ТРУБА, В ЧАСТНОСТИ ТРУБА ЦЕНТРАЛЬНОГО ОТОПЛЕНИЯ
PIPE, IN PARTICULAR CENTRAL HEATING PIPE

Изобретение относиться к трубе, в частности трубе центрального отопления, с внутренней трубой и с окружающей внутреннюю трубу изоляцией, в частности, из пенополиуретана, причем внутренняя труба и изоляция заделаны в термопластичную трубу-оболочку.
Известно, что в трубной системе поведение при старении изоляционного материала пенополиуретана сильно зависит от условий эксплуатации и от того, может ли происходить газообмен (проникновение) через трубу-оболочку. Такого рода обмен структурного газа снижает изолирующее действие, поскольку благоприятный для теплоизоляции структурный газ (например, пентан, циклопентан, изобутан и проч.) со временем заменяется на проникающий через трубу-оболочку воздух и кислород воздуха. Этот кислород впоследствии вызывает в ПУР-системе окисление и, тем самым, ускоренный процесс старения всей системы, который опять-таки негативно влияет на механические свойства трубной системы, такие как изоляционные свойства, механическая прочность в осевом и тангенциальном направлении (сопротивление сдвигу), а также сопротивление сжатию от внешних воздействий, например, от нагрузки из-за давления грунта.
Ослабление изоляционных свойств неизбежно ведет к теплопотерям в сети теплоснабжения. Все эти процессы старения могут быть замедленны или при благоприятном исходе прекращены, если труба-оболочка будет изготовлена предпочтительно из ПЭ высокой плотности, и будет предусмотрен газонепроницаемый барьерный слой. Такие барьерные слои могут быть металлическими барьерными слоями. Предпочтительно используются слои из меди или алюминиевой фольги, которые предусмотрены между изоляцией и трубой-оболочкой. Тогда, если предусмотрен такой замкнутый по периметру металлический слой, не может больше происходить газообмен. Однако обнаружилось, что значительная часть структурного газа уже после изготовления труб, во время хранения, истекает через торцевые поверхности труб. При этом структурный газ замещается на азот и кислород. Проникающий кислород ведет, кроме того, к разложению пеноматериала (окислению), следствием чего является негативное изменение физических свойств изоляции.
Таким образом, задачей изобретения является создание трубы ранее описанного вида, у которой обмен структурного газа улучшенным образом прекращен, соответственно, замедлен.
Согласно изобретению, изоляция с торцевой стороны трубы снабжена ковалентно связанным с изоляцией барьерным полимером. Этим с самого начала могут быть прекращены диффузионные процессы на торцевой стороне трубы и изоляция, в частности, пенополиуретан, может быть защищена от окисления, и лямбда-величина (коэффициент теплоизоляции) может удерживаться постоянной.
Для этого необходимо использовать в качестве барьерного полимера материал, который является по отношению к кислороду и горючим газам (как правило, углеводороды, например, циклопентан) в равной мере антидиффузионным. Чтобы иметь возможность гарантировать хороший барьер, предусмотрено, что барьерный материал химически связывается с изоляцией. С помощью химической связи гарантируется по всей плоскости долговременное уплотнение торцевой стороны, которое не может быть потеряно вследствие транспортировки и проч. В качестве барьерного материала выбирается, в частности, барьерный полимер, который является водорастворимым и биосовместимым. Химическая структура барьерного полимера, с одной стороны, должна способствовать хорошему барьерному действию и, с другой стороны, гарантировать ковалентную связь с пеноматериалом, что, опять-таки является предпочтительным для барьерного действия. К тому же, барьерный полимер может быть перемешан с красителем, чтобы применительно к контролю качества можно было проверить отсутствие дефектов и гомогенность нанесения барьерного полимера.
Барьерный материал на торцевой стороне трубы может быть задуман, при необходимости, только для промежуточного хранения от производства до монтажа трубы, чтобы эффективно предотвращать проникновение горючего газа во время промежуточного хранения труб. Перед прокладкой труб при необходимости барьерный материал может быть удален, для этого барьерный материал должен обладать прочностью, которая позволяет удалять барьерный полимер.
Для простого оснащения трубы барьерным полимером рекомендуется, чтобы он являлся лаковым слоем, нанесенным на изоляцию. Таким образом, растворенный барьерный полимер может быть без проблем нанесен на торцевую поверхность трубы. Например, нанесен намазыванием или напылением.
В качестве базового материала для барьерного полимера рекомендуются поливиниловый спирт и/или, по меньшей мере, один его сополимер. Соответственно является предпочтительным, если барьерный полимер состоит, по меньшей мере, из полиамина. Полимеры с барьерными свойствами, такие как, например, поливиниловый спирт, и их сополимеры (например, с этиленом, винилацетатом, аминами) или полиамины переводятся в раствор и наносятся на изоляцию в области торцевой поверхности трубы. В зависимости от использованного полимера растворителем может быть в самом простом случае вода.
Полимер связывается ковалентно с пенополиуретаном изоляции. После того, как растворитель полностью испарится, на поверхности пеноматериала остается барьерный слой, химически связанный с изоляцией. Посредством использования соответствующих источников тепла (ИК-излучатель, воздуходувка горячего воздуха) может быть сильно сокращено время до полного испарения растворителя.
