ХОЛСТ-МЕШОК ДЛЯ БИТУМНОЙ ПРОДУКЦИИ

Полезная модель относится к упаковочному мешку для битумной продукции при транспортировке, выгрузке и хранении. Холст-мешок предназначен для фасовки битумных продуктов в целях хранения, транспортировки и продажи, в том числе при температурах ниже их точки размягчения, без риска разрыва мешка и образования утечек продуктов.
Битум, в некоторых странах известный также как асфальт, является важным строительным материалом для дорожного покрытия, гидроизоляции зданий и антикоррозийной обработки. Битум, в том числе природный и очищенный, получают при перегонке сырой нефти. Он обычно является полутвердым при комнатной температуре и становится жидким при нагревании.
Битум/асфальт представляет собой смесь органических жидкостей, которые являются очень вязкими, липкими, полностью растворяются в дисульфиде углерода и состоят в основном из высоко конденсированных полициклических ароматических углеводородов. Естественно встречающийся или сырой битум представляет собой липкую, смолистую форму нефти, которая настолько густая и тяжелая, что ее необходимо нагреть или разбавить для придания текучести. Рафинированный битум представляет собой остаточную донную фракцию, полученную фракционной перегонкой сырой нефти. Битум/асфальт в основном используется при смешивании с минеральными заполнителями для производства тротуарных материалов. Его другие основные виды использования - для битумных гидроизоляционных изделий, включая производство кровельного войлока и для герметизации плоских крыш. Большинство природных битумов содержат серу и несколько тяжелых металлов, таких как никель, ванадий, свинец, хром, ртуть, а также мышьяк, селен и другие токсичные элементы. Битумы могут обеспечить хорошую сохранность растений и животных окаменелостей.
Обычно битум транспортируется наливом в резервуарах, по трубам, на грузовых автомобилях или танкерах с поддержанием повышенной температуры, около 120-160°С, то есть в нагретой форме, и хранится при нормальной температуре окружающей среды в металлических бочках или в полиэтилене, полипропилене или бумажных мешках, то есть в охлажденной форме. Это очень дорогостоящая, трудоемкая и длительная процедура обработки битума с этапа его формирования в отгрузочные единицы в контейнерах до стадии его использования. Потребление энергии в процессе транспортировки в изотермических танкерах очень велико, поскольку битум подвергается неоднократным нагреваниям внутри танкера, что негативно сказывается на качестве битума; металлические бочки имеют высокую стоимость, а также занимают много места. К тому же для извлечения битума из бочек необходимо использовать сушильную и нагревательную печь, а также специальное оборудование для зачистки бочек, но при всем при этом остатки битума все равно остаются на стенках металлических бочек, что в свою очередь приводит к большому количеству отходов, в особенности в тропических регионах, таких как Африка. Из-за жаркой погоды остаток битума в бочках постоянно находится в жидком состоянии, что приводит к более затрудненной процедуре утилизации.
Кроме того, распространенной проблемой является сохранение изначально фасованного в тару битума. Битум и битумные продукты могут быть потеряны как в процессе фасовки, при неправильном обращении с тарой, требующей специальных знаний и навыков, так и в процессе транспортировки, что вызывается недостаточной прочностью тары и несоблюдением инструкций по манипуляции с ней.
При хранении битума в нагретых емкостях и резервуарах потребляется дополнительная энергия, что делает его дорогостоящим, в то время как хранение охлажденного битума в бочках приводит к потерям, поскольку битум очень вязкий и остается в осадке. Например, остатки в металлических бочках могут составлять до 3%. Верхнюю часть металлической бочки обычно разрезают, таким образом, оставляя бочку испорченной с остатком битума внутри. Кроме того, обработка и транспортировка битумных продуктов, например, 200 литров, в металлических бочках может быть сложной и опасной, если специализированное оборудование для обработки бочек отсутствует на транспорте или на участке конечного потребителя.
