BR112016009838B1 - tubo de pressão de compósito de areia e bambu termofixo - Google Patents

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Zhu Xin
Ye Ling
Yang Huiqing
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Zhejiang Xinzhou Bamboo-Based Composites Technology Co., Ltd
Ye Ling
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Abstract

TUBO DE PRESSÃO DE COMPÓSITO DE AREIA E BAMBU TERMOFIXO. Trata-se de um tubo de pressão de compósito de areia e bambu termofixo que compreende uma camada de forro (1), uma camada de reforço interna (2), uma camada de cola de areia (3), uma camada de reforço externa (4) e uma camada de proteção externa (5) dispostas respectivamente de dentro para fora em uma direção radial do mesmo. A camada de reforço interna (2) formada enrolando-se bambu, uma camada de espessamento (3) formada por minério e cola agitados e a camada de reforço externa (4) formada enrolando-se bambu são dispostas em sequência de dentro para fora entre a camada de forro (1) e a camada de proteção externa (5). O tubo de pressão de compósito poupa energia e é ecológico, as matérias-primas de produção são recicláveis e um custo é baixo.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A invenção refere-se a um tubo de pressão de compósito de bambu-areia termofixo que é adequado para uso nos campos da técnica de irrigação agrícola, suprimento e drenagem de água e anticorrosão petroquímica.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO:
[002] Na irrigação agrícola atual, suprimento e drenagem de água, e indústrias de anticorrosão petroquímica, tubos tradicionais, tais como tubos de cimento, tubos de cloreto de polivinila, tubos de polietileno, tubos de polipropileno, tubos FRP (tubos de plástico reforçados com fibra de vidro, tubos de argamassa de plástico reforçados com fibra de vidro (FRPM)), tubos de aço e tubos de ferro dúctil são geralmente usados. Os tubos de cimento têm baixo custo de produção, mas baixa força, peso alto e juntas de tubo que vazam. Os tubos de cloreto de polivinila, tubos de polietileno, tubos de polipropileno são de peso leve, lisos e resistente à corrosão, mas insuficientes em rigidez e força, e as matérias-primas dos mesmos são todos petroquímicos sintéticos. Os tubos FRP e tubos FRPM têm forte resistência à corrosão, alta força, pequena resistência a fluido e grande rigidez, mas as matérias-primas dos materiais reforçados nos produtos é fibra de vidro com alto consumo de energia. Assim, a resina é petroquímica e os produtos e resíduos da mesma são não recicláveis e poluentes. Os tubos de metal, tais como tubos de aço e tubos de ferro dúctil, têm alta força, mas baixa resistência à corrosão, alto consumo de energia e muito poluentes. Portanto, o uso de tais tubos tradicionais não só consome uma grande quantidade de petróleo e recursos minerais, mas também resulta em alto consumo de energia, alta emissão e grande esgotamento de recursos não renováveis.
[003] O Pedido de Patente n° CN 2009201212098 intitulado "bamboo fiber winding composite pipe" revela uma estrutura que inclui uma camada de forro interna, uma camada de reforço e uma camada de proteção externa dispostas de dentro para fora na direção radial. A camada de reforço é uma camada de fibra de bambu formada enrolando-se tiras de fibra de bambu contínuas na camada de forro interna. A camada de fibra de bambu é uma camada circular das tiras de fibra de bambu, uma camada espiral das tiras de fibra de bambu ou uma combinação das mesmas. E pelo menos duas camadas de fibra de bambu são projetadas. Esse tubo de compósito de bambu satisfaz conceitos avançados de economia de energia e recursos renováveis, e o preço do mesmo é muito menos dispendioso do que os tubos tradicionais (exceto os tubos de cimento). Entretanto, em alguns campos de aplicação com baixa pressão e alta rigidez, especialmente para irrigação agrícola, o preço desse tubo de compósito de bambu ainda é alto.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[004] Tendo em vista os problemas descritos acima, é um objetivo da invenção fornecer um tubo de pressão de compósito de bambu-areia termofixo que poupa energia e protege o ambiente e tem matérias- primas renováveis e baixo custo.
