PL192921B1

PL192921B1 - Izolowana rura i sposób jej wytwarzania

Info

Publication number: PL192921B1
Application number: PL349444A
Authority: PL
Inventors: Juergen Kellner; Franco Moro; Patrick Robert Andre Rene Morton
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 1998-12-28
Filing date: 1999-12-20
Publication date: 2006-12-29
Also published as: DK1141613T3; CA2352350A1; ATE223013T1; KR20010089719A; EP1141613B1; DE69902693D1; CN1131954C; EP1141613A1; CN1332832A; DE69902693T2; WO2000039497A1; PL349444A1; AU2285400A

Abstract

1. Izolowana rura, znamienna tym, ze zawiera rure wewnetrzna otoczona obudowa, ze znajdujaca sie miedzy nimi pojedyncza jednolita warstwa materialu izolacyjnego obejmujacego pianke poliuretanowa modyfikowana policyjanuranami. PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy wstępnie izolowanych rur i sposobu ich wytwarzania. Bardziej szczegółowo niniejszy wynalazek, dotyczy izolowanych rur, zawierających pojedynczą jednolitą warstwę izolacyjną między wewnętrzną rurą roboczą a zewnętrzną rurą, stanowiącą obudowę oraz sposobu ich wytwarzania.

Izolowane rury stosuje się szeroko, na przykład jako rury do transportu gorących cieczy w instalacjach przemysłowych i rury stosowane do transportu gorącej wody w sieciach ciepłowniczych. Ponieważ woda przeznaczona do transportu w sieciach ciepłowniczych zwykle wykazuje temperaturę do 130°C a w okresie zimowym jej maksymalna temperatura sięga 140°C, izolowana rura, a w szczególności materiał izolujący rurę musi być zdolny do wytrzymania takiej temperatury przez długi czas bez utraty własności izolacyjnych, spowodowanych siłami naprężeń cieplnych. To samo odnosi się do transportu gorącego oleju lub pary, gdzie osiąga się temperatury przekraczające 150°C.

Zwykle stosowanym materiałem izolacyjnym jest twarda pianka poliuretanowa. Taka pianka zwykle wykazuje temperaturę mięknienia około 150-160°C. Stwierdzono, że gdy taka twarda pianka jest wystawiona na działanie temperatur 140°C lub wyższych przez dłuższy czas, wpływa to ewentualnie na własności izolacyjne pianki.

Zatem celem było opracowanie materiału izolacyjnego o znacznie wyższej temperaturze mięknienia a stąd o wyższej odporności cieplnej i który wykazywałby także doskonałe własności izolacyjne. Równocześnie jednak ten materiał powinien dać się przetwarzać znanymi technologiami wytwarzania rur z izolacją wstępną.

Znane technologie wytwarzania izolowanych rur obejmują technologie wypełniania rur w sposób ciągły i nieciągły. Technologie takie są znane w technice. Technologie wypełniania rur w sposób nieciągły obejmują technologię odlewania ze wzrostem, technologię zalewania od góry, technologię wypełniania w poziomie z zalewaniem w punkcie środkowym, technologię zalewania z wyciąganiem oraz technologię z wyciąganiem lancy. Najczęściej stosuje się technologię odlewania ze wzrostem i technologię zalewania od góry. W tych technologiach rurę przeznaczoną do wypełnienia umieszcza się pod kątem do poziomu i mieszaninę poliuretanu do spieniania wtryskuje się do przestrzeni między rurą wewnętrzną i obudową odpowiednio od góry na górnej stronie rury, po czym wewnątrz przestrzeni zachodzi reakcja spieniania. Nieciągły sposób wypełniania wymaga receptury pianki o bardzo dobrych własnościach płynięcia, tak aby całe wnętrze napełnione zostało pianką z uzyskaniem równocześnie jednakowego rozkładu własności pianki. Problem, z którym często należy się liczyć, stanowi zwłaszcza ten równomierny rozkład własności pianki.

