DK151913B - Fremgangsmaade til fremstilling af et opskummet plastisoleringsovertraek paa et roer - Google Patents

Description

i

DK 151913B

Opfindelsen angår en fremgangsmåde til fremstilling af et op-skummet plastisoleringsovertræk på et rør, især et metalror såsom et stålror, ved anbringelse af flydende, opskummelige _ plastlag med forskellig densitetsfordeling hen over den

O

samlede tykkelse af plastlagene, idet der eventuelt forud på røret anbringes et eller flere yderligere materialer til dannelse af ét eller flere yderligere indvendige lag, og idet røret eventuelt først yderligere påføres en kor rosionsbeskyt-0 tende belægning.

Det er hidtil blevet foreslået at isolere rør ved påsprøjtning af et eller flere lag af skumformet plastisolering, såsom po-lyurethan, efterfulgt af hærdning og overtrækning eller indpakning af det isolerende lag med et beskyttende lag eller et 15 spærrelag, som beskrevet f.eks. i US patentskrift nr. 3.480.493. Det fra en sådan proces resulterende lag af skumstof isolering har normalt haft en tilsyneladende densitet af gennemsnitsstørrelse, således at det har egenskaber, som er et kompromis mellem dem, der kræves til opnåelse af maksimale 20 varmeisoleringsegenskaber, og dem, som kræves til opnåelse af maksimal styrke, trykstyrke og siidbestandighed.

I US-patentskrift nr. 3.644.168 beskrives et formet strukturmateriale fremstillet i en et-trins proces, ved at indføre et 25 skummateriale i en form. Formens indespærrende virkning bevirker udvikling af et lag med høj densitet, hvor skummaterialet kommer i kontakt med formen. Anvendelsen af læren fra dette patentskrift til problemet med rørbelægning ville kræve inde-lukning af røret i en indespærrende form for at tilvejebringe 30 et rum, i hvilket skummaterialet kunne være indespærret under opskumni ngen. I den foreliggende opfindelse anvendes ingen form eller indespærring, men i stedet sprøjtes de opskummelige pol yurethanplastmater i al er ganske simpelt ud på røret, og de hærdes uden indespærring, afhængige af det opskummelige plast-35 materiales formulering og mængden af skummiddel til opnåelse af den ønskede densitet i hvert lag.

I US-patentskri ft nr. 3.782.998 er tolagsskumbelægningen på stålbygningen arrangeret med laget med høj densitet nærmest

DK 151913 B

2 ved stålet, og laget med lav densitet er udsat for atmosfæren. Arrangementet er et væsentligt træk ifølge nævnte patentskrift, som anført i spalte 2, linie 23 til 60, for at gøre det muligt 5 at udføre fremgangsmåden på den indvendige overflade af en j stålbygning, når den udvendige temperatur er lav. Skumlaget ! med lav densitet vil ikke udvikle tilstrækkelig varme til at j selvhærde, når det påføres direkte på metallet under sådanne j

betingelser ifølge nævnte patentskrift og hænger ikke uden I

i besvær fast ved metallet. j i

Ved fremgangsmåden ifølge opfindelsen anbringes skumlaget med lav densitet nærmest røret og skumlaget med høj densitet på | den udvendige side. Det modsatte af det i US-patentskrift nr.

3.782.998 anførte. Denne rækkefølge af lag i det færdige be- ' 15 lagte rør tilvejebringer ikke blot bedre beskyttelse mod den fysiske mishandling, som det belagte rør udsættes for, men det udvendige lag med høj densitet virker yderligere som en dampbarriere for det indvendige skumlag med lav densitet, hvorved diffusionen af trichlormonofluormethandrivmidlet, der er spær- 20 ret inde i cellerne i det indvendige skum med lav densitet forsinkes. Diffusionen af f 1 uorcarbondrivmidlet fra skummets celler resulterer i en sænkning i varmeisolerende egenskaber, såvel som forurening af omgivelserne. Det højere indhold af faste stoffer i det udvendige skumlag med høj densitet forsin-25 ker diffusion af drivmidlet i større grad end det indvendige lag med lav densitet. I arrangementet ifølge US-patentskrift nr. 3.782.998 med laget med lav densitet udsat kan fluorcar-bondrivmidlet frit diffundere til atmosfæren ved en højere hastighed, hvilket fører til en forholdsvis hurtig nedgang i 30 varmeisolerende egenskaber.

