Patents

Search tools Text Classification Chemistry Measure Numbers Full documents Title Abstract Claims All Any Exact Not Add AND condition These CPCs and their children These exact CPCs Add AND condition
Exact Exact Batch Similar Substructure Substructure (SMARTS) Full documents Claims only Add AND condition
Add AND condition
Application Numbers Publication Numbers Either Add AND condition

Vícevrstvá trubka a její použití

Classifications

F16L9/121 Rigid pipes of plastics with or without reinforcement with three layers
View 1 more classifications

Landscapes

Show more

CZ8048U1

Czechia

Other languages
English
Inventor
Rainer Ing. Borth
Dijk Berend Jan Van
Jan Uilke Stoffelsma
Markus Wilhelmus Johannes Besten

Worldwide applications
1997 IT DE HU SK FR CZ CZ SK DE EP DK AT PL PT ES WO HU 2000 GR

Application CZ19977001U events
First worldwide family litigation filed

Description

Vícevrstv á trubka a její použití
Oblast techniky
Technické řešení se týká vícevrstvé trubky z plastu a jejího použití.
Dosavadní stav techniky
Dosud mají trubky v odvodňovacím hospodářství z polyolefinů, jako polypropylenu (PP) nebo polyethylenu (PE), tu nevýhodu, že mají vysokou potřebu materiálu (tloušťka stěny) pro požadovanou tuhost, a deformace v čase, vyvolané zatížením. To má za následek, že kanálové trubky z polyolefinů se jmenovitou tuhostí požadovanou pro použití, vrcholová tuhost při 4 kN/m2 a vrcholová tuhost při 8 kN/m2, nejsou oproti trubkám z PVC nebo trubkám s dutinami hospodárné a obsahují příliš vysoký polymerový podíl.
Další nevýhodou je výroba naformovaného hrdla u polyolefínových trubek (PP a PE). Dosud bylo možné přesné tváření pouze s vysokými technickými náklady spojenými se způsobem (jak při vytlačování, tak při foukání). Při tom byly nutné velké tolerance pro dodržení hodnot smrštění za dlouhý čas. To mělo za následek, že příliš velké tolerance hrdlových rozměrů a rozdílné hodnoty smrštění vedly k nepřesné slícovatelnosti u spojovaných konců trubek nebo tvarovek. K tomu jsou u trubek z polyolefinů (PP a PE) relativně vysoké ohřívací a ochlazovací časy, takže rychlost výroby a tím i hospodárnost byla ovlivňována v závislosti na síle stěny.
Z AT 0 000 643 Ul je známa třívrstvá trubka, jejíž střední vrstva sestává z polypropylenu, který je plněn 25 až 50 % hmotn. mastku. Díky vysoké měrné hmotnosti střední vrstvy známé trubky (přibližně 1,2 g/cm3) je dána nevýhoda vysoké hmotnosti při velkých tloušťkách stěny, zejména velké tloušťky střední vrstvy.
Podstata technického řešení
Úkolem technického řešení je kompenzovat v úvodu popsané nevýhody polyolefínových (PP nebo PE) trubek.
Zejména je cílem technického řešení zmenšit ekologicky a ekonomicky nevýhodně vysoký podíl polymerů v materiálu trubky na méně než polovinu podílu polymerů v materiálu dosud známých trubek aniž by se zhoršily uživatelsko technické vlastnosti trubky.
Tato úloha je řešena vícevrstvou trubkou z plastu, která je tvořena vnější vrstvou a nejméně jednou další vrstvou, která sestává z polyolefinů ztuženého minerální látkou nebo směsí minerálních látek, přičemž podíl polyolefinů v této vrstvě činí 25 - 70 % hmotn., a že tato vrstva je vypěněna na měrnou hmotnost, která je nejméně o 10 % nižší, než měrná hmotnost identické nevvpěněné vrstvy.
Výhodné provedení spočívá vtom, že obsahuje nejméně tři vrstvy, přičemž vypěněná vrstva je uspořádána jako střední.
Přednostní uspořádání trubky podle předloženého technického řešení jsou předmětem podnároků.
