IT8020535A1 - Procedimento per isolare condotti - Google Patents

Description

PROCEDIMENTO PER ISOLARE CONDOTTI

RIASSUNTO

Un condotto metallico isolato con plastica poliuretanica espan sa ? fatto in un procedimento continuo pluristadio in cui uno o pi? strati interni di plastica poliuretanica sono fatti espandere sul condotto e sono almeno parzialmente polimerizzati per formare una schiuma a bassa densit? avente un'alta capacit? di isolamento, e uno strato esterno di plastica poliuretanica e fatto espandere sullo strato interno per fornire uno strato di schiuma ad alta densit?, lo atra to esterno avendo una densit? maggiore di almeno il 25% di quella dello strato interno adiacente, lo spessore dello strato esternp essendo dal 5 al 30% dello spessore totale dell'isolamento espanso.

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un procedimento per isolare termicamente un condotto metallico e riguarda pi? specificamente un pr? cedimento atto a fornire ad un condotto metallico due o pi? strati di isolamento plastico espanso di diverse densit? apparenti e preferibile mente diverse stabilit? termiche, la schiuma avente la densit? pi? bassa essendo adiacente alla superficie del condotto e quella a densit? pi? elevata essendo adiacente alla superficie esterna dell'isolamen to espanso.

E' stato finora proposto di isolare un condotto mediante spruzzo su di esso uno o pi? strati di isolamento plastico formante schiu ma quale poliuretano seguito da polimerizzazione o indurimento e rivestimento o avvolgimento dello strato di isolamento con uno strato protettivo o barriera come descritto ad esempio in Bauer et al., Bre vetto U.S.A. 3.480.495. Lo strato di isolamento espanso risultante da un tale procedimento aveva normalmente una densit? apparente di un valore intermedio in modo che esso presentava delle propriet? rappresentanti un compromesso fra quelle richieste per caratteristiche massime di isolamento termico e quelle per resistenza, resistenza al_ la frantumazione e resistenza all'abrasione massimali. In Henderson et al., Brevetto U.S.A. 4?094?715 ? stato anche proposto di spruzza re il condotto con una composizione liquida formante schiuma, quindi avvolgere la schiuma che cresce con un materiale protettivo a forma di foglio prima del completo indurimento della schiuma crescente in modo tale da aumentare la densit? della schiuma nelle vicinanze della sua superficie esterna. Un notevole svantaggio del procedimento ? che esso ? limitato ad uno strato esterno a forma di foglio protettivo avvolto a spirale che ? applicato sotto tensione per ottenere un aumento evidente della densit? dello strato esterno della schiuma. Un tale procedimento ? di difficile controllo nelle operazioni commercia li poich? la misura dell'aumento della densit? apparente e lo spesso re dello strato ad alta densit? dipendono da diversi fattori critici includenti la temperatura della plastica formante schiuma, la veloci t? di formazione della schiuma della composizione plastica, la veloci t? di polimerizzazione della plastica espansa, la durata del periodo di tempo precedente all'applicazione del foglio protettivo, e la ten sione applicata al foglio protettivo durante l'applicazione. Tutti questi fattori influiscono sul grado di polimerizzazione o di induri mento della plastica espansa prima dell'applicazione del foglio. Inoltre, lo spessore dello strato di aumentata densit? dipende dallo spessore della massa di schiuma a bassa densit? gi? presente e dalla misura in cui essa pu? venire compressa.

La presente invenzione fornisce un procedimento per l'applicazione.ad un condotto di un primo strato di composizione plastica poliuretanica che pu? venire espansa e la sua espansione sul posto per formare un primo strato di plastica espansa avente bassa densit? apparente, da 1,5 a 6 libbre/piede cubo (da circa 0,024 a 0,096 g/cm3 ), quindi l'applicazione sul detto primo strato di un secondo strato di plastica formante schiuma e sua espansione sul posto per formare un secondo strato di plastica espansa avente un'alta densit? apparente.

Poich? lo spessore e la densit? di ciascuno strato sono indipendenti uno dall'altro e possono essere regolati e controllati individualmente, il procedimento della presente invenzione permette l'impiego di uno strato interno avente un alto valore di isolamento termico e basso costo in combinazione con uno strato esterno a resistenza pi? alta e densit? pi? alta, quindi di costo pi? elevato. I due strati insie me forniscono propriet? combinate che sono ottimali per isolamento e per la protezione di un condotto ad un costo globale minimo.

