203903. lajstromszámú szabadalom • Eljárás kolloidikailag stabil, hidegálló bitumen előállítására
1 HU 203 903 A 2 A találmány tárgya ipari, főként építő- elektromos- és kábeliparban alkalmazható, kolloidikailag stabil hidegálló bitumen - amelynek °C-ban mért lágyuláspontja 90-100 közötti, °C-ban mért töréspontja -20 alatti, mg/cm2-ben mért talkumstabilitása legfeljebb 5, mmben mért koronastabilitása legfeljebb 1,5 - előállítására vonatkozik. Ismeretes, hogy a paraffinos jellegű alapanyagokból az útibitumenek előállítása nem okoz különösebb nehézséget, mivel ezeknél a bitumenminőségeknél viszonylag alacsony lágyuláspont szükséges. Az útibitumenekre előírt minőségi követelmények a szokásos bitumengyártási módszerekkel - desztilláció, oxidáció vagy oxidáció és fluxálás - teljesíthetők (Kossowiez, L., Walocha. A.: Chem. Techn. 16. 12. 1964. 717-720 oldal). Az építőipari, szigetelési célokra ezzel szemben magasabb lágyuláspontú bitumenek szükségesek. Az ipari célokra leggyakrabban használt oxidált, más néven ipari bitumenek 85/25, 85/40 vagy 105/15 nemzetközi jelzéssel kerülnek forgalomba. A jelzés első száma a gyűrűs-golyós módszerrel mért, °C-ban kifejezett átlagos lágyuláspontot, a második pedig a 25 °C-on mért, 0,1 mm-ben kifejezett átlagos penetrációt jelenti. Ezeknek a bitumenminőségeknek jó a hidegállósága, széles hőmérséklet-tartományban plasztikusak, a hőmérséklet változására alig érzékenyek, elaszticitásuk jó, és kitűnnek a mechanikai behatásokkal szemben mutatott jó ellenállásukkal. Ismeretes, hogy a bitumen alkalmazástechnikai tulajdonságai kémiai összetételétől, különösen az aszfaltén-, gyanta- és olajtartalmától, illetve ezek arányától függenek (Gundermann, E.: Bitumen, Teere, Asphalte, Peche und verwandte Stoffe 23. 1972. 8. 313-322. oldal). A bitumen aszfalténtartalma a bitumen vázát alkotja, és ezért ettől a vegyületcsoporttól függ a bitumen hőérzékenysége, szerkezeti viszkozitása, plaszticitása. A gyantatartalom főként a bitumen rugalmasságára, tapadó- és kötőképességére, duktilitására és kolloidstabilitására van kihatással. A bitumen olajos alkotórésze a kőolaj eredete szerint aromás vagy paraffinos jellegű. Az olajos rész jellegétől függ a bitumen kolloidszerkezete, azaz az, hogy a bitumen szol, gél vagy e két határeset közti állapotban van-e. A kolloidszerkezet pedig döntő kihatással van a bitumen Teológiai tulajdonságaira. A bitumenek levegővel végzett oxidációja során a gyanta aszfalténekké, az olajos rész pedig gyantává alakul át. A nagy olvadáspontú és kis töréspontú oxidált bitumenekre jellemző a nagy aszfalténtartalom, és az ehhez tartozó optimális gyanta-olaj arány. Az aromás és nafténes jellegű, gyantás nyersolajokból - amelyekből sok aszfaltént és kevés paraffint tartalmazó, kis viszkozitású vákuumdesztillációs maradékok (mint például a magyar nagylengyeli kőolaj lepárlási termékei) állíthatók elő - egyszerűen, levegővel végzett oxidációval gyárthatók jó minőségű ipari bitumenek. A paraffinos, kis aszfalténtartalniú kőolajokból előállított szokásos bitumengyártási alapanyagokból azonban egyszerű oxidációval nem állíthatók elő hidegálló ipari bitumenek. Eddig már számos szabadalmi leírás és irodalmi közlemény jelent meg arra vonatkozóan, hogy a paraffinos jellegű alapanyagokból milyen úton állítható elő jó minőségű ipari bitumen. A 72 733 számú NDK-beli szabadalmi leírás szerint paraffinos jellegű kőolaj desztillációs maradékának és propános extraktumnak különböző arányú elegyek oxidálják, és így jó minőségű oxidált bitument kapnak. A 362 041 számú szovjet szabadalmi leírás szerint romaskinói eredetű vákuumdesztillációs maradékot oxidálnak 0,2-5 t% FeCl3 és P205 katalizátorok jelenlétében. Keil, G.: Kreis, J; és Lier, W. A1C13 katalizátor jelenlétében végzett oxidációval látják megoldhatónak a feladatot (Freiberger Forschungshefte A 481. 1970. 13-22. oldal). Ahmetova, R. Sz. és Csernobrivenko, I. A. szerint a szigetelőipari bitumenek előállítása megfelelő viszkozitású alapanyagokból kiindulva biztosítható (Neftepererabotka i Neftehimija 1. 1972. 15-17. oldal). Hrapia, H.: Ottó, F. és Wallach, D. Mn- és Co-vegyületeket tartalmazó katalizátor jelenlétében végzett oxidációt javasolnak viszonylag alacsony hőmérsékleten (110-150 °C-on) (Freiberger Forschungshefte A 481. 1970. 7-11. oldal). A 173 625 számú magyar szabadalmi leírás, amely eljárásunkhoz a legközelebb álló, hidegálló fúvatott bitumen előállítását írja le, melyet úgy kapnak, hogy kőolaj vákuumdesztillációjának maradékát vagy atmoszferikus desztillációnál nyert maradékok, illetve vákuumdesztillációs maradékok és vákuumdesztillációs olajpárlatok elegyét levegővel oxidálják közbenső bitumenné, amelyet a kőolaj vákuumdesztillációjából szánnazó olajos párlatokkal, és/vagy a kőolajfeldolgozás során keletkező extraktumokkal, és/vagy a kőolaj vákuumdesztillációs maradékával elegyítenek (fluxálnak), majd az elegyet tovább oxidálják a kívánt lágyuláspont eléréséig. A technika mai állása szerint a felsorolt eljárásokkal előállítható bitumen kolloidikailag nem elégíti ki a rendkívül szigorú előírásokat. Korábbiakban nem került sor a bitumen olajmegtartó képességének vizsgálatára, és a megfelelő olajmegtartó képesség elérésére. Az iparban, azon belül az építő-, az elektromos- és kábeliparban a felhasználók rendkívül szigorú követelményeket állítottak a felhasználható bitumen minőségét illetően. A bitumennek egyidejűleg magas lágyuláspontúnak (90-100 °C), hidegállónak (töréspont-20 °C alatt), nagy olajmegtartó képességűnek (talkumstabilitás legfeljebb 5 mg/cm2, koronastabilitás legfeljebb 1,5 mm) kell lennie. Célunk a fenti követelményeknek megfelelő bitumen előállítása volt. Felismertük azt, hogy a nagy stabilitású, magas lágyuláspontú hidegálló bitumen olajtartó képessége és a töréspontja összefüggésben van a kétszeres oxidációs és lluxálásos előállítás során alkalmazott fluxáló kom-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