[005] O esquema da técnica da invenção é conforme a seguir:
[006] Um tubo de pressão de compósito de bambu-areia termofixo compreende: uma camada de forro interna, uma camada de reforço interna, uma camada de espessamento de areia-adesivo, uma camada de reforço externa e uma camada de proteção externa. A camada de reforço interna formada enrolando-se tiras de bambu, a camada de espessamento de areia-adesivo formada através de areia mineral e adesivo misturados, e a camada de reforço externa formada enrolando-se tiras de bambu são dispostas respectivamente entre a camada de forro interna e a camada de proteção externa de dentro para fora. A invenção adota a estrutura de compósito de múltiplas camadas, a camada de reforço interna e a camada de reforço externa adotam bambu ecológico e renovável. Conforme um recurso de proteção ao ambiente e regenerativo, o bambu tem peso leve, alta força, anticorrosão, preço não dispendioso e ampla distribuição. A camada de espessamento de areia-adesivo não só aumenta a rigidez do tubo, mas também reduz o uso do bambu, diminuindo adicionalmente, desse modo, o custo de produção.
[007] As tiras de bambu da camada de reforço interna são enroladas e aderidas de modo regular a uma superfície externa da camada de forro interna. A camada de espessamento de areia-adesivo compreende uma mistura de areia mineral e adesivo de modo uniforme revestida em uma superfície externa da camada de reforço interna. As tiras de bambu da camada de reforço externa são enroladas e aderidas de modo regular a uma superfície externa da camada de espessamento de areia-adesivo. Ao enrolar as tiras de bambu da camada de reforço interna e da camada de reforço externa, uma determinada quantidade de uma amino resina é simultaneamente adicionada, e a espessura de cada camada é de acordo com a exigência de uso para possibilitar que o tubo alcance uma força projetada. Na camada de espessamento de areia-adesivo, areia mineral que tem alta dureza e baixo custo é empregada. A areia mineral e o adesivo de resina são misturados de modo uniforme e revestidos na superfície externa da camada de reforço interna, e a espessura da camada de espessamento de areia-adesivo é projetada de acordo com a exigência de uso diferente.
[008] As tiras de bambu da camada de reforço interna e da camada de reforço externa têm um comprimento entre 0,5 e 2 m, uma largura entre 5 e 10 mm, e uma espessura entre 0,3 e 1 mm. As tiras de bambu de tal tamanho têm baixa dificuldade de processamento, alta utilização, custo de produção reduzido, e força de adesão suficiente em condições de contração a frio e expansão térmica.
[009] Na camada de reforço interna, as tiras de bambu são primeiramente enroladas de modo radial para formar uma primeira camada radial para aderir à superfície externa da camada de forro interna. As tiras de bambu são, então, enroladas axialmente para formar uma primeira camada axial para aderir a uma superfície externa da primeira camada radial. O enrolamento das tiras de bambu na direção radial e, subsequente, na direção axial tem a capacidade de otimizar o desempenho de carregamento do tubo.
[010] Na camada de reforço externa, as tiras de bambu são primeiramente enroladas de modo axial para formar uma segunda camada axial para aderir à superfície externa da camada de espessamento de areia-adesivo. As tiras de bambu são, então, enroladas radialmente para formar uma segunda camada radial para aderir a uma superfície externa da segunda camada axial. A camada de reforço externa é enrolada pelas tiras de bambu na direção axial e, então, na direção radial, a ordem da qual é oposta ao enrolamento da camada de reforço interna, desse modo, o desempenho de carregamento do tubo é otimizado adicionalmente, e o aspecto do tubo é muito melhor.
[011] Na camada de reforço externa, as tiras de bambu são enroladas radialmente para formar uma segunda camada radial para aderir à superfície externa da camada de espessamento de areia-adesivo. A camada de reforço externa também pode ser enrolada pelas tiras de bambu na única direção radial de acordo com exigência de uso diferente de modo a reduzir o custo de produção ao máximo com base na garantia da força de uso do tubo.
[012] A camada de forro interna é formada aderindo-se um pano não tecido de fibra de bambu a uma manta de bambu agulhada através de um adesivo, e uma espessura da camada de forro interna situa-se entre 1,2 mm e 2,5 mm. A camada de forro interna do material e espessura acima oferece anti-infiltração, anticorrosão, higienização e parede interna lisa. Além do pano não tecido e a manta agulhada acima, outros tipos de pano não tecido e manta agulhada podem ser adotados de acordo com meios de transmissão diferentes.
[013] A camada de proteção externa é revestida em uma superfície externa da camada de reforço externa, e uma espessura da camada de proteção externa situa-se entre 0,5 e 1,5 mm. A camada de proteção externa adota materiais anticorrosivos e impermeáveis. Quando o tubo de pressão é usado em bom ambiente externo, a espessura da camada de proteção externa pode ser muito mais fina, e uma espessura mínima de 0,2 mm tem a capacidade de satisfazer a função de proteção.
[014] A camada de forro interna, a camada de reforço interna, a camada de espessamento de areia-adesivo, e a camada de reforço externa são aderidas e curadas de modo integrado. Desse modo, o produto alcança a força e rigidez projetadas, que é conveniente para empacotamento, armazenamento e transporte.
[015] Quando comparado com a técnica anterior, o tubo de pressão de compósito de bambu-areia termofixo, de acordo com as modalidades da invenção, tem as seguintes vantagens: o tubo de pressão de compósito de bambu-areia termofixo compreende a camada de espessamento de areia-adesivo, e a areia mineral é utilizada na mesma para aperfeiçoar a espessura do tubo, a rigidez do tubo é aumentada, e o custo de material do tubo de pressão de compósito é reduzido. O mesmo fornece tubos de alta qualidade e preço competitivo para campos de aplicação com baixa pressão e alta rigidez como a irrigação agrícola, etc.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[016] A Figura 1 é um diagrama de estrutura de um tubo de pressão de compósito de bambu-areia termofixo.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES
[017] Para ilustrar adicionalmente a invenção, experimentos que detalham um tubo de pressão de compósito de bambu-areia termofixo são descritos abaixo, no presente documento, combinados com os desenhos.
EXEMPLO 1
[018] Um tubo de pressão de compósito de bambu-areia termofixo DN600 é essencialmente usado em campos da técnica de tubos principais em irrigação agrícola, tubos de drenagem em engenharia municipal, tubos secundários para encanamentos de junção de esgoto, tubos de petróleo e tubos de água para exploração de petróleo e para circular água de resfriamento. Conforme mostrado na Figura 1, o tubo de pressão de compósito da invenção compreende: uma camada de forro interna 1, uma camada de reforço interna 2, uma camada de espessamento de areia-adesivo 3, uma camada de reforço externa 4 e uma camada de proteção externa 5. A camada de forro interna 1, a camada de reforço interna 2, a camada de espessamento de areia-adesivo 3 e a camada de reforço externa 4 são aderidas e curadas respectivamente ao compósito de modo integrado. A camada de proteção externa 5 é revestida em uma superfície externa da camada de reforço externa 4. O processo de trabalho específico é conforme a seguir:
[019] 1 O bambu fresco é processado em tiras de bambu que têm um comprimento entre 0,5 e 2 m, uma largura entre 5 e 10 mm e uma espessura entre 0,3 e 1 mm.
[020] 2 Um filme de liberação é revestido em um módulo de tubo reto polido feito de um aço ou um aço vitrificado que tem um diâmetro externo de 600 mm e, então, a camada de forro interna 1 que tem a espessura entre 1,2 e 2,5 mm é fabricada no módulo de tubo reto usando-se uma resina que tem excelente desempenho de anticorrosão, um pano não tecido de fibra de bambu e uma manta de bambu agulhada.
[021] 3 Após a camada de forro interna 1 ser curada, as tiras de bambu são carregadas em uma máquina de enrolamento e, então, colocadas de modo regular na camada de forro interna 1 no módulo de tubo reto através de enrolamento mecânico, durante o qual uma amino resina é adicionada de acordo com uma determinada formulação para formar a camada de reforço interna 2. O enrolamento da camada de reforço interna 2 é conduzido conforme a seguir: as tiras de bambu são primeiramente enroladas de modo radial para formar uma primeira camada radial para aderir à superfície externa da camada de forro interna; e as tiras de bambu são, então, enroladas axialmente para formar uma primeira camada axial para aderir a uma superfície externa da primeira camada radial. Uma espessura de toda a camada de reforço interna 2 é 4 mm.
[022] 4 Uma mistura mesclada de modo uniforme de areia mineral e adesivo é posteriormente revestida na camada de reforço interna 2 para formar a camada de espessamento de areia-adesivo 3 que tem uma espessura de 10 mm.
[023] 5 A camada de reforço externa 4 é fabricada fora da camada de espessamento de areia-adesivo 3, o processo do qual é de acordo com aquele da fabricação da camada de reforço interna 2 exceto que na camada de reforço externa 4, as tiras de bambu são primeiramente enroladas de modo axial para formar uma segunda camada axial para aderir à superfície externa da camada de espessamento de areia- adesivo; e as tiras de bambu são, então, enroladas radialmente para formar uma segunda camada radial para aderir a uma superfície externa da segunda camada axial. A espessura da camada de reforço externa 4 é 4 mm.
[024] 6 Após o enrolamento, o tubo é aquecido e curado para reticular e curar a resina de modo a formar o tubo de pressão de compósito de bambu-areia termofixo integrado.
[025] 7 Uma camada de resina impermeável e anticorrosiva com carga antirradioativa é revestida fora do tubo de modo a formar a camada de proteção externa 5 que tem uma espessura entre 0,5 e 1 mm.
[026] O tubo é realizado com teste hidráulico, a partir do qual é indicado que uma pressão de falha de tempo curto alcança 1,2 megapascal, uma rigidez alcança 10.000 N/m2 e uma densidade material do tubo situa-se entre 1,4 e 1,5.
EXEMPLO 2
[027] Um tubo de pressão de compósito de bambu-areia termofixo DN300 é essencialmente usado em campos da técnica de tubos secundários em irrigação agrícola, tubos de drenagem em engenharia municipal, tubos de ramificação superior para encanamentos de junção de esgoto, tubo de petróleo e tubo de água para exploração de petróleo e para circular água de resfriamento. Conforme mostrado na Figura 1, o tubo de pressão de compósito da invenção compreende: uma camada de forro interna 1, uma camada de reforço interna 2, uma camada de espessamento de areia-adesivo 3, uma camada de reforço externa 4 e uma camada de proteção externa 5. A camada de forro interna 1, a camada de reforço interna 2, a camada de espessamento de areia-adesivo 3, e a camada de reforço externa 4 são aderidas e curadas respectivamente de modo integrado. A camada de proteção externa 5 é revestida em uma superfície externa da camada de reforço externa 4. O processo de trabalho específico é conforme a seguir:
[028] 1 Bambu fresco é processado em tiras de bambu que têm um comprimento entre 0,5 e 2 m, uma largura entre 5 e 10 mm, e uma espessura entre 0,3 e 1 mm.
[029] 2 Um filme de liberação é revestido em um módulo de tubo reto polido feito de um aço ou um aço vitrificado que tem um diâmetro externo de 300 mm e, então, a camada de forro interna 1 que tem a espessura entre 1,2 e 2,5 mm é fabricada no módulo de tubo reto usando-se uma resina que tem excelente desempenho de anticorrosão, um pano não tecido de fibra de bambu e uma manta de bambu agulhada.
[030] 3 Após a camada de forro interna 1 ser curada, as tiras de bambu são carregadas em uma máquina de enrolamento e, então, colocadas de modo regular na camada de forro interna 1 do módulo de tubo reto através de enrolamento mecânico, durante o qual uma amino resina é adicionada de acordo com uma determinada formulação para formar a camada de reforço interna 2. O enrolamento da camada de reforço interna 2 é conduzido conforme a seguir: as tiras de bambu são primeiramente enroladas de modo radial para formar uma primeira camada radial para aderir à superfície externa da camada de forro interna; e as tiras de bambu são, então, enroladas axialmente para formar uma primeira camada axial para aderir a uma superfície externa da primeira camada radial. Uma espessura de toda a camada de reforço interna 2 é 4 mm.
[031] 4 Uma mistura mesclada de modo uniforme de areia mineral e resina é posteriormente revestida na camada de reforço interna 2 para formar a camada de espessamento de areia-adesivo 3 que tem uma espessura de 6 mm.