Il grado di differenza della densit? fra gli strati di isolameli to interno e esterno necessario per risultati ottimali varia a secoli da, fra l'altro, del diametro del condotto, dello spessore relativo degli strati, della resistenza minima desiderata, e dal gradiente di temperatura fra il condotto e l?ambiente. Tuttavia, in generale, la densit? apparente dello strato esterno deve essere almeno di 25% mag giore di quella dello strato interno, e lo spessore dello strato esterno deve essere dal 5 al 30% dello spessore totale degli strati di schiuma isolanti. Se desiderato, lo strato interno pu? essere suddiviso in due o pi? strati applicati in sequenza e che presentano differenze nelle propriet? fisiche fra di loro. Nei disegni:

la fig. 1 ? una vista in sezionetrasversale mostrante una forma di esecuzione dell'invenzione; e

la fig. 2 ? una vista in sezione trasversale mostrante un'altra forma di esecuzione.

Nella forma di realizzazione della fig. 1, il condotto metallico 10 ? fornito con uno strato interno 12 a bassa densit? (da 2 a 6 libbre/piede cubo oppure da 0,032 a 0,096 g/cm ) di isolamento espan so di poliuretano rigido avente uno spessore da circa 1 a circa 6 pollici (da 2,54 a 15,24 cm), ed un secondo strato 14 di isolamento espanso di poliuretano rigido avente una densit? almeno di 25% mag giore di quella dello strato 12 e avente uno spessore dal 5 al 30% dello spessore totale degli strati 12 e 14 insieme.

In una forma di esecuzione preferita dell'invenzione, lo stra. to interno di isolamento espanso ? diverso dallo strato esterno o dagli strati esterni non soltanto perch? ha una densit? apparente pi? bassa e quindi una capacit? di isolamento termico pi? alta, ma anche perch? ha una resistenza termica pi? alta, cio? ? stabile a temperature pi? elevate, fino a 350?F (177?C), di quanto lo ? lo strato o gli strati esterni di isolamento espanso, che devono essere stabili soltanto fino ad una temperatura di 200?F (93,5?0).

Una seconda forma di esecuzione ? illustrata nella fig. 2, in cui il condotto 10, progettatoa portare fluidi caldi a temperature da 300 a 350?F (da 149 a l77?C), ? fornito di uno strato di isolamen to interno suddiviso in una prima porzione o strato 20 di isolamento poliuretanico espanso a bassa densit? formulato in modo da essere stabile ad una temperatura fino a 350?F (177?C) ed una seconda por zione o strato 22 approssimativamente dallo stesso poliuretano espanso a bassa densit? ma formulato in modo da essere stabile a temperatu re soltanto fino a 200?F (93,5?0). Lo strato esterno 24 di poliure tano espanso ad alta densit? ha una densit? almeno di 25% maggiore di quella dello strato 20 oppure 22 e ha uno spessore dal 5 al 50% dello spessore totale degli strati 20,22 e 24. In un'altra forma di esecuzione in cui il condotto 10 ?progettato a trasportare fluidi criogenici a temperature molto basse dell?ordine di -200?F (-129?C), lo strato 20 ? formulato in modo da essere semi-rigido invece di rigido per evitare infragilimento e possibile scissione durante l'uso, mentre gli strati 22 e 24 sono formulati in modo da essere di natura convenzionalmente rigida.

Nel praticare il procedimento della presente invenzione, il condotto, che ? di solito acciaio, viene dapprima riscaldato per allontanare umidit? condensata e viene pulito per rimuovere sporcizia, crosta e ruggine. Pu? essere impiegato uno qualsiasi dei procedimenti soliti per pulitura come ad esempio sabbiatura oppure pallinatura, spazzolatura o simili. Se desiderato, si possono impiegare due o pi? di questi procedimenti in combinazione.