Ciągłe technologie wypełniania rur obejmują technologie ciągłego natrysku, technologie ciągłego odlewania i technologie ciągłego formowania. W przypadku technologii ciągłego natrysku mieszaninę reakcyjną do spieniania natryskuje się na zewnątrz obracającej się rury. Pianka musi szybko reagować tak, aby pianka dobrze przywierała do powierzchni rury wewnętrznej i nie odpadała. W celu uzyskania wymaganej grubości izolacji można natryskiwać wiele różnych warstw pianki z różnych głowic natryskowych. Dookoła warstwy izolacyjnej zwykle nakłada się rurę obudowy z polietylenu o wysokiej gęstości (HDPE). Technologia ciągłego odlewania jest podobna do technologii natrysku, z tym wyjątkiem, że spieniana mieszanina nie jest natryskiwana lecz nalewana na obracającą się rurę. Technologia ciągłego formowania na koniec, obejmuje nalewanie mieszaniny do spieniania na folię materiału zdolnego do uniesienia tej mieszaniny, przy czym folia ta umieszczana jest bezpośrednio pod wewnętrzną rurą roboczą. Rura i folia wprowadzane są w sposób ciągły do walcowej sekcji formującej. Po nalaniu spieniającej się mieszaniny na warstwę folii, folię owija się dookoła rury wewnętrznej przed jej wprowadzeniem do sekcji formowania. Mieszanina reakcyjna do spieniania ekspanduje w przestrzeni między folią i rurą środkową. Główną korzyść tej technologii stanowi fakt, że nie stosuje się prawie żadnego zewnętrznego opakowania dla pianki. Na końcu sekcji formowania wytrzymałość mechaniczna pianki powinna być wystarczająco wysoka. Tak otrzymany kompozyt wstępnie zaizolowanej rury wyposaża się następnie w zewnętrzną obudowę, na przykład, przez wprowadzenie jej do sekcji wytłaczania, gdzie wytłacza się dookoła niego obudowę z dającego się wytłaczać termoplastycznego materiału, np. HDPE, lub przez owijanie taśmy materiału termoplastycznego dookoła rurowego kompozytu w podwyższonej temperaturze z następującym dalej chłodzeniem. W przypadku ciągłych technologii izolowania rur, rury można ciąć na dowolne pożądane długości. Własności płynięcia mieszanin do spieniania nie muszą być tak dobre jak w przypadku nieciągłych technologii wypełniania, ponieważ mieszaniny powinny płynąć tylko dookoła a nie wzdłuż rury wewnętrznej. W przyPL 192 921 B1 padku technologii wypełniania nieciągłego z drugiej strony, mieszaniny do spieniania muszą płynąć zarówno dookoła jak i wzdłuż rury wewnętrznej. Korzyściami wynikającymi z ciągłych technologii izolacji rur są wysoka wydajność produkcji i równomierny rozkład własności izolacyjnych. Ponadto uzyskać można zmniejszenie kosztów przez zmniejszenie gęstości pianki wypełniającej i cieńszą obudowę zewnętrzną. Można znacznie zmniejszyć grubość rury stanowiącej obudowę zewnętrzną, ponieważ obudowę tę nakłada się dopiero po zajściu ekspansji pianki, tak, że nie musi ona wytrzymać wysokiego ciśnienia wynikającego ze wspomnianej ekspansji pianki. Może to prowadzić do dużej obniżki kosztów szczególnie w przypadku rur o dużej średnicy.

Wiadomo, że twarde pianki poliuretanowe modyfikowane poliizocyjanuranami (pianki PIR/PUR) wykazują wysokie temperatury mięknienia, bardzo dobrą odporność cieplną i doskonałe własności trudnopalne. Własności izolacyjne pianek PIR/PUR są podobne do własności twardych pianek poliuretanowych. Jednak własności płynięcia prekursorowej mieszaniny PIR/PUR do spieniania są bardzo złe. Z tego powodu ich wykorzystywanie w sytuacjach wymagających pewnych własności płynięcia, takich jak w przypadku rur wstępnie izolowanych, z pojedynczą jednolitą warstwą izolacyjną i wytwarzanych w pojedynczym etapie wypełniania, w którym spieniana mieszanina musi płynąć dookoła rury wewnętrznej zanim ulegnie spienieniu do końcowej pianki, nigdy nie były brane pod uwagę. Ponadto, dla technologii nieciągłego wypełniania rur mieszanina do spieniania musi płynąć wzdłuż rury wewnętrznej wymagając jeszcze lepszych własności płynięcia. W konsekwencji dotychczas generalnie przyjmowano, że pianki PIR/PUR nie mogą być stosowane do wytwarzania wstępnie izolowanych rur wytwarzanych fabrycznie, zawierających pojedynczą jednolitą warstwę izolacyjną z pianki PIR/PUR sposobem z pojedynczym etapem wypełniania.

Obecnie niespodziewanie stwierdzono, że jest możliwe wytwarzanie takich wstępnie izolowanych rur. Bardziej szczegółowo stwierdzono, że można wytwarzać wstępnie izolowane rury z pojedynczą jednolitą warstwą izolacyjną pianki PIR/PUR w procesie ciągłym angażującym pojedynczy etap wypełniania, takim jak sposób ciągłego formowania lub sposób z ciągłym natryskiem lub polewaniem na obracającą się rurę z wykorzystaniem szczególnej mieszaniny do spieniania. Stosownie do tego, niniejszy wynalazek dotyczy wstępnie izolowanej rury obejmującej rurę wewnętrzną otoczoną obudową i zawierającej między nimi pojedynczą jednolitą warstwę materiału izolacyjnego składającego się z pianki poliuretanowej modyfikowanej poliizocyjanuranami.

W opisie patentowym USA Nr 4 307 756 ujawniona została rura izolowana cieplnie, zawierająca wewnętrzną rurę metalową, folię metalową lub taśmę uformowaną w postaci rury zewnętrznej, przestrzeń odległościową na rurze wewnętrznej do podtrzymania rury zewnętrznej i do utrzymania wolnej przestrzeni między rurą wewnętrzną a rurą zewnętrzną i piankę poliuretanową modyfikowaną izocyjanuranami wewnątrz wspomnianej przestrzeni i syntetyczną owijkę z materiału trudnopalnego na metalowej rurze foliowej.