[032] 5 As tiras de bambu são enroladas radialmente na superfície externa da camada de espessamento de areia-adesivo 3 para formar a camada de reforço externa 4, e a espessura da camada de reforço externa 4 é 2 mm.
[033] 6 Após o enrolamento, o tubo é aquecido e curado para reticular e curar a resina de modo a formar o tubo de pressão de compósito de bambu-areia termofixo integrado.
[034] 7 Uma camada de resina impermeável e anticorrosiva com carga antirradioativa é revestida fora do tubo de modo a formar a camada de proteção externa 5 que tem uma espessura entre 0,5 e 1 mm.
[035] O tubo é realizado com teste hidráulico, a partir do qual é indicado que uma pressão de falha de tempo curto alcança 1,6 megapascal, e uma rigidez alcança 15.000 N/m2.
[036] Além do pano não tecido de fibra de bambu e a manta de bambu agulhada acima, outros tipos de pano não tecido e manta agulhada podem ser adotados de acordo com meios de transmissão diferentes. Quando o tubo de pressão é usado em bom ambiente externo, a espessura da camada de proteção externa pode ser muito mais fina, e uma espessura mínima de 0,2 mm tem a capacidade de satisfazer a função de proteção.
[037] A menos que indicado de outra maneira, as faixas numéricas envolvidas na invenção incluem os valores finais. Embora as modalidades particulares da invenção tenham sido mostradas e descritas, será óbvio àqueles versados na técnica que mudanças e modificações podem ser feitas sem se afastar da invenção em seus aspectos mais amplos e, portanto, o objetivo nas reivindicações anexas é abranger todas as tais mudanças e modificações conforme estão dentro do verdadeiro espírito e escopo da invenção.

Claims (4)

1. TUBO DE PRESSÃO DE COMPÓSITO DE BAMBU- AREIA TERMOFIXO, sendo que o tubo de pressão compreende uma camada de forro interna (1) e uma camada de proteção externa (5) disposta de dentro do tubo de pressão para fora do tubo de pressão em uma direção radial, caracterizado pelo fato de que uma camada de reforço interna (2) formada enrolando-se tiras de bambu, uma camada de espessamento de areia-adesivo (3) formada pela mistura mesclada de modo uniforme de areia mineral e resina, e uma camada de reforço externa (4) formada enrolando-se tiras de bambu, em que a camada de reforço interna (2), a camada de espessamento de areia-adesivo (3) e a camada de reforço externa (4) são dispostas respectivamente entre a camada de forro interna (1) e a camada de proteção externa (5) de dentro do tubo de pressão para fora do tubo de pressão; em que na camada de reforço interna (2), as tiras de bambu são primeiramente enroladas de modo radial para formar uma primeira camada radial para aderir à superfície externa da camada de forro interna (1); e, então, as tiras de bambu são enroladas axialmente para formar uma primeira camada axial para aderir a uma superfície externa da primeira camada radial, na camada de reforço externa (4), as tiras de bambu são primeiramente enroladas de modo axial para formar uma segunda camada axial para aderir à superfície externa da camada de espessamento de areia-adesivo (3); e, então, as tiras de bambu são enroladas radialmente para formar uma segunda camada radial para aderir a uma superfície externa da segunda camada axial, em que a camada de forro interna (1), a camada de reforço interna (2), a camada de espessamento de areia-adesivo (3) e a camada de reforço externa (4) são aderidas e curadas de modo integrado por aquecimento.
2. TUBO DE PRESSÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as tiras de bambu da camada de reforço interna (2) e da camada de reforço externa (4) têm um comprimento entre 0,5 e 2 m, uma largura entre 5 e 10 mm e uma espessura entre 0,3 e 1 mm.
3. TUBO DE PRESSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a camada de reforço externa (4) é formada aderindo-se um pano não tecido de fibra de bambu a uma manta de bambu agulhada através de um adesivo, e a espessura da camada de forro interna (1) situa-se entre 1,2 mm e 2,5 mm.
4. TUBO DE PRESSÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a camada de proteção externa (5) é revestida em uma superfície externa da camada de reforço externa (4), e a espessura da camada de proteção externa situa-se entre 0,5 e 1,5 mm.
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