V jednom provedení je trubka podle technického řešení vícevrstvá trubka, která je přednostně vyrobena koextruzním způsobem. Vícevrstvá trubka sestává například z nejméně jedné nosné vrstvy, výhodně střední vrstvy, z polyolefinů, zejména z polypropylenu, plněného minerální látkou a vypěněného. Například má trubka jednu, zejména tenkostěnnou, vnější a vnitřní vrstvu.
Technickým řešením je vytvořena trubka ve velikostním rozmezí DN 100 až DN 1000, např. z polyolefinů, zejména z PP, na kterou je možno přímo naformovat hrdla v in-line procesu. U trubky podle technického řešení není radiální trubková tuhost při minimálních tloušťkách stěn
- 1 CZ 8048 UI udaných v tabulce menší než 4 kN/m2 (zkoušeno podle ISO/DIS 9969). Ve střední vrstvě může být zpracován vratný materiál, regenerát nebo recyklát. Pod pojmy regenerát a recyklát je třeba v tomto případě rozumět: Regenerát je vratný materiál, který vzniká výrobním odpadem a bez dalšího použití - je opět zaváděn do výrobního procesu. Recyklát je z výrobku nacházejícího se již jednou v použití zpět získaný materiál, který se zpracovává na jiný nebo na stejný výrobek.
V předloženém případě je pojem radiální trubková tuhost třeba postavit na roveň s vrcholovou tuhostí. Vrcholová tuhost je každá tuhost, která působí proti zatížení na vrcholu trubky definovanou vrcholovou deformací podle ISO/DIS 9969. Vrcholová tuhost je v protikladu k axiální tuhosti trubky. Rozdílnosti označování mají svůj původ v posuzování zátěžových a úložných vlivů a způsobu reakce (ohyb, vyboulení, lom atd.) trubky na toto zatížení.
Radiálně = deformace v řezu trubky, např. vyboulení, axiálně = deformace v podélné ose trubky, např. ohyb.
Zvýšení trubkové tuhosti, resp. modulu elasticity se u technického řešení zajišťuje zejména prostřednictvím vrstvy plněné minerální látkou a vypěněné. 5
Vypěněná vrstva, která může být střední vrstvou třívrstvé trubky, může byt plněna minerální 1 látkou, např. mastkem, křídou nebo pod., nebo směsí více minerálních látek.
U technického řešení je upřednostňováno, když vypěněná (střední) vrstva sestává z polypropylenu nebo polyethylenu. Přitom může být navrženo, že vrstvy trubky podle technického řešení sestávají ze stejného plastu.
Vnější vrstva upravená vně vypěněné střední vrstvy může mít u trubky podle technického řešení tloušťku 0,2 až 2.0 mm. Vnitřní vrstva upravená radiálně uvnitř vypěněné střední vrstvy může mít tloušťku 0,2 až 3,0 mm. Vnitřní vrstva může například sestávat z polypropylenkopolymeru.
Trubka podle technického řešení může mít radiální trubkovou tuhost více než 4 kN/m'.
Předmětem předloženého technického řešení je i použití trubky podle některého z předcházejících řešení pro vytvoření trubky vytvarované v jednom kuse s hrdlem.
Přehled obrázků na výkresech
Technické řešení bude blíže vysvětleno za pomoci výkresů konkrétních příkladů provedení, na kterých představuje obr. 1 trubku podle technického řešení v řezu a obr. 2 oblast uspořádání vy pěněné vrstvy.
Příklady provedení
Příklad provedení trubky podle vynálezu je znázorněn v řezu na obr. 1. Ačkoli v příkladu provedení, který' je znázorněn na výkrese, je ukázána třívrstvá trubka, není vynález omezen na takovouto trubku. Je možné navrhnout i více nebo méně než tři vrstvy, např. více než dvě nevypěněné vrstvy a/nebo více vypěněných vrstev.
