CN102748558A - 一种圆弧形真空绝热复合板及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种圆弧形真空绝热复合板及其制作方法，其特征在于由三层组成，中间层为真空绝热板，两侧为保温有机泡沫。有机泡沫体为聚氨酯泡沫和聚丙烯泡沫。聚氨酯泡沫为单组份聚氨酯和双组份聚氨酯，其中用单组分聚氨酯包覆真空绝热板得到软质复合板，用双组份聚氨酯包覆真空绝热板得到硬质复合板。本发明的优点在于本发明所述的保温层材料的导热系数比现有的保温材料低得多，因此可以大大降低保温层厚度；避免了因管道温度不均造成管道负荷的增加，延长管道寿命；同时省去了用传统泡沫材料做保温层的海底输油管道每隔一定距离要对原油进行加热以保持其流动性这一环节，减少能源消耗，简化工作程序。

Description

一种圆弧形真空绝热复合板及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种复合板及其制作方法，特别是涉及一种圆弧形真空绝热复合板及其制作方法。

背景技术

随着海洋油气开采范围日益扩大、世界各国对以天然气为代表的清洁能源消费需求的持续增长以及城市供暖系统的不断更新完善，社会对石油管道、天然气管道、城市热力管道等各式各样管道的需求越来越大，对其要求尤其是管道保温材料的要求也越来越严苛。

荷兰塞马弗莱克斯国际控股有限公司在公开号为00820072.6的中国发明专利上公开了一种由聚烯烃隔热性泡沫体制成的管道保温层及其制作方法。该泡沫体非常柔软，由此制得的管道保温层特别适用于分体式空调、区域加热、太阳能利用和加工工业的管道保温，甚至是很细的直管道或弯管的保温，该保温层可回收利用。

公开号为200410039842.4的中国发明专利中公开了一种热力管道保温节能技术，本发明的特点是在输送管道外依次包覆耐高温的绝热层石棉、反辐射层复合铝箔、保温层复合硅酸盐瓦片和防水防护层镀锌铁皮或沥青玻璃布。与现有技术相比，具有能够降低热力管道输送，尤其是输油管道输送过程中的热损失、提高管道输送能力、降低原油生产成本的优点。

海底输油管道环境苛刻，一旦出现问题，维修难度大，费用高，耗时长，且易造成海洋污染，经济和环境损失巨大。因此，管道保温是保证海底输油管道长距离输送原油的关键环节。用于海底石油管道的保温材料必须具有如下性能：①足够高的强度、刚度和弹性以抵抗保温管道在预制和铺设过程中的各种载荷；②足够高的抗压强度以抵抗海水静压力，保证其不被压迫；③导热系数小；④吸水率低或不吸水；⑤耐温性。目前，海底石油管道所用的发泡型保温材料为有机发泡材料、无机发泡材料和复合泡沫材料，如环氧树脂泡沫塑料、发泡珍珠岩、复合硅酸盐制品等等。其中国内使用最广泛的是聚氨酯泡沫塑料和聚丙烯泡沫塑料。但是它们均存在以下的不足：(1)导热系数并没有足够低，导致保温层厚度大，为模具的制作带来困难，不利于施工；(2)抗压强度较低，易损坏；(3)闭孔率达不到100％，其外部必须有一层可靠的防水保护层。

《丹东海工》2009年00期文章《浅谈聚氨酯发泡及电伴热在码头给水管保温中的应用》指出，丹东港在2006年码头给水工程中的管道保温工程中，将无规共聚聚丙烯管道连续17天放置在温度仅为-10℃的冷库内，采用了聚氨酯发泡为管道保温，保温层厚度达20cm；采用先穿管然后现场发泡的方式。经过试运行，管沟内没有冻结现象，但在上水栓处以及有外露阀杆部分有冻结现象，影响供水。最后在原方案基础上加以改进，在上水栓处缠绕伴热带进行电伴热保温，经运行后发现没有冻结现象，保温效果提高。很明显：(1)该案例中依然存在着保温层过厚的缺点；(2)保温性能不均，导致某些部位出现冻结；即使采用电伴热法缓解了这一现象，但电伴热需要永久通电，无疑会造成能耗的大大损失，不符合当今世界节能的主题；(3)管道温度不均还会增加管道的负荷，加快其性能的衰减。

因此，进一步提高保温层的绝热能力，大大降低管道保温层厚度是我们研究的方向。

发明内容

本发明的目的旨在克服现有管道泡沫保温夹芯板技术的不足，提供了一种圆弧形真空绝热复合板及其制作方法。该圆弧形真空绝热复合板可以运用于海底输油管道、天然气管道和城市热力管道等多种管道的保温隔热。

为解决上述问题，本发明提供一种圆弧形真空绝热复合板，其特征在于芯材保温的主体是真空绝热板，涂覆在真空绝热板两侧的是有机泡沫体。有机泡沫体分为聚氨酯泡沫和聚丙烯泡沫，其中聚氨酯泡沫又分为两种：一种是双组分聚氨酯，在模具中经发泡后均匀包覆在真空绝热板表面，固化后得到硬质保温瓦片；一种是单组份聚氨酯，均匀涂覆在真空绝热板表面后在模具中固化成型，脱模后得到柔软、弹性好、可弯曲的保温瓦片。

真空绝热板的特征在于：将碎玻璃熔融并用离心法吹成直径3.5um～5.5um棉絮状的玻璃棉纤维，纤维与纤维间立体交叉缠绕，具有大量的内外联通的微小孔隙和孔洞，经固化加膜处理形成具有一定强度的真空绝热板。其导热系数小于0.008W/(m·K)，比传统保温材料少一个数量级，将其作为芯材保温的主体可将保温层的厚度减至传统保温层厚度的1/10。目前我国海底底管道配套技术水平低，急需开发海底石油管道保温新材料和新干艺，以满足我国海上石油资源开发的需要，因此，真空绝热板正是值得推广的保温新材料。

有机泡沫体如复合聚丙烯，其抗压所性能和抗热蠕变性能好，能在3000m水深、140℃服役环境下长期使用。而改性的闭孔聚丙烯泡沫因其良好的机械性能可应用到1500m水深。

有机泡沫体如双组份模制聚氨酯，其夹克是通过在真空绝热板表面涂覆聚氨酯并使聚氨酯填充满真空绝热板与管道内外钢管之间的缝隙而形成的，因而真空绝热板与模制聚氨酯夹克之间的粘接力相当高，这种夹克具有很好的耐磨性能和防水性能。目前性能优良管道保温结构的基本形式为：钢管-防腐层-保温层-防水层，保温层与保护层之间用黏结剂连接，使用模制聚氨酯包覆真空绝热板，模制聚氨酯作为黏结剂本身又是防水层，简化了管道的“三防体系”，并且使其牢固地合为一体，大大提高了管道的保温效果。

有机泡沫体如单组分聚氨酯胶黏剂，其无毒、无臭、固化速度可调，胶膜刚韧并济。伴随胶结固化地进行，体积也有所膨胀，对于粘接面产生自然施压作用，从而促进了胶结强度。根据应用需要，可以使胶层发泡，微泡或无泡，使胶层能够充分填充到交接面的间隙。实现与钢管之间的无缝粘接。

