Przemysł Chemiczny. Organ Chemicznego Instytutu Badawczego i Polskiego Towarzystwa Chemicznego. Rocznik XV. Zeszyt 6

P R Z E M Y S Ł CHEMICZNY

ORGAN CHEMICZNEGO I N S T Y T U T U BADAWCZEGO I POLSKIEGO T O W A R Z Y S T W A CHEMICZNEGO WYDAWANY Z ZASIŁKIEM WYDZIAŁU NAUKI MINISTERSTW A WYZNAŃ RELIGIJNYCH I OŚWIECENIA PUBL.

ROCZNIK XV________________________ 20 MARZEC 1931 ZESZYT 6

REDAKTOR: P R O F . D R . K A Z IM IE R Z K L IN G SEKRETARZ: D R . L E C H S U C H O W IA K

Wyrób, zalety, oraz zastosowanie spłonek azotkowych

Preparat ion cl applications dc captmloH h a/,idcs ot; lenr avnntages F elik s G R O S SM AN

In sty tu t Badań Inżynierji.

(N ad eszło 24 listop ad a 1930) Spłonki azotk ow e, inaczej zw ane azyd k o-

wem f, służące do p ob u d zan ia m aterjalów w y ­ buchow ych, różn ią się od pow szechnie u ż y w a ­ n ych sp łon ek rtęciow ych te m , iż z a m ia st p io ­ runianu rtęci zaw ierają sole kw asu azotow odo- rowego, H N 3, a m ian ow icie azotki m etali cię ż ­ kich. P rzew ażnie zaw ierają one a zo tek ołow iu z d od atk iem su b stan cyj ła tw o za p a ln y ch jak trójnitrorezorcynian x) ołow iu , rodanek ołow iu i t. p. 2). D oln y ład u n ek sp łon ek azotk ow ych zaw iera zw y k le te tr y l (cztero n itro m ety ło a n ilin a ) siln iejszy od tr o ty lu , przew ażnie u żyw an ego do sp łon ek rtęcio w o -tro ty lo w y c h . P o za tem spłonki azotk ow e p osiad ają przew ażn ie tu lejk i glinow e, za m ia st m ied zian ych , w zględnie m o siężn ych .

S płonki azo tk o w e zaczęto sto so w a ć w p rak ­ ty c e kilka la t przed w ojną ś w ia to w ą 3).

P oczątkow o p osiad ały one tu lejk i m iedziane, które b y ty p rzyczyn ą w ielu n ieszczęśliw ych w y ­ p adków , gd y ż, jak potem zostało stw ierdzone, a zo te k ołow iu pod w pływ em m iedzi p rzech o­

dzi w bardzo czu lą i nieb ezp ieczn ą sól m ie ­ d zio w ą 4). N iefortu n n e te pierw sze p rób y sp o ­ w odow ały przez pew ien czas n iechęć do tych sp łon ek , d op ók i n ie z astąp ion o tu lejek m ie d z ia ­ nych. tu lejk am i glin ow em i. na d ziałan ie azotku

1) P a t. niem . 362432 { I!> 1S). pat. p olski 1435 (1020) p a t. p o lsk i 1503 (1021) p at. niem . 443551 1926).

=) P a t. niom . 308530 (1018), p at. riioin. 300104 (1920), p at. niem . 400720 (1921), pat. niom . 400814 (1021), pat. niem . 411574 (1923), pat. poi. 5180 (1021).

3) P a t. franc. 384702 (1007), pat. niern. 224600 (1008), p a t. p o lsk i 1819(1008), p a t. am . 00 8 1 7 4 (1 0 0 8 ), p at. am . 904289 (1908), p at. niem . 196824 (1907).

ł ) M. K a s t . Spreng- u n d Z iin d stoffe str. 427 (1021). W o h l e r i K r u p k a Ber. 40, 2 0 5 2 (1 0 1 1 ).

ołow iu zup ełn ie o b ojętń em i. Spłonki azotk ow e produkow ały i u ży w a ły S ta n y Z jednoczone i N iem cy pod czas w ojny św iatow ej *). W Pol­

sce znane są te spłonki jako pozostałość z cza ­ sów tej w ojn y, rlotychczas ich jednak nie p ro ­ dukow ano. Obecnie w chodzą spłonki azotk ow e w użycie na coraz w ięk szą sk alę na całym św ięcie; prócz N iem iec szczególn ie pow ażnie za jęły się tem i spłonkam i A m eryka i A nglja2).

W porów naniu ze spłonkam i rtęciow em i spłonki a zotk ow e w yk azu ją następujące z a le ty 3).

A zo tek ołow iu posiada znacznie większa zd oln ość pobudzania, n iż piorunian rtęci, skul - kiem czego'^ spłonki w ym agają m niej azotku ołow iu , niż piorunianu rtęci.

O dporność na w ilgoć u spłonek azotkow ych jest zn aczn ie w iększa, niż u spłonek rtęciow ych.

Spłonki azotk ow e działają pew nie n a w et przy zaw artości 30% w ilgoci, podczas g d y spłonki rtęciow e zaw odzą już pr/,v 1% zaw artości w ilgoci.

Skutkiem pow yższej z a le ty m ożna sp łon ­ ki azotk ow e przechow yw ać zn aczn ie dłużej i w m niej k orzystn ych w arunkach, niż spłonki rtęciow e, bez zm niejszenia się pew ności iełi dzia ła n ia .

B ezpieczeństw o w użyciu spłonek a z o tk o ­ w ych je st w iększe, niż u spłonek rtęciow ych ,

J) II. K a s t , Spreng- und Z iindstoffe str. 427 (1921).

2) flisto r y of th e e x p lo siv es Industry in A m e­

rica str. 763 (1027) N ew Y ork; Z. ges. Scliieas-Spreng- S toffm 24, 386 (1029).

3) W o h 1 e r , Z. angew .' Chern. 24, 2095 (1011).

W ó h l e r i K r u p k a , Ber. 48, 2052 (1011) H . K a s t . Spreng- und Z iindstoffe str. 427 (1921).

Przem yśl Chemiczny. 3

122 PKZK. M Y s L C l l f t M l C Z N Y Iti (1 9 3 1 )

g d y ż a zo tek ołow iu je s t mniej czu ły n a p ch n ię­

cie, uderzenie i tarcie, niż piorunian rtęci, stą d w iększe b ezp ieczeń stw o w m an ip u lacji.

Te dw ie o sta tn ie z a le ty sp łon ek azo tk o w y ch są natu raln ie pod w zględem w ojsk ow ym bardzo w ażne.

Z d oln ość sprasow ania a zo tk u ołow iu je st w iększa, n iż u piorunianu rtęci. N aogól im silniej sp rasow an y je s t m a terja ł w y b u ch o w y , tem w ięk szą posiada silę w y b u ch o w ą , jednakże do pew nej gran icy, p ow yżej której zm niejsza sw ą pob u d liw ość, aż w końcu sta je się niepo- b u d liw ym . Ta granica w y n o si dla a zo tk u ołow iu około 2000 atm , pod czas g d y d la piorunianiu rtęci zaledw ie 000 atm . Z teg o też p ow odu p rzy fab ryk acji sp łon ek a zo tk o w y c h n iem a o b a ­ w y z b y t siln ego sp rasow ania, ja k to m oże m ieć m iejsce p rzy sp łon k ach rtęciow ych . Z a­

zn a czy ć n a leż y , że ob ecn ie (w N iem czech ) d ą ży się do jaknaj siln iejszego sprasow ania spłonek azo tk o w y ch .

W yrób sp łon ek a z o tk o w y ch w P olsce m oże b yć zup ełn ie u n ieza leżn io n y od zagran icy w p rzeciw ień stw ie do sp łon ek rtęciow ych , k t ó ­ rych produkcja opiera się na surow cach sp ro ­ w ad zan ych z zagran icy (N iem iec), p rzed ew szy st- k iem rtęci. A zo tek ołow iu m oże b yć p rodu­

k ow an y w y łą czn ie z surow ców k rajow ych (sód, am onjak i p o d tlen ek a zo tu ). Co się ty c z y tu lejk i, którą przew ażnie robi się z g li­

n u 1), to chociaż b lach y glinow ej w kraju obecnie nie prod u k u jem y, jed n ak produkcja glin u jest k w estją ty lk o czasu , a na w y ­ padek w strzym an ia dow ozu z zagran icy p ra­

w ie zd ecy d o w a n ą (z rodzim ej g lin y w zg lę d ­ nie b o k sy tu m etod ą opracow aną przez Chem.

In st. B a d .), p od czas g d y produkcja b la ch y m ie­

d zian ej, w zględnie m osiężn ej, zależna od u b o ­ gich w kraju p ok ład ów m ied zi, je s t bez w idoków . Z resztą tu le jk i g lin ow e w sp łon k ach azotk o- w ybh m ogą b y ć z a stą p io n e cy n k o w em i, żelaz- n em i, k ad m ow em i2) i t. p.

