-
Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln auf Steinkohlenteerpechgrundlage
Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Bindemitteln auf Steinkohlenteerpechgrundlage
mit weitem Plastizitätsbereich, die zum Beispiel als Klebmasse, insbesondere für
Dachpappen, Verwendung finden kann. Die Masse gemäß der Erfindung enthält außer
Teerpech, insbesondere Steinkohlenteerpech, Teeröle und makromolekulare, insbesondere
aus dem Holz stammende Stoffe. Der besondere Vorteil dieser Massen ist eine große
Spanne zwischen Erweichungspunkt und Brechpunkt.
-
Als Klebmassen für Dachpappen, die eine große Spanne zwischen dem
Erweichungspunkt und dem Brechpunkt aufweisen, werden meist Massen verwendet, die
Asphaltbitumen enthalten. Diese Massen haben Erweichungspunkte nach Krämer-Sarnow,
die in dem Bereich von etwa 30 bis 70" liegen.
-
Gemäß der Erfindung wird eine solche Masse mit weitem Plastizitätsbereich
erzielt durch Verkochen unter Rühren von Lignin oder Holz mit einem Gemisch aus
Steinkohlenteerpech und Teeröl bei einer Temperatur von mindestens 250° so lange,
bis der Erweichungspunkt der homogenen Masse mindestens 1000 (nach Krämer-S arnow)
beträgt, wonach die Masse in an sich bekannter Weise zur Erreichung des gewünschten
endgültigen Erweichungspunktes gefluxt wird.
-
Als Bindemittel mit einer verhältnismäßig großen Spanne zwischen
Erweichungs- und Brechpunkt, zum Beispiel als Klebmasse für Dachpappen, sind Asphaltbitumen
enthaltende Massen mit einem Erweichungspunktbereich von etwa 30 bis 70" bekannt.
Diese Massen haben u. a. den Nachteil, daß die Anwendung von Asphaltbitumen notwendig
ist, auf der der verhältnismäßig weite Bereich zwischen Erweichungs-und Brechpunkt
beruht.
-
Es sind vielfach auch Klebemassen für Dachpappen im Gebrauch, die
kein Asphaltbitumen enthalten, sondern Steinkohlenteerpeche, z. B. gefluxte Peche.
-
Diese Klebemassen aber haben den Nachteil, daß die Differenz zwischen
Brechpunkt und Erweichungspunkt (Plastizitätsspanne) sehr gering ist, wobei es sich
besonders nachteilig auswirkt, daß bei Erweichungspunkten, die eben als tragbar
anzusprechen sind, die mit dem Steigen des Erweichungspunktes steigenden Brechpunkte
bei o" oder sogar niedriger liegen. Verzichtet man also, z. B. aus Gründen der Wirtschaftlichkeit,
auf die Verwendung von Asphaltbitumen, so werden die Klebemassen auf Teerpechbasis
im Sommer bei Sonnenbestrahlung weich und andererseits im Winter bei Temperaturen
von o" und tiefer spröde, so daß mit solchen Klebemassen Dachpappen auf steilen
Dächern nicht zufriedenstellend verlegt werden können.
-
Diese Nachteile werden durch die Erfindung vermieden ohne Zurückgreifen
auf Asphaltbitumen. Nach der Erfindung können Massen mit vorzüglichen Eigenschaften
und insbesondere mit einer großen Spanne zwischen Erweichungspunkt und Brechpunkt
erhalten werden, da bei der Behandlung nach der Erfindung, auch bei Rückführung
der verdampfenden Anteile, der Erweichungspunkt auf Werte oberhalb Ion", vorzugsweise
in dem Bereich von I20 bis I60". steigt.
-
Die Temperatur der Behandlung gemäß der Erfindung liegt dabei vorzugsweise
in dem Bereich von z. B. um 2800.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die mechanisch bearbeitete
gekochte Masse, wenn sie einen Erweichungspunkt über 1000 erreicht hat und zweckmäßig
einen sehr hohen Erweichungspunkt von z. B. I60" erreicht hat, mit Teeröl, z. B.
hochsiedendem Steinkohlenteeröl, wie Anthracenöl und dergleichen, vermengt, um eine
Masse mit dem gewünschten Erweichungspunkt herzustellen, die eine große Spanne zwischen
dem Erweichungs- und dem Brechpunkt aufweist und Eigenschaften, die den Asphaltbitumen-Massen
nahekommen oder gleichen.
-
Mit besonderem Vorteil wird als Zusatzstoff ein Lignin, wie es bei
der Celluloseherstellung oder der Holzverzuckerung anfällt, verwendet.
-
Die Dauer des Mischens bzw. Knetens und Erhitzens beträgt etwa 3
bis 6 Stunden und liegt vorzugsweise in dem Bereich von 4 bis 5 Stunden.