Мягкая упаковка - мешки - имеет значительные преимущества в сравнении с другими видами упаковки. Во-первых, вес самой мягкой упаковки значительно меньше, во-вторых, небольшой объем, в-третьих, практичность и простота в использовании и нагревании для извлечения битума без остатка в мягкой упаковке.
Однако, упаковка битумных продуктов в полиэтиленовые, полипропиленовые или бумажные мешки часто приводит к утечкам при транспортировке и разгрузке. Кроме того, очень часто полиэтиленовые/полипропиленовые мешки не плавятся и не растворяются в битуме, а должны быть извлечены. Поэтому, существует потребность в способе упаковки, хранения и транспортировки битума и битуминозных материалов в охлажденной форме.
В обычной мягкой упаковке в основном используют полиэтиленовую пленку, пленку ВОРР, ПЭТ-пленку и т.д. Обычно такая мягкая упаковка не способна выдержать высокую температуру, а температура плавления битума намного выше, только лишь после охлаждения битума возможна погрузка в мягкую упаковку, что в свою очередь усложняет процесс. К тому же при высокой температуре битум начинается просачиваться сквозь мягкую упаковку и оставляет на стенках мягкой упаковки множественные следы, что приводит к загрязнению окружающей среды.
Уровень техники
В международной заявке WO 2007052328 (МПК В65В 69/00, опубл. 10.05.2007) описан мешок, материал которого внутри представляет собой неламинированную полипропиленовую ткань, который дополнительно включает прорезь внизу для полной выгрузки в подвешенном состоянии. Однако у такого мешка есть недостатки. Во-первых, материал, из которого они сделаны, недостаточно прочный и герметичный для охлажденной смеси, что способствует просачиванию и ограничивает срок хранения смеси. Кроме того, такой упаковочный мешок не является непроницаемым, чтобы обеспечить герметичное хранение, имеет ненадежные закрывающие клапана и стенки из проницаемого материала. При меньшем количестве горячей асфальтобетонной смеси, такой мешок трудно транспортировать и опасно разгружать из-за высоких температур содержащегося в нем продукта.
Наиболее близкой по технической сущности является трехслойная оболочка для горячей асфальтобетонной смеси, включающая вложенные друг в друга наружный погрузочно-разгрузочный мешок, внутренний мешок из герметичного материала и промежуточный мешок из вакуум-герметичного материала между внутренним мешком и наружным мешком. (см. международную заявку WO 2009043071, МПК В65В 85/00; В65В 88/16, опубл. 09.04.2009). При этом промежуточный мешок содержит изолирующие элементы, расположенные под вакуумным клапаном. Оболочка способна выдерживать нагрузку до 500 кг.
В настоящее время по-прежнему существует множество трудных проблем в производстве гибкой упаковки для битумных продуктов в стране и за рубежом. Например, высокотемпературная рабочая среда создает угрозу безопасности для операторов, а загрязнение окружающей среды, вызванное процессом перемещения упаковки, трудно измерить. После такой упаковки трудно гарантировать безопасную погрузку-разгрузку и транспортировку, трудоемкость процесса упаковки высока, а эффективность производства низкая.
Общими недостатками известных мягких упаковок, в частности, с использованием полиэтилена, для битумных продуктов являются низкая прочность, прилипание продуктов к внутренней поверхности упаковки и вызванное этим их затруднительное извлечение, высокое потребление энергии при разогреве битумных продуктов, загрязнение окружающей среды и выделение вредоносных летучих соединений в процессе разогрева битума в полиэтиленовых упаковках. Взвешивание и дозировка груза в упаковке. Безопасность персонала, рабочих мест, техника безопасности.
Раскрытие полезной модели
В процессе реализации настоящей полезной модели изобретатели обнаружили, что, по меньшей мере, дефекты предшествующего уровня техники не обеспечивают необходимый уровень безопасности, имеют недостаточную защиту окружающей среды, трудности с измерением, большую нагрузку на упаковку, трудности при обращении и транспортировке и низкую эффективность производства.
Цель полезной модели состоит в том, чтобы превратить традиционную транспортировку нагретой жидкости или экологически опасную упаковку битума в безопасную, пригодную для повторного использования, экономичную транспортировку битума с минимальными затратами.
