СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ ФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ KMR (СИНТЕТИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРНЫХ ТРУБ-ОБОЛОЧЕК)
METHOD FOR OF PHYSICAL PROPERTIES IMPROVEMENT DURING KMR (SYNTHETIC POLYMER MANTLE PIPES) MAKING

Настоящее изобретение относится к способу изготовления изолированных труб, содержащему стадию (А) изготовления трубы для среды трубы и трубы-оболочки, причем труба для среды расположена внутри трубы-оболочки, а между трубой для среды и трубой-оболочкой образован кольцевой зазор с концами Е1 и Е2, (В) заливки полиуретановой системы, содержащей по меньшей мере один компонент (а) и по меньшей мере одну полиольную смесь (b) на конце Е1 в кольцевом зазоре, и (С) вспенивания и отверждения полиуретановой системы, причем кольцевой зазор на конце Е2 закрыт крышкой, при этом эта крышка имеет изменяющиеся по величине отверстия.
Кроме того, настоящее изобретение относится к крышке с изменяющимися по размеру отверстиями, к применению этой крышки для изготовления изолированных труб, а также к изолированной трубе, изготовляемой вышеописанным способом по изобретению.
Изолированные пенополиуретанами трубы известны в технике и описаны, например, в европейской заявке на патент ЕР-А-865893 и в немецкой заявке на патент DE-A-19742012. Изолированные трубопроводные системы составляют из отдельных сегментов труб. По стандарту для этого используют трубы длиной 6 м, 12 м и 16 м. Необходимой длины трубы изготавливают специально или нарезают из готового изделия. Отдельные сегменты труб сваривают и изолируют существующей технологией муфтового соединения в области сварного шва. Эти муфтовые соединения имеют более высокий потенциал повреждения, чем само изделие из труб. Это различие вытекает из того, что длину труб получают в установленных контролируемых условиях в промышленных цехах. Муфтовое соединение часто получают при воздействии ветра и погоды перед месторасположением на строительной площадке. Такие факторы, как температура, загрязнение и влажность, часто влияют на качество муфтового соединения. Кроме того, число муфтовых соединений является важным затратным фактором при монтаже трубопроводных систем.
Поэтому в трубообрабатывающей промышленности стремятся создавать как можно меньше муфтовых соединений по длине трубопровода. Это достигается использованием более длинных отдельных сегментов труб, производство которых предъявляет, однако, повышенные требования и часто приводит к техническим проблемам.
Наибольшую часть отдельных труб изготавливают посредством прерывного производства труба-в-трубе. Согласно этому способу трубу для среды обычно изготавливают из стали, снабжают звездообразной распоркой, служащей центрированию внутренней трубы для среды. Трубу для среды вдвигают во внешнюю трубу-оболочку обычно из полиэтилена, в результате чего между обеими трубами образуется кольцевой зазор. Этот кольцевой зазор заполняют пенополиуретаном, так как он обладает превосходными изолирующими свойствами. Для этого слегка наклонную трубу-в-трубе снабжают крышками, оснащенными статическими отверстиями для удаления воздуха. Затем в кольцевой зазор посредством машины для дозирования полиуретана заливают жидкую реакционную смесь, которая протекает еще в жидкой форме в кольцевом зазоре до реакции. С этого момента происходит дальнейшее распределение посредством протекания пены, вязкость которой постепенно увеличивается до окончания реакции.
В европейской заявке на патент ЕР 1552915 А2 описан способ изготовления изолированных труб, причем в кольцевой зазор, образованный трубой для среды и трубой-оболочкой, заливают полиуретановую систему, содержащую изоцианатный компонент и полиольный компонент с низкой вязкостью (менее 3000 мПа⋅с). После заливки полиуретановую систему вспенивают и одновременно отверждают. В качестве катализаторов для образования полиуретана используют амины, такие как триэтиламин или 1,4-диазабицикло-(2.2.2)-октан.
В европейской заявке на патент ЕР 1783152 А2 также опубликован способ изготовления изолированных труб, причем в кольцевой зазор между трубой для среды и трубой-оболочкой заливают полиуретановую систему, содержащую изоцианатный компонент и полиольный компонент с особенно низкой вязкостью (менее 1300 мПа⋅с). В качестве соответствующих катализаторов в этом документе также называются амины, такие как триэтиламин или 1,4-диаза-бицикло-(2.2.2)-октан.
В описанных европейских заявках на патент ЕР 1552915 А2 и ЕР 1783152 А2 описывается, кроме того, способ изготовления изолированных труб, в котором проблема полного заполнения труб перед вспениванием и отверждением решается благодаря тому, что используют полиольные компоненты с особенно низкой вязкостью и в результате этого обеспечивается хорошая текучесть.