Aby se zajistil optimální poměr mezi dostatečnou rázovou houževnatostí a vysokou pevností, může byt použita směs, která sestává z polyolefinu plněného 25 až 70 hmotn. díly mastku nebo z polyolefinu plněného 25 až 70 hmotn. díly křídy nebo směsi křídy a mastku přibližně v poměru 1:1. např. PP (PP = polypropylen), popř. PP homopolymer, resp. kopolymer. nebo jejich směsi.
Prostřednictvím ztužení minerálními látkami a rovnoměrným rozdělením minerálních látek je dosažena pevnost v E-modulovém rozmezí přibližně 2000 - 3500 N/mm2 v materiálu střední vrstvy . Obsah minerální látky má tu nevýhodu, že se podstatně zvyšuje hmotnost trubky. Měrná hmotnost PP (střední) vrstvy plněné například 35díly mastku činí 1,18 až 1,2 g/cmk Za pomoci nadouvacího prostředku se (střední) vrstva plněná minerálními látkami vypěňuje v protlačovacím
CZ 8048 Ul procesu a měrná hmotnost se redukuje přednostně nejméně o 10%, příkladně z původních 1,2 g/cm3 na nejvýše 1,08 g/cm3, přednostně na 0,8 až 0,9 g/cmJ. Měrná hmotnost však může obnášet i například až 0,2 g/cm3 nebo ještě méně.
Tento materiál je nosným materiálem ve (střední) vrstvě trubky podle vynálezu. Prostřednictvím vysokého plnění (střední) vrstvy polyolefinového materiálu, například polypropylenu (PP), minerálními látkami existuje rovněž menší entalpie, resp. vyšší tepelná vodivost, která je výhodná pro rychlejší a rovnoměrnější ohřátí a ochlazení při následujícím tváření hrdla. Rovnoměrné rozdělení tloušťek stěn všech trubkových vrstev a minerálních látek v materiálu např. zajišťují střední vrstvě také kontrolovatelnou míru smrštění pro trubku i pro hrdlo.
ío Vnější a vnitřní vrstvy trubky podporují požadovanou pevnost ve vnitřním tlaku a rázové houževnatosti při nízkých teplotách. Vnitřní a vnější vrstvy mohou u tohoto technického řešení sestávat z polyolefinů, např. PP kopolymerů.
Dosud byly trubky sestávající z polyolefinů většinou vyráběny jednovrstvé, což vedlo u okrajových vláken k problémům s rozdílnou krystalinitou, protože rozdílné oblasti krystalinity nemohly být přesně definovány, resp. vyrobeny a navíc během výroby kolísaly v nepravidelných oblastech.
Protože však krystalinita představuje velice podstatný faktor pro krátkodobou i dlouhodobou pevnost ve vnitřním tlaku a rázové houževnatosti trubky, je pro optimalizaci těchto mechanických hodnot žádoucí, krystalizační podíl vyrovnat a nastavit zvláště ve vnitřní vrstvě co nejvyšší. Čím více je trubková vrstva tenkostěnná, tím lépe může být řízena krystalinita při ochlazovacím procesu a tím snadněji je možno udržet krystalizační podíl po celé délce a na obvodu trubky konstantní (na předem dané hodnotě).
To je umožněno trubkou podle tohoto technického řešení, protože zde přebírá nejméně jedna vrstva, která je ztužená minerálními látkami a vypěněná, podstatnou část nosnosti trubky. Tím je umožněno udržet vnitřní a vnější vrstvu tenkou a uvést do souladu s aktuálními požadavky, jak bude ještě popsáno. Přídavně může být pro zvýšení pevnostních hodnot trubky použit částečně zesítěný polypropylen, případně ve směsi s nezesítěným polypropylenem.
Tloušťky stěn jsou přizpůsobeny mechanicko chemickým požadavkům a znázorněny ve vztahu k rozměrům s celkovou tloušťkou v tabulce 1.
Tabulka 1
Rozměry trubky a tloušťky stěn pro třívrstvé trubky s vrcholovou tuhostí 4 kN/m2 (SN 4)
DN dl (mm) si min (mm) sm min (mm) sa min (mm) s ges min (mm) s reál (mm)
110 110,00 0.60 2,30 0,50 3,40 3,70
125 125,00 0.60 2,70 0,50 3,80 4,20
160 160,00 0,60 3,60 0,50 4,70 5,30
200 200,00 0.60 4,70 0,50 5,80 6,60
250 250,00 0.70 5,90 0,60 7,20 8,30