W izolowanej rurze według obecnego wynalazku nie ma żadnych przestrzeni odległościowych między rurą wewnętrzną i obudową: istnieje tylko warstwa izolacyjna z pianki poliuretanowej modyfikowanej poliizocyjanuranami między wspomnianą rurą i obudową, która to warstwa izolacyjna składa się z pojedynczej jednolitej warstwy pianki. Stosownie do tego, w przeciwieństwie do rury ujawnionej w opisie USA Nr 4307 756 izolowana rura według wynalazku zawiera jedną jednorodną warstwę izolacyjną bez jakichkolwiek przerw w jej strukturze.

Przedmiotem wynalazku jest izolowana rura, zawierająca rurę wewnętrzną otoczoną obudową, ze znajdującą się między nimi pojedynczą jednolitą warstwą materiału izolacyjnego obejmującego piankę poliuretanową modyfikowaną policyjanuranami, przy czym obudowa jest z polietylenu o wysokiej gęstości lub stali.

Przedmiotem wynalazku jest także sposób ciągłego wytwarzania określonej wyżej izolowanej rury polegający na tym, że spieniającą się mieszaninę, składającą się ze składnika poliolowego, składnika poliizocyjanianowego, w takiej ilości, żeby wskaźnik izocyjanianowy wynosił co najmniej 150, co najmniej jednego katalizatora poliizocyjanuranów i ewentualnie jednego lub więcej katalizatora poliuretanowego i chemikalia pomocnicze kontaktuje się w sposób ciągły z zewnętrzną powierzchnią rury wewnętrznej i pozwala ekspandować do postaci pianki poliuretanowej modyfikowanej poliizocyjanuranami, po czym dookoła tej pianki poliuretanowej modyfikowanej policyjanuranami nakłada się obudowę.

Składnik poliizocyjanianowy dodaje się w takiej ilości aby wskaźnik izocyjanianowy mieścił się w zakresie od 200 do 500.

PL 192 921 B1

Sposób według wynalazku polega na tym, że nalewa się w sposób ciągły spieniającą się mieszaninę na folię umieszczoną pod rurą wewnętrzną, która jest zdolna do uniesienia spieniającej się mieszaniny i jest zasadniczo obojętna w stosunku do tej mieszaniny, przy czym mieszanina ta składa się ze składnika poliolowego, składnika poliizocyjanianowego, w takiej ilości, żeby wskaźnik izocyjanianowy wynosił co najmniej 150, co najmniej jednego katalizatora poliizocyjanuranów i ewentualnie jednego lub więcej katalizatorów poliuretanów i chemikaliów pomocniczych, wprowadza się w sposób ciągły rurę wewnętrzną i folię noszącą na sobie spieniającą się mieszaninę do sekcji formowania z owijaniem folii dookoła rury wewnętrznej, umożliwiając spieniającej się mieszaninie przereagowanie i ekspandowanie w przestrzeni między rurą wewnętrzną a folią w obrębie sekcji formowania, uzyskując kompozyt rury opuszczający sekcję formowania, nakłada się obudowę dookoła kompozytu rury, schładza się kompozyt rury, w celu uzyskania izolowanej rury i tnie się izolowane rury na pożądaną długość.

W sposobie tym stosuje się folię wykonaną z polietylenu.

Etap nakładania obudowy dookoła kompozytu rury realizuje się przez przepuszczanie kompozytu rury przez strefę wytłaczania, w której dookoła kompozytu rury wytłacza się obudowę z materiału termoplastycznego, przy czym jako materiał termoplastyczny stosuje się polietylen wysokiej gęstości, a wraz z folią stosowana jest folia stalowa, przy czym folia stalowa umieszczona jest w taki sposób, że po owinięciu folii i folii stalowej dookoła rury wewnętrznej w etapie ciągłego wprowadzania rury wewnętrznej i folii noszącej na sobie spieniającą się mieszaninę do sekcji formowania z owijaniem folii dookoła rury wewnętrznej, folia stalowa tworzy warstwę zewnętrzną, po czym folię stalową spawa się/zgrzewa i ewentualnie faluje w etapie nakładania obudowy dookoła kompozytu rury.

Pojedyncza jednolita warstwa pianki poliuretanowej modyfikowanej polizocyjanuranami uzyskiwana jest jak to wskazano wyżej przez spienianie mieszaniny zawierającej składnik poliolowy, składnik poliizocyjanianowy, w takiej ilości, żeby wskaźnik izocyjanianowy wynosił przynajmniej 150, co najmniej jeden katalizator tworzenia poliizocyjanuranów i ewentualnie jeden lub więcej katalizatorów tworzenia poliuretanów i chemikalia pomocnicze.

