196447. lajstromszámú szabadalom • Eljárás útépítési és építőipari bitumenek előállítására
2 196447 3 A találmány tárgya eljárás útépitési és építőipari bitumenek előállításéra paraffinos jellegű, aszfaltén típusú vegyületekben szegény, kőolaj eredetű alapanyagokból. Az útépitési és építőipari bitumenek - a kőolaj kémiai összetételétől függően - vákuumdesztillációval, vagy vékuurodesztilléciós maradékok oxidálá6ával, vagy oxidált bitumenek és vákuumdesztillációs maradékok elegyítésével, vagy desztillációs maradékok és póriatok elegyének oxidálésával (66127. számú NDK-beli szabadalom, 204703. számú csehszlovákia-beli szabadalom) vagy oxidált bitumenek és desztillációs maradékok elegyeinek tovébboxidálásával (173625. számú magyar szabadalom) történő előállítása ismeretes. Ismeretes, hogy a paraffinos jellegű, aszfaltén típusú vegyületekben szegény kőolajokból, illetve az ezekből származó alapanyagokból az előzőekben említett gyártási módszerekkel útépítési és építőipari bitumen minőségek előállíthatok (Kossoviez, L., Walocha, A. Chem. Techn., 16.12.1964. 717-720 old.). Ezek ugyan megfelelnek az előirt, szabványokban rögzített követelményeknek, de a viszonylag nagy hőmérsékletérzékenységük, gyenge adhéziójuk, gyenge kolloidstabilitásuk és viszonylag gyors öregedésük miatt, az útépitési bitumenek esetében az utóbbi évtizedben megnövekedett forgalom, nagyobb tengelyterhelés, továbbá az erőteljesebb korroziv hatások, pl. a téli időszakokban alkalmazott sózás miatt az útszerkezetek élettartama egyre rövidül és az építőipari bitumenek esetében pedig a tartós és tökéletes zárást biztosító szigetelő képességükkel szembeni fokozódó követelményeknek egyre kevésbé képesek eleget tenni. Ezért mind az útépítésben, mind az építőiparban egyre jobban olyan bitumenek alkalmazása szükséges, amelyek az eddiginél jóval szélesebb hőmérséklettartományban nagyobb rugalmassággal, kisebb hőmérsékletérzékenységgel, nagyfokú adhézióval, öregedéssel szemben nagyobb ellenállóképességgel, stb. rendelkeznek. E tulajdonságok alakulása végsösorban a kémiai összetételűktől, jellegzetes vegyületcsoportjaik arányétól, azaz csoportösszetételüktől függ. A többek között szelektív oldószerekkel meghatározható úgynevezett aszfaltén, úgynevezett gyanta és az úgynevezett olajos rész összetevő csoportok minősége, mennyisége és egymáshoz viszonyított aránya szabja meg a bitumenek alkalmazástechnikai tulajdonságait (Gundermann, E.: Bitumen, Teere, Asphalte, Peche und verwandte Stoffe, 23.1972.8. 313-322. old.). A bitumenek csoportösszetételének meghatározáséra a kővetkező elúciós kromatográfiás módszert alkalmaztuk. A bitument előzetesen hexánban oldjuk, amely az aszfalténes részeket kicsapja. A szilikagéllel töltött oszlopra az aszfalténmentes, megszűrt oldat kerül. Eluálásra sorrendben a következő oldószereket használjuk: hexán, benzol és kloroform/aceton 1:1 arányú elegye. Ezekkel az eluéló oldószerekkel sorrendben a kővetkező frakciókat nyerjük: olajos rész, olaj-gyanta, és aszfaltgyanta (MÁFKI, IM 34 004/1964). Jelen találmányunkban mindenkor a bitumenek ezen módszerrel meghatározott aszfaltén-, olaj- és olajgyanta-tartalméról beszélünk. Az aszfalténtartalom a bitumenek vázát alkotja és ezért nagymértékben ettől a vegyületcsoporttól függ hőmérsékletérzékenységük, szerkezeti viszkozitásuk mértéke, plaszticitásuk és kótóképességük. A gyantatartalom főként a bitumenek rugalmasságára, tapadó- és kötőképességére és kolloidstabilitására van kihatással. Az olajos rész jellegétől függ a bitumenek kolloidszerkezetének jellege, tehát az, hogy az adott bitumen lágyuláspontja alatti hőmérséklettartományban szól-, gél- vagy e két határeset közti állapotban van-e. A kolloidszerkezet viszont döntő kihatással van a bitumen Teológiai tulajdonságaira. (Bitumen Zsebkönyv, Műszaki Könyvkiadó, Budapest, 1961. 34. 41. old.) A kőolajok vákuumdesztillációja során a maradékban, a bitumenoxidáció során pedig az oxidált termékben az olajos rész mennyisége csökken, az aszfaltén mennyisége nő. A bitumenek oxidációjakor ezen kívül a gyantás részekből egyrészt aszfaltén keletkezik, másrészt újabb gyantakomponensek képződnek az olajos részből. Vizsgálataink alapján megállapítottuk, hogy ha - megfelelő bitumen gyártási technológia eredményeként - az előállított bitumenek kémiai összetételére jellemző olaj//olajgyanta + aszfaltén arány 0,4-0,7 között van és olajtartalmuk 30 tömegX vagy több, akkor ezek a bitumenek kis hómérsékletérzékenységükkel, széles hőmérséklettartományban nagyfokú rugalmasságukkal, jó tapadóképességükkel és hidegtűrésükkel, azaz mély Fraas-féle töréspontjukkal tűnnek ki. Találmányunk tárgya olyan eljárás, amelynek alkalmazásával a jó minőségű bitumenek előállítása szempontjából kedvezőtlen kémiai összetételű, paraffinos jellegű, aszfaltén típusú vegyületekben szegény kőolajokból származó alapanyagokból 10-30 tömegX aszfalténtartalmú és legalább 30 tömegX olajtartalmú és 0,4-0,7 közötti olaj/olajgyanta + aszfaltén arányú csoportösszetételiel rendelkező, rendkívül kis hőmérsékletérzékenységű, fokozott kolloidstabilitésú, magas légyuláspont mellett is alacsony Fraas-tőréspontú útépítési és építőipari bitumenek állíthatók elő. Azt találtuk ugyanis, hogy amennyiben egy 40 tömegX vagy e feletti olajtartalmú, továbbá 0,6 vagy ennél nagyobb olaj/olajgyanta + aszfaltén csoportösszetételi hányadossal jellemezhető összetételű, 100 °C-on 90-700 mm2/s közötti viszkozitású alapanyagot - amely a kőolaj vákuumdesztillációs ma-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
