ES2867674T3 - Tubería de presión compuesta de bambú y arena termoendurecible - Google Patents

Tubería de presión compuesta de bambú y arena termoendurecible Download PDF

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Abstract

Una tubería de presión compuesta de bambú y arena termoendurecible, comprendiendo la tubería de presión una capa de revestimiento interior y una capa de protección exterior dispuestas de dentro hacia afuera en una dirección radial, caracterizada por que una capa de refuerzo interior formada por tiras de bambú enrolladas con resina de amino, una capa espesante de arena y material adhesivo formada por una mezcla uniformemente mezclada de arena mineral y de resina adhesiva, y una capa de refuerzo exterior formada por tiras de bambú enrolladas con resina de amino están dispuestas, respectivamente, entre la capa de revestimiento interior y la capa de protección exterior de dentro hacia afuera, en donde en la capa de refuerzo interior, las tiras de bambú se enrollan primero radialmente para formar una primera capa radial para adherirse a la superficie exterior de la capa de revestimiento interior; y luego las tiras de bambú se enrollan axialmente para formar una primera capa axial para adherirse a una superficie exterior de la primera capa radial, y en la capa de refuerzo exterior, las tiras de bambú se enrollan primero axialmente para formar una segunda capa axial para adherirse a la superficie exterior de la capa espesante de arena y material adhesivo; y luego las tiras de bambú se enrollan radialmente para formar una segunda capa radial para adherirse a una superficie exterior de la segunda capa axial, la capa de revestimiento interior, la capa de refuerzo interior, la capa espesante de arena y material adhesivo, y la capa de refuerzo exterior se adhieren y vulcanizan de manera integrada por calentamiento.

Description

DESCRIPCIÓN
Tubería de presión compuesta de bambú y arena termoendurecible
Campo de la invención
La invención se refiere a una tubería de presión compuesta de bambú y arena termoendurecible, que es adecuada para su uso en los campos técnicos de riego agrícola, suministro y drenaje de agua y anticorrosión petroquímica.
Antecedentes de la invención
En las industrias actuales de riego agrícola, suministro y drenaje de agua, y anticorrosión petroquímica, se utilizan generalmente tuberías tradicionales, como tuberías de cemento, tuberías de cloruro de polivinilo, tuberías de polietileno, tuberías de polipropileno, tuberías FRP (tuberías de plástico reforzado con fibra de vidrio, tuberías de mortero de plástico reforzado con fibra de vidrio (FRPM)), tuberías de acero y tuberías de hierro dúctil. Las tuberías de cemento tienen un bajo coste de producción pero tienen poca resistencia, gran peso y juntas de tubería con fugas. Las tuberías de cloruro de polivinilo, las tuberías de polietileno y las tuberías de polipropileno son ligeras, uniformes y resistentes a la corrosión, pero insuficientes en rigidez y resistencia, y sus materias primas son todos petroquímicos sintéticos. Las tuberías de FRP y las tuberías de FRPM tienen una fuerte resistencia a la corrosión, alta resistencia, pequeña resistencia a los fluidos, y gran rigidez, pero la materia prima de sus materiales forzados en los productos es fibra de vidrio con un alto consumo de energía. Mientras que la resina es petroquímica y los productos y desechos de la misma son no reciclables y contaminantes. Las tuberías de metal, como las tuberías de acero y las tuberías de hierro dúctil, tienen alta resistencia pero poca resistencia a la corrosión, alto consumo de energía y alta contaminación. Por lo tanto, el uso de dichas tuberías tradicionales no solo consume una gran cantidad de petróleo y recursos minerales, sino que también resulta en un alto consumo de energía, altas emisiones y un gran agotamiento de recursos no renovables.
