Asfalt üretiminde viskozite ölçümü
Asfalt üretiminde viskozite ölçümü, bitümün sıcak havayla oksitlendiği üfleme işleminde ürünün sertleşmesini sürekli izlemek ve parti bitiş noktasını belirlemek için yapılır. Üflenmiş (oksitlenmiş) bitüm çatı ve su yalıtımı, boru kaplaması ve sızdırmazlık ürünlerinde kullanılır.
Kalite kontrolü geleneksel olarak penetrasyon ve yumuşama noktası testleriyle, kolondan alınan numuneler üzerinde yapılır. Üfleme kolonuna takılan in-line viskozimetre aynı değişimi proses sıcaklığında ve numune almadan izler.
Bitüm üfleme işlemi
Hammadde, ham petrolün damıtılmasından kalan düz damıtma (straight-run) bitümüdür. Bitüm ısı değiştiricilerde pompalanabilir bir viskoziteye kadar ısıtılır ve reaktöre 220–260 °C’de girer.
Reaktör dikey silindirik bir kolondur (üfleme kolonu ya da oksitleyici). Basınçlı hava kolonun dibindeki dağıtıcıdan verilir ve ince kabarcıklar halinde bitüm kütlesine yayılır.
Ürünün son sınıfını üfleme süresi, sıcaklık ve hava debisi belirler. Daha uzun ya da daha yoğun üfleme, yumuşama noktası yüksek ve penetrasyonu düşük, daha sert bir bitüm verir.
Kolondan çıkan oksitlenmiş bitüm hâlâ sıvıdır. Ürün soğutulur, ısıtılmış tanklarda depolanır ya da blok ve varil olarak paketlenir.
Oksidasyonda viskozitenin artışı
Hava ile temas eden bitümde 230–280 °C’de birkaç tepkime aynı anda ilerler. Hidrokarbon molekülleri hidrojen kaybeder ve yoğuşarak daha büyük yapılar oluşturur.
Bitümün en ağır ve en sert kesri olan asfaltenlerin oranı, daha hafif bileşenler olan maltenler aleyhine artar. Ürünü sertleştiren bu dengedir.
Üfleme süresince yumuşama noktası ve viskozite birlikte yükselir. Üflenmiş bitüm yüksek sıcaklıkta geç yumuşar, düşük sıcaklıkta ise daha kırılgandır. Bu nedenle yol asfaltı karışımlarında kullanılmaz.
Penetrasyon ve yumuşama noktası
Parti bitişi geleneksel olarak iki standart testle belirlenir. İki test de numune üzerinde laboratuvarda yapılır ve kesikli sonuç verir.
| Test | Koşul ve sonuç |
|---|---|
| Penetrasyon (ASTM D5) | Standart iğnenin 25 °C’de, 100 g yük altında 5 saniyede bitüme batma derinliği. Sonuç 0,1 mm biriminde verilir ve değer düştükçe bitüm serttir. |
| Yumuşama noktası (ASTM D36) | Üzerinde 3,5 g çelik bilye taşıyan bitümün, bilyenin 25 mm düşmesine yetecek kadar yumuşadığı sıcaklık. Yüksek değer ısıya dayanımı gösterir. |
Ölçüm noktası ve sensör
Sensör doğrudan üfleme kolonuna takılır ve bitümün viskozitesini proses sıcaklığında sürekli ölçer. Numune sayısı azalır ve sıcak bitümün elle taşınması da azalır.
MIVI standart olarak 0–200 °C için üretilir. Üfleme 280 °C’ye kadar çıktığı için 300 °C sürümü kullanılır. Bu sürümde gövdede sıcaklık probu yoktur ve sıcaklık ayrıca ölçülür.
Penetrasyon ile viskozite ters yönde değişir. In-line okuma ile penetrasyon ve yumuşama noktası arasında korelasyon kurulur. Proses sıcaklığındaki okuma ayrıca 9710 işlemcide referans sıcaklıktaki sıcaklık düzeltmeli viskoziteye (TCV) çevrilebilir.
Su yalıtım membranı üretimi
Çatı ve teraslar için rulo halindeki su yalıtım membranlarının ana bileşeni bitümdür. Bitüm polimer ve katkılarla karıştırılır ve membranın taşıyıcı katmanına emdirilir.
Viskozite yüksekse katkılar karışımda düzensiz dağılır ve taşıyıcı katman eşit emdirilmez. Viskozite düşükse emdirme yetersiz kalır ya da bitüm taşar. Fazla akışkan bitüm hızlı soğur ve çok katlı uygulamada yapışma zayıflar.
Bu hatta MIVI mevcut boru hattına ya da ekipmana takılır ve proses sıcaklığında ölçer. Referans sıcaklıktaki değer istendiğinde numune döngüsüne Thermoset LT kurulur. LT, ölçüm odasındaki bir MIVI ile yağ banyosu ya da fırın kullanmadan ölçer.
Kaynaklar
- Inline Viscosity Control: The Key to Asphalt Manufacturingİngilizce yazı, sofraser.com
- The Viscosity of Bitumen in the Manufacture of Waterproofing Membranes for Roofs and Terracesİngilizce yazı, sofraser.com
- MIVI veri sayfası (FT3-E-MIVI 134/12)İngilizce PDF, sofraser.com
- Thermoset LT veri sayfası (352/4)İngilizce PDF, sofraser.com
Sık sorulan sorular
Bitüm üflemede parti bitiş noktası nasıl belirlenir?
Geleneksel yöntemde kolondan alınan numunenin penetrasyonu (ASTM D5) ve yumuşama noktası (ASTM D36) ölçülür. Kolona takılan in-line viskozimetre viskozitenin artışını sürekli izler ve okuma bu testlerle korelasyona bağlanır.
Bitüm üfleme sıcaklığında hangi viskozimetre kullanılır?
Oksidasyon 230–280 °C’de yürür ve MIVI’nin standart sürümü 200 °C’ye kadar çalışır. Bu sıcaklıkta MIVI’nin 300 °C sürümü kullanılır ve sıcaklık ayrıca ölçülür.
Bitümde penetrasyon ile viskozite arasında nasıl bir ilişki vardır?
İki özellik ters yönde değişir. Üfleme uzadıkça viskozite ve yumuşama noktası artar, penetrasyon düşer.
Bu uygulamada kullanılan ürünler
Üfleme sıcaklığı, kolondaki bağlantı ve kullandığınız laboratuvar testi bilgisi ilk değerlendirme için yeterlidir.
Ölçüm noktanızı anlatınTeklif isteyin