In certi casi, pu? essere desiderabile di fornire un rivestimento protettivo anticorrosivo sulla superficie del condotto prima di applicare su di essa la plastica formante schiuma, sebbene ci? non sia essenziale. Qualsiasi rivestimento convenzionale protettivo anticor rosivo pu? essere impiegato come ad esempio nastro adesivo avvolto di polietilene/butile , rivestimento epossidico, adesivo attiva, to a caldo, oppure asfalto. Il materiale termoplastico che pu? essere espanso pu? venire applicato direttamente sul condotto nudo oppure sulla superficie di qualsiasi rivestimento protettivo anticorrosivo precedentemente applicato al condotto. E' solitamente desiderabile che la temperatura del condotto sia pi? elevata della temperatura am biente, la temperatura esatta dipendendo dalla natura e la composizione della composizione plastica formante schiuma. Quest'ultima ? solitamente applicata nella forma di uno spruzzo erogato da un ugello di spruzzatura mentre il condotto viene rotato e fatto avanzare davan ti a vari ugelli. Una qualsiasi di un'ampia variet? di formulazioni adatt e per lacomposizione plastica poliuretanica liquida formante schiuma pu? essere usata a seconda delle precise caratteristiche desiderate nel prodotto finale. Una composizione particolarmente desidera bile ? una miscela liquida di ingredienti che possono reagire per formare poliuretano e includenti un agente schiumogeno convenzionale in una quantit? sufficiente per produrre una schiuma avente la desidera ta densit? apparente, che pu? essere da circa 1,5 a circa 6 libbre per piede cubo (da 0,024 a 0,096 g/cm ). Il primo strato di liquido formante schiuma ? lasciato crescere mediante azione dell'agente schiu mogeno. Lo spessore del primo strato di schiuma pu? variare su un intervallo ampio a seconda degli stessi fattori sopra discussi con rife rimento alla differenza della densit? degli strati isolanti, come ad esempio diametro del condotto e la temperatura alla quale il condotto con il BUO contenuto ? destinato ad operare, ed in generale pu? varia re da circa 1 a circa 6 pollici (da 2,54 a 15,24 cm).

Il secondo strato o strato esterno 14 oppure 24 di composizione plastica liquida formante schiuma viene quindi applicato sulla superficie esterna del primo strato isolante espanso mediante spruzzo in una maniera convenzionale sulla superficie del condotto che ruota e avanza. Il secondo strato pu? essere applicato sul primo prima o do po che quest'ultimo ? stato polimerizzato e persino prima del completamento della formazione di schiuma di quest'ul timo. Preferibilmente esso ? applicato prima della polimerizzazione del primo strato. In una forma di esecuzione, la formulazione della seconda composizione plastica formante schiuma ? diversa dalla prima soltanto per quanto riguarda la quantit? di agente schiumogeno usata ed ? regolata in modo tale da fornire uno strato di isolamento plastio espanso avente una densit? apparente maggiore almeno di 25% di quella del primo strato e uno spessore dal 5 al 30% dello spessore totale di tutti e due strati insieme. In una altra forma di esecu zione, lo strato esterno 14 o 24 pu? presentare una resistenza termica pi? bassa dello strato interno oppure rigidit? pi? alta o tutti e due .

Lo spessore totale di isolamento espanso come pure lo spessore dello strato interno (da circa 1 a 6 pollici oppure da circa 2,54 a 15,24 cm) possono variare, fra l'altro, secondo la differenza o il gradiente di temperatura fra il contenuto del condotto e l'ambiente esterno, il diametro del condotto, e la densit? apparente della schiuma. Per una differenza di temperatura di 75 fino a 270?F (da 41,5 a 150?C ) uno spessore da circa 1 a circa 6 pollici (2,54 fino a 15,24 cm) ? normalmente sufficiente. In generale, quanto maggiore ? la differenza di temperatura fra la conduttura e il suolo, tanto pi? spesso deve essere l'isolamento. Ad esempio, le industrie criogeniche usano normalmente da 3 a 6 pollici (da 7,6 a 15,24 cm) di schiu ma poliuretanica a causa delle pi? grandi differenze di temperature.

Per condotti di olio caldo, la differenza ? solitamente da 100 a l60?F

(da 55,5 a 89 ?C). Per condutture di olio caldo, lo spessore deve normalmente essere da 1 a 2,5 pollici (da 2,54 a 6,4 cm). Un condotto atto a trasportare zolfo fuso sar? provvisto con isolamento espan so avente uno spessore da 2,5 a 3 pollici (da 6,3 a 7,35 cm), lo stra to interno 12 o 20 del quale viene formulato in modo da presentare un'alta resistenza termica, cio? in modo da essere stabile a temperature fino a 300?F (149?C). Un condotto per olio caldo richieder? normalmente, quando sotterrato, uno spessore della schiuma di 2 pollici (5,1 cm)

o meno. La schiuma poliuretanica ha un fattore K estremamente basso, dell'ordine di 0,13 Btu/piede quadrato/ora/?F/pollice

, in contrasto con un fattore K di circa

0,39 per la schiuma di vetro. Ad esempio, nel caso di una schiuma po liuretanica avente una densit? apparente di 3 libbre/piede cubo