Desuden beskytter det hårde udvendige skumlag med høj densitet ikke kun det indvendige lag mod slid, men på grund af hårdhed og stivhed beskytter det det indre lag mod at blive knust i 35 kraft af sin ringstyrke; dette træk gør det muligt for det belagte rør, der er fremstillet i overensstemmelse med den foreliggende opfindelse, at bevare sin høje varmeisolerende kapacitet ved større dybder i enten jord eller vand end et rør med et udvendigt lag med skumisolering med lav densitet kan.

DK 151913 B

3 US-patentskrift nr. 3.802.948 ligner US-patentskrift nr. 3.644.168 ved, at det kræver en krydsfinérform. Desuden er densiteten af det indvendige lag af skum almindeligvis højere 5 end densiteten af det forholdsvis tykke udvendige lag af skum, på dette punkt svarende til US-patentskri ft nr. 3.644.168 og forskellig fra den foreliggende opfindelse.

Fra US-patentskri ft nr. 3.657.036 kendes en kombination af et plastlag med lav densitet med et overf1 adel ag af et plastmate-riale med højere densitet. Denne opbygning er valgt for at opnå et panel med lav vægt i kombination med en tilstrækkelig overfladestyrke. Denne kendte opfindelse har ingen sammenhæng med den foreliggende opfindelse, hvis formål er at tilvejebringe et rør i soler i ngslag, som på en gang i solerer og besid-15 der gunstige overfladeegenskaber.

Det er også i US patentskrift nr. 4.094.715 blevet foreslået at sprøjte rør med et skumdannende, flydende materiale, derpå forsyne det dannende skumstof med et folieagtigt beskyttende 20 lag, før det er hærdet fuldstændigt, hvorved der udøves et tryk, som kun forøger densiteten af skumstoffet nær den udvendige overflade heraf. Den største ulempe ved fremgangsmåden er, at den er begrænset til et spiral viklet, beskyttende overfladelag, som påføres under spænd i ng til opnåelse af en ti 1 sy-25 neladende forøgelse af densiteten af det yderste lag af skumstoffet. En sådan fremgangsmåde kan vanskeligt styres i kommercielle operationer, dvs. indstilles på den ønskede densitet, da omfanget af forøgelsen af den tilsyneladende densitet og tykkelsen af laget med høj densitet afhænger af flere for-30 skellige kritiske faktorer inklusive temperaturen af den op-skummende plast, hastigheden af plastmaterialets omskumning, den opskummende plasts hærdningshastighed, tiden, som forløber før påføring af beskyttelseslaget, og spændingen, som påføres det beskyttende lag under påføringen. Alle disse faktorer ind-35 virker på omfanget af hærdningen af den opskummede plast før påføringen af beskyttelseslaget. Tykkelsen af laget med forøget densitet afhænger desuden af tykkelsen og sammentrykkel igheden af massen af skum af lav densitet, der allerede findes.

DK 151913 B

4

Formålet med opfindelsen er derfor at undgå de ovennævnte ulemper ved den kendte teknik og at tilvejebringe en fremgangsmåde, som er enkel og billig at udføre, ikke er særlig 5 følsom over for variationer i udførelsesmåden, og som giver et produkt med en fremragende kombination af varmeisoleringsevne, styrke og siidbestandighed.

Den foreliggende opfindelse tilvejebringer således en fremgangsmåde til fremstilling af et opskummet plastisoleringsovertræk på et rør, især et metalrør såsom et stålrør, ved anbringelse af flydende, opskummelige plastlag med forskellig densitetsfordeling hen over den samlede tykkelse af plastlagene, idet der eventuelt forud på røret anbringes et eller flere yderligere materialer til dannelse af et eller flere yderligere ind-15 vendige lag, og idet røret eventuelt først yderligere påføres en korrosionsbeskyttende belægning, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at mindst et indre plastlag og et ydre plastlag anbringes efter hinanden på røret henholdsvis på det ene eller de yderligere indvendige lag og den eventuelle korro- 20 sionsbeskyttende belægning og opskummes til forskellig tæthed, hvor tykkelsen samt densiteten af det yderste lag tillades at indstille sig selvstændigt uden ydre begrænsning, hvor det indre lag tillades at få en densitet på 0,024-0,096 g/cm3 og det ydre lag tillades at få en densitet på mindst 25% større 2 5 end densiteten af det indre lag, og hvor tykkelsen af det ydre lag tillades at udgøre 5-30% af den samlede tykkelse af de to plast!ag.

Som opskummelig plastmasse kan der her på fordelagtig måde an-30 vendes en polyurethanmasse. Anvendelsen af denne fremgangsmåde er imidlertid ikke begrænset til polyurethanmasser, og der kan anvendes alle opskummelige plastmasser ved denne fremgangsmåde .

35 Da tykkelsen og densiteten af hvert lag er uafhængig af det andet, kan det indstilles og styres særskilt. Fremgangsmåden ifølge opfindelsen gør det muligt at anvende et indvendigt lag af høj isoleringsværdi og lav pris sammen med et udvendigt lag

DK 151913B

5 af højere styrke og højere densitet og derfor et lag til en højere pris. De to lag sammen giver en kombination af egenskaber, som er optimal til rørisolering og beskyttelse, til den 5 lavest mulige samlede pris.

Hvor stor densitetforskellen er mellem de inderste og yderste isolerende lag til opnåelse af optimale resultater varierer blandt andet afhængig af rordiameteren, det indbyrdes forhold af lagtykkelserne, den minimumsstyrke, der ønskes, og tempera- 10 turforskel1 en mellem røret og omgivelserne. Om ønsket kan det indvendige lag være opdelt i to eller flere lag påført efter hinanden og med forskellige fysiske egenskaber.

På tegningen viser 15 fig. 1 et tværsnit af én udførel sesform ifølge opfindelsen, og fig. 2 et tværsnit af en alternativ udførelsesform.

I fig. 1 er et metalror 10 forsynet med et indvendigt lag 12 2 0 af lav densitet (0,032-0,096 g/cm3) af f.eks. stift polyure-thanskumstof med en tykkelse fra ca, 2,54 cm til 15,24 cm og et andet lag 14 af stiv polyurethanskumsstofi solering med en densitet, der er mindst 25¾ over densiteten af lag 12 og med en tykkelse på 5-30¾ af den samlede tykkelse af lagene 12 og 25 14.

I en foretrukket udførelsesform for opfindelsen er det indvendige lag af skumstof i so 1 er i ng ikke blot forskelligt fra det eller de udvendige lag ved, at det har en lavere ti 1 syneladen-30 de densitet og således en højere varmeisoleringsevne, men det adskiller sig også ved at have en højere varmebestandighed, dvs. at det er stabilt ved en højere temperatur, indtil ca. 180°C, end det eller de udvendige lag af skumstof isolering, som kun behøver at være stabile op til en temperatur på ca. 35 90° C.

En anden udførelsesform er vist i fig. 2, hvor rør 10, beregnet til varme væsker ved en temperatur fra ca. 150eC til ca.

DK 151913B

6 180°C, er forsynet med et indvendigt, isolerende lag opdelt i en første isolerende del eller et første isoleringslag 20 af f.eks. opskummet polyurethan af lav densitet fremstillet til 5 at have stabilitet ved en temperatur helt op på ca. 180°C, og en anden isolerende del eller et andet isoleringslag 22 af omtrent det samme polyurethanskumstof med ca. samme lave densitet, men fremstillet til kun at være stabilt ved temperaturer op til ca. 90eC. Yderlaget 24 af f.eks. polyurethanskum-stof af høj densitet har en densitet, som er mindst 25% over densiteten af hvert af lagene 20 eller 22 og har en tykkelse fra 5-30% af den samlede tykkelse af lagene 20, 22 og 24.

Ved en anden udføre! ses form, hvori rør 20 er beregnet til transport af kryogene væsker ved meget lave temperaturer af 15 størel sesordenen ca. -130°C, er lag 20 fremstillet til at være halvstift i stedet for stift for at undgå skørhed og eventuel revnedannelse under brug, medens lagene 22 og 24 derimod er fremstillet til at have sædvanlig stivhed.

20 Ved udøvelsen af fremgangsmåden ifølge opfindelsen opvarmes røret, der sædvanligvis består af stål, først for at fjerne kondenseret fugtighed og renses til fjernelse af urenheder, flager og rust. Enhver sædvanlig fremgangsmåde til rensning kan anvendes såsom sandblæsning, børstning eller lignende.

