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Verfahren zur Herstellung von plastischen Massen aus Teer oder Bitumen
Bitumen.
und Teermassen werden in großen Mengen im Hoch- und Tiefbau) Straßen und Brückenbau,
Unterwasser- und Schiffsbau, im Gas-Elektro- und Wasserfach und in der Kabelindustrie
als Dichtungs- und Tränkungsmittel, als Binde mittel und Vergußmassen und besonders
als Korrosionsschutzüberzug verwendet Es wird von diesen Massen, je nach Verwendungszweck,
verlangt, daß sie I. wasserabweisend, 2. undurchlässig und chemisch beständig sind,
3. in vielen Fällen eine gute Standfestigkeit innerhalb eines möglichst großen Temperaturintervalls
besit zen, 4. eine gute Haftfähigkeit aufweisen, 5. auf möglichst billige Weise
und einfachstem Wege hergestellt und verarbeitet werden können, 6. vielfach Metallunterlagen
einen ausreichenden, Schutz gegen die Einflüsse vagabundierender Fremdströme ge
währen und 7. alterungsbeständig sind.
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Bitumen und Teermassen erfüllen; meist nur die Bedingungen zu I,
4 und 5 in mehr oder weniger ausreichendem Maße. Dabei scheint Teer in Punkt I dem
Bitumen, überlegen zu sein. In Punkt 3 war bisher geblasenes Bitumen besser als
Teer. Neuerdings ist aber durch Teerveredelung dieser Vorsprung eingeholt worden;
doch reicht der. Plastizitätsbereich für viele Zwecke immer noch nicht aus.
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Das Temperaturintervall zwischen Brechpunkt und Erweichungspunkt ist
noch zu klein.
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Es ist bekannt, daß mani durch Füllen von Bitumen und Teer mit anorganischen
und o,rganischen Füllstoffen, z. B. Mineral- oder Holzmehl, den Plastizitätsbereich
erweitern kann. Hierdurch wird
jedoch die Haftfestigkeit verringert,
vielfach die Wasserdurchlässigkeit erhöht und die chemische Bestän.digkeit herabgesetzt.
Der elektrische Schutz gegenüber vagabund,ierend!en Fremdstrümen und die Alterungsbeständigkeit
sind in keinem Falle ausreichend, wenn Bitumen oder Teuere als Korrosionsschutz
Verwendung finden. Es ist ferner bekannt, den. Plastizitätsbereich von Bitumen und
Teer durch den Zusatz von hochpolymeren Stoffen, z. B. Polystyrol, Polyvinylchlorid
und Mischpolymerisaten zu erhöhen. Diese Zusätze wirken in der gleichen Weise wie
die bereits frühererwähnten a.norganischen oder organischen Füllstoffe. Sie sind
in der Grundmasse mehr oder weniger gut verteilt und erhöhen zwar den plastischen
Bereich der Mischung, verringern aber deren Haftfähigkeit un.d Wasserundurchlässigkeit.
Bei der Verwendung von Polyvinylchlorid als Zusatz scheidet sich bei Temperaturen
über I20° Salzsäure aus. Solche Mischungen sind daher für die Verwendung bei höheren
Temperaturen ungeeignet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Teere oder Bitumen durch
geeignete Zusätze so zu. verändern, daß die entstehenden Massen in allen eingangs
erwähnten sieben Punkten den. gestellten Bedingungen optimal entsprechen. Damit
treten die obengenannten netgativen, Eigenschaften von »gefüllen Massen« nicht mehr
auf. Bei richtiger Auswahl der Reaktionsteilnehmer werden die unter micellaren Räume
ausgefüllt, die Masse also weitgehend verdichtet und die Durchlässigkeit erheblich
herabsetzt. Da unter den Zusätzen Stoffe mit guten di elektrischen Eigenschaften
verwendet werden können, wird der elektrische Isolationswiderstand gegenüber den
Grundmassen um mehrere Zehnerpotenzen erhöht, was sonst nur bei hochwertigen Kunststoffen
erreicht wird.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, daß bei der Hers.tellung
von plastischen Massen aus Teer oder Bitumen oder einem Gemisch beider Stoffe als
Grundstoff mit einem Zusatz von thermoplastischen Hochpolymeren, besonders Polyvinylchlorid,
unter Erhitzen. auf über I20° dem Gemisch vor der Wärmebehandlung saue.rstoffabgebende
Metallverbin.dungen in Höhe von mindestens 50 Ole vorzugsweise über 100 I00°/o des
Gehaltes an hochpolymeren. Stoffen zugesetzt werden, die gleichzeitig die Zersetzung
des. Hochpolymeren, aufheben und zur Bildung von Metallseifen, geeignet sind. Man
kann beispielsweise zu den Grundmassen sauerstoffabspalten.de Metalloxyde zusetzen,
welche durch Oxydation verseifungsfähige organ suche Substanzen erzeugen, die mit
den restlichen Metalloxyden Seifen bilden. Hierdurch werden Doppelbindungen und
phenolische Gruppen beseitigt und damit die Alterungsbeständigkeit wesentlich erhöht.