Хорошая ориентация пор в пенополиуретане отвечает за хорошую прочность при сжатии (хорошее сопротивление давлению). Необходимая для изолированных труб прочность достигается обычно соответствующей высокой объемной массой. Такая высокая объемная масса обычно достигается заполнением кольцевого зазора большим количеством пенополиуретана. Посредством известного из уровня техники способа невозможно достичь хорошей ориентации пор с пониженной объемной массой. Высокая объемная масса негативно сказывается на теплопроводности пенополиуретана и поэтому ее необходимо избегать.
Кроме того, для качества труб важно равномерное распределение исходной плотности пены по трубе. Однако это не выгодно при использовании известных из уровня техники способов. Обычно на концах трубы создается более низкая исходная плотность, а в середине трубы - более высокая исходная плотность. Чем длиннее труба, тем выше обусловленная техническими условиями производства требуемая общая исходная плотность пены в кольцевом зазоре.
Кроме того, при производстве соответствующих труб является проблематичным контролировать давление во внутреннем зазоре трубы во время заливки полиуретановой системы. Если используют заполняемый кольцевой зазор с крышками со статическими, то есть не изменяющимися отверстиями, то нельзя корректировать и влиять на изменяющееся давление во время заливки полиуретановой системы.
Задачей изобретения явилось создание способа изготовления изолированных труб, причем получают трубы, которые характеризуются низкой и равномерно распределенной исходной плотностью сердцевины, а также небольшим диаметром пор содержащегося пенополиуретана и, следовательно, низкой теплопроводностью. Одновременно должны быть изготовлены соответствующие изолированные трубы, имеющие высокую прочность при сжатии (сопротивление давлению). Необходимо также создать быстрый способ, в котором можно изготавливать в короткое время высококачественные изолированные трубы. В этом способе должно быть возможным влиять на давление в кольцевом зазоре во время заполнения его полиуретановой системой.
Эти задачи решаются согласно изобретению способом изготовления изолированных труб, включающим стадии:
(A) изготовления трубы для среды и трубы-оболочки, причем труба для среды расположена внутри трубы-оболочки, а между трубой для среды и трубой-оболочкой образуется кольцевой зазор с концами Е1 и Е2;
(B) заливки в кольцевой зазор полиуретановой системы, содержащей по меньшей мере один изоцианатный компонент (а) и по меньшей мере одну полиольную смесь (b), на конце Е1; и
(C) вспенивания и отверждения полиуретановой системы,
причем кольцевой зазор на конце Е2 закрыт крышкой, и эта крышка имеет изменяющиеся по размеру отверстия.
В предпочтительном варианте способ по изобретению осуществляют периодически.
Поэтому настоящее изобретение относится, предпочтительно, к способу по изобретению, причем его осуществляют периодически.
Отдельные стадии способа по изобретению в последующем поясняются подробнее:
Стадия (А)
Стадия (А) способа по изобретению включает изготовление трубы для среды и трубы-оболочки, причем труба для среды расположена внутри трубы-оболочки, а между трубой для среды и трубой-оболочкой образуется кольцевой зазор с концами Е1 и Е2.
Труба для среды, имеющая меньший диаметр, чем труба-оболочка, расположена внутри трубы-оболочки таким образом, чтобы между трубой для среды и трубой-оболочкой образовался кольцевой зазор. В этот кольцевой зазор на стадии (В) по изобретению заливают полиуретановую систему.
Используемой по изобретению трубой для среды является обычно стальная труба с внешним диаметром, например, от 1 до 120 см, предпочтительно от 4 до 110 см. Длина трубы для среды составляет, например, от 1 до 24 м, предпочтительно от 6 до 16 м. В предпочтительном варианте осуществления способа по изобретению в качестве трубы-оболочки используют металлический лист с фальцовкой-намоткой.
Используемая по изобретению труба-оболочка может содержать, в общем случае, любой соответствующий доступный специалисту материал, например, на основе термопластов, предпочтительно полиэтилена.
Поэтому настоящее изобретение относится предпочтительно к способу по изобретению, причем в качестве трубы-оболочки используют трубу на основе термопласта.
Труба-оболочка, в общем случае, имеет толщину от 1 до 30 мм. Внутренний диаметр трубы-оболочки, в общем случае, составляет от 6 до 140 см, предпочтительно от 10 до 120 см. Длина трубы-оболочки составляет, например, от 1 до 24 м, предпочтительно от 6 до 16 м.