La Solicitud de Patente China n° 2009201212098 titulada ”bamboo fiber winding composite pipe”, describe una estructura que incluye una capa de revestimiento interior, una capa de refuerzo y una capa de protección exterior dispuesta de dentro hacia afuera en la dirección radial. La capa de refuerzo es una capa de fibra de bambú formada enrollando tiras continuas de fibra de bambú en la capa de revestimiento interior. La capa de fibra de bambú es una capa circular de las tiras de fibra de bambú, una capa en espiral de las tiras de fibra de bambú, o una combinación de las mismas. Y se diseñan al menos dos capas de fibra de bambú. Esta tubería compuesta de bambú satisface conceptos avanzados de ahorro de energía y de recursos renovables, y el precio de la misma es mucho más económico que las tuberías tradicionales (excepto las de cemento). Sin embargo, en algunos campos de aplicación con baja presión y alta rigidez, especialmente para riego agrícola, el precio de esta tubería compuesta de bambú sigue siendo alto.
El documento CN101571213 describe un método para preparar una tubería compuesta de bobinado de fibra de bambú. El documento CN101143453 describe una técnica de laminado de tuberías compuestas de bambú y plástico. El documento CN202327397 describe una tubería de presión compuesta de bambú. El documento CN2035034 describe una tubería transportadora hecha de plástico reforzado con fibra tipo sándwich.
Compendio de la invención
En vista de los problemas descritos anteriormente, es un objetivo de la invención proporcionar una tubería de presión compuesta de bambú y arena termoendurecible que ahorra energía y protege el medio ambiente y tiene materias primas renovables y un precio económico.
Según el primer aspecto de la invención, se proporciona una tubería de presión compuesta de bambú y arena termoendurecible, comprendiendo el tubería de presión una capa de revestimiento interior y una capa de protección exterior dispuesta de dentro hacia afuera en una dirección radial, caracterizada por que una capa de refuerzo interior formada por tiras de bambú enrolladas con resina amino, una capa espesante de arena y material adhesivo formada por una mezcla uniforme de arena mineral y resina adhesiva, y una capa de refuerzo exterior formada por tiras de bambú enrolladas con resina amino están dispuestas, respectivamente, entre la capa de revestimiento interior y la capa de protección exterior de dentro hacia afuera, en donde en la capa de refuerzo interior, las tiras de bambú se enrollan primero radialmente para formar una primera capa radial para adherirse a la superficie exterior de la capa de revestimiento interior; y luego las tiras de bambú se enrollan axialmente para formar una primera capa axial para adherirse a una superficie exterior de la primera capa radial, y en la capa de refuerzo exterior, las tiras de bambú se enrollan primero axialmente para formar una segunda capa axial para adherirse a la superficie exterior de la capa espesante de arena y material adhesivo; y luego las tiras de bambú se enrollan radialmente para formar una segunda capa radial para adherirse a una superficie exterior de la segunda capa axial, la capa de revestimiento interior, la capa de refuerzo interior, la capa espesante de arena y material adhesivo, y la capa de refuerzo exterior se adhieren y vulcanizan de manera integrada por calentamiento.
Las tiras de bambú de la capa de refuerzo interior y de la capa de refuerzo exterior pueden tener una longitud de entre 0,5 y 2 m, una anchura de entre 5 y 10 mm, y un grosor de entre 0,3 y 1 mm.
La capa de revestimiento interior puede formarse adhiriendo una tela no tejida de fibra de bambú a una estera de bambú de aguja mediante un adhesivo, y el grosor de la capa de revestimiento interior puede estar entre 1,2 mm y 2,5 mm.
La capa de protección exterior puede revestirse sobre una superficie exterior de la capa de refuerzo exterior, y el grosor de la capa de protección exterior puede estar entre 0,5 y 1,5 mm.
El esquema técnico de la invención es como sigue:
Una tubería de presión compuesta de bambú y arena termoendurecible que comprende: una capa de revestimiento interior, una capa de refuerzo interior, una capa espesante de arena y material adhesivo, una capa de refuerzo exterior y una capa de protección exterior. La capa de refuerzo interior formada enrollando tiras de bambú, la capa espesante de arena y material adhesivo formada por una mezcla de arena mineral y resina adhesiva, y la capa de refuerzo exterior formada enrollando tiras de bambú están dispuestas, respectivamente, entre la capa de revestimiento interior y la capa de protección exterior de dentro hacia afuera. La invención adopta una estructura compuesta de múltiples capas, la capa de refuerzo interior y la capa de refuerzo exterior adoptan bambú ecológico y renovable. Como recurso regenerativo y protector del medio ambiente, el bambú posee ligereza, alta resistencia, anticorrosión, un precio barato, y amplia distribución. La capa espesante de arena y material adhesivo no solo aumenta la rigidez de la tubería, sino que también reduce el uso del bambú, lo que reduce aún más el coste de producción.
