FI100471B - Lämmönsiirtoneste ja menetelmä kumia olevien profiililankojen vulkanoi miseksi - Google Patents

Description

100471 Lämmönsiirtoneste ja menetelmä kumia olevien profiililan-kojen vulkanoimiseksi Tämä keksintö koskee lämmönsiirtonestettä, joka 5 sisältää sulatettua kaliumnitraattia, ja menetelmää kumia olevien profiililankojen vulkanoimiseksi.

Tuotteilla, joita käytetään lämmönsiirtonesteenä, esimerkiksi kumin vulkanoinnin yhteydessä, täytyy olla joukko erityisominaisuuksia, kuten esimerkiksi 10 a) kemiallinen kestävyys valitulla paino- ja läm pötila-alueella b) suotuisat ainearvot (alhainen viskositeetti, suuri lämmönjohtavuus ja ominaislämpö) c) alhainen höyrynpaine 15 d) alhainen jähmettymislämpötila e) myrkyttömyys ja syövyttämättömyys f) ei aiheuta korroosiota g) helppo hävittää käyttökelvottomaksi tultuaan.

Eräs tunnettu kaupallisesta suolaseoksesta valmis- 20 tettu lämmönsiirtoneste koostuu ternaarisesta seoksesta, joka sisältää 53 paino-% kaliumnitraattia, 40 paino-% nat-riumnitriittiä ja 7 paino-% natriumnitraattia, ja sen sulamispiste on 142 °C. Sen sisältämä natriumnitriitti aiheuttaa kuitenkin joukon haittapuolia. Sulatetun suola-25 seoksen joutuminen kosketukseen happamien aineiden, esi-merkiksi orgaanisista materiaalista tulevien karboksyyli- • · · . happojen kanssa, johtaa myrkyllisten typpioksidien muodos- • i » * ' tumiseen, jotka vaativat erityisiä turvallisuustoimia.

Orgaanisten aineiden joutuessa kosketukseen natriumnitrii- : *' 30 tin kanssa voi lisäksi tapahtua räjähdyksiä. Lisäksi ta- • · · ·.· * pahtuu korotetussa lämpötilassa nitriitin reaktio ilman .·:*. hapen kanssa nitraatiksi, joka tapahtuu muuttuneessa suo- lasulatekoostumuksessa sulatteen lämpötilan kohotessa ja '· johtaa lopulta sulatteen käyttökelvottomuuteen. Lopuksi : : : 35 mainittakoon, että huomattavan myrkyllisyyden vuoksi on 2 100471 käytettyjen nitriittipitoisten sulatteiden hävittäminen ongelmallista ja vaatii kuljettamista ongelmajätekaatopaikoille.

DE-patenttijulkaisussa 3 038 844 kuvataan ternaa-5 rista suolaseosta, joka sisältää 44 paino-% kalsiumnit-raattia, 44 paino-% kaliumnitraattia ja 12 paino-% natriumnitraattia ja jolla on suhteellisen korkea sulamispiste 144 °C ja korkea viskositeetti, joka vaikeuttaa suuresti sulatteen valutusta pois esimerkiksi vulkanoitavilta 10 kumiprofiileilta.

GB-patenttijulkaisussa 992 418 kuvataan lisäksi ternaatista suolaseosta, joka sisältää 57,6 paino-% kaliumnitraattia, 16,2 paino-% natriumnitraattia ja 26,2 paino-% litiumnitraattia ja jonka sulamispisteen pitäisi 15 olla 127 °C. Myös tämän sulatteen yhteydessä aiheuttaa natriumnitraatin lisääminen kohonneen viskositeetin, joka voi tiettyjen prosessien yhteydessä olla haitallista.

Tämän keksinnön päämääränä oli siten saada aikaan lämmönsiirtoneste, jolle on ominaista alhainen sulamispis-20 te ja erityisesti alhainen viskositeetti yhdistyneinä vä häiseen myrkyllisyyteen ja siihen liittyvään vaarattomaan : käyttöön.

Keksintö koskee lämmönsiirtonestettä, jolle on tunnusomaista, että se koostuu 55 - 80 paino-%:sta sulatettua 25 kaliumnitraattia ja 20 - 45 paino-%:sta litiumnitraattia • · · · sekä mahdollisesti 0-48 paino-%:sta kalsiumnitraatista.

