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Verfahren zur Herstellung von bituminösen Stoffen mit geringer Wärmeempfindlichkeit
Es ist bekannt, daß: maul die Wärmeempfindlichkeit von ` bituminösen Stoffen durch
Blasen mit Luft verringern kann. Ebenso sind bereits Verfahren beschrieben, welche
z. B. durch Einwirkung von Chlor, chlorhaltigen Stoffen oder Schwefel bituminösen
Stoffen einen höheren Erweichungspunkt verleihen, wobei die Eigenschaft des " Endproduktes
durch die Aufnahme z. B. von Chlor oder Schwefel bestimmt-werden. Vielfach werden
auch überträger zur Beschleunigung der Aufnahme verwendet.
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lach .dern. vorliegenden Erfindung ist es nun möglich, .die Wärmeempfindlichkeit
bituminöser Stoffe dadurch herabzusetzen, daß man sie mit stark dehydrierend wirkenden
Gasen, wie z. B. Schwefeldioxyd, Chlor, Brom, behandelt, wobei die entstehenden
ungesättigten Verbindungen sich wahrscheinlich kondensieren. Die Kälteeigenschaften
des Ausgangsproduktes (z. B. Brechpunkt nach F r a a ß,) werden bei diesem Vorgang
nur unwesentlich verändert, während die Wärmeempfindlichkeit, die in der Spanne
zwischen Brechpunkt nach F r a a ß und Tropfpunkt zum Ausdruck kommt, ganz wesentlich
verbessert wird. Bei geeigneter Wahl des Ausgangsstoffes und Leitung der Reaktion
führt das Verfahren sogar zu Produkten, die auch bei Temperaturen von unter -z5-
noch nicht brüchig sind und deren Erweichungspunkt oder Tropfpunkt mit den üblichen
Methoden nicht mehr bestimmt werden kann, da die Produkte auch bei Temperaturen
von über Zoo' noch nicht schmelzen und fließen. Sie sind nur noch durch Kneten zu
verarbeiten, genau wie Rohkautschti'k, mit dem die letztgemannten Produkte durch
ihre auffallende Elastizität Ähnlichkeit
haben. Eine gleichzeitige
teilweise Polymerisation scheint nach diesem Verhalten neben der erwähnten Kondensation
nicht ausgeschlossen.
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c .yBei der Eintvirkung der dehydrierend kenden Gase ist darauf
zu achten, daß: i. das Reaktionsgut durch Rühren, Kneteis. stark in Bewegung gehalten
wird, damit das Reaktionsgas, das durch indifferente oder nur wenig in der gewünschten
Richtung wirkende Gase verdünnt sein kann, stets mit neuem Reaktionsgut in Berührung
kommt, 2. das Reaktionsgas bzw. das Gasgemisch nicht in das Reaktionsgut eingeleitet
wird, sondern in den die Oberfläche des Reaktionsgutes abschließenden Raum.
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Werden diese beiden Punkte nicht beachtet, geht die Dehydrierung und
damit die Kondensation stellenweise zu weit, so daß, das Reaktionsprodukt ungleichmäßig
ausfällt.
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Irgendeine Lösung des Reaktionsgutes wird nicht vorgenommen, da sonst
an Stelle der Kondensation eine unerwünschte Substitution, die z. B. bei Chlor zti
hochchlorierten Produkten führt, stattfinden würde. Falls die bei dem Prozeß. aus
den eingeleiteten Gasen sich bildenden Reduktions- l>ztv. Oxydationsprodukte" also
z. B. Schwefel, H. S, H Cl, H Br, H;;0 usw- nicht schon durch miteingeleitetes Verdünnwrgsgas
.entfernt werden oder die Temperatur unterhalb Zoo liegt, mu(3 man diese im Endprodukt
unerwünschten und gegebenenfalls noch labil gebundenen Stoffe durch Erhitzen :auf
mindestens Zoo' unter gleiclizr-iti;;em Durchleiten eines inerten Gases. wie ,.B.