Труба-оболочка может состоять, при необходимости, из нескольких слоев, которые для изготовления трубы-оболочки могут соединяться в процессе экструзии. Примером является введение многослойных пленок между пенополиуретаном и трубой-оболочкой, причем для улучшения задерживающего эффекта пленка содержит по меньшей мере один металлический слой. Соответствующие трубы-оболочки такого типа описаны в европейской заявке на патент ЕР-А-960723.
В наиболее предпочтительном варианте изготавливаемая по изобретению изолированная труба представляет собой изолированную многослойную трубу-оболочку для подземной прокладки теплофикационных сетей, удовлетворяющую требованиям DIN EN 253:2009.
Трубу-в-трубе, состоящую из трубы для среды и трубы-оболочки, изготавливают на стадии (А) способа по изобретению, предпочтительно на имеющем возможность наклона столе из пенопласта, в результате чего он может наклоняться под углом от 0° до 10°, предпочтительно от 0° до 7°.
Заливку полиуретановой системы на конце Е1 трубы согласно изобретению осуществляют, в каждом случае, в находящийся там кольцевой зазор между трубой для среды и трубой-оболочкой.
На стадии (А) способа по изобретению на систему «труба-в-трубе», состоящую из трубы-оболочки и трубы для среды, устанавливают предпочтительно все другие устройства для заливки полиуретановой системы, темперирования и т.п. Эти устройства известны специалисту.
На стадии (А) способа по изобретению трубу для среды и трубу-оболочку изготавливают таким образом, что образуется кольцевой зазор с концами Е1 и Е2. Поэтому концы Е1 и Е2, в общем случае, являются кольцеобразными.
Так как заполнение пенополиуретаном по изобретению предпочтительно осуществляют при наклоне трубы, состоящей из трубы для среды и трубы-оболочки, то этот наклон предпочтительно является таким, что конец Е1 находится на стороне трубы, которая расположена выше конца Е2. Соответственно конец Е2 находится на стороне трубы, которая предпочтительно расположена ниже конца Е1.
Согласно изобретению кольцевой зазор на конце Е2 закрыт крышкой, причем эта крышка имеет изменяющиеся по величине отверстия.
В общем случае крышка, посредством которой перекрыт кольцевой зазор на конце Е2, может быть выполнена со всеми известными специалисту видами изменяющихся отверстий.
В предпочтительном варианте осуществления способа находящаяся на конце Е2 крышка выполнена таким образом, что размер, то есть площадь имеющихся отверстий предпочтительно извне может изменяться. Изменение размера отверстий может осуществляться вручную или соответствующим известным специалисту устройством, а именно моторами, редукторами и т.п.
Находящаяся на конце Е2 крышка имеет, в общем случае, достаточно отверстий соответствующей величины, то есть соответствующей площади, благодаря чему возможно удаление воздуха из кольцевого зазора в процессе заливки полиуретановой системы согласно стадии (В), например, от 1 до 16 отверстий, предпочтительно от 4 до 10 отверстий, например 8 отверстий. Имеющиеся отверстия при этом могут быть любой доступной специалисту соответствующей формы, например квадратной, прямоугольной, овальной, круглой, предпочтительно круглой. Величина, то есть площадь отдельных отверстий согласно изобретению, в общем случае, может быть одинаковой или различной, предпочтительно отверстия, в каждом случае, имеют одинаковую большую площадь.
2
2
2
2
2
2
2
Общая площадь всех находящихся на крышке, расположенных на конце Е2 отверстий согласно изобретению зависит от диаметра трубы для среды и трубы-оболочки и предпочтительно является максимально большой. Их общая площадь согласно изобретению составляет, например, от 1 до 10000 см, предпочтительно от 2 до 5000 см, от 2 до 500 см, наиболее предпочтительно от 4 до 100 см. Площадь одного отверстия в крышке, установленной на конце Е2, составляет, например, от 0,1 до 1000 см, предпочтительно от 0,5 до 100 см, наиболее предпочтительно от 0,5 до 5 см.
В предпочтительном варианте осуществления способа по изобретению величина отверстий может изменяться посредством установленной в крышке вращающейся шайбы. Кроме того, при этом предпочтительно, чтобы эта вращающаяся шайба закручивалась изнутри через находящиеся в крышке отверстия, в результате чего величина отверстий может изменяться при перекрытии их шайбой.
Поэтому настоящее изобретение относится предпочтительно к способу по изобретению, причем величину отверстий можно изменять посредством установленной в крышке вращающееся шайбы.
Конец Е1 согласно способу по изобретению может быть выполнен соответственно, например, таким образом, чтобы возможно было обеспечить предпочтительную заливку полиуретановой системы. В предпочтительном варианте осуществления конец Е1 также перекрыт крышкой, особенно предпочтительно крышкой с изменяющимися по величине отверстиями.