Особый случай получается при водорастворимых барьерных полимерах. Здесь с помощью соответствующих химических добавок должно быть обеспечено образование сшивание обмазки барьерного полимера, для того чтобы он снова не перешел в раствор из-за неблагоприятных воздействий окружающей среды (влажность воздуха, дождь и подобные) и не потерял барьерного действия.
3
Сшивание может происходить, например, посредством термических (в т.ч. ангидрид малеиновой кислоты или полиакриловая кислота) или фотохимических (в т.ч. FeCl) сшиваемых присадок, добавленных в барьерный полимер.
Далее, преимуществом является окрашивание раствора барьерного полимера, чтобы можно было оптически проконтролировать, произошло ли нанесение по всей поверхности.
Вязкость устанавливается предпочтительно таким образом, чтобы предотвращалось стекание пока еще жидкого, соответственно, вязкотекучего барьерного слоя между нанесением и отверждением вследствие силы тяжести и, тем самым, также стекание каплями во время фазы высыхания. Это осуществляется, в частности, таким образом, что барьерный полимер снабжается загустителем, таким как пирогенная кремневая кислота, поливинилпирролидон, альгинат, гемицеллюлоза, крахмальный эфир или полиакрилат.
Между изоляцией и термопластичной трубой-оболочкой предпочтительно предусмотрен барьерный полимерный слой из PVOH (поливинилового спирта). Соответственно, изоляция закрыта со всех сторон, соответственно, заключена в оболочку из слоя барьерного полимера из PVOH, который, при необходимости, тоже может быть заделан в трубу-оболочку. Этот простой и недорогой, но, к сожалению, неводостойкий барьерный слой может использоваться, поскольку барьерный полимер с торцевой стороны трубы ковалентно связан с изоляцией и предотвращает поступление воды. Обычно между изоляцией и термопластичной трубой-оболочкой предусмотрен слой барьерного полимера из EVOH (сополимера этилена и винилового спирта). Температура стеклования EVOH лежит ниже 70°С, а таковая для PVOH между 180 и 190°С. Выяснилось, что барьерные свойства EVOH при 70°С сильно ухудшаются. Чтобы в каждом случае гарантировать барьерные свойства, рекомендуется предусмотреть слой из барьерного полимера из PVOH.
Примеры исполнения для барьерного полимера из
раствора поливинилового спирта:
5-15 г поливинилового спирта смешивают с 85-95 г деионизированной воды и перемешивают в течение 4 ч при примерно 80°С.
Для получения 10 вес.%-ного раствора поливинилового спирта смешивают 10 г гранулята поливинилового спирта и 90 г деионизированной воды и перемешивают в течение четырех часов при 80°С.
Раствор поливинилового спирта со сшивающим агентом:
5-15 г поливинилового спирта смешивают с 85-95 г деионизированной воды и перемешивают в течение 4 ч при примерно 80°С. Затем добавляют сшивающий агент, и раствор перемешивают в течение 1 ч при примерно 70°С. Пригодными сшивающими агентами были бы а.) 0,29 г (1 вес.%), 0,58 г (2 вес.%) или 1,5 г (5 вес.%) 35 вес.%-ного раствора полиакриловой кислоты или b.) 0,1 г (1 вес.%), 0,2 г (2 вес.%) или 0,5 г (5 вес.%) ангидрида малеиновой кислоты.
Для получения 10 вес.%-ного раствора поливинилового спирта со сшивающим агентом смешивают 10 г гранулята поливинилового спирта и 90 г деионизированной воды и перемешивают в течение четырех часов при 80°С. Затем в раствор поливинилового спирта подмешивают сшивающий агент.
Раствор поливинилового спирта с загустителем:
5-15 г поливинилового спирта смешивают с 85-95 г деионизированной воды и перемешивают в течение 4 ч при примерно 80°С. Затем в раствор поливинилового спирта добавляют загуститель.
На чертежах представлен в качестве примера предмет изобретения. Показано:
Фиг.1 разрез соответствующей изобретению трубы в наклонном виде и
Фиг.2 пример монтажа двух соответствующих изобретению труб на виде.
Труба 1, в частности, труба центрального отопления, состоит, помимо прочего, из внутренней трубы 2 и окружающей внутреннюю трубу 2 изоляции 3, предпочтительно из пенополиуретана. Внутренняя труба 2 и изоляция 3 заделаны в термопластичную трубу-оболочку 4, причем между изоляцией 2 и трубой-оболочкой 4 может быть предусмотрен, при необходимости, барьер для газов в форме антидиффузионной пленки, в частности, металлической пленки.
Изоляция 2 с торцевой стороны трубы снабжена барьерным полимером 5, ковалентно связанным с изоляцией 2. Барьерным полимером 5 обычно является нанесенный, по меньшей мере, на изоляцию 2 лаковый слой, препятствующий замене структурного газа изоляции.
На примере монтажа две трубы 2 соединены между собой. Для этого внутренние трубы 2 приварены друг к другу. Для упрощения данного этапа монтажа внутренние трубы с торцевой стороны выдаются вперед за торцевую поверхность изоляции и трубы-оболочки. Образующееся после сварки двух труб 2 свободное пространство между торцевыми поверхностями изоляции и трубы-оболочки обеих труб перекрывается муфтой 7, которая при необходимости через заливное отверстие 7 заполняется пеноматериалом. Но также свободное пространство может быть снабжено любым изоляционным материалом, таким как изоляционное волокно.