• · ·

Keksintö koskee myös menetelmää kumia olevien pro- • · · fiililankojen vulkanoimiseksi, jolloin kumiprofiileja johdetaan jatkuvasti suolasulatteen läpi niiden vulkanoimi- • · : ** 30 seksi. Menetelmälle on tunnusomaista, että • · · • · * *.* * a) profiililangat johdetaan kaliumnitraattisuola- ;*·*: sulatteen läpi, joka sisältää 55 - 80 paino-% kaliumnit raattia, 20 - 45 paino-% litiumnitraattia ja mahdollisesti 0-48 paino-% kalsiumnitraattia ja jonka viskositeetti on 35 noin 25 mPa*s, ja *l·: ΒίίΜΒΙ Miä 3 100471 b) suolasulate kuumennetaan lämpötilaan 180 - 260 °C.

Keksinnön mukaisesti sulatettu kaliumnitraatti sisältää litiumnitraattia.

, 5 Tällaisen binaarisen seoksen viskositeetti on kiin nostuksen kohteena olevalla sulatteen lämpötilaalueella noin 25 mPa*s; mainitulla GB-patenttijulkaisun mukaisella seoksella se on 40 mPa*s. Tämä sulate on siten sangen paljon herkkäliikkeisempää ja valuu esimerkiksi päättymättö-10 mien kumilankojen vulkanoinnin yhteydessä sangen paljon paremmin pois, niin että poistettavan, pestävän ja uudel-leenkäsiteltävän suolan määrä on pienempi. Lisäksi sulatteen kierrätys on mahdollista pienempitehoisilla pumpuilla.

15 Kalsiumnitraatin lisääminen voi mahdollisesti olla tarkoituksenmukaista sulamispisteen alentamiseksi edelleen.

Tällöin on tarkoituksenmukaista käyttää vedettömiä suoloja, jolloin kyseessä olevaan käyttötarkoitukseen 20 riittää teknistä puhtausastetta oleva kaupallinen laatu.

Vaihtoehtoisesti voidaan kuitenkin käyttää myös solvatoituneessa muodossa, esimerkiksi hydraatteina, olevia suoloja, kunhan varmistetaan, että sulatuksen yhteydessä vaahtona erottuva vesi pääsee varmasti haihtumaan.

25 Kaliumnitraatista ja litiumnitraatista koostuva • · · · .·;·. suolaseos sisältää 55 - 80 paino-%, erityisesti 63 - 73 • · · .·.·. paino-% kaliumnitraattia, ja 20 - 45 paino-%, erityisesti • · · 27-37 paino-% litiumnitraattia.

.. Mahdollisesti läsnä olevan kalsiumnitraatin pitoi- • · : 30 suus voi olla 0-48 paino-%.

• ·· • · · *·’ ' Siten ovat mahdollisia sulatteet, joiden sulamis- piste on alle 150 °C.

Erityisen tarkoituksenmukaiseksi on osoittautunut ternaarinen seos, joka sisältää 60 paino-% kaliumnitraat-; 35 tia, 22 paino-% litiumnitraattia ja 18 paino-% kalsiumnit- 4 100471 raattia ja jonka sulamispiste on vain 112 °C ja viskositeetti riittävän alhainen.

Keksinnön mukaisten lämmönsiirtonesteiden valmistus on sangen yksinkertaista. Yksittäisten aineosien se-5 koitus tapahtuu yleensä sekoittamalla ne kuivassa muodossa esiseokseksi, mitä seuraa sulatus homogeeniseksi faasiksi.

On kuitenkin myös mahdollista ja mahdollisesti menettely-teknisesti aiheellista lisätä yksittäiset aineosat ennalta sekoittamatta annoksittain jo juoksevaan sulatteeseen, 10 jossa sitten tapahtuu liukeneminen.

Yleisen käyttötarkoituksensa, käytön kuumennuskyl-vyissä tai lämmönsiirtonesteinä, lisäksi käytetään keksinnön mukaisia lämmönsiirtonesteitä erityisesti kumin vulkanoinnissa, jolloin päättymättömät kumiprofiilit joh-15 detaan lämpötilaan 180 - 260 °C kuumennetun suolasulatteen läpi ja vulkanoidaan siten.

Keksinnön mukaisille lämmönsiirtonesteille on tässä yhteydessä ominaista erityisesti hyvä stabiilius, joka ilmenee pitkänä käyttöikänä, suhteellisen vähäinen myr- 20 kyllisyys ja varma käsiteltävyys, joihin ominaisuuksiin yhdistyy mahdollisten jäännösten onqelmaton hävitys tai uudelleenkäsittely. Olennaista tässä yhteydessä on myös sulatteiden pieni höyrynpaine, niin ettei käyttöalueella olevissa lämpötiloissa, siis lämpötilan 250 °C alapuolel- 25 la, tapahdu käytännöllisesti katsoen ollenkaan höyrysty- *111 mistä.