Las tiras de bambú de la capa de refuerzo interior se enrollan y adhieren regularmente a una superficie exterior de la capa de revestimiento interior. La capa espesante de arena y material adhesivo comprende una mezcla de arena mineral y resina adhesiva revestida uniformemente sobre una superficie exterior de la capa de refuerzo interior. Las tiras de bambú de la capa de refuerzo exterior se enrollan y adhieren regularmente a una superficie exterior de la capa espesante de arena y material adhesivo. Al enrollar las tiras de bambú de la capa de refuerzo interior y de la capa de refuerzo exterior, se agrega simultáneamente una cierta cantidad de resina amino, y el grosor de cada capa está de acuerdo con el requisito de uso para permitir que la tubería alcance la resistencia diseñada. En la capa espesante de arena y material adhesivo, se emplea una arena mineral que tiene alta dureza y bajo precio. La arena mineral y la resina adhesiva se mezclan uniformemente y se revisten sobre la superficie exterior de la capa de refuerzo interior, y el grosor de la capa espesante de arena y material adhesivo se diseña según los diferentes requisitos de uso.
Las tiras de bambú de la capa de refuerzo interior y de la capa de refuerzo exterior tienen una longitud de entre 0,5 y 2 m, una anchura de entre 5 y 10 mm, y un grosor de entre 0,3 y 1 mm. Las tiras de bambú de dicho tamaño tienen baja dificultad de procesamiento, alta utilización, coste de producción reducido y suficiente fuerza de adherencia en condiciones de expansión térmica y contracción en frío.
En la capa de refuerzo interior, las tiras de bambú se enrollan primero radialmente para formar una primera capa radial para adherirse a la superficie exterior de la capa de revestimiento interior. A continuación, las tiras de bambú se enrollan axialmente para formar una primera capa axial para adherirse a una superficie exterior de la primera capa radial. El enrollado de las tiras de bambú en la dirección radial y posterior en la dirección axial es capaz de optimizar el rendimiento de carga de la tubería.
En la capa de refuerzo exterior, las tiras de bambú se enrollan primero axialmente para formar una segunda capa axial para adherirse a la superficie exterior de la capa espesante de arena y material adhesivo. A continuación, las tiras de bambú se enrollan radialmente para formar una segunda capa radial para adherirse a una superficie exterior de la segunda capa axial. La capa de refuerzo exterior está enrollada por las tiras de bambú en la dirección axial y luego en la dirección radial, cuyo orden es opuesto al enrollado de la capa de refuerzo interior, por lo que el rendimiento de carga de la tubería se optimiza aún más, y la apariencia de la tubería es mucho mejor.
En la capa de refuerzo exterior, las tiras de bambú se enrollan radialmente para formar una segunda capa radial para adherirse a la superficie exterior de la capa espesante de arena y material adhesivo. La capa de refuerzo exterior también puede estar enrollada por las tiras de bambú en la única dirección radial según diferentes requisitos de uso para reducir al máximo el coste de producción sobre la base de garantizar la resistencia al uso de la tubería.
La capa de revestimiento interior se forma adhiriendo una tela no tejida de fibra de bambú a una estera de bambú de aguja mediante un adhesivo, y el grosor de la capa de revestimiento interior es de entre 1,2 mm y 2,5 mm. La capa de revestimiento interior del material y grosor anteriores presenta anti-filtración, anticorrosión, saneamiento, y una pared interior lisa. Además de la tela no tejida y de la estera de aguja anteriores, se pueden adoptar otros tipos de tela no tejida y de estera de aguja de según diferentes medios de transmisión.
