-
Verfahren zur Herstellung bituminöser Massen Es ist bereits bekanntgeworden,
daß Kohle, vorzugsweise in Form von Kohlenstaub, durch Erhitzen mit Teeren und/oder
Teererzeugnissen aufgeschlossen werden kann. Hierbei wurde beispielsweise ein Gemisch
von Kohle bzw. Kohlenstaub mit den Aufschlußmitteln auf Temperaturen von Zoo bis
3oo° erhitzt.
-
Die auf diese Weise gewonnenen Erzeugnisse sind je nach der Menge
der zugegebenen Kohle bzw. des zugegebenen Kohlenstaubes entweder von flüssiger
oder schmierig-grießiger bis bröckeliger Beschaffenheit und infolgedessen 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 Erfolg zu kommen, so daß die technische Verwendung solcher
Massen bisher nicht bekanntgeworden ist.
-
Es wurde nun gefunden, daß durch ein besonders einfaches und wirtschaftliches
Verfahren, bei dem durch Kohleaufschluß in an sich bekannter Weise aus Kohle, vorzugsweise
Kohlenstaub, und Teer und/oder Teererzeugnissen gewonnene Massen mit Pechen mit
einem Erweichungspunkt von mindestens ioo°, vorzugsweise 13O' und höher, nach K.-S.
bis zur Erreichung des gewünschten Erweichungspunktes versetzt werden, bituminöse
Massen von hoher Temperaturspanne, d. h. großer Klebrigkeit, Haftfähigkeit, hoher
Zähigkeit usw., erzielt werden. Die Herstellungsweise des Hartpeches ist an sich
beliebig. Besonders gut bewährt sich die Verwendung eines Hartpeches mit einem Erweichungspunkt
von mindestens ioo°, vorzugsweise 13o° und höher, das gleichzeitig einen Gehalt
an sogenanntem freiem Kohlenstoff von über 45 °/o, vorzugsweise 55 % und
höher, aufweist.
-
Als besonders wirtschaftlich hat es sich erwiesen, einen Kohleaufschluß
zu verwenden, der durch druckloses Erhitzen der Mischung aus Kohle, vorzugsweise
Kohlenstaub,
und Teer und/oder Teererzeugnissen ohne wesentliche Destillation gewönnen wird.
-
Die durch die gemäß der Erfindung hergestellten Massen erreichte Verbesserung
geht aus folgenden Versuchsergebnissen hervor: (Es handelt sich um Laboratoriumsversuche
mit kleinen Mengen. Mit zunehmender Menge der zu behandelnden Masse sind Temperaturen
und Behandlungszeiten nach den oberen Grenzen hin verschieden, auch ist mit zunehmender
Menge stärker zu rühren.) i. Normales Weichpech mit einem Erweichungspunkt nach
K.-S. von +4o° hatte einen Brechpunkt nach Frass von etwa +i2°.
-
2. Wurden 68 Teile eines Hartpeches mit einem Erweichungspunkt von
13o° nach K.-S. und einem Gehalt an sogenanntem freiem Kohlenstoff von etwa 5o
% mit 32 Teilen schwersiedenden Steinkohlenteerdestillaten gefluxt, so ergab
sich bei einem Erweichungspunkt von 40° ein Brechpunkt von -i,5°.
-
3. Um die Wirkung von Kohlenstaub als Füllstoff auf die im Beispiel
2 beschriebenen Massen zu zeigen, wurden 3o Teile Kohlenstaub mit 7o Teilen schwersiedenden
Steinkohlenteerdestillaten kalt gemischt. In dieser Mischung wurde Hartpech mit
einem Erweichungspunkt von i30° und einem Gehalt an sogenanntem freiem Kohlenstoff
von etwa 5o °/o im Verhältnis 55: 45 unter gelinder Erwärmung aufgelöst.
Die erhaltene plastische Masse hatte bei einem Erweichungspunkt von 40° einen Brechpunkt
von -3°.