Поэтому настоящее изобретение относится предпочтительно к способу по изобретению, причем конец Е1 перекрыт крышкой с изменяющимися по величине отверстиями.
На конце Е1 согласно изобретению дополнительно имеется устройство для заливки полиуретановой системы.
Стадия (В)
Стадия (В) способа по изобретению включает заливку в кольцевой зазор полиуретановой системы, содержащей по меньшей мере один изоцианатный компонент (а) и,по меньшей мере одну полиольную смесь (b), на конце Е1.
Заливку полиуретановой системы согласно стадии (В) в кольцевой зазор между трубой для среды и трубой-оболочкой осуществляют, например, посредством известной специалисту дозирующей полиуретан машиной.
Жидкая реакционная смесь, то есть полиуретановая система по изобретению во время заливки и после нее течет вниз еще в жидкой форме в кольцевом зазоре до реакции полимеризации с пенообразованием. С этого момента происходит дальнейшее распределение пенополиуретана посредством течения пены с постепенно возрастающей вязкостью до окончания реакции веществ.
В предпочтительном варианте осуществления способа по изобретению величину отверстий в крышке в процессе заливки пенополиуретановой системы согласно стадии (В) непрерывно изменяют. При этом согласно изобретению, кроме того, предпочтительно, чтобы к началу заливки пенополиуретановой системы согласно стадии (В) отверстия имели максимальную величину, то есть отсутствовало перекрытие отверстий, а с возрастанием степени заполнения в кольцевом зазоре отверстия предпочтительно непрерывно перекрывают.
В предпочтительном варианте осуществления способа по изобретению, в котором конец Е1 также перекрыт крышкой с изменяющимися по величине отверстиями, отверстия в крышке на конце Е1 во время заливки пенополиуретановой системы согласно стадии (В) также перекрыты. В предпочтительном варианте отверстия крышки на конце Е1 во время осуществления стадии (В) способа по изобретению регулируют точно так же, как отверстия крышки на конце Е2.
В общем случае, на стадии (В) способа по изобретению используют имеющуюся в наличии известную каждому специалисту полиуретановую систему. Предпочтительно используемая полиуретановая система в последующем описывается подробно.
В качестве изоцианатного компонента (а) используют обычные алифатические, циклоалифатические и особенно ароматические ди- и/или полиизоцианаты. Предпочтительно используют толуилендиизоцианат (TDI), дифенилметандиизоцианат (MDI) и особенно смесь дифенилметандиизоцианата и полифениленполиметиленполиизоцианатов (сырая полиизоцианатная смесь Roh-MDI). Изоцианаты могут быть также модифицированы, например, введением в структуру уретдионовых, карбаматных, изоциануратных, карбодиимидных, аллофанатных и уретановых групп.
Изоцианатный компонент (а) может также использоваться в виде полиизоцианатных форполимеров. Эти форполимеры известны из уровня техники. Их получение осуществляют также известным способом, в котором описанные выше полиизоцианаты (а) подвергают взаимодействию, например, при температуре около 80°C с соединениями, содержащими атомы водорода, реакционноспособные по отношению к изоцианатам, предпочтительно с полиолами для образования форполимеров полиизоцианата. Соотношение полиола к полиизоцианату, в общем случае, выбирают так, чтобы содержание изоцианатных групп NCO в форполимере составляло бы от 8 до 25 мас.%, предпочтительно от 10 до 22 мас.%, наиболее предпочтительно от 13 до 20 мас.%.
Согласно изобретению в качестве изоцианатного компонента наиболее предпочтительно используют сырую полиизоцианатную смесь Roh-MDI.
В предпочтительном варианте осуществления способа по изобретению изоцианатный компонент (а) выбирают так, чтобы он имел вязкость менее 800 мПа⋅с, предпочтительно от 100 до 650 мПа⋅с, наиболее предпочтительно от 120 до 400 мПа⋅с, в особенности от 180 до 350 мПа⋅с при измерении согласно DIN 53019 при 20°C.
Согласно этому изобретению, предпочтительно, чтобы полиуретановая система и пенополиуретаны, по существу, не содержали свободных изоцианатных групп. Предпочтительно, чтобы в пенополиуретане соотношение изоциануратных групп к уретановым группам составляло менее 1:10, наиболее предпочтительно менее 1:100. В используемом по изобретению пенополиуретане, предпочтительно, по существу, не содержится изоциануратных групп.
