聚氨酯硬泡生产工艺(4)

管外

的纸条上,纸条均匀移入管内,这些原料随之进入空腔内发泡成型.

对于无外套管的管道,有一种较方便的连续发泡成型方法.管外有一条形金属或塑料片

材,在片材卷合前,将泡沫塑料原料液浇注在片材上.片材卷合和发泡后,即成为具有硬泡 90—

绝热层的管道.

a—混合头;b—反应混合物; a—间隔支架;b—排料管;c—混合头; c—内管线;d—外管 d—供料管; e—运动方向

图5-13 浇注模塑法 图5-14 采用牵引式混合头的加工方法

图5-15 采用牵引纸的加工法 图5-16 内管旋转而喷涂设备自动轴向运动的喷涂法 2.喷涂

喷涂成型法适用于无外套管,大直径管道外制作硬泡绝热层,见图5-16.硬泡原料液 喷在旋转着的管道外表面,混合头与管道沿轴向作相对运动.喷涂法制作的硬泡绝热层,表

面不太平整.为了保护绝热层免遭损坏,必须用沥青绷带,玻璃纤维增强塑料复合材料或塑

料涂层将其包覆起来.聚氨酯弹性体是很合适的材料,挤塑法成型的聚乙烯套管也能做保护 层.

3.模塑半圆形预制件

用半圆形硬质泡沫塑料预制件做管道保温层是一种通用而简便的方法.生产厂按标准管

径准备若干套模具,即可成批加工出一系列管径的预制件.使用时,把两个半圆形泡沫塑料

对合,就成为一个完整的绝热套. 4.块料切割

用块状硬质泡沫塑料可切割成一定尺寸的绝热层.这种方法最大的缺点是泡沫塑料的损

耗率高.为提高材料的利用率,可按直径大小如图5-17所示那样顺次排列切割.但是,不

管如何排列,仍有一些材料不能很好利用. 图5-17 由块状泡沫塑料切割管道绝热层 5.2.3.2 管子外壳

管子的半圆形外壳层由聚氨酯硬泡切取,或用模塑法制得. 91—

1.半圆管壳体和模塑件

使用特殊的切割机和切削机,用块状泡沫生产壳体.通常先用块状泡沫材料锯成毛坯, 然后按照尺寸将毛坯切割和切削成半圆形的管状泡沫件.当采用模塑发泡方法生产时,就能

获得封闭式表面结构的模塑管件.

根据不同的需要,壳体可用沥青毡,塑料薄膜或铝箔或金属片材来包覆.另一种方法是 在连续化生产线上制造壳体.常常使用由完整的壳体切制成的半圆式壳体作为工业

设备管线

系统的绝热层.

为了使得用于低温管道的绝热材料具有所需的低水蒸汽渗透性,可在外层铝箔里面发

泡.无外覆层的聚氨酯硬泡可满足热管道的绝热要求.管道外壳体要非常适合于管线的转向.

阀门,弯管接头和法兰可以用模塑件.这种模塑件可用模具发泡制得,也可用壳体裁切制得.

壳体的安装方法类似于已知的用软木或矿棉制造壳体的方法.其优点是重量轻.聚氨酯壳体

易于切割,调整和固定.无包覆层的绝热壳体通常在安装之后再在外表面上包覆以防护材料,

如PVC薄膜. 2.预制绝热管道

规建筑方式的城市供热系统,管道绝热施工在现场进行.\覆盖式沟道\这种程序劳 动强度大并且难以控制.如果沟道灌水或者管道泄漏,绝热层就会完全失效.使用聚氨酯绝

热的管道,发泡是在工厂进行的,在厂里发泡可以做到很均一;另一优点是生产成本低而效

率高.通过使用不透水蒸汽的外覆层,整个系统在各个方向上都是密闭的.所生产的预制绝

热管内径可达120mm,长度可达16m.管子在现场焊接,焊口处用两瓣半圆管壳或用现场

发泡方法绝热,并且缠绕收缩薄膜来防水.

预制绝热管既可用\复合绝热\也可用\壳式绝热\方式制造.采用\复合绝热\方

式,内,外管之间形成牢固的连接.如果采用\壳式绝热\方式,内管能与绝热层相对活动. 这是通过发泡前向内管上涂敷隔离剂方法达到的.同理在内管和聚氨酯绝热层之间会存有空

隙.几种复合预制保温管道示意图见图5-18. A—复合绝热;B—带润滑层的复合绝热;

C—有筒状外壳的管中管系统,外套管与输送管同轴且位于绝热层上 图5-18 预制绝热管系统

城市供热系统面临着因温度变化而产生的热胀冷缩的问题.这种体系所用的材料具有不

同的热膨胀系数,温度变化很大(内部+140℃,外部-20℃).因此,为了克服所产生的应 力,必须使用特殊的补偿方法.