-
4. Die Eigenschaften eines mit Brikettpech versetzten Kohleaufschlusses
gehen aus folgendem Versuch hervor: 3o Teile Kohlenstaub wurden mit 7o Teilen schwersiedenden
Steinkohlenteerdestillaten 5 Stunden auf einer Temperatur von 33o° gehalten. Diesem
Kohleaufschluß wurde Brikettpech mit einem Erweichungspunkt von 65° nach K.-S. im
Verhältnis von 40: 6o zugefügt. Bei einem Erweichungspunkt von 39,5° hatte die erhaltene
Masse einen Brechpunkt von i°.
-
Die Massen nach Beispiel 3 und 4 zeigen also nur geringfügige oder
keine Verbesserungen gegenüber der Masse nach Beispiel 2.
-
Der erhebliche Fortschritt, der durch die gemäß der Erfindung hergestellten
-Massen erzielt wird, geht aus folgendem Beispiel hervor: 5. Zu dem gleichen Kohleaufschluß,
wie im Beispiel e verwendet, wurde Hartpech mit einem Erw eichungspunkt von 13o°
und einem Gehalt an sogenanntem freiem Kohlenstoff von etwa 5ö °/o im Verhältnis
65: 35 zugegeben. Diese Masse wies bei einem Erweichungspunkt von -!-- 40°
einen Brechpunkt von - i8° auf.
-
Die Spanne zwischen Brechpunkt und Erweichungspunkt, die bei den Beispielen
i bis 4 28, 41,5, 43 und 38,5° betrug, ist also bei dem Beispiel 5 auf 58° gestiegen.
_ Weitere Versuche ergaben, daß gleichgünstige Ergebnisse schon erzielt werden,
wenn der Kohleaufschluß durch druckloses Erhitzen einer Mischung aus Kohle, vorzugsweise
Kohlenstaub, mit Teer und/oder Teererzeugnissen auf wesentlich niedrigere Temperaturen
als bei den Beispielen 4 und 5, nämlich nur bis 2oo° bei einer Zeitdauer von mindestens
i Stunde, gewonnen wird, wie die folgenden Beispiele zeigen: 6. 2o Teile Kohlenstaub
wurden mit 8o Teilen schwersiedenden Steinkohlenteerdestillaten 2 Stunden auf einer
Temperatur von i5o° gehalten. Diesem Kohleaufschluß wurde Hartpech mit einem Erweichungspunkt
von i3o° und einem sehalt an sogenanntem freiem Kohlenstoff von etwa 50 °/o im Verhältnis
65: 35 zugegeben. Die erhaltene :Masse wies bei einem Erweichungspunkt von
-;- 40° einen Brechpunkt von - i7° auf.
-
7. 2o Teile Kohlenstaub wurden mit 8o Teilen schwersiedenden Steinkohlenteerdestillaten
2 Stunden aiif einer Temperatur von 15o° gehalten. Diesem Kohleaufschluß wurde Hartpech
mit einem Erweichungspunkt von 16o° und einem Gehalt au sogenanntem freiem Kohlenstoff
von etwa 50 °Jo im Verhältnis 70: 30 zugegeben. Die erhaltene Masse hatte
bei einem Erweichungspunkt von + 40° einen Brechpunkt von - 2i°.
-
Die Verwendung des auf diese Art gewonnenen Kohleaufschlusses bringt
wegen der einfachen Durchführung und Billigkeit seiner Herstellung besonders wirtschaftliche
Vorteile.
-
Bei gleichem Erweichungspunkt der bituminösen Massen kann man den
Brechpunkt noch weiter erniedrigen, wenn man einem Kohleaufschluß mit verhältnismäßig
geringem Kohlegehalt ein Hartpech zugibt, dessen Ausgangsstoff vor oder während
der Destillation auf Hartpech Kohle, vorzugsweise Kohlenstaub, zugesetzt wurde,
oder ein Hartpech, das nach seiner Herstellung unter Zugabe von Kohle, vorzugsweise
Kohlenstaub, längere Zeit erhitzt wurde.