K o sz t w yrobu sp łon ek a zo tk o w y ch w y p a ­ dnie nieco niżej od k osztu w yrobu spłonek rtęciow ych z pow od u tańszej tu lejk i glin ow ej, a głów n ie z pow odu u n iezależn ien ia się od

') P a t. nieni. 420012 (1919), p a t. niem . 439582 (1920). p a t. p oi. 1435 (1920), p at. niem . 447287 (1921). pat, poi. 1946 (1921).

2) P a t. niem . 443551 (1920). pat. niem . 439582 (1920), p a t, niem . 443727 (1920), p a t. niem . 420012 (1919), p at. niem . 495516 (1928).

drogiej rtęci, której cena w ciąż w zrasta, a w po­

rów naniu z przedw ojenną cen ą wzrosła czte ro ­ krotnie.

M ając n a w zględ zie w yżej w ym ien ion e z a le ty sp łon ek azo tk o w y ch , p rzystąp ion o w In ­ sty tu c ie B a d a ń In ży n ier ji do pracy nad p rzy­

g o to w a n iem sposob em fa b ry czn y m o m a w ia ­ n y c h sp łonek, oraz szczegółow em zbadaniem ic h w łasn ości. P raca w yk on an a została w I n ­ sty tu c ie B a d a ń In ż y n ier ji, oraz w fab ryce ,,P o c is k ” w R em b ertow ie.

P rzy g o to w a n ie spłonek a zo tk o w o -te try lo - w y ch p olegało zasad n iczo na p rzygotow an iu a zo tk u ołow iu i su b stan cji d od atk ow ej do azotku ołow iu (trójnitrorezorcynian ołow iu), p r z y g o to ­ w aniu tu lejek g lin o w y ch i elaboracji spłonek.

A zotek ołow iu otrzy m u je się z a zo tk u sodu, jak o p roduktu przejściow ego. P rzy g o to w a n ie a z o tk u sodow ego je st zn a n e1), p rzyczem s to s o ­ w an e są w tech n ice zasad n iczo dw ie m e to d y , z ty c h najw ięcej stosow an a m etod a W i ś l i c e - n u s a, polega n a k olejn em działan iu am onja- kiem i p o d tlen k iem a z o tu n a sód m e ta lic z n y 2) w edług r e a k c ji:

Na + N i l

, =

+

2NaNHi

+

=

O trzym anie a z o tk u o ło w iu 3) w y m a g a ło z a ­ chow ania środków ostrożn ości. N ajlep iej je st otrzym ać a zo tek ołow iu z a z o tk u sodow ego przez strącan ie roztw orem so li ołow iow ej (azo­

tan em lu b octan em ołow iu) na zim n o, m alem i porcjam i p rzy ciągiem m ieszan iu . U n ik a się w te d y pow olnej k ry sta liza cji a zo tk u ołow iu , która m oże doprow adzić do u tw orzen ia d u ży ch k ryształów , bardzo czu ły c h ta k , że złam an ie ta k ieg o k r y sz ta łu n a w et pod w odą m oże sp o w o ­ dow ać w yb u ch całej m a sy . R eak cja przeb iega głów n ie w edług rów n an ia:

2 N a N 3 + P b ( N 0 3)3 = P b(K j ) 2 + 2 N a N O s

Ł) H. K a s t , Spreng - m ul Z iindstoffe str.

428 (1921).

-) W i s 1 i <• e n u s. B er. 25, 20S4 (1892). pat.

niem . 66813 (1892) .1. Chem. Soe. 77. 603 (1900),

’/ . anorg. Chem . 40. 92, (1904).

») A. S t e t t l»a c li e r n 7. ges. Schiess- Spreng- stoffw . 11. 35, (1916); Z. anorg. Cliem. 2095. (1911).

M a t t e l - p at. niem . 310090 (1917), W 6 li 1 e r i K r u p k a, Ber. 40. 2056 (1913).

(1931) 15 1’ RZE.M Y s l , C H E M I C Z N Y 123

Jako substancji dodatkowej do azotku ołowiu, czyniącej go łatwiej zapalnym, użyto trójnitrorezorcynianiu ołowiu, który jest za­

razem silnym środkiem wybuchowym.

Substancję tę otrzymano z rezorcyny1) przez kolejne działanie mieszaniną kwasu azoto­

wego i siarkowego, węglanem sodu i azotanem ołowiu według reakcji:

0,11,(01/), ;;;5 cjuNOMOHh—^

->

(

()2),

Przygotowanie tulejek glinowych, oraz elabo- racja spłonek nastręczyły wiele trudności z po­

wodu odmiennych własności glinu w porówna­

niu z miedzią.

W końcu ustalono sposób przygotowania tulejek, oraz sposób wprasowywania tetrylu odmiennie, niż przy spłonkach rtęciowo-trotylo- wych. Tetryl Polska produkuje. Po wykonaniu wielu prób przygotowano sposobem fabrycz­

nym spłonki azotko wo-tetrylowe w ostatecznej formie i około

spłonek poddano następują­

cym próbom: próbie na przebicie płytki oło­

w ianej,— próbie detonacji nabojów różnych materjałów wybuchowych, — oraz próbie na zawilgocenie.

Przygotowane spłonki zawierały 0,8

tetrylu. Do próby na przebicie płytki ołowia­

nej użyto

spłonek. Wszystkie przebijały płytkę ołowianą o grubości 6

a częściowo

porównaniu ze spłonkami azotkowo- tetrylowemi niemieckiemi dawały nasze spłonki azotkowe nieco większe przebicie. Zaznaczyć jed­

nak należy, że o ile chodzi o porównanie siły spłonek azotkowych w tulejkach glinowych z innemi spłonkami o tulejkach z innego metalu, jak miedź, mosiądz, to próba na przebicie płytki ołowianej nie jest właściwą, gdyż skutkiem właś­

ciwości glinu próba ta nie daje należytego efektu przy działaniu wdół. Zapomocą innych metod badania (próba T r a u z l a, gwoźdź io- wa, próba detonacji flegmatyzowanych m ate­

rjałów wybuchowych, próba piaskowa), do­

wieść można, że spłonki azotkowo-tetrylowe należą do najsilniejszych2).

Próbie detonacji nabojów p o d d a n o 100 sp łon ek a zo tk o w o -tetr y lo w y ch , p rzyczem u ż y to

') S t e a li o u s e, .1. 477 (1871) BI. II.

925 (1896), E . H e r z , p at. poi. 1410 (1919).

-) A. S t e t t b a c l i e r Z. ges. Schiess. - Sprengstoffw . 11, 275 (1916), 24. 386 (1929).

nabojów tr o ty lo w y ch polskich, w ażących 100 j/

200 y i I ky, jak rów nież różnego rodzaju sta ry ch nabojów tr o ty lo w y c h rosyjsk ich , m ełin itow ycli i in n ych o różnym ciężarze. W szy stk ie próby d ały całk ow ite w yb u ch y.

Do p rób y na zaw ilgocen ie u ż y to 00 spłonek polskich i dla porów nania kilkanaście sztu k spłonek a zo tk o w y ch niem ieck ich . Spłonki um ieszczone w ek sy k a to rze nad w odą w y jm o ­ w ano po 15, 25, 35, 45, 55 i 65 d n iach, p o d d a ­ w ane próbie na przebicie p ły tk i ołow ianej.

W sz y stk ie sp łon k i zaw ilgocon e d a ły efek t p rze­

bicia taki sam , jak sp ło n k i suche, n a to m ia st sp łon k i a zotk ow o-tetryk n ye n iem ieck ie, w praw ­ dzie w yrobu starszego, w y trz y m y w a ły ty lk o 30 dni w ek sy k a to rze, poczem już zaw od ziły.

Spłonki rtęcio w o -tro ty lo w e zaś, jak w iad om o nie w y trz y m u ją ta k siln ego zaw ilgocen ia i p rze­

w ażnie o trzy m y w a n e m eto d ą m okrą w y tr z y ­ m u ją 15 d n i w ek sy k a to rz e i ty lk o o tr z y m y ­ w ane m etod ą su ch ą w y trzy m u ją w ię k sze n a w il­

g ocen ie.

Z azn aczyć n a leży , iż przypadkow o przeleżało w ek syk atorze nad w odą k ilk a sz tu k spłonek a zo tk o w o -tetry lo w y ch n aszego w yrob u w ciągu kilku m ie sięcy . Z apalane lo n tem p roch ow ym w szy stk ie w y b u ch ły .

P o za tem k ilk a d ziesią t spłonek poddano pró­

bom w in n y ch w arunkach, ja k np. k ilk u m iesięcz­

nem u przeleżen iu w laboratorjum i t.p . W sz y st­

kie p rób y d a ły w yn ik i pom yśln e.