Kohlendioxyd, Stickstoff, bei guter Bewegung der Masse entfernen. Die cheinische
Bindung der zur Dehydrierung verwendeten Gase ist unerwünscht und ist im Vergleich
zur gesamten zur Einwirkung gekommenen Menge sehr gering. So stieg z. B.
der Schwefelgehalt von 30,"o auf 3,6%, während der Gehalt von Brom oder Chlor fast
stets unter 2 o'o lag, 3010 aber nie überstieg. Da dies nur etwa der zehnte
Teil z. B. der angewandten Chlormenge war, während die Hauptmengü .als Chlortvasserstoff
wiedergewonnen werden konnte, hat man es bei diesem vorliegenden Verfahren, wie
schon erwähnt, mit eurer Delrydrierung zu tun, welche unter Bildung von labilen
Zwischenprodukten höchstwahrscheinlich eine insbesondere bei Temperaturen über 2oo'-
rasch verlaufende Kondensationsreaktion, analog der Friedel-Craftschen Reaktion,
auslöst.
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Die nach diesem Verfahren hergestellten Produkte -können wegen ihrer
hohen Wärmeunempfindlichkeit besonders für elektrische Isolationszwecke an stark
durch Temperaturschwankungen beanspruchten Stellen verwendet werden. Die Ähnlichkeit
der unschmelibaren Reaktionsprodukte mit Rohkautschuk lassen ihre Verwendung als
teilweisen oder ganzen Ersatz für diesen in manchen Fällen ,für möglich erscheinen.
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Beispiel i i oo kg Erdölbitumen von Erweichungspro -dukt (Ring-Kugel-Methode
j 27v;Eiirdringunbstiefe: über Soo und Brechpunkt nach Fraaß von unter ---25 - werden
bei 220' mit einem Bromdainpf-Luft-Gemisch unter kräftigem Rühren behandelt. Das
Einleiten der 13,7 1 kg Brom dauerte i i o Minuten. Der Bromgehalt des Reaktionsproduktes
betrug so daß i i,96kg Brom als H Br wieder frei geworden sind. Der Erweichungspunkt
des Bitumen (Rin;g-Kugel-Methode) lag jetzt bei 1 1s-, der Tropfpunkt bei 138-,
die Eindringungstiefe betrug 3o und der Brechpunkt nach F r a a ß lag noch bei -
26-, was einer Spanne zw!-schen Tropfpunkt und Brechpunkt von ib4.-entspricht.
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Beispiele i oo kg Erdö.Ibitumeii vom Erst eichunbs punkt (Ring-Kugel-Methode)
27 ; Eindringungstiefe: etwa Soo und Brechpunkt nach F r a a ß: von unter --25#
-werden bei 22o init einem Chlorgas-Luft-Gemisch unter kräftigem Rühren behandelt.
Das Einleiten der 16,76k-"- Chlor datierte i 2o Minuten. Der Chlorgehalt des Reaktionsproduktes
betrug 1,720,ö, so daI' 15,041>-g Chlor als H cl wieder frei ;geworden sind. Der
Erweichungspunkt des Bitumens (Ring-Kugel-Methode lag jetzt bei 16o-, der Tropfpunkt
bei etwa. i 8o--'; die Eindringungstiefe betrug 16 und der Brechpunkt nach F r a
a ß, lag noch bei -- 25-, was einer Spanne zwischen Tropfpunkt und Brechpunkt von
2o5 entspricht.
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Beispiel 3 i oo kg getopte s Rohöl, von einer Viscosität von 10-,2'
Engler bei i oo'', werden bei etwa 22o- mit einem Chlorgas-Luft-Gemisch unter kräftigem
Rühren behandelt. Das Einleiten von 24,So kg Chlor dauerte i 7 o Minuten. Der Chlorgehalt
des Reaktionsproduktes bctrul; i,o6@o, so da1;. 22,S4kg Chlor als I1 Cl wieder frei
geworden sind. Das gewonnene Erzeugnis kann 'mit den üblichen Prüfungsmethoden für
Bitumen nicht mehr als solches bewertet werden, da es praktisch nicht mehr schmelzbar
ist, sondern nur in die Prüfgeräte eiergeknetet werden n 4uß.. Der Eriveichungspumkt
(Ring-Kugel-Methode) lag höher .als 165-', der Brechpunkt nach F r a a ß Jefer als
-- 27-. Auch der Tropfpunkt war nicht mehr zu bestimmen, so daß ein Zahleir-,#ert
für die Gradspanne nicht mehr ange-;eben werden kann.