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Das. Verfahren gemäß der Erfindung ergibt besondern hoch,wertige!
Produkte, wenn man als hochpolymeren Stoff chlorierte Hochpolymere allein oder zusammen.
mit nicht chlorierten. Hochpolymerken oder als Mischpolymerisate zusetzt. Diese
Massen lassen sich auch bei den gebräuchlichen Arbeitstemperaturen von 20 bis I200
spritzen bzw. tauchen. Bei den Umsetzungsprozessen entstehen auch aromatische und
heterocyclische chlorierte Schwermetallverbindungen, die außerordentlich baktericid,
fungizid und insecticid wirken.
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Die neue Masse übertrifft die Grundmasse in ih.rer Beständigkeit
gegen Säuren, insbesondere Salpetersäure, Alkalien und Salzlösungen. Sie reagiert
neutral und spaltet auch bei höheren als den Verarbeitungstemperaturen keine korrosionsfördernden
Stoffe ab. Eine besonders günstige Eigenschaft der neuen Masse ist die, daß sie
bei den Verarbeitungstemperaturen etwa die gleiche Viskosität wie die Grundmasse
hat, im Gegensatz zu ihr aber beim Erkalten in einen hochelastischen Zustand übergeht.
Das Temperaturintervall zwischen Brech- und Erweichungspunkt wird über die sonst
mit suspendierten Füllstoffen erreichten Werte hinaus verbessert. Außerdem zeichnet
sich die neue Masse durch eine bessere Benetzbarkeit, Haftfestigkeit und Klebkraft
auf metallischen und nichtmetallischen Unterlagen gegenüber der Grundmasse aus.
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Zur Herstellung der neuen Stoffe kann z. B. folgendermaßen verfahren
werden: 30 bis So Teilen Weichteer, Siedebeginn 240 bis 3500, werden etwa 10 Teile
Menn,ige, 10 Teile Polystyrol undl 5 Teile Polyvinylchlorid zugesetzt. Das Ganze
wird kalt bzw. un.ter leichtem Anwärmen pastenartig angerührt; je nach Verwendungszweck
werden 20 bis 50 Teile Asphalt oder Sonderteermassen hinzugegeben und unter ständigem
Rühren. erwärmt.
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Zwischen I20 und iSo0 -je nach den Zusätzen, findet unter Gasentwicklung
die chemische Umsetzung statt, bei der das Bleioxyd auch katalytisch wirkt. Die
Beendigung der Reaktion wird daran erkannt, daß sich Tropfen der neuen Ma.sse zu
Ballonen aufblasen lassen. Dünne Filme zeigen bei starker mikroskopischer Vergrößerung
eine bessere Homogenität als die Grundmassen. Außerdem wird eine Fibrillenstruktur
beobachtet. Die mit den neuen Massen erzeugten Filme sind; hochglänzend und härten
bei Raumtemperatur ohne Änderung der Brechpunkte nach.
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Ein anderes Beispiel der Zusammensetzung ist folgendes: 82 Teile
Weichteer (wie oben), 10 Teile Bleimennige, 5 Teile Polystyrol und 3 Teile Polyvinylchlorid.
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Es ergeben sich folgende Daten: Vera.rbeitungstemperatur etwa I00°,
Tropfpunkt 930, Erweichungspunkt 600 nach Krämer-Sarnow, Brechpunkt-i 0, Isolationswiderstand
etwa 1014 M Q cm.
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Anwendung: als alterungsbeständiger Korrosionsschutz und Schutz gegen
Fremdströme, z. B. bei Erdkabeln und. Kanalisationsrohrnetzen für höchste Ansprüche.
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An Stelle von Bleimennige können andere Oxydationsmittel verwendet
werden, die ebenfalls Me tallseifen bilden, z. B. Braunstein; und Chromsäure u.
dgl. Durch die Metailseifenbildung werden Haftfestigkeit und Undurchlässigkeit erhöht.
Ohne den Zusatz von Bleimennige oder anderen in. gleicher Weise wirkenden Oxydationsmitteln
bleibt die für
die Erfindung typische Reaktion in dem genannten
Temperaturintervall aus. -Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn neben
den chlorierten Hochpolymeren andere Hochpolymere, insbesondere Polystyrol, in die
Masse eingemischt werden,. a) 10 Teile Polyvinylchlorid, 10, Teile Polystyrol, 10
Teile Mennige oder Braunstein, 10 Teile geblasenen Bitumen, mit einem Erweichungspunkt
von 85° (Ring und Kugel) un.d einer Penetration von 40 mm bei 250, 10 bis 30 Teile
Kaolirr oder Talkumpulver, 50 bis 70 Teile Weichteer, Siedebeginn über 260, werden
gemischt, erwärmt und oberhalb 1200 zur Reaktion gebracht. Die en.tstehenden Produkte
zeigen. bei guten dielektrischen Eigenschaften eine wesentliche Erweiterung des
plastischen Bereiches.
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Der Brechpunkt liegt unter 300, der Tropfpunkt über 100 b) 10 Teile
Mischpolymerisat aus Polyvinylchlorid und Polyvinylacetat, 10 Teile Mennige oder
Chromsäure, 10 bis 30 Teile Asbestine, 50 bis 80 Teile geblasene Bitumen, o bis
30 Teile Weichteer, Siedebeginn über 2600, werden gemischt, erwärmt und oberhalb
I200 zur Reaktion. gebracht. Die Reaktionsprodukte zeigen einen hohen elektrischen
Isolationswiderstand. Der Brechpunkt liegt unter 300, der Tropfpunkt oberhalb, 1200.
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Wird ein bei Raumtemperatur streichfähiges Produkt verlangt, dann
kann man vom niedrig viskosten Weichteer oder von schwerem Anthrazenöl ausgehen.
Für den. Korrosionsschutz von Kabeln und Wasserleitungsrohren werden meist Isolierstoffe
benötigt, die sich nicht ab drücken lassen, andererseits auch bei Frost nicht verspröden.
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Durch Zugabe von Asphalten oder Sonderteermassen kann das Temperaturintervall
so eingestellt werden daß z. B. der Brechpunkt der neu entstehenden Masse bei etwa
minus 200 liegt und der Erweichungspunkt bei etwa 800 nach Ring und Kugel, wobei
die Verarbeitungstemperatur I00° nich,t wesentlich überschreitet. Durch Einrühren
geringer Zusätze niedrigsiedender organischer Lösungsmittel wie Benzol, Trichloräthylen
usw. läßt sich die Ho mogenisierung noch weiter steigern. Außerdem lassen sich dadurch
die wenigen durch den Herstellungsprozeß eingerührten Luftblasen und gegen benenfalis
auch Reaktionsgase vollstän.dig entfernen.
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Es. ist bekannt, daß Mikroorganismen und Insekten bituminöse Isolierungen,
namentlich in den Tropen, angreifen und das darunterliegende Metall dem korrosiven
Angriff preisgeben. Durch den erfindungsgemäßen Zusatz chlorabspaltender Kohlen.-wasserstoffe
und reaktionsfähiger Schwermetalloxyde des Bleies, Kupfers, od. dgl. zu den Grundmassen
nehmen die im Teer vorhandenen Heterocyclen, Chlor auf. Die mit den neuen Massen
isolierten Metallrohre und Kabel sind tropenfest.