ГИБКИЙ (ДЕФОРМИРУЕМЫЙ) КОНТЕЙНЕР ДЛЯ БИТУМНЫХ МАТЕРИАЛОВ (ВАРИАНТЫ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЛАВЛЕНИЯ БИТУМНЫХ МАТЕРИАЛОВ, УПАКОВАННЫХ В КОНТЕЙНЕР

Предлагаемое техническое решение относится к области транспорта и складского хозяйства, а именно, к хранению и перевозкам битумов нефтяных дорожных вязких (БНД), полимерно-битумных вяжущих (ПБВ) и аналогичных битумных материалов.
Характерной особенностью битумов, используемых для дорожных и строительных работ, является то, что их упаковку производят методом налива в тару в жидком виде при температуре 100÷180°C, а хранение и транспортировку - в твердом или вязком виде, после остывания в таре до температуры окружающего воздуха. В отличие от БНД, налив ПБВ, существенно повышающих качество и долговечность дорожного покрытия, нельзя производить при температуре ниже 140°C ввиду высокой вязкости согласно требований ГОСТ Р 52056-2003. Использование битумов осуществляется только в жидком виде, поэтому упакованный в тару продукт необходимо освободить от упаковки и передать без потери количества и качества в технологический цикл перерабатывающего предприятия, например, асфальтобетонного завода. Соответственно, тара (контейнер) для использования битума в дорожных и строительных работах должна отвечать описанным выше особенностям использования. То есть, должна быть обеспечена как возможность транспортировки (хранения), так и возможность извлечения битума из контейнера без качественных и количественных потерь. Поэтому, с одной стороны, должна быть предложена тара (контейнер), удобная для транспортировки, а с другой стороны - позволяющая извлечь продукт из упаковки без потери его качества и количества. В настоящее время широко известны различные типы тары, служащей для хранения и транспортировки битумных материалов к месту использования.
Известны контейнеры для транспортировки твердых и вязких нефтепродуктов, характеризующиеся использованием жестких оболочек и конструкций (см., например, патенты на полезные модели RU 107530, RU 116843). Недостатками данных жестких контейнеров, как кубической, так и иной формы, являются большой вес (60÷80 кг), большой занимаемый объем при перевозке в порожнем виде и высокая стоимость, обусловленная большой массой используемых для изготовления материалов. Также, в ряде случаев (для экспортных поставок) требуется фумигация конструктивно входящего в состав контейнера деревянного поддона, что дополнительно удорожает контейнер.
Известны не имеющие перечисленных выше недостатков контейнеры для хранения и транспортировки битума, характеризующиеся использованием гибких (деформируемых) оболочек (мешков), изготовленных из тканых и/или нетканых полимерных материалов (см., например, патент на полезную модель RU 85884, заявку WO 2011151661). Предполагается, что материалы оболочек (мешков) будут сохранять прочность при транспортировке и будут растворяться в битуме при его плавлении в больших емкостях с нагретым жидким битумом при температуре около 160°C. Перед плавлением фасованного битума наружная оболочка, несущая основную прочностную нагрузку, может быть предварительно снята механическим инструментом. Декларируется, что полученный раствор полимера (материала оболочки) в битуме не должен ухудшить характеристики битума, как вяжущего материала. Однако, практика показывает, что материалы оболочек (мешков) не плавятся, а распределяются в виде полужидких кусков в объеме и на поверхности жидкого битума. Часть всплывшего полимерного материала удается вручную убрать с поверхности жидкого битума (данная дополнительная операция приводит к нерациональному использованию человеческих ресурсов), остальные же куски засоряют битумные трубопроводы асфальтобетонного завода, попадают в асфальтобетонную смесь и в итоге ухудшают качество дорожного покрытия. В контейнере по заявке WO 2011151661 внутренний мешок, контактирующий с битумом, остается стабильно-упругим до температуры 100÷105°C с точкой плавления приблизительно 130÷150°C. Поэтому произведенный битум с температурой около 200°C перед наливом принудительно охлаждают до 100°C, что сопряжено со значительными финансовыми затратами. Кроме того, известные гибкие (деформируемые) контейнеры нельзя использовать для фасовки ПБВ, поскольку их конструкция при температурах 140°C и выше разрушается (разгерметизируется).