В используемой по изобретению полиуретановой системе полиольная смесь (b), в общем случае, содержит в количестве компонента (b1) полиолы и, при необходимости, в качестве компонента (b2) химический вспенивающий агент. Полиольная смесь (b) обычно содержит физический вспенивающий агент (b3).
Вязкость используемой по изобретению полиольной смеси (b) (но без физического вспенивающего агента (b3)) составляет, в общем случае, от 200 до 10000 мПа⋅с, предпочтительно от 500 до 9500 мПа⋅с, особенно предпочтительно от 1000 до 9000 мПа⋅с, наиболее предпочтительно от 2500 до 8500 мПа⋅с, в особенности от 3100 до 8000 мПа⋅с, в каждом случае, при измерении согласно DIN 53019 при 20°C. В особенно предпочтительном варианте способа по изобретению используют полиольную смесь (b) (в каждом случае без физического вспенивающего агента (b3)), имеющую вязкость более 3000 мПа⋅с, например от 3100 до 8000 мПа⋅с, в каждом случае, при измерении согласно DIN 53019 при 20°C.
Поэтому настоящее изобретение относится предпочтительно к способу по изобретению, причем используют полиольную смесь (b) (в каждом случае без физического вспенивающего агента (b3)), имеющую вязкость более 3000 мПа⋅с, например от 3100 до 8000 мПа⋅с, в каждом случае при измерении согласно DIN 53019 при 20°C.
Полиольная смесь (b), в общем случае, содержит физический вспенивающий агент (b3). Добавка физического вспенивающего агента приводит, однако, к значительному снижению вязкости. При этом существенным для изобретения условием является то, что приведенные выше данные по вязкости полиольной смеси (b) (даже в случае содержания в ней физического вспенивающего агента) относятся к вязкости полиольной смеси (b) без добавки физического вспенивающего агента (b3).
2
В качестве полиолов (компонент b1), в общем случае, используют соединения по меньшей мере с двумя группами, реакционноспособными по отношению к изоцианатам, то есть по меньшей мере с двумя атомами водорода, реакционноспособными по отношению к изоцианатным группам. Их примерами являются соединения с ОН-группами, SH-группами, NH-группами и/или NH-группами.
В качестве полиолов (компонент b1) предпочтительно используют соединения на основе сложных полиэфиролов или простых полиэфиролов. Функциональность простых полиэфиролов и/или сложных полиэфиролов, в общем случае, составляет от 1,9 до 8, особенно от 2,4 до 7, наиболее предпочтительно от 2,9 до 6.
Полиолы (b1) имеют гидроксильное число, в общем случае, более 100 мг КОН/г, предпочтительно более 150 мг КОН/г, наиболее предпочтительно более 200 мг КОН/г. Верхним предельным значением для гидроксильного числа оказалось пригодным, в общем случае, значение 1000 мг КОН/г, предпочтительно 800 мг КОН/г, особенно 700 мг КОН/г, наиболее предпочтительно,600 мг КОН/г. Указанные выше значения гидроксильного числа относятся только ко всей совокупности полиолов (b1), что не исключает того, что отдельные компоненты смеси имеют более высокое или более низкое значения.
Компонент (b1) предпочтительно содержит простые полиэфирполиолы, которые получают известным способом, например анионной полимеризацией с гидроксидами щелочных металлов, такими как гидроксид натрия или калия, либо с алкоголятами щелочных металлов, такими как метилат натрия, этилат натрия или калия, или изопропилат калия, в качестве катализаторов и в присутствии добавок, по меньшей мере, одного молекулярного стартера, содержащего от 2 до 8 связанных реакционноспособных атомов водорода, предпочтительно, от 3 до 8 связанных реакционноспособных атомов водорода, либо катионной полимеризацией с кислотами Льюиса, такими как пентахлорид сурьмы, борфторид-эфират и другие, или отбельная земля, в качестве катализаторов, из одного или нескольких алкиленоксидов, содержащих от 2 до 4 атомов углерода в алкиленовом радикале.
Пригодными алкиленоксидами являются, например, тетрагидрофуран, 1,3-пропиленоксид, 1,2- или 2,3-бутиленоксид, стиролоксид или предпочтительно этиленоксид и 1,2-пропиленоксид. Алкиленоксиды могут использоваться отдельно, последовательно друг за другом или в виде смесей.
В качестве молекулярных стартеров могут использоваться спирты, такие, например, как глицерин, триметилолпропан (ТМР), пентаэритрит, сахароза, сорбит, а также амины, такие, например, как метиламин, этиламин, изопропиламин, бутиламин, бензиламин, анилин, толуидин, толуолдиамин, нафтиламин, этилендиамин (EDA), диэтилентриамин, 4,4'-метилендиамин, 1,3-пропандиамин, 1,6-гександиамин, этаноламин, диэтаноламин, триэтаноламин и тому подобные.
