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Verfahren zur Herstellung asphaltischer Bitumina aus Mineralölen und
ihren Aufarbeitungsprodukten Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung
asphalti'scher Bitumina aus asphaltischen Mineralölen und ihren Aufarbeitungsprodukten,
wie durch Destillation, Extraktion oder Fällung erhaltene asphaltische Stoffe, Rückstände,
die bei der Spaltung oder abbauenden Hydrierung von Mineralölen oder Mineralölprodukten
erhalten worden sind.
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Es ist bereits bekannt, bituminöse Stoffe bei Schmelztemperaturen
mit Schwefel- oder Salpetersäure zu behandeln. Hierbei werden durch Zersetzungs-
und Oxydationsreaktionen die Produkte grundsätzlich verändert, so daß sie nicht
mehr Asphalte, sondern nur noch künstliche Massen darstellen, _ die als Baustoffe
verwendbar sein sollen.
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Weiterhin ist es bekannt, Asphalt bei Temperaturen zwischen etwa i
5o und 26o° mit Luft zu blasen und in Gegenwart eines Kata= lysators weiter zu erhitzen,
wobei als Katalysatoren u. a. Eisenchlorid, Borfluori.d und Schwefelsäure genannt
sind.
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Die Erfindung bezweckt nun vor allem die Erzielung eines Bitumens
von höherem Schmelzpunkt.
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Es ist gefunden worden, daß asphaltische Bitumina mit oft ganz speziellen
Eigenschaften erhalten werden, wenn vor, während oder nach ihrer Herstellung eine
Behandlung mit cyclischen Verbindungen, die eine oder mehrere Nitro- und bzw. oder
Nitrosogruppen und eine oder mehrere andere sauerstoffhaltige saure Gruppen als
Substituenten im Kern enthalten, stattfindet.
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Unter cyclischen Verbindungen werden sowohl isocyclische als auch
heterocyclische Verbindungen verstanden.
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Sauerstoffhaltige saure Gruppen außer der Nitro- oder Nitrosogruppe
sind O H-, S 03 H-, S02H-, S02C1-, COOH-, COCI-,-CONH, u. dgl.
Außer
den erwähnten Substituenten können auch andere vorhanden sein, welche jedoch nicht
an einen Kern gebunden zu sein brauchen. Beispiele solcher Substituenten sind Alkyl-,
Oxyalkyl-, Aldehyd-, Keto-, Aminoan.d Iminogruppen, Halogene usw.
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Nachstehend werden Beispiele von Stoffen genannt, mit welchen die
Behandlung durchgeführt werden kann: Pikrinsäure, Dinitrocresol, Nitrosophenol,
Nitrocyclohexylalkohol, Nitrooxychinolin, Nitrobenzolsulfosäure, Dinitrobenzolsulfosäure,
Nitrosobenzolsulfosäure, Nitronaplithalinsulfosäure, Nitrobenzolsulfochlorid, ',\'itrobenzolsulfamid,
Chlornitrobenzolsulfosäure, Nitrobenzoesäure, Trinitrobenzovlchlorid usw.
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Diese Stoffe werden im allgemeinen in geringen Mengen, nämlich bis
zu einigen Prozent, z. B. 5 Gewichtsprozent, je nach der Natur der Stoffe, der Art
der Bitumina und der erwünschten Ergebnisse, zugesetzt.
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Die Behandlung findet vorzugsweise in der Wärme, z. B. über etwa ioo°,
statt. Je höher die gewählte Temperatur ist, um so rascher werden die gewünschten
Eigenschaften erhalten.