Технический результат заключается в создании упаковки для хранения охлажденного битума в течение 5 месяцев и последующего его использования в течение 1 месяца.
Технический результат достигается за счет того, что транспортный холст-мешок выполнен с двусторонним покрытием и содержит вертикальный и горизонтальные соединительные элементы. При этом двустороннее покрытие представляет собой клеевое покрытие, обладающее антиадгезионными свойствами по отношению к битуму. Для получения антиадгезионного покрытия была использована термовулканизируемая композиция силиконового адгезива, затвердевающая при температуре 110-130°С. Вертикальный соединительный элемент представляет собой канат для крепления и подъема мешка, горизонтальные соединительные элементы представляют собой гибкие хомуты для фиксации нижней части мешка.
Холст-мешок имеет поперечное сечение прямоугольной формы со скошенными углами. Дно мешка выполнено в виде лотка. В верхней части мешка выполнено заливочное отверстие, прикрытое клапаном. Боковые поверхности каркаса, а также крышка каркаса могут быть изготовлены из жесткого или полужесткого материала, например, фанеры или деревянных пластин, что значительно повышает прочность конструкции. Вместе с этим каркас может представлять сваренные между собой металлические стойки в форме куба, по своей конструкции повторяющую внешнюю металлическую опалубку АВС-контейнера.
Термостойкое покрытие с антиадгезионными свойствами по отношению к битуму может иметь в качестве клеящего слоя упрочненную пленку-покрытие, изготовленную из композиции, включающей силиконовую смолу.
Материал полотна холст-мешка состоит из стекловолокна, ПЭТ-волокна и хлопкового полотна.
3
Холст-мешок имеет следующие габаритные размеры: диаметр 1,2 м, высота 1,1 м, объем 1,2 м.
Адгезивное покрытие холст-мешка включает основной слой, который представляет собой отвержденную пленку покрытия, полученную равномерным нанесением на поверхность холста скребком или автоматическим распылителем, после чего композиция затвердевает в течение 24 часов при комнатной температуре, где композиция включает растворитель (А), платиновый катализатор (В) и модифицированную силиконовую смолу (С), в которой весовое соотношение растворителя (А) и силиконовой смолы вместе с платиновым катализатором (В+С) составляет от около 10:1 до около 50:1.
Подложка представляет собой холщевый материал, который является термоустойчивым при температуре до 300°С; подложка имеет толщину приблизительно от 50 до 1000 мкм. Подложка термостойкого холст-мешка изготовлена из термостойкого материала в виде пленки.
Основной слой представляет собой упрочненную пленку покрытия, полученную нанесением на подложку композиции для клеевого слоя и выпариванием растворителя, содержащегося в композиции, где композиция включает по меньшей мере одно соединение, выбранное из группы, включающей модифицированную смолу (С), платиновый катализатор (В) и растворитель (А).
Основной слой прикреплен к подложке равномерным распределением на поверхности холста скребком или автоматическим распылителем, после чего затвердевает в течение 24 часов при комнатной температуре.
Основной слой имеет толщину приблизительно от 50 до 1000 мкм. Клеевой слой представляет собой упрочненную пленку для покрытий. Более конкретно, такую пленку получают путем сушки композиции до тех пор, пока растворитель в композиции не будет по существу удален, и она служит в качестве клеевого слоя без возможности обугливания в условиях высокой температуры, составляющей до 300°С.
Основной слой термостойкого холст-мешка представляет собой отвержденную пленку покрытия, полученную путем поперечного сшивания смол композиции.
Силиконовая смола (С) полисилоксан, имеющий по меньшей мере 20 и предпочтительно больше 40 силоксановых звеньев, который выбран из группы, состоящей из полисилоксанов, имеющих по меньшей мере одну связанную с кремнием алкенильную группу, гидроксильную группу и/или гидролизуемую группу. Средневесовая молекулярная масса силиконовой смолы (С) обычно составляет приблизительно от 1000-10000, предпочтительно - приблизительно от 3000 до 10000.