-
B. 2o Teile Kohlenstaub wurden mit 8o Teilen Teer bis auf Hartpech
mit i30° Erweichungspunkt destilliert. Sodann wurde einem Kohleaufschluß, der durch
Erhitzen von 2o Teilen Kohlenstaub mit 8o Teilen schwersiedenden Steinkohlenteerdestillaten
während 2 Stunden auf 15o° erhalten wurde, dieses Hartpech im Verhältnis
70: 30 zugefügt. Bei einem Erw eichungspunkt von +4i° wurde ein Brechpunkt
festgestellt, der unter -- 25° lag. Die Spanne zwischen Erweichungspunkt und Brechpunkt
betrug also mehr als 66°.
-
Man kann die Spanne zwischen Erweichungspunkt und Brechpunkt noch
weiter erhöhen, allerdings unter Inkaufnahme einer gegenüber bisher genannten Ergebnissen
mit etwa 40° Erweichungspunkt wesentlichen Steigerung des Erweichungspunktes, wenn
man Kohleaufschlüsse mit höheren Anteilen von Koble, insbesondere Kohlenstaub, verwendet.
-
9. 4o Teile Kohlenstaub wurden mit 6o Teilen schwersiedenden Steinkohlenteerdestillaten
2 Stunden auf einer Temperatur von i5o° gehalten. Diesem Kohleaufschluß wurde Hartpech
mit einem Erweichungspunkt von 13o° und einem Gehalt an sogenanntem freiem Kohlenstoff
von etwa 50 °/o im Verhältnis 70: 30 zugegeben. Die erhaltene Masse hatte
einen Erweichungspunkt von rt- 68° und einen Brechpunkt von - 9°.
-
10. 5o Teile Kohlenstaub wurden mit 5o Teilen schwersiedenden
Steinkohlenteerdestillaten 2 Stunden auf einer Temperatur von 15o° gehalten. Diesem
Kohleaufschluß
wurde Hartpech mit einem Erw-eichungspunkt von 13o° und einem Gehalt an sogenanntem
freiem Kohlenstoff von etwa 5o °/o im Verhältnis 70: 30 zugegeben. Die erhaltene
Masse hatte einen Erweichungspunkt von + z45° und einen Brechpunkt von -'- 25°.
-
Bei dem Beispiel 9 beträgt die Spanne zwischen Erweichungspunkt und
Brechpunkt 77' und bei dem zehnten Beispiel 12o°.
-
Die vorstehenden zehn Beispiele und Versuchsergebnisse sind in der
Tabelle I übersichtlich zusammengestellt.
-
Die bisher beschriebenen bituminösen Massen können mit Weichmachern
(Fluxmitteln) oder Lösungsmitteln auf jede für den betreffenden Verwendungszweck
geeignete Konsistenz oder Viskosität eingestellt werden. Fluxt man beispielsweise
die bituminösen Massen nach den Beispielen 9 und 7o mit schwersiedenden Steinkohlenteerdestillaten
auf einem Erweichungspunkt von 40°, so ergeben sieh Brechpunkte von - 22 bzw. unter
- 25°. Das entspricht etwa dem Ergebnis nach Beispiel 7.
-
Als Aufschlußmittel zur Herstellung des Kohleaufschlusses kommen beispielsweise
in Frage: Entwässerte und/oder von den leichtsiedenden Bestandteilen befreite Teere,
Teeröle, insbesondere schwere Anthracenöle, und andere Teererzeugnisse. Vorteilhaft
können auch Aufschlußmittel verwendet werden, die infolge eines Gehaltes an kristallisierbaren
Bestandteilen salbenartige Beschaffenheit haben.
-
Es können auch die bei der Kohlehydrierung anfallenden Rückstände,
z. B. die im wesentlichen aus kohlehaltigen aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffen
bestehenden Schleuderrückstände, z. B. als Aufschlußmittel zur Herstellung des Kohleaufschlusses
und/oder als Fhixmittel verwendet werden, wodurch die Wirtschaftlichkeit des beschriebenen
Verfahrens noch gesteigert werden kann.
