RU144206U1

RU144206U1 - COMPOSITE REINFORCED PIPE OF THERMOPLASTES

Info

Publication number: RU144206U1
Application number: RU2014118562/06U
Authority: RU
Inventors: Андрей Владимирович Браславский
Original assignee: Андрей Владимирович Браславский
Priority date: 2014-05-08
Filing date: 2014-05-08
Publication date: 2014-08-10

Abstract

1. Армированная труба, включающая внутренний слой, выполненный из термопластов или композитов на основе термопластов, и армирующий слой, отличающаяся тем, что между армирующим и внутренним слоями расположен, по меньшей мере, один промежуточный слой из наполненной волокном композиции на основе термопластов.2. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что содержит наружный слой, выполненный из термопластов или композитов на основе термопластов.3. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что армирующий слой выполнен методом филаментной намотки с использованием стеклянных, углеродных, базальтовых или арамидных волокон в виде нитей, ровингов, лент, тканей, матов, рубленых волокон и скрепленных синтетическим полимерным связующим на основе полиэфирной, винилэфирной, эпоксивинилэфирной, эпоксидной и/или фенолоформальдегидной смол.4. Труба по п. 1, отличающаяся тем, что промежуточные слои выполнены с различной степенью наполнения волокном.1. Reinforced pipe, comprising an inner layer made of thermoplastics or composites based on thermoplastics, and a reinforcing layer, characterized in that at least one intermediate layer of a fiber-filled thermoplastic composition is located between the reinforcing and inner layers. A pipe according to claim 1, characterized in that it contains an outer layer made of thermoplastics or composites based on thermoplastics. 3. A pipe according to claim 1, characterized in that the reinforcing layer is made by filament winding using glass, carbon, basalt or aramid fibers in the form of threads, rovings, tapes, fabrics, mats, chopped fibers and bonded with a synthetic polymer binder based on polyester, vinyl ether , epoxy vinyl ether, epoxy and / or phenol formaldehyde resins. 4. A pipe according to claim 1, characterized in that the intermediate layers are made with a different degree of filling with fiber.

Description

Полезная модель относится к трубопроводам, а именно, к армированным многослойным трубам из материалов на основе термопластов и может быть использована при транспортировке различных жидкостей и газов с повышенным (высоким) рабочим давлением.The utility model relates to pipelines, namely, to reinforced multilayer pipes made of materials based on thermoplastics and can be used for transportation of various liquids and gases with high (high) working pressure.

Из уровня техники известна армированная труба, включающая внутренний и наружный слои из материалов на основе термопластов и размещенный между ними армирующий слой (см. патент RU 70339, кл. F16L 9/133, опубл. 20.01.2008). Недостатками известного устройства являются относительно невысокая прочность.A reinforced pipe is known from the prior art, including an inner and an outer layer of materials based on thermoplastics and a reinforcing layer placed between them (see patent RU 70339, class F16L 9/133, publ. 20.01.2008). The disadvantages of the known devices are relatively low strength.

Наиболее близким техническим решением является напорная комбинированная труба из полимеров и композиционных материалов, описанная в патенте RU 2488732, кл. F16L 9/128, опубликованном 27.07.2013, которая представляет собой конструкцию, состоящую из внутреннего герметизирующего слоя, изготовленного из полимерной трубной заготовки, и внешнего силового слоя, изготовленного известными технологическими способами из композиционного материала. Композиционные материалы представляют собой армирующие волокна (стеклянные, базальтовые, углеродные, арамидные), переработанные в виде нитей, жгутов, ровингов, лент, тканей или в виде рубленых волокон, пропитанных полимерными связующими, изготовленными из реактивных синтетических смол (полиэфирных, эпоксидных, винилэфирных и др.). Недостатком известного решения является малый срок службы, обусловленный возможностью отслоения внутреннего слоя от армирующего каркаса из-за большой разницы в коэффициентах линейного теплового расширения, что приводит к последующему отрыву и нарушению целостности конструкции.The closest technical solution is the pressure head combined pipe made of polymers and composite materials described in patent RU 2488732, class. F16L 9/128, published on July 27, 2013, which is a structure consisting of an internal sealing layer made of a polymer pipe billet and an external force layer made of known composite methods from a composite material. Composite materials are reinforcing fibers (glass, basalt, carbon, aramid) processed in the form of threads, tows, rovings, tapes, fabrics or in the form of chopped fibers impregnated with polymeric binders made from reactive synthetic resins (polyester, epoxy, vinyl ester and other). A disadvantage of the known solution is a short service life, due to the possibility of peeling off the inner layer from the reinforcing frame due to the large difference in the coefficients of linear thermal expansion, which leads to subsequent separation and violation of the integrity of the structure.

Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков. Технический результат заключается в повышении долговечности армированной трубы. Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в армированной трубе, между внутренним слоем, выполненным из термопластов или композитов на основе термопластов и армирующим слоем расположен, по меньшей мере, один промежуточный слой, выполненный из композиции на основе термопластов, наполненной комплементарным армирующему слою волокном. Труба может содержать наружный слой, выполненный из термопластов или композитов на основе термопластов. Армирующий слой может быть выполнен методом филаментной намотки, с использованием волокон различной природы (стеклянное, углеродное, базальтовое, арамидное) в виде нитей, жгутов (ровингов), лент, тканей, матов, рубленных волокон и скрепленных синтетическим полимерным связующим (полиэфирные, винилэфирные, эпоксивинилэфирные, эпоксидные, феноло-формальдегидные смолы). Промежуточные слои могут быть выполнены с различной степенью наполнения волокном.The objective of the utility model is to eliminate these drawbacks. The technical result is to increase the durability of the reinforced pipe. The problem is solved, and the technical result is achieved in that in the reinforced pipe, between the inner layer made of thermoplastics or composites based on thermoplastics and the reinforcing layer, at least one intermediate layer is made of a composition based on thermoplastics filled with complementary reinforcing layer of fiber. The pipe may contain an outer layer made of thermoplastics or composites based on thermoplastics. The reinforcing layer can be made by the method of filament winding, using fibers of various nature (glass, carbon, basalt, aramid) in the form of threads, bundles (rovings), ribbons, fabrics, mats, chopped fibers and bonded with a synthetic polymer binder (polyester, vinyl ether, epoxy vinyl ether, epoxy, phenol-formaldehyde resins). The intermediate layers can be made with varying degrees of fiber filling.

На чертеже схематично представлена конструкция армированной трубы.The drawing schematically shows the design of the reinforced pipe.

Предлагаемая армированная труба с внутренним диаметром di, внешним диаметром de (в случае применения или отсутствия наружного защитного слоя 4) состоит из последовательно расположенных внутреннего слоя 1, промежуточных слоев 2 (на чертеже изображен вариант с двумя промежуточными слоями), армирующего слоя 3 и/или наружного защитного слоя 4. Внутренний 1 и наружный 4 слои имеют толщину не менее 3 мм, и выполнены из термопластов или композитов на основе термопластов. Армирующий слой 3 является основным несущим каркасом и выполнен методом филаментной намотки, с использованием стеклянных, углеродных, базальтовых или арамидных волокон в виде нитей, ровингов, лент, тканей, матов, рубленных волокон и скрепленных синтетическим полимерным связующим на основе полиэфирной, винилэфирной, эпоксивинилэфирной, эпоксидной и/или феноло-формальдегидной смол.The proposed reinforced pipe with an inner diameter di, an outer diameter de (in the case of the use or absence of the outer protective layer 4) consists of sequentially located inner layer 1, intermediate layers 2 (the figure shows a variant with two intermediate layers), reinforcing layer 3 and / or outer protective layer 4. The inner 1 and outer 4 layers have a thickness of at least 3 mm, and are made of thermoplastics or composites based on thermoplastics. The reinforcing layer 3 is the main supporting frame and is made by the method of filament winding, using glass, carbon, basalt or aramid fibers in the form of threads, rovings, ribbons, fabrics, mats, chopped fibers and bonded with a synthetic polymer binder based on polyester, vinyl ether, epoxy vinyl ether, epoxy and / or phenol-formaldehyde resins.

Армирующий слой 3 имеет высокую прочность и очень низкий коэффициент теплового линейного расширения.The reinforcing layer 3 has high strength and a very low coefficient of thermal linear expansion.