Катализатор платиновой группы (В), который эффективен для присоединения связанного с кремнием водорода к связанным с кремнием алкенильным группам, является особо предпочтительным. В случае, когда катализатор является катализатором гидросилилирования, необходимо, чтобы присутствовал также сшивающий агент. Используемым сшивающим агентом является полисилоксан, содержащий, по меньшей мере, два соединенных с кремнием атома водорода на молекулу. Он может быть линейным, циклическим или разветвленным полисилоксаном, содержащим, главным образом, монофункциональные и нефункциональные звенья, но он может также содержать звенья другого типа, такие как трифункциональные и тетрафункциональные звенья.
Согласно данному изобретению, растворитель (А) служит для растворения или диспергирования компонентов в композиции для регулирования их вязкости. В качестве растворителя (А) может быть, например, использован ацетилен циклогексанол, толуол, ксилол, этилацетат и т.д. Из перечисленных растворителей предпочтительным для использования является ацетилен циклогексанол.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - внешний вид предлагаемого упаковочного холст-мешка без верхнего клапана;
Фиг. 2 - внешний вид мешка с загруженным битумом при температуре ниже температуры размягчения.
Фиг. 3 - вариант расположения петель на мешке.
Фиг. 4 - разрезанный мешок перевернут для облегчения разгрузки битума. Наглядно продемонстрированы антиадгезивные свойства покрытия.
Фиг. 5 - демонстрация антиадгезивных свойств внутреннего покрытия.
Фиг. 6 - взаимодействие битума с различными холст-материалами.
Фиг. 7 - обработка различных холст-материалов антиадгезионным покрытием.
Фиг. 8 - холст f после 24 часов сохранения тепла при разных температурах.
Фиг. 9 - влияние различных молекулярно-массовых покрытий на затвердевший битум.
Фиг. 10 - моделирование процесса эксплуатации холст-мешка.
Предлагаемая полезная модель имеет двустороннее покрытие, внешнее покрытие - текстиль, внутреннее покрытие - антиадгезивный материал, обеспечивающее неприлипаемость загруженных в мешок битумных материалов к поверхности мешка. Холст-мешок имеет плоское дно для облегчения его перемещения и установки на землю, для транспортировки или хранения. Выгрузка выполняется во время операции подъема мешка.
Холст-мешок 1 оборудован тяговыми тросами 3 и 5 для упрощения транспортировки и манипуляций с мешком. Прикрепленные к самому мешку тяговые тросы позволяют легко разгружать его с помощью крана или вилочного погрузчика. Гибкие хомуты 4 и 6 мешка могут быть распределены так, чтобы образовывать захваты в верхней или нижней части, при открытии мешка.
Температура загружаемых битумных материалов: до +300°С. Устойчивость к высоким температурам и плотное внешнее покрытие позволяет многоразовое применение мешка.
Холст-мешок 1 имеет холщовое покрытие, на которое внутри нанесено антиадгезионное покрытие 2. Отверстие 7 в верхней части холщового мешка оборудовано верхним тяговым тросом 3 и верхним гибким хомутом 4, а отверстие 8 в нижней части холщового мешка оборудовано нижним тяговым тросом 5 и нижним гибким хомутом 6 соответственно.
Процесс производства холст-мешка 1 заключается в нанесении на внутреннюю поверхность холст-мешка антиадгезионного покрытия 2. При этом отверстие 7 в верхней части холщового мешка 1 и отверстие 8 в нижней части холщового мешка раздельно оборудуют верхним тяговым тросом 3 и нижним тяговым тросом 5. Мешок дооборудуют верхним гибким хомутом 4 и нижним гибким хомутом 6.
Во время использования мешка отверстие 8 в нижней части холщового мешка натуго перевязывают нижним тяговым тросом 5 и нижним гибким хомутом 6, в отверстие 7 в верхней части холщового мешка при высокой температуре заливают битум или битумную продукцию, после чего отверстие 7 в верхней части холщового мешка натуго затягивают верхним тяговым тросом 3 и верхним гибким хомутом 4. Мешок с битумной продукцией оставляют остывать при температуре окружающей среды. После окончания фасовки битумной продукции в холщовый мешок фасованный битумный материал можно транспортировать.