Oprócz sp łon ek a zo tk o w o -tetr y lo w y ch z o sta ­ ły p rzygotow an e i w yp rób ow an e tak że i spłonki a zo tk o w o - eztero n itro p eń ta ery try to w e. R ó ż n i­

ca m ię d z y te m i o sta tn ie m i, a sp łon k am i azotk o- w o-tetrylow em i p olega na zastąp ien iu te try lu ez tero n itro p en ta ery try tem , k tó ry je st m aterja- łem w yb u ch o w y m bardzo trw ałym , d roższym w praw dzie od te tr y lu , ale siln iejszym i w ym aga do detonacji m niejszej ilości in icja to ra (w d a ­ nym w y p ad k u a zo tk u ołow iu i su b stan cji d o ­ datkow ej); sk u tk iem tego cena spłonki azo tk o - w o -czteron itrop en taerytrytow ej nie p ow inna b yć w yższa od sp łon k i a zo tk o w o -te try lo w ej, a n ajw yżej n iezn a czn ie w iększa. Surow ce p o ­ trzeb n e do fabrykacji czte ro n itro p en ta ery try tu P olsk a p osiad a i o b ecn ie przeprow adzane są p rób y otrzy m a n ia teg o m aterjalu na sk ale fab ryczn ą, g d y ż narazie otrzy m u je się go w m n iejszych ilo ścia ch sposobem la b o ra to ry j­

n ym . Z agranicą m aterjał ten , od n ied a w n a

m P R Z E M Y S Ł C H E M IC ZN Y l ó (1931)

zn an y, w chodzi w ciąż więcej w użycie. Stosuje się go n a w et do pocisków zam iast m elin itu i t. p.

P rzy g o to w a n o przeszło 100 sp łon ek a zo t- kow o - cztero n itro p en ta ery try to w y ch o zaw ar­

tości m a sy zapalającej (azotk u ołow iu i trój - nitrorezorcyn ianu ołow iu) dw a razy m niejszej, niż w spłonkach a zo tk o w o -te try lo w y ch i trzy razy nin iejszej, niż piorunianu rtęci w u ż y ­ w anych u nas spłonkach rtęcio w o -tro ty lo w ych.

W szy stk ie sp łon k i b y ły badane trzem a sp o ­ sobam i, p od ob n ie jak sp łon k i a z o tk o w o -te tr y ­ lowe i w sz y stk ie d zia ła ły bez zaw odu i nieco silniej od sp łon ek azotk ow o - te trylow ych . Z chw ilą u sta len ia w yrobu czteron itrop en taery- try tu na sk alę fab ryczn ą w skazanem będzie przejście ze spłonek a zo tk o w o -te tr y lo w y ch na sp łon k i a zo tk o w o -cztero n itro p e n ta ery tr y to w e.

Co d o ty c z y sam ej tu le jk i, to, jak już w spom niano, g lin m ożn a zastąp ić in n y m m e­

ta lem lub stop em jak cy n k , żelazo, k ad m i t.p . To je s t k onieczne w przyp ad k u u życia spłonek w k op aln iach , gd zie ob ecn ie są g a z y i pył w ęglow y, gd y ż p rzy w yb u ch u sp łon k i glin bierze udział w reakcji, podnosząc tem p eratu rę, oraz w ytw arzając zn a czn iejszy p łom ień. D la ­ tego też ze w zględów b ezp ieczeń stw a glin m usi być z a stą p io n y przez in n y . o b o jętn y m etal jak cy n k . kadm i t. p.

W X [ O s K I.

P rzeprow adzone stu d ja i badania nad sp ło n ­ kam i azo tk o w em i w y k a za ły żc:

W yrób sp łon ek a zo tk o w o -tetry lo w y ch je st w kraju tech n iczn ie zu p ełn ie m o ż liw y i ze w z g lę ­ dów sa m o w y sta rcza ln o ści bardzo w a żn y , s t o ­ pień bezp ieczeń stw a fab ryk acji n ie m n iejszy niż p rzy fab ryk acji sp łon ek rtęcio w o -tro ty ło w y ch .

J a k o ść polsk ich spłonek a zo tk o w y c h nie b ęd zie gorsza od jak ości spłonek zagran iczn ych , a m oże ją n a w e t p rzew yższać.

Sp łonki a zotk ow e w in n y być w prow adzone do u ż y tk u przed ew szystk iem w arm ji, jak rów nież w k am ieniołom ach, w k opalniach i w szędzie, gd zie stosow an e są w ogóle spłonki.

N a zak oń czen ie p ozw olę sobie zło ży ć ser­

d eczne pod zięk ow an ie panu inż. K . P o d- w y s o c k i e m u i panu W . H e ł l m a n o- w i za c z y n n y u dział w części p racy w y k o ­ nanej w fabryce ,,P o c isk ” .

R E S U M E .

On :i própare des cap su les a l ’azide - tćtrylo (azide - tetra n itro m eth y la n ilin e) e t 1’a z id o - te - tran itrop en taeryth rite dans des tu b es d ’alum inium .

L ’expericnco a prouvó la su p eriorite de ces cap su les par rapport aux cap su les a m ercure. Leur rćsistan ce 1’a ctio n de P h u m id ite e t la su retć de leur fo n ctio n n em en t, so n t considerables.

Leur production en P o lo g n e cst m a teriellem en t possible e t a une gran d ę im p ortan ce au p o in t do vue de Pindependance in d u strielle d u pays.

Próby zastosowania nowej metody laboratoryjnego badania mieszanek kamienia, asfaltu i smoły*)

E ssais d ’appliquer une n o u y elle m eth od e de laboratoire pour esa m in er des m elanges de p ieraille, d ’a sp h a ltes e t de goudron

Ludw ik W A S IL E W S K I i Maciej M Ą C Z Y Ń SK 1 D ział P rzem ysłu N ieorganicznego Chem icznego In s ty tu tu B ad aw czego

Komuni kat 37

Prace n ad w yp ośrod k ow an iem p rzy d a tn o ­ ści d an ego m aterjału do b u d ow y naw ierzchni drogow ej, jeśli ch od zi o naw ierzch n ie a sfa lto ­ w ane lu b sm ołow an e, w d z isiejszy m sta n ie rzeczy, są ściśle złączon e z pracam i na terenie, zn a c zy t o ,ż e w łaściw ie n iem a do dzisiaj in n ego, b ezw zględ n ie p ew n ego sp osob u ch a ra k te ry zo ­ w ania a sfaltu c z y sm o ły na drodze la b o ra to ­

*) P racę p ow yższą, finansow aną przez depar­

tam en t IV D ro g o w y M inisterstw a R obót P u b lic z ­ nych, przedłożono w k w ietn iu 1930. (przyp. R ed.).

ryjnej w sposób zup ełn ie p r zek on yw u jący, co do jego dobroci czy niep rzyd atn ości, jako m aterjału drogow ego, poza w y p ró b o w a ­ niem go w teren ie w postaci o d cin k ów d o św ia d ­ czaln ych na pew nej p rzestrzen i jezd n i. J e st to o czy w iście sp osób najbardziej k o sz to w n y ze w szy stk ich sp osob ów , ja k ie e w en tu a ln ie m o g ły b y b y ć brane pod u w agę.

W o sta tn ic h dopiero czasach za częto m a- ter ja ły d rogow e b ad ać sp ecjaln em i m eto d a m i, uw zględniając różne w arunki, w jak ich m uszą

(1931) 15 P R Z E M Y S Ł C HEM IC ZN Y 125

p racow ać, jed n ak d zied zin a ta nie w yszła do d ziś d n ia jeszcze poza fa zę prac próbnych, o k tó ry ch w artości dopiero przyszłość z a d e c y ­ duje. P o słu g u jem y się b ow iem cech am i dość pow ierzchow nem i, które z o sta ły w ypośrodko- w ane dla ciał ta k ich , ja k np. a s fa lty sp ecjaln ego ty p u lub sm o ły a n gielsk ie. S tą d p ły n ą ł c a ły szereg u jem n y ch k o n sek w e n cy j, w ięc z jednej stro n y m e to d y c z n y c h , p o leg a ją c y ch na o z n a ­ czeniu i roztrząsan iu cech, k tóre b y ły słabo ty lk o u m o ty w o w a n e, jak o c e c h y isto tn ie m o ­ g ą ce w p ły w a ć na ta k i, lub in n y charakter n aw ierzchni drogow ych . Z drugiej zaś, p rak ­ ty c z n y c h , g d y ż przez b łęd n e ocen ian ie m aterjału na p o d sta w ie n iesk o o rd y n o w a n y ch cech, albo sto so w a n o m aterjał ta k z w a n y „ o d p o w ia d a ­ ją c y p rzep isom , lub w aru n k om ” i w re zu lta ­ cie o tr zy m a n a n aw ierzch n ia zm aterjałn „ o d p o ­ w iadającego w a ru n k o m ” stawiała się w krótce zu p ełn ie n ieod p ow ied n ią, albo też, b y ć m oże odrzucano m aterjał, k tó ry m ógł u ch yb iać n ieco przep isom , a przecież m ógł stan ow ić n ien a g a n n y m a terja ł drogow y.

