СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЕГМЕНТА ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОЙ КОНСТРУКЦИИ ИЗ ЭКСТРУЗИОННОГО ПЕНОПОЛИСТИРОЛА
METHOD OF PRODUCING SEGMENT OF HEAT-INSULATION STRUCTURE FROM EXTRUDED EXPANDED POLYSTYRENE

Изобретение относится к технологиям получения теплоизоляционных изделий, используемых для теплоизоляции трубопроводов подземной и надземной прокладки.
Для этих целей известен способ изготовления сегмента теплоизоляционной конструкции по патенту RU 64320, опубл. 2007 г. Радиусно изогнутую форму этого сегмента (в виде выгнутой скорлупы), обусловленную необходимостью сопряжения с изолируемой поверхностью трубопровода, вырезают нагретой нихромовой проволокой из плиты, полученной из экструзионного пенополистирола. Процесс вырезания сегмента из плиты не исключает появления поперечных трещин в изделии и соответственно возможного разлома по ним. Кроме того, получение сегмента из плиты на специальном оборудовании для резки плит имеет ограничение по длине получаемых изделий, обусловленное заданными размерами стола для резки, притом, что размеры и толщина сегментов, которые можно вырезать из плиты, ограничены ее размерами и толщиной. Для теплоизоляции трубы требуется большое количество таких сегментов и соответственно стыков теплоизоляции, а они являются «мостиками холода». Поверхность сегмента, предназначенная для сопряжения с изолируемой поверхностью трубопровода, полученная механической резкой, не имеет защитного слоя, предотвращающего ее повреждение при транспортировке. Процесс вырезки на специальном станке является энергозатратным, кроме того, ему сопутствуют отходы от резки, требующие утилизации.
Заявляемый способ получения сегмента включает расплав полистирола в экструдере, вспенивание, получение плоской полимерной заготовки в экструзионной головке с плоскощелевой фильерой. Способ отличается тем, что плоскую заготовку подвергают пластической деформации до заданной формы и размеров в калибровочном устройстве посредством валков, повторяющих форму сегмента, при условии, что начало рабочей зоны калибровочного устройства максимально приближено к концу рабочей зоны фильеры. Получение размеров и формы сегмента пластической деформацией требует определенных условий ее проведения. Самая ответственная зона калибровочного устройства та, что максимально приближена к концу рабочей зоны фильеры. В ней происходит деформация, в данном случае «загиб», плоской вспененной массы, температура этой зоны важна для получения стабильности размеров получаемого сегмента. Экспериментально определено, что температура теплоносителя в зоне калибровочного устройства, максимально приближенной к концу рабочей зоны фильеры, должна быть в пределах 40-70°С.
Соблюдение этих условий позволяет добиться стабильности размеров получаемого сегмента, и уменьшить характерное для полимеров разбухание экструдата. Существенным является и то, что в процессе пластической деформации, осуществляемом в калибровочном устройстве, сегмент приобретает защитный слой, толщина и жесткость которого достаточны для предотвращения вытяжки от сил трения, смятия на валках тянущего устройства. Этот слой дает дополнительную механическую защиту теплоизоляционного сегмента и соответственно трубопровода при подземной прокладке, где существует опасность повреждения трубопровода мерзлыми и скальными грунтами. Кроме того, этот слой защищает поверхность теплоизоляционного сегмента от повреждений при транспортировке. Учитывая неоднократность операций загрузки-выгрузки при доставке теплоизоляции на объекты строительства в регионы Крайнего Севера, это является преимуществом сегмента, полученного заявленным способом.
Получение сегмента теплоизоляционной конструкции непосредственно в линии производства пенополистирольной продукции исключает появление поперечных трещин в изделии и соответственно возможность разлома по этим трещинам. Длина получаемых изделий может достигать 4000 мм и более. Преимуществом теплоизоляционных сегментов, полученных заявленным способом, является их вдвое большая ширина и возможная длина, и, как следствие, меньшее количество изделий для теплоизоляции трубопроводов по сравнению с сегментами, полученными вырезанием из готовой плиты. При работах по теплоизоляции трубопроводов это позволяет существенно уменьшить время монтажа, сократить трудозатраты и добиться более высокого теплотехнического результата благодаря меньшему количеству стыков - «мостиков холода», что особенно важно при работах на Заполярных территориях России.
Структура материала отходов производства сегмента позволяет вовлекать их в производство повторно в качестве сырья, поэтому количество требующих утилизации технологических отходов производства сегмента, полученного непосредственно в линии производства пенополистирольной продукции, сокращается в 2-2,5 раза, что значительно улучшает экологичность производства. Затраты электроэнергии на реализацию заявляемого способа ниже, чем на вырезание нагретой нихромовой проволокой.
Новый технический результат, достигаемый заявленным способом, заключается в повышении потребительских свойств сегмента теплоизоляционной конструкции при оптимизации размеров получаемых сегментов по длине, ширине и количеству сегментов в конструкции, улучшении теплотехнических характеристиках, энергоэффективности и экологичности.
Пример осуществления заявляемого способа приведен для сегмента толщиной от 40 до 100 мм, предназначенного для теплоизоляции трубопровода диаметром 1420 мм. Сырье для получения изделия, основой которого является полистирол, загружали в миксер, смешивали с добавками, перемешивали в течение 40-50 минут и перегоняли в загрузочный бункер экструдера. В экструдере смесь расплавляли, вспенивали и подавали в экструзионную головку с плоскощелевой фильерой, в которой формировали полимерную заготовку простого сечения в виде плиты, которую подавали в калибровочное устройство, где подвергали пластической деформации до формы готового изделия. Обработку заготовки в калибровочном устройстве осуществляли посредством валков, повторяющих форму сегмента, при условии, что начало рабочей зоны калибровочного устройства максимально приближено к концу рабочей зоны фильеры. Температуру в этой зоне задавали в пределах 40-70°С с помощью циркулируемой воды. Для сегмента с толщиной 40 мм - 70°С, 50 мм - 65°С, 60 мм - 60°С, 70 мм - 55°С, 80 мм - 50°С, 90 мм - 45°С, 100 мм - 40°С. При получении сегмента толщиной 50 мм, предназначенного для теплоизоляции трубопровода диаметром 530 мм, в начале рабочей зоны калибровочного устройства задавали температуру 70°С, сегмента толщиной 60 мм для теплоизоляции трубопровода диаметром 740 мм - 65°С. Посредством специальных эталонных пластин регулировали толщину сегмента и задавали требуемый радиус изгиба поверхности, предназначенной для сопряжения с изолируемой поверхностью трубопровода.
Заявленный способ не только расширяет технологические возможности получения сегментов теплоизоляционных конструкций, но и обладает дополнительными преимуществами по сравнению с известным способом.