht kommenden bituminösen teerigen
Grundstoffe schwankt stark und wird je nach dem Verwendungszweck des verflüssigten
Erzeugnisses gewählt. Bei der Oberflächenbehandlung von Straßen kann man als Grundstoff
ein leicht oder wenig zähflüssiges Teerdestillat verwenden. Für Straßendecken oder
für andere Verwendungszwecke wird meist ein bituminöser Grundstoff von höherer Zähigkeit
zwischen: 5 und 32° C etwa 5o bis 400 Saybolt-Sekunden, gemessen im Saybolt-Universal-Viskosimeter
(vgl. Ubbelohde, Zur Viskosimetrie, 1935, S. 29), benutzt. Andere Verwendungszwecke
verlangen bituminöse Grundstoffe von noch niedrigerem Erwei.chungspunkt als für
die vorbeschrie bene Oberflächenbehandlung erforderlich, bis einschließlich der
weicheren Pecharten. Als Pech kann man entweder Hartpech oder Weichpech verwenden.
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Es ist nicht möglich, allgemeingültige Zahlen für das Verhältnis von
aliphatischen zu aromatischen Kohlenwasserstöffen in dem erfindungsgemäßen Verflüssigungsmittel
zu geben. Das Verhältnis hängt zunächst von der Art und Beschaffenheit der aliphatischen
Kohlenwasserstoffe (Erdöldestillat) ab. Ein Erdöldestillat, welches einen hohen
Gehalt an Paraffinverbindungen und einen niedrigen Gehalt an aromatischen Verbindungen
besitzt, benötigt einen größeren Zusatz an aromatischen Ölen als ein Erdöldestillat,
welches einen niedrigen Gehalt an Paraffinverbindungen und bereits einen gewissen
Gehalt an aromatischen Verbindungen aufweist. Außer der Teerart beeinträchtigt ferner
die Konsistenz des Teeres das genannte Verhältnis. Die niedrigersiedernden aromatischen
Verbindungen im Teergrundstoff haben einen Einfluß auf die Stabilität und Homogenität
des verflüssigten Teererzeugnisses. Beispielsweise benötigt die Verflüssigung eines
leichten Teergrundstoffes für Straßenbauzwecke keinen so hohen Zusatz von aromatischen
Ölen wie die Verflüssigung eines schweren Teergrundstoffes für Straßenbauzwecke,
weil der Grundstoff in dem ersteren Falle schon einen höheren Gehalt an niedrigersiedenden
aromatischen Bestandteilen hat. Ferner ist auch die Art des benutzten aromatischen
Zusatzstoffes von Einfluß.
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Im allgemeinen kann man aber erwarten, daß ein aromatisches Öl, von
dem ein erheblicher Teil bis etwa 300° C überdestilliert, brauchbarer ist als ein
niedrigersiedendes aromatisches Öl.
Erdöldestillate, die im Teer
Schlammbildung hervorrufen, werden vorteilhaft zunächst mit dem aromatischen
01 vermischt, und das anfallende Gemisch wird dann mit dem zu verflüssigenden
Teer vereinigt. Wenn das Erdöldestillat keine Schlammbildung verursacht, jedoch
nicht imstande ist, stabile und homogene Mischungen mit dem Teer zu bilden, ist
es besser, die aromatischen Zusatzöle zunächst dem Teer zuzumischen. Auf diese Weise
kann der Teer bei einer niedrigeren Temperatur erheblich flüssiger werden und während
des Mischvorganges nicht so leicht eine Explosion auftreten. Beispiel I Das verwendete
Petroleumdestillat war ein Naphtha mit einem Anfangssiedepunkt von i4o° C. Der verwendete
Teer war hochsiedendes Koksofenteer@destillat (Viskosität 167 Saybolt-Sekunden bei
5 bis 32 °' C) . Nach dem Zusatz von normalem Naphtha zu diesem Teer wurde die Mischung
innerhalb kurzer Zeit inhomogen. Es wurde dann ein Verflüssigungsmittel hergestellt,
welches 17,5 Gewichtsteile rohes Solventnaphtha und 82,5 Gewichtsteile Petroleumnaphtha
enthielt und dem Teer im Verhältnis 16 Teile Verflüssigungsmittel auf 84 Teile Teer
zugesetzt wurde. Der anfallende verflüssigte Teer war nach monatelanger Lagerung
noch immer homogen. Noch bessere Resultate erzielte man bei der Verwendung eines
neutralen Steinkohlente@eröls an Stelle des rohen Solventnaphthas, obschon das Verflüssigungsmittel
io Gewichtsteile neutrales Öl und 9o Gewichtsteile Petroleumnaphtha enthielt.
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Beispiel 1I Das verwendete Gasolin bildete keinen Schlamm in dem Teerdestillat,
aber die anfallende Mischung war nicht stabil und homogen. Das Gasolin wurde mit
Wassergasteerleichtöl im Verhältnis von 9o Gewichtsteilen Gasolin zu io Gewichtsteilen
Leichtöl vermischt. Dieses Verflüssigungsmittel wurde einem Teer (Viskosität 8o
Saybolt-Sekunden bei 5 bis 32° C) im Verhältnis von io Gewichtsteilen Verflüssigungsmittel
zu 9o Gewichtsteilen Teer zugesetzt; man erhielt eine Mischung, die bei normaler
Temperatur gut flüssig war. Die Mischung war noch nach einer achtmonatigen Lagerung
homogen. Beispiel III Bei diesem Versuch wurde als Grundstoff ein zähflüssiger,
destillierter Koksofenteer genommen. Dem Teer wurde ein Verflüssigungsmittel, enthaltend
8o Gewichtsteile Petroleumnaphtha und 2o Gewichtsteile neutrales Teeröl im Verhältnis
von 2o Gewichtsteilen Verflüssigungsmittel zu 8o Gewichtsteilen Teer, zugesetzt.
Der verflüssigte Teer war bei Lufttemperatur gut flüssig und erwies sich beim Stehen
während einer längeren Zeit als stabil.