-
Endlich können die beschriebenen bituminösen Massen mit Füllstoffen
versetzt werden. Wie vorteilhaft das Füllen dieser Massen ist, geht aus den Tabellen
klar hervor. In der Tabelle II sind die Eigenschaften von drei bituminösen Massen
gegeben, die aus dem gleichen Kohleaufschluß mit verschiedenen Mengen von Pechen
von verschiedenen Erweichungspunkten auf den gleichen Erweichungspunktgebracht sind.Aus
derTabelle IIIgehen dieEigenschaften hervor, die diese drei bituminösen Massen nach
der Füllung mit dem gleichen Füllstoff im gleichen Verhältnis aufweisen.
| Tabelle I |
| Spanne |
| zwischen |
| Beispiel Erweichungs- Erweichungs- |
| N Stoff unkt Brechpunkt r. p unkt und |
| Brechpunkt |
| °C °C °C |
| 1 Normales Weichpech ............................ +40
+12 2$ |
| 2 Hartpech mit Erweichungspunkt 13o° und 5o °,l" |
| freiem C, gefluxt mit schwersiedenden Steinkohlen- |
| teerdestillaten ......................... .
...... +40 - 1,5 445 |
| 3 Wie zu 2; gefüllt mit Kohlenstaub .............. +40
- 3 43 |
Die Tabelle 1I zeigt den Einfluß des Erweichungspunktes des verwendeten Peches auf
den Brechpunkt und die Zähigkeitsfallhöhe der aus den Ausgangsstoffen Kohleaufschluß
+ Pech hergestellten bituminösen Massen. Bei den erfindungsgemäß verwendeten Hartpechen
wird demnach bei gleichem Erweichungspunkt eine außerordentliche Senkung des Brechpunktes
erreicht, wobei klar ersichtlich ist, daß mit steigendem Erweichungspunkt des verwendeten
Hartpeches der Brechpunkt der bituminösen Massen weiterfällt. Ferner wird durch
die Verwendung von Hartpechen eine außergewöhnliche Steigerung der Zähigkeitsfallhöhe
erreicht. Auch hier werden die Werte mit steigendem Erweichungspunkt des verwendeten
Hartpeches günstiger.
-
Die Tabelle III zeigt den Einfluß des Füllstoffes in Verbindung mit
der Pechqualität auf den Erweichungspunkt und die Zähigkeitsfallhöhe der bituminösen
Massen. Beim Übergang von Brikettpech von 7o° Erweichungspunkt zum Hartpech von
13o° Erweichungspunkt steigen der Erweichungspunkt und die Zähigkeitsfallhöhe bei
gleicher Füllstoffart und Menge außerordentlich stark. «'eitere sehr erhebliche
Steigerungen des Erweichungspunktes und der Zähigkeitsfallhöhewerden beigleicher
Art und Neige desFüllstoffesdurch Verwendung des noch höher schmelzenden Hartpeches
mit iCo° Erweichungspunkt erzielt. Die Brechpunkte der drei bituminösen Massen werden
durch die Hinzufügung des Füllstoffes käum 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 verschiedener Mengen verschiedener Hartpeche, durch Zugäbe von Flux- und
Lösungsmitteln und durch Versetzung mit Füllstoffen können sie auf jeden gewünschten
Weichheitsgrad eingestellt werden. je nach den betrieblichen und technischen Gegebenheiten
ist es auch möglich, die verschiedenen beschriebenen Abwandlungen des Verfahrens
zu kombinieren. Beispiel geeignet als Schutzmittel für Rohre und metallische und
nichtmetallische Bauteile, als Kitte, Klebmassen, Vergußmassen, als Bindemittel
zur Herstellung von Kunststein und Preßstoffen und für die Brikettierung von Erz,
Brennstoff u. dgl., als Bindemittel für Straßenbauzwecke, als Dachteer und zum Tränken
von Pappen, Filzen u. dgl., als Anstrichstoffe, als Stahlwerksteer und als Kernbindemittel
im Gießereibetrieb
usw.
| Spanne |
| zwischen |
| Beispiel Stoff Erweichungs- Brechpunkt Erweichungs- |
| Nr. Punkt Punkt und |
| Brechpunkt |
| 0C oC oC |
| 4 Brikettpech und Kohleaufschluß, der 5 Stunden bei |
| 33o° behandelt wurde ....................... . .
