СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ И ДЕМОНТАЖА ДЕМОНТИРУЕМОЙ СБОРКИ Российский патент 2014 года по МПК G21F5/00 

Изобретение относится к области безопасной транспортировки экологически опасных веществ и к изготовлению фиксирующих материалов и может быть использовано при изготовлении сборочных модулей, содержащих экологически опасные материалы, подлежащие транспортировке в места утилизации или переработки.

Известен способ изготовления транспортируемой конструкции с поврежденными объектами, содержащими экологически опасные материалы (патент №2309860, МПК В60Р 3/00, публ. 10.11.2007 г.), согласно которому производят сборку в единый модуль емкости с экологически опасными материалами с элементами фиксации с последующим заполнением зазоров отверждающейся композицией.

Недостатком известного способа является отсутствие мер, предусматривающих легкий демонтаж сборки и последующую утилизацию экологически опасных материалов.

Известен в качестве прототипа заявляемого способ изготовления транспортируемой конструкции с поврежденными объектами, содержащими экологически опасные материалы (патент №2430437, МПК G21F 5/06, публ. 27.09.20011 г.), согласно которому производят сборку в единый модуль емкости с экологически опасными материалами, элементов фиксации, с последующим заполнением зазоров отверждающейся композицией.

Недостатком способа-прототипа является также отсутствие мер, предусматривающих легкий демонтаж сборки и последующую утилизацию экологически опасных материалов.

Задачей авторов предлагаемого изобретения является разработка способа изготовления демонтируемой сборки, обеспечивающей простоту последующего демонтажа сборки при сохранении прочности соединения отдельных элементов между собой при сохранении целостности сборки при ее транспортировке или хранении.

Новый технический результат, обеспечиваемый предлагаемым способом, заключается в обеспечении простоты последующего демонтажа сборки при сохранении прочности соединения отдельных элементов между собой, при сохранении целостности сборки при ее транспортировке или хранении.

Дополнительный технический результат заключается в повышении упругости и прочностных свойств отвержденной в сборке полимерной композиции.

Предлагаемый способ поясняется следующим образом.

Указанные задача и новые технические результаты обеспечиваются тем, что в известном способе, включающем соединение отдельных элементов, один из которых, по крайней мере, заполнен экологически опасными материалами, в единое целое с использованием фиксирующей отверждающейся композиции на основе связующего и порошкообразного наполнителя, согласно предлагаемому способу, перед приготовлением отверждающейся полимерной композиции на основе смеси простых полиэфиров и полиизоционатной составляющей и порошкообразного наполнителя производят подбор ее состава путем пропускания навески указанной композиции через систему сообщающихся каналов переменного сечения, уменьшающихся по ходу ее перемещения, на основании чего определяют проникающую способность и выбирают состав, проникающая способность которого составляет величину 3-6 мм, соответствующую диаметру канала, в котором прекратилось перемещение отверждающейся полимерной композиции, затем отверждающуюся полимерную композицию выбранного таким образом состава вводят в зазоры между отдельными элементами сборки, после чего закрепляют сборку и осуществляют процесс отверждения сборки при комнатной температуре в течение не менее 24-х часов, проводят контрольные испытания сборочного узла, окончательно демонтируют сборку, с использованием органического растворителя, например ацетона, который обеспечивает частичное разрушение фиксирующей полимерной композиции, что уменьшает скорость демонтажа полученной сборки.

Кроме того, в предлагаемом способе изготовления демонтируемой сборки в качестве порошкообразного наполнителя используют зольные микросферы.

Кроме того, в предлагаемом способе изготовления демонтируемой сборки в качестве порошкообразного наполнителя используют гранулы полистирола вспенивающегося (ПСВ).

Кроме того, в предлагаемом способе изготовления демонтируемой сборки в качестве порошкообразного наполнителя используют подвспененные гранулы полистирола вспенивающегося.

Предлагаемый способ поясняется следующим образом.

Первоначально подбирают состав отверждающейся полимерной композиции на основе каучука или смеси простых полиэфиров и полиизоционата, используемый для соединения отдельных элементов демонтируемой сборки. Для этого берут связующее, в которое вводят навеску порошкообразного наполнителя.