Składnik poliolowy może stanowić dowolny polieteropoliol lub poliestropoliol znany jako nadający się do wytwarzania twardych pianek poliuretanowych i pianek PIR/PUR. Określenie „polieteropoliol stosowane w związku z tym odnosi się do polioli zawierających łańcuchy poli(tlenku alkilenowego), które to poliole są otrzymywane zwykle w reakcji inicjatora w postaci związku polihydroksylowego lub poliaminy z przynajmniej jednym tlenkiem alkilenowym i ewentualnie innymi składnikami. Określenie „poliestropoliol” odnosi się do polioli zawierających wiązania estrowe w łańcuchu polimerowym. Jeden ze sposobów wytwarzania takich polioli stanowi, na przykład, poddanie reakcji kwasu wielokarboksylowego lub bezwodnika kwasu wielokarboksylowego ze związkiem wielowodorotlenowym. Określenie „ciężar cząsteczkowy” stosowane w opisie odnosi się do średniego liczbowo ciężaru cząsteczkowego.

Odpowiednie poliestropoliole obejmują dwufunkcyjne aromatyczne poliestropoliole. Jedną z kategorii takich zwykle stosowanych poliestropolioli są poliestropoliole wytwarzane z bezwodnika ftalowego i glikolu dietylenowego. Inna kategoria wykorzystuje jako surowiec albo ciężkie pozostałości z wytwarzania tereftalanu dimetylu lub skrawki z odzyskiwanego poli(tereftalanu etylenowego) (PET).

Odpowiednie polieteropoliole wykazują typowo funkcyjność od 2 do 8, odpowiednio od 3 do 6 i ciężar cząsteczkowy do 3000, odpowiednio do 2000 a bardziej korzystnie od 250 do 1000 i liczbę hydroksylową przynajmniej 120 mg KOH/g, korzystnie przynajmniej 200 mg KOH/g a bardziej korzystnie od 300 do 600 mg KOH/g. Takie polieteropoliole są dobrze znane w technice i typowo stanowią addukty tlenków alkilenowych z inicjatorami takimi jak sacharoza, sorbit, pentaerytryt, gliceryna, bisfenol A i mieszaniny dwu lub więcej spośród nich. Najczęściej stosowanymi tlenkami alkilenowymi są tlenek propylenu i tlenek etylenu. Składnik poliolowy może składać się także z mieszaniny dwu lub więcej wyżej wymienionych twardych polioli, o ile tylko średnia funkcyjność, liczba hydroksylowa i ciężar cząsteczkowy znajdują się w przedziale wielkości określonych wyżej.

Wskazany wyżej składnik poliizocyjanianowy może stanowić dowolny poliizocyjanian, o którym wiadomo, że nadaje się do wytwarzania twardych pianek poliuretanowych. Odpowiednio stosowane są aromatyczne poliizocyjaniany a mogą być stosowane dowolne di-, tri-, tetra- i wyżej funkcyjne poliizocyjaniany aromatyczne. W opisie patentowym EP-A-0 778 302, na przykład, podana została lista odpowiednich poliizocyjanianów. Korzystne poliizocyjaniany stanowią 2,4-i 2,6-diizocyjaniany toluenu oraz ich mieszaniny; 4,4'-diizocyjaniany difenylometanu (MDI), poliazocyjaniany polifenylenopolimetylenu i polimeryczny MDI oraz mieszanina poliizocyjanianów z MDI jako głównym składnikiem.

PL 192 921 B1

Poliizocyjanian stosuje się w takiej ilości, żeby wskaźnik poliizocyjanianowy wynosił co najmniej 150, korzystnie od 150 do 600, bardziej korzystnie od 200 do 500 a najbardziej korzystnie od250 do 450. Jak to jest dobrze znane w technice, wskaźnik izocyjanianowy jest określony jako stukrotny stosunek równoważnikowy grup izocyjanianowych do aktywnych atomów wodoru, takich jak atomy zawarte we wskazanym wyżej składniku poliolowym i wodzie. Poliazocyjanian powinien być stosowany w nadmiarze w stosunku do poliolu i wody w celu umożliwienia powstania struktur izocyjanurowych.

Zawartość jednego lub więcej katalizatorów tworzenia wiązań izocyjanurowych (lub katalizatorów trimeryzacji) jest istotna. Odpowiednie katalizatory tworzenia poliizocyjanuranów są dobrze znane w technice i obejmują octan sodu, oktanian potasu lub octan potasu, np. rozpuszczony w glikolu dietylenowym i silnie zasadowe materiały, takie jak czwartorzędowe sole amoniowe i tris(dimetyloaminopropylo)triazyna. Katalizatory tworzenia poliuretanów, które można ewentualnie stosować jako (część) wskazanego wyżej składnika mieszaniny mogą stanowić dowolne znane katalizatory reakcji tworzenia poliuretanów znane jako nadające się w produkcji uretanów. Odpowiednie katalizatory stanowią katalizatory opisane np. w opisach patentowych EP-A-0 358 282 i US-A-5011908 i obejmują trzeciorzędowe aminy, sole kwasów karboksylowych i katalizatory metaloorganiczne. Przykładami odpowiednich amin trzeciorzędowych są trietylenodiamina, N,N-dimetylocykloheksyloamina, N-metylomorfolina, dietyloetanoloamina, dietanoloamina, dimetylobenzyloamina i dimetylocykloheksyloamina. Odpowiednie katalizatory metaloorganiczne obejmują oktanian cyny(II), oleinian cyny(ll), octan cyny(II), laurynian cyny(II), oktanian ołowiu, naftenian niklu i dichlorek dibutylocyny. Dalsze przykłady katalizatorów metaloorganicznych są opisane w opisie patentowym US-A-2 846 408. Oczywiście mogą być także stosowane mieszaniny dwu lub więcej spośród wyżej wymienionych katalizatorów.

