CZ284170B6

CZ284170B6 - Trouba

Info

Publication number: CZ284170B6
Application number: CZ941254A
Authority: CZ
Inventors: Jan Ageheim; Thomas Andersson
Original assignee: Kungsörs Plast AB; Petro Technik Ltd.
Priority date: 1991-11-22
Filing date: 1992-11-23
Publication date: 1998-09-16
Also published as: HUT73590A; FI942347A0; WO1993009948A1; JPH07508471A; FI108530B; CZ125494A3; NO300881B1; BR9206801A; DK0613419T3; ATE194798T1; HU215753B; FI942347A; SK58994A3; NO941908L; RO113541B1; NO941908D0; SK280169B6; HU9401534D0; ES2150921T3; CA2124089A1

Abstract

Troubu tvoří vrstvený materiál, sestávající nejméně z hlavní vrstvy a bariérové vrstvy. Hlavní vrstva sestává z polyetylenu nebo polypropylénu a bariérová vrstva sesetává z polyetylénu nebo polypropylénu v kombinaci s jednou látkou ze souboru látek, který tvoří butylová pryž, polyamid a polyester. Hlavní vrstva i bariérová vrstva jsou kompatibilní.ŕ

Description

Oblast techniky

Vynález se týká trouby z vrstveného materiálu, sestávající minimálně ze základní vrstvy a bariérové vrstvy, které tvoří polyetylén nebo polypropylén.

Dosavadní stav techniky

V systémech pro přepravu a/nebo skladování motorového benzinu a uhlovodíků, jako jsou například kerosen, motorová nafta, topná nafta, zemní plyn, tekutý zemní plyn nebo podobné látky, se často používají trouby, zejména u benzinových čerpacích stanic, ať již pro účely skladovací, nebo dopravní.

V instalacích těchto systémů se obvykle používají několikametrové, vzájemně spojené, pozinkované trouby. Každé jejich spojení znamená nebezpečí netěsnosti. Toto nebezpečí se zvyšuje v důsledku toho, že povětrnostní změny v průběhu roku způsobují pohyby základů v terénu, jej ímž účinkům se nelze vyhnout.

Jsou známé aplikace troub z plastického materiálu, instalovaných jako souvislý celek. Výhodou je, že v důsledku inherentních vlastností použitých plastů jsou nežádoucí účinky sil, vznikajících při pohybu terénu, v podstatě eliminovány. Zůstává však nebezpečí průsaku.

Průsak u běžně užívaných etylénových trub lze odhadnout na asi 0,4 g/m a měsíc, to je 2,5 l/metr a rok. Tento odhad se vztahuje na polyetylénové trouby obvyklého typu. Vedle polyetylénových trub se též užívají trouby z plastických materiálů, zesílených skleněným vláknem, u nichž rovněž dochází k nežádoucími průsaku.

Je známo, že polyolefiny, zejména polyetylén a polypropylén, jsou chemicky inertní a vykazují výhodné vlastnosti pro použití ve styku s uhlovodíky. Příkladem toho jsou automobilové palivové nádrže z polyetylénu, které se vyrábějí již více než deset let.

Nicméně struktura polyetylénu, to je molekulová síť tohoto materiálu, nepatří mezi většinu plastů rezistentních proti difúzi, poněvadž difúze přes tento materiál, který absorbuje jistá množství rozpustidel, například benzin, je možná. Významná je hustota materiálu trub, instalovaných nad zemí, kdy se výrazně, podle klimatických podmínek, projevuje tepelný účinek, podobně jako hustota materiálu trub, uložených pod zemí, kde se projevují jiné, rovněž účinné faktory. Rozdílné permeability různých druhů plastů jsou způsobeny různými faktory, ovlivňujícími permeabilitu, přičemž tento fakt je dobře znám a je ho v mnoha případech využito. Je zvykem opatřit trouby vnější ochrannou vrstvou k zamezení difúze plynných prvků nebo sloučenin zvnějšku, například k zamezení přístupu kyslíku do obíhající horké vody v topných systémech.

Rovněž je známo utěsňování vnitřku automobilních palivových nádrží lakováním, čímž se zamezí difúzi benzinových par. Takovýto způsob ošetření však u potrubí možný není.

Jsou známa trubkovitá tělesa hadicovitého tvaru, sestávající ze dvou vrstev, které tvoří 50 polyetylén nebo polypropylén. Jedná se o kabelové hadice nebo pouzdra, aplikovaná v elektrotechnickém průmyslu, opticky signalizující zvýšení teploty kabelu změnou svého zabarvení.