-
Es ist in hohem Maße erstaunlich, daß die so erhaltene Masse Eigenschaften
aufweist, die der ursprünglichen Teerpech-Teeröl-Mischung nicht zukommen.
-
Es ist ein Verfahren zur Herstellung eines besonders zur Erzeugung
von Briketten geeigneten Bindemittels bekannt, gemäß dem Pech mit Holz oder holzartigen
Stoffen ajif Temperaturen von etwa 300 bis 350° erhitzt wird. Bei dieser Erhitzung
wird gerührt, um ein gleichmäßiges Aufschließen des Holzes herbeizuführen Statt
Holz sind auch Sägespäne, Torf, Stroh und Baumwollabfälle bei diesem Vorschlag erwähnt.
Als Eigenschaften der entstandenen Masse wird mitgeteilt, daß sie nach dem Erkalten
ähnliche Eigenschaften wie Steinkohlenteerpech zeige. Die gleichmäßige, glänzende,
tiefschwarze, harte Masse zeige ein Erweichen bei Temperaturen zwischen 70 und 1000
und habe eine hohe Bindekraft. Bei dieser Erhitzung zum Aufschließen von Holz und
ähnlichen Stoffen - es ist das starke Schäumen unter Wasserabspaltung und das Abgehen
von Produkten der Trockendestillation des Holzes erwähnt - bei Temperaturen oberhalb
der gemäß der Erfindung zu verwendenden ist die Benutzung von Lignin nicht genannt,
und vor allem tritt dabei - mindestens ist dies nicht mitgeteilt - nicht die Erhöhung
der Spanne zwischen Erweichungspunkt und Brechpunkt ein. Das Verfahren unterscheidet
sich außer in diesen wesentlichen Punkten von dem der Erfindung auch darin, daß
der Erweichungspunkt der erhaltenen Masse niedriger ist als der gemäß der Erfindung.
Überdies ist von einem Vorgehen gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
d. h. dem Vermischen bzw. Kneten in der Warme bis zur Erreichung eines sehr hohen
Erweichungspunktes von z. B. I630 und nachherigem Verdünnen mit Teerölen zur Erreichung
einer Masse von niedrigerem Erweichungspunkt, z. B. von etwa 9D°, nicht die Rede.
-
In der Tat beschäftigt sich dieser Vorschlag ni ht mi dem Problem
der Erfindung.
-
Das Problem, das gemäß der Erfindung auf sehr einfache und wirkungsvolle
Weise gelöst wird, ist jedoch nicht untersucht. Es liegt eine Vielzahl von Versuchen
vor, Klebemassen auf Steinkohlenteerbasis herzustellen, die nicht den oben aufgezeigten
Nachteil der Weichpechmassen besitzen. Alle diese Versuche haben jedoch nicht zu
befriedigenden Erfolgen geführt.
-
Die Verwendung von Füllstoffen in feinster Verteilung vergrößert
zwar die Plastizitätsspanne, beeinträchtigt aber die Klebekraft und Stabilität der
Massen, die in vielen Fällen unter Sedimentieren sich entmischen.
-
Die Verwendung von Asphaltbitumenklebemassen bei Pappen auf Steinkohlenteerbasis,
zu der letzten Endes gegriffen werden mußte, stellt ebenfalls eine befriedigende
Lösung des Problems nicht dar, da die Bitumenasphaltmassen und die Teermassen keine
große Verträglichkeit zueinander haben, so daß Ölabscheidungen (Ausbluten) des öfteren
nicht zu vermeiden sind.
-
Nach der vorliegenden Erfindung nun wird ein einfacher Weg gewiesen,
diese Schwierigkeiten zu vermeiden und Vorteile zu erreichen, wobei der Vorteil
der Wirtschaftlichkeit zusätzlich erreicht wird, da diie gemäß der Erfindung zu
verwendenden Naturstoffe, insbesondere Lignin selbst, zu verhältnismäßig niedrigen
Preisen zur Verfügung stehen. l) as Das Ergebnis ist um so überraschender, als die
Natur dieser Stoffe der der Teerstoffe verhältnismäßig fern liegt und Stoffe Shnlicher
Art, wie z. B. Naturharz, hier als Zusatzstoffe nicht vorgeschlagen werden.
-
Das nach der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zu verwendende
Lignin wird zweckmäßig
in einer verhältnismäßig geringen Menge zu
dem Pech-Öl-Gemisch verwendet, die unterhalb 50 % liegt.