P rzy rozp atryw an iu w arunków , w jakich jez d n ia m a pracow ać i w p ły w ó w szk o d liw y c h , na ja k ie je s t narażoną, d o e h o d z isię d o w n iosku, że ja k k o lw iek w p ły w y te są n ajróżn orod n iej­

sze, to jed n a k d ad zą się one p o d zielić na dw ie zasad n icze g ru p y , z jednej str o n y będą to w p ły w y fizy c zn o -ch em iczn e, ja k np. w p ły w y tem p eratu ry, in so la cji, w ilgoci i w p ły w u t le ­ n ia ją cy pow ietrza, z drugiej zaś stro n y będą to w p ły w y m ech an iczn e, ja k u d erzeń k o p y t końskich, n acisku kół pojazdów 7, ssącego d z ia ­ łania opon a u to m o b ilo w y ch i t. p. T rudnością, na ja k ą się n a tra fia p rz y op racow yw an iu m etod lab oratoryjn ych dla b adań m aterjałów d ro­

g o w y ch , o ile chodzi o badania, m ające pew ną logiczn ą p o d sta w ę, w y rozu m ow an ą dla d ziałających tu w p ły w ó w , je st n iesk o o rd y n o ­ w ane, a jed n a k w spólne i su m u jące się działanie w szy stk ich p o w y ższy ch w p ły w ó w , które nie flaje się ująć w ja k ieś ścisłe form y, np. u d erze­

nia w' czasie siln ych mrozów', łub też na silnie rozgrzaną n aw ierzchnię, wraz z zachodzącem i pod w p ływ em w szy stk ich p o w y ższy ch c z y n n i­

ków w ew n ętrzn em i przem ianam i. J ed n y m z n a jp o tężn iejszy ch w p ływ ów , na ja k ie n a ­ rażona je s t naw ierzch n ia, je s t d ziałan ie zm ian tem p eratu ry. C hodziłoby tu za tem , w eźm y dla przykładu, o zach ow an ie się n aw ierzchni przy zm ian ie tem p era tu ry , to zn a czy o zach ow an ie

się w obec zm ian tem p eratu ry m aterjałów b i­

tu m iczn ych w zw iązk u z m aterjałem m in e ­ ralnym , u ż y ty m na budow ę naw ierzchni. M a­

m y tu taj m ięd zy innem i na m y śli n iejed n a ­ kow e, sto p n ie kurczenia się asfaltu , oraz m a te ­ rjału m in eraln ego i zm ia n y zd oln ości spajania u żytego lep iszcza w stosu n k u do m aterjału m ineralnego. Znane je st np. zjaw isk o, że o ile do szklanej probów ki w iejem y sto p io n y asfalt, lub in n y m a terja ł b itu m iczn y , to po z a sty g n ię ­ ciu narazić zaob serw u jem y ścisłe przyleganie a sfaltu do szk ła, u w id oczn iające się w czy stej, jed n o litej, lśniącej, czarnej p ow ierzchni w y p e ł­

nionej probów ki. O ile teraz b ęd ziem y tak ą pro­

bów kę powroli ozięb iali, to w krótce po przekrocze­

niu pewnej tem p era tu ry bardzo c h a r a k te ry sty cz­

nej dla k ażd ego asfaltu , za u w a ży m y n a ty c h ­ m iast p o w sta w a n ie liczn y ch , najpierw drobnych potem coraz w ięk szych plam ek sreb rzystych na jed n olicie d o ty c h cz a s w yglądającej p ow ierzch ­ ni zetk n ię cia a sfaltu ze szk łem . Szczególn ie w yraźnie w y stęp u je to zjaw isko po zan u rze­

niu probów ki p od w odę. Z jaw isko to , w y w o ­ łane jest w ła śn ie różnicą w spółczynników kurczenia się asfaltu i sz k ła i w yk azu je, że w ty c h w arunkach tem p eratu ry p rzylepność p o m ięd zy szk łem , a asfaltem ju ż n ie istn ieje, a p ow ierzchnie od d zielają się od sieb ie. Po zap rzestan iu o zięb ian ia i po pow rocie do n o r ­ m alnej tem peratur}', te p lam ki jed n ak n ie z n i­

k ają, jeszcze przez bardzo długi okres czasu.

W ty m w yp ad k u p rzylegan ie ta k ie asfaltu do pow ierzchni szk lan ej, w szerszym zakresie tem p eratu r m ożna sp otęgow ać przez różne d odatki.

P odobne zap ew n e zjaw isk o dałob y się z a ­ obserw ow ać i w stosu n k u do a sfa ltu , lub sm o ły , na pow ierzchni każdego in n ego m ineralnego ciała, np. w ap n iak a, b azaltu i t. p. T utaj jednak m eto d y p ęcherzyków oczyw iście nie da się zastosow ać, a to z tego ch ociażb y pow odu, że ty lk o ze szkła m ożna u zysk ać n aczyń k o przezroczyste w rodzaju probów'ki, n a to m ia st z b azaltem , lub w ap n iak iem spraw a je st już inna. pom ijając ju ż n a w e t czyn n ik w łosko- w atości, k tó ry tu taj m oże pew ną rolę odgryw ać.

W ty m w ypadku obserw ację bezpośrednią trzeba zastąp ić jak ąś cechą pośrednią. T ych cech je st oczyw iście k ilk a i na ich p od staw ie m ożna n ie trudno ta k ą obserw ację p orów n aw ­ czą u sk u teczn ić. Z ch w ilą, m ian ow icie, g d y przylepność (siła p rzylegania) p o m ięd zy asfal-

126 1’RZE.M Y S L C H E M IC ZN Y 15 (1931)

tern, a materjałem mineralnym zostanie po­

konana, czy to przez oziębianie i nierówno­

mierne kurczenie się, czy też przez działanie tylko mechaniczne, wówczas oczywiście na­

stępuje. swobodniejsze rozpadanie się masy, co wyrazi się bądź w pękaniu pod takim czy innym naciskiem, bądź też w rozsypywaniu się pod wpływem uderzeń i t. p.

Chodzi zatem o wynalezienie sposobów badań materjałów drogowych, które pozwoli­

łyby na skalę laboratoryjną skwalifikować dany materjal i przewidzieć jego zachowanie się, bez kosztownych i długotrwałych prób

w terenie. '

Przeważający jeszcze do niedawna pogląd, że do określenia przydatności materjałów dro­

gowych wystarcza zbadać, według pewnych ustalonych norm, poszczególne materjaly, sto­

sowane do budowy nawierzchni, dziś już nie może być podtrzymywany, gdyż jak z rozwa­

żań powyższych widać, własności nawierzchni drogowej jako takiej nie są mechaniczną wypadkową własności poszczególnych jej składników, lecz są syntetycznemi własnościami mieszaniny materjałów, użytych do budowy dróg i muszą być jako takie pojmowane i rozwa­

żane. Do laboratoryjnego więc określenia war­

tości materjałów drogowych należy nietylko zbadanie oddzielne materjalu kamiennego i oddzielnie lepiszcza, lecz należy też zorjento- wać się w ich wzajemnym wpływie na później­

sze własności utworzonych agregatów.

W publikacjach z ostatnich paru lat, podających wyniki prób drogowych, autorzy zaczynają już uwzględniać nietylko dane o składnikach nawierzchni, lecz także wyniki badań specjalnie na ten cel uformowanych, lub wycinanych z gotowej nawierzchni próbek w formie brykietów, kostek i t. p. Zwykle jednakże badania, którym poddaje się tworzy­

wa, zwłaszcza stosowane w budownictwie lą- dowem, nie wystarczają tutaj i wysiłki labo- ratorjów drogowych kierują się ku obmyśle­

niu nowych metod badań.

W ostatnich paru latach, w publikacjach laboratorjów, zajmujących się kwest ja mi dro- gowemi, pojawiają się opisy szeregu przyrzą­

dów, służących do formowania próbek* któ­

rych charakter zbliżałby się do charakteru nawierzchni drogowych, oraz opisy specjal­

nych przyrządów, służących do ich badania Z przyrządów starszych, zasługujących na

wzmiankę, wymienimy bębny obrotowe do badań na ścieralność, pomysł i pierwotne w y­

konanie D e v a Pa, które podlegały później licznym modyfikacjom, np. W a w r z y n i o- k a, Chemicznego Instytutu Badawczego i t.p.