Je rovněž známa trubka, sestávající ze dvou soustředných vrstev, které tvoří polyetylén nebo polypropylén a sloužící ke kluznému uložení kabelů, trubek a podobně. Kluzného uložení je dosaženo aditivem na bázi silikonu, grafitu a podobně.

Tato řešení nejsou aplikovatelná na oblast redukce, nebo eliminace, difúze a průsaku uhlovodíků.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje trouba z vrstveného materiálu, sestávající minimálně ze základní vrstvy a bariérové vrstvy, které tvoří polyetylén nebo polypropylén, podle tohoto vynálezu, jehož podstata spočívá vtom, že bariérová vrstva sestává ještě z jedné komponenty, vybrané ze souboru, který tvoří butylová pryž, polyamid, nebo polyester.

Pro dosažení účinné bariérové vrstvy, snižující difúzi na desetinu, činí tloušťka bariérové vrstvy 10 až 15 % celkové tloušťky trouby.

Příznivých výsledků lze již dosáhnout, má-li bariérová vrstva tloušťku 1 až 2 mm.

Dalším znakem, zabezpečujícím dosažení dobrých parametrů pokud jde o nežádoucí difúzi aprosaky, je, že bariérová vrstva je směsí polyetylénu a jedné z komponent, anebo směsí polypropylénu a jedné z komponent.

Alternativně může byt bariérová vrstva tvořena polyetylénem nebo polypropylénem, na který je 25 jedna z komponent naroubována.

Výrobně jednoduché je provedení trouby, podle kterého je bariérová vrstva umístěna uvnitř trouby, a dále provedení, u kterého je trouba tvořena společně protlačovanou základní a bariérovou vrstvou.

Ukázalo se, že je výhodné, tvoří-li bariérová vrstva směs, která obsahuje jednu komponentu v množství 5 až 50 % hmot., vztaženo na hmotnost polyetylénu nebo polypropylénu.

K odstranění nežádoucích elektrostatických nábojů, vznikajících v troubě při přepravě tekutin 35 a kapalin, je do základní vrstvy přidána elektricky vodivá substance, přednostně saze z ropných surovin.

Je rovněž výhodné, jestliže trouba obsahuje jako detektor úniku podélně aplikovaný a s ostatními vrstvami společně protlačovaný pásek vodivého plastu.

Příklady provedení podle vynálezu

Výše uvedené problémy byly řešeny výstelkou vnitřku polyetylénové trouby konvenčního typu, 45 vyrobené z polyetylénu střední hustoty a bariérové vrstvy kompatibilní jak s polyetylénem, tak s uhlovodíky, které mají být transportovány, nebo skladovány. Jako bariérovou vrstvu lze užít polyetylén, nebo polypropylén. Tato vrstva též obsahuje další komponentu, kterou může být polyamid, polyester či butylová pryž, přičemž tyto substance jeví se být k tomuto účelu vhodnými.

Etylalkohol a vinylalkohol jsou také k tomuto účelu vhodné. Tato druhá substance je buď přimíšena do polyetylénu, neboje do polyetylénu roubována.

-2CZ 284170 B6

Bariérovou vrstvu může například tvořit vysohustotního polyetylén s příměsí butylové pryže, a to v množství od 5 % hmot, do 50 % hmot., doporučené množství je 30 % hmot., vztaženo na hmotnost polyetylénu a zbytek v podstatě vysokohustotní polyetylén, který je vázán křížově. Bylo zjištěno, že při koncentraci vyšší než 50% se objeví problémy ve zpracovatelnosti a při dávkách pod nejnižší hranicí se oslabují účinky butylenové pryže, čímž není dosaženo uspokojivých výsledků. Tytéž procentuální poměry platí i pro ostatní výše uvedené substance, navržené jako druhá komponenta.