315 315,00 0.80 7,50 0,70 9,00 10,40
400 400,00 1.00 9,50 0,80 11,30 13,20
500 500,00 1,10 12,00 0,90 14,00 16,50
600 600,00 1.20 15,30 1,00 17,50 20,80
CZ 8048 Ul
Tabulka 2
Rozměry trubek a tloušťky stěn pro třívrstvou trubku s vrcholovou tuhostí 8 kN/m2 (SN 8)
DN dl (mm) si min (mm) sm min (mm) sa min (mm) s ges min (mm) s reál (mm)
110 110,00 0.60 3,00 0,50 4,10 4,60
125 125,00 0,60 3,50 0,50 4,60 5,20
160 160,00 0,60 4,70 0,50 5,80 6,70
200 200,00 0,60 6.00 0,50 7,10 8,30
250 250,00 0.70 7,50 0,60 8,80 10,30
315 315,00 0.80 9,50 0,70 11,00 13,00 «
400 400,00 1.00 12,10 0,80 13,90 16,50 4
500 500,00 1.10 15,30 0,90 17,30 20,70 1
600 600,00 1.20 19,40 1,00 21,60 26,00
kde dl = vnější průměr sa = tloušťka stěny vnější vrstvy sm = tloušťka stěny střední vrstvy si = tloušťka stěny vnitřní vrstvy s ges = tloušťka stěny celkově s reál = doporučená tloušťka stěny, příkladná min = aktuální nejmenší hodnoty.
Vnitřní vrstva 2 a/nebo vnější vrstva i může také sestávat z jiného materiálu, než je materiál střední vrstvy 3, kterým je například PP, jsou-li tyto spojovány se střední vrstvou 3 prostřednictvím adhezního zprostředkovatele - tedy právě dvěmi dalšími vrstvami. Tyto plastické hmoty pro vnější a/nebo vnitřní vrstvu 1, 2 mohou být například:
polyethylen (PE) aery lnitril-styrol-butadien-kopolymer (ABS) kopolymery ze styrolu a akrylnitrilu (SAN) polyamid (PA).
Technické řešení dovoluje nízké nasazení polymerů (zlepšení ekologické bilance) při splnění požadavků na beztlakové odvodňovací potrubí, se zlepšenou hospodárností oproti plnostěnným trubkám, a trubkám s pouze plněnou střední vrstvou. Dále jsou dosahovány vylepšené vlastnosti oproti trubkám s pouze vy pěněnou střední vrstvou (neztužená nebo neplněná):
tenčí stěna při stejné tuhosti.
vysoká tuhost po dlouhé období, vyšší E-modul, zlepšený faktor tečení, vyšší výroba a lepší chlazení při výrobě.
Oproti trubkám se střední vrstvou (nevypěněnou), které jsou pouze ztuženy minerální látkou, jsou poskytnuty následující přednosti:
zlepšená tepelná izolace, lepší účinnost vnitřního vytápění, úspora nákladů a nízká hmotnost.
-4 CZ 8048 Ul
Na diagramu připojeném jako obr. 2 je přednostní oblast uspořádání vypěněné vrstvy 3, která je přednostně střední vrstvou 3 třívrstvé trubky, která je zvýrazněna překříženým šrafováním, jejíž podíl PP je výhodně mezi 25 a 70 % hmotn. Oproti vrstvě, která je pouze ztužena minerální látkou, ale není vypěněna, je měrná hmotnost o nejméně 10 % hmotn. nižší. Například je dáno složení střední vrstvy 3, která obsahuje 30 % hmotn. mastku, 55 % hmotn. polypropylenu a 15 % hmotn. pěnového podílu PP.
Například může být přednostní příklad provedení podle předloženého technického řešení popsán následujícím způsobem:
Trubka s výhodně vyformovaným hrdlem, která je použitelná jako odvodňovací trubka a jejíž ío radiální tuhost při tloušťkách stěn uvedených v tabulce 1 je větší než 4 kN/m, sestává ze tří vrstev i, 2, 3. Střední vrstva 3 sestává z polyolefinu, zejména polypropylenu, který je ztužen 25 až 70 % hmotn. minerální látky a je vypěněn na měrnou hmotnost o 10 % menší než je měrná hmotnost srovnatelné střední vrstvy, ztužené ve stejném poměru. Vnější vrstva 1 a vnitřní vrstva sestávají přednostně ze stejného plastu jako střední vrstva 3. Střední vrstva 3 je výhodně 15 ztužená mastkem nebo křídou nebo jejich směsí.
Množství polymeru obnáší méně než polovinu, než u srovnatelných trubek, které nebyly ztuženy minerály a vypěněny.