La capa de protección exterior se recubre sobre una superficie exterior de la capa de refuerzo exterior, y el grosor de la capa de protección exterior está entre 0,5 y 1,5 mm. La capa de protección exterior adopta materiales anticorrosivos e impermeables. Cuando la tubería de presión se utiliza en un buen entorno externo, el grosor de la capa de protección exterior puede ser mucho más delgado y un grosor mínimo de 0,2 mm puede satisfacer la función de protección.
La capa de revestimiento interior, la capa de refuerzo interior, la capa espesante de arena y material adhesivo, y la capa de refuerzo exterior se adhieren y vulcanizan de forma integrada. Por lo tanto, el producto alcanza la resistencia y rigidez diseñadas, lo cual es conveniente para el empaquetado, almacenamiento, y transporte.
En comparación con la técnica anterior, la tubería de presión compuesta de bambú y arena termoendurecible de acuerdo con realizaciones de la invención tiene las siguientes ventajas: la tubería de presión compuesta de bambú y arena termoendurecible comprende la capa espesante de arena y material adhesivo, y la arena mineral se utiliza en la misma para mejorar el grosor de la tubería, se aumenta la rigidez de la tubería y se reduce el coste de material de la tubería de presión compuesta. Proporciona tuberías de alta calidad y precio competitivo para campos de aplicación con baja presión y alta rigidez como riego agrícola, etc.
Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es un diagrama de estructura de una tubería de presión compuesta de bambú y arena termoendurecible.
Descripción detallada de las realizaciones
Para ilustrar más la invención, a continuación se describen experimentos que detallan una tubería de presión compuesta de bambú y arena termoendurecible combinados con los dibujos.
Ejemplo 1
Una tubería de presión compuesta de bambú y arena termoendurecible DN600 se utiliza principalmente en campos técnicos de tuberías principales en riego agrícola, tuberías de drenaje en ingeniería municipal, tuberías sub-principales para tuberías de recolección de aguas residuales, tuberías de aceite y tuberías de agua para exploración petrolera, y agua de refrigeración circulante. Como se muestra en la FIG. 1, la tubería de presión compuesta de la invención comprende: una capa de revestimiento interior 1, una capa de refuerzo interior 2, una capa espesante de arena y material adhesivo 3, una capa de refuerzo exterior 4 y una capa de protección exterior 5. La capa de revestimiento interior 1, la capa de refuerzo interior 2, la capa espesante de arena y material adhesivo 3, y la capa de refuerzo exterior 4 se adhieren y vulcanizan respectivamente al compuesto de forma integrada. La capa de protección exterior 5 se recubre sobre una superficie exterior de la capa de refuerzo exterior 4. El proceso de trabajo específico es como sigue:
1. El bambú fresco se procesa en tiras de bambú que tienen una longitud de entre 0,5 y 2 m, una anchura de entre 5 y 10 mm, y un grosor de entre 0,3 y 1 mm.
2. Se recubre una película de liberación sobre un módulo de tubería recta pulida hecha de acero o acero de vidrio que tiene un diámetro exterior de 600 mm, y luego la capa de revestimiento interior 1 con un grosor de entre 1,2 y 2,5 mm se fabrica sobre el módulo de tubería recta utilizando una resina que tiene un excelente rendimiento anticorrosión, una tela no tejida de fibra de bambú, y una estera de bambú de aguja.
3. Después de que la capa de revestimiento interior 1 se vulcanice, las tiras de bambú se cargan en una máquina bobinadora y luego se colocan regularmente sobre la capa de revestimiento interior 1 en el módulo de tubería recta mediante bobinado mecánico, durante el cual se agrega una resina de amino según una determinada formulación para formar la capa de refuerzo interior 2. El bobinado de la capa de refuerzo interior 2 se realiza como sigue: las tiras de bambú se enrollan primero radialmente para formar una primera capa radial para adherirse a la superficie exterior de la capa de revestimiento interior; y a continuación las tiras de bambú se enrollan axialmente para formar una primera capa axial para adherirse a una superficie exterior de la primera capa radial. Un grosor de toda la capa de refuerzo interior 2 es de 4 mm.