Beispiel q.
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ioo'kg getopter Sc'hwefeldioxydauszug eines schweren Maschinenöls,
von einer Viscosität bei ioo° von etwa 3° Engler, werden bei etwa 22o° mit einem
Chlorgas-Luft-Gemisch unter kräftigem Rühren, wie gemäß, Beispiel 3, behandelt.
Der Chlorgehalt des Reaktionsproduktes betrug :etwa 3%. Das gewonnene Produkt wir
nicht mehr schmelzbar; der Erweichungspunkt (Ring-Kugel-Methode) sowie der Tropfpunkt
(nach U b b e 1 o h de) waren nicht mehr bestimmbar. Der Brechpunkt nach F r a a
ß lag unterhalb .-270; die Penetration bei 25° lag bei etwa 41; die Löslichkeit
in öo/8oer Benzin betrug 69%. Beispiel 5 i oo leg getoptes Rohöl, von einer Viscosität
von .i0,2° Engler bei ioo°, werden bei etwa 205° mit einem Bromdampf-Luft-Gemisch
unter kräftigem Rühren behandelt. Das Einleiten von 34kg Brom in den die Oberfläche
des Reaktionsgutes abschließenden Raum dauerte q. Stunden. Der Bromgehalt des Reaktionsproduktes
betrug 2,350;ü, so daß 3 r,65 kg Brom als- H Br wieder frei geworden sind.
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Das gewonnene Produkt kann mit den üblichen Prüfungsmethoden für Bitumen
nicht mehr als solches bewertet werden, da es praktisch nicht mehr schmelzbar ist,
sondern nur in die Prüfungsgeräte eingeknetet werden kann. Der Erweichungspunkt
(Ring- und Kugel-Methode) lag höher als i65°, der Brechpunkt nach F r a a ß, tiefer
als - 2:1°. Der Tropfpunkt -,var nicht mehr bestimmbar. Beispiel 6 ioo kg getopter
S 02-Extrakt eines schweren Maschinenöls, von-einer Viscosität von etwa 3° Engler
bei ioo°, werden bei etwa 22o° mit einem Chlorgas-Luft-Gemisch unter kräftigem Rühren
gemäß Beispiel q. behandelt. Der Chlorgehalt des Reaktionsproduktes betrug etwa
30j0., Das gewonnene Produkt ist nicht mehr schmelzbar und muß, in die Prüfgeräte
eingeknetet werden. Der Erweic'hungspunkt (Ring- und Kugel-Methode) lag höher als
165°, der Brechpunkt nach F r a a ß tiefer als -- 27°. Der Tropfpunkt war nicht
mehr bestimmbar.
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Es sind bereits Verfahren beschrieben worden, gemäß! welchen zwecks
Herstellung schmelzbarer chlorierter Erzeugnisse Chor in Steinkohlenteer bzw. Asphalt
eingeleitet wird. Es wird hierbei besonderer Wert darauf gelegt, 'möglichst geringe
Chlormengen zu verwenden. Es handelt sich dabei im Gegensatz zu dem vorliegenden
Verfahren nicht um die Herstellung nicht schmelzbarer, elastischer, kautschukähnlicher
Erzeugnisse, sondern um die Gewinnung chlorhaltiger Umsetzungsprodukte. Eine Dehydrierung
im Sinne des vorliegenden Verfahrens kann durch -Einleiten von Chlor in das Bitumen
im Sinne der älteren Verfahren nicht erzielt werden. Beim Hindurchleiten von Chlor
durch das erhitzte Ausgangsmaterial in höherer Konzentration tritt stets eine teilweise
Zerstörung unter Koksbildung ein. Im Gegensatz zu den bekannten Arbeitswesen wird
nach dein vorliegenden Verfahren Chlor u. dgl. in den über dem Ausgangsmaterial
liegenden Raum des Reaktionsgefäßes e:ngeleit@et, wodurch überraschenderweise auch
bei Anwendung verhältnismäPig hoher Chlorkonzentrationen eine Dehydrierung unter
Bildung kautschukähnlicher Produkte mit sehr tiefliegendem Brechpunkt und .hohem
Erweichungspunkt erzielt wird.