25 Om ønsket kan to eller flere af sådanne fremgangsmåder anvendes i kombination.

I nogle tilfælde kan det være ønskeligt at give røroverfladen et korrosionsbeskyttende lag før påføringen af den opskummende 3Q plast, selv om dette ikke er ubetinget nødvendigt. Ethvert sædvanligt korrosionsbeskyttende lag kan anvendes, såsom omviklet polyehtylen/butyl-klæbebånd, epoxybelægning, varmeaktive-ret klæbestof eller asfalt. Det termoplastiske materiale, der kan opskummes, kan påføres direkte på det bare rør eller på 35 overfladen af en eventuel korrosionsbeskyttende belægning, som røret forud er blevet forsynet med. Det er sædvanligvis ønskeligt, at rørtemperaturen hæves til over stuetemperatur, idet den valgte temperatur afhænger af arten og sammensætningen af

DK 151913 B

7 plastmaterialet, der skal opskummes. Sidstnævnte påføres sædvanligvis ved påsprøjtning ved hjælp af en sprøjtedyse ved, at røret roteres og føres forbi forskellige dyser. Der kan an-5 vendes en lang række sammensætninger til det opskummelige, flydende polyurethanplastmateriale, og valget afhænger af hvilke egenskaber, som netop ønskes af slutproduktet. En særlig ønskelig sammensætning er en flydende blanding af bestanddele, der kan reagere under dannelse af en polyurethan og in-deholdende et sædvanligt opskumningsmiddel i en mængde, som er tilstrækkelig til dannelse af et skumstof med den ønskede tilsyneladende densitet, der kan være fra ca. 0,024 til 0,096 g/cm3. Det første lag af opskummelig væske får lov til at hæve ved indvirkning af opskumningsmidlet. Tykkelsen af det første jg skumstoflag kan variere inde for vide grænser afhængig af de samme faktorer, som er nævnt ovenfor i forbindelse med forskelle i densitet af de isolerende lag, såsom rørdiameteren og den temperatur, ved hvilken røret med indhold skal anvendes, og kan i almindelighed variere fra ca. 2,54 til 15,24 cm.

20

Det andet eller udvendige lag 14 eller 24 af opskumme1 igt, flydende plastmateriale påføres derpå uden på det først opskum- mede, isolerende lag ved påsprøjtning på sædvanlig måde på overfladen af røret, medens dette roterer og bevæges fremad.

Det andet lag kan anbringes på det første før eller efter 25 hærdningen af det første lag, og selv før opskumningen af det første lag er afsluttet. Det påføres fortrinsvis før hærdningen af det første lag. Ved én fordelagtig udførelsesform er sammensætningen af det andet, opskummelige plastmateriale forskellig fra det første udelukkende med hensyn til mængden 3 0 af anvendt opskumningsmiddel og indstilles til at tilvejebringe et opskummet plastisoleringslag med en tilsyneladende densitet, som er mindst 25% højere end den tilsyneladende densitet af det første lag, og med en tykkelse fra 5-30% af den samlede tykkelse af de to lag. Ved en anden fordelagtig 3 5 udførelsesform kan det udvendige lag 14 eller 24 have en lavere varmebestandighed end det indvendige lag eller større stivhed eller begge dele.

DK 151913 B

8

Den samlede tykkelse af skumstof i sol er i ngen såvel som tykkelsen af det indvendige lag (ca. 2,54-15,24 cm) kan variere bl.a. afhængig af temperaturforskellen mellem rørindholdet og 5 rørets omgivelser, rørdiameteren og den tilsyneladende densitet af skumstoffet.

Ved en temperaturforskel på 41,5eC til 1500 C er det normalt tilstrækkeligt med en tykkelse på ca. 2,54 cm til 15,24 cm. Jo større temperaturforskellen er mellem rørledningen og omgivel- 10 serne, jo tykkere bør isoleringen normalt være. Kryogene industrier anvender f.eks. normalt polyurethanskumstoflag med en tykkelse på 7,6 til 15,24 cm på grund af store temperaturforskelle. Til rør til varm olie er forskellen sædvanligvis fra 55,50 C til 89eC. Til rørledninger til varm olie plejer tyk-15 kelsen normalt at være fra 2,54 cm til 6,4 cm. Anvendes et rør til smeltet svovl, vil det normalt blive forsynet med en skum-stofisolering med en tykkelse på 6,3 til 7,65 cm, idet det indvendige lag 12 eller 20 vil blive fremstillet som et lag med høj varmebestandighed, dvs. et lag, som er stabilt ved 20 temperaturer op til 149°C. Et rør til varm olie vil, når det nedgraves i jorden, normalt kræve en skumstoftykkel se på 5,1 cm eller mindre. Polyurethanskumstof har en usædvanlig lav K- faktor af størrelsesordenen ca. 6,94 x 10-6 g cal/cm2/sek/°C/ cm i modsætning til en K-faktor på ca. 0,39 for glasskumstof. 25 I tilfældet med et polyurethanskumstof, som har en tilsyneladende densitet på 0,048 g/cm^, resulterer et 5,1 cm tykt lag på et rør med en diameter på 15,24 cm, der anvendes ved en temperaturforskel på 69,4°0, i et varmetab (eller -forøgelse) på ca. 43,7 x 10~6 g cal/sek/cm2.

30 I det følgende er anført en egnet recept til fremstilling af et tilfredsstillende, stift skumstof: 35

DK 151913 B

9

Bestanddel Vægtdele Rå MDI 115 5 Polyol A 100

Si 1icone-olie 1

Tri ethyl end i am i n 0,5

Dibutyltindilaurat 0,1

Trichlormonofluormethan 35

Tris(2-chlorethyl)phosphat 10

Alle bestanddelene bortset fra di isocyanatet blandes forud, idet diisocyanatet tilblandes umiddelbart før opskumningen, og der sprøjtes ved hjælp af sædvanligt udstyr til dannelse af et stift skumstof med en tilsyneladende densitet på 0,029 g/cm3. Reduktion af mængden af trichlormonof1uormethanskummiddel fører til densitetsforøgelse. Forøgelse af tørstofindholdet i den foregående recept, f.eks. ved tilsætning af 30 dele me-thylcellulose uden forøgelse af skummiddelmængden, forøger og-2q så den tilsyneladende densitet. Forøget varmebestandighed af skumstoffet opnås ved hjælp af sædvanlige fremstillingsforan-staltninger og ved valg af sædvanlige bestanddele, f.eks. ved at omsætte orimatiske aminholdige forbindelser med de resterende bestanddele, som beskrevet i US patentskrift nr. 25 3.909.465. Forøget modstandsdygtighed mod hensmuldring, som også er ønskelig for det udvendige skumstoflag, kan også opnås ved valg af polyolbestanddel, som beskrevet f.eks. i US patentskrift nr. 3.828.257 og i US patentskrift nr. 3.928.258.

Ønskelige, udvendige lag eller belægninger kan anbringes oven-30 på det yderste isolerende skumstoflag. Det yderste, isolerende skumstoflag kan f.eks. forsynes med et omviklet lag eller et ekstruderet, beskyttende lag eller et fugtspærrende lag af papir eller plast, f.eks. polyethylen eller polypropylen, et hylster eller omviklet lag af varmekrympe1ig plast, som krym-35 per på plads og slutter til skumstof i sol er i ngen, en belægning af flydende epoxyharpiks, hærdet på stedet, eller en belægning af en bituminøs masse eller et lag af et hvilket som helst an-

Claims (2)

1. Fremgangsmåde til fremstilling af et opskummet plastisoleringsovertræk på et rør, især et metalrør såsom et stålrør, ved anbringelse af flydende, opskummelige plastlag med forskellig densitetsfordeling hen over den samlede tykkelse af 15 plastlagene, idet der eventuelt forud på røret anbringes ét eller flere yderligere materialer til dannelse af ét eller flere yderligere indvendige lag, og idet røret eventuelt først yderligere påføres en korrosionsbeskyttende belægning, kendetegnet ved, at mindst et indre plastlag (12) og et 20 ydre plastlag (14) anbringes efter hinanden på røret (10) henholdsvis på det ene eller de yderligere indvendige lag og den eventuelle korrosionsbeskyttende belægning og opskummes til forskellig tæthed, hvor tykkelsen samt densiteten af det yderste lag tillades at indstille sig selvstændigt uden ydre 25 begrænsning, hvor det indre lag (12) tillades -at få en densitet på 0,024-0,096 g/cm1 2 og det ydre lag (14) tillades at få en densitet på mindst 25% større end densiteten af det indre lag (12), og hvor tykkelsen af det ydre lag (14) tillades at udgøre 5-30% af den samlede tykkelse af de to plastlag 30 (12, 14). Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at der som de nævnte opskummelige plastmaterialer anvendes polyurethanmaterialer. 35

2 Fremgangsmåde ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at der som det inderste lag af opskummet plastisolering anvendes et opskummeligt plastmateria- DK 151913B le, der er stabilt ved en temperatur på op til ca. 180°C, og at der som det eller de yderste lag anvendes opskummelige plastmaterialer, der kun er stabile ved temperaturer op til _ ca. 90°C. o 10 15 20 25 30 35