Промежуточные слои 2 выполнены из композиции на основе термопластов с различной (отличающейся) степенью наполнения комплементарным материалу армирующего слоя волокном (от 5 до 60%). Материал, получаемый после введения волокна, имеет более низкий, чем у «чистых» термопластов коэффициент теплового линейного расширения (чем выше степень наполнения волокном, тем ниже этот коэффициент). Таким образом, введение промежуточных слоев 2 обеспечивает постепенное выравнивание коэффициента теплового линейного расширения между слоями 1-3 с образованием диффузионных связей между слоями 1-2 и прочных адгезионных связей между слоями 2-3, что значительно уменьшает нагрузку на пограничные области, тем самым исключая вероятность отслаивания. Кроме того, промежуточные слои 2 придают трубе дополнительную кольцевую прочность.The intermediate layers 2 are made of a composition based on thermoplastics with a different (different) degree of filling with a complementary material of the reinforcing layer with fiber (from 5 to 60%). The material obtained after fiber introduction has a coefficient of thermal linear expansion lower than that of “pure” thermoplastics (the higher the degree of filling with fiber, the lower this coefficient). Thus, the introduction of intermediate layers 2 provides a gradual equalization of the coefficient of thermal linear expansion between layers 1-3 with the formation of diffusion bonds between layers 1-2 and strong adhesive bonds between layers 2-3, which significantly reduces the load on the boundary areas, thereby eliminating the likelihood peeling. In addition, the intermediate layers 2 give the pipe additional ring strength.

Предлагаемая армирующая труба может быть изготовлена одним из следующих образов.The proposed reinforcing pipe can be made in one of the following ways.

Согласно первому варианту предлагаемую трубу получают методом прямой экструзии внутреннего слоя 1 с соэкструзионным (одновременным) нанесением одного и/или более промежуточных слоев 2, последующей намоткой армирующего слоя 3 и нанесением наружного защитного слоя 4, который необходим при работе в агрессивной среде. Производство труб этим методом диаметрами выше 500-600 мм теоретически возможно, но достаточно затруднительно.According to the first embodiment, the proposed pipe is obtained by direct extrusion of the inner layer 1 with coextrusion (simultaneous) deposition of one and / or more intermediate layers 2, subsequent winding of the reinforcing layer 3 and applying the outer protective layer 4, which is necessary when working in an aggressive environment. The production of pipes by this method with diameters above 500-600 mm is theoretically possible, but rather difficult.

Согласно второму варианту предлагаемую трубу получают путем послойного нанесения на специальные оправки внутреннего слоя 1 и одного или более промежуточных слоев 2 с последующей намоткой армирующего слоя 3, и, при необходимости, наружного защитного слоя 4. Этот метод актуален при производстве труб диаметром от 500-600 мм и выше.According to the second variant, the proposed pipe is obtained by layering on special mandrels the inner layer 1 and one or more intermediate layers 2, followed by winding the reinforcing layer 3, and, if necessary, the outer protective layer 4. This method is relevant for the production of pipes with diameters from 500-600 mm and above.

Предлагаемая полезная модель позволяет создавать армирующий слой любой необходимой толщины (т.е. для любого необходимого рабочего давления), при этом создание прочных диффузных и адгезионных связей между внутренним и армирующим слоем за счет выполнения промежуточных слоев из наполненной композиции на основе термопластов, позволяет значительно повысить долговечность трубы.The proposed utility model allows you to create a reinforcing layer of any required thickness (i.e., for any required working pressure), while creating strong diffuse and adhesive bonds between the inner and reinforcing layers due to the implementation of intermediate layers from a filled composition based on thermoplastics, it can significantly increase pipe durability.

Claims

1. Reinforced pipe, comprising an inner layer made of thermoplastics or composites based on thermoplastics, and a reinforcing layer, characterized in that at least one intermediate layer of a fiber-filled thermoplastic composition is located between the reinforcing and inner layers.

2. The pipe according to claim 1, characterized in that it contains an outer layer made of thermoplastics or composites based on thermoplastics.

3. The pipe according to claim 1, characterized in that the reinforcing layer is made by filament winding using glass, carbon, basalt or aramid fibers in the form of threads, rovings, tapes, fabrics, mats, chopped fibers and bonded with a synthetic polyester binder based on polyester vinyl ester, epoxy vinyl ester, epoxy and / or phenol formaldehyde resins.

4. The pipe according to claim 1, characterized in that the intermediate layers are made with various degrees of fiber filling.