Aparat jednak tego typu nadaje się wyłącz­

nie do badania materjałów twardych i kruchych, a więc w pierwszej linji kamieni drogowych, kostek kamiennych, wapniaków krzemiano- wanych i t. p. Wadą bębna i to bardzo poważną jest niemożność otrzymywania wyników, o ile w skład badanej próbki wchodzi materjal, zachowujący stale pewną lepkość. W tym bowiem wypadku odrywający się z próbki pył przylepia się zpowrotem, zacierając zu­

pełnie końcowe wyniki, wyrażające się stratą na wadze badanej próbki. Do podobnego celu służy, choć daje nieco różne wyniki, tarcza obrotowa B o h m e ’g o, istniejąca również w paru modyfikacjach. Oba te przyrządy, pozwalające oceniać ścieralność, jeden tak zwaną wzajemną, drugi ścieralność o szmer­

giel na obracającej się żelaznej tarczy, nie dają wyników pożądanych przy badaniu materja­

łów, stosowanych na nawierzchnie bitumiczne.

Bardziej interesujące prace, dążące do stworzenia laboratoryjnych sposobów badania materjałów drogowych, wykonał berliński urząd: „Technisches Untersuchungsamt bei der Tiefbaudeputation der Stadt Berlin” . Instytucja ta, prowadzi stale nietylko badania poszczególnych składników jezdni, lecz też bada na wytrzymałość bloki wycięte z gotowej już jezdni, oraz próbne kostki uformowane laboratoryjnie przez ubicie próbnej mieszanki dziesięcioma uderzeniami młota normalnego.

Tak jedne, jak i drugie kostki są poddawane szeregowi prób, przedewszystkiem wytrzyma­

łości na zgniatanie, przed i po nasiąknięciu wodą, wytrzymałości na ścieranie, wymraża- niu i paru innym .1) Prowadzone w tej insty­

tucji badania są katalogowane i corocznie publikowane wraz z obserwacjami zachowa­

nia się oddanej do użytku nawierzchni. Bada­

nia tej instytucji dają już pewien obraz za­

chowania się gotowych nawierzchni, jednak i tu widać w ogłoszonych publikacjach pewne niejasności. Drugą interesującą pracą i nowym sposobem badania są próby, podlegające na pomiarze zagłębiania się płaskiej płytki m eta­

*) A sp lialt u. T eer. z. 6. i n a stęp n e (1930),

(1031) 15 P R Z E M Y S L CHE M IC ZN Y 127

low ej, p rz y u życiu odpow iedniej do teg o m a­

sz y n y , w k o stk ę, lub b r y k iet uform ow ane z m asy b a d a n ej1). R ów n ież do p od ob n ych badań, ze sp ecjaln em u w zględ n ien iem tw ardości, słu ­ ży przyrządzili, o b m y ślo n y w m ed jolań sk im In sty tu cie D rogow ym . J e st on zb u d ow an y p od ob n ie do a p aratu do prób tw ardości B r i - n e l l ’a: m ian ow icie m ierzy się zagłęb ien ie, w y g n iecio n e przez kulę o śred n icy 10 cm uderzeniem ciężark a J kg, sp ad ającego z w y ­ sokości 1 to. W ielk ość z agłęb ien ia m ierzy się w ielk ością od cisk ów kalki na p apierze. Tak k alk ę, jak i papier za k ła d a się m ięd zy kulę a m aterjał b a d a n y .2) A p a ra t ten jed n a k nie w zbudził za in teresow an ia, ani też nie znalazł rozpow szechnienia. Duże n a to m ia st z a in tere ­ so w a n ie w y w o ła ł o g ło szo n y przed n ied aw n ym czasem op is aparatu P r e v o s t - H u 1) b a r d- F i e l d ’a 3). P rzyrząd te n s łu ż y do m ierzenia s iły p otrzeb n ej do w y ciśn ięcia w alca z o d p o ­ w iednio u form ow anego b ry k ietu , a za te m do p om iaru w ielk ości sil ścin a ją cy ch i sty c z n y c h , p o trzeb n y ch do zn iszczen ia badanego ciała p róbnego. Do d a w n iejszy ch i m niej u d a n y ch p o m y słó w za liczy ć n a le ży badania robione igłą V i c a t a 4). O statn io rów nież zaczęto zajm ow ać się, c z y sto te o r e ty cz n ie , z a g a d n ie­

niam i n ap ięć p ow ierzch n iow ych , oraz adhezji lep iszcz b itu m icz n y c h n a różn ych m aterja- łach drogow ych , jed n a k prace te zn an e są jed y n ie z krótkich w zm ianek i k om u n ik atów i o ile w iad om o, an i o sta te c z n ie te o r ety czn ie rozw iązane, ani te ż p rak tyczn em i rezu ltatam i u w ieńczone jeszcze n ie z o s ta ły 5). Prócz tego istn ieje szereg przyrząd ów i ap aratów , słu ż ą ­ cy ch do form ow an ia próbek o w łasn ościach jak n ajb ard ziej z b liż o n y ch do praw dziw ej n a ­ w ierzch n i6).

Od dobrej naw ierzch n i, będącej niczem in- n em , ja k m ieszan in ą a sfa ltu i sm o ły lub t.p . z g ru b szym , lu b drob n iejszym łom em k am ien ­ n y m , n a le ż y w y m agać pew nej ela sty czn o ści, oraz zd oln ości do znoszenia n iew ielk ich o d ­ kształceń p la sty c z n y c h , m ogących się sam o- 1) W . 15 i o r h a 11 c r, A sp h a lt u. T ecr 30. 031 ( 1930).

-) K om unikat I s titu to Speriin cn talo Stradale, d el T uring Club M ilano.

3) A sp h a lt u. Teer 29. 930 (1929).

J) II o t z, U ntersucłrangen u ber Teorm ineral- deeken.

5) A sp h alt u. T eer 29. 13 (1929) i 30. 726 (1930).

6) W iad. S tow . Członk. P o lsk . K on gr. Drog.

%■ 35. (1930) i S trassenbau (1929) 385,

c z y n n ie w yrów n yw ać i zacierać. O d k ształce­

nia te nie p ow in n y m ieć tendencji do tw o r ze­

nia rys i p ęknięć głębokich i trw a ły ch . N a leża ło b y w ięc, a b y zd ać sobie spraw ę z o d ­ porności próbki na w yżej w yn ien ion e w p ły w y , badać kruchość i zdolność do p ękania form ow a­

nych próbek, m ając rów nocześnie m ożność przeprow adzania badań w różn ych w arunkach, i p oddaw ania uform ow anych próbek różnym w pływ om a tm o sfery czn y m (T em p eratu ra, i w p ły w w od y).

P ierw szym etap em naszych badań było o- pracow anie sp o so b u form ow ania próbek, sp o ­ sobu, k tó r y b y d aw ał m ożność pełnej repro- d u lctyw n ości, d ając m ożność d ow oln ego po­

w tarzania badań na próbkach, robionych w d o ­ w olnym czasie. F orm ow anie próbek przez ubijanie m iotem norm alnym nie je st sp o so ­ bem zup ełn ie pew nym i zaufania god n ym , to też k orzystając z d ośw iad czeń n aszych , p o czy n io n y ch przy pracach nad krzem ian o­

w aniem , gd zie o tr z y m a liśm y na prasie d o bry- kietow ania b ry k iety o sta ły c h w łasnościach, p o sta n o w iliśm y również i tu ta j form ow ać próbki w a n a lo g iczn y sp o só b 1). F orm ow ania bryk ietów d o k o n y w a liśm y na prasie p recy­

zyjnej O. R i c h t e r a , posługując się m a ­ trycą u w idocznioną na fotograf ji. (rysunek 1).

R ysu n ek 1.

Matryco do b ryk ietow an ia, obok m atrycy w idoczne stemple, i parę go to w y ch b rykietów .

J a k o m aterjału do próbek p ostan ow iliśm y użyć m ieszan ek , sk ład ających się z różnych ga tu n k ó w asfaltów , zm ieszan ych narazie z je d ­ nym stan d artow ym d la nas g a tu n k iem w a p n ia ­ ka „ A ” o n astęp u jących d a n y ch : tw ardość

D— E skali ,,E . P . C .” , n asiąkł i w ość w zględem w od y 5,1% w agow yeh , zaw artość części n ie­

rozp u szczaln ych w H C l i),5% , i o dość du żych

1) P rzem ysł Chem. 14. 132, (1930).

1 ?8 P R Z E M Y S Ł C HEM IC ZN Y 15 (1931)

m ieszan k i, p rzyczem to pęknięcie ch arak tery­

zuje się, albo rozłupaniem się b ryk ietu na dw ie lub tr z y części, lub te ż u tra tą ty lk o w y tr z y ­ m ałości b rykietu i szyb k iem op ad n ięciem , p oczątk ow o p o w o li zagłębiającej się ig ły , aż do całk ow itego przeb icia b ry k ietu , D o ty c h badań o b m y śliliśm y ap arat nieco p o d o b n y do ig ły V i c a t ’a. S am a igła, przebijająca b a d a n y m a ­ terjal, je st pręcikiem sta lo w y m , o śred n icy 1,4 — 1,5 m m . z końcem w y k szta łco n y m w p o ­ sta ci sto żk a o zb ieżn ości około 45°. P roces z a ­ g łęb ian ia się ig ły , dla łatw iejszej obserw acji był n o to w a n y zap om ocą w skazów ki p iszącej, na ob racającym się bębnie.

porach. Z w ap n iak a tego p rzyrząd zaliśm y tłu ­ czeń , z którego do prób brano frakcję, zostającą m ięd z y sita m i o 81 i 225 oczek na 1 cni-.