Ilość katalizatora tworzenia polizocyjanuranów i katalizatora tworzenia poliuretanów, jeśli w ogóle jest zawarty, zwykle wynosi w zakresie od 1,0 do 0,8 części wagowych (pbw), bardziej korzystnie 2,0 do 5,0 pbw na 100 części wagowych składnika poliolowego.

Odpowiednie środki porotwórcze (część składnika obejmującego chemikalia pomocnicze) stanowią składniki stosowane konwencjonalnie podczas wytwarzania twardych pianek poliuretanowych i obejmują one wodę, częściowo fluorowcowane alkany, alifatyczne alkany i alicykliczne alkany. Można stosować także i całkowicie fluorowcowane alkany, lecz są one mniej zalecane ze względu naich efekt niszczenia ozonu. Konkretne przykłady odpowiednich środków porotwórczych obejmują więc wodę, 1-chloro-1,1-difluoroetan, cyklopentan, cykloheksan, n-pentan, izopentan i mieszaniny dwóch lub więcej spośród nich. Stwierdzono, że szczególnie użyteczna okazała się kombinacja wody z jednej strony i n-pentanu lub cyklopentanu z drugiej strony. Ilość stosowanego środka porotwórczego może wahać się w zakresie od 0,1 do 10 części wagowych na 100 części wagowych poliolu dla wody i 0,1do 40 części wagowych na 100 części wagowych poliolu w przypadku częściowo fluorowcowanych węglowodorów, alifatycznych alkanów i alicyklicznych alkanów. Ponadto, można stosować także niskowrzące środki porotwórcze, które dają efekt spieniania. Przykłady takich środków spieniających obejmują ciekły dwutlenek węgla, HFC-134a (1,1,1,2-tetra-fluoroetan) i HFC-152a (1,1-difluoroetan).

Środki pomocnicze tworzące obok środków porotwórczych ten składnik stanowią środki zwykle stosowane i mogą one obejmować stabilizatory piany, środki zmniejszające palność, środki barwiące i napełniacze. Na przykład, jako stabilizatory piany stosowane są często krzemoorganiczne środki powierzchniowo czynne.

Obudowę izolowanej rury według wynalazku może stanowić dowolny materiał znany, jako nadający się do tego celu. Zalecane i najczęściej stosowane materiały do tego celu to polietylen o wysokiej gęstości (HDPE), polietylen o niskiej gęstości (LDPE), liniowy polietylen o niskiej gęstości (LLDPE) i stal.

Izolowana rura według wynalazku w zasadzie może posiadać dowolną pożądaną długość i średnicę zależnie od zastosowania, do którego jest przeznaczona. Ponieważ izolowana rura może być wytwarzana w procesie ciągłym, jej długość może zmieniać się w szerokim zakresie. Stwierdzono, że dla celów wynalazku jest szczególnie użyteczne, aby rury miały długość co najmniej 3 metry, korzystnie od 4 do 25 metrów a bardziej korzystnie od 6 do 16 metrów. Ich średnice zewnętrzne mogą odpowiednio wahać się od 10 cm do 1,5 metra. Podczas wytwarzania sposobem ciągłego formowania średnica zewnętrzna waha się normalnie od 10 do 25 cm. Można uzyskać jednak dobrą jakość i przy większych średnicach (do 50 cm), gdy zastosuje się dwie lub więcej jednostek podających pianę (tzn. głowic mieszających). Technologie wykorzystujące natrysk spieniającej się mieszaniny na obra6

PL 192 921 B1 cającą się rurę są bardziej odpowiednie dla rur o większych średnicach (do 1 metra), podczas gdy technologie angażujące nalewanie spieniającej się mieszaniny na obracającą się rurę mogą być stosowane także dla mniejszych średnic, podobnie jak przy technologii ciągłego formowania.

Jak już stwierdzono uprzednio, wynalazek dotyczy także sposobu ciągłego wytwarzania izolowanych rur, w którym spieniającą się mieszaninę zawierającą: składnik poliolowy, składnik poliizocyjanianowy, w takiej ilości, żeby wskaźnik izocyjanianowy wynosił przynajmniej 150, co najmniej jeden katalizator tworzenia poliizocyjanuranów i ewentualnie jeden lub więcej katalizatorów tworzenia poliuretanów i chemikalia pomocnicze w sposób ciągły doprowadza się do kontaktu z zewnętrzną powierzchnią rury wewnętrznej i pozostawia do ekspandowania do postaci pianki poliuretanowej modyfikowanej poliizocyjanuranami, po czym dookoła tej pianki poliuretanowej modyfikowanej polizocyjanuranami nakłada się obudowę. Doprowadzenie do kontaktu spieniającej się mieszaniny z zewnętrzną powierzchnią rury wewnętrznej może zachodzić albo przez nakładanie spieniającej się mieszaniny bezpośrednio na zewnętrzną powierzchnię rury wewnętrznej albo przez nakładanie spieniającej się mieszaniny najpierw na folię umieszczoną pod rurą wewnętrzną i następnie owijanie tej folii dookoła wspomnianej rury wewnętrznej, doprowadzając przez to spieniającą się mieszaninę do kontaktu z powierzchnią zewnętrzną rury wewnętrznej.

Powyższy sposób może angażować technologie ciągłego natrysku, technologie ciągłego odlewania i technologie ciągłego formowania. Dla celów obecnego wynalazku okazało się jednak szczególnie użyteczne stosowanie technologii ciągłego formowania.

Zgodnie ze sposobem według wynalazku, izolowaną rurę zawierającą pojedynczą jednolitą warstwę materiału izolacyjnego obejmującego piankę poliuretanową modyfikowaną poliizocyjanuranami, wytwarza się w etapach (określonych dla lepszej ilustracji literami a-f), które obejmują:

a) ciągłe nalewanie spieniającej się mieszaniny na folię umieszczoną pod rurą wewnętrzną, która jest zdolna do uniesienia spieniającej się mieszaniny i jest zasadniczo obojętna w stosunku do tej mieszaniny, przy czym wspomniana mieszanina składa się z składnika poliolowego, składnika poliizocyjanianowego, w takiej ilości, żeby wskaźnik izocyjanianowy wynosił co najmniej 150, co najmniej jednego katalizatora tworzenia poliizocyjanuranów i ewentualnie jednego lub więcej katalizatorów tworzenia poliuretanów i odpowiednich chemikaliów pomocniczych, (b) ciągłe wprowadzanie rury wewnętrznej i folii noszącej na sobie spieniającą się mieszaninę do sekcji formowania, owijając folię dookoła rury wewnętrznej, (c) umożliwienie spieniającej się mieszaninie przereagowanie i ekspandowanie w przestrzeni między rurą wewnętrzną a folią w obrębie sekcji formowania, przez co uzyskuje się kompozyt rury opuszczający sekcję formowania, (d) nakładanie obudowy dookoła kompozytu rury, (e) schładzanie kompozytu rury, w celu uzyskania izolowanej rury i (f) cięcie izolowanych rur na pożądaną długość.

Folia, na którą nakłada się spieniającą się mieszaninę powinna być wystarczająco wytrzymała, aby unieść tę mieszaninę. Odpowiednie materiały foliowe obejmują na przykład folie polietylenowe lub polipropylenowe, wśród których zalecane są folie polietylenowe. Szczególnie odpowiednie dla tego celu okazały się folie polietylenowe obrabiane wyładowaniami koronowymi.

W etapie (b) powyższego procesu, rurę wewnętrzną i folię prowadzi się odpowiednio podczas wprowadzania do sekcji formowania utrzymując w odpowiedniej równej odległości. Przed wejściem do sekcji formowania folię odpowiednio owija się do postaci walcowej dookoła rury wewnętrznej.

W etapie (c) izolacyjna warstwa PIR/PUR formowana jest do postaci pożądanego walcowatego kształtu. W wyniku tego uzyskuje się kompozyt rury zawierający rurę wewnętrzną otoczoną przez izolacyjną warstwę pianki PIR/PUR i z folią jako warstwą zewnętrzną.

W etapie (d) dookoła kompozytu rury z etapu (c) nakłada się obudowę. Nakładanie obudowy dookoła kompozytu rury zachodzi w podwyższonej temperaturze, tzn. w temperaturze wystarczająco wysokiej aby umożliwić właściwe przetwórstwo materiału obudowy i zapewnić prawidłową adhezję obudowy do warstwy izolacyjnej. Etap (d) może, na przykład, obejmować przepuszczanie kompozytu rury otrzymanego w etapie (c) przez strefę wytłaczania, w której dookoła kompozytu rury wytłacza się obudowę z odpowiedniego materiału termoplastycznego. Alternatywnie, zewnętrzną obudowę można nakładać przez nawijanie taśmy materiału termoplastycznego w podwyższonej temperaturze dookoła kompozytu rury z etapu (c). Stosowany materiał termoplastyczny stanowi odpowiednio HDPE, podczas gdy inne odpowiednie materiały obejmują LDPE i LLDPE.

PL 192 921 B1

Jeszcze inną wersję etapu (d) stanowi nakładanie stalowej obudowy dookoła kompozytu rury otrzymanego w etapie (c). Odpowiedni sposób realizacji tego zamierzenia stanowi zastosowanie folii stalowej umieszczonej pod folią, na którą nalewa się spieniającą się mieszaninę w etapie (a). Folię stalową układa się w taki sposób, że po złożeniu folii i folii stalowej dookoła rury wewnętrznej w etapie (b), folia stalowa tworzy warstwę zewnętrzną, po czym w etapie (c) zachodzi spienianie pianki a folię stalową spawa się/zgrzewa i ewentualnie faluje w etapie (d). Wten sposób w procesie ciągłego formowania można otrzymać stalową obudowę.

W wyniku procesu opisanego wyżej, po ochłodzeniu w etapie (e) i pocięciu w etapie (f) uzyskuje się izolowaną rurę z izolacyjną warstwą pianki PIR/PUR. Sposób jest szczególnie użyteczny do stosowania na skalę przemysłową do wytwarzania fabrycznie wytworzonych izolowanych rur.

Wynalazek jest następnie zilustrowany przykładami, bez ograniczania zakresu wynalazku do tych szczególnych postaci wykonania.

Przykłady 1-3

Spieniającą się kompozycję o składzie jak to wskazano w tabeli 1 nalewano na folię polietylenową obrabianą wyładowaniami koronowymi w ciągłym urządzeniu do formowania, składającym się z walcowej sekcji formującej, sekcji chłodzenia i sekcji cięcia.

Stosowane składniki stanowiły:

Poliol A: alifatyczny twardy poliol bazujący na tlenku propylenu wykazujący liczbę hydroksylową 380mg KOH/g, ciężar cząsteczkowy około 640 i funkcyjność 4,25.

Poliol B: aromatyczny twardy poliol bazujący na tlenku propylenu wykazujący liczbę hydroksylową 510 mg KOH/g, ciężar cząsteczkowy około 470 i funkcyjność 4,25.

Poliol C: alifatyczny poliol bazujący na tlenku propylenu wykazujący liczbę hydroksylową 450mg KOH/g, ciężar cząsteczkowy około 620 i funkcyjność 4,9.

STEPANPOL PS2352: poliestropoliol z firmy Stepan oparty na bezwodniku ftalowym i glikolu dietylenowym o liczbie hydroksylowej 235 mg KOH/g i funkcyjności 2,0 (STEPANPOL oznacza nazwę handlową).

CARADATE 30: polimeryczny MDI z firmy Shell (CARADATE oznacza nazwę handlową).

DABCO DC193: silikonowy środek powierzchniowo czynny z firmy Air Products (DABCO oznacza nazwę handlową).

JEFFCAT TR: katalizator trimeryzacji z firmy Huntsman (JEFFCAT oznacza nazwę handlową).

DMCHA: N,N-dimetylocykloheksyloamina (katalizator uretanów).

HCFC 141b: 1,1-dichloro-1-fluoroetan (środek porotwórczy).

W każdym przykładzie spieniającą się mieszaninę nalewano w sposób ciągły na przezroczystą folię za pomocą głowicy mieszającej, przy czym folia umieszczona była pod rurą wewnętrzną. Rura wewnętrzna wykonana była ze stali. Rurę wewnętrzną i folię wprowadzano w sposób ciągły do sekcji formowania okładając folię noszącą spieniającą się mieszaniną dookoła rury wewnętrznej. Pozwalano na przereagowanie i ekspandowanie spieniającej się mieszaniny w przestrzeni między rurą wewnętrzną i folią wewnątrz sekcji formującej. Uzyskany kompozyt rury, opuszczający sekcję formowania, następnie chłodzono i cięto na odcinki o długości 3 metrów odpowiednio w sekcji chłodzenia i cięcia. Nie nakładano zewnętrznej obudowy tak, że wytworzoną w ten sposób warstwę izolacyjną pianki PIR/PUR można było wizualnie skontrolować na obecność wad.

Własności warstw izolacyjnych pianek PIR/PUR wytworzonych w dowolnym z przykładów 1,2 i3są pokazane w tabeli 1 (odpowiednio jako Przykł. 1, Przykł. 2 i Przykł. 3). Wszystkie składniki są podane w częściach wagowych.

Porównawcze przykłady 1 i 2

Powtórzono przykład 1 z tym wyjątkiem, że zastosowano inny skład mieszaniny do spieniania, w której wskaźnik izocyjanianowy wynosił tylko 135 (P.por. 1) lub nie stosując katalizatora policyjanuranów (P.por. 2).

Własności tak otrzymanych warstw izolacyjnych pokazane są w tabeli 1. Wszystkie składniki podane są w częściach wagowych.

PL 192 921 B1

Tabel a 1

Warstwy izolacyjne pianek PIR/PUR i ich własności

Składniki /własności	Przykł. 1	Przykł. 2	Przykł. 3	P. por. 1	P .por. 2
Poliol A	50	50	-	-	50
Poliol B	50	50	-	50	50
Poliol C	-	-	-	46,5	-
Stepanol PS2352	-	-	100	-	-
Gliceryna	-	-	-	3,5	-
DC 193	2	2	2	-	2
Woda	-	0,5	0,5	-	-
Oktanian potasu*	3,5	-	-	1	-
Jeffcat TR	-	6	5	-	-
DMCHA	1,5	-	-	1,5	1,5
HCFC 141b	31	21	21	-	31
Pentan	-	-	-	7	-
Carradate 30	318	283	283	200	371
Wskaźnik izocyjanianowy	350	250	445	135	350
Temperatura mięknienia (°C) początkowa	234	222	259	137	** *
po utwardzeniu 24h/150°C	241	238	264	169	* * *
Maksymalna wysokość płomienia (cm)**	7	n. m.	n .m.	pali się	* * *
Struktura komórek	drobna	drobna	drobna	drobna	* * *
Wytrzymałość na ściskanie (kPa)	600	n. m.	n. m.	430	***

* oktanian potasu stanowi katalizator trimeryzacji ** test palności w małej skali według normy DIN4102 B2: 15,0 cm lub mniej oznacza, że pianka przechodzi test. *** nie utworzyła się pianka

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Izolowana rura, znamienna tym, że zawiera rurę wewnętrzną otoczoną obudową, ze znajdującą się między nimi pojedynczą jednolitą warstwą materiału izolacyjnego obejmującego piankę poliuretanową modyfikowaną policyjanuranami.
2. Izolowana rura według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera obudowę wykonaną z polietylenu o wysokiej gęstości.
3. Izolowana rura według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera obudowę wykonaną ze stali.
4. Sposób ciągłego wytwarzania izolowanej rury zawierającej rurę wewnętrzną otoczoną obudową, ze znajdującą się między nimi pojedynczą jednolitą warstwą materiału izolacyjnego obejmującego piankę poliuretanową modyfikowaną policyjanuranami, znamienny tym, że spieniającą się mieszaninę, składającą się ze składnika poliolowego, składnika poliizocyjanianowego, w takiej ilości, żeby wskaźnik izocyjanianowy wynosił co najmniej 150, co najmniej jednego katalizatora poliizocyjanuranów i ewentualnie jednego lub więcej katalizatora poliuretanowego i chemikalia pomocnicze kontaktuje się w sposób ciągły z zewnętrzną powierzchnią rury wewnętrznej i pozwala ekspandować do postaci pianki poliuretanowej modyfikowanej poliizocyjanuranami, po czym dokoła tej pianki poliuretanowej modyfikowanej policyjanuranami nakłada się obudowę.
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że składnik poliizocyjanianowy dodaje się w takiej ilości aby wskaźnik izocyjanianowy mieścił się w zakresie od 200do 500.

PL 192 921 B1
6. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że nalewa się w sposób ciągły spieniającą się mieszaninę na folię umieszczoną pod rurą wewnętrzną, która jest zdolna do uniesienia spieniającej się mieszaniny i jest zasadniczo obojętna w stosunku do tej mieszaniny, przy czym mieszanina ta składa się ze składnika poliolowego, składnika poliizocyjanianowego, w takiej ilości, żeby wskaźnik izocyjanianowy wynosił co najmniej 150, co najmniej jednego katalizatora poliizocyjanuranów i ewentualnie jednego lub więcej katalizatorów poliuretanów i chemikaliów pomocniczych, wprowadza się w sposób ciągły rurę wewnętrzną i folię noszącą na sobie spieniającą się mieszaninę do sekcji formowania z owijaniem folii dokoła rury wewnętrznej, umożliwiając spieniającej się mieszaninie przereagowanie i ekspandowanie w przestrzeni między rurą wewnętrzną a folią w obrębie sekcji formowania, uzyskując kompozyt rury opuszczający sekcję formowania, nakłada się obudowę dookoła kompozytu rury, schładza się kompozyt rury, w celu uzyskania izolowanej rury i tnie się izolowane rury na pożądaną długość.
7. Sposób według zastrz. 6, znamienny tym, że stosuje się folię wykonaną z polietylenu.
8. Sposób według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że nakłada się obudowę dookoła kompozytu przepuszczając kompozyt rury przez strefę wytłaczania, w której dookoła kompozytu rury wytłacza się obudowę z materiału termoplastycznego.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że jako materiał termoplastyczny stosuje się polietylen wysokiej gęstości.
10. Sposób według zastrz. 6 albo 7, znamienny tym, że wraz z folią stosowana jest folia stalowa, przy czym folia stalowa umieszczona jest w taki sposób, że po owinięciu folii i folii stalowej dookoła rury wewnętrznej w etapie ciągłego wprowadzania rury wewnętrznej i folii noszącej na sobie spieniającą się mieszaninę do sekcji formowania z owijaniem folii dookoła rury wewnętrznej, folia stalowa tworzy warstwę zewnętrzną, po czym folię stalową spawa się/zgrzewa i ewentualnie faluje w etapie nakładania obudowy dookoła kompozytu rury.