Холодильная камера для хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции и способ теплоизоляции ограждающих конструкций холодильной камеры
Владельцы патента RU 2388977:
Российская Академия Сельскохозяйственных Наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт холодильной промышленности Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВНИХИ Россельхозакадемии) (RU)
Изобретение относится к холодильной технике, в частности к технологии теплоизоляции и защитных изоляционных покрытий на предприятиях холодильной и пищевой промышленности. Для теплоизоляции ограждающих конструкций холодильной камеры хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции предварительно методом ручной покраски или механического напыления непосредственно на ограждающую поверхность наносят жидкий полиуретановый предполимер, который повышает адгезию слоя напыляемого пенополиуретана к изолируемой поверхности и паро-, газонепроницаемость теплоизоляции. Затем наносят вспененный пенополиуретан с кажущейся плотностью 30÷300 кг/м3, например, методом напыления на изолированную поверхность ограждающих конструкций холодильной камеры. Используют предполимер продукт, являющийся продуктом взаимодействия смеси полиолов с избытком изоцианатов в присутствии катализатора и содержащий 5÷20% свободных изоцианатных групп. Использование данной группы изобретений позволяет получить холодильник с повышенной степенью паро- и газотеплоизоляции. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к холодильной технике, в частности к технологии теплоизоляции и защитных изоляционных покрытий на предприятиях холодильной и пищевой промышленности.
Для хранения сельхозпродукции используют различные виды камер. Например, известна холодильная камера для хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции с теплоизолированными ограждающими конструкциями SU 1060893 F25D 13/00, 17/06 1983 - прототип. Степень теплоизоляции, а также ее паро-, гидроизоляционные свойства не соответствуют современным требованиям.
К изоляционным технологиям и материалам предъявляются высокие требования по показателям механической прочности, паро-, гидро-, теплоизоляционным свойствам, технологичности, долговечности.
Этим требованиям отвечают материалы класса полиуретанов. Жесткие пенополиуретаны заливочного и напылительного типов давно применяются для теплоизоляции ограждающих конструкций.
Из области холодильной техники известны, например, способы теплоизоляции корпуса бытовых холодильников с использованием вспениваемых полиуретановых композиций (например, SU 1507752). При эффективности теплозащиты и ее малого объемного веса (массы) этот способ имеет существенные недостатки, связанные с применением в качестве вспенивающего агента фреонов, использование которого в последнее время строго ограничено, а также высокой канцерогенностью изоцианатной составляющей полиуретановой композиции. Кроме того, возникает большая сложность с консервацией.
Известен способ изготовления теплоизоляции заливкой полой конструкции холодоизолирующего устройства вспенивающейся композицией на основе ацетонформальдегидной смолы, вспениванием и отверждением, в котором предварительно внутреннюю поверхность холодоизолирующего устройства покрывают демпфирующим материалом - матами из мелкоячеистого полиуретана или стекловатными матами в перфорированной бумаге (RU 2012546, 1994). Недостатки этого способа - малая эффективность работы холодоизолирующих устройств, которые устраняются в другом известном способе получения теплоизоляции на ограждающей конструкции холодоизолирующих устройств нанесением вспененной смеси на основе ацетонформальдегидной смолы, согласно которому поверхность ограждающей конструкции предварительно обрабатывают составом, содержащим эпоксидную смолу, аминный отвердитель и ксилол при их процентном соотношении соответственно 30÷40:4÷8:52÷66, а в качестве вспененной смеси на основе ацетонформальдегидной смолы используют композицию, состоящую из ацетонформальдегидной смолы, 35%-ного водного раствора едкого натра, поверхностно-активного вещества ОП-10, тонкодисперсного порошка алюминия, аминного отвердителя и мочевины при их процентном соотношении соответственно 85,3÷86,7:8,6÷10,8:0,6÷0,8:0,2÷1,0:1,0÷3,0:0,9÷1,1. Результатом известного изобретения является достижение возможности достижения прочности сцепления ацетонформальдегидной теплоизоляции со стенками ограждения, однако способ характеризуется высокой трудоемкостью и низкой технологичностью изоляционного процесса (RU 2034807, 1995).
Применение высокоэффективных и технологичных защитных изоляционных материалов для покрытий на предприятиях холодильной и пищевой промышленности является одним из ключевых моментов в их проектировании, строительстве и реконструкции. Таким материалом является известный из уровня техники пенополиуретан, получаемый при использовании полиолового компонента, который состоит из смеси различных полиолов, воды, катализатора и вспомогательных веществ и добавок (RU 2237678, 2006).
К холодильным камерам хранения пищевых продуктов, камерам хранения растительной продукции в регулируемой газовой среде, производственным и складским помещениям предприятий АПК помимо теплоизоляционных свойств предъявляются и другие требования, в частности, они должны обеспечивать хорошую пароизоляцию и газоизоляцию ограждающих конструкций, гидроизоляцию напольных покрытий и т.д.
Известен способ восстановления теплоизоляции и антикоррозионной защиты зданий и сооружений, включающий механическую очистку поверхности стен, напыление слоя пенополиуретана с последующим его вспениванием и отверждением, а также последующее окрашивание стены с использованием распылителя (RU 2176705, 2001). В известном решении напыление слоя пенополиуретана проводится при условии отсутствия источников увлажнения. Недостаток этого известного решения заключается в сложности создания защитного слоя в естественных условиях умеренной климатической зоны или в холодильных камерах, поскольку известный способ предъявляет особые требования к влажности.
Задача разработки холодильной камеры для хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции с использованием теплоизоляционных ограждающих конструкций этой камеры на основе новых материалов решается впервые.
Техническим результатом, получаемым при реализации заявленного назначения объектов, является:
1). Разработка холодильной камеры с ограждающими конструкциями с высокой степенью паро-, газо-, теплоизоляции.
2). Изготовление слоев непосредственно на месте монтажа теплоизоляции путем напыления при высокой технологичности процесса нанесения изоляции на поверхности сложной криволинейной формы без стыков и швов (сплошность слоя паро-, газо-, теплоизоляции).
3). Отсутствие воздушных зазоров между слоем паро-газоизоляции и слоем теплоизоляции за счет 100% адгезии химически однородных материалов.
4). Упрочнение изолируемой поверхности из кирпича, бетона, цементно-песчанного раствора или антикоррозионная защита изолируемой металлической поверхности.
5). «Подсушка» изолируемой поверхности в случае избыточного содержания влаги в поверхностном слое или удаление сконденсированной влаги с изолируемой поверхности.
6). Получение слоя паро-, газоизоляции любой требуемой толщины за один или несколько проходов.
Заявленный технический результат достигается за счет того, что холодильная камера для хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции с теплоизолированными ограждающими конструкциями характеризуется тем, что непосредственно на ограждающую поверхность нанесен жидкий полиуретановый предполимер, являющийся продуктом взаимодействия смеси полиолов с избытком изоцианатов в присутствии катализатора и содержащий 5÷20% свободных изоцианатных групп, а слои теплоизоляции получены напылением вспененного пенополиуретана с кажущейся плотностью 30÷300 кг/м3 на изолируемую поверхность ограждающих конструкций.
Заявленный технический результат достигается и за счет того, что способ теплоизоляции ограждающих конструкций холодильной камеры хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции включает нанесение вспененного пенополиуретана с кажущейся плотностью 30÷300 кг/м3 методом напыления на изолируемую поверхность ограждающих конструкций холодильной камеры с предварительным нанесением жидкого полиуретанового предполимера, повышающего адгезию слоя напыляемого пенополиуретана к изолируемой поверхности и снижающего паро-, газопроницаемость теплоизоляции, методом ручной покраски или механического напыления непосредственно на ограждающую поверхность.
Способ обеспечивает возможность нанесения вспененного пенополиуретана на влажную изолируемую поверхность после нанесения предполимера.
Температурно-влажностные режимы нанесения жидкого предполимера по предлагаемому способу: температура окружающего воздуха от минус 5 до плюс 60°C при относительной влажности 40÷100%, т.к. его отверждение происходит за счет влаги окружающей среды. При этом происходит «подсушка» изолируемой поверхности в случае избыточного содержания влаги в увлажненном поверхностном слое или удаление с него сконденсированной капельной влаги, что обеспечивает одновременное упрочнение ограждающей конструкции и возможность проведения изоляционных работ методом напыления ППУ с высокой адгезией к изолируемой поверхности без дополнительных мероприятий по ее просушке.