Кроме того, в качестве молекулярного стартера могут использоваться продукты конденсации формальдегида, фенола и диэтаноламина, или этаноламина, формальдегида, алкилфенолов и диэтаноламина, или этаноламина, формальдегида, бисфенола А и диэтаноламина, или этаноламина, формальдегида, анилина и диэтаноламина, или этаноламина, формальдегида, крезола и диэтаноламина, или этаноламина, формальдегида, толуидина и диэтаноламина или этаноламина, а также формальдегида, толуолдиамина (TDA) и диэтаноламина или этаноламина и тому подобные.
В качестве молекулярного стартера используют предпочтительно глицерин, сахарозу, сорбит и этилендиамин (EDA).
Кроме того, полиольная смесь может содержать в качестве компонента (b2) химический вспенивающий агент. Химическим вспенивающим агентом являются предпочтительно вода или карбоновые кислоты, особенно муравьиная кислота. Химический вспенивающий агент, в общем случае, используют в количестве от 0,1 до 5 мас.%, особенно от 1,0 до 3,0 мас.% в расчете на массу компонента (b).
Как указано выше, полиольная смесь (b), в общем случае, содержит физический вспенивающий агент (b3). Под физическим вспенивающим агентом подразумевают соединения, растворенные или эмульгированные в исходных веществах для получения полиуретана и испаряющиеся в условиях образования полиуретана. При этом имеются в виду, например, углеводороды, например циклопентан, галогенированные углеводороды, и другие соединения, такие как перфорированные алканы, например перфторгексан, содержащие фтор и хлор углеводороды, такие как простые эфиры, сложные эфиры, кетоны и/или ацетаты. Их используют обычно в количестве от 1 до 30 мас. %, предпочтительно от 2 до 25 мас.%, наиболее предпочтительно от 3 до 20 мас.% в расчете на общую массу компонентов (b).
Поэтому настоящее изобретение предпочтительно относится к способу по изобретению, причем полиуретановую систему вспенивают посредством циклопентана в качестве физического вспенивающего агента.
В предпочтительном варианте полиольная смесь (b) содержит в качестве компонента (b4) сшивающий агент. Под сшивающим агентом подразумевают соединения, имеющие молекулярную массу от 60 до менее 400 г/моль и содержащие по меньшей мере три реакционноспособных по отношению к изоцианатам атомов водорода. Их примером является глицерин.
Сшивающий агент (b4), в общем случае, используют в количестве от 1 до 10 мас.%, предпочтительно, от 2 до 6 мас.% в расчете на общую массу полиольной смеси (b) (но без физического вспенивающего агента (b3)).
В другом предпочтительном варианте осуществления полиольная смесь (b) содержит в качестве компонента (b5) удлинитель цепи, служащий повышению плотности поперечной сшивки. Под удлинителем цепи подразумевают соединения, имеющие молекулярную массу от 60 до менее 400 г/моль и содержащие два реакционноспособных по отношению к изоцианатам атома водорода. Их примерами являются бутандиол, диэтиленгликоль, дипропиленгликоль, а также этиленгликоль.
Удлинитель цепи (b5), в общем случае, используют в количестве от 2 до 20 мас.%, предпочтительно от 4 до 15 мас.% в расчете на общую массу полиольной смеси (b) (но без физического вспенивающего агента (b3)).
Компоненты (b4) и (b5) могут использоваться в полиольной смеси отдельно или в смеси.
Посредством взаимодействия полиуретановой системы по изобретению получены в качестве изоляционного материала по изобретению настоящие пенополиуретаны.
Полиизоцианаты (а) и полиольную смесь (b), в общем случае, подвергают взаимодействию в таком количестве, что изоцианатное число пенополиуретана составляет от 90 до 240, предпочтительно от 90 до 200, более предпочтительно от 95 до 180, наиболее предпочтительно от 95 до 160, в особенности от 100 до 149.
3
2
2
2
В другом предпочтительном варианте компоненты (а) и (b) полиуретановой системы выбирают так, чтобы полученный пенополиуретан имел сопротивление давлению (прочность при сжатии) (согласно EN 253 при плотности сырого пенополиуретана 60 кг/м) выше 0,3 Н/мм, предпочтительно выше 0,35 Н/мм, особенно предпочтительно выше 0,4 Н/мм (при измерении согласно DIN 53424).