本发明所述的复合板厚度为10～20mm，其中有机泡沫体的厚度为2～5mm。

本发明所述的圆弧形真空绝热复合板两侧有台阶，可搭接形成无缝管道保温层；其两端亦有台阶，可套入管道上形成嵌套结构。

为了解决上述问题，本发明还提供一种上述圆弧形真空绝热复合板的制作方法，其特征在于包括下述顺序的步骤：

(1)制备真空绝热板；

(2)准备模具，扫尘清理后在模具型腔内壁涂覆脱模剂；

(3)装夹固定真空绝热板；

(4)填充有机泡沫料；

(5)按照所用的有机泡沫选择自然固化或是加温并添加固化剂固化；

(6)脱模取板，修剪边角。

与现有泡沫保温夹芯板及其制作方法相比，本发明的优点在于：(1)本发明所述的保温层材料的导热系数比现有的保温材料低得多，由此带来一系列优越之处：a)大大降低保温层厚度，实现管道的成功“瘦身”；b)现有用传统泡沫材料做保温层的海底输油管道每隔一定距离要对原油进行加热以保持其流动性，而使用本发明所述的复合板可以省去这一环节，既避免了能源的消耗，又简化了工作程序，方便施工；c)本发明优异的保温性能避免了因管道温度不均造成管道负荷的增加，延长管道寿命。(2)本发明制备工艺简单，大大减小的厚度保证了模具型号的减小，降低模具的制造费用。(3)本发明所使用的有机泡沫体如双组份模制聚氨酯既是胶黏剂又是防水层，简化了管道的“三防体系”，大大提高了管道的保温效果。(4)本发明所使用的有机泡沫体如单组分聚氨酯胶黏剂以其良好的弹性保证了夹芯板的弹性，实现与钢管的无缝对接。(5)本发明所述的复合板两侧和两端均有台阶，可搭接形成无缝管道保温层和嵌套结构。

附图说明

图1为一种圆弧形真空绝热复合板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。

实施例

参照图1，一种圆弧形真空绝热复合板包括：有机泡沫体10，真空绝热板20，有机泡沫体30。

实施例1

在模具内壁均匀涂刷一层脱模剂。将7mm厚的圆管形真空绝热板竖直套入模具内管，距内管外壁5mm，并嵌入涂有胶黏剂的预制圆形发泡聚氨酯支撑块中固定。合上模具，填充模制聚氨酯发泡料固化0.5～1h。后经脱模取板去毛刺得到一种17mm厚的双组分聚氨酯包覆真空绝热板的硬质夹芯圆筒。

实施例2

在模具内壁均匀涂刷一层脱模剂。将8mm厚的圆管形真空绝热板竖直套入模具内管，距内管外壁3mm，合上模具，填充单组份聚氨酯胶黏剂后加温固化24～72h。后经脱模取板修剪边角得到一种14mm厚的单组分聚氨酯涂覆真空绝热板的软质夹芯圆筒。

实施例3

在模具内壁均匀涂刷一层脱模剂。将7mm厚的半圆形真空绝热板竖直放置在模具型腔中央。并嵌入涂有胶黏剂的预制半圆形聚丙烯泡沫支撑块中固定。合上模具，两侧各填充4mm厚的聚丙烯发泡料固化一段时间。后经脱模取板去毛刺得到一种15mm厚的半圆形聚丙烯包覆真空绝热板的硬质夹芯板。

上述仅为本发明的两个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种圆弧形真空绝热复合板，其特征在于该复合板由三层组成，中间层为真空绝热板，两侧为保温有机泡沫。

2.依据权利要求书1所述的复合板，其特征在于有机泡沫体为聚氨酯泡沫和聚丙烯泡沫。

3.依据权利要求书1所述的复合板，其特征在于聚氨酯泡沫为单组份聚氨酯和双组份聚氨酯，其中用单组分聚氨酯包覆真空绝热板得到软质复合板，用双组份聚氨酯包覆真空绝热板得到硬质复合板。

4.依据权利要求书1所述的复合板，其特征在于圆弧形真空绝热复合板的厚度为10～20mm。

5.依据权利要求书1所述的复合板，其特征在于圆弧板两侧有台阶，可搭接形成无缝管道保温层。

6.依据权利要求书1所述的复合板，其特征在于圆弧板两端有台阶，可套入管道上形成嵌套结构。

7.一种圆弧形真空绝热复合板的制作方法，其特征在于包括下述的顺序步骤：

(1)制备真空绝热板；

(2)准备模具，扫尘清理后在模具型腔内壁涂覆脱模剂；

(3)装夹固定真空绝热板；

(4)填充有机泡沫料；

(5)按照所用的有机泡沫选择自然固化或是加温并添加固化剂固化；

(6)脱模取板，修剪边角。

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