Таким способом можно получить паро-газоизоляцию любой требуемой толщины за один или несколько проходов методом ручного нанесения с помощью кистей, валиков и т.д. или механическим методом воздушного или безвоздушного напыления.
Изобретение иллюстрирует чертеж, на котором схематично показаны:
1. Окружающая среда.
2. Ограждающая конструкция.
3.Слой паро-газоизоляции из полиуретанового предполимера.
4. Слой теплоизоляции из напыляемого пенополиуретана.
5. Внутренний объем холодильной камеры.
Изобретение осуществляется следующим образом.
Пример 1.
Предварительно непосредственно на ограждающую поверхность холодильной камеры со стороны внутреннего объема камеры методом ручной покраски наносят жидкий полиуретановый предполимер, являющийся продуктом взаимодействия смеси полиолов с избытком изоцианатов в присутствии катализатора и содержащий 5÷20% свободных изоцианатных групп.
Время отверждения предполимера составляет 6÷12 часов при температуре окружающей среды 18÷22°C. (Причем введение в композицию катализатора в количестве до 0,5% может сократить время отверждения до 3÷5 часов при относительной влажности воздуха 50÷90%). Полученное после отверждения предполимера ПУ-покрытие отличает хорошая технологичность и высокие эксплуатационные характеристики при температуре от минус 60°C до плюс 150°C: адгезия, прочность, поверхностная твердость, проникающая способность, гидрофобность, сопротивление паро-газопроницанию, стойкость к растрескиванию, эластичность, биологическая стойкость и долговечность, стойкость в агрессивных средах.
Наличие большого числа полярных групп обеспечивает высокую адгезию ПУ-покрытия к обрабатываемым поверхностям, а высокая подвижность ПУ-предполимера позволяет глубоко проникать в структуру пористой подложки (цемент, бетон, кирпич, дерево и т.д.) за счет высокой проникающей (пенетрационной) способности его молекул. В результате образования пространственной структуры увеличивается прочность ПУ-покрытия при растяжении, повышается его твердость и упругость, снижается текучесть, возрастает модуль упругости и т.д.
Пленочное ПУ-покрытие, образующееся в результате полимеризации предполимера с высокой плотностью упаковки цепных молекул, обладает низкой проницаемостью для пароводяных и газовых смесей.
Образующаяся полимерная матрица ПУ-покрытия является ингибитором коррозионных процессов в силу своей химической природы (наличие аминных групп). Процесс полимеризации композиции сопровождается поглощением влаги, адсорбированной на обрабатываемой поверхности, при этом молекулы воды поглощаются химически активными изоцианатными группами, что ведет к росту полимерной цепи.
Покрытие относится к категории восстанавливаемых, хорошо совмещается с другими типами покрытий (эпоксидные, пентафталевые, глифталевые эмали и т.д.) и лакокрасочными материалами.
Физико-химические свойства ПУ-покрытия приведены в таблице 1.
| Таблица 1 | |||
| № | Показатели | Ед. изм. | Значение показателя |
| 1. | Внешний вид | однородная сплошная пленка с ровной гладкой поверхностью | |
| 2. | Относительная плотность | кг/м3 | 900÷1200 |
| 3. | Адгезия к металлу | баллы | 1 |
| 4. | Адгезия к бетону | баллы | 1 |
| 5. | Эластичность при изгибе | мм | 1÷3 |
| 6. | Условная прочность при растяжении | кгс/см2 | 50÷130 |
| 7. | Относительное удлинение | % | 50÷300 |
| 8. | Морозостойкость, | циклы | 250÷400 |
| 9. | Водопоглещение | % весов. | 0,2÷0,3 |
| 10. | Паропроницаемость | мг*10-3 /м*ч*Па | 10-3÷10-5 |
| 11. | Газопроницаемость | см2*/с*ат | 10-9÷10-11 |
Затем проводят нанесение вспененного пенополиуретана методом напыления на изолируемую поверхность ограждающих конструкций холодильной камеры.
Пример 2.
Предварительно непосредственно на ограждающую поверхность холодильной камеры методом ручной покраски наносят жидкий полиуретановый предполимер - продукт взаимодействия смеси полиолов с избытком изоцианатов: полиизоцианата (ПИЦ); толуилендиизоцианата (ТДИ); линейных цианатов, а также их смесей; и содержащий 5÷20% свободных изоцианатных групп.
Время отверждения предполимера составляет 3 часа за счет добавки катализатора в количестве до 0,5% при относительной влажности 80÷90%. Затем проводят нанесение вспененного пенополиуретана методом напыления на изолированную поверхность ограждающих конструкций холодильной камеры. Слои теплоизоляции получены напылением вспененного пенополиуретана с кажущейся плотностью 30 кг/м3. Покрытие отличает хорошая технологичность и высокие эксплуатационные характеристики при температуре от минус 60°C до плюс 150°C: адгезия, прочность, поверхностная твердость, проникающая способность, гидрофобность, сопротивление паропроницанию, стойкость к растрескиванию, биологическая стойкость и долговечность, стойкость в агрессивных средах.
Пример 3.
Предварительно непосредственно на ограждающую поверхность холодильной камеры методом ручной покраски наносят жидкий полиуретановый предполимер - продукт взаимодействия смеси полиолов с избытком полиизоцианата, содержащий 5÷20% свободных изоцианатных групп.
Время отверждения предполимера может составить 4 часа за счет добавки катализатора в количестве до 0,5% может при относительной влажности 60÷70%. Затем проводят нанесение вспененного пенополиуретана методом напыления на изолированную поверхность ограждающих конструкций холодильной камеры. Слои теплоизоляции получены напылением вспененного пенополиуретана с кажущейся плотностью 100 кг/м3. Покрытие отличает хорошая технологичность и высокие эксплуатационные характеристики при температуре от минус 60°C до плюс 150°C: адгезия, прочность, поверхностная твердость, проникающая способность, гидрофобность, сопротивление паропроницанию, стойкость к растрескиванию, биологическая стойкость и долговечность, стойкость в агрессивных средах.
Пример 4.
Предварительно непосредственно на ограждающую поверхность холодильной камеры методом ручной покраски наносят жидкий полиуретановый предполимер - продукт взаимодействия смеси полиолов с избытком полиизоцианата, содержащий 5÷20% свободных изоцианатных групп.
Время отверждения предполимера может составить 5 часов за счет добавки катализатора в количестве до 0,5% может при относительной влажности 50÷60%. Затем проводят нанесение вспененного пенополиуретана методом напыления на изолированную поверхность ограждающих конструкций холодильной камеры. Слои теплоизоляции получены напылением вспененного пенополиуретана с кажущейся плотностью 300 кг/м3. Покрытие отличает хорошая технологичность и высокие эксплуатационные характеристики при температуре от минус 60°C до плюс 150°C: адгезия, прочность, поверхностная твердость, проникающая способность, гидрофобность, сопротивление паропроницанию, стойкость к растрескиванию, биологическая стойкость и долговечность, стойкость в агрессивных средах.
Пример 5.
Предварительно непосредственно на ограждающую поверхность холодильной камеры методом механического распыления для получения слоя покрытия толщиной 0,1 мм наносят жидкий полиуретановый предполимер - продукт взаимодействия смеси полиолов с избытком полиизоцианата, содержащий 5÷20% свободных изоцианатных групп.
Время отверждения предполимера составляет 3 часа за счет добавки катализатора в количестве до 0,5% может при относительной влажности 40÷50%. Затем проводят нанесение вспененного пенополиуретана методом напыления на изолированную поверхность ограждающих конструкций холодильной камеры. Слои теплоизоляции получены напылением вспененного пенополиуретана с кажущейся плотностью 160 кг/м3. Покрытие отличает хорошая технологичность и высокие эксплуатационные характеристики при температуре от минус 60°C до плюс 150°C: адгезия, прочность, поверхностная твердость, проникающая способность, гидрофобность, сопротивление паропроницанию, стойкость к растрескиванию, биологическая стойкость и долговечность, стойкость в агрессивных средах.
Пример 6.
Предварительно непосредственно на ограждающую поверхность холодильной камеры методом механического распыления наносят жидкий полиуретановый предполимер - продукт взаимодействия смеси полиолов с избытком полиизоцианата, содержащий 5÷20% свободных изоцианатных групп для получения слоя покрытия толщиной, обеспечивающей сопротивление паропроницанию согласно СНиП 2.11.02-87 «Холодильники», за один или несколько проходов.