3
3
3
3
3
В общем случае, в способе по изобретению общая плотность залитого сырого пенополиуретана (die Gesamteinschussrohdichte) составляет менее 80 кг/м, предпочтительно менее 75 кг/м, особенно предпочтительно менее 70 кг/м, наиболее предпочтительно менее 65 кг/м, в особенности менее 60 кг/м. Под общей плотностью залитого сырого пенополиуретана подразумевают, в общем случае, общее количество залитого жидкого полиуретана в расчете на общий объем пены в кольцевом зазоре.
Способ по изобретению может осуществляться, в общем случае, при любом соответствующем доступном специалисту уплотнении. Под уплотнением подразумевают частное от деления общей плотности заполнения кольцевого зазора на плотность вспененного в свободном состоянии ядра в сыром состоянии при определении на неуплотненном пеноизделии.
Настоящее изобретение предпочтительно относится к способу по изобретению, причем взаимодействие проводят при уплотнении менее 4,0, предпочтительно менее 3,5, особенно предпочтительно менее 3,0 и, наиболее предпочтительно менее 2,5.
Используемая на стадии (В) способа по изобретению полиуретановая система предпочтительно содержит катализатор. В общем случае, согласно изобретению могут использоваться все доступные специалисту соответствующие катализаторы.
Предпочтительно используемые по изобретению катализаторы катализируют реакцию диизоцианата с водой, то есть реакцию вспенивания. Эта реакция происходит преимущественно перед собственным образованием полиуретановых цепей, то есть перед реакцией полимеризации, и поэтому приводит к быстрому профилю реакции полиуретановой системы.
Примерами используемых по изобретению катализаторов являются соединения, выбранные из группы, состоящей из органических соединений олова, таких как соли двухвалентного олова с органическими карбоновыми кислотами, и/или основные аминосоединения, предпочтительно третичные амины, например такие как триэтиламин, и/или 1,4-диаза-бицикло-(2.2.2)-октан, ацетат калия, формиат калия и/или октоат калия, глицин, N-((2-гидро-5-нонилфенил)метил)-N-метил-мононатриевая соль (CAS-Nummer 56968-08-2), (2-гидроксипропил)триметиламмоний-2-этил-гексаноат (CAS-Nummer 62314-22-1), 1-пропанаммоний-2-гидрокси-N,N,N-триметилформиат, триметилгидроксипропиламмонийформиат, 2-((2-ди-метиламино)этил)-метиламино)этанол (CAS-Nummer 2212-32-0) и/или N,N',Nʺ-трис(диметиламинопропил)гексагидротриазин (CAS-Nummer 15875-13-5) и их смеси.
Предпочтительные катализаторы по изобретению могут вводиться в полиуретановую систему любым известным специалисту способом, например в массе или в растворе, например в виде водного раствора.
В расчете на полиольный компонент (b) согласно изобретению добавляют по меньшей мере,один катализатор в количестве от 0,01 до 1,5 мас %, предпочтительно от 0,05 до 1,0 мас.%, особенно предпочтительно,от 0,05 до 0,5 мас.%, наиболее предпочтительно от 0,1 до 0,3 мас.%.
Используемая по изобретению полиуретановая система, при необходимости, может также содержать еще добавки (b6). Под добавками (b6) подразумевают известные в технике и обычно употребляемые вспомогательные вещества и добавки, но без физического вспенивающего агента. Можно назвать, например, поверхностно-активные вещества, пеностабилизаторы, регуляторы пор, наполнители, красители, пигменты, антипирены, антистатики, средства, защищающие от гидролиза, и/или фунгистатически и бактериостатически активные вещества. Следует отметить, что вышеназванные обычные и предпочтительные пределы вязкости компонента (b) относятся к полиольной смеси (b), включая, при необходимости, прибавленные добавки (b6) (но исключая добавленный, при необходимости, физический вспенивающий агент (b3)).
Настоящее изобретение относится предпочтительно к способу по изобретению, причем по меньшей мере одна полиольная смесь (b) содержит полиолы (b1), при необходимости, химический вспенивающий агент (b2), физический вспенивающий агент (b3), сшивающий агент (b4), удлинитель цепи (b5) и/или, при необходимости, добавки (b6).
Настоящее изобретение относится, в особенности, к способу по изобретению, причем в качестве добавки (b6) используют между 1 и 25 мас.% антипирена (в расчете на общую массу полиольной смеси).
Стадия (С)
Стадия (С) способа по изобретению включает вспенивание и отверждение полиуретановой системы.
После заливки полиуретановой системы на конце Е1 в кольцевой зазор начинается реакция полимеризации для образования пенополиуретана. Согласно изобретению эта реакция полимеризации может начинаться уже во время дальнейшей заливки полиуретановой системы. В предпочтительном варианте осуществления способа по изобретению реакция полимеризации начинается только тогда, когда залито все количество полиуретановой системы.
