تبلیغات
ایران بیتومین - بررسی بهترین روش تولید قیرهای مورد نیاز در صنعت عایق رطوبتی پیش ساخته
 

بررسی بهترین روش تولید قیرهای مورد نیاز در صنعت عایق رطوبتی پیش ساخته


بررسی بهترین روش تولید قیرهای مورد نیاز 
در صنعت عایق رطوبتی پیش ساخته 


چکیده 
مقاله حاضر جهت آشنا نمودن واحدهای کوچک پالایش قیر با شیوه های نوین هوادهی و پالایش با استفاده از بهترین مواد اولیه(خوراک) جهت دستیابی به مناسب ترین قیر مورد نیاز صنعت عایق های رطوبتی پیش ساخته می باشد. که ضمن بررسی عایق های رطوبتی به خصوصیات قیر مورد نیاز این عایق ها و روشهای تولید آن می پردازد. 



مقدمه 
یکی از مشکلات اساسی سازه ها مشکل رطوبت و نم می باشد که موجب خسارات بسیار و گاهی جبران ناپذیر برای این سازه ها و ساختمان ها می شود. یکی از راههای مقابله با این مشکل عایق های رطوبتی است. انواع عایق های رطوبتی عبارتند از: 1- قیر گونی 2- استفاده از زائدات کشاورزی مانند کاه به جای گونی 3-عایق رطوبتی پیش ساخته 4- پوشش های قیر اصلاح شده، استفاده از پلیمر لاستیک در قیر می باشد. 
از انواع کاربردهای قیر، عایق های رطوبتی پیش ساخته می باشد. این عایق ها عمدتا از مخلوط چند نوع قیر و مواد افزودنی مختلف از جمله فیلرها، مواد پلیمری، الیاف بافته و نبافته پلیمری و معدنی ساخته می شود. قیرهای مختلف تحت عمل تقطیر از نفتخام تهیه می شوند. برای تولید قیرهای مناسب جهت عایق های رطوبتی پیش ساخته، با نقطه نرمی و نفوذ بالا از شیوه های نوین هوادهی قیرهای روان تر استفاده می شود. تغییر کوچکی در میزان حجم هوادهی نسبت به خوراک در دما و فشار خاصی می تواند خاصیت قیر را تا میزان زیادی تغییر دهد. 
در این مقاله به مقایسه انواع قیر مصرفی در صنعت عایق های رطوبتی پیش ساخته و انتخاب بهترین نوع قیر و بهترین روش تولید آن جهت ساخت این عایق ها می پردازیم و همینطور بدنبال انتخاب مواد اولیه مناسب جهت تولید قیرهای مناسب و قابل استفاده در عایق رطوبتی پیش ساخته هستیم. 

عایق 
بطور کلی مواد عایق به موادی گفته می شود که انتقال حرارت، صوت، رطوبت و انرژی را ازمحلی به محلی دیگر به تاخیر انداخته و یا متوقف سازند. بنابراین مواد عایق باعث کاهش تلفات انرژی می شوند. 
عایق ها به طور کلی به سه دسته تقسیم می شوند: 
1- عایق های گرمائی هدایتی(حرارتی) 
عایق حرارتی مواد و مصالحی هستند که مقاومت زیادی در مقابل عبور گرما دارند و می توان به وسیله ی آنها تا آنجا که ممکن است از انتقال حرارت محل گرم شده یا لوله های حامل آب گرم یا کانالها و...جلوگیری و از اتلاف سوخت جلوگیری نمود. 
2- عایق های گرمائی تشعشعی یا عایق های فلزی 
این عایق ها که در سطح دیوارها و سقف ساختمان بکار برده می شود ، از صفحات فلزی براق نظیر آلومینیوم و برنز و مس می باشند و عمل آن ها انعکاس و جلوگیری از نفوذ اشعه آفتاب به داخل سطوح ساختمانی نظیر دیوار و سقف می باشد. 
3- عایق های رطوبتی 
رطوبت موجب بالا بردن ضریب هدایت و تقلیل ضریب عایق بودن عایق های هدایتی می شود. لذا برای جلوگیری از نفوذ رطوبت در عایق های سطوح ساختمانی ( نظیر دیوار و سقف) و عایق لوله های حامل سیال گرم یا سرد و همچنین برای جلوگیری از نفوذ رطوبت زمین به لوله های فلزی و زنگ زدگی آن ها می بایستی از عایق های رطوبتی استفاده کرد. 
با توجه به اینکه عایق های رطوبتی پیش ساخته مورد بحث این مقاله می باشد در زیر انواع عایق های رطوبتی آورده می شود و از بررسی سایر انواع عایق خودداری می شود: 


انواع عایق های رطوبتی عبارتند از: 
1- پوشش قیر و گونی که رایج ترین نوع عایق رطوبتی در ایران است، چنین پوشش هایی کم دوام اند و هر چند سال یکبار به تعمیر و پوشش دوباره نیاز دارند. از طرف دیگر، گونی مورد مصرف در عایقکاری کلا از خارج وارد می شود. 
2- استفاده از زواید کشاورزی از جمله کاه به جای گونی که در مناطق روستایی انجام می شود از پوشش قیر گونی دوام کمتری دارند و برای ساختمان های دایمی شهری مناسب نیستند. 
3- با عایق های رطوبتی پیش ساخته می توان بسیاری از مشکلات عایقکاری رطوبتی را حل کرد. دانش عایق رطوبتی ( ایزوگام ) از اوایل دهه 1350 وارد ایران شد و بتدریج به دلیل تاب کششی زیاد و پایداری در برابر عوامل جوی و ارزبری کم مورد توجه و استقبال خوب مصرف کنندگان قرار گرفت و بتدریج توانست جای عایقهای سنتی ( کاهگل ، قیرگونی ) را گرفته و با پیشرفت صنعت ساختمان بر کیفیت تولید و استفاده آن افزوده گردید. 
4- نوع دیگر پوشش های بام رایج در دنیا پوشش های قیر اصلاح شده است. استفاده از پلیمر لاستیک در قیر باعث بهتر شدن خواص آن می شود. بدین ترتیب که با افزایش درجه نرمی و کاهش نقاط شکنندگی قیر دوام زیاد می گردد. 

عایق های رطوبتی پیش ساخته 
این عایق ها به دو دسته تقسیم می شوند : 
1- عایق های رطوبتی پیش ساخته مخصوص پی ساختمان ( عایق پی ) 
عایق پی متشکل از لایی از فلت الیاف شیشه، فلت الیاف پلی استر، منسوج نبافته پلی استر و ماده آغشته کننده لایی شامل قیر و یا مخلوطی از قیر و افزودنیهای اصلاح کننده تشکیل شده است. 
2- عایق های رطوبتی پیش ساخته مخصوص سطوح خارجی ، بدنه استخر و تونلها(عایق بام) 
عایق بام از دو لایه نمدی که لایه زیرین از فلت الیاف شیشه و لایه رویین از جنس منسوجات پلی استر می باشد ، این دو لایه بوسیله مذاب قیر اصلاح شده با مواد پلیمری اشباع می گردد. 
هر کدام از اجزای سازنده عایق پی و عایق بام باید دارای خصوصیاتی طبق استاندارد های مربوطه باشند. مهمترین جزء مشترک هر دو عایق که مورد بحث قرار گرفته قیر می باشد که می بایست طبق استانداردهای خاص تولید و استفاده گردد که در بخش های بعدی به طور مفصل مورد بحث قرار خواهد گرفت. 
شیوه های تولید عایق های رطوبتی پیش ساخته ( ایزوگام) رایج در ایران به دو دسته کلی قابل تقسیم می باشد. 
1- ایزوگام با پایه قیر پلیمری 
2- ایزوگام با پایه قیر دمیده 
در تولید هر ایزوگام از مواد مصرفی به شرح جدول زیر استفاده می شود، اما تنها تفاوت آنها در نوع قیر مصرفی می باشد. 
جدول 1- مواد مصرفی در تولید ایزوگام 
مواد مصرفی در ایزوگام با پایه قیر یلیمری مواد مصرفی در ایزوگام با پایه قیر یلیمری 
قیر 60/70 قیر دمیده 
APP (گونی و ...) قیر90/15 
فیلر(پودرتالک و ...) فیلر(پودرتالک و ...) 
لایه پلی استرساده لایه پلی استرساده 
لایه پلی استردوخته لایه پلی استردوخته 
نایلون شیرینگ نایلون شیرینگ 
لایه تیشو لایه تیشو 
ورق آلومینیم(فویل) ورق آلومینیم(فویل) 
پودرکربنات(معدنی) پودرکربنات(معدنی) 
لیبل بسته بندی لیبل بسته بندی 
چسب بسته بندی چسب بسته بندی 
ورق پلی اتیلن(نایلون) ورق پلی اتیلن(نایلون) 
در ایزوگام با پایه قیر پلیمری عمدتا از قیر 60/70 و یا 85/100 به عنوان شیره قیر مورد استفاده قرار می گیرد در حالی که در ایزوگام با پایه قیر دمیده عمدتا از قیر های 110/10 R و 90/15 R استفاده می شود.در اینجا لازم است قیر و خصوصیات آن مورد بحث و بررسی قرار گیرد . 


قیر 
ASTM(American Society for Testing and Material) قیر را به اینصورت تعریف می کند: “دسته ای از مواد دارای خاصیت چسبندگی به رنگ سیاه یا تیره (جامد، نیمه جامد یا ویسکوز) با منشاء طبیعی یا تولیدی که عمده اجزای سازنده آنها را هیدروکبنهای با وزن مولکولی بالا تشکیل می دهند و در دی سولفید کربن (2CS) محلول می باشند.” 
باقی مانده برج های تقطیر در فشار معمولی و خلأ به نام مواد قیری یا آسفالت مشهور است. مشخصات عمومی قابل توجه قیر عبارتست از: 
الف - غیرقابل نفوذ بودن در مقابل آب و رطوبت 
ب - مقاومت در مقابل اسیدها - بازها - نمکها 
پ - قابلیت ارتجاع 
ت - چسبندگی 
ث - محلول بودن در برخی از حلالها (بدون از دست دادن خواص خود) 
ج - عایق بودن در مقابل جریانهای الکتریکی 



به طور کلی می توان تقسیم بندی انواع قیرها از نظر منشاء را به شرح جدول زیر خلاصه نمود: 

جدول 2- انواع قیرها 
انواع قیرهای طبیعی انواع قیرهای پالایشی 
نام آسفالت طبیعی درصد قیر انواع قیر نفتی انوع قیر غیر نفتی 
1- آسفالت طبیعی از نوع صخره ای 5تا15 قیر پالایش مستقیم 
(نرم) قیر دمیده (جامد) انواع غیر مخلوط(مایع) انواع قیر غیر نفتی 
2- آسفالت طبیعی از انواع دریاچه ای 50تا90 200/300 
85/100 85/25 
15/90 قیر کات بک قیر امولسیونی 1- قیر حاصل از زغال سنگ 
3- مواد آسفالت 
98 60/70 - 2- قیر مخلوط کندگیر 
3- قیر مخلوط دیرگیر 1- آنیونیک 
2- کاتیونیک 
3- غیر یونی 
4- کلوئیدی 2- قیر حاصل از چوب 
3- قیر حاصل از دیگر مواد آلی 


که از انواع قیرهای مذکور در اینجا قیرهای پالایشی را مورد بحث قرار می دهیم: 
1- قیرهای نرم یا قیرهای پالایش مستقیم: 
قیرهایی را که مستقیم از برج تقطیر در خلاء پالایشگاه به دست آمده یا مختصری مورد فرایند هوادهی قرار گرفته اند به نام قیرهای نفوذی یا رده Pen نامیده و نامگذاری آنها بر اساس بازه ای است که درجه نفوذ ( Pen ) قیرها بین آن قرار می گیرد. به عنوان مثال قیر 60/70 قیری است که درجه نفوذ پذیری آن بین 60 تا 70 دهم میلیمتر قرار دارد. 
کاربرد این نوع قیر در پخت اسفالت و عایق کاری پشت بام (با مخلوط شدن قیر دمیده به نسبت مشخص) می باشد. جدول زیر مشخصات قیرهای نفوذی را طبق استاندارد ASTM ارائه می نماید.




جدول3- مشخصات قیرهای جامد(A.C) یا Pen grade 
مشخصات روش آزمایش 
ASTM 60/70 100/85 
درجه نفوذ در C 250 D-5 70-60 100-80 
نقطه نرمی C 0 D-36 46تا56 42تا51 
حداقل قابلیت کشش بر حسب cm در C 250 D-113 100 100 
بیشینه افت وزنی به % در دمای C1630 و 5 ساعت D-6 2/0 5/0 
بیشینه افت درجه نفوذ به %پس از کم شدن وزن D-5 20 20 
کمینه نقطه اشتعال C0 D-92 250 220 
کمینه حلالیت به % وزنی در CS2 D-4 5/99 5/99 
چگالی در C0 25/25 D-70 01/1 01/1 
06/1 01/1 
اثر لکه F102 
A.A.S. 
H.O منفی منفی 

2- قیر دمیده (BLOWN BITUMEN) 
قیرهای تولیدی پالایشگاه ها را که در دمای محیط به صورت مایع یا نیمه جامد هستند، تحت فرآیند هوادهی به قیرهای رده pen برای مصارف راه سازی یا قیرهای جامد رده R برای مصارف صنعتی تبدیل می نماید. برای نامگذاری قیرهای رده R، از چپ به راست پس از حرف R ابتدا نقطه نرمی (SP ) Softening Point و سپس درجه نفوذپذیری Penetration ( PEN) را می نویسند: (PEN )/( SP ) R به عنوان مثال قیر 85/25 قیری است که نقطه نرمی آن 90-80 و درجه نفوذپذیری آن ((0/1mm 25 می باشد. جدول زیر مشخصات قیرهای دمیده تولید شده ایران را ارائه می نماید. چون مواد آسفالتینی این قیرها به دلیل دمیدن هوا پلیمره شده و خاصیت رابری( لاستیکی)پیدا می کنند که به آنها قیر R یا Ruberized Bitumen گویند. 
کاربرد این قیر عمدتا در عایق کاری پشت بام( بامخلوط شدن قیر نرم به نسبت مشخص با توجه به دمای محیط) و ایزولاسیون صنعتی می باشد. 

جدول 4- مهمترین انواع قیرهای دمیده 
Grade سایر متدها روش آزمون خواص 
115/15 95/25 25/85
110 90 80 IP58 BS2000 o C حداقل نقطه نرمی به 
120 100 90 Part 58 o C حداکثر نقطه نرمی به 
5 ± 15 5 ± 25 5 ± 25 ASTM BS2000 نفوذپذیری 
D5-86
2/0 2/0 2/0 IP 45 BS2000 افت وزنی در اثر حرارت در 163 o C/5 hr 
5/99 5/99 5/99 IP 47 BS2000 حلالیت در تری کلرواتیلن به% 

درجه نفوذپذیری(PENETRATION) 
عبارتست از مقدار فرورفتگی سوزن استاندارد در درجه حرارت 77 درجه فارنهایت با وزنه 100 گرم بمدت 5 ثانیه (روش D5-95 A.S.T.M. ) 
درجه نرمی(softening point) 
دمایی است که قیر به حد کافی نرم شده و روان می شود وآن را توسط آزمایش استاندارد اندازه گیری می کنند. 
هوادهی در پالایش های نوین قیر در صنعت عایق 
در فرایند نوین هوادهی که طی آن یک یا مخلوطی از چند خوراک قیر بر اثر تماس با حجم متناسبی از هوا در محدوده دمایی مشخص تحت فشار لازم به قیری با خواص بهبود یافته تبدیل می شود. گاهی اوقات این فرآیند را اکسیداسیون قیر(Asphalt Oxidation) و محصول آن را قیر اکسیده ( Oxidized Asphalt ) می نامند، لیکن عبارت های هوادهی Air Blowing و قیر دمیده Air Blowing Asphalt نامناسب ترند، زیرا معلوم شده است آنچه رخ می دهد هیدروژناسیون و پلیمریزاسیون است و اکسیژنی به محصول اضافه نمی شود مگر به مقدار بسیار ناچیز، شکل(2) شمای یک فرآیند هوادهی مرحله ای را با اجزای آن نشان می دهد که عبارتند از: برج پخت قیر، کوره پیش گرم کن، کمپرسور یا دمنده جهت تامین هوا، ظرف یا مخزن هوادهی و سیستمی برای دفع دودها و بخارات حاصله. 
از نظر شیمیایی، فرآیند اکسید شدن تسریع شده در برج دمنده با دی هیدروژنه شدن یعنی خارج ساختن اتم های هیدروژن موجود درخوراک (وکیوم باتوم، مازوت و ...) وپیوند آن با اکسیژن هوا به صورت مولکول های آب گازی، مولکولهای هیدروکربن زنجیر مانند طویل را طویلتر می سازد. هم چنین بعضی مولکول ها هیدروکربن سبک را تقطیر می نماید. دمیدن پیوسته، ساختمان «ژلی» و رابری(لاستیکی) در خوراک (وکیوم باتوم، مازوت و ...) ایجاد می کند و تعداد مولکولهای هیدروکربن طویل شده(آسفالتن) را افزایش می دهد که با کسب خصوصیات دلخواه در قیر پوشش بام یعنی با استحکام و سفتی بیشتری همراه است. 


شکل 1- آسفالتن ها 
- آسفالتن ها بر اثر ادامه فرآیند دمیدن،تشکیل یک قیر چسبنده را می دهند. 


شکل 2- شمای یک فرآیند هوادهی 
در فرآیند پالایش کنونی نقطه نفوذپذیری نسبت به نقطه نرمی رابطه معکوس دارد لذا هرچه نقطه نرمی را بالاتر ببریم نقطه نفوذ پذیری پایین تری خواهیم داشت. اما در فرایند پالایش نوین می توانیم همزمان قیری با نقطه نرمی بالاتر تولید کنیم در حالی که نقطه نفوذپذیری را در در یک سطح نگه داریم و یا حتی افزایش دهیم و در نتیجه قیر مناسبتری جهت استفاده در تولید انواع عایق رطوبتی خواهیم داشت. 
در واحد هایی تولیدکننده قیر که هوادهی به صورت صحیح صورت نمی پذیرد، در اصل هیچ گونه قیری در برج پخت تولید نگردیده بلکه تنها، عملیات تغلیظ خوراک اولیه را انجام می دهند که متاسفانه محصول حاصل در برابر اشعه UV خورشید ضعیف می باشد. 
قیر حاصل از این شیوه نادرست هوادهی، نقد بسیاری بدنبال داشته است و باعث مقاومت منتقدان در مقابل شیوه های نوین هوادهی در فرآیند پالایش قیر شده است در حالی که اگر این روش به صورت صحیح و نه معمول صورت گیرد مناسب ترین روش برای اصلاح قیر مورد نیاز عایق رطوبتی می باشد . 
قیر مناسب جهت تولید عایق های رطوبتی پیش ساخته 
می بایست با توجه به نقطه نفوذپذیری و نقطه نرمی قیر مورد استفاده در عایق های رطوبتی پیش ساخته انتخاب شود. هر چه نقطه نرمی یا دمای ذوب قیر بالاتر باشد بدلیل سازگاری با دمای هوای بالاتر قیر مناسبتری جهت تولید عایق های رطوبتی پیش ساخته خواهد بود. همینطور نقطه نفوذپذیری که تعیین کننده میزان سختی قیر است، چنانچه بالاتر باشد میزان سازگاری آن با هوای سرد و دماهای پایین بیشتر خواهد بود. 
در جدول زیر قیرهای مناسب جهت استفاده در تولید عایق های رطوبتی پیش ساخته در مناطق مختلف آب و هوایی آورده شده است. 
جدول5 - انتخاب قیر در شرایط آب و هوای مختلف 
محل استفاده از قیر و گونی نوع آب و هوا نوع قیر درجه نفوذ قیر 
داخل ساختمان و لایه زیرین بام سرد و معتدل 100-85 85 تا 100 
داخل ساختمان و لایه زیرین بام گرم 70-60 60 تا 70 
پوشش رویی بام سرد و معتدل 25-85R 20 تا 30 
پوشش رویی بام گرم 15-90R و 10-110R 10 تا 20 
همانطور که قبلا گفته شد تولید عایق های رطوبتی پیش ساخته( ایزوگام) به دو دسته کلی ایزوگام باپایه قیر پلیمری و ایزوگام با پایه قیر دمیده تقسیم بندی می شود. 
برای ساخت قیر پلیمری و تولید ایزوگام از نوع پلیمری، از موادی چون قیر70/60 و افزودنی هایی چون APP ، پوشال و تالک استفاده می شود. در حالیکه ماده اولیه مورد استفاده برای ساخت قیر دمیده برای تولید ایزوگام دمیده ، نفت کوره سنگین ایران می باشد که در دکل های مخصوص پخت قیر ، %85 آن به قیر دمیده تبدیل می شود و سپس برای تولید لایه ایزوگام مورد استفاده قرار می گیرد. 
روش های تولید قیر مورد استفاده در عایق های رطوبتی پیش ساخته 
1- مخلوط چند قیر(قیرهای دمیده و آسفالتی) با نرم کننده هایی چون HVS (Heavy vacuum slops) 
برای مشخص نمودن ترکیب قیرهای مناسب از روش تجربی و انجام آزمایشات نتایج زیر حاصل شده است. در این روش جهت تعیین مشخصات قیر از دو مشخصه اساسی قیرها یعنی نقطه نرمی و درجه نفوذ بهره گیری شد. به منظور اندازه گیری نقطه نرمی از روش آزمایش استاندارد 36 ASTM-D به روش حلقه و گلوله و برای اندازه گیری درجه نفوذ از روش آزمایش استاندارد 5 ASTM-D دستگاه نفوذسنج استفاده شد. 
مواد 
در این کار تحقیقاتی از مواد فهرست شده در جدو ل6 به عنوان مواد اولیه مورد اختلاط استفاده شد. 
جدول 6- مواد مورد استفاده به عنوان مواد اولیه اختلاط 
آزمون نمونه 
برشH.V.S قیر 110/10 قیر 85/100 
نقطه نرمی - 110 45 
درجه نفوذ پذیری - 7 93 
کشش پذیری - 5/0 100 
نقطه اشتعال 248 339 327 
حلالیت در تری کلراتیلن(درصد وزنی) - 91/99 99/99 
گرانروی کینماتیک 19 - - 

روش های کار 
مطابق مراحل ذکر شده در بخ شهای زیر عملیات اختلاط در5 حالت و با درصدهای مختلف از مواد اولیه فوق انجام شد، و برای هریک از حالت های آزمایش، 5 نمونه تهیه گردید . اختلاط با استفاده از مخلوط کن آزمایشگاهی مطابق شکل 3 در شرایط دمای °C 170 و زمان اختلاط 30 دقیقه انجام گرفت و نمونه های حاصله مطابق روش های ذکر شده مطابق استانداردهای مربوطه مورد آزمایش قرارگرفته و مشخصه های نقطه نرمی و درجه نفوذ آنها تعیین گردید که نتایج مربوطه در جدول های 7 تا 11 می باشد. 
اختلاط قیر دمیده 110/10 با روغن H.V.S 
در این مرحله درصد های مختلف از برش H.V.S و قیر دمیده 110/10 با هم مخلوط گردیده و نتیجه آزمایش نفوذ و آزمایش نقطه نرمی درجدول 7 و نمودار 1 رسم شده است . 

جدول 7- اختلاط قیر دمیده 110/10 با روغن H.V.S 
درجه نفوذ پذیری نقطه نرمی روغن H.V.S قیر 110/10 
(%) (%) 
5/9 104 10 90 
5/17 97 20 80 
5/32 83 30 70 
2/58 68 40 60 
150 5/49 50 50 





نمودار 1- اختلاط قیر دمیده 110/10 با روغن H.V.S 
اختلاط قیر دمیده 110/10 با قیر 85/100 
در این مرحله درصدهای مختلف از قیر 85/100 و قیر دمیده 110/10 با هم مخلوط گردیده و نتیجه آزمایش نفوذ و آزمایش نقطه نرمی درجدول 8 و نمودار 2 آورده شده است . 
جدول 8- اختلاط قیر دمیده 110/10 با قیر 85/100 
درجه نفوذ پذیری نقطه نرمی قیر 85/100 قیر 110/10 
(%) (%) 
3/7 106 10 90 
4/9 99 20 80 
10 5/95 30 70 
2/16 80 50 50 
24 68 70 30 
49 58 90 10 


نمودار 2- اختلاط قیر دمیده 110/10 با قیر 85/100 

اختلاط قیر دمیده 110/10با قیر 85/100 درحضور مقدارثابت 5% روغن H.V.S 
در این مرحله درصدهای مختلف از قیر 85/100 ، قیر دمیده 110/10 همراه با 5% برش H.V.S باهم مخلوط گردیده و نتیجه آزمایش نفوذ و آزمایش نقطه نرمی در جدول 9 و منحنی تغییرات آن در نمودار 3 آورده شده است . 

جدول 9-اختلاط قیر دمیده 110/10با قیر 85/100 درحضور مقدارثابت 5% روغن H.V.S 
درجه نفوذ پذیری نقطه نرمی قیر 85/100 قیر 110/10 
(%) (%) 
6/13 102 10 85 
13 96 20 75 
5/16 88 30 65 
5/23 75 40 55 
28 70 50 45 
37 65 60 35 


نمودار 3- اختلاط قیر دمیده 110/10با قیر 85/100 درحضور مقدارثابت 5% روغن H.V.S 

اختلاط قیر دمیده 110/10با قیر 85/100 درحضور مقدارثابت 10% روغن H.V.S 
در این مرحله درصد های مختلف از قیر 85/100، قیر دمیده 110/10 همراه با 10 % برش H.V.S با هم مخلوط گردیده و نتیجه آزمایش نفوذ و آزمایش نقطه نرمی در جدول 10 و منحنی تغییرات آن در نمودار 4 آورده شده است . 
جدول 10- اختلاط قیر دمیده 110/10با قیر 85/100 درحضور مقدارثابت 10% روغن H.V.S 
درجه نفوذ پذیری نقطه نرمی قیر 85/100 قیر 110/10 
(%) (%) 
5/9 104 0 90 
5/15 92 10 80 
5/21 85 20 70 
24 76 30 60 
5/28 5/68 40 50 


نمودار 4- اختلاط قیر دمیده 110/10با قیر 85/100 درحضور مقدارثابت 10% روغن H.V.S 
اختلاط قیر دمیده 110/10با قیر 85/100 درحضور مقدارثابت 15% روغن H.V.S 

در این مرحله درصد های مختلف از قیر 85/100، قیر دمیده 110/10 همراه با 15 % برش H.V.S با هم مخلوط گردیده و نتیجه آزمایش نفوذ و آزمایش نقطه نرمی در جدول 11 و منحنی تغییرات آن در نمودار 5 آورده شده است . 

جدول 11- اختلاط قیر دمیده 110/10با قیر 85/100 درحضور مقدارثابت 15% روغن H.V.S 
درجه نفوذ پذیری نقطه نرمی قیر 85/100 قیر 110/10 
(%) (%) 
16 5/92 0 90 
3/21 3/84 10 80 
5/22 81 20 70 
4/28 74 30 60 
8/29 5/69 40 50 


نمودار 5- اختلاط قیر دمیده 110/10با قیر 85/100 درحضور مقدارثابت 15% روغن H.V.S 

همانطور که در نمودارهای نقطه نرمی و درجه نفوذ دیده می شود نقطه نرمی در تمام حالتهای مورد آزمایش (با افزایش H.V.S) به صورت خطی کاهش می یابد. این در حالی است که در همین محدوده درجه نفوذ از حالت نمودار نمایی به خطی تبدیل می شو د. دلیل این امر را شاید بتوان با بررسی چگونگی توزیع ترکیبات آسفالتن ها در قیر بررسی کرد . همانطور که بیان شد در این تحقیق از قیر دمیده که بیشتر بستر این نوع قیرها را گروه های آسفالتنی تشکیل می دهند و بین آنها پیوندهای بین مولکولی ایجاد گردیده و نمای کلی آنها به صورت گلوله های پراکنده در بستر رزینی قیر می باشد به همراه H.V.S و قیر 85/100 که دارای ذرات آسفالتنی بسیار کمتری حتی از قیر 60/70 می باشد استفاده شده است. 
با توجه به آزمایش های انجام شده و بررسی رفتارها، نیروهای بین آسفالتن ها و ارتباط آنها با نقطه نرمی و درجه نفوذ می توان به این نکته اشاره نمود که در هنگام انجام آزمو ن های مختلف نقطه نرمی و درجه نفوذ نیروهای تقریبا مشابهی با مکانیسم های مختلف اعمال می گردند که نتایج متفاوتی را حاصل می نمایند در این مقاله همانطورکه دیده شد نقطه نرمی در تمام مراحل اختلاط به صورت خطی عمل می نماید و کاملا قابل پیش بینی هستند و می توان از طریق آنها به قیری با نقطه نرمی دلخواه دست یافت. 
2- ترکیبی از چند خوراک در فرآیند پالایش VB (vacuum bottom)، مازوت( نفت کوره سنگین ایران)، HVS (Heavy vacuum slops) 
یکی از روش های نوین پالایش استفاده از چند خوراک و ترکیب آنها در فرآیند پالایش می باشد. هدف از این روش استفاده از محاسن هر خوراک و از بین بردن معایب آنها می باشد. همانطور که در این مقاله بیان شد در فرآیند نهایی پالایش چنانچه قیر تولید شده نقطه نرمی و نفوذپذیری بالاتری داشته باشد، قیر مناسب تری جهت تولید عایق رطوبتی پیش ساخته خواهد بود و عایق رطوبتی با استفاده چنین قیری محصولی با کیفیت دلخواه خواهد بود. 
در این روش بدنبال تغییر عکس العمل خوراک VB در برابر فرآیند هوادهی هستیم چرا که در فرآیند هوادهی نقطه ذوب VB افزایش می یابد و نقطه نفوذپذیری بشدت کاهش پیدا می کند که این خصوصیت سازگار با شیره قیر مناسب در صنعت عایق رطوبتی پیش ساخته نمی باشد. 
ترکیب VB با نفت کوره سنگین ایران، بدلیل پارافین های سنگین و خواص رابری(لاستیکی) به علت بالا بودن زمان هوادهی، در فرآیند پالایش می توان قیری با نقطه نرمی و نفوذپذیری بالا بدست آورد. 

با بررسی و مقایسه میزان نفت کوره تولیدی در کشورهای ایران و آمریکا نتایج زیر بدست آمد: 
میزان نفت کوره تولیدی نسبت به خوراک پالایشگاهها در پالایشگاههای کشور بر اساس اطلاعات مندرج در ترازنامه انرژی به در حدود 35درصد می باشد که در جدول زیر نشان داده شده است: 

جدول 17- نفت کوره تولیدی در پالایشگاه های ایرانی (واحد: میلیون بشکه) 
جمع کل 1387 1386 1385 1384 1383 1382 1381-1377 شرح 
6400.48 605.23 600.45 601.97 583.15 574.99 566.87 2867.82 خوراک پالایشگاه ها 
2218.27 199.31 188.17 196.37 196.16 193.18 198.76 1046.29 تولید نفت کوره 
34.66 32.93 31.34 32.62 33.64 33.60 35.06 36.48 نسبت نفت کوره به خوراک پالایشگاه 
منبع: ترازنامه انرژی 

این در مقایسه با کشوری مانند آمریکا با نفت کوره تولیدی در حدود 5 درصد تولیدات پالایشگاهی که در جدول زیر نشان داده شده است: 




جدول 18- نفت کوره تولیدی در پالایشگاه های آمریکا(میلیون بشکه) 
سال 2006-1981 2007 2008 2009 2010 2011 جمع کل 
Net Production of Crude Oil 
خالص تولیدات از نفت خام در پالایشگاهه 150027 6568 6641 6527 6735 4518 181016 
Residual Fuel Oil 
خالص تولید نفت کوره 7810 246 227 218 213 134 8848 
نسبت تولید نفت کوره به نفت خام 5.21 3.74 3.42 3.35 3.17 2.97 4.89 

Net Production of Crude Oil and Petroleum Products Crude Oil: 
Net Production of Residual Fuel Oil Residual Fuel Oil: 
http://www.eia.gov/dnav/pet/pet_pnp_refp_dc_nus_mbbl_m.htm 
refrence: 

همانطور که ملاحظه می فرمایید تولید نفت کوره به کل تولیدات پالایشگاهها در کشور آمریکا در طی سالهای اخیر روند کاهشی را نشان می دهد. 
نتیجه ای که از مقایسه نفت کوره تولیدی توسط پالایشگاه های ایران و آمریکا می توان گرفت این است که بدلیل ضعف پالایشگاههای ایران هنوز بسیاری مواد با ارزش در نفت کوره ایران موجود است که توان استحصال آن را ندارند. لذا نفت کوره سنگین ایران تنها در جایگاه سوخت نمی باشد و می تواند خوراک بسیاری خوبی برای واحدهای پالایش قیر باشد. 
لازم به تذکر است که نفت کوره یا مازوت جزء پس ماندهای پالایشگاه می باشد لذا تولیدکنندگان قیر دمیده با استفاده از روش های نوین هوادهی از یک ماده کم ارزش، محصولی قابل مصرف، با کیفیت بالا تولید کرده اند. یادآوری این نکته ضروری است که هیچ گاه قیر تولید شده توسط پالایشگاههای داخلی، بدلیل خصوصیات این قیرها، به تنهایی قیر مناسبی جهت استفاده در صنعت عایق های رطوبتی پیش ساخته نمی باشند. 
باتوجه به مطالبی که گفته شد، قیرهای دمیده 85/25 و 90/15 و 110/10 در تمام شرایط آب و هوایی به دلیل خصوصیات این قیرها گزینه بهتری برای استفاده در تولید عایق های رطوبتی پیش ساخته با دوام تر در مقابل سرما و گرما می باشند. که خوراک اصلی واحدهای تولید قیر دمیده همان نفت کوره سنگین ایران می باشد. 
لازم به ذکر است نفت کوره در بازار دارای دو نرخ می باشد یکی نفت کوره ای که به عنوان سوخت در اختیار واحدهای تولید ی قرار می گیرد و دیگری نفت کوره ای که به عنوان خوراک تولید قیر به واحدهای تولید داده می شود. که دارای اختلاف قیمت بسیار بالایی می باشد و باعث خارج شدن نفت کوره ارزان تر از چرخه سوخت و مصرف به عنوان خوراک در واحدهای تولید قیر می شود. چرا که در شرایط کنونی نفت کوره به عنوان خوراک با قیمت بالاتری نسبت به نفت کوره سوختی عرضه می شود. در صورتیکه برای حمایت از تولیدکنندگان قیر، می بایست نفتکوره به عنوان مواد اولیه در نظر گرفته شود و دارای قیمتی مناسب و پایین تری نسبت به نفتکوره سوختی باشد. جای تأسف است با وجود اینکه نفت کوره سنگین ایران هنوز دارای مواد باارزش بسیاری جهت استحصال می باشد، به عنوان سوخت مصرف شود. 

مازوت (نفت کوره ) 
نفت کوره یا روغن چراغ ، ماده پتروشیمی قابل اشتعال که نام تجاری آن مازوت که اصطلاحی روسی است ، برشی از نفتخام تقطیر شده است. عمدتا نفتکوره به مایعی گفته می شود که برای سوختن در کوره ، بویلر و یا موتورهای تولید قدرت مصرف میشود. با این تعریف دیزل نوعی نفتکوره محسوب میشود. نفتکوره از هیدروکربنهایی با زنجیره طویل بویژه آلکان ها، سیکلوآلکان ها و آروماتیکها تشکیل یافته است. نفتکوره در دسته سوختهای صنعتی سنگین قرار میگیرد به طوری که از گازوئیل و نفتا سنگینتر است. طول زنجیره نفتکوره تولیدی بسته به نوع کاربرد آن متفاوت است برای مثال نفتکوره دیزل از هیدروکربنهای با طول زنجیر 10 الی 20 اتم کربن تشکیل شده است. 
خواص نفت کوره : 
- محدوده جوش: 350- 650° C 
- رنگ: قهوه ای تیره مایل به سیاه 
- نقطه اشتعال: > 60° C 
- دانسیته در 60° F : 950- 1010 Kg/ m³ 
- نقطه خود اشتعالی: 220- 300° C 
کاربرد 
به عنوان سوخت ماشین آلات سنگین، دیزل های ثابت و متحرک، نیروگاهها مورد استفاده قرارمی گیرد. 
موارد مصرف نفت کوره در تولید دوده صنعتی و سوخت کوره و به عنوان خوراک واحدهای پالایشی قیر میباشد. 



دیاگرام فرایند تولید نفت کوره به شرح زیر می باشد: 

شکل 3- دیاگرام فرایند تولید نفت کوره 

نفت کوره 180 و 230 
ساختار 
این فرآورده ها برش های سنگین تر از نفتگاز می باشند. ترکیبات تشکیل دهنده آنها عمدتا هیدروکربورهای سنگین موجود در باقی مانده تقطیر نفت خام هستند که بر حسب مورد مصرف، با استفاده از برش های سبک نفتی تنظیم گرانروی شده و بعنوان سوخت سنگین مورد مصرف قرار می گیرند. 
جدول 12- نفت کوره 180 و 230 
230 180
230 180 Viscosity kinematic @ 50 ° C (max) 
15.0 5.0 Pour point (max) ° C 
63 63 Flash point (min) ° C 
3.0 3.0 SulphurTotal (max)%mass 
13 13 Carbon Residue Conradson (max)%mass 
0.05 0.05 Ash (max) %mass 
0.5 0.5 Water & sediment (max) % vol 
42.2 42.2 Colorific value higher (min) MJ/kg 
کاربرد 
به عنوان سوخت در دیزل های ثابت و متحرک و صنایعی که مشعل طراحی شده جهت سیستم احتراق آنان قابلیت مصرف این فرآورده را داشته باشد. 
نفت کوره 280 و 380 
ساختار 
این فرآورده های برش های سنگین نفتی حاصل از باقیمانده برجهای تقطیر هستند که با استفاده از برش های سبکتر تنظیم گرانروی شده و بعنوان سوخت عرضه می شوند. ترکیب درصد هیدروکربن های متشکله، ارزش حرارتی مناسبی را به سوخت بخشیده و مقدار فلزات موجود، در سیستم های مصرف کننده ایجاد اشکال نمی کند. 
مشخصات 
جدول 13- نفت کوره 280 و 380 
380 280
0.99 0.97 Density @ 15 ° C (max) kg /L 
380 280 Viscosity kinematic @ 50 ° C (max) mm2/s 
32 24 Pour point (max) 
65 65 Flash point (min) ° C 
3.5 3.5 SulphurTotal max)%mass 
20 15 Carbon Residue Conradson (max)%mass 
0.15 0.15 Ash (max) %mass 
1.0 1.0 Water & sediment (max) % vol 
41.7 41.7 Colorific value higher (min) MJ/kg 

کاربرد 
به عنوان سوخت در صنایع و نیروگاه هائی که در سیستم احتراق آنان نفت کوره متوسط پیشنهاد شده است. 

نفت کوره سنگین 
ساختار 

این فرآورده باقیمانده سنگین حاصل از تقطیر نفت خام در برجهای تقطیر است که عمدتا نیازی به اختلاط با فرآورده های سبک ، به منظور تنظیم گرانروی نداشته و مستقیما قابل عرضه می باشد . درصد گوگرد مناسب و ارزش حرارتی خوب، از ویژگی های این سوخت می باشد. 




مشخصات 
جدول 14- نفت کوره سنگین ایران 
Approx . 0.99 kg /L Density @ 15 ° C (max) kg /L 
72 Mm2/s Viscosity kinematic @ 100 ° C (max) 
40 ° C Pour point (max) 
60 ° C Flash point (min) 
3.5 %mass SulphurTotal ( max) 
15 %mass Carbon Residue Conradson (max) 
0.15 %mass Ash (max) %mass 
1.0 % vol Water & sediment (max) 
40.5 MJ/kg Colorific value higher (min) 
150 Approx. ppm vanadium 
40 Approx. ppm Nickel 
15 Approx. ppm Sodium 

کاربرد 
به عنوان سوخت در صنایع و نیروگاه هائی که در سیستم سوختنی آنها، سوخت سنگین پیشنهاد شده است. 

وکیوم باتوم(vacuum bottom) 
ته مانده برج تقطیر در خلاء فرایند پالایش نفت خام یا همان VB (vacuum bottom) خوراک اصلی برای تولید قیر است که بسته به شرایط دما و فشار در فرایند پالایش و نیز نفت خام مصرفی می تواند به طور مستقیم به عنوان قیر ( مثل قیر نفوذی پالایشگاه شیراز) مورد استفاده قرار گیرد با این که با فرآیندهای دیگری نظیر هوادهی و بهبود گرانروی و برخی خواص مکانیکی آن به قیر قابل استفاده تبدیل شود. 
به قیر 200/300، VB ( ته مانده برج تقطیر در خلاء ) هم می گویند ، این قیر جزو خانواده قیرهای grade pen به حساب می آورند . مشخصات VB در جدول زیر آورده شده است. 



جدول 15- جدول مشخصات VB (وکیوم باتوم) 
درجه نفوذ درجه نرمی دمای شکست کشش پذیری PG 
296 39 19- >100 40-58 

3- افزودن انواع اصلاح کننده ها به قیرهای آسفالتی 
چون در عایق رطوبتی پیش ساخته قیرها به تنهائی نمی توانستند کلیه خواص لازم اعم از مقاومت شیمیائی ژئولوژیک و مکانیکی را تأمین نمایند لذا مصرف پلیمرها در قیر به منظور اصلاح و بهبود خواص آن مورد توجه قرار گرفت. از بین انواع پلیمرها دو نوع از رایج ترین پلیمرهائی که میتوانند در آمیزه قیر/ پلیمر حضور یابند، عبارتد از ترموپلاستیک رابرها (TR) و پلی اولفین ها منجمله آتکتیک پلی پروپیلن (APP). 
برحسب نوع قیر همچنین نوع و درجه پلیمر، تاثیر پلیمرها روی قیرها متفاوت است اثر پلیمر روی قیر همیشه قابل پیش بینی نیست. 

انواع اصلاح کننده ها به شرح زیر می باشد: 
APP : اتکتیک پلی پروپیلن 
SBS : استایرن بوتا دین استایرن 
PIB : پلی ایزو بوتادین 
PE : پلی اتیلن 
EPR : اتیلن پلی پروپیلن رابر 


نتیجه گیری 
با توجه به مباحث مطرح شده قیرهای R دار هوادهی شده (قیر دمیده 110/10( R قیرهای مناسب تری از قیرهای پالایش مستقیم (قیر 60/70 ) در تولید عایق های رطوبتی پیش ساخته می باشند. چرا که قیر 60/70 در دمای 5 درجه شکننده و دمای 56-49 درجه حالت رونده دارد. 
صنعت ایزوگام با پایه قیر پلیمری در ایران از قیر 60/70 و اصلاح کننده های ارزان قیمت موجود در بازار مثل گونی استفاده می نمایند که هیچگاه به شرایط استاندارد ملی ایران دست نمی یابد. زیرا گونی و این نوع اصلاح کننده های ارزان هیچگونه آمیختگی با قیر 60/70 ندارد. بر مبنای تجربه واحدهای تولیدکننده ایزوگام با پایه قیر پلیمریی که ترکیبی از قیر 60/70 و قیر دمیده مازوتی و اصلاح کننده های ارزان قیمتی مانند گونی آمیختگی بهتری نسبت به روش اول ایجاد نمایند. چرا که قیر مازوتی بعلت داشتن پارافین های سنگین کمک به می تواند آمیختگی کاملتری بین گونی قیر 60/70 دارد. که بازهم این روش بدلیل ضعف قیر60/70 هیچگاه به تولید عایق رطوبتی با شرایط استاندارد منجر نمی شود. 
ولی چنانچه برای اصلاح قیر 60/70 جهت تولید ایزوگام استاندارد از اصلاح کننده ها و نرم کننده های با کیفیت بالا و گران قیمت استفاده نمایند، می توانند قیر مناسبی با شرایط استاندارد جهت تولید این عایق ها تولید نمایند. ولی این روش از نظر اقتصادی برای واحدهای تولیدی با توجه به رقابت موجود در بازار ایزوگام قابل توجیه نمی باشد. قیمت فعلی ایزوگام با پایه قیر پلیمری حاکی از استفاده از اصلاح کننده های ارزان قیمت است که نشان دهنده این مطلب می باشد که هیچ نوع ایزوگام با پایه قیر پلیمری دارای استاندارد واقعی نیست. 
نفت کوره سنگین ایران که بدلیل عدم توان فنی پالایشگاه های ایران در استحصال تمامی مواد با ارزش موجود در نفتخام هنوز دارای مواد باارزش بسیاری می باشد که تولید حدود 40 درصد نفتکوره نسبت به ورودی نفتخام پالایشگاهها این واقعیت را بدرستی نشان می دهد، خوراک بسیار مناسبی جهت استفاده در تولید قیر دمیده می باشد. در نتیجه قیرهای دمیده که به روش نوین هوادهی، با استفاده از خوراک نفت کوره سنگین ایران، پالایش و تولید می شوند. که واحدهای کوچک با سرمایه گذاری شخصی و با استفاده از دانش نوین هوادهی می توانند با استفاده از خوراک نفتکوره سنگین ایران قیری مناسب جهت استفاده در صنعت ایزوگام با نقطه نرمی و نفوذپذیری بالا تولید نمایند. 

سوالات مطرح شده: 
1- آیا دانش فنی برای ساخت ایزوگام با قیمت مناسب و کیفیت استاندارد وجود ندارد؟ 
2- آیا در کارخانجات تولید ایزوگام به غیر از نمونه استاندارد، تولید انبوه نیز شرایط استاندارد را دارد؟
3- چرا واحدهای ایزوگام جهت رقابت در بازار اقدام به پایین آوردن قیمت از طریق استفاده از مواد اولیه نامرغوب می نمایند که منجر به کاهش کیفیت محصول می شود؟ 
4- آیا مصرف کنندگان این صنعت برای محصول با کیفیت مطلوب حاضر به پرداخت قیمت واقعی این محصول نیستند؟ 
5- در پایین آوردن قیمت تولید به روش استفاده از مواد اولیه نامرغوب و ارزان تر مصرف کننده، تولید کننده یا واسطه کدامیک سود می برند؟ 


منابع و مؤاخذ: 
1- پیمان، غلامرضا. اکبری ماکرانی، رضا. قاسمی، آمنه. از قیر تا ایزوگام. مجموعه 5 جلدی، تهران.
2- رسول زاده، یحیی. مرتضوی، سیدباقر. یوسفی، علی اکبر. خوانین، علی. کاظم نژاد لیلی، انوشیروان. اثر پلیمرهای ضایعاتی بازیافتی، قیر طبیعی و برش H.V.S بر خواص پس مانده تقطیر در خلاء. مجله علوم و تکنولوژی پلیمر. سال بیست و سوم. شماره 1. سال 1389. صفحه95-85. 
3- حدادی، وحید. یوسفی، علی اکبر. معینی، علی رضا. تقی گنجی، مسعود. خسروی، مرتضی. آمیخته های قیری مناسب جهت کاربردهای پوششی مختلف، نشریه علوم رنگ و فناوری رنگ. شماره 1. سال 1386. صفحه 18-7. 
4- سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور. مشخصات فنی و عمومی کارهای ساختمانی (نشریه شماره 55). انتشارات سازمان مدیریت و برنامه کشور. سال 1383. 
5- سرائی پور، محمد. آسفالت. تهران. انتشارات دهخدا. 1353. 





نوع مطلب :
برچسب ها : قیر، ایزوگام، قیر طبیعی، گیلسونایت،
لینک های مرتبط :


 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر


ایران بیتومین
استخراج ، بهره برداری،خرید و فروش بیتومین(قیر طبیعی)
درباره وبلاگ

اکتشاف و استخراج معادن بیتومین(قیر طبیعی)
مشارکت و سرمایه گذاری در بهره برداری از معادن بیتومین
فروش مستقیم بیتومین بصورت کلوخه و پودر با اش های مختلف و با مش درخواستی
همکاری باصادرکنندگان بیتومین جهت ارسال بار و پذیرش نماینگی جهت خرید مداوم در تناژ بالا
خرید مستقیم و بدون واسطه قیر طبیعی از معادن بصورت ماهیانه
خرید مستقیم بیتومین از معادن کرمانشاه و لرستان
همراه: 09184694792
hamedmaleki1361@yahoo.com

مدیر وبلاگ : حامد ملکی
نویسندگان
نظرسنجی
نظر شما در باره مطالب این وبلاگ...؟







آمار وبلاگ
کل بازدید :
بازدید امروز :
بازدید دیروز :
بازدید این ماه :
بازدید ماه قبل :
تعداد نویسندگان :
تعداد کل پست ها :
آخرین بازدید :
آخرین بروز رسانی :