Холщовое покрытие мешка 1 может быть изготовлено из таких материалов как стекловолокно, ПЭТ-волокно, хлопковое волокно и т.п. Холщовый мешок имеет округлую форму, диаметр мешка - 1,2 м, высота - 1,1 м, рабочая температура составляет от - 60 до +300 градусов Цельсия. Максимальная грузоподъемность мешка составляет до 1.8 т, при этом рекомендуемая грузоподъемность 1.2-1.4 т. Температура затвердевания антиадгезионного покрытия 2 составляет от +110 до +130 градусов Цельсия.
Выгрузку битумной продукции из холщового мешка выполняют при обычной температуре окружающей среды путем простого выливания битумной продукции из холщового мешка. Нижний тяговой трос 5 и нижний гибкий хомут 6 развязывают, давая битуму свободно покидать мешок, после чего на нем не остается остатков или следов битумной продукции.
Для изготовления холст-мешка используют унифицированные элементы, что значительно упрощает процесс изготовления, позволяет сократить сроки его изготовления, снизить номенклатуру и упростить технологию разгрузки, что увеличивает число циклов оборачиваемости холст-мешка и снижает расходы на перевозку битумных продуктов.
На фиг. 6 наглядно показаны исследования взаимодействия между различными холст-материалами и битумом. Например, холст (а) и холст (d) имеют различные покрытия, а холст (е) и холст (f) являются обычным полотном. Экспериментальные исследования подтвердили, что разные холст-материалы по-разному взаимодействуют с битумной продукцией, а именно имеют адгезию с битумом и тяжело отсоединяются, оставляя следы. Это говорит о том, что покрытие на холсте не имеет специального эффекта и нуждается в обработке нанесения нового вида покрытия для нивелирования эффекта адгезии битума к мягкой упаковке.
Температура плавления полимер-модифицированного битума равна 180°С. В связи с этим материал мешка должен выдерживать температуру 180°С. На фиг. 8 показан тип полотна (f) после 24 часов сохранения тепла при различных температурах. На данной картинке наглядно видно, что состояние холста (f) после 24 часов сохранения тепла при 180°С не изменилось, а способность специального покрытия осталось практически не изменой.
Все выше описанные моменты указывают на то, что холст-материал (f) может быть использован в качестве материала для производства специальной мягкой упаковки.
При эксплуатации холст-мешка не требуются квалифицированные рабочие и специальное оборудование и механизмы. Придание формы мешку при фасовке может осуществляться при помощи его помещения и наполнения битумными продуктами в стальном каркасе. Для перемещения мешка до места хранения и погрузки в транспортные средства могут использоваться как простые механизмы (стреловые краны с ручным приводом), так и современное оборудование (вилочные погрузчики). Крепление холст-мешка к погрузочным механизмам осуществляется с помощью тяговых тросов 3 и 5.
Конструктивные особенности предлагаемого холст-мешка позволяют уменьшить логистические затраты на транспортировку битумной продукции за счет многоразового использования, что позволяет увеличить количество отпускаемой фасованной битумной продукции без увеличения количества мешков при условии достаточной скорости их оборачиваемости.
Предлагаемый холст-мешок имеет следующие преимущества:
- вмещает и выдерживает максимальную массу битума в количестве 1 тонны;
- способен выдержать температуру плавления битума и находясь в расплавленном состоянии битум не протекает из мешка;
- после затвердевания битума, его можно полностью и легко отделить от мешка без осадочных остатков битума;
- не вступает в химическую реакцию с битумом или с полимер-модифицированным битумом и не меняет их первоначальные свойства, а также качество;
- водонепроницаемый, коррозионно-стойкий, обладает маленьким весом и малой энергозатратностью. Также имеет многоразовое применение, для избегания загрязнения окружающей среды.