Вспенивание и отверждение по изобретению, в общем случае, осуществляют при температуре компонентов от 18 до 35°C, предпочтительно от 20 до 30°C, наиболее предпочтительно от 22 до 28°C.
Вспенивание и отверждение по изобретению, в общем случае, осуществляют при температуре поверхностей от 15 до 50°C, предпочтительно, от 20 до 50°C, наиболее предпочтительно, от 25 до 45°C.
На стадии (С) способа по изобретению отверстия в крышке на конце Е2 предпочтительно открыты, в результате чего вспенивающий и/или образующиеся в условиях реакции газообразные вещества, при необходимости, могут удаляться.
После стадии (С) способа по изобретению получают изолированную трубу, включающую по меньшей мере одну трубу для среды и изолирующий слой из пенополиуретана между трубой для среды и трубой-оболочкой.
Изолирующий слой, в общем случае, имеет толщину от 1 до 20 см, предпочтительно от 5 до 20 см, наиболее предпочтительно от 7 до 20 см.
В другом предпочтительном варранте изолирующий слой, содержащий пенополиуретан, имеет теплопроводность менее 27 мВт/мК, предпочтительно от 22 до 26,7 мВт/мК при измерении согласно EN ISO 8497.
Настоящее изобретение относится также к применению крышки с изменяющимися по величине отверстиями для изготовления изолирующих труб.
Относительно отдельных признаков и предпочтительных вариантов применения по изобретению является действительным сказанное относительно способа по изобретению
Настоящее изобретение относится к изолированной трубе, полученной способом по изобретению.
Относительно отдельных признаков и предпочтительных вариантов осуществления для изолированной трубы является действительным сказанное относительно способа по изобретению.
Примерами изолированной трубы по изобретению являются, например, теплофикационные трубы или многослойные трубы-оболочки согласно DIN EN 253:2009.
Изолированная труба по изобретению, в общем случае, состоит из (i) трубы для среды, (ii) пенополиуретанового слоя и (iii) трубы-оболочки.
Настоящее изобретение относится также к крышке с изменяющимися по величине отверстиями для закрытия кольцевого зазора, образованного трубой для среды и трубой-оболочкой, предпочтительно в процессе заливки полиуретановой системы в кольцевой зазор.
Относительно крышки по изобретению действительным является соответственно сказанное относительно способа по изобретению. Крышку по изобретению предпочтительно используют в способе по изобретению.
В общем случае, крышка по изобретению может быть выполнена со всеми известными видами изменяющихся отверстий.
В предпочтительном варианте осуществления крышка по изобретению выполнена такой, чтобы величина, то есть площадь имеющихся отверстий предпочтительно снаружи могла изменяться. Это изменение может осуществляться либо вручную, либо посредством соответствующих известных специалисту устройств, то есть моторов, редукторов и т.п.
Крышка по изобретению, в общем случае, имеет достаточно отверстий соответствующей величины, то есть соответствующей площади, благодаря чему возможно удаление воздуха из кольцевого зазора в процессе заливки полиуретановой системы. Например, крышка имеет от 1 до 16 отверстий, предпочтительно от 4 до 10 отверстий, например 8 отверстий. При этом имеющиеся отверстия могут иметь любую соответствующую доступную для специалиста форму, например квадратную, прямоугольную, овальную, круглую. Предпочтительно крышка имеет круглые отверстия. Величина, то есть площадь отдельных отверстий по изобретению, в общем случае, может быть одинаковой или различной. Предпочтительно крышка имеет отверстия в каждом случае одинаковые большой площади.
2
2
2
2
2
2
2
Общая площадь всех имеющихся в крышке по изобретению отверстий согласно изобретению зависит от диаметра образующих кольцевой зазор трубы для среды и трубы-оболочки и предпочтительно является максимально большой. Общая площадь отверстий согласно изобретению составляет, например, от 1 до 10000 см, предпочтительно от 2 до 5000 см, от 2 до 500 см, особенно предпочтительно от 4 до 100 см. Площадь находящегося в крышке отверстия составляет согласно изобретению, например, от 0,1 до 1000 см, предпочтительно от 0,5 до 100 см, особенно предпочтительно от 0,5 до 5 см.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения величину отверстий можно изменять посредством установленной на крышке по изобретению вращающейся шайбы. При этом, кроме того, предпочтительно, чтобы эта вращающаяся шайба закручивалась изнутри через имеющиеся в крышке отверстия, в результате чего величину отверстий можно изменять посредством перекрытия шайбой.