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Die Behandlung kann durchgeführt «-erden, indem man den Stoff durch
Vermischen dem asphaltischen Bitumen einverleibt oder auch dem Material, aus welchem
dieses hergestellt werden soll, z. B. dem rohen Ölrückstand. Dies ist leicht durchzuführen,
wenn das Bitumen in der flüssigen Phase vorliegt. Wenn es nicht in flüssigem Zustande
ist, kann es verflüssigt werden, z. B. durch Erhitzen oder durch Lösen in einem
geeigneten Lösungsmittel. Der zuzumischende Stoff kann auch vorher in einem geeigneten
Lösungs- oder Verdünnungsmittel aufgenommen werden.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung stellt eine einfache Arbeitsweise
zur Herstellung von Asphalten mit den für besondere Anwendungszwecke höchst erwünschten
Eigenschaften dar. Die Bedeutung des Verfahrens ist ersichtlich, wenn man berücksichtigt,
daß Bitumina mit wesentlich verschiedenen Eigenschaften für die zahlreichen technischen
Anwendungszwecke asphaltischer Bitumina empfohlen werden.
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Die INTatur des Ausgangsbitumens hat auf die erzielte Wirkung einen
großen Einfluh, was sich aus dem folgenden ergibt: Da Penetrationsindex und Schmelzpunkt
von direkt destillierten und bereits geblasenen asphaltischen Bitumina erhöht werden,
entsprechen die erzielten Ergebnisse denjenigen, die durch Blasen erreicht werden
können. Es werden aber erfindungsgemäß außerdem mehr Möglichkeiten geboten, und
das Verfahren kann in einfacherer Weise als durch Anwendung der Blasbehandlung verwendet
werden, denn es können in sehr kurzer Zeit Erzeugnisse mit stark verschiedenen Penetrationsindizes
und Schmelzpunkten erhalten werden.
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Erfindungsgemäß ist es sogar möglich, asphaltische Bitumina mit einem
Penetrationsindex und einem Schmelzpunkt herzustellen, die durch Blasen nicht erreicht
werden. Penetrationsindex und Schmelzpunkt von bereits geblasenen Bitumina können
durch Anwendung des erfinderischen Verfahrens «-eiter erhöht werden.
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Die erhaltenen Erzeugnisse mit Schmelzpunkten, die den durch Blasen
der Bitumina erhaltenen Schmelzpunkten entsprechen, bieten gegenüber den geblasenen
Produkten den Vorteil, daß sie widerstandsfähiger sind gegen Abfließen, wenn sie
auf schiefeFlächen aufgetragen werden, und daß sie auch «dderstardsfähiger sind
gegen Stoß und Erschütterung.
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Bitumina mit außergewöhnlich gutem Widerstandsvermögen gegen Stoß
und Vibration werden auch erhalten, indem man die erwähnten Stoffe dem Ausgangsmaterial
für die Herstellung des Bitumens, z. B. dem rohen Ölrückstand, zusetzt.
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Es ist sogar möglich, Bitumina mit über etwa 20o° liegendem Schmelzpunkt
(Ring und Kugel) und mit Penetrationen über io bei -a5° herzustellen. Solche asphaltischen
Bitumina sind besonders geeignet zur Verwendung als Schutzschichten auf Werkstoffen,
die sehr hohen Temperaturen ausgesetzt werden müssen.
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Durch Anwendung der Erfindung auf asphaltische Bitumina, die aus beim
Spalten von Mineralölen erhaltenen Rückständen hergestellt werden, wird eine andere
Wirkung erzielt. Auch in diesem Falle wird der Schmelzpunkt der Bitumina erhöht;
der Penetrationsindex wird aber erniedrigt.
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Die erwähnten Bitumina sind für die Anwendung als Asphalte für die
Brikettierung besonders geeignet im Hinblick darauf, daß sie infolge ihrer hohen
Sprödigkeit leicht pulverisiert werden können, was die Dosierung erleichtert. Außerdem
sind sie zur Herstellung von Druckfarben geeignet.