T ak przyrząd zon y kam ień b ył su szo n y i p od grze­

w an y do 120° i n a stęp n ie m iesza n y z od p ow ied ­ nią ilością b ad an ego a sfa ltu , sto p io n eg o i ogrza ­ nego do tej sam ej tem p eratu ry. M ieszanie u w a ­ ż a liśm y za ukończone z ch w ilą otrzym an ia m ieszan k i o w y g lą d zie je d n o lity m , n ie p o sia d a ­ jącej ju ż w id oczn ych ja śn iejszy ch ziarn k a ­ m ienia, ani te ż w ięk szych sk u p ień bitu m u . U w a g i god n em b y ło to , że p r zy jed n ak ow ych ilościach b itu m u , w y g lą d m ieszan ek b y ł ju ż na oko bardzo ró żn y , za leżn ie od rodzaju u ży te g o b itu m u , oraz w apniaka,

P rzy g o to w a n e m ieszan k i brykietów ano na gorąco, t . zn . po podgrzaniu m a sy do o d p ow ied ­ niej tem p era tu ry (120°), zu żyw ając na k ażd y b ryk iet zaw sze 50 g m aterjału . B ryk ietow an o zaw sze pod tem sam em ciśn ien iem , o d c z y ty ­ w an ym n a p r ecy z y jn y m m an om etrze. D o w s z y s t­

k ich do ty ch cz a so w y ch prób sto so w a liśm y zaw sze ciśnienie 19000 kg, liczon e na całą p ow ierzch n ię b ryk ietu 13,85 c m 2, t. j . około 1 370 kg/cm 2.

J a k k o lw iek ciśn ien ie to m o g ło b y się w yd aw ać nieco zad u że, to jed n a k okazało się ono bardzo k orzystn em , g d y ż , jak to z a u w a ży liśm y , ró ż­

nice w charakterze i zach ow an iu się p rób n ych b ryk ietów b y ły tem w yraźn iejsze, im ciśnienie zastosow an e do b ry k ieto w a n ia było w yższe, z tem jed n ak ow oż zastrzeżen iem , a b y n ie p rze­

kraczało w y trzy m a ło ści k am ien ia i n ie p o w o d o ­ wało m iażd żen ia ziarn.

R ysu n ek 2.

B r y k ie ty ułożone w ed łu g w zrastającej ilości asfaltu . D w a pierw sze od lew ej po przebiciu.

O trzym ane w p o w y ższy s2)osób b ry k iety , przebijane, sto p n io w o zagłęb iającą się pod naporem ob ciążen ia, ig łą '* sta lo w ą w ykazują, jak p rzy p u szcza liśm y i ja k to dośw iadczenia potw ierd ziły, bardzo ch a ra k tery sty czn ą cechę.

M ianow icie po zagłęb ien iu się ig ły , a w ięc po pew nem rozsadzeniu z le p io n y c h b itu m em cząstek w apniaka, pękają one na ściśle ok reślo ­ nej głęb ok ości, ch arak terystyczn ej dla każdej

R ysunek 3.

A parat do przebijania b ryk ietów . Od lew ej: bęben z m echanizm em zegarow ym , w sk azów k ą piszącą,

ig ła ob ciążon a.

Powyższy pomiar uzasadniamy następu­

jąco : oblepione cienką warstwą asfaltu i zle­

pione między sobą ciśnieniem prasy, ziarna kamienne przedstawiają masę niezupełnie wprawdzie jednolitą, ale posiadającą pewną wewnętrzną zwartość i pewną wytrzymałość na odkształcenia, względnie zdolność do w y­

trzymywania pewnych odkształceń lokalnych, które jednak nie odbijają się i nie mają wpływu na całość struktury brykietu.

T aką silą działającą na b rykiet m oże być w łaśnie d ziałan ie naszej ig ły , zagłębiającej się pow oli pod w p ływ em ob ciążen ia. S iły o d k sz ta ł­

cające. w yw ierane przez tę igle i rozsadzające b ryk iet od środka p rom ien isto, są do pew nego m iejsca znoszone przez b ryk iet bez sz k o d li­

w ych sk u tk ów , t. zn . w yb ijan y kanalik tw orzy

(1931) 15 P R Z E M Y Ś L CHEMIC ZNY

W a p n i a k A 2 . 5 % a s f a l t u

C r "

a b

D

3

4

--- . 6

O

R ysunek 4.

P ięć ty p o w y ch w ykresów : od góry w ap n iak : 1. z 2,5% asfaltu , 2. z 5% a sfa ltu , 3. z 7,5% asfaltu.

4. z 10% a sfa ltu , 5._z 12,5% asfaltu , r

a— b — poziom odniesienia, C — p unkt przebicia, C— T) — J głęb ok ość'p rzeb icia.

130 P R Z E M Y S Ł C H E M IC ZN Y 15 (1931)

się k osztem u su w a ją cy ch się ziaren kam ienia, w zględ n ie istn ieją cy c h m ię d zy ziarnam i k a ­ m ienia szczelin i m iejsc w o ln y ch , w y p ełn io ­ n y ch ty lk o a sfa lte m , a w ięc ciałem o charakterze gęstej cieczy , p rzylegającej z pew ną siłą do pow ierzchni k am ien ia. P o przekroczeniu p ew ­ nej g łęb ok ości, już nie w ysta rcza sam a ciągli- w ość i w łasności p la sty c z n e m a sy zbrykie- to w a n e j, w zględnie w a rstw y lep iszcza b itu m icz­

nego i n a stę p u je g w a łto w n e poddanie się sile rozsadzającej, w yrażające się b ąd ź w yraźnem p ęknięciem b ry k ietu , bądź też ty lk o g w altow - nem op ad n ięciem ig ły , św iad czącem o przekro­

czen iu gra n icy w y trz y m a ło ści p la sty czn ej.

P od pojęciem w y trzy m a ło ści p lastyczn ej ro zu m ielib y śm y w ięc zdolność m ieszan ek do idc- gan ia, w pew nej m ierze, p la sty c zn y m o d k szta ł­

ceniom pod w p ły w em m ech a n iczn y ch działań rozsadzających, p rzyczem w łasność ta pozw ala na zach ow an ie całości p o sta ci, niezależn ie od p ew n y ch o d k szta łceń lok aln ych .

L iczb ow ym w yrazem tej w łasności b y ła b y granica w ytrzy m a ło ści p la sty c zn ej, określona głęb ok ością p ow olnego zanurzania się igły, stożk ow o zak oń czon ej, d o sta te czn ie obciążonej w b ry k ie t, od p ow ied n io sp orząd zon y w edług p ew n y ch u sta lo n y ch zasad.

C iekaw ym je st fa k t, że m im o n iek ied y bardzo ró żn y ch czasów zagłęb ian ia się ig ły w b r y k ie ty tej sam ej serji, p u n k ty o sta teczn eg o przebicia leżą zaw sze na tej sam ej głęb ok ości.

W obec togo, że czyn n ik a czasu nie udało nam się d o ty c h c za s jeszcze ściśle op an ow ać, z a sto so ­ w a liśm y narazić ty lk o badanie p u n k tu o sta te c z ­ nego przebicia, ok reślając jed y n ie z grubsza czas, przez ja k i b ryk iet sta w ia ł opór igle.

S k o n stru o w a n y w ięc w C hem icznym I n s t y ­ tucie B a d a w czy m i o p isa n y p ow yżej aparat, słu ży do pom iarów g ra n icy w y trzy m a ło ści p lastyczn ej na b ry k ieta ch u form ow an ych z m as an a lo g iczn y ch do m iesza n ek d rogow ych .

i II III IV v ...~ IX X XI I - X I

R ysu n ek 5.

O lębokości przebić 11 b ryk ietów tej sam ej serji.

O czyw iście m u sim y tu p odkreślić, że o tr z y ­ m yw an e w yniki m ożn a ty lk o w ty m w y p ad k u z e sobą bezpośrednio zestaw iać i p orów nyw ać.

o ile, jak to zre sz tą p rz y w szy stk ich pom iarach k on w en cjo n a ln y ch je st k o n ieczn e, zach ow a się ściśle bez zm ian p ew n e w arunki, ja k ciśn ie­

nie p rzy b ryk ietow an iu , w ielk ość i grubość b ry k ietu , oraz w y m ia ry i zao str zen ie ig ły , w ciągu całej serji pom iarów . D okładność wyników' u zy sk iw a n y ch na p ow yżej o p isa n y m aparacie p rzed sta w ia ry su n ek 5. W y n ik i z b a ­ dań b ryk ietów , o trzym an e przez nas na o p i­

sanym w yżej aparacie, p rzed sta w ia ją się jako k rzyw e spiralne, n aw ijan e na w alce (rysunek 4 str. 129). R ozp atru jąc teg o rod zaju k rzyw ą, w id zim y tam tr z y ch a ra k tery sty cz n e s t r e f y :

1) Strefę, p oczątk ow ego za głęb ian ia się ig ły . Strefa ta je s t praw ie p rzy w szy stk ich b ry ­ k ietach rów na — pom in ąw szy w y p a d k i skrajne, m ian ow icie, b ry k ietó w zw iązan ych z b y t m ałą ilością asfaltu , lub też p rzy u życiu asfaltu bardzo złego g a tu n k u .