(0,048 g/cm3 ) , uno strato spesso 2 pollici (5,1 cm) su un condotto avente un diametro di 6 pollici (15,24 cm) operante ad una differenza di temperatura di 125?F (69,4?0) porta ad una perdita (oppure guadagno) di calore di 5,8 Btu/ora/piede quadrato

Segue una ricetta per fare una schiuma soddisfacentemente rigi

da:

Tutti gli ingredienti eccetto il dilsocianato sono pre-mescolati, il diisocianato essendo aggiunto e mescolato immediatamente prima della formazione di schiuma e spruzzo in un'attrezzatura convenzionale per formare una schiuma rigida avente una densit? apparente di 1,8 libbre/ piede cubo (0,029 g/cm ). La diminuzione della proporzione dell'ageni te diespansione di tricloromonofluorometano porta ad un aumento della densit?. L'aumento dei solidi nella ricetta che precede, come ad esempio mediante aggiunta di 30 parti di metil cellulosa senza aumentare l'agente di espansione aumenta pure la densit? apparente. L'aumentata resistenza termica della schiuma viene raggiunta mediante tecniche convenzionali di formulazione e mediante selezione degli in gredienti, come ad esempio facendo reagire composti contenenti animine aromatiche con gli ingredienti rimanenti come descritto in Wiedermann et al. Brevetto U.S.A. 3.909.465; l'aumentata resistenza alla friabi lit?, anch'essa desiderabile per la schiuma dello strato esterno, pu? essere raggiunto pure mediante selezione di ingredienti poliolici come descritto ad esempio in Fuzesi et al. Brevetto U.S.A. N. 3.928.257 e in Alexander Brevetto U.S.A. N. 3.928.258.

Strati esterni o rivestimenti di qualsiasi tipo desiderato possono essere applicati sullo strato isolante espanso esterno. Ad esempio, lo strato esterno di isolamento espanso pu? essere fornito di uno strato protettivo o barriera contro l'umidit? avvolto o estruso di carta o plastica, ad esempio, polietilene o polipropilene, un in viluppo o strato avvolto di plastica restringibile a caldo che ? fatto restringere suo posto per conformarsi all'isolamento espanso, un rivestimento di resina epossidica liquida polimerizzata suo po sto oppure un rivestimento di mastice bituminoso, oppure uno strato di qualsiasi altro materiale protettivo convenzionale. Tuttavia, gra zie alla natura fortemente resistente alla frantumazione e resistente all'abrasione incorporata nello strato esterno della plastica po liuretanica espansa nella presente invenzione, qualsiasi strato protettivo esterno supplementare deve, nella maggior parte dei casi, for nire soltanto una barriera contro perforazione e penetrazione dell'umidit?

Claims (8)

RIVENDICAZIONI

1. Procedimento per fornire ad un condotto almeno uno strato interno e uno strato esterno di plastica isolante espansa, che comprende l'applicare al detto condotto almeno una composizione di plastica atta ad espandersi formante uno strato interno, l'espandere detta composti zione o ciascuna composizione per formare un rispettivo strato di isolamento plastico espanso avente una densit? apparente da 0,5 a 6,0 libbre/piede cubo (da 0,024 a 0,029 g/cm3 ), l?applicare alla superfieie dello strato interno applicato per ultimo una composizione di pia. stica atta ad espandersi formante uno strato esterno e l'espandere e polimerizzare la composizione formante lo strato ester no per formare uno strato esterno di composizione plastica espansa rigida avente una densit? apparente almeno di 25% maggiore di quella dello strato interno o di qualsiasi strato interno, ed avente uno spessore dal 5 al 30% dello spessore totale degli strati.

2, Procedimento secondo la rivendicazione 1 comprendente ulteriormente l'applicare in precedenza al condotto una o pi? ulteriori composizioni formanti strato interno per formare uno o pi? strati interni ulteriori.

3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il condotto ? un condotto metallico, come ad esempio condotto di acciaio, e compreri dente ulteriormente l'applicazione iniziale al condotto di un rivestimento protettivo anticorrosivo.

4 Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le composizioni plastiche in grado di essere espanse sono composizioni poliuretaniche.

5 Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui lo strato pi? interno di isolamento plastico espanso ? stabile temperature fino a 350?F (177?C) e lo strato esterno o gli strati esterni sono stabili solo fino a temperature di 200?F (93,5?C).

6. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui lo strato pi? interno ? rigido.

7. Procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui lo strato pi? interno ? semi-rigido.

8. Condotto quando isolato mediante il procedimento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti.