Внедрение озонобезопасных вспенивателей в полиольные компоненты, используемые в производстве предизолированных труб. Гидрофторолефины

Под руководством Международного центра научной и технической информации (МЦНТИ) в рамках Проекта ЮНИДО/ГЭФ-Минприроды России «Поэтапное сокращение потребления гидрохлорфторуглеродов и стимулирование перехода на не содержащее гидрофторуглероды энергоэффективное холодильное и климатическое оборудование в Российской Федерации посредством передачи технологий» была исследована возможность применения вспенивающего агента Solstice LBA в качестве замены ГХФУ-141b в полиольных компонентах в составе систем для теплоизоляции труб.

В ходе лабораторного этапа были разработаны полиольные композиции для применения в производстве трубной изоляции с использованием Solstice LBA в качестве вспенивающего агента. Затем были осуществлены следующие работы:

• произведена оценка внешнего вида и стабильности полиольных компонентов с введенным в их состав Solstice LBA;
• исследованы их технологические параметры при разных температурных режимах хранения;
• изготовлены образцы в лабораторных формах;
• проведены физико-механические испытания ППУ в сравнении со стандартными системами.

Результаты лабораторных испытаний

Показатель		Базовая рецептура* (с F141b)	Рецептура с введенным LBA
Вязкость компонента «А» при 25 °С, мПа·с		520	540
Плотность компонента «А» при 25 °С, г/см3		1,105	1,160
Внешний вид компонента «А»	1 день	однородный прозрачный	однородный прозрачный
	7 дней при +50 °С	однородный розрачный	неоднородный непрозрачный
	14 дней при +50 °С	однородный прозрачный	неоднородный непрозрачный
Технологическая проба (свободное вспенивание)
Время старта, с		46	45
Время гелеобразования, с		187	210
Кажущаяся плотность, кг/м3		37,7	37,2
Структура ППУ		Однородная, мелкоячеистая	Однородная, мелкоячеистая
Форма лабораторная (h = 60 мм)
Кажущаяся плотность, кг/м3		74,1	74,3
Кажущаяся плотность в ядре, кг/м3		64,0	64,0
Прочность при 10% сжатии, кПа		355,0	375,0
Водопоглощение кипячением, % по объему		4,3	3,8
Теплопроводность при средней Т=53 degС, Вт/м·К		0,0261	0,0268
Заливка в форму (L = 1 м)
Масса изделия, г		287,4	289,5
Длина изделия, см		98	100
Длина до дефектной зоны, см	верх	46	51
	низ	59	66

Профиль подъема ППУ при свободном вспенивании в мешке

Изменение времени гелеобразования

В ходе промышленного этапа была синтезирована опытная партия компонента с использованием Solstice LBA в качестве вспенивающего агента, изготовлена ППУ-изоляция нескольких образцов труб. После этого была сделана оценка внешнего вида ППУ-изоляции, растекаемости новой системы, заполнения межтрубного пространства, поведение изоляции во времени (усадка, нарушение адгезии с материалом трубы/оболочки), а также проведены лабораторные испытания ППУ-изоляции на соответствие требованиям ГОСТ 30732.

Исследование технологической пробы (вспенивание в мешках при температуре в помещении около 20 °С)

Технологическая проба / Заливочная машина	RA-300
ППУ – система	Система с Solstice LBA (Изолан – 342)
Время заливки, с	2
Масса заливки, кг	3,72
Температуры компонентов «А»\ «Б», °С	19\18
Время старта, с	35
Время гелеобразования, с	190
Плотность свободного вспенивания, кг/м3	33,7

Исследование образцов труб Ø 108/180 в ППУ-изоляции с вспенивателем Solstice LBA

Технологические параметры		Труба 1	Труба 2	Труба 3	Труба 4	Труба 5
Диаметр трубы/оболочки, мм		108/180	108/180	108/180	108/180	108/180
Тип оболочки		полиэтилен	полиэтилен	полиэтилен	полиэтилен	полиэтилен
Длина трубы, м		10,65	10,55	10,55	10,56	10,05
Время заливки, с		7,4	7,3	7,3	7,3	7,0
Масса заливки, кг		13,76	13,57	13,57	13,57	13,0
Температура стальной трубы/оболочки, °С		23/24	23/24	23/24	25/25	25/25
Температура «А»/«Б», °С		19/17	19/17	19/17	18/17	18/17
Расчетная общая плотность ППУ-изоляции, кг/м3		88	88	88	88	88
Время выдержки трубы в заглушках на залив. столе, мин		10	10	10	10	10
Время выхода ППУ - композиции на торцах трубы, с	Зона заливки	158	-	-	-	165
	Дальний торец	169	-	-	-	200
Внешний вид торцов труб		без дефектов и отслоений	без дефектов и отслоений	без дефектов и отслоений	без дефектов и отслоений	без дефектов и отслоений
Кажущаяся плотность (в среднем слое), кг/м3	Зона заливки	88,3	-	77,7	66,6	74,3
	Дальний торец	60,4	-	75,7	96,6	57,5

Заключение

Лабораторные испытания показали, что агент Solstice LBA может быть использован в качестве замены ГХФУ-141b только при его отдельной подаче на заливочное оборудование. Полиольный компонент с изначально введенным вспенивателем имеет очень ограниченный срок хранения, что недопустимо в производстве трубной изоляции.

Промышленные испытания показали хорошие результаты на стадии заливки труб и отработки технологии. Для окончательных выводов необходимы физико-механические испытания ППУ и всей конструкции труба/ППУ-изоляция/оболочка, в том числе и долгосрочные – анализ материала на усадку, нарушение адгезии с материалом трубы/оболочки при хранении на открытом складе.

Для увеличения срока хранения полиольного компонента необходимы подбор специальных ПАВ и катализаторов, дальнейшие исследования и испытания систем.