4. Una mezcla uniformemente mezclada de arena mineral y resina adhesiva se recubre después sobre la capa de refuerzo interior 2 para formar la capa espesante de arena y material adhesivo 3 que tiene un grosor de 10 mm.
5. La capa de refuerzo exterior 4 se fabrica fuera de la capa espesante de arena y material adhesivo 3, cuyo proceso está acorde con el de la fabricación de la capa de refuerzo interior 2 excepto que, en la capa de refuerzo exterior 4, las tiras de bambú se enrollan primero axialmente para formar una segunda capa axial para adherirse a la superficie exterior de la capa espesante de arena y material adhesivo; y a continuación las tiras de bambú se enrollan radialmente para formar una segunda capa radial para adherirse a una superficie exterior de la segunda capa axial. El grosor de la capa de refuerzo exterior 4 es de 4 mm.
6. Después del bobinado, la tubería se calienta y vulcaniza para reticular y vulcanizar la resina para formar la tubería de presión compuesta de bambú y arena termoendurecible integrada.
7. Una capa de resina impermeable y anticorrosiva con relleno anti-radiactivo se recubre fuera de la tubería para formar la capa de protección exterior 5 que tiene un grosor de entre 0,5 y 1 mm.
La tubería se realiza con pruebas hidráulicas, de las cuales se indica que una presión de fallo a corto plazo alcanza los 1,2 megapascales, una rigidez alcanza los 10000 N/m2, y la densidad del material de la tubería está entre 1,4 y 1,5.
Ejemplo 2
Una tubería de presión compuesta de bambú y arena termoendurecible DN300 se utiliza principalmente en campos técnicos de tuberías sub-principales en riego agrícola, tuberías de drenaje en ingeniería municipal, tuberías de derivación superior para tuberías de recolección de aguas residuales, tuberías de petróleo y tuberías de agua para exploración petrolera, y agua de refrigeración circulante. Como se muestra en la FIG. 1, la tubería de presión compuesta de la invención comprende: una capa de revestimiento interior 1, una capa de refuerzo interior 2, una capa espesante de arena y material adhesivo 3, una capa de refuerzo exterior 4 y una capa de protección exterior 5. La capa de revestimiento interior 1, la capa de refuerzo interior 2, la capa espesante de arena y material adhesivo 3, y la capa de refuerzo exterior 4 se adhieren y vulcanizan respectivamente de forma integrada. La capa de protección exterior 5 se recubre sobre una superficie exterior de la capa de refuerzo exterior 4. El proceso de trabajo específico es como sigue:
1. El bambú fresco se procesa en tiras de bambú que tienen una longitud de entre 0,5 y 2 m, una anchura de entre 5 y 10 mm, y un grosor de entre 0,3 y 1 mm.
2. Se recubre una película de liberación sobre un módulo de tubería recta pulida hecha de acero o acero de vidrio que tiene un diámetro exterior de 300 mm, y luego la capa de revestimiento interior 1 con un grosor de entre 1,2 y 2,5 mm se fabrica sobre el módulo de tubería recta utilizando una resina que tiene un excelente rendimiento anticorrosión, una tela no tejida de fibra de bambú, y una estera de bambú de aguja.
3. Después de la capa de revestimiento interior 1 se vulcanice, las tiras de bambú se cargan en una máquina bobinadora y luego se colocan regularmente sobre la capa de revestimiento interior 1 del módulo de tubería recta mediante bobinado mecánico, durante el cual se agrega una resina de amino según una determinada formulación para formar la capa de refuerzo interior 2. El bobinado de la capa de refuerzo interior 2 se realiza como sigue: las tiras de bambú se enrollan primero radialmente para formar una primera capa radial para adherirse a la superficie exterior de la capa de revestimiento interior; y a continuación las tiras de bambú se enrollan axialmente para formar una primera capa axial para adherirse a una superficie exterior de la primera capa radial. Un grosor de toda la capa de refuerzo interior 2 es de 4 mm.
4. Una mezcla uniformemente mezclada de arena mineral y resina adhesiva se recubre después sobre la capa de refuerzo interior 2 para formar la capa espesante de arena y material adhesivo 3 que tiene un grosor de 6 mm.