+39,5 -f- 1 38,5 |
| 5 Hartpech mit Erweichungspunkt 13o° und 50 0/0 |
| freiem Kohlenstoff -E- Kohleaufschluß, 5 Stunden |
| bei 33o° ..................................... +40 -18
58 |
| 6 Hartpech mit Erweichungspunkt 13o° und 5o0/, |
| freiem C -f- Kohleaufschluß, 2 Stunden bei i3o° . +40 -17 57 |
| 7 Hartpech mit Erweichungspunkt 16o° und 5004 . |
| freiem C + Kohleaufschluß, 2 Stunden bei 15o° . +40 -21 61 |
| 8 Hartpech mit Erweichungspunkt 13o° und 5o0/0 |
| freiem C, hergestellt unter Zusatz von Kohlen- |
| staub -f- Kohleaufschluß, 2 Stunden bei i5o...... +
41 -25 66 |
| 9 Hartpech mit Erweichungspunkt 13o° und 500/(, |
| freiem C -i- Kohleaufschluß, 2 Stunden bei i5o°, |
| Kohleaufschluß mit größerem Anteil an Kohlen- |
| staub als Ziffer 6 ............................. +68
- 9 77 |
| 1o Hartpech mit Erweichungspunkt 13o° und 50 0/0 |
| freiem C + Kohleaufschluß, 2 Stunden bei iSo° |
| noch größerer Anteil Kohlenstaub als Ziffer 9 ... +145
-i- 25 120 |
| Tabelle II |
| Bituminöse Massen aus Erweichungs- Brechpunkt |
| Kohleaufsch Punkt der |
| luB der bituminösen Steigerung |
| Lfd. @ZO u@a Kohlenstaub, bituminösen Massen aus den Senkung
des Zähigkeits- der Zähigkeits- |
| Nr' 8o °/o schwersiedende Pech Massen aus den Ausgangsstoffen
Brechpunktes Fallhöhe Fallhöhe |
| Steinkohlenteer_ Ausgangsstoffen |
| destillate) |
| o C C gegenüber gegenüber |
| 1 30 0l0 7o 0% Brikett- +40 -I- 2 So cm |
| Pech |
| E. P. 70° . |
| 2 650/0 35 % Hartpech -40 --17 Lfd. Nr. 1
300 cm Lfd. Nr. i |
| E. P. 13o° ig° 270 cm |
| 3 70 0/0 30 % Hartpech -E- 40 -21 Lfd. Nr. 1 400 cm Lfd. Nr.
i |
| E. P. 16o° 23° 370 cm |
| Lfd. Nr. 2 Lfd. Nr. 2 |
| 4° ioo cm |
| Te_belle III |
| Erweichungs- Zähigkeits- Brechpunkt |
| Punkt der Steigerung des Fallhöhe der Steigerung der der gefüllten |
| Lfd. Bituminöse gefüllten Erweichungs- Zähi keits- |
| Füllsto$ gefüllten g bituminösen |
| Nr. 'Masse bituminösen Punktes bituminösen Fallhöhe Masse |
| Masse Masse |
| nach Mikroasbest ° C gegenüber gegenüber ° C |
| 4 Lfd. Nr. i 25% 48 Lfd. Nr. 1 140 cm Lfd. Nr. 1 o |
| 750/10 80 IM cm |
| 5 Lfd. Nr. 2 2-51110 59 Lfd. Nr. 2 480 cm Lfd.
Nr. 2 -15 |
| 75 % 19° 180 cm |
| 6 Lfd. Nr. 3 250/0 66,5 Lfd. Nr. 3 über 500 cm
Lfd. Nr. 3 -22 |
| 75 % 26,5° mehr als ioo cm |