В свою очередь, предлагаемое техническое решение позволит решить описанные выше проблемы и предложить к практическому использованию контейнер для транспортировки и хранения битумных материалов, характеризующийся пониженным весом и материалоемкостью, при обеспечении практически 100% извлечения широкой номенклатуры фасуемых материалов (битум, полимерно-битумные вяжущие и т.п.).
Указанный выше технический результат достигается при использовании гибкого (деформируемого) контейнера для битумных материалов, включающего гибкие (деформируемые) корпуса: несущий корпус 1 с загрузочным верхним отверстием 2 и, по меньшей мере, один герметичный корпус 3 с открытым верхним концом (горловиной) 4, расположенный внутри несущего корпуса 1. В первом варианте исполнения конструкции контейнера внутренняя, прилегающая к битумному материалу, поверхность герметичного корпуса 3 оснащена антиадгезионным покрытием 5. Во втором варианте исполнения конструкции в дополнение к указанному выше антиадгезионному покрытию между несущим 1 и герметичным 3 корпусами расположен теплоизолирующий (теплопоглощающий) слой 6. Теплоизолирующий (теплопоглощающий) слой может быть выполнен в виде простеганных матов из базальтовой ваты, других теплоизолирующих материалов, или в виде нетканого полотна из гигроскопичного материала, например, на основе вискозы, хлопка и т.п. Антиадгезионное покрытие 5 может быть выполнено на основе силикона путем формирования тонкого слоя силикона на материале герметичного корпуса, либо приклеиванием силиконизированной бумаги к материалу герметичного корпуса.
Несущий корпус 1 может быть изготовлен из ткани, сплетенной из полимерной, например, полиолефиновой (полипропиленовой) нити. Боковые стенки несущего корпуса 1 могут быть выполнены из, по меньшей мере, двух слоев 7, 7′. Верхняя стенка 8 несущего корпуса также может быть выполнена из, по меньшей мере, двух слоев, при этом верхний слой будет выполнять функцию крышки контейнера. Наружная поверхность, по меньшей мере, одного слоя несущего корпуса может быть ламинирована полимерной пленкой, например, изготовленной из того же материала, что и нити ткани несущего корпуса. Ламинирование предохраняет контейнер от попадания внутрь него внешних осадков (дождь, снег) и грязи (пыли). Форма пустого несущего корпуса 1 близка к усеченной пирамиде.
Соседние стенки несущего корпуса могут быть соединены по своим краям 9, 10, 11 между собой сшиванием нитью. Каждая боковая стенка несущего корпуса может быть оборудована двумя взаимно-пересекающимися линейными формостабилизирующими элементами 12, закрепленными своими концами на данных боковых стенках и выполненными, по преимуществу, в виде лент из полимерной ткани, например полипропиленовой ткани. Формостабилизирующие элементы могут быть выполнены также в виде канатов, рукавов и других линейных форм. Формостабилизирующие элементы 12 могут быть расположены между слоями 7, 7′ несущего корпуса 1, концы формостабилизирующих элементов могут быть закреплены сшиванием нитью в местах 10 стыка соседних боковых стенок несущего корпуса 1. На наружной поверхности несущего корпуса 1 могут быть закреплены, по меньшей мере, две грузовые стропы 13. Концевые участки грузовых строп 13 закреплены сшиванием нитью вдоль мест 10 стыка соседних боковых стенок несущего корпуса 1.
Герметичный корпус является стабильно-упругим при температуре налива битумного материала в контейнер. Герметичный корпус может быть изготовлен из, по меньшей мере, одного слоя полимерной, например, полиолефиновой пленки. Также, герметичный корпус может быть изготовлен из пленки, содержащей несколько герметично соединенных между собой слоев различных полимерных материалов, например полиолефина и полиамида.