Claims (20)
Hide Dependent

  1. NÁROKY NA OCHRANU
    1. Vícevrstvá trubka z plastu, vyznačující se tím, že je tvořena vnější vrstvou (1) 20 a nejméně jednou další vrstvou (3), která sestává z polyolefinu ztuženého minerální látkou nebo směsí minerálních látek, přičemž podíl polyolefinu v této vrstvě (3) činí 25 až 70 % hmotn., a že tato vrstva (3) je vypěněna na měrnou hmotnost, která je nejméně o 10% nižší, než měrná hmotnost identické nevypěněné vrstvy.
  2. 2. Trubka podle nároku 1, vyznačující se tím, že obsahuje nejméně tři vrstvy (1,
    25 2, 3), přičemž vypěněná vrstva (3) je uspořádána jako střední.
  3. 3. Trubka podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vypěněná vrstva (3) obsahuje vratný materiál z trubek stejného plastu.
  4. 4. Trubka podle některého z nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že plast tvořící vypěněnou vrstvu (3) obsahuje až 50 % hmotn. recyklátu polyolefinu.
    30
  5. 5. Trubka podle některého z nároků 1 až 4, vyznačující se tím, že tloušťka stěny vypěněné vrstvy (3) činí nejméně 50 % celkové tloušťky stěny trubky.
  6. 6. Trubka podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že vypěněná vrstva (3) sestává z částečně zesítěného polypropylenu.
  7. 7. Trubka podle některého z nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že vypěněná
    35 vrstva (3) a vzhledem k ní radiálně uvnitř upravená vnitřní vrstva (2) sestává z částečně zesítěného polypropylenu.
  8. 8. Trubka podle některého z nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že vzhledem k vypěněné vrstvě (3) radiálně uvnitř upravená vnitřní vrstva (2) sestává z částečně zesítěného polypropylenu.
    - 5 CZ 8048 Ul
  9. 9. Trubka podle některého z nároků 1 až 5, vyznačující se tím, že vypěněná vrstva (3) sestává ze směsi z polypropylenu a částečně zesítěného polypropylenu.
  10. 10. Trubka podle některého z nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že vypěněná vrstva (3) a vzhledem k ní radiálně uvnitř upravená vnitřní vrstva (2) sestává ze směsi z polypropylenu a částečně zesítěného polypropylenu.
  11. 11. Trubka podle některého z nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že vzhledem k vypěněné vrstvě (3) radiálně uvnitř upravená vnitřní vrstva (2) sestává ze směsi z polypropylenu a částečně zesítěného polypropylenu.
  12. 12. Trubka podle některého z nároků 9 až 11, vyznačující se tím, že směs sestává z 10 až 50 % hmotn., výhodně 15 až 25 % hmotn. částečně zesítěného PP, vztaženo na 100 dílů PP báze, zejména polypropylen kopolymeru.
  13. 13. Trubka podle některého z nároků 1 až 12, vyznačující se tím, že vypěněná f vrstva (3) je jako minerálním materiálem plněna mastkem a/nebo křídou.
  14. 14. Trubka podle některého z nároků 1 až 13, vyznačující se tím, že vypěněná vrstva (3) je vypěněna na měrnou hmotnost až 0,9 g/cm3, výhodně 0,8 g/cm3.
  15. 15. Trubka podle některého z nároků 1 až 14, vyznačující se tím, že vypěněná vrstva (3) sestává z polypropylenu.
  16. 16. Trubka podle některého z nároků 6 až 15, vyznačující se tím, že vnější vrstva (1) a vnitřní vrstva (2) sestávají z polypropylenu.
  17. 17. Trubka podle některého z nároků 6 až 16, v y z n a č u j í c í se t í m , že vnitřní vrstva (2) a vnější vrstva (I) sestávají ze stejného polyolefinu jako střední vypěněná vrstva (3).
  18. 18. Trubka podle některého z nároků 6 až 17, vyznačující se tím, že polymer vnitřní vrstvy (2) má vyšší, jemně dělený, střední podíl krystalinity než vnější vrstva (1).
  19. 19. Trubka podle nároku 18, vyznačující se tím, že polymer vypěněné vrstvy (3) má vyšší, jemně dělený, střední podíl krystalinity než vnější vrstva (1).
  20. 20. Použití trubky podle některého z předcházejících nároků 1 až 19 pro vytvoření trubky vytvarované v jednom kuse s hrdlem.