将管子装上补偿元件和固定点.为消除应力,补偿元件和固定点的数量和位置可以通过

管子的最大允许应力,磨擦力和支管的位置来控制.基本上有两种可行的补偿方法:一种是

\外补偿\方法主要用于复合体系.热膨胀时,整个管道系统就在砂床上滑动.内管和外管

的粘合可使同心管道作为一个整体,外管和泡沫层的热膨胀要受到抑制,因为内管的热膨胀

要小很多.

如果在外管和内管之间没粘合,在内管和绝热层之间就会产生\内补偿\带有隔离剂 92—

的壳体绝热以及内管与绝热层之间有空隙的绝热就是如此,隔离剂将绝热层和内管隔开.因

此,热应力就由内管的轴向运动得到补偿.外管在地下是不运动的.

管道系统的热胀冷缩可以用肘形管和弯头加以补偿.有些系统使用空心弯头,有些系统

则使用填有半软泡沫的弯头.由于泡沫有弹性,这种弯头随管子而运动.T形管用于连接主

管道和支管道.

一般常用的壳体绝热方法是由一种普通的绝热方法改进而来的.外管同绝热层预制在一

起.输送管是在外管安装好后插进去的.这种结构具有常规系统的优点而无其缺点.象水泥

管一样,渗进的水可以排到最近的排水孔中.即使这种管道短期受雨水淹泡,聚氨酯绝热层

仍能保持干燥.外管可用石棉-水泥或者塑料(例如PE或PVC)制造.内管常用浸有酚醛 树酯的纸管,玻璃纤维增强塑料管或铝管制造.管子焊接处的绝热用两瓣半圆式壳体封闭,

有时可在内管与金属板外模壳之间填充物料发泡,而外模壳一般都留在原处,不取下. 3.现场浇注制造管道

现场浇注成型发泡法成功地用于化学工业和石油工业中的低温管道的绝热保温.在管子

外面包覆镀锌金属薄板或薄铝板并安装上间隔圈形成不连续的环状空腔,向空腔内填充聚氨

酯反应混合物,制成没有热桥的绝热层.如果间隔圈用预制的半圆式壳体制造,其效果尤佳.

这种方法用于直径大于11cm(4英寸)的管子.直径较小的管子常常使用多孔式的间 隔圈,并将反应混合物逐步灌进去.法兰和阀门也可用这种方法隔绝.

现场浇注成型泡沫特别适宜于输送介质温度非常低的保温管,例如用于储存液化气,气

体容器和氧气液化装置上用的管子.

除了这些间歇式加工方法之外,还有一些连续化生产完整管子外壳的专利方法.将薄膜

片套在一芯子上为内模,内模直径要与以后要绝热的管径相同;外模由安装在链条上的钢质

或铝质的两瓣式外壳构成,这种外壳环绕并包围着内模,从而形成所需要绝热的空腔尺寸.

反应混合物浇注在另外一层薄膜上并送入环形空腔,发起的泡沫将该薄膜片压向外模的内表

面,这样就由硬质聚氨酯泡沫制成了具有相应表面的环状管壳体.

管道绝热层泡沫塑料的密度由应用要求决定.根据应用条件的不同,大致可分为两类. 一类是地区集中供热系统的管道绝热层.人口密集的城镇采暖,由热力系统集中供热

较为适

宜.这种地区集中供热系统,热水和130℃以下的过热水的管道都可用硬质聚氨酯泡沫塑料

作绝热层.这种管道,相当大一部分埋设在地下,一部分则在建筑物内.考虑到地下管道承

受地面车辆载荷的需要,同时,这种管道不能经常维修,要求使用寿命较长,所以,一般选

用密度为60～80 kg/m3的泡沫塑料.另一类是一般工厂,如化工厂的管道绝热层.这些管

道不承受载荷,并有条件定期维修,对使用寿命的要求,相对的可以低一些.这种类型的管

道绝热层泡沫塑料,其密度一般在30～50 kg/m3范围. 5.2.3.3 贮罐的绝热

硬质聚氨酯泡沫可在很宽的温度范围内用于贮罐和运输罐的绝热.由于生产方法和要求

的不同,对于常规要求温度在-30～130℃之间的绝热方法和要求在低温-30～-200℃的绝

热方法之间也有所不同. 1.正常温度范围

采用喷涂法或逐层发泡法涂覆硬质聚氨酯泡沫进行罐体绝热技术上是非常重要的,并且

是成本低,效率高.多层浇注可以在被绝热物体和所涂覆的外覆层之间产生牢固的连接.对

于冷藏贮罐需要有一层防水蒸汽扩散层,而该层可与绝热层相结合.而喷涂法特别适用于所

贮存物料的温度始终高于环境温度的贮罐,不需要用防水蒸汽扩散层.但是,聚氨酯泡沫应

涂以耐天候老化的涂料.

逐层浇注特别适合于垂直的或弯曲的表面.外模,即化工中常用的金属板模型,是从底 部向上分段设置并逐层发泡的,如球罐表面的绝热层. 93—

罐体和泡沫的温度至少应为15℃.为了获得均匀的下一层,反应混合物的均匀浇注是 重要的.如果反应混合物浇注到一个不平整的表面上则物料就会向最凹处流动,在那里会产

生极高的发泡反应最后出现孔洞.这种缺点可以通过沫状发泡方法来克服.乳白的反应混合

物不能流动,能产生厚度更均匀的泡沫.这种方法所使用的设备比浇注成型法稍贵些:低沸

点物理发泡剂如HFC-134a必须用另一个计量泵计量后再送入混合头.

圆柱形和球形容器如果没有太多的法兰或管子的连接点,那么喷涂泡沫层就可以不用脚

手架来进行.为此,就要用一种能够引导混合头作垂直或周向活动的装置.这样涂覆的绝热

层厚度在10～20mm之间;前一层喷涂后可以马上涂覆下一层.厚度超过50mm时,可

能

需要等到泡沫放热部分消散之后才能再喷下一层.如果等候的时间太长,比如一个晚上,则

会对层与层之间的粘结强度产生不利的影响.

手工喷涂需要有熟练的技巧.涂覆不均匀会使泡沫厚度不同和出现空穴.这种方法应该

限用在厚度小于150mm的涂覆场合.即使最好的作业也会使50mm厚的泡沫,产生大约10% 的公差.

建议喷涂法不要用于低温场合,因为在喷涂泡沫的表面上铺放金属防水蒸汽扩散层是很 困难的. 2.低温范围

对于非常低的温度(低于-30℃)的保温绝热,硬质聚氨酯泡沫是一种可靠的绝热材料. 同时,内部绝热已经被证明是一种在技术上令人感兴趣的解决方法.这种方法是绝热液态丙

烷(常压下-45℃)所用容器的最新方法,但对于液态天然气(-160℃)所用容器,这种 方法仅在特殊场合下使用.

内部绝热 硬质聚氨酯泡沫能耐受脂肪族烃的作用.若使用一种甚至在低温下也不会收

缩或破裂的绝热材料,就有可能使用普通钢来制造处于环境温度下能承受负荷的罐体外壳.

否则,罐体就必须使用在极低温度下仍能保持韧性的特种钢材.为了提供高质量的内部绝热

层,特别开发的泡沫能与外罐体粘合,可阻止内部绝热层受冷收缩.在弯曲表面上,径向力

被加到切线方向的分力上,这两者泡沫都必须适应,因此泡沫需要有高的伸长率和足够的强

度.只有用喷涂方法才能获得均匀和细小的泡孔结构.泡沫的机械性能必须足以经受得住容

器内物料的静压力,特别是底部的材料.如果泡沫有一定的蒸汽渗透性,气体就会在泡孔内

冷凝.如果将容器排空并迅速加热,这种冷凝的气体就有可能破坏某些部位上的泡孔. 外部绝热 用硬质聚氨酯泡沫作外层绝热层的液化天然气贮罐已经证实可安全使用若

干年.乙烯贮罐5年后的平均传热系数,用蒸发速率测定为0.021.要得到低温所需要的大

于200mm厚的绝热层,常常把喷涂法同逐层浇铸法或纤维绝热层结合起来使用,见图5-19.

A) 喷涂-多层浇注法:a—逐层浇注泡沫;b—喷涂泡沫;d—外金属板;e—内罐体 B) 喷涂-纤维织物-浇注法:a—逐层浇注泡沫;b—喷涂泡沫;c—纤维织物层 C) 逐层浇注-纤维织物法:a—逐层浇注泡沫;c—纤维织物层 图5-19 罐体绝热层的几种可能组成结构

使用喷涂泡沫和现场浇铸泡沫并用方法时,喷涂泡沫涂覆在必须承受较高应力的低

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