2) S trefę środkow ą p ow oln ego, lecz stałego zagłębiania się igły. W ielkość tej str efy jest zasad n iczą cech ą c h a r a k tery sty czn ą .

3) S trefę szy b k ieg o op ad an ia ig ły po p rz e­

kroczeniu g ra n icy w y tr zy m a ło ści p la sty czn ej.

Z aletą teg o sp osob u p racy je s t m ożność dowroln ego dobierania i k om b in ow an ia ze sobą dw óch sk ład n ik ów g łó w n y ch naw ierzch n i, t. zn.

lep iszcza i m aterjału k am ien n ego. P ozw ala on rów nież na b adanie m aterjałów i m ieszan ek , p o zo sta ją c y ch w różnych w arunkach, np. w ró ż­

n ych tem p eratu rach i przy ró ż n y c h stosu n k ach lep iszcza, a dalej na sto so w a n ie danego ziarna k am ien ia z różnem i w y p ełn ien ia m i (F uller), w różn ych stosu n k ach i t. p. R ów n ież i gotow e b ry k iety m ożn a przed w łaściw em badaniem p oddaw ać różn ym w p ływ om , ja k np. w ym ra- żan iu , w ygrzew an iu , m oczen iu w e w o d zie i t .p ., obserw ując zm ia n ę g ran icy ich w ytrzym ałości p la sty c zn e j we w sz y stk ich m ożliw ych tu k o m ­ b in acjach . J u ż p rzy p ierw szy ch próbach, w y ­ k on an ych na n a szy m aparacie z różnem i b ryk ietam i, okazała się bardzo c h a ra k tery sty cz ­ n a rzecz, m ian ow icie, badając b r y k ie ty z tego sam ego m iału k am ien n ego, lecz o coraz to w iększej ilości procentow ej lep iszcza b itu ­ m iczn ego, m ożn a b yło nanosić o trzy m a n e g łę ­ bokości przebicia w u k ład zie: p rocen t asfaltu w m ieszan ce i głęb ok ość p rzebicia i o tr z y m y ­ w ać lin je ch a ra k tery sty czn e, obrazujące z a ­ chow anie się w zajem ne obu składników b ry­

kietów . O dtąd też p o sta n o w iliśm y w yrażać charakter m ieszan ek zap om ocą w łaśnie ty ch

k rzyw ych . (D. c. ».).

(1931) 15 P R Z E M Y S Ł C llE M IC Z N Y 131

Zagadnienia fabrykacji olejów smarowych w Z. S. S. R.

w świetle sowieckiej prasy naftowej

Lc problćnie de la fab rication des h u iles lu b rifian tes d an s PU . R. S. S. d ’aprćs la pressc petrolićre so v ietiq u e I n ż . E m a n u e l D A W I B S 0 N

N ad eszło 15 grudnia 1930.

Za tem at niniejszego artykułu obrano tylko ogólno zagadnienia fabrykacji olejów smarowych, a jako substrat użyto materjałów zawartych w roczniku 192!) czasopism a „N eftianoje Cho- ziajstw o” , wr pierwszym rzędzie podstawowego artykułu prof. S a c h a n o w a. p. t. „Problem y Maslianogo proizw odstw a"x) pozatem publikacji K om isji Naftowej przy Gław G oitop Z.S.S.R., p. t. Problem a M aslianogo diela w S. S. S. R . 2) (S a h c a n o w i S z y p e r o w i c z).

M aterjaly te obejmują okres aż do końca roku 1929.

Zaznaczyć należy, że brane za podstawę publikacje mają. charakter ściśle fachowy i pisane b y ły dla czytelników rosyjskich. Z tego względu w poniżej przytaczanem streszczeniu jest szereg luk, a mogą również być drobne nieścisłości, wy wo­

łane niedostatecznie szczegółowem ujęciem w ory­

ginale rosyjskim . Te jednak usterki kompensuje świadomość, że streszczane prace były przezna­

czone dla użytku wewnętrznego, czyli nie zachodzi obawa, by w nich zbyt subjektyw nie naświetlano problem y w celu urabiania opinji zagranicznej

Podstawowym surowcem do fabrykacji olejów sm arowych w Rosji była w czasach przedwojen­

nych t. zw. lekka ropa balaehańska i sabuńczyń- ska (zagłębie bakińskie), ropa nitko benzynowa m aloasfaltowa o charakterze w ybitnie naftcr.o- wym , zawierająca 0,5% parafiny; e. g. 0,86—0,88.

Ropę tę nazyw ano krótko mianem ropy „olejow ej ", gdyż w sposób technicznie prosty nadawała się do fabrykacji olejów' sm arowych. Mianowicie pozostałość po odciągnięciu benzyny i n a fty ,czy li t. zw. „m azut” (00% na ropę w przybliżeniu) dystylow ano w baterjach kotłow ych przy użyciu dużych ilości pary wodnej i otrzym yw ano w ten sposób różnej smarności cłystylaty od oleju ga­

zowego do ciężkich m aszynowych, względnie lek­

kich cylindrow ych (E100 = około 2) włącznie.

Pozostałość z tej d ystylacji stanow iła t. zw. ole­

jow y gudron (20—25% na ropę) i stosow ana była do celów' opałow ych. D y sty la ty smarowe lekkich rop balachano-sabuńczyńskich rafinowały się do­

brze i jak na przedwojenne stosunki dawały bardzo dobre oleje. Z biegiem jednak czasu złoża lekkich rop balachano-sabuńczyńskich zaczęły się w y­

czerpywać, stawiając przed przemysłem olejów smarowych zagadnienie szukania nowych surow­

ców.

1) N eftia n o je C hoziajstw o 671 — 693. (1929).

2) N e ftja n o je Izd a tełstw o N . T. U . W , S, N , (TI, 3 .S .S .R . (1929).

Ciekawą pod tym względem statystyk ę przy­

tacza W. L. S z y p e r o w i c z, analizując rozwój przem ytlu olejowego w zagłębiu bakiiukicn.1) 2).

Mianowicie punkt kulm inacyjny produkcji „ole­

jow ych’’ rop balachano-sabuńczyńskich przypa­

dał na r. 1901, gdy produkcja tychże w yn osiła 6,76 miljonów l, od tego jednak czasu stale spada, osiągając w r. 1913 (ostatni rok przedwojenny) 3,7 miljonów' /, zaś w r. 1927/28 już tylko 923 ty sięcy t. W r. 1913 przerobiono do gudronu (t. j.

dystylow ano na oleje) 2,1 miljonów l ropy, co w' odniesieniu do całkowitej produkcji „olejowych’’

rop w ynosiło wówczas około 70%, zaś w r. 1927/28 przerobiono na oleje 1,9 miljonów' t ropy, co sta­

nowi ilość dwa razy większą, niż wynosi całkowita produkcja owych podstawowych rop. Z tego jest widocznem, że utrzym anie przedwojennej selekc i .surowca stało się z biegiem czasu zupełnie nieniożliwem. Idąc drogą najmniejszego oporu, za­

częły rafinerje bakińskie „dobierać” do maleją­

cych zasobów lekkich rop bałachano-sabuńczyń- skich ropy, m ożliwie zbliżone do nich co do własności, z gatunków dotychczas uważanych za pośledniejsze (wyższa zawartość parafiny i smolistych części).

W pierwszym rzędzie zastosowano ropy terenu ram anińskiego (teren ten pod względem zawartości parafiny jest pośrednim m iędzy prawie zupełnie bezparafinowym terenem bałaćhańskim i terenem surachańskim, którego ropy posiadają najwyższą w zagłębiu zawartość parafiny około 2,5%). Na terenie ramanińskim drogą szczegółowych baćrń poszczególnych szybów (zbadano przeszło 500 otw o­

rów) wysortowano ropy stosunkowo najlepsze i te m iesza się z daw nym surowcem w stosunku standar­

towym 60% bałaehańsko sabuńczyńskich i 40%

ramanińskich. Powyższa mieszanka nosi nazwę ropy olejowej gatunku I i stanow i obecnie podsta­

wowy surowiec dla fabrykacji olejów, prze­

*) Inż. W . L. S z y p e r o w i c z Sow rem ennojc so sto ja n ie m aslianogo próizw odstw a w A zn efti.