-
Bei Verwendung von präpariertem Teer, ist z. B. ein Verhältnis von
3 Teilen präpariertem Teer zu I Teil Lignin gut brauchbar.
-
Beispiel I 1000 kg präparierter Teer, entsprechend einem Dachteer
DIN 52 I36, werden in einem mit Rührwerk versehenen Kessel mit 300 kg Lignin versetzt
und 4 Stunden unter Rühren und Rückführung der verdampften Anteile auf 280° erhitzt.
Die Masse hat danach einen EP. (K.S.) von 1400, nach Zugabe von 520 kg Anthracenöl
einen EP. von 88° (I), mit 850 kg Anthracenöl vermischt einen EP. von 67° (II).
-
Die Massen I und II haben folgende Eigenschaften:
| I II |
| Spezifisches Gewicht I, 233 1,233 I,230 |
| EP. (K.S.)......................... 88,0° 67,0° |
| EP. (RK.) 92, 5° . . . . . . . . . . . 92,50 735o0 |
| Brechpunkt (Fraass) ..... + 6,0" # 15,0 |
| Aschegehalt ............................................ 2,3%
2,1% |
| Benzolunlösliches ...................................... 27,0%
25,4% |
| Kugelfallprüf. - 10°/2h .. 3,20m 4,20m |
| Fließlänge 3h/55°/>15° .. 0 mm 0 mm |
Beim Zerreißversuch von mit diesen Massen verklebter Dachpappe zeigte sich kein
Aufreißen der Klebestelle. Infolge der hohen Klebefähigkeit und ihrer sonstigen
Eigenschaften sind die nach der Erfindung hergestellten Massen auch hervorragend
geeignet als Vergußmassen, Spachtelmassen, Isoliermassen ú. dgl.
-
Die obige Masse II zeigt bei einem durchaus brauchbaren Erweichungspunkt
nach Krämer-Sarnow von 67° der an der oberen Grenze des Erweichungspunktbereichs
einer Asphaltbitumenmasse liegt, eine Spanne zwischen Erweichungspunkt und Brechpunkt
von erheblicher Größe und einen Brechpunkt, der mit I50 unter Null tief genug liegt,
um auch bei kalten Wintertemperaturen keine schädigende Sprödigkeit aufzuweisen.
-
Es ist der Vorschlag bekanntgeworden, ein Hartpech großer Bindekraft
und hohen Erweichungspunktes herzustellen durch Destillieren kohlenstoffarmer oder
kohlenstofffreier Teere, die gegebenenfalls zur Entfernung von freiem Kohlenstoff
mit einem teerlösen den, den freien Kohlenstoff ausfällenden Lösungsmittel so lange
behandelt wurden, gegebenenfalls unter Zuführung von überhitztem Wasserdampf, bis
der erstarrte Rückstand einen Erweichungspunkt von etwa 110 bis I60° und mehr aufweist.
Die Verwendung eines solchen Hartpechs wie auch anderer Hartpeche bringt auch nach
dem Fluxen, z. B. mit Teeröl, und beim Zusetzen von Füllstoffen keine plastischen
Massen, die in ihren Eigenschaften den von Asphalt ausgehenden Massen gleich kommen,
ganz abgesehen davon, daß die verwendeten Füllstoffe zum Sedimentieren neigen, wodurch
die Gleichmäßigkeit der Masse gefährdet wird. Bekannt ist auch die Herstellung von
Teerpechmassen durch Weichmachen von Hartpechen mit einem Gehalt an freiem Kohlenstoff
über 450/0, unter Zusatz von Kohlenstaub. Auch dieses Verfahren führt nicht zu Teerpechmassen,
deren Eigenschaften den Asphaltmassen nahekommen. Durch das Vermengen bzw. Verkneten
von Lignin und Holz bei mindestens 250° mit einem Gemisch von Teerölen und Pech
während so langer Zeit, daß ein Erweichungspunkt von 1000 und darüber z. B. bis
160°, erreicht wird, führt zu einem homogenen Produkt, aus dem z. B. Lignin nicht
mehr isoliert werden kann und aus detn sich Massen erzeugen lassen, deren Eigenschaften
denen von Asphaltmassen gleichen, sie sogar übertreffen können.
-
Bei diesem Behandeln von Lignin mit Pech und Teeröl in der Wärme
handelt es sich nicht um das Abdestillieren leicht flüchtiger Stoffe zur Erzielung
eines Hartpechs als Rückstand, sondern um die Einverleibung des Lignins in das Teerpechgemisch
oder umgekehrt, wodurch ein neuer Stoff mit spezifischen Eigenschaften erhalten
wird, was sich daraus ergibt, daß die Steigerung des Erweichungspunktes gegenüber
dem eingesetzten Pech auch bei Rückführung der etwa aus dem verwendeten Teeröl abdestillierten
Stoffen erkennbar bleibt.