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Andere Anwendungsmöglichkeiten, für «-elche die erfindungsgemäß erhaltenen
Bitumina sehr geeignet, sind, sind z. B. die Verwendung als Ersatz für Ebonit, beispielsweise
bei Akkumulatorkästen, und ähnliche Preßinassen, für säurefeste Platten für Bodenbedeckung
und Überzüge von Säurebehältern, für Spachtelmassen zur Herstellung von Schutzüberzügen
gegen Flüssigkeiten bei hohen Temperaturen, für t`berzüge zum Schutze von eisernen
und anderen Rohren, in bituminösen Farben, in Überzugsschichten auf Dachpappe, für
bituminöse Papiere u. dgl.
Beispiel I Ein mexikanisches, durch direkte
Destillation erhaltenes asphaltisches Bitumen mit Schmelzpunkt (Ring und Kugel)
von 57o, Penetration (25o) =45, Penetrationsindex = + o,2, wurde einige Minuten
bei i8oo mit i Gewichtsprozent Dinitrocresol behandelt. Das so erhaltene asphaltische
Bitumen hatte einen Schmelzpunkt (Ring und Kugel) von 74°, Penetration (25°) = 24
und Penetrationsindex = -@- i,8.
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Beispiel II Ein geblasenes venezolanisches asphaltisches Bitumen,
Schmelzpunkt (Ring und Kugel) = 86°, Penetration (25°) = 4o, Penetrationsindex =
+ 4,6, wurde einige Minuten mit verschiedenen Mengen Pikrinsäure auf 2oo° erhitzt.
Ergebnisse:
| Gewichts- Schmelz- Pene- Pene- |
| prozent punkt (Ring tration trations- |
| Pikrinsäure und Kugel) (250) indez |
| °c' |
| 1/2 =o6 29 -F- 5,9 |
| 1 135 18,5 -f- 7,3 |
| 2 205 12 +10 |
Beispiel III Ein. geblasenes mexikanisches asphaltisches Bitumen, Schmelzpunkt (Ring
und Kugel) = 85o, Penetration (25o) = 33, Penetrationsindex = + 4,o, wurde einige
Minuten mit i12 Gewichtsprozent Pikrinsäure auf 2ooo erhitzt. Das so erhaltene Produkt
hatte folgende Eigenschaften: Schmelzpunkt (Ring und Kugel) = I29°, Penetration
(25°) = 15, Penetrationsindex = -f- 6,5.
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Beispiel IV Ein. nach D u b b s gespaltener Asphalt, Schmelzpunkt
(Ring und Kugel) = 5o°, Penetration (25°) = 43, Penetrationsindex = - i,5, wurde
einige Minuten - mit 2 Gewichtsprozent Pikrinsäure auf i8oo erhitzt. Das so erhalteneBitumen
hatte einen Schmelzpunkt (Ring und Kugel) von 62,5o, eine Penetration bei 25o von
4,5 und einen Penetrationsindex von -2,5-Beispiel V Ein venezolanischer Rohölrückstand
wurde mit Luft zu einem Asphalt mit Schmelzpunkt (Ring und Kugel) = I15', Penetration
(25o) = 15 und Penetrationsindex = + 5,4, verblasen. Das Erzeugnis hatte eine Vibrationswiderstandsfähigkeit
von 8o g bei I5°.
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Die Vibratiorisfähigkeit wurde nach der in derMitteilungNr.i3 des
Zentral-Korrosions-Komitees in den Niederlanden, veröffentlicht durch »Foundation
for Testing Materials«, im Haag, beschriebenen Methode gemessen.
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Wenn 1/2 Gewichtsprozent Pikrinsäure zu dem Rohölrückstand zugesetzt
wurde, worauf das Produkt zu einem Asphalt mit Schmelzpunkt (Ring und Kugel) = I
I4 o, Penetration (25°) = 16 und Penetrationsindex = -f- 5,5 verbläsen wurde, genügten
io°% weniger an Luft, und der erhaltene Asphalt zeigte eine Vibrationsfestigkeit
von 286 g bei 15o.