Битумные материалы типа БНД и ПБВ имеют приемлемую для затаривания вязкость при температурах, соответственно, 100°C, 140°C и выше. Необходимая прочность и упругость герметичного корпуса в диапазоне температур до 160-180°C может быть обеспечена подбором материала полимерных пленок и количеством слоев. Однако, при избыточном повышении температуры заливаемого битума несущий корпус может перегреваться и может произойти усадка (сжатие) его материала, в результате чего уменьшаются вместимость контейнера и его прочность. Наличие в предложенном контейнере теплоизолирующего (теплопоглощающего) слоя между несущим и герметичным корпусами ослабляет передачу тепла от затариваемого материала к несущему корпусу, в результате чего сохраняется стабильность параметров контейнера до температуры минимум 140÷150°C, обеспечивающей налив ПБВ. Предложенный теплоизолирующий (теплопоглощающий) слой работает следующим образом:
А) Маты из базальтовой ваты создают прослойку неподвижного воздуха между несущим и герметичным корпусами. Поскольку воздух имеет низкую теплопроводность, тепло плохо передается от нагретого битума к несущему корпусу и его нагрев уменьшается;
Б) Слой нетканого полотна из гигроскопичного материала (вискозы, хлопка и т.п.) перед наливом битума искусственно увлажняют, поэтому при наливе горячего материала происходит интенсивный отбор (поглощение) тепла с поверхности герметичного корпуса, расходуемого на нагрев жидкости и парообразование, при этом периферийные слои битума резко охлаждаются, приобретают повышенную вязкость и становятся теплоизолятором, в результате резко уменьшается теплопередача к несущему корпусу и его нагрев уменьшается. После испарения всей влаги нетканое полотно становится теплоизолятором, создающим прослойку неподвижного воздуха между несущим и герметичным корпусами. Температура несущего корпуса не повышается выше 100°C (температура водяного пара), что обеспечивает стабильность его характеристик.
Описанные выше грузовые стропы позволяют обходиться без поддона и перемещать заполненный битумом контейнер при наливе и в ходе погрузо-разгрузочных работ с помощью вилочного погрузчика.
Для перевозки на большие расстояния порожний контейнер за счет своей гибкости (деформируемости) может упаковываться в сложенном состоянии, что в несколько раз уменьшает занимаемый им объем.
Извлечение битума из контейнера предложенной конструкции может быть произведено следующим образом.
Вариант 1)
Наружный несущий тканевый корпус разрезают и снимают вместе с теплоизолирующим слоем, затем также разрезают и снимают с блока битума герметичный корпус. Материал герметичного корпуса не пристает к битумному материалу за счет внутреннего антиадгезионного покрытия герметичного корпуса. Освобожденный от упаковки блок битума плавят в установке плавления при температуре 160-180°C (см., например, установку, описанную в патенте на полезную модель RU 107530).
Вариант 2)
Наружный несущий тканевый корпус разрезают и снимают вместе с теплоизолирующим слоем, затем у герметичного корпуса удаляют верхнюю часть без битума. Делают надрезы на герметичном корпусе со стороны дна, устанавливают блок битума в упаковке в установку плавления вниз или вверх дном. Битум в установке нагревается, плавится и полностью вытекает из упаковки, так как битум не прилипает к антиадгезионному покрытию. Упаковка при нагревании до 180-200°C не плавится и сохраняет упругость, поэтому ее без битума целиком удаляют из установки плавления. В результате упаковка не засоряет оборудование асфальтобетонного завода и асфальтобетонную смесь.
В итоге, контейнер предложенной конструкции будет приблизительно в 10 раз легче жестких контейнеров из картона, дешевле их, фасованный битумный материал можно будет транспортировать без деревянного поддона, что удешевит поставки фасованных битумных материалов на экспорт, порожние контейнеры предложенной конструкции в сложенном виде занимают в 5 раз меньший объем по сравнению с известными, поэтому станет рентабельной их транспортировка на большие расстояния от места изготовления до места налива, что расширит территорию применения контейнера.