Выбор наполнителя произведен из числа зольных микросфер или гранул ПСВ, инертных к экологически опасным веществам. Введение указанных наполнителей обеспечивает заданные прочностные показатели композиции, достаточные для сохранения целостности сборки при транспортировке. Кроме того, использование гранул ПСВ обеспечивает высокие амортизационные свойства, а введение зольных микросфер способствует повышению прочности сборки.

Затем берут пробную порцию приготовленной композиции и пропускают ее через систему сообщающихся каналов переменного сечения, уменьшающихся по ходу ее перемещения (фиг.2, 3). Условию обеспечения заданной величины прочности (0,2 МПа), достаточной для обеспечения транспортирования сборки и одновременно условия последующего демонтажа, соответствует величина проникающей способности, равная сечению канала 3-6 мм, определенная экспериментально. Подготовленную полимерную композицию с указанной проникающей способностью заливают во все полости сборки и в зазоры между отдельными элементами. Затем полученную сборку закрепляют и осуществляют процесс отверждения сборки при комнатной температуре в течение не менее 24 часов, проводят визуальный контроль качества соединения элементов, после чего готовую сборку транспортируют к месту утилизации.

Полученная сборка из отдельных элементов, в числе которых имеется, по крайней мере, одна емкость с экологически опасными материалами, предназначена для транспортирования этих материалов к месту их утилизации.

Экологически опасные материалы могут представлять собой токсичные материалы, жидкости, газы, в том числе и горючие, при транспортировке которых недопустимы соударения, взаимоперемещения элементов сборки, которые могут привести к новым повреждениям и нарушить экологическую обстановку при транспортировке.

Выбор полимерной композиции для фиксации этой сборки осуществляют с условием обеспечения максимального снижения риска подобных повреждений, что возможно в случае достижения заданных прочностных показателей отвержденной композиции. Этому соответствует полимерная композиция, характеризующаяся заданной проникающей способностью.

Использование в составе полимерной композиции низкомолекулярного каучука (предпочтительно при транспортировке газообразных материалов) или смеси простых полиэфиров, обладающих оптимальным сочетанием упругих и прочностных свойств, достаточных для такой транспортировки, обеспечивает сохранение целостности сборки при транспортировке и позволяет избежать разрушения отдельных ее элементов. В целом эти мероприятия позволяют обеспечить экологическую безопасность при транспортировке. Прочность связи между отдельными элементами сборки в предлагаемом способе с использованием указанной композиции достаточна для поддержании сборки в целостности при транспортировке и возможности последующего демонтажа при утилизации экологически опасных материалов. Демонтаж производят на месте утилизации экологически опасных материалов механическим путем с использованием органического растворителя. При этом связи между отдельными элементами сборки нарушаются за счет размягчения слоя отвержденной полимерной композиции в полости и зазорах сборки. В качестве органического растворителя оптимальным показано использование ацетона, поскольку в эксперименте показано, что именно ацетон активно взаимодействует с отвержденной композицией, размягчая ее.

Как показали эксперименты, все операции и режимы предлагаемого способа обеспечивают достижения простоты последующего демонтажа сборки при сохранении прочности соединения отдельных элементов между собой и целостности сборки при ее транспортировке или хранении.

Возможность промышленной применимости предлагаемого изобретения подтверждается следующим примерами.

Пример 1. В лабораторных условиях предлагаемый способ опробован на макете опытного образца в виде сборочного модуля (фиг.1) для транспортировки экологически опасных веществ, для фиксации которого была использована отверждающаяся полимерная композиция на основе смеси простых полиэфиров, полиизоционата и наполнителя в виде полистирольных гранул марки ПСВ-С, которой достаточно для обеспечения прочностных показателей отвержденной композиции и безопасной транспортировки данного модуля до места последующего демонтажа сборки при подведении ацетона к местам сборки, заполненным фиксирующим материалом.

В качестве поврежденного прибора с экологически опасными материалами был использован контейнер с имитацией повреждений, содержащий в качестве экологически опасного материала радиоактивные отходы. Указанный прибор был закреплен на растяжках в транспортировочном модуле с равномерными зазорами относительно стенок модуля. В образовавшиеся зазоры вводилась порционно (порциями по 1 кг) отверждающаяся полимерная композиция, приготовленная следующим образом.