• · · • · · I . Näiden lämmönsiirtonesteiden alhainen sulamispiste • · · ’·** johtaa investointi- ja käyttökustannusten laskuun, koska sulan tilan aikaansaanti edellyttää pienempiä erityiskus- • · : *·' 30 tannuksia ja/tai vähemmän kuumennusenergiaa. Erityisesti • « · : lämmönsiirtoaineen pitäminen juoksevana myös seisokkien aikana käy yksinkertaiseksi; jähmettyneet massat ovat sulatettavissa uudelleen vain pitkän ajan kuluessa häiriintyneen konvektion vuoksi. Lisäksi johtaa jähmettyminen ja 35 uudelleensulatus tilavuudenmuutoksineen leikkaus- ja pai- 5 100471 ne jännityksiin säiliön seinämissä,, jotka joutuvat siten kasvaneen murtumisvaaran alaisiksi. Keksinnön mukaisilla lämmönsiirtonesteillä on siten etuja myös tässä suhteessa.

Seuraavassa annetaan muutamia esimerkkejä erityi-5 sen edullisista suolaseoksista.

Esimerkki 1

Rumpusekoittimessa sekoitetaan 7 annosta, joista kukin sisältä 27 kg kuivaa litiumnitraattia ja 73 kg kuivaa kaliumnitraattia, ja siirretään seokset sähköllä kuu-10 mennettuun altaaseen, jossa se sulavat kirkkaaksi sulatteeksi .

Tässä sulatteessa vulkanoidaan usean kuukauden ajan kumiprofiileja lämpötilassa 200 - 250 “C. Kun päättymätön kuminauha on poistettu sulatteesta, pestään tarttuneet 15 suolajäännökset pois vedellä. Pesuliuoksia väkevöidään vettä haihduttamalla, kunnes saadaan aikaan suolasulate, ja pumpataan tämä takaisin kuumennusaltaaseen. Kylvyn jäähtyessä erottuu lämpötilan 165 °C alapuolelle siirryttäessä kaliumnitraattikiteitä ja sulate jähmettyy lämpöti-20 lassa 145 °C.

Esimerkki 2 32 paino-% litiumnitraattia ja 68 paino-% kalium-nitraattia sekoitetaan yhteen ja sulatetaan esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Sulatteen jäähtyessä erottuu lämpöti-25 lasta 140 °C alkaen kiteitä ja lämpötilassa 133 °C tapah- «»·· tuu jähmettyminen. Tällä sulatteella on noin 20 % pidempi » käyttöaika kumin vulkanoinnissa käytettävissä kylvyissä.

• t »

Esimerkki 3 .. Sekoitetaan ja sulatetaan 15 paino-% litiumnitraat- • · ] 30 tia, 27 paino-% kalsiumnitraattia ja 58 paino-% kalium- • I · *·* ' nitraattia. Sulatteen jäähtyessä lämpötilaan 110 °C muo- :*·*: dostuu alijäähtynyt hyvin jäykkäliikkeinen sulate, joka kiteytyy jonkin ajan kuluttua. Seoksen sulamispiste on 123 - 125 °C.

6 100471

Esimerkki 4

Sulate, joka sisältää 22 paino-% litiumnitraattia, 60 paino-% kaliumnitraattia ja 18 paino-% kalsiumnitraat-tia, muodostaa lämpötilaan 100 °C asti jäähdytettynä vielä 5 kirkkaan, jäykkäliikkeisen nesteen. Tämä alijäähtynyt sulate kiteytyy jonkin ajan kuluttua samana pysyvässä lämpötilassa 107 °C. Kuumennettaessa pienikiteinen massa lämpötilaan 112 °C se sulaa takaisin kirkkaaksi seokseksi.

Erityisesti viimeksi mainittu seos voidaan tuotan-10 tokatkojen, esimerkiksi viikonlopun, aikana pitää juoksevana suhteellisen pienellä energiamäärällä ja kuumentaa sitten tuotannon jälleen alkaessa vulkanoinnin vaatimaan lämpötilaan ilman minkäänlaisia ongelmia.

Kaiken kaikkiaan saadaan binaarisia ja ternaarisia 15 järjestelmiä, joiden sulamispisteet ovat sangen paljon alhaisempia kuin yksittäisten suolojen, joista kaliumnit-raatin sulamispiste on 337 °C, litiumnitraatin 251 °C ja kalsiumnitraatin 561 °C. Lisäksi sulatteiden alhainen viskositeetti helpottaa poisvalutusta vulkanoidulta kumilta 20 ja johtaa siten tuotantonopeuden kasvamiseen paremman lämmönsiirron ansiosta ja vähentää pesuveden kulutusta.

• m · • · · • · · • · • · • · · • · • · • * · Φ • · · • · < • · » ··· • · · • · ·

Claims (18)

100471

1. Lämmönsiirtoneste, tunnettu siitä, että se koostuu 55 - 80 paino-%:sta sulatettua kaliuminitraat- 5 tia ja 20 - 45 paino-%:sta litiumnitraattia sekä mahdollisesti 0-48 paino-%:sta kalsiumnitraatista.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmönsiirtoneste, tunnettu siitä, että käytetään vedettömiä suo-lo j a.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmönsiirtones te, tunnettu siitä, että kaliumnitraattipitoisuus on 63 - 73 paino-%.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmönsiirtoneste, tunnettu siitä, että litiumnitraattipitoisuus 15 on 27 - 37 paino-%.

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmönsiirtoneste, tunnettu siitä, että kaliumnitraattipitoisuus on vähintään 40 paino-%.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen lämmönsiirtones-20 te, tunnettu siitä, että se on ternaarinen seos, joka sisältää 60 paino-% kaliumnitraattia, 22 paino-% li-tiuminitraattia ja 18 paino-% kalsiumnitraattia.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukaisen läm-mönsiirtonesteen käyttö, tunnettu siitä, että sitä 25 käytetään kumin vulkanoinnissa.

8. Menetelmä kumia olevien profiililankojen vulka- • * · noimiseksi, jolloin kumiprofiileja johdetaan jatkuvasti • · · * * suolasulatteen läpi niiden vulkanoimiseksi, tunnet- t u siitä, että ti r • * ’ ** 30 a) profiililangat johdetaan kaliumnitraattisuola- • · · V * sulatteen läpi, joka sisältää 55 - 80 paino-% kaliumnit- ·*;*; raattia, 20 - 45 paino-% litiumnitraattia ja mahdollisesti 0-48 paino-% kalsiumnitraattia ja jonka viskositeetti on noin 25 mPa*s, ja 35 b) suolasulate kuumennetaan lämpötilaan 180 - 260 °C. 100471

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että profiililangat johdetaan suolasu-latteen läpi, jonka sulamispiste on alle 150 °C.

10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen menetelmä, 5 tunnettu siitä, että profiililangat johdetaan suo- lasulatteen läpi, jonka viskositeetti on noin 25 mPa»s.

11. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että profiililangat johdetaan suo-lasulatteen läpi, jonka kaliumnitraattipitoisuus on 55 - 10 80 paino-%, erityisesti 63 - 73 paino-%.

12. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että profiililangat johdetaan suo-lasulatteen läpi, jonka litiumnitraattipitoisuus on 20 -45 paino-%, erityisesti 27 - 37 paino-%.

13. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että profiililangat johdetaan suo-lasulatteen läpi, joka lisäksi sisältää kalsiumnitraattia.

14. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kalsiumnitraattipitoisuus on 20 0-48 paino-%.

15. Patenttivaatimuksen 13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että profiililangat johdetaan suo-lasulatteen läpi, joka koostuu 60 paino-%:sta kaliumnit-raattia, 22 paino-%:sta litiumnitraattia ja 18 paino-%:sta 25 kalsiumnitraattia.

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen menetelmä, « ♦ · !. tunnettu siitä, että suoritetaan seuraavat lisä- • · · ‘ ' vaiheet: c) suolasulate jäähdytetään lämpötilaan 100 °C • « • *' 30 kirkkaan viskoosisen nesteen saamiseksi, • · · ·.* ‘ d) jäähdytetty sulate kiteytetään vakiolämpötilassa :T: 107 °c, ja e) hienokiteinen massa kuumennetaan lämpötilaan 112 °C niin, että se sulaa uudelleen kirkkaaksi sulatteek- 35 si käytettäväksi vulkanoinnissa. 100471

17. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suoritetaan seuraavat esivaiheet: f) suolojen yksittäisiä komponentteja sekoitetaan 5 kuivassa muodossa esiseoksen saamiseksi, ja g) esiseos sulatetaan homogeeniseksi faasiksi.

18. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suoritetaan seuraava esivaihe : 10 h) yksittäiset komponentit lisätään jo nestemäiseen sulatteeseen, johon ne liukenevat. ♦ « · • · · • « · « · 1 » · · • « • · • · • »· • · · • ♦ · • · · ·«· ♦ · · • « · 100471