Důležitým aspektem tohoto vynálezu je, že není třeba vytvářet zvláštní formu pro tuto novou vrstvu, ani navrhovat lepidlo spojující vrstvy, to je vrstvy základní a bariérové. Obě vrstvy se prostě společně protlačí, protože jsou kompatibilní jedna s druhou. Bariérový materiál je nákladný, a proto je nutno užít ho jen v takovém množství, které zaručí dosažení žádaných výsledků. Platí, že bariérová vrstva o síle 10 až 15 % celkové tloušťky materiálu sníží difúzi na jednu desetinu hodnoty se kterou se dosud musí počítat. Bylo zjištěno, že praktické důvody nedovolují vytvořit bariérovou vrstvu tenčí než 0,3 mm, doporučená tloušťka je 1 až 2 mm. Silnější vrstva nevylepší její vlastnosti a navíc omezí využitelný prostor uvnitř, tenká vrstva nezmění cenu drasticky. Příznivé zkušenosti s polyetylénem v tomto kontextu dlouhodobé perspektivy se nezmění, protože se nemění základní materiál, jen se přidává malé množství nové komponenty zevnitř trouby. Kdyby se měla uložit bariérová vrstva zevně, bylo by nutno provést kontrolu a přepočet parametrů u meze pevnosti v tahu a provést následné testování, což je časově náročné. Výše uvedeným způsobem lze bez následného testování a vývoje užít stávající armatury tak, že bude jisté, že všechny standardní hodnoty vlastností polyetylénu, užitého v tlakových konstrukcích, budou zachovány.

Transport tekutin a kapalin potrubím zvyšuje elektrostatický náboj, který je nutno odvádět. Proto se do plastů přidávají, saze vyrobené z ropných surovin, čímž se zvyšuje vodivost plastického materiálu. Množství sazí závisí na jejich kvalitě a na zamýšlené oblasti použití, to je na požadovaném stupni vodivosti, potřebném k dosažení uspokojivých výsledků. Vhodnou hodnotou se u měrného odporu zdá být 5 až 500 ohm/cm. Tuto komponentu lze přidávat i do základní vrstvy.

K dalšímu zvýšení bezpečnosti u tohoto typu troub lze instalovat podél celé délky potrubí detektor úniku, který sestává z úzkého proužku z vodivého materiálu, umožňujícího měření měrného odporu způsobem, který je odborníkům znám. Mechanizmus je takový, že absorbuje-li plast rozpustidlo, pak bobtná a vzdálenosti sazí se zvětšují. Tím se zvýší měrný odpor pásku, který je měřitelný a indikuje tak únik z trouby.

Společné protlačení pásku s kompletní troubou je mimořádně praktické ve srovnání s dosavadním stavem.

Byly provedeny srovnávací testy se třemi typy polyetylénových troub o průměru 66 mm. Byla to v prvním případě standardní trouba, ve druhém případě trouba s bariérovou vrstvou butylem očkovaného vysokohustotního polyetylénu a ve třetím případě trouba s bariérovou vrstvou, obsahující vysokohustotní polyetylén, smíchaný s termoplastickým polyesterem.

Trouby byly naplněny syntetickým benzinem. Benzin byl složen z iso-oktanu 50 %, toluenu 30 % a ortoxylenu 20 % objemových.

Trouby byly zváženy a umístěny do bedny se štěrkem, nikoliv ale trouba standardní. Bedna měřila 30 x 30 x 200 mm. Zbytek troub byl ponechán na vzduchu. Všechny testované objekty byly uchovávány při pokojové teplotě. Po 30 dnech byly zaznamenány následující výsledky:

Vzorek	Ztráta hmot, za 30 dnů ve štěrku	gramů/metr na vzduchu
1		—			0,00
2		0,00			0,05
5 3		0,00			0,00
Trouby s	bariérovou vrstvou butylem	očkovaného	vysokohustotního polyetylénu byly též
testovány tlakovou zkouškou	a na odolnost proti chemikáliím. Testované trouby byly o průměru
66 mm, síla stěny u vnější vrstvy byla 5 i	mm, bariérová vrstva pak 1,2 mm.
IU V tlakovém testu při teplotě	80 °C a délce trvání 170 hodin byly	u trub o délce 400	mm získány
následující výsledky:
Vzorek	Střední	Celková tloušťka		P	Čas do
	vnější					prasknutí
	průměr	min. mm	max. mm	MPa	MPs	hodin
1	66,4	6,50	7,00	4,60	0,749	>170
2	66,4	6,40	7,10	4,60	0,749	>170
3	66,4	6,40	7,10	4,60	0,749	>170
4	66,4	6,30	7,10	4,60	0,749	>170
5	66,4	6,50	7,00	4,60	0,749	>170

Testovací tlak P je vypočítán pro sílu stěny 5 mm, což je síla stěny bez bariérové vrstvy.

Axiální deformace byla měřena na třech vzorcích s následujícími výsledky:

Axiální deformace

Vzorek Změna délky Střední hodnota-1,1 ____________________________________v %___________________demande+3

1- 1,0

2- 1,0

3- 1,2

Zkouška tahem byla též provedena na vzorcích při +23 °C s mírou tahu 25 mm/min.