В навеску простого полиэфира марки А-240-2 (ТУ 6-55-221-1387-94) вводилась навеска с определенным количеством невспененных гранул полистирола вспенивающегося марки ПСВ-С (OCT 301-05-202-92Е) и полученная смесь перемешивалась вручную до однородного состояния в течение 30 секунд. В полученную композицию вводилась навеска полиизоционата ПИЦ марки Десмодур (производство Германии). Полученная смесь перемешивалась вручную до однородного состояния в течение 2 минут. Сразу после смешения готовая полимерная композиция выливалась в зазоры транспортировочного модуля, в котором и происходило вспенивание и отверждение пеноматериала.

Подбор рецептуры отверждающейся композиции производили предварительно путем перемещения ее навески по системе сообщающихся каналов переменного сечения уменьшающихся по ходу следования смеси композиции. Каналы были сформированы по принципу лабиринта, представленного в виде фиг.3. Проникающую способность композиции измеряли величиной переменного сечения, до которого она дотекла.

Проникающая способность приведенной композиции составляет величину 1 мм.

После отверждения композиции в течение 24 часов в комнатных условиях определялись устойчивость к транспортным нагрузкам, адгезионная прочность связей при фиксации при нормальных условиях и скорость демонтажа сборки, определяемая как время до полного размягчения фиксирующего материала с его частичным разрушением.

Устойчивость к транспортным нагрузкам определялась в результате вибрационных испытаний, имитирующих транспортировку транспортного модуля любым видом транспорта на расстояние 1000 км.

Материал считается выдержавшим контрольные испытания, если при испытаниях нагрузкой отсутствовали разрушения и отслоения материала от стенок контейнера.

При проведении контрольных испытаний для определения скорости демонтажа сборки в транспортный модуль приливалась навеска органического растворителя - ацетона и фиксировалось время, прошедшее до полного размягчения фиксирующего материала с его частичным разрушением. В условиях данного примера время размягчения отвержденной в сборке полимерной композиции составило менее 48 часов.

Примеры 2-11. В условиях примера 1 следующие примеры выполнены с использованием для фиксации отдельных элементов сборки вариантов состава полимерной композиции, ее связующих компонентов и различных порошкообразных наполнителей в диапазоне заявленных соотношений между ними.

Как это показали приведенные примеры, при реализации предлагаемого способа обеспечивается достижение простоты последующего демонтажа сборки при сохранении прочности соединения отдельных элементов между собой, при одновременном сохранении целостности сборки при ее транспортировке или хранении, а также дополнительный технический результат, заключающийся в повышении упругости и прочностных свойств отвержденной в сборке полимерной композиции.

Таблица Пример реализации Содержание наполнителя - подвспененные гранулы ПСВ-С, масс.ч. Содержание наполнителя - гранулы ПСВ-С, масс.ч. Содержание наполнителя - зольные микросферы, масс.ч. Связующее-ППУ, масс.ч. Связующее - низкомолекулярный каучук, масс.ч. Взаимодействие с органическим растворителем (ацетоном) Устойчивость фиксации к транспортным и ударным нагрузкам Результаты эксперимента Проникающая способность, мм Адгезионная прочность связей при фиксации при н. у. Скорость демонтажа сборки, ч. 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 12 Прототип 0 0 0 100 0 Разрушается под воздействием ацетона Выдерживает нагрузку при транспортировании на расстояние ~1000 км Менее 1 мм Отслоение пеноматериала от стенок не обнаружено ≥48 Пример 1 0 10 0 100 0 Разрушается под воздействием ацетона Выдерживает нагрузку при транспортировании на расстояние ~1000 км 1 мм и более Отслоение пеноматериала от стенок не обнаружено ≤48 Пример 2 0 40 0 100 0 Разрушается под воздействием ацетона Выдерживает нагрузку при транспортировании на расстояние ~1000 км 3 мм и более Отслоение пеноматериала от стенок не обнаружено ≤40 Пример 3 0 65 0 100 0 Разрушается под воздействием ацетона Выдерживает нагрузку при транспортировании на расстояние ~1000 км 3 мм и более Отслоение пеноматериала от стенок не обнаружено ≤40 Пример 4 10 75 0 100 0 Разрушается под воздействием ацетона Выдерживает нагрузку при транспортировании на расстояние ~1000 км 6 мм и более Отслоение пеноматериала от стенок не обнаружено ≤36 Пример 5 15 65 0 100 0 Разрушается под воздействием ацетона Не выдерживает нагрузку при транспортировании на расстояние ~1000 км 7 мм и более Обнаружено отслоение ≤36 Пример 6 0 0 10 100 0 Разрушается под
воздействием ацетона Выдерживает нагрузку при транспортировании на расстояние ~1000 км 3 мм и более Отслоение пеноматериала от стенок не обнаружено ≤48 Пример 7 0 0 20 100 0 Разрушается под
воздействием ацетона Выдерживает нагрузку при транспортировании на расстояние ~1000 км 5 мм и более Отслоение пеноматериала от стенок не обнаружено ≤48 Пример 8 0 0 50 0 100 Набухает под воздействием ацетона Выдерживает нагрузку при транспортировании на расстояние ~1000 км 5 мм и более Отслоение пеноматериала от стенок не обнаружено ≤48 Пример 9 0 0 60 0 100 Набухает под воздействием ацетона Выдерживает нагрузку при транспортировании на расстояние ~1000 км 6 мм и более Отслоение пеноматериала от стенок не обнаружено ≤48 Пример 10 0 50 0 0 100 Набухает под
воздействием ацетона Выдерживает нагрузку при транспортировании на расстояние ~1000 км 3 мм и более Отслоение пеноматериала от стенок не обнаружено ≤36 Пример 0 60 0 0 100 Набухает под
воздействием ацетона Выдерживает нагрузку при транспортировании на расстояние ~1000 км 3 мм и более Отслоение пеноматериала от стенок не обнаружено ≤36