Время отверждения каждого слоя нанесенного предполимера может составить 5 часов за счет добавки катализатора в количестве до 0,5% при относительной влажности 70÷90%. Затем проводят нанесение вспененного пенополиуретана методом напыления на изолированную поверхность ограждающих конструкций холодильной камеры. Слои теплоизоляции общей толщиной, обеспечивающей сопротивление теплопередачи согласно СНиП 2.11.02-87 «Холодильники», получены напылением вспененного пенополиуретана с кажущейся плотностью 60 кг/м3 за один или несколько проходов.
Расчетные данные примера для г.Москвы приведены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||||
| Температура в камере, °C | Требуемое сопротивление теплопередаче, м2·°C/Вт | Толщина слоя ППУ - изоляции,* мм | Требуемое сопротивление паропроницанию,** м2·ч·Па/мг | Толщина слоя ПУ - покрытия,*** мм | Толщина слоя ПУ - покрытия,**** мм |
| +12 | 0,5 | 76,0 | 0,5 | 0,10 | 0,25 |
| 0 | 2,4 | 96,0 | 4,6 | 0,92 | 2,30 |
| -10 | 3,6 | 144,0 | 9,3 | 1,86 | 4,65 |
| -20 | 4,3 | 172.0 | 9,3 | 1,86 | 4,65 |
| -30 | 5,1 | 204,0 | 10,0 | 2,00 | 5,00 |
| * - при коэффициенте теплопроводности пенополиуретана 0,04 Вт/м2·°C | |||||
| ** - при расчетной влажности наружного воздуха от 14 до 18 гПа | |||||
| *** - при коэффициенте паропроницания полиуретанового покрытия 2·10-4 мг/м·ч·Па | |||||
| **** - при коэффициенте паропроницания полиуретанового покрытия 5·10-4 мг/м·ч·Па |
Покрытие отличает хорошая технологичность и высокие эксплуатационные характеристики при температуре от минус 60°C до плюс 150°C: адгезия, прочность, поверхностная твердость, проникающая способность, гидрофобность, сопротивление паропроницанию, стойкость к растрескиванию, биологическая стойкость и долговечность, стойкость в агрессивных средах.
Таким образом, очевидно, что изобретение позволяет обеспечить решение поставленной задачи и при изготовлении слоев непосредственно на месте монтажа достичь указанного технического результата - обеспечение высокой технологичности процесса нанесения изоляции на поверхности сложной криволинейной формы без стыков и швов (сплошность слоя паро-, газо-, теплоизоляции) без воздушных зазоров между слоем паро-газоизоляции и слоем теплоизоляции за счет 100% адгезии химически однородных материалов, а также обеспечить упрочнение изолируемой поверхности из кирпича, бетона, цементно-песчанного раствора или антикоррозионную защиту изолируемой металлической поверхности.
1. Холодильная камера для хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции с теплоизолированными ограждающими конструкциями, отличающаяся тем, что непосредственно на ограждающую поверхность нанесен жидкий полиуретановый предполимер, являющийся продуктом взаимодействия смеси полиолов с избытком изоцианатов в присутствии катализатора и содержащий 5÷20% свободных изоцианатных групп, а слои теплоизоляции получены напылением вспененного пенополиуретана с кажущейся плотностью 30÷300 кг/м3 на изолируемую поверхность ограждающих конструкций.
2. Холодильная камера по п.1, отличающаяся тем, что наносят жидкий полиуретановый предполимер для получения слоя толщиной 0,1-5,0 мм.
3. Способ теплоизоляции ограждающих конструкций холодильной камеры хранения сельскохозяйственной и пищевой продукции по п.1, включающий нанесение вспененного пенополиуретана с кажущейся плотностью 30÷300 кг/м3 методом напыления на изолируемую поверхность ограждающих конструкций холодильной камеры с предварительным нанесением жидкого полиуретанового предполимера, повышающего адгезию слоя напыляемого пенополиуретана к изолируемой поверхности и снижающего паро-, газопроницаемость теплоизоляции, методом ручной покраски или механического напыления непосредственно на ограждающую поверхность.