VzorekkN i9^9

29,7

Zkouška tahem byla též provedena na materiálu, ze kterého jsou tyto trouby vyrobeny, a to při +80 °C. Testovací vzorky byly rozřezány jako testovací tyč dle DIN 53455. Čtyři vzorky byly 30 uchovávány při +23 °C v kapalině, sestávající ze syntetického benzinu a metanolu v poměru 1:1.

Složení syntetického benzinu bylo: 80 dílů iso-oktanu, 5 dílů benzenu, 20 dílů toluenu a 15 dílů o-xylenu.

Vzorky byly zváženy bezprostředně před a po výše popsaném procesu.

-4CZ 284170 B6

Vzorek neošetř.	Změna hmotnosti %	Mez průtažnosti MPa	Prodloužení při mezi průtažnosti %
1		4,7	2,0
2		15,1	1,4
3		15,3	1,6
4		15,2	1,4
5		14,7	1,6
střední hodnota		15,0	1,6

Vzorek neošetř. Změna hmotnosti Mez průtažnosti Prodloužení při mezi průtažnosti % MPa %

6	15,1	13,5	4,0
7	15,0	13,3	3,8
8	15,0	13,4	3,8
9	15,2	13,3	3.8
10	15,0	13,0	4,0
střední hodnota	15,1	13,3	3,9
změna v %	+ 15,1	-11	+144

Trouba byla podrobena tlakovému testu tak, že byla spojena s armaturami a umístěna do vodní lázně 20 °C při tlaku 25 bar. Po hodině byl test přerušen a trouba nepraskla.

Výše popsaná trouba byla vyrobena společným protlačováním obou vrstev. Samozřejmě je aplikace bariérové vrstvy možná i na již protlačenou troubu. Nicméně společné protlačování se jeví jako nejvýhodnější z hlediska výrobního.

Při výrobě trub kontejnérů pro skladování, nebo rozměrnějších dílů, je možno aplikovat bariérovou vrstvu i do hotových výrobků.

Vynález byl popsán prostřednictvím testovacích vzorků. Samozřejmě lze vynález modifikovat.

Trouby podle vynálezu jsou uplatnitelné pro přepravu a skladování motorového benzinu, obzvláště u benzinových čerpacích stanic a podobných zařízení, kde benzin nebo uhlovodíky, například kerosen, motorová nafta, topná nafta, zemní plyn, tekutý zemní plyn, nebo podobné látky, jsou skladovány v nádržích, ze kterých jsou dopravovány do čerpadel čerpacích stanic.

Trouby mohou nalézt uplatnění též v systémech ventilace, návratu plynů a v dalších podobných distribučních systémech.

Claims

1. Trouba, z vrstveného materiálu, sestávající minimálně ze základní vrstvy a bariérové vrstvy, které tvoří polyetylén nebo polypropylén, vyznačující se tím, že bariérová vrstva sestává ještě z jedné komponenty, vybrané ze souboru, který tvoří butylová pryž, polyamid, nebo polyester.

2. Trouba podle nároku 1, vyznačující se tím, že bariérová vrstva má tloušťku 1 mm až 2 mm.

3. Trouba podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že bariérová vrstva je směsí polyetylénu a jedné z komponent.

4. Trouba podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že bariérová vrstva je směsí polypropylénu a jedné z komponent.

5. Trouba podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že bariérová vrstva je tvořena polyetylénem, na který je naroubována jedna z komponent.

6. Trouba podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že bariérová vrstva je tvořena polypropylénem, na který je naroubována jedna z komponent.

7. Trouba podle některého z nároků laž4, vyznačující se tím, že bariérová vrstva je umístěna uvnitř trouby.

8. Trouba podle některého z nároků laž5, vyznačující se tím, že ji tvoří společně protlačovaná základní a bariérová vrstva.

9. Trouba podle některého z nároků laž6, vyznačující se tím, že bariérová vrstva tvoří směs, která obsahuje jednu komponentu v množství 5 až 50 % hmot., vztaženo na hmotnost polyetylénu nebo polypropylénu.

10. Trouba podle některého z nároků 1 až 8, vyznačující se tím, že do základní vrstvy je přidána elektricky vodivá substance, přednostně saze z ropných surovin.

11. Trouba podle některého z nároků laž8, vyznačující se tím, že bariérová vrstva má tloušťku 10 až 15 % celkové tloušťky trouby.

12. Trouba podle některého z nároků lažlO, vyznačující se tím, že obsahuje podélně aplikovaný a s ostatními vrstvami společně protlačovaný pásek vodivého plastu.

13. Trouba podle některého z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že polyetylén tvoří vysokohustotní polyetylén.