Изобретение относится к способам безопасной транспортировки экологически опасных веществ в места утилизации или переработки. Технический результат: обеспечение простоты последующего демонтажа сборки при сохранении прочности соединения отдельных элементов между собой при ее транспортировке или хранении; повышение упругости и прочностных свойств отвержденной в сборке полимерной композиции. Способ изготовления демонтируемой сборки включает соединение отдельных элементов, один из которых, по крайней мере, заполнен экологически опасными материалами, в единое целое с использованием фиксирующей отверждающейся композиции на основе связующего и порошкообразного наполнителя. Перед приготовлением отверждающейся полимерной композиции на основе смеси простых полиэфиров и полиизоционатной составляющей и порошкообразного наполнителя в виде полистирольных гранул производят подбор ее состава путем пропускания навески указанной композиции через систему сообщающихся каналов переменного сечения, уменьшающихся по ходу ее перемещения. На основании этого определяют проникающую способность и выбирают состав, проникающая способность которого соответствует диаметру канала, в котором прекратилось перемещение отверждающейся композиции. Композицию выбранного состава вводят в зазоры между отдельными элементами сборки, закрепляют сборку, осуществляют процесс отверждения сборки, проводят контрольные испытания сборочного узла, окончательно демонтируют сборку с использованием органического растворителя, например ацетона. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл., 11 пр.

1. Способ изготовления демонтируемой сборки, включающий соединение отдельных элементов, один из которых, по крайней мере, заполнен экологически опасными материалами, в единое целое с использованием фиксирующей отверждающейся композиции на основе связующего и порошкообразного наполнителя, отличающийся тем, что перед приготовлением отверждающейся полимерной композиции на основе смеси простых полиэфиров и полиизоционатной составляющей и порошкообразного наполнителя производят подбор ее состава путем пропускания навески указанной композиции через систему сообщающихся каналов переменного сечения, уменьшающихся по ходу ее перемещения, на основании чего определяют проникающую способность и выбирают состав, проникающая способность которого составляет величину 3-6 мм, соответствующую диаметру канала, в котором прекратилось перемещение отверждающейся полимерной композиции, затем отверждающуюся полимерную композицию выбранного таким образом состава вводят в зазоры между отдельными элементами сборки, после чего закрепляют сборку и осуществляют процесс отверждения сборки при комнатной температуре в течение не менее 24 часов, проводят контрольные испытания сборочного узла, окончательно демонтируют сборку, с использованием органического растворителя, например ацетона.

2. Способ изготовления демонтируемой сборки по п.1, отличающийся тем, что в качестве порошкообразного наполнителя используют зольные микросферы.

3. Способ изготовления демонтируемой сборки по п.1, отличающийся тем, что в качестве порошкообразного наполнителя используют гранулы полистирола вспенивающегося.

4. Способ изготовления демонтируемой сборки по п.1, отличающийся тем, что в качестве порошкообразного наполнителя используют подвспененные гранулы полистирола вспенивающегося.