2) Zagłębie b ak iń sk ie produkuje około 85%

całk ow itej p rod u k cji o lejów sm arow ych w Z .S .S .R . i d latego m ożna zgrubsza id en ty fik o w a ć stan g o ­ spodarki olejow ej A zn efti (tru st e k sp lo a tu ją cy z a ­ głęb ie bakińskie i rafinerje bak iń sk o-b atu m sk ie) z ogólno rosyjską. T ein nie m niej p a m ięta ć należy, że produkcja olejów' sm arow ych od b y w a się ta k że w zagłębiu grozneńskim (przez bezpośrednią d y sty - lację z bezparafinow ej, w ysok ob en zyn ow ej i silnie asfaltow ej ropy S tarogrozneńskiej, oraz od niedaw na przez przeróbkę oleju n ieb iesk iego z parafinow o- asfaltow ej rop y N ow ogrozneńskiej. P ozatem istn ieje niew ielk a, lecz jakościow o bardzo dobra produkcja w zagłębiu E m b eńskiem (ropy dossorskie) oraz m in i­

m alna produkcja olejów na K ubaniu z rop K ubańsko Czaro oniorsk ich ,

132 P R Z E M Y S Ł C H E M IC ZN Y 15 (1931)

znaczonych na eksport. D o fabrykacji olejów, przeznaczonych do wewnętrznej konsumcji, sto ­ suje się głównie m ieszankę rop gatunku II, która składa się z pozostałych, zdatnych do fabrykacji olejów; rop ramanińskich ł ) zm ieszanych w s to ­ sunku 1,5 do 1 albo 1 : 1 z ropą terenu B ibi E jbat2).

Hopa bibiejbatska jest silnie sm olista i daje dysty- laty trudno się rafinujące, o ile deflegmacja jest niewystarczająca, D y sty la ty te są jednak nisko- stygne i w m ieszaninie z ropami ramanińskiemi kompenzują poniekąd złą stygność tych ostatnich.

Pozatem przerabia się na oleje w m ałych ilościach t. zw. ciężkie ropy (c. g. 0,930), a więc ciężka bałachańską, której niekiedy dodaje się do m ie­

szanki II i ciężką binagadińską, którą przerabia się oddzielnie. Niektóre ciężkie ro]:>y dają do 40%

wydatku olejów. W edle S z y p e r o w i c z a ropy przerobione na oleje przez bakiński trust Azneft w kam panji 1927/28 składały się z 82,5% m ie­

szanki I, 13,5% m ieszanki II, ciężkiej ropy bała- chańskiej 1,2% oraz binagadińskiej 2,8%.

Powyższe przesunięcia w surowcach w yw o­

łały poważne perturbacje w pracy działów olejo­

wych rafineryj bakińskich, gdyż z jednej strony wprowadziły skomplikowane manipulacje sorto­

wania rop i odpowiedniego ich rozdziału m iędzy poszczególne rafinerje, po drugie zaś postawiły rafinerje przed zagadnieniem utrzym ania jakości produktów, oraz zdolności przeróbczej na dawnym poziomie przy równoczesnem pogorszeniu się su­

rowca, Jak w ynika z dalszych wywodów S z y- p.e r o w i c z a rafinerje Azneftu zwalczają z po­

wodzeniem, acz z dużym wysiłkiem powstałe w nowych warunkach trudności, lecz w usiłowa­

niach swoich ograniczyły się dotychczas do środ­

ków paljatyw nyeh, jak ustaw ienie na kotłacli olejow ych stojących deflegm atorów powietrznych i następnie zwiększenia ilości procentowej red} - stylacji. Tak np. podaje S z y p e r o w i c z , że procent produktów redystylow anych w odnie­

sieniu do ogólnej ilości wyprodukowanych olejów w ynosi obecnie 20%, podczas gdy w r. 1913 w y­

nosił zaledwie 0,3%. llzcc z jasna, że redystylacja wywołana jest również w dużym stopniu zmie- nionemi warunkami rynkowemi. Np. reduko­

wanie szerokich frakcyj olejowych, celem uzyska­

nia dużych wydatków (w koncentracie) ciężkich olejów samochodowych względnie cylindrowych, jest silnie rozpowszechnione. Z powiększeniem się procentu redystylacji zracjonalizowano tę czynność w tym kierunku, że zam iast perjodycznej redystylacji prowadzi się redystylację w baterjach

1) Z datność ilu fab ryk acji olejów n ależy rozu­

m ieć w ty m sen sie, że ropy te m ogą b y ć d y sty lo w a n i1 na o leje m eto d a m i d oty elicza so w em i i na d o ty c h ­ czasow ych u rządzeniach, nie pogarszając zb y tn io o sta teczn y ch prod u k tów . Ściśle jednak rzecz biorąc, m ożna do praw ic w szy stk ich rop zagłębia bakińskiego d ostosow ać m e to d y przeróbcze i aparaturę w ten sposób, b y o trzy m y w a ć o leje sm arow e.

2) Ropa z B ib i-E jb a tu je s t ropą bezparafinow ą siln ie asfaltow ą.

ciągłych. W yjątek stanow i podciąganie ciężkich olejów cylindrowych i inne specjalne czynności.

W zakresie aparatury olejowej zm iany w sto ­ sunku do okresu przedwojennego są nieznaczne.

W okresie porewolucyjnym wybudowano dwie nowe olejowe baterje dystylacyjne, oraz dobudo­

wano do szeregu istniejących bateryj olejowych (t. j. przerabiających mazut na gudron) wstępne ogrzewalniki rurowe (pipę still) zagrzewające mazut do tem peratury dystylacji przed wpro­

wadzeniem do pierwszego kotła baterji. Ogólny stan aparatury dystylacyjnej olejowej wynosił wedle danycłi z 15 marca 1928 r . : dziesięć ba­

teryj ciągłych 1), obejmujących razem 130 kotłów, oraz 16 kotłów' perjodycznych.

Dla porównania podane są cyfry z r. 1913:

kotłów' w ruchu ciągłym 192, oraz perjodycznych 37.

W celu porównania zdolności przeróbczej insta- lacyj obecnych i przedwojennych, podaje dalej S z y- p e r o w'i c z, że podczas gdy w r. 1927/28 dzie­

sięć bateryj przerobiło do końcowych produktów 1,18 miljonów' l mazutu, czyli średnio 118 tysięcy na instalację, to w r. 1913 instalacje zgrupowane w 14 rafinerjach przepracowały 1,3 miljonów t mazutu, a więc średnio tylko 92000 t na jedną grupę. Sam proces dystylacyjny prowadzony jest tak samo jak przed wojną. Stosuje się parę przegrzaną w ilości 100—120% na dystylat, oraz słabą próżnię, około 20% zniżki ciśnienia. W jednej

baterji stosowana jest próżnia 40%.

Omawiając z kolei zagadnienia rafinacji ole­

jów S z y p e r o w i c z konstatuje, że i w tej dziedzinie dotychczas zasadniczych reform nie przeprowadzono i ograniczono się do racjonali­

zowania istniejących urządzeń (agitatorów i t. d.

oraz opracowania m etod rafinowania dystylatów z ciężkich rop asfaltow ych, łatwo emulgujących się przy alkalizacji. Za duży postęp uważa on uruchomienie w skali ruchowej fabrykacji t. zw.

ulepszonych wiskozinów' t. j. oleju cylindrowego z gudronu olejowego rop bałachańskich. Przy nowem postępowaniu rafinuje się gudron olejowy na zim no w roztworze oleju solarowego. Dawniej zaś rafinowrańo gudron w prost (bez rozcieńczania) i to w tem peraturze 60—7 0 ° 2). Otrzymywane obecnie produkty są znacznie jaśniejsze (zielone), odznaczają się w ysoką zapalnością i małą skłon­

nością do koksowania.

1) B aterje ty p u N o b i a o w ielu m ałych kotłach.

-) W zw iązk u ze stosow an ą szeroko p rak tyk ą rafinow ania w ysok ow isk ozn ycli p o zostałości ropnych bez uprzedniego rozcieńczania, rozw inęła się w p rze­

m yśle rosyjsk im bardzo sw o ista m eto d a n eu tra li­

zacji k w aszon ych o lejów (ługow anie jest oczyw iście w d an ym w yp ad k u w y k lu czo n e). M ianow icie po jak- najstaran n iejszym osadzeniu resztek kw asu, pom puje się k w aśny olej do k otła, gd zie zagrzew a się b ezp o ­ średnią parą do 270— 280°. P rzy te m , , p rzed m u ch i­

w a n iu ” n astęp u je zob ojętn ien ie oleju (k osztem o c z y ­ w ista sp alen ia pew nej ilości su b stan cji). M etoda ta uw ażana jest ob ecn ie w R osji z a anachronizm ( S a - c li a u o w określa ją jako b arb arzyń stw o),lecz m im o to jest nadal stosow an ą.