5. Las tiras de bambú se enrollan radialmente como una capa sobre la superficie exterior de capa espesante de arena y material adhesivo 3 para formar la capa de refuerzo exterior 4, y el grosor de la capa de refuerzo exterior 4 es de 2 mm.
6. Después del bobinado, la tubería se calienta y vulcaniza para reticular y vulcanizar la resina para formar la tubería de presión compuesta de bambú y arena termoendurecible integrada.
7. Una capa de resina impermeable y anticorrosiva con relleno anti-radiactivo se recubre fuera de la tubería para formar la capa de protección exterior 5 que tiene un grosor de entre 0,5 y 1 mm.
La tubería se realiza con pruebas hidráulicas, de las cuales se indica que una presión de fallo a corto plazo alcanza los 1,6 megapascales, y una rigidez alcanza los 15000 N/m2.
Además de la tela no tejida de fibra de bambú y la estera de bambú de aguja anteriores, se pueden adoptar otros tipos de tela no tejida y de esteras de aguja según los diferentes medios de transmisión. Cuando la tubería de presión se utiliza en un buen entorno externo, el grosor de la capa de protección exterior puede ser mucho más delgado, y un grosor mínimo de 0,2 mm puede satisfacer la función de protección.
A menos que se indique lo contrario, los rangos numéricos implicados en la invención incluyen los valores finales. Si bien se han mostrado y descrito realizaciones particulares de la invención, será obvio para los expertos en la técnica que se pueden realizar cambios y modificaciones sin apartarse de la invención en sus aspectos más amplios y, por lo tanto, el objetivo de las reivindicaciones adjuntas es cubrir todos dichos cambios y modificaciones que caen dentro del verdadero alcance de la invención.

Claims (4)

REIVINDICACIONES
1. Una tubería de presión compuesta de bambú y arena termoendurecible, comprendiendo la tubería de presión una capa de revestimiento interior y una capa de protección exterior dispuestas de dentro hacia afuera en una dirección radial, caracterizada por que una capa de refuerzo interior formada por tiras de bambú enrolladas con resina de amino, una capa espesante de arena y material adhesivo formada por una mezcla uniformemente mezclada de arena mineral y de resina adhesiva, y una capa de refuerzo exterior formada por tiras de bambú enrolladas con resina de amino están dispuestas, respectivamente, entre la capa de revestimiento interior y la capa de protección exterior de dentro hacia afuera, en donde en la capa de refuerzo interior, las tiras de bambú se enrollan primero radialmente para formar una primera capa radial para adherirse a la superficie exterior de la capa de revestimiento interior; y luego las tiras de bambú se enrollan axialmente para formar una primera capa axial para adherirse a una superficie exterior de la primera capa radial, y en la capa de refuerzo exterior, las tiras de bambú se enrollan primero axialmente para formar una segunda capa axial para adherirse a la superficie exterior de la capa espesante de arena y material adhesivo; y luego las tiras de bambú se enrollan radialmente para formar una segunda capa radial para adherirse a una superficie exterior de la segunda capa axial, la capa de revestimiento interior, la capa de refuerzo interior, la capa espesante de arena y material adhesivo, y la capa de refuerzo exterior se adhieren y vulcanizan de manera integrada por calentamiento.
2. La tubería de presión de la reivindicación 1, caracterizada por que las tiras de bambú de la capa de refuerzo interior y de la capa de refuerzo exterior tienen una longitud de entre 0,5 y 2 m, una anchura de entre 5 y 10 mm y un grosor de entre 0,3 y 1 mm.
3. La tubería de presión de la reivindicación 1, caracterizada por que la capa de revestimiento interior se forma adhiriendo una tela no tejida de fibra de bambú a una estera de bambú de aguja mediante un adhesivo, y el grosor de la capa de revestimiento interior es de entre 1,2 mm y 2,5 mm.
4. La tubería de presión de la reivindicación 1, caracterizada por que la capa de protección exterior se recubre sobre una superficie exterior de la capa de refuerzo exterior, y el grosor de la capa de protección exterior está entre 0,5 y 1,5 mm.
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