RU203164U1 - Термопластичная композитная труба c усиленными оболочками - Google Patents
Термопластичная композитная труба c усиленными оболочками Download PDFInfo
- Publication number
- RU203164U1 RU203164U1 RU2020122895U RU2020122895U RU203164U1 RU 203164 U1 RU203164 U1 RU 203164U1 RU 2020122895 U RU2020122895 U RU 2020122895U RU 2020122895 U RU2020122895 U RU 2020122895U RU 203164 U1 RU203164 U1 RU 203164U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fibers
- thermoplastic
- polymer
- composite
- polyethylene
- Prior art date
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 title claims abstract description 69
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 48
- 229920001431 Long-fiber-reinforced thermoplastic Polymers 0.000 claims abstract description 25
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 77
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 30
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 15
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 14
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 12
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 claims description 7
- 239000004697 Polyetherimide Substances 0.000 claims description 7
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 claims description 7
- 229920001601 polyetherimide Polymers 0.000 claims description 7
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 7
- 229920001470 polyketone Polymers 0.000 claims description 7
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 7
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 6
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 claims description 6
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 6
- 229920001083 polybutene Polymers 0.000 claims description 6
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 6
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 claims description 6
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 claims description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 4
- 239000004760 aramid Substances 0.000 claims description 4
- 229920001903 high density polyethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004700 high-density polyethylene Substances 0.000 claims description 4
- 229920001643 poly(ether ketone) Polymers 0.000 claims description 4
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 claims description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 4
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 4
- LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 1-hexene Chemical compound CCCCC=C LIKMAJRDDDTEIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 claims description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 3
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 3
- 229920000491 Polyphenylsulfone Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004676 acrylonitrile butadiene styrene Substances 0.000 claims description 3
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N ether Substances CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 3
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000412 polyarylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920005606 polypropylene copolymer Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N acrylonitrile butadiene styrene Chemical compound C=CC=C.C=CC#N.C=CC1=CC=CC=C1 XECAHXYUAAWDEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000122 acrylonitrile butadiene styrene Polymers 0.000 claims description 2
- MSKQYWJTFPOQAV-UHFFFAOYSA-N fluoroethene;prop-1-ene Chemical group CC=C.FC=C MSKQYWJTFPOQAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 1-octene Chemical compound CCCCCCC=C KWKAKUADMBZCLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000004695 Polyether sulfone Substances 0.000 claims 1
- 229920006393 polyether sulfone Polymers 0.000 claims 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 19
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 10
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 7
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 5
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000004954 Polyphthalamide Substances 0.000 description 3
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 229920006375 polyphtalamide Polymers 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101150096674 C20L gene Proteins 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102220543923 Protocadherin-10_F16L_mutation Human genes 0.000 description 2
- 101100445889 Vaccinia virus (strain Copenhagen) F16L gene Proteins 0.000 description 2
- 101100445891 Vaccinia virus (strain Western Reserve) VACWR055 gene Proteins 0.000 description 2
- 239000011157 advanced composite material Substances 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 239000011112 polyethylene naphthalate Substances 0.000 description 2
- NSMXQKNUPPXBRG-SECBINFHSA-N (R)-lisofylline Chemical compound O=C1N(CCCC[C@H](O)C)C(=O)N(C)C2=C1N(C)C=N2 NSMXQKNUPPXBRG-SECBINFHSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920012266 Poly(ether sulfone) PES Polymers 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920005601 base polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N benzene-1,4-diol;bis(4-fluorophenyl)methanone Chemical compound OC1=CC=C(O)C=C1.C1=CC(F)=CC=C1C(=O)C1=CC=C(F)C=C1 JUPQTSLXMOCDHR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229920003020 cross-linked polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004703 cross-linked polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 229920005570 flexible polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000008398 formation water Substances 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 229920001684 low density polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 239000004702 low-density polyethylene Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 229920003207 poly(ethylene-2,6-naphthalate) Polymers 0.000 description 1
- 229920001748 polybutylene Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000010094 polymer processing Methods 0.000 description 1
- 239000012763 reinforcing filler Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229920005992 thermoplastic resin Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B32—LAYERED PRODUCTS
- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B1/00—Layered products having a non-planar shape
- B32B1/08—Tubular products
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L9/00—Rigid pipes
- F16L9/12—Rigid pipes of plastics with or without reinforcement
- F16L9/127—Rigid pipes of plastics with or without reinforcement the walls consisting of a single layer
- F16L9/128—Reinforced pipes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
Abstract
Полезная модель направлена на повышение стойкости к деформации ползучести внутренних и наружных оболочек термопластичных композитных труб, повышение надежности фитинговых соединений композитных труб и повышение стойкости к истиранию (абразивной износостойкости) внутренних и наружных оболочек термопластичных композитных труб.Указанная задача достигается выполнением композитной термопластичной трубы с усиленными оболочками, из внутренней полимерной оболочки из термопластичного полимера, окружающего ее композитного материала, состоящего из термопластичного полимера и непрерывных однонаправленных армирующих волокон и наружной полимерной оболочки. Внутренняя полимерная оболочка, композитный материал и наружная оболочка сплавлены друг с другом посредством нагрева. Термопластичные полимеры внутренней и наружной оболочки содержат длинноволокнистые усиленные термопласты с длиной армирующих волокон от 2,0 до 20,0 мм в объемной доле от 3 до 70%. 4 з.п. ф-лы.
Description
Полезная модель относится к трубопроводной технике, в частности, к многослойным армированным термопластичным композитным трубам изготовленных методами экструзии, или формования, и/или намотки, может быть использована в нефтяной и газовой промышленности, используемых для транспортировки газообразных и жидко-образных веществ, при устройстве газовых и нефтяных скважин, а также для ремонтных и спуско-подъемных работ. Другие области применения включают: транспортировку технологических газов, жидкостей сред и суспензий, трубопроводные системы водоснабжения, отопления, газоснабжения, систем подачи сжатого воздуха, технологические трубопроводы судов и железнодорожного подвижного состава, систем противопожарного водоснабжения.
Обычно при эксплуатации газовых и нефтяных месторождений, для транспортировки газообразных и жидко образных веществ, а так же для ремонтных и спуско-подъемных работ используют стальные трубы.
В процессе эксплуатации стальные трубы подвергаются воздействию внутренних напряжений, возникающих в теле труб от различных силовых нагрузок, например, внутреннего давления транспортируемой среды и собственного веса. Действие внутренних напряжений усиливается коррозионными процессами под влиянием агрессивных компонентов в добываемых флюидах (смесь нефти, попутного газа, пластовой воды, сероводорода, углекислоты и т.п.) или нагнетаемой в нефтесодержащие пласты пластовой или речной воды. Действия силовых нагрузок и коррозионных процессов на металл труб снижает долговечности и надежности труб.
Значительная шероховатость внутренней поверхности, обусловленная технологией изготовления горячекатаных труб, инициирует процессы асфальтосолепарафинистых отложений (АСПО) внутри труб, что сопряжено с необходимостью очистки труб от отложений, а, следовательно, и с увеличением затрат, связанных с обслуживанием трубопроводных систем.
Высокой стойкостью к коррозии и образованию отложений обладают полимерные трубы.
Известны гибкие полимерные трубы, (патент RU 2315223 от 13.04.2006 г., F16L 11/08), выполненные из сплошного слоя полимерного материала, внутри которого размещены продольные армирующие элементы в виде металлической ленты, уложенные под углом 70-85° к оси трубы, и поперечные армирующие элементы в виде двух противоположных повивов металлических проволок, имеющих форму спирали и угол повива к оси трубы 15-30°. И хотя они обладают высокой стойкостью к коррозии и образованию отложений, однако, из-за армирования металлическими лентами и проволокой такие трубы имеют большую массу, относительно не высокий предел прочности при растяжении стального металлокорда, что делает технически труднореализуемым возможность создавать трубы со стойкостью выше 25 МПа. Кроме того, отсутствие адгезии между стальным металлокордом и полимерной матрицей тела трубы также ограничивает возможность получения труб с высокой стойкостью к давлению, приводит к расслаиванию трубы, а проникновение через фитинговые соединениям жидких сред из полости трубы до стального армирования по капиллярам на границе ”проволока-полимер” подвергает поражению армирующую систему трубы по механизму “щелевой коррозии.
Известны гибкие трубы из композиционного материала, (патент RU 171221 от 13.03.2017, F16L 9/12), в которых полимерная матрица композита выполнена из поперечно сшитого полиэтилена, а наполнитель - в виде внедренной внутрь матрицы объемной армирующей системы из высокопрочных непрерывных нитей из арамидного волокна, выполненной в виде комбинации продольных и расположенных под углом друг к другу и к оси трубы нитей, образующих несколько переплетенных спиралей.
Недостатком их является не высокая стойкость к давлению, в пределах 4,0…10,0 МПа вследствие отсутствия адгезии между армирующими нитями.
Наиболее близким решением к настоящей полезной модели являются известные композитные термопластичные трубы (заявка WO 1995/007428 от 16.03.1995 г.), имеющие внутреннюю трубу, состоящую из термопластичного полимера на которую нанесен композитный слой, имеющий когезионное соединение с внутренней трубой, или в некоторых случаях на внутреннюю трубу без образования связи, наматывается полимерная лента, армированная однонаправленными волокнами.
Недостатком этой конструкции является недостаточная стойкость к давлению, так как из-за применения в них внутренней трубы и защитной оболочки из неармированных полимеров, или полимеров с мелкодисперсными армирующими наполнителями в условиях жесткой эксплуатации при высоком давлении транспортируемых сред и сильных перепадов температур, в местах соединения этих труб с цанговыми или обжимными фитингами развиваются процессы деформации ползучести полимерных оболочек приводящие к нарушению герметичности соединений. Соединение между полимерной лентой армированной однонаправленными волокнами и контактной поверхностью внутренней полимерной трубы, в случае близкой к оптимальной комбинации материалов, является недостаточным для выдерживания нагрузок при установке и эксплуатации в жестких условия, которым подвергают трубы данного типа. Это, например, приводит к расслоению композитной термопластичной трубы в условиях быстрого снижением давления газа или под воздействием значительных изгибающих усилий. Поэтому в этих трубах предпринимаются попытки применять полимер одного типа для внутренней трубы, и композитной матрицы из полимерных лент армированных однонаправленными волокнами. (см., например, «Thermoplastic Composite Pipe: An Analysis And Testing Of A Novel Pipe System For Oil & Gas»; презентация J.L.C.G. de Kanter и J. Leijten на 17-й конференции ICCM в Эдинбурге, Великобритания, 2009 г.).
Задачей настоящей полезной модели являются повышение стойкости к деформации ползучести внутренних и наружных оболочек термопластичных композитных труб, повышение надежности фитинговых соединений композитных труб, и повышение стойкости к истиранию (абразивной износостойкости) внутренних и наружных оболочек термопластичных композитных труб.
Технический результат заключается в армировании слоев оболочек композитной трубы волокнами, причем влияет не только объемная (массовