قیر

تاریخچه قیر

(Bitumen History)

قیر ماده ای غلیظ ، چسبنده و سیاه رنگ می باشد، که غیر بلورین بوده و در دی سولفید کربن (CS₂) حل می شود. این تعریف از قیر را می توان در بسیاری از متون مشاهده کرد. اولین تمدنی که با قیر آشنا شد ،سومریان باستان بوده اند که در 4000 سال قبل از میلاد مسیح از این ماده برای آب بندی برج های خود بهره می گرفتند. پس از آنان مصریان و بابلیان نیز از قیر استفاده کرده اند. مصریان باستان از قیر در مصارف مختلف، از جمله، آب بندی و مویایی کردن اجساد استفاده می کردند. کلمه مومیایی از واژه فارسی ((موم)) گرفته شده است که در زبان انگلیسی به ((mummy)) تبدیل شده است. این روش که در حقیقت برای جاودانه کردن انسان به کار می رفته، در مصر باستان رواج فراوانی داشته است. مصریان باستان با استفاده از ماده ای که بخش اعظم آن از قیر تشکیل شده بود، اجساد را به شیوه های مختلف مومیایی می کردند(شکل 1-1). آنان قیر مورد نیاز جهت مومیایی کردن را از معادن قیر طبیعی که در آن مناطق وجود داشت، به روش های سنتی اخراج می کردند. مطالعات اخیر باستان شناسی بر روی قیر مصرف شده در مومیایی مصری، نشان می دهد که آنان قیر مورد نیاز خود را یا از معادن قیر طبیعی کوه (( زیت)) در حوالی کانال سوئز و یا از معادن اطراف ((بحر میت)) به دست می آوردند.



در کتاب مقدس یهودیان ((تورات)) نیز از قیر نام برده شد. از جمله، در باب ششم آیه چهاردهم خطاب به حضرت نوح (ع) آمده است: ((پس برای خود کشتی از چوب کوفر (درختی با چوب های ضخیم) بساز و حجرات در کشتی بنا کن و بیرونش را با قیر اندود کن)). همچنین در باب دوم آیه سوم راجه به تولد حضرت موسی (ع) آمده است: ((چون مادر موسی(ع) نتوانست او را از دیگران پنهان دارد، تابوتی از نی برایش گرفت و آن را به قیر و زفت اندود و طفل را در آن نهاد و آن را در نیزار به کنار نهر گذاشت)).

1-2-1.قیر در ایران باستان
قیر در ایران قدمتی بیش از 5000 ساله دارد. در اواسط هزاره سوم قبل از میلاد مسیح در تمدن ایلام ، حوالی شوش از قیر در مصارف مختلفی استفاده می شد(امپراتوری ایلام از اوایل هزاره سوم تا اواسط هزاره اول قبل از میلاد،بخش بزرگی از مناطق غربی و جنوبی سرزمین امروزی ایران شامل؛ استان های خوزستان،فارس و بخش هایی از استان کرمان، لرستان و کردستان امروزی را در بر می گرفت، که معروف ترین بخش این امپراتوری، منطقه شوش بود). مردم آن روزگار در شوش از قیر در مصارف متعددی استفاده می کردند. مصارف استفاده از قیر کاربردهای پزشکی تا ساخت و ساز و مصارف زینتی و حتی مذهبی را شامل می شد. از جمله اولین ساخته های قیری ایرانیان باستان، می توان به نماد مذهبی اشاره کرد که به شکل استوانه که در موزه لوور فرانسه نگهداری می شود، 19 سانتی متر ارتفاع و 11 سانتی متر قطر داشته و در سال 1908 در تپه های حوالی شوش کشف شده است. بر روی این استوانه چندین غزال، گربه و عقابی با بال های باز شده کنده کاری شده است. این نمادها که در آن روزگار قداست داشته اند، در آیین های مذهبی استفاده می شدند.



ساخت مهر های استوانه ای از جانب مردم ایلام، به عنوان وسیله ارتباطی و خط تصویری نیز استفاده می شد. پس از آغسته کردن این مهرها به مایعی شبیه جوهر، نقوش آن بر غارها، سفال ها و کتیبه ها اعمال می گردید.کنده کاری و مجسمه سازی بر روی کلوخه های سنگی قیر طبیعی، تنها در ایران باستان مرسوم بوده و مشابه آن را در هیچ تمدن دیگری نمی توان مشاهده کرد.

از دیگر یافته های آن دوران می توان به کتیبه های قیری اشاره کرد که 2450 سال قبل از میلاد در حوالی شوش ساخته شده است؛(شکل 1-3) این کتیبه 25 سانتی متر ارتفاع، 22 سانتی متر عرض و هشت سانتی متر ضخامت داشته و در سال 1877 کشف و در موزه لوور نگهداری می شود. بر روی این کتیبه نیز نقوش مختلفی از حیوان و انسان کنده کاری شده است. این کتیبه چهار ضلعی بوده و سوراخی در مرکز آن وجود دارد. مشابه این نوع کتیبه در آن روزگار متداول بوده و 120 نمونه از آن در سوریه و عراق کشف شده است، اما تنها این نمونه از قیر ساخته شده و مابقی آنها از جنس گچ و یا سفال می باشند. از آنجایی که اکثر این کتیبه ها در معابد یافت شده اند، این ایده که طرح فوق نیز قداست داشته و در آیین های مذهبی مورد استفاده قرار می گرفت را تقویت می کند.



در سال 1921 نیز در کاوش های انجام شده در معبد آپادانا در حوالی شوش کاسه ای به دست آمد که متعلق ه سال های 1940 تا 2000 قبل از میلاد می باشد. این کاسه که سه پایه با نقشی از بز کوهی دارد، نوعی ظرف اشرافی است، که احتمالا در مراسم تدفین مورد استفاده قرار می گرفت.(شکل1-4) در ساخت این کاسه علاوه بر قیر از طلا، برنز و صدف نیز استفاده شده است.قیر به کار رفته در ساخت این کاسه بسیار سخت بوده و پایه های قیری آن تغییر شکل نمی دهند. با توجه به معادن قیرهای بسیار سخت موجود در شمال شرقی شوش در استان خوزستان، احتمال این که از قیر این ناحیه در ساخت کاسه مورد نظر استفاده شده باشد، وجود دارد.



از دیگر یافته های قیری در ایران می توان به نشان دایره ای شکلی اشاره کرد که بازهم در حوالی شوش یافت شده است.(شکل 1-5) این اثر که متعلق به قرن چهاردهم قبل میلاد است، حدود 9 سانتی متر قطر دارد. این نشان را از قیر تهیه کرده و برروی آن روکشی از طلا و نقره داده اند. نقش موجود بر روی آن شامل سر یک مرد با مو های بلند است، که دور آن را هفت قوچ احاطه کرده و حاشیه های آن نیز حالت کنگره دار است. این نشان که نمایانگر انسانی قهرمان است، کاربرد زینتی داشته و متعلق به اشراف زادگان آن دوران می باشد که جهت تزیین بر روی اجسام دیگر قرار می دادند.



کاوش هایی که در سال 1963 در مناطق جنوب غربی ایران در خوزستان انجام شد نیز منجر به کشف کلاه خودی شد که متعلق به قرن 14 قبل از میلاد مسیح می باشد. این کلاه نیز از جنس قیر طبیعی بوده و روکشی از طلا و برنز بروی آن کشیده شده است(شکل 1-6).



این کلاه که تنها حدود 16 سانتی متر ارتفاع دارد و با تصاویری منقش گردیده، تنها جنبه زینتی داشته است. بروی کلاه تصویر سه انسان حکاکی شده است. مردی که در وسط قرار دارد، الهه آب است که موهای بلندی داشته، تاجی بر سر دارد و گلدانی را بر روی سینه نگهداشته است. در دو سوی آن دو الهه زن وجود دارد که آنان نیز تاجی بر سر داشته، النگو و گردنبندی را به خود آویخته و دست های خود را به حالت نیایش بالا برده اند. در بالای سر آنها هم پرنده ی شکاری با بال های باز شده، از آنها حفاظت می کند. تمامی این نماد ها نشان دهنده ی تمدن ایلامی است. به احتمال زیاد این نشان را به پاس شجاعت های فرمانده های دلاور، به او هدیه داده اند. این اثر در موزه هنر های متروپولیتن نگهداری می شود.

اثر دیگری که با قیر ساخته شده است، نقش برجسته ای است که تصویر زن نخ ریس را نشان می دهد(شکل1-7). این اثر هم که متعلق به قرن های هفت و هشت قبل از میلاد مسیح است، در حوالی شوش کشف شده و در موزه لوور نگهداری می شود. این کتیبه که بیش از 9 سانتی متر ارتفاع دارد و 13 سانتی متر عرض دارد، تصویر زنی اشراف زاده را نشان می دهد که در حال ریسیدن نخ بوده و یک خدمتکار او را باد می زند.



موارد فوق نشان می دهند که قیر در ایران باستان در مصارف زینتی کاربردهای فراوانی داشت. ضمن این که علاوه بر استفاده از قیر در موارد زینتی در کاربردهای نظامی نیز اهمیت ویژه ای داشته است. نکته قابل توجه این است که کلمه نفت ( نپتا در زبان اوستایی) در بسیاری از نسخ قدیمی، معادل کلمه" قیر" مطرح گردیده است.

استفاده از قیر و نفت در ارتش ایران بسیار متداول بوده است. در آن زمان سربازانی با لباس های یک شکل به نام "نفت انداز" ،"نپتان" و یا "نفات " وظیفه پرتاب کردن آتش به سمت دشمن را بر عهده داشتند. آنان برای روشن کردن آتش از قیر استفاده می کردند. از جمله نبرد ایرانیان باستان که از قیر در جنگ بهره گرفتند، می توان به جنگ شاهپور، پادشاه ایرانی با رومیان در قرن چهارم میلادی اشاره کرد. بنا به گفته مورخان رومی در این نبرد، ایرانیان برگ های گیاه مخصوصی را در روغن ویژه ای خیس می کردند، سپس مایع دیگری به نام "نفت" بر آن می افزودند و آن ها را روی تیرهای جنگی خود قرار داده و پس از آتش زدن و به طرف دشمن پرتاب می کردند. آنها تیر کمان را آهسته رها می کردند تا سرعت زیاد موجب خاموش شدن تیرهای رها شده نشود. این تیرها به هرجا که برخورد می کردند، آتش سوزی ایجاد کرده و آتش به وجود آمده با آب خاموش نمی شد و فقط خاک و شن آن حریق را خاموش می کرد. همچنین در قرن ششم میلادی در جریان نبرد ایران و روم مورخان نقل کرده اندکه :" ساخلوهای (سربازان) ایرانی   کوزه های بسیاری که از گوگرد و قیر انباشته شده بود را آتش زدند و به طرف رومی ها پرتاب کردند و توانستند به این وسیله حریقی راه بیندازند که به طور تقریبی همه چیز را بسوزانند."

اسکندر مقدونی در جنگ  با هندیان، برای ترساندن فیل های هندی از قیر و نفت استفاده کرد. او ارابه های آهنی را از قیر پر کرده و آتش زد تا فیل های هندی را بترساند.

یونانیان نیز علاوه بر ایرانیان از این گونه سلاح ها در  جنگ استفاده می کردند. آنان با مخلوطی از قیر یا نفت سیاه ،آهک و گوگرد سلاحی تحت عنوان " آتشپاره یونانی" ساخته و در نبردهای خود به کار         می بستند. با همین سلاح ، توانستند ارتش معاویه را که برای تصرف قسطنطنیه رفته بودند ، نابود کنند. همچنین در سال 941 میلادی هنگامی که ناوگان روسی شامل هزار کشتی جنگی به قصد تصرف قسطنطنیه لشکر کشی کرده بودند، رومی ها روی آب دریا نفت ریخته و آن را آتش زدند و به این شیوه کشتی های روسی را سوزانده و آنان را مغلوب کردند.

شواهد باستان شناسی نشان می دهند که در ایران از قیر در ساخت کاخ ها استفاده های فراوانی می شد. این موارد شامل آب بندی پی ساختمان ها و ملات جهت بند کشی آجرها و سنگ ها بوده است.
در بعضی موارد نیز جهت نما کاری و زیبایی بنا، از قیر استفاده می شد، به طوری که در ساخت ستون های چوبی کاخ آپادانا در شوش ، از قیر برای ایجاد یک سطح صاف و صیقلی بر روی ستون ها استفاده شده است.همچنین بر اساس یافته های محققان در ساخت این کاخ از آجر و ملات قیری برای ساخت دیوار ها استفاده شده است.

استفاده از قیر در ساخت بناها در تمدن بابل نیز بسیار معمول بوده است. مطالعات باستان شناسی نشان  می دهد که در ساخت باغ های معلق بابل ، که از عجایب هفتگانه جهان به شمار می رود،از قیر        استفاده های فراوانی شده است.این باغ چند طبقه در حدود 600 سال قبل از میلاد به دستور "بخت النصر" پادشاه بابل برای همسر ایرانی او " سمیرامیس"(از آب و هوای کویری بابل در رنج بود)، ساخته شد. هر طبقه از این باغ به صورت مربعی شکل با ابعاد 30 متر ساخته شده و هر طبقه با طبقات دیگر پنج متر فاصله داشته است.

در هر طبقه تا ارتفاع سه متر خاک ریخته شده و انواع گیاهان از مناطق مختلف جمع آوری و در آن کاشته شده بود. شواهد باستان شناسی نشان می دهد که جهت آب بندی این طبقات و جلوگیری از نشت آب به طبقات پایین تر ، از یک لایه حصیری که با مقدار زیادی قیر طبیعی اندود شده است استفاده کرده اند.

ایرانیان نیز در ساخت راه ها از قیر بهره می گرفتند، که می توان از ان جمله به ساخت قسمت هایی از   "راه شاهی" که در قرن پنجم پیش از میلاد به دستور داریوش اول (پادشاه هخامنشی) از شوش به ساردیس ( در حوالی ازمیر ترکیه که در آن زمان جزء سرزمین ایران بود) ساخته شد، اشاره کرد. این راه به طول 2700 کیلومتر مهم ترین وسیله ارتباطی بین شهرهای بزرگ در آن روزگار بوده که پس از شوش تا تخت جمشید نیز ادامه یافت. می توان آن را اولین جاده قیر اندود شده جهان برشمرد. کیفیت  این راه آنقدر بالا بود که پیک های نامه رسان کل مسافت آن را در هفت روز می پیمودند. در ساخت این راه و همچنین سایر راه های درون شهری در شهرهای بزرگ آن دوران از جمله بابل، از قیر طبیعی و سنگ و آجر استفاده شده است. از جمله راه های مهم دیگری که در بابل با قیر اندود شده بود، می توان به "راه مقدس " اشاره کرد. این راه که معابد اطراف بابل را به یکدیگر ارتباط می داد با قیر اندود شده بود و روی آن را با پاره های سنگ و آجر قرمز رنگی فرش کرده بودند، تا پادشاهان و موبدان بتوانند بی آن که پایشان آلوده شود برای انجام مراسم مذهبی از این راه ها بگذرند.

از جمله موارد کاربرد های دیگر قیر در ایران باستان می توان به کاربردهای درمانی آن اشاره کرد.پزشکان آن دوران ، قسیر را به عنوان دارویی شفابخش قلمداد می کردند که می توانست بسیاری از امراض را درمان کند. ابوالقاسم استخری از نویسندگان قرن سوم هجری درباره اثر درمانی قیر طبیعی می گوید: ((در غاری در دارابگرد واقع در ولایت فارس، مومیا (قیر طبیعی) یافت می شود و قدرت شفابخشی آن چنان ارزشی دارد، که یک نگهبان همیشه در کنار این غار کشیک می دهد و این مومیا را یک بار در سال در ظرفی سنگی جمع آوری می کنند و نزد حاکم ولایت می برند))جالب آن است که مردم فارس هم اکنون نیز از این دارو استفاده می کنند.آنان با مخلوط کردن قیر طبیعی و روغن حیوانی پمادی درست می کنند که در درمان درد های عضلانی و روماتیسمی کاربرد داشته و به منظور تسکین درد های نقرسی و شکستگی ها از آن استفاده می کنند.آنان هم اکنون نیز این دارو با نام ((مومیا)) می شناسند. در حوالی شهرستان جهرم در استان فارس نیز معادن قیر طبیعی وجود داشته است که مردم آن زمان از این ماده که آن را ((مومیا)) یا زهک می نامیدند، در درمان زخم ها و شکستگی ها استفاده می کردند. تاریخدانان متعددی بعد از اسلام نیز به وجود معادن قیر طبیعی در ایران اشاره داشته اند. حاج میرزا حسن فسایی در فارسنامه ناصری به وجود چشمه ای در حوالی بهبهان به نام چشمه قیری اشاره دارد که: ((دو قامت گودی دارد و سالی چندین خروار قیر از این چشمه استخراج می شود)). او همچنین به منابعی از قیر در حوالی رازمهر مز اشاره می کند که ایرانیان باستان در آن زمان قیر این چشمه را که آغشته به نفت بوده است، بیرون کشیده و استفاده می کردند. میرزا حسن فسایی در خصوص نحوه استخراج قیر از این چشمه می گوید: (( در این ناحیه چشمه ای است که قیر و نفت سیاه از آن بیرون می آید. در مقابل آن حوضی ساخته اند، که آنچه از چشمه بیرون می آید  در آن جمع می شود. سپس شعله آتش بر حوض زده تا نفت آن بسوزد و بعد سوراخی که در انتهای حوض گذاشته اند را گشوده و قیر مایع که به وسیله آتش گداخته شده از سوراخ درآمده ، داخل آب رودخانه ای که به حوض پیوسته است، مشود. پاره های قیر یاقوت حموی از مورخان معروف قرن هفتم هجری قمری در اثر ((معجم البلدان)) خود راجع به نفت بادکوبه چنین می نویسد: ((بادکوبه در ایالات شیروان نزدیک دربند است.در این شهر چشمه بزرگ نفت وجود دارد، که روزی هزار درهم نفت می دهد. کنار آن چشمه دیگری از نفت سفید است که مانند روغن زیبق (جیوه) می باشد و شب و روز جاری است و عایدی این چشمه هم مانند چشمه اولی می باشد)). ابن البلخی در فارسنامه نیز می نویسد: ((سینیز (بندر دیلمی کنونی در استان بوشهر) شهری است در کنار دریا و حصارکی دارد؛ میان مهروبان و جنابا(گناوه کنونی) است. در این شهر کاشتی نکنند و جز خرما نخیزد و روغن جراغ (نفت) آن شهر معروف است)).

قیر 40/50

قیری است که از طریق انجام فرآیند هوادهی بر روی وکیوم باتوم (ماده اولیه تولید قیر که از ته مانده برج تقطیر در خلاء پالایشگاه های نفت گرفته می شود) در واحد های قیر سازی به دست می آید و درجه نفوذپذیری آن (تعیین مقدار سفتی قیر ) آن بین 40 تا 50 باشد
کاربرد: عمده ترین کاربرد متداول این محصول در مناطق گرمسیری می باشد

قیر 60/70

قیری است که از طریق انجام فرآیند هوادهی بر روی وکیوم باتوم (ماده اولیه تولید قیر که از ته مانده برج تقطیر در خلاء پالایشگاه های نفت گرفته می شود) در واحد های قیر سازی به دست می آید و درجه نفوذپذیری آن (تعیین مقدار سفتی قیر ) آن بین 60 تا 70 باشد
کاربرد: عمده ترین کاربرد متداول این محصول در مناطق معتدل می باشد

قیر 85/100

قیری است که از طریق انجام فرآیند هوادهی بر روی وکیوم باتوم (ماده اولیه تولید قیر که از ته مانده برج تقطیر در خلاء پالایشگاه های نفت گرفته می شود) در واحد های قیر سازی به دست می آید و درجه نفوذپذیری آن  (تعیین مقدار سفتی قیر ) آن بین85 تا 100 باشد
کاربرد: عمده ترین کاربرد متداول این محصول در مناطق سردسیر می باشد

قیرهای محلول

قیرهای محلول از حل کردن قیرهای خالص در حلالها یا روغن های نفتی بدست می آید. که معمولا" درصد حلال از 10 تا 50 درصد وزنی محلول می باشد که هر چقدر این میزان بیشتر باشد محلول روان تر است و به منظور چسبندگی قیر به مصالح مرطوب استفاده می شود.
بر حسب سرعت گیرش و نوع حلال به سه دسته تقسیم می شود :
قیرهای محلول زود گیر (SC-70 , SC-250 , SC-800 , SC-3000) : از حل نمودن قیر خالص در نفتا بدست می آید.
قیرهای محلول کندگیر ( MC-30 , MC-70 ,MC-250, MC-800,MC-3000) : از حل نمودن قیر خالص در نفت سفید بدست می آید.
قیرهای محلول دیرگیر ( RC-30 ,RC-70 , RC-250 ,RC-800) : از حل نمودن قیر خالص در گازوئیل یا نفت سیاه بدست می آید.

قیرهای امولسیونی

یک مخلوط دوفازی از قیر و آب می باشد که برای ایجاد یک پایداری نسبی از موادی به نام امولسیفایر استفاده می شود.
انواع قیر امولسیونی از نظر بار الکتریکی :
امولسیونهای قیری از نظر بار الکتریکی به سه دسته تقسم می شوند که شامل کاتیونیک و آنیو نیک و خنثی می باشند که نوع اول یعنی کاتیونیک دارای بار مثبت هستند و PH آنها بین 2 تا 5 و اکثرا" بین 2 تا 3 می باشند از معروفترین امولسیون سازهای کاتیونیک نمکهای آمونیوم یا آمین ها را می توان نام برد.
محلولهای امولسیون ساز کاتیونی از انحلال آمینها، دی آمینها و آمینو آلکسی ها در اسید کلیریدریک یا اسید استیک تهیه می شود. این عمل با کنترل دقیق PH انجام شده و تولید نمکهای آمینی می کند.
وقتی که نمکهای آمینی تشکیل شد بار مثبت خود بخود در سطح قطره قیر آرایش می یابد. کلر با بار منفی توسط بار مثبت ذرات جذب شده و با آب موجود در سیستم، یک لایه دو تایی الکتریکی (Double Electrical Layer )بوجود می آورد.
PNH2 + HCI - RNH3⁺ +CI⁻
نمک آمینی اسید کلریدریک + آمین
ضخامت این لایه تأثیر زیادی روی پایداری و گرانروی امولسیونها دارد. این مواد در آب به یک یون مثبت بزرگ و یون کوچک منفی یونیزه می شوند که یون مثبت سطح فعال کاتیونی را بوجود می آورد.
انواع قیر امولسیونی از نظر بار الکتریکی :
امولسیونهای قیری از نظر سرعت شکسته شدن و بار الکتریکی ذرات معلق به سه دسته زیر تقسیم می شوند:

• امولسیونهای قیری تند شکن (ناپایدار): امولسیونهای قیری ناپایدار روی سطح مصالح بسیار سریع شکسته می شوند و یک لایه بسیار نازک قیر را بر جای می گذارند. مصرف عمده آنها در آب بندی با مصالح سنگی، آب بندی با ماسه، آسفالتهای سطحی و ماکادام نفوذی می باشند.
• امولسینهای قیری کند شکن(نیمه پایدار): امولسیونهای قیری کند شکن بلافاصله پس از تماس با سنگدانه ها شکسته نمی شوند و مخلوط آسفالتی تا چندید دقیقه کارایی خود را حفظ می کند که غالبا" در کارخانه های سیار تهیه می شوند.
• امولسینهای قیری دیر شکن (پایدار): امولسینهای قیری دیر شکن وقتی رقیق می شوند می توانند برای اندود سطحی و آب بندی سطوح روسازی بدون سنگدانه و فرونشاندن گرد و غبار استفاده می شوند.

قیرهای اصلاح شده

از آنجاییکه قیر به تنهایی هیچگاه از خواص فیزیکی مکانیکی کاملا" رضایت بخشی برخوردار نبوده است از این رو محققان همواره در تلاش هستند خواص قیر را اصلاح نمایند. اصلاح قیر باعث بالا رفتن کیفیت آن و افزایش عمر سرویس دهی پوشش شده و در نتیجه هزینه های نگهداری و سرعت پوشش به نحو چشمگیری کاسته خواهد شد.
عمده ضعفهای قیرهای در موارد زیر می باشد: حساسیت بالای حرارتی، کمی خاصیت الاستیسیته، محدود بودن دامنه سرویس دهی از نظر دما، خواص مقاومت تنشی و بسیاری خواص دیگر است. افزدنیهای مختلفی برای بهبود خواص قیر بکار رفته است.

قیر

قیر

مقدمه

قیر ماده ایست سیاه رنگ مرکب از هیدروکربورهای آلی با ترکیب پیچیده که از تقطیر نفت خام بدست می آید و یا درطبیعت بصورت معادنی مخلوط با مواد معدنی وجود دارد . قیر بدو صورت جامد و مایع تهیه میگردد.[1]

مواد متشکله قیر

ترکیبات مختلف قیر تا کنون به خوبی شناخته نشده اند ولی عمده این ترکیبات که بوسیله حلالهای مختلف از قیر جدا گردیده ، عبارتند از مواد آسفالتین – رزین و روغنهای سنگین که گاهی با مقدار کمی مواد معدنی همراه بوده و در محیط کلوئیدی روغنی مجاور یکدیگر قرار گرفته اند . خاصیت قابلیت انعطاف و چسبندگی قیر به رزین مربوط می باشد از طرفی هر چه آسفالتین زیادتر باشد قیر سخت تر است ولی با ازدیاد روغن قیر نرمتر می گردد. با حرارت دادن قیر مواد روغنی تبدیل به رزین و همچنین رزینها تبدیل به آسفالتین شده و در حرارت بیش از حد قیر تبدیل به ذغال و بخار آب میگردد. [2]

آسفالتن

آسفالتن ماده جامد شکننده ای است که در هپتان نرمال نامحلول و به رنگ سیاه تا قهوه ای می باشد. علاوه بر کربن و هیدروژن ، مقداری نیتروژن ، گوگرد و اکسیژن دارد . آسفالتن معمولا ترکیبی بسیار قطبی محسوب می شود و شامل مواد آروماتیکی پیچیده با وزن ملکولی بسیار زیاد است . نقطه ذوب مشخصی ندارد و زمانیکه حرارت داده می شود ابتدا متورم و سپس تجزیه و سرانجام مواد کربنی زیادی به جا می گذارد . آسفالتن بین 5 تا 25 درصد قیر را تشکیل می دهد . هر چه مقدار آسفالتن در قیر بیشتر باشد ، قیر سخت تر و نفوذپذیری کمتری خواهد داشت ، علاوه بر اینکه نقطه نرمی بیشتر و سرانجام گرانروی بالاتری دارد  . وزن ملکولی این ماده در یک گستره عریض از 600 تا 300000 است و بستگی به روش جداسازی اعمال شده دارد.

مالتن ها

مالتن ها جزء محلول در حلالهای سبک مانند هپتان نرمال می باشند . مالتن ها در قیر مخلوطی از دو بخش رزین ها و روغن ها هستند و وزن ملکولی اجزاء مالتن در بین 250 تا 1250 گرم بر مول قرار دارد.

رزین ها

رزین ها در هپتان نرمال محلول هستند . قسمت اعظم این ترکیبات مانند آسفالتن از کربن و هیدروژن تشکیل شده و نیز حاوی مقدار کمی اکسیژن ، گوگرد و نیتروژن می باشند . این ماده به رنگ قهوه ای تیره جامد و نیمه جامد بوده و بسیار قطبی می باشد . خاصیت ویزه رزین ها در این است که بسیار چسبنده اند . رزین ها مواد ضد انعقاد برای آسفالتن محسوب می شوند و نسبت رزین به آسفالتن ممکن است تا حدی که به قیر حالت سل ( Sol )  یا ژل ( Gel ) بدهد

 آروماتیک ها 

آروماتیک ها ترکیبات حلقوی با کمترین وزن ملکولی هستند و شامل زنجیرهای جانبی آروماتیکی و یا نفتنیکی هستند و محیط ضد انعقاد بسیار مناسبی برای آسفالتن به شمار می روند . این جزء بین 40 تا 60 درصد کل قیر را تشکیل داده و مایعی ویسکوز ( گرانرو ) به رنگ قهوه ای تیره که میانگین وزن ملکولی آنها بین 300 تا 2000 در نوسان است . آروماتیک ها حاوی زنجیره های کربنی غیر قطبی بوده که در آنها حلقه های اشباع ارجحیت داشته و توانایی انحلال پذیری زیادی را برای سایر هیدورکربنهای سنگین دارد.

 ترکیبات اشباع

ترکیبات اشباع از هیدروکربن های آلیفاتیک زنجیری مستقیم و شاخه دار همراه با الکیل نفتن ها و مقداری آلکیل آروماتیک ها تشکیل شده است . این ترکیبات اغلب به شکل روغنهای گرانرو ، غیر قطبی بوده و بی رنگ هستند . میانگین وزن ملکولی آنها عینا شبیه آروماتیکی بوده و اجزاء تشکیل دهنده آنها شامل مواد مومی و غیر مومی اشباع می باشد. این جزء 5 تا 20 درصد قیر را تشکیل می دهد.

بطور کلی آسفالتن ها اسکلت ساختمانی قیرها را تشکیل میدهند و رزینها در میزان چسبندگی و قابلیت شکل پذیری قیرها موثرند و روغنها بر مسئله روانی قیر اثر می گذارند . اصولا خواص فیزیکی قیر تابعی از ساختمان شیمیایی ، کمیت و کیفیت هیدروکربنهای متشکله است .

مشخصات عمومی قیر

قیر ماده ایست که در سالیان دراز تغییر شکل پیدا نکرده و پایدار میماند . این پایداری مربوط به خواصی است که قیر خالص دارا میباشد باین معنی که هرچه پایه نفتی آن مناسب تر باشد پایدارتر خواهد بود.

مشخصات عمومی قابل توجه قیر عبارتند از:

1-    غیر قابل نفوذ بودن در مقابل آب و رطوبت

2-    مقاومت در مقابل اسیدها – بازها و نمک ها

3-    قابلیت ارتجاع

4-    چسبندگی

5-    محلول بودن در برخی از حلالها ( بدون از دست دادن خواص خود )

6-    عایق بودن در مقابل جریانهای الکتریکی

7-    تشکیل دادن فیلم پایدار بروی اجسام مختلف

8-    داشتن رنگ ثابت

در بعضی موارد قیر خاصیت اصلی خود را از دست میدهد بطوریکه نمی توان از آن به خوبی استفاده نمود .

این موارد شامل موارد زیر می باشد:

1-    تجزیه شدن در حرارت زیاد و تبدیل آن به ذغال توام با اشتعال

2-    نداشتن خاصیت چسبندگی در محیط مرطوب و آلوده بخاک نرم

3-    تغییر شکل پذیرفتن در مقابل فشار و حلالها [3]

ساختمان شیمیایی قیر

خواص فیزیکی قیر در واقع تابعی است از اجزاء متشکله یا ساختمان شیمیایی آن . شیمی قیر را میتوان در دو سطح ملکولی و بین ملکولی ( ریز ساختار ) بررسی نمود .

1-    سطح ملکولی

قیر مخلوط پیچیده ای از هیدروکربنهای با نقطه جوش بالا می باشد . بطور کلی قیر را میتوان شامل اجزاء آلیفاتیک ها ( واکسها ) ، آروماتیک ها و ملکولهایی که مخلوطی از هر دو می باشند ، دانست.

گروه دیگری از ملکولها از واکنشهای نظیر اکسیداسیون و یا غیره در قیر بوجود می آیند . بطور مثال ، انواع مشخصی از کربنهای قیری مستعد اکسیداسیون هستند که کربنهای آلیفاتیک کنار یک حلقه آروماتیکی تحت عنوان بنزیل کربن مثال خوبی برای ملکولهای مستعد اکسیداسیون می باشند . این موقعیت ها پس از اکسیداسیون به یک کتون تبدیل شده و در اثر اکسیداسیون بیشتر تبدیل به یک اسید کربوکسیلیک شده و قسمتی از ملکول جدا می شود . اسید کربوکسیلیک موجود در نفت خام یا اسیدی که بدین طریق بدست می آید ممکن است به نمک های سدیم یا کلسیم تبدیل شوند .

گروه مهم دیگری که در پیر شدن قیر مهم می باشند ، کینولین ها ، ترکیبات سولفوردار می باشند .

مواد دیگری که در قیر یافت می شوند ارگانومتال ها ( Organometallic  materials ) هستند که شامل فلزاتی نظیر وانادیم ، نیکل ، آهن و غیره می باشند .

2-    سطح بین ملکولی

مهمترین عامل در برهمکنش بین ملکولها ، قطبیت ملکولها می باشد. همه هترواتمها سبب بوجود آمدن ملکولهای قطبی می شوند. همچنین محصولات حاصل از اکسیداسیون نیز همگی قطبی هستند . قطبیت از اهمیت زیادی برخوردار است زیرا سبب می شود که ملکولها به سمت آرایشات خاصی سازماندهی شوند . تشکیل مایسلها ، کلوئیدها و بسیاری موارد دیگر از این نوع هستند . جذب یک ملکول قطبی به دیگری سبب جدایش بار آنها و آرایش یافتگی مولکولی می شود که از لحاظ ترمودینامیکی پایدارتر است. بدین ترتیب ، تعدادی از این ملکولها ، ساختارهای سه بعدیی را که دارای پیوندهای بین ملکولی هستند تشکیل می دهند که به آنها مایسل یا کلوئید گفته می شود . در حالیکه اینها یک مایسل حقیقی نبوده و مجموعه ای از ملکولهای سازمان یافته می باشد . این ساختارهای بوسیله نیروی الکترواستاتیکی و دیگر نیروهایی که نسبت به نیروهای کووالانسی بسیار ضعیف تر هستند ، نگه داشته می شوند . این ساختارها باعث تغییراتی در خواص فیزیکی قیر می شوند بطوریکه وقتی ملکولها به صورت اتفاقی باشند به آسانی در اطراف یکدیگر حرکت می کنند . ولی وقتی ملکولها آرایش یافته باشند ملکولها در برابر حرکت و تغییر شکل مقاومت از خود نشان میدهند . بعبارتی ساختار قیر سفتتر و ویسکوزتر میشود . توانایی تشکیل این نوع ساختارها به استحکام پیوند ، نوع ، تعداد و موقعیت گروههای قطبی دارد .  

ساختمان کلوئیدی قیر

معمولا قیر از یک سیستم کلوئیدی ، شامل میسل ها معلق آسفالتن با وزن ملکولی زیاد در یک محیط روغنی شکل مالتن با وزن ملکولی کمتر ، تشکیل شده است . در حضور مقدار کافی رزین ها و آروماتیک ها ، قدرت آسفالتن از نقطه نظر تحرک در قیر بیشتر شده که در این حالت به قیر نوع سل یا محلول گفته می شود . اگر نسبت جزء رزین / آروماتیک در قیر به اندازه کافی نباشد، میسل ها به اندازه کافی در قیر محلول نیستند که در این صورت این قیرها به نام ژل یا قیرهای نوع ژلاتینی معروف هستند . از جمله قیرهای اکسید شده که برای سقف بام مورد استفاده قرار می گیرند از این جمله اند .

رفتار کلوئیدی قیرها به مقدار آسفالتن و درجه حرارت بستگی دارد که این امر در گرانروی سیستم اثرات زیادی دارد و زمانیکه درجه حرارت قیر را بالا می بریم  ، این اثرات با افزایش درجه حرارت کاهش می یابد و ژل از بین می رود .

طبقه بندی و نامگذاری قیرها

1-    قیرهای جامد، درجه بندی  نفوذی ( Penetration Grade )

قیرهایی که مستقیماً از برج تقطیر در خلاء در  پالایشگاه به دست آمده است یا مختصری مورد فرآیند هوادهی ( Blowing )  قرار گرفته است ، بنام قیرهای رده Pen  نامیده شده  و نامگذاری آنهابر اساس بازه ای است که Pen  قیر مابین آن قرار می گیرد . ( بعنوا ن مثال قیر 70/60 قیری است که درجه نفوذ آن بین 60 تا 70 باشد.)   قیرهای نرمتر که دارای درجه نفوذ بیشتری هستند ( درجه نفوذ 60 تا 300 ) از تقطیر نفت خام و قیرهایی که دارای درجه نفوذ کمتری هستند ( درجه نفوذ 10 تا 60 ) از هوا دادن به قیر های  فوق به دست می آیند.  محصولاتی که مستقیما از تقطیر نفت خام در ایران تولید می شوند عبارتند از :

70/60 ، 100/85 ، 150/130 ، 200/180 ، 250/220 ، 320/280

و قیرهایی که با هوا دادن به یکی از قیرهای فوق بدست می آیند عبارتند از :

20/10 ، 30/20 ، 40/30 ، 50/40 ، ( در بعضی موارد 70/60 )

اعداد مذکور مشخص کننده درجه نفوذ قیر می باشند .

 2-    قیرهای دمیده  یا اکسیده شدنه      ( Rubbery Grade / R Grade )

این محصولات از اکسیده شدن مخلوطی از قیرهای نرم با مواد روغنی سنگین بدست آمده اند.

قیرهای تولیدی پالایشگاه را که در دمای محیط بصورت مایع و نیمه جامد  هستند ، تحت فرآیند هوادهی به قیرهای ردهPen  برای مصارف راهسازی و یا قیرهای جامد رده " R   " برای مصارف عایق و پوشش بام و غیره تبدیل می کند .

برای نامگذاری قیرهای رده R   از چپ به راست پس از حرف " R "  ابتدا نقطه نرمی ( SP ) و سپس درجه نفوذ پذیری ( Pen ) را می نویسند .

R ( SP ) – ( Pen )   مانند قیرهای  50/90  و 25/85

 3-     قیرهای رده گرانروی    ( Viscosity Grade )

اخیرا متخصصان فن اعلام کرده اند که گرانروی ، بیش از دو مشخصه متداول دیگر یعنی  SP و Pen  می تواند معرف خواص قیر باشد . از این رو طبقه بندی جدیدی بر اساس گرانروی ارائه نموده اند و از کد  AC – 25  تا  AC – 40  برای دسته بندی خواص قیری استفاده نموده اند .

 4-    رده بندی قیرها بر اساس درجه کارآیی    ( PG)

در سیستم جدید شارپ ، قیرها را بر اساس میزان درجه کارآیی آنها رده بندی می کنند .

 از جمله قیرهایی که در پالایشگاههای کشور تولید می شوند ، می توان قیرهای زیر را نام برد :

ته مانده برج تقطیر در خلاء  ( Vacuum Bottom ) ( VB )

 قیرهای مایع ( Cut Back )

این قیرها از حل کردن یکی از قیرهای جامد در حلالهای مختلف بدست می آید و این عمل بمنظور پایین آوردن ویسکوزیته قیر انجام می شود. قیرهای مایع پس از مصرف و تبخیر حلال سفت شده و بصورت اولیه در می آیند . این فرآورده ها نیز بر حسب ویسکوزیته تقسیم بندی گردیده اند . حلالهایی که در تهیه این محصولات بکار برده می شوند ممکن است از مواد نفتی سبک ، متوسط و یا سنگین ، بترتیب مانند نفتا ، نفت چراغ و گازوئیل باشند.

قیرهای مایع به 3 دسته تقسیم می شوند که هر یک دارای 6 نوع محصول می باشد:

 1-    قیرهای مایع زودگیر

این دسته از قیرها از رقیق نمودن قیر 100/85  درصد مواد نفتی سب مانند نفتا بدست می آیند و چون حلال آنها در شرایط معمولی بزودی تبخیر می گردد بدین جهت قیر زودگیر نامیده شده اند . انواع قیرهای این دسته عبارتند از :

RC0 – RC1 – RC 2 – RC3 – RC4 – RC5

 2-    قیرهای مایع کندگیر

این دسته از قیرهای مایع از حل کردن قیر 100/85  در حلالی مانند نفت چراغ بدست می آیند و چون حلال آنها دیرتر از نوع قبلی تبخیر می گردد بنام قیرهای مایع کندگیر موسوم شده اند . انواع این قیرها عبارتند از :

MC0 – MC1 – MC2 – MC3 – MC4 – MC5

3-    قیرهای مایع دیرگیر

این قیرها که از حل کردن قیرهای 100/85 در حلالهای سنگین مانند گازوئیل Gasoil یا نفت سیاه  Fueloil  بدست آمده اند ، حلالشان پس از مصرف تبخیر نمی شود ، بلکه پس از تجزیه بتدریج سخت میگردد . انواع این دسته از قیرها عبارتند از  :

SC0 – SC1 – SC2 – SC3 – SC4 – SC5

 علاوه بر قیرهای فوق الذکر ، قیرهای مایع دیگری که ویسکوزیته آنها در حدود ویسکوزیته قیرهای مایع مذکور است ، تهیه می گردد . حلال این قیرها همان حلال نامبرده در فوق می باشد.

انواع این قیرها عبارتند از S125 که با حلال سبک ( نفتا ) تهیه گردیده و  همچنین قیرهای :

CB 500/700 – CB 400/500 – CB 300/400 – CB 200/300 – CB150/200 – CB 50/100

که حلال متوسط دارند ( نفت چراغ ) و قیر CB 100/150   که از قیر 50/40 تهیه می شود.

حساسیت حرارتی قیر -  شاخص نفوذ ( PI )

 همانطور که می دانیم قیر یک خاصیت ترمو پلاستیکی یا گرمانرم از خود نشان میدهد . بدین معنا که با افزایش درجه حرارت نرم و با کاهش دما سخت می شود . Pfeiffer   و Van Doormaal فرض کرده اند که حساسیت حرارتی برای قیر مورد استفاده در راهسازی صفر بوده و به همین دلیل آنها شاخص درجه نفوذ را تعریف کرده اند  .

PI  =  [ 20 * ( 1.25A) ]  /  ( 1 + 50A

 درجه کارآیی ( Performance Grade – PG )

درجه کارآیی دارای دو عدد است . عدد سمت چپ حداکثردمای قابل تحمل قیر را نشان میدهد و عدد  سمت راست که منفی است حداقل دمای قابل تحمل قیر را نشان می دهد . مقدار  PG  بطور تقریبی از روابط زیر بر آورد میشود:

PG = H, L

H = T _R&B   +   20

L = 2 * (  T  F_rass

آشنایی با امولسیونهای قیر

امولسیون یک مخلوط دو فازی از دو مایع مخلوط نشدنی میباشد که فاز داخلی بصورت ذرات ریز در داخل فاز خارجی پراکنده می باشد. قطر ذرات در امولسیون بین 0.1 تا 5 میکرون است لذا قطر ذرات از حالتهای محلول حقیقی و کلوئیدی بزرگتر است . بدون استفاده از موادی به نام امولسیفایر این تعلیق با ثبات نبوده و دو مایع مخلوط نشدنی (بعنوان مثال : آب و روغن ) به سرعت از یکدیگر جدا شده و دو فاز متمایز را تشکیل خواهند داد . علت این امر اینست که به خاطر افزایش سطح تماس دو فاز و در نتیجه افزایش انرژی بین سطحی ، سیستم حالت ناپایدار داشته و با جدایی دو فاز سیستم به حالت با ثبات می رسد .

قیر

 معادل انگلیسی قیر Bitumen می‌باشد که اولین کاربرد این کلمه در زبان لاتین و در حدود سال‌های 1460میلادی بوده است. در انگلیسی امریکایی آنرا Asphalt می‌نامند که در کشور ما معادل "مخلوط آسفالتی" بکار برده می‌شود.

آغاز صنعت مدرن قیر را می‌توان به 1712میلادی نسبت داد که سنگ‌های قیرطبیعی در فرانسه کشف شدند. در آن هنگام مواد قیری را بطور ساده‌ای بصورت کلوخه روی سطح جاده‌های محلی پخش می‌کردند و می‌گذاشتند که ترافیک به تدریج آنها را ساییده و متراکم نماید. این تکنیک کاملاً موفقیت‌آمیز بود و در مدت کوتاهی پیشرفت‌هایی در این زمینه حاصل شد که من جمله پورد کردن و گرم کردن مواد قبل ازاستفاده بود. سپس آسفالت‌ها را با کوبیدن و مسطح کردن توسط آهن داغ (اتو) متراکم و محکم می‌نمودند. این ماده که عموماً به نام سنگ آسفالت متراکم (Compressed Rock Asphalt ) شناخته می‌شد، با موفقیت بسیاری در خیابان‌های اروپا بکار گرفته شد که تا به امروز به همه جا رسیده است .

مواد متشکله قیر :

ترکیبات مختلف قیر تا کنون به خوبی شناخته نشده اند ولی عمده این ترکیبات که بوسیله حلالهای مختلف از قیر جدا گردیده ، عبارتند از مواد آسفالتین – رزین و روغنهای سنگین که گاهی با مقدار کمی مواد معدنی همراه بوده و در محیط کلوئیدی روغنی مجاور یکدیگر قرار گرفته اند . خاصیت قابلیت انعطاف و چسبندگی قیر به رزین مربوط می باشد از طرفی هر چه آسفالتین زیادتر باشد قیر سخت تر است ولی با ازدیاد روغن قیر نرمتر می گردد. با حرارت دادن قیر مواد روغنی تبدیل به رزین و همچنین رزینها تبدیل به آسفالتین شده و در حرارت بیش از حد قیر تبدیل به ذغال و بخار آب میگردد.

  آسفالتن: 

آسفالتن ماده جامد شکننده ای است که در هپتان نرمال نامحلول و به رنگ سیاه تا قهوه ای می باشد. علاوه بر کربن و هیدروژن ، مقداری نیتروژن ، گوگرد و اکسیژن دارد . آسفالتن معمولا ترکیبی بسیار قطبی محسوب می شود و شامل مواد آروماتیکی پیچیده با وزن ملکولی بسیار زیاد است . نقطه ذوب مشخصی ندارد و زمانیکه حرارت داده می شود ابتدا متورم و سپس تجزیه و سرانجام مواد کربنی زیادی به جا می گذارد . آسفالتن بین 5 تا 25 درصد قیر را تشکیل می دهد . هر چه مقدار آسفالتن در قیر بیشتر باشد ، قیر سخت تر و نفوذپذیری کمتری خواهد داشت ، علاوه بر اینکه نقطه نرمی بیشتر و سرانجام گرانروی بالاتری دارد  . وزن ملکولی این ماده در یک گستره عریض از 600 تا 300000 است و بستگی به روش جداسازی اعمال شده دارد.

مالتن ها:

مالتن ها جزء محلول در حلالهای سبک مانند هپتان نرمال می باشند . مالتن ها در قیر مخلوطی از دو بخش رزین ها و روغن ها هستند و وزن ملکولی اجزاء مالتن در بین 250 تا 1250 گرم بر مول قرار دارد.

 رزین ها:

رزین ها در هپتان نرمال محلول هستند . قسمت اعظم این ترکیبات مانند آسفالتن از کربن و هیدروژن تشکیل شده و نیز حاوی مقدار کمی اکسیژن ، گوگرد و نیتروژن می باشند . این ماده به رنگ قهوه ای تیره جامد و نیمه جامد بوده و بسیار قطبی می باشد . خاصیت ویزه رزین ها در این است که بسیار چسبنده اند . رزین ها مواد ضد انعقاد برای آسفالتن محسوب می شوند و نسبت رزین به آسفالتن ممکن است تا حدی که به قیر حالت سل ( Sol )  یا ژل ( Gel ) بدهد

 آروماتیک ها:

آروماتیک ها ترکیبات حلقوی با کمترین وزن ملکولی هستند و شامل زنجیرهای جانبی آروماتیکی و یا نفتنیکی هستند و محیط ضد انعقاد بسیار مناسبی برای آسفالتن به شمار می روند . این جزء بین 40 تا 60 درصد کل قیر را تشکیل داده و مایعی ویسکوز ( گرانرو ) به رنگ قهوه ای تیره که میانگین وزن ملکولی آنها بین 300 تا 2000 در نوسان است . آروماتیک ها حاوی زنجیره های کربنی غیر قطبی بوده که در آنها حلقه های اشباع ارجحیت داشته و توانایی انحلال پذیری زیادی را برای سایر هیدورکربنهای سنگین دارد.

 ترکیبات اشباع:

ترکیبات اشباع از هیدروکربن های آلیفاتیک زنجیری مستقیم و شاخه دار همراه با الکیل نفتن ها و مقداری آلکیل آروماتیک ها تشکیل شده است . این ترکیبات اغلب به شکل روغنهای گرانرو ، غیر قطبی بوده و بی رنگ هستند . میانگین وزن ملکولی آنها عینا شبیه آروماتیکی بوده و اجزاء تشکیل دهنده آنها شامل مواد مومی و غیر مومی اشباع می باشد. این جزء 5 تا 20 درصد قیر را تشکیل می دهد.

بطور کلی آسفالتن ها اسکلت ساختمانی قیرها را تشکیل میدهند و رزینها در میزان چسبندگی و قابلیت شکل پذیری قیرها موثرند و روغنها بر مسئله روانی قیر اثر می گذارند . اصولا خواص فیزیکی قیر تابعی از ساختمان شیمیایی ، کمیت و کیفیت هیدروکربنهای متشکله است .

کاربردهای قیر:

قیر معمولاً در دوحوزه راه‌سازی و عایق‌کاری به کار می‌رود. حدودا ۹۰ درصد از قیر تولیدی، در حوزه راهسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد و مصارف عایق‌کاری، تنها ۱۰درصد از مصرف قیر را به خود اختصاص می‌دهد که عبارتست از : پوشش کف ، بام ، لوله های زیرزمینی ، محافظ فلزات و همچنین آب بندی مخازن ، کانالها، پل ها و تثبیت شن های روان ، رنگ آمیزی و ...

قیرهای نفتی (Petroleum Asphalts):

آن دسته از قیرهایی هستند که منشاء آنها نفت خام می باشد. این قیرها، قیرهای جامد و نیمه جامدی هستند که به طور مستقیم از تقطیر نفت خام و یا با عملیات اضافی دیگری نظیر دمیدن هوا به دست می آیند و نسبت به انواع دیگر قیر، کاربردهای بیشتر و مصرف بالاتری را دارا هستند.

قیرهای دمیده:

قیرهای نفتی به دو روش استحصال مستقیم (Straight Run) و هوادهی (Air Blowing) تهیه می گردند. روش هوادهی هنگامی مورد استفاده قرار می گیرد که ماده اولیه قیر (خوراک) ویژگیهای مورد انتظار را نداشته باشد .در اینصورت  با دمیدن هوا به ماده اولیه (خوراک) در دمای بین°C200-190 محصولی با خواص اصلاح شده تولید می شود.

این فرآیند گاهی بنام اکسیداسیون قیر (Asphalt Oxidation) و محصول آن بنام قیر اکسیده(Oxidized Asphalt) نامیده می شود ولی عبارات هوادهی(Air Blowing) و قیر دمیده(Air Blowing Asphalt) مناسبتر می باشد زیرا در این فرآیند، پلیمریزاسیون  (polymerization) و دهیدرژناسیون(Dehydrogenation) انجام می پذیرد و اکسیژن بجز در مقادیر بسیار جزیی ، در محصول هوادهی وارد نخواهد شد. در صنعت ، به دو روش پیوسته(Continues Process) و ناپیوسته(Batch Process ) صورت می پذیرد.

قیرهای تولیدی با توجه به میزان هوادهی آن  بر اساس آزمایشات مطابق با استانداردهای های جهانی دسته بندی و نام گذاری می شوند .

معتبرترین استانداردهای جهانی Viscosity Grade    Penetration Grade ,  Performance Grade , می باشند.

ماده اولیه تولید قیر های نفتی:

ته مانده برج تقطیر در خلاء  ( Vacuum Bottom ) ( VB )است که برای تولید انواع قیرهای 60/70 , 85/100  و سایر گرید های قیر استفاده می شود.

 

1- فرآیند ناپیوسته (Batch Process):

در فرآیند ناپیوسته ، برج هوادهی با حجم معین از خوراک پر شده و پس از دمیدن هوا با شرایط از پیش تعیین شده( دمای واکنش، زمان، مقدار خوراک) و رسیدن محصول به مشخصات مورد نظر، برج تخلیه گردیده و محصول در مخازن مورد نظر وارد می گردد.

اجزای اصلی واحد هوادهی ناپیوسته عبارتند از:

* کوره پیش گرم کن(Pre Heater)

*دمنده هوا یا کمپرسور(Blower or Compressor)

* برج هوادهی(Oxidizer Tower)

* سیستمی برای جمع آوری و سوزاندن بخارات

2- فرآیند پیوسته (Continues Process):

در فرآیند پیوسته ، خوراک با دبی معین و قابل کنترل و دمای از پیش تعیین شده به صورت پیوسته وارد برج هوادهی شده و پس از انجام عملیات هوادهی در شرایط ثابت عملیاتی، به صورت پیوسته از برج هوادهی خارج می شود. این روش تهیه قیر که در پالایشگاهها مورد استفاده قرار می گیرد به خاطر مزایای زیر مورد توجه می باشد:

* کاهش بخارات آلاینده ایجاد شده

* کاهش هزینه تجهیزات و نگهداری

* افزایش راندمان و مقدار تولید در واحد زمان

* کاهش بار حرارتی پیش گرم کن های خوراک

* آسانی عملیات کنترل و انجام فرآیند بخاطر ماهیت پیوسته فرآیند

* کمتر شدن هوای مصرفی و کوتاه شدن زمان هوادهی به خاطر استفاده بهینه از هوای دمیده شده

انجام هوادهی در برجهای افقی و عمودی امکان پذیر است که برجهای عمودی بدلیل بالاتر بودن راند مان ترجیح داده می شوند. پارامترهای موثر در هوادهی عمدتا شامل ویسکوزیته خوراک ، دمای خوراک ، شکل هندسی برج می باشند. در توضیح این پارامتر ها می توان گفت چنانچه ویسکوزیته خوراک میزان هوا یا دمای فرآیند و یا نسبت ارتفاع به قطر برج( تا حد معینی) بیشتر باشد، سرعت واکنش بیشتر خواهد بود. واکنش اکسیداسیون واکنشی گرمازا است ، لذا برای کنترل دما و خارج کردن گرمای اضافه بایستی از مبدل یا مبدل های حرارتی با ظرفیت متناسب با دمای مطلوب استفاده نمود.

همانگونه که قبلا بیان گردید ، طی فرآیند هوادهی یا اکسیداسیون ، هوا از داخل قیر عبور کرده و اکسیژن آن با مولکولهای قیر وارد فعل و انفعال می گردد. بخارات حاصل از این فرآیند (Process Fumes) شامل کمتر از 10% اکسیژن و ترکیبات متنوعی مانند بخار آب، آلدییدها، کتن ها،CO ،CO2 ،اکسیدهای نیتروژن، متان ، نیتروژن، ترکیبات گوگردی(H2S,SO2) و در نهایت "هیدروکربنهای روغنی نفتی" می باشد. این هیدروکربنها به واسطه جریان شدید هوای دمیده ، یا بصورت بخار و یا مایع همراه با هوا(Entrainment) از برج خارج می شوند و بخشی از آنها در مراحل بعدی کندانس(Condense) می شوند. این هیدروکربنها به نام "روغنهای فرآیند " یا (Process Oils) نامیده می شوند بخارات این فرآیند هوادهی (Process Fumes) بطور معمول توسط مجموعه ای از دستگاههای جداسازی شده مورد تصفیه قرار می گیرند تا روغنهای همراه (و یا بعدا کندانس شده) جداسازی شده و سپس بخارات سوزانده می شوند . میزان درصد اتلاف خوراک در فرآیند هوادهی معمولا بین (2- 5/0) % وزنی متغیر می باشد، این میزان به عوامل متعددی از جمله ویسکوزیته خوراک ، دما، زمان هوادهی و ... بستگی دارد. قسمت اعظم بخارات فرایند شامل این اتلاف می باشد. رهایی از معضلات مربوط به بخارات فرآیند مشکلی است که معمولا راه حل صد در صد رضایت بخشی ندارد. این بخارات بوی نامطبوعی نیز دارند که ناشی از ترکیبات ایجاد شده در فرآیند اکسیداسیون می باشند. بخش روغنهای همراه(Entrained Oils) شامل هیدروکربنهای فرار تر موجود در خوراک می باشند. جهت روغن زدایی نسبی از گازهای خروجی برج هوادهی ، یک Knok Out Drumساده و یا تله بخار(Vapor Trap) لازم می باشد. در برخی مواقعKnok Out Drum به اسپری آب مجهز می باشد که باعث روغن زدایی بیشتر خواهد شد که اصطلاحا به چگالنده تماسی (Contact Condenser) معروف می باشد. در برخی موارد دیگر به روشهایی از قبیل برگشت بخارات به دمنده(Blower) استفاده می شود . روش دیگر ، در مواقعی که فضای کافی وجود داشته باشد ، بکارگیری سیستم ساده زیر است:

بخارات از کندانسور(مبدل حرارتی) هوایی افقی و طویلی عبور کرده و در این مسیر قسمت اعظم روغنهای همراه جدا می شود و بخارات باقیمانده برای سوزاندن به یک کوره عمودی هدایت می گردد.

این قیرها پایه تولید قیرهای دیگر مانند ، قیر های امولسیونی ،قیرهای محلول و قیرهای پلیمری هستند. لذا کاربرد های وسیعی در صنایع مختلف دارند.

تینرها

تینر :

تینر ماده شیمیائی، حلالی است که برای رقیق کردن رنگ های پایه روغنی بکار می رود همچنین تینر را می توان برای پاک کردن بخش هایی که نباید رنگی میشده نیز بکار برد .

تینرها، مایعات شیمیائی فراری هستند که برای رقیق کردن رنگها بکار گرفته می شود . تینرها می توانند در بهبود خواص رنگ نیز تاثیر بسزائی داشته باشند . تینرها در خواص کاربری رنگ ، زمان خشک شدن لایه رنگ و خواص نهائی رنگ تشکیل شده نقش تعیین کننده ای دارند .

انتخاب درست یک تینر بر ویسکوزیته، خاصیت برس خوری، قابلیت اسپری، سرعت خشک شدن، و بسیاری خواص دیگر رنگ تاثیر می گذارد.

خواص مورد نظر در انتخاب تینر مناسب عبارتند از :

۱ –  قدرت حلالیت تینر

۲ –  سرعت تبخیر تینر

۳ –  نقطه جوش تینر

۴ –  نقطه اشتعال و قابلیت شعله وری تینر

۵ –  سمیت تینر

تیتر روغنی :

این رقیق کننده قدرت کمتری نسبت به تینر فوری دارد و چرب میباشد.از این تینر برای رقیق کردن انواع روغنها و رنگهای روغنی استفاده میشود.همچنین این تینر جهت انواع رنگهای روغنی ساختمان و روغنی اتومبیل مورد استفاده قرار میگیرد.

تینر فوری :

تینر فوری شادرنگ جهت رنگهای بر پایه الکید و نیترو سلولز ساخته شده که در تهیه آن از بهترین مواد تولید داخل و خارج استفاده شده است. این تینر بی رنگ، کاملاً شفاف، بدون مواد معلق و بوی زننده است از آن جهت رقیق کردن رنگهای حاوی اکلیل طلایی می توان استفاده کرد.

تینر شستشو :

این تینر جهت تمیز کردن و چربی گیری مختصر از سطوح فلزی رنگ نشده بدون زمان ماندگاری در تینر استفاده می شود. فاقد مواد اسیدی یا قلیایی و بوسیله برس یا پارچه قابل استفاده می باشد. بی رنگ، شفاف، بدون مواد معلق و بوی زننده

روغن ها

روغن پایه :

روغن پایه روغنی است که بعنوان یک پایه برای روانکار به حساب می آید و پس از اضافه کردن مواد افزودنی به آن روانکار نهائی بدست می آید. روغن پایه ها از لحاظ حجمی مهمترین جزء تشکیل دهنده روانکارها می باشند. روغن پایه از لحاظ وزنی بطور متوسط بیش از 95% ساختار یک روانکار را تشکیل می دهند. در برخی از روانکارها ( روغن های کمپرسور و هیدرولیک ) 99% روغن را روغن پایه و 1% آن را مواد افزودنی تشکیل می دهند.

از طرفی برخی دیگر از روانکارها مانند سیالات فلز کاری، گریس ها یا روغن دنده های صنعتی شامل حدوداً ۳۰% مواد افزودنی هستند. روغن پایه به سه دسته تقسیم می شود  ، روغن پایه ۱۰۰ ، روغن پایه ۱۵۰ ، ، روغن پایه ۵۰۰ . روغن پایه را میتوان از منابع نفتی یا غیر نفتی به دست آورد. بیشتر روغن پایه مصرفی در جهان امروزه از پالایش نفت خام بدست می آید. از انجا که بخش عمده ای از روغن پایه های مورد استفاده در تولید روانکارها از منابع نفتی بدست می آید صنعت روغن پایه به عنوان قسمتی از صنایع نفت به شمار میرود. ویزگی های روغن های پایه بدست آمده از نفت وابسته به نوع نفت خام و عملیات پالایش است. روغن های پایه نفتی اجزاء شیمیائی خود را چه مطلوب و چه نا مطلوب از نفت خامی که از آن طی فرآیند پالایش بدست آمده اند به ارث می برند. از آنجا که نفت خام حاوی ترکیبات مختلفی از قبیل هیدروکربن های پارافینیک، نفتنیک، و آروماتیک و همچنین ترکیبات گوگرد دار می باشد، روغن پایه ها نیز متشکل از این ترکیبات هستند.

روغن فلش :

روغن های فلش تولیدی این شرکت با فلش های 80 تا 210 تولید می شوند .

روغن های فلش عمدتاً پایه دیسلاتوری بوده و عاری از هرگونه گازوئیل و مشتقات آن می باشد .

روغن های فلش عمدتاً به عنوان روان کننده ماشین آلات و دستگاه ها در تمامی صنایع مورد استفاده قرار می گیرد .

روغن های فلش همچنینی برای تولید هیدروکربورها ( شبه گازوئیل ) کاربرد دارد. 

روغن DOA :

یکی از دلایل استفاده از نرم کننده ها، کاهش انرژی چرخی پیوندهای مولکولی و جریان پذیری بهتر پلیمر در دماهای پایین تر است. نرم کننده ها باعث کاهش ویسکوزیته مذاب و تغییر خواص محصول، نظیر افرایش نرمی و کاهش دمای انعطاف پلیمر می شوند.

امروزه در بسیاری از پلیمرها نظیر پلی ونیل استات، پلیمرهای آکریلیکی، استات سلولز و PVCاز نرم کننده های داخلی استفاده می شود.

نرم کننده ها در اصل حلال های عیرفرار هستند، لذا پارامتر انحلال پذیری نزدیک به پارامتر انحلال پذیری پلیمر و وزن مولکولی حداقل ۳۰۰ برخوردار باشند. نکته حائز اهمیت در ایتفاده از نرم کننده ها این ایت که وقتی دو نرم کننده متفاوت با وزن مولکولی و پارامتر انحلال پذیری یکسان، با پلیمرها آلیاژ می شوند، آمیره هایی با خواص بسیار متفاوت به دست می دهند که یکی از دلایل این اختلاف، میزان قطبیت و امکان پیوند هیدروژنی نرم کننده است.

در صنعت لاستیک از روغن های هیدروکربنی برای افزایش نرمی و تسهیل فرایندهای مربوطه به ویژه هنگام افزایش دوده به لاستیک استفاده می شود. این مواد به نرم کننده های لاستیکی معروف هستند و روغن های نفتی و یا نرم کننده های استری مصنوعی هستند. روغن های نفتی به دو نوع روغن های آروماتیک و پارافینی تقسیم بندی می شوند. در موادی که آلودگی و بیرنگی آمیزه لاستیکی اهمیتی نداشته باشد، از روغن های آروماتیکی ASTM101 و ASTM102 (محصولات فرعی موتور) استفاده می شود. در غیر اینصورت، از روغن های پارافینی عمدتا گران تر و تهیه شده از فرایندهای واکس زدایی استفاده می شود. در مواردی که روغن های نفتی از کارایی لازم برخوردار نیستند، مانند الاستومرهای دارای قطبیت بالا نظیر NBR، از نرم کننده های مصنوعی نظیر دی اکتیل فتالات (DOP)، در آکتیل آدیپات (DOA) و دی اکتیل سباسات (DOS) استفاده می شود.

 روغن DOTP :

DOTP یکی از مهم ترین نرم کننده های انواعی از پودر PVC است روش تولید این ماده در یک رأکتور مجهز به همزن در مجاورت کاتالیزور با دو ماده اولیه دو اتیل هگزانول و انیدرید فتالیک تولید می شود . کاربرد آن در صنایع چرم مصنوعی ، کفش ، رنگسازی ، شیلنگ سازی ، اسباب بازی ، کابل سازی ، گرانول سازی ، فیلتر هوا ، توپ سازی ، نوار دور شیشه و...

روغن دنده :

روغن دنده ها به دو دسته تقسیم می شوند :

1 - روغن دنده های صنعتی

2 - روغن دنده های خودروئی

به طور کلی در ساختار روغن دنده ها به منظور بهبود خواص تحمل بار، گرانروی، مقاومت در برابر خراش، خوردگی و ... از مواد افزودنی استفاده می شود .

افزودنی هایی که معمولاً در روغن دنده استفاده می شوند عبارتند از :

افزودنی های ضد زنگ، ضد سایش، بازدارنده ها ی فشار پذیر، بازدارنده های خوردگی، بهبود دهنده های شاخص گرانروی، متفرق کننده

ها، ضد کف ها، EP اکسیداسیون، عوامل پائین آورنده های نقطه ی ریزش و بهبود دهنده های خواص اصطکاکی.

روغن DOP :

روغن DOP یا همان دی اکتیل فتالات هم در داخل کشور توسط پتروشیمی های دولتی و کارخانجات بخش خصوصی تولید می گردد و هم از کشورهای خارجی مانند کره جنوبی وارد ایران می شود و در بازار عرضه می گردد .روغن DOP در صنایع لاستیک و پلاستیک کاربرد دارد و کارگاه ها و کارخانجات تولیدیقطعات لاستیکی و پلاستیکی برای تولید محصولات خود از این روغن استفاده می کنند .روغن DOP یک پلاستیک سایزی است با قدرت نرم کنندگی بالا که روش تولید این ماده در

یک راکتور مجهز به همزن در مجاورت کاتالیزور با دو ماده اولیه دو اتیل هگزانول و انیدرید فتالیک تولید می شود و مراحل تولید DOP عبارتند از استریفاکسیون بازیابی الکل مازاد و صاف کردن محصول .

روغن DOP در صنایع چرم مصنوعی ، گالینگور، کفش، رنگسازی، شیلنگ سازی، اسباب بازی، کابل سازی، گرانول سازی، فیلتر هوا، توپ سازی،نوار دور شیشه و ... کاربرد دارد.