Монреальское соглашение, Киотский протокол и приказ Государственного комитета по охране окружающей среды РФ «О неотложных мерах по поэтапному сокращению производства и потребления озоноразрушающих веществ», способствуют переходу производителей труб в ППУ изоляции на другие вспенивающие материалы, позволяющие получать эксплуатационные свойства пены, соответствующие требованиям стандартов и не разрушающим озоновый слой Земли.
В настоящее время в России широкий спектр производителей, производственные мощности которых оснащены оборудованием, позволяющим применять различные виды вспенивателей /1/ и перешедших на полиольные части систем, содержащие воду в качестве вспенивающего компонента. Это негативно сказывается на теплофизических характеристиках полиуретановой пены в процессе эксплуатации трубопроводов.
Дальнейшее развитие производственных процессов при производстве труб ППУ, способствующих достижению европейского уровня качества, связано с применением современного альтернативного вспенивателя для получения теплоизоляционного слоя. На сегодняшний день самым прогрессивным вспенивателем является циклопентан, как наиболее близкий по своим характеристикам к фреоносодержащим вспенивателям.
Однако, ни один отечественный производитель труб в ППУ изоляции не имеет технических возможностей для применения циклопентана для вспенивания теплоизоляционного слоя.
Циклопентан (C5H10) (рис. 1) имеет температуру кипения Ткип = 49 оС, температуру плавления Тпл = -94о, плотность ρ = 0,745 г/см3, коэффициент теплопроводности λ = 0,012 Вт/(мК) (20 °С). Потенциал деструкции озона и потенциал всемирного потепления циклопентана равен нулю.
Рис. 1 Структурная формула циклопентана
По комплексу свойств циклопентановые системы компонентов не уступают, а в некоторых случаях и превосходят традиционные системы, содержащие вспениватели на фреоне или воде. Применение циклопентана препятствует увеличению теплопроводности пенополиуретана при длительном сроке эксплуатации и общему снижению теплопотерь в тепловых сетях /2/.
Для цивилизованного мира энергосберегающая циклопентановая технология вспенивания давно стала обычной и успешно применяется более 10 лет в странах Западной Европы. Циклопентановая технология вспенивания перестала быть атрибутом отраслевой моды /3/. Сегодня это новый уровень научно-технического прогресса на производстве, позволяющий получить коэффициент теплопроводности изоляции не выше 0,027 Вт/мК.
Теплоизоляция труб ППУ на основе циклопентана практически не подвержена процессам старения, обладает рядом преимуществ: уменьшенный коэффициент теплопроводности 0,027 Вт/(мК) в сравнении с пенами на основе водных вспенивателей (0,03 Вт/(мК) и вспенивателей на основе СО2; обеспечивает стабильные теплофизические параметры пены (рис. 2) на протяжении нормативного срока эксплуатации трубопровода (30 лет); соответствует требованиям экологических норм.
Рис. 2 Зависимость коэффициента теплопроводности систем на основе циклопентана и систем на водной основе от времени эксплуатации
Специфика применения циклопентана в качестве вспенивающего агента состоит в том, что по сравнению с фреоном он гораздо более летуч и взрывоопасен, поэтому при его использовании необходимо соблюдать повышенные требования безопасности. К тому же, в заливочную машину изоционат подается в чистом виде, полиол и циклопентан предварительно смешиваются и подаются в емкости камеры, что требует наличия дополнительного оборудования, соответствующей конфигурации заливочных модулей, а перед заливкой заливаемую трубу необходимо продувать азотом для вытеснения кислорода воздушной среды.
Кроме конструктивных характеристик оборудования, предназначенного для переработки циклопентана в чистом виде (емкости для смешивания) или смеси полиола и циклопентана (заливочные машины и смесительные головки), безопасность участков и рабочих позиций обеспечивается следующим образом /4/:
- вентиляция всех участков, на которых могут выделяться пары циклопентана. При необходимости, можно ограничить участки боксами или иными способами;
- мониторинг опасных участков с помощью газоанализаторов, определяющих присутствие циклопентана по достижении низшего предела взрываемости;
- продувка азотом емкостей для циклопентана и смесью полиола и циклопентана, а также изделий, в которые заливается полиуретан.
Своевременный переход на вспенивающие агенты на основе циклопентановой системы могут позволить только серьезные производители с высокой культурой производства, нацеленные на развитие производственных мощностей, позволяющих уверенно занимать лидирующие позиции на рынке труб в ППУ изоляции.
Автор: А.Бенитес, заместитель генерального директора по качеству, Лупачёв А.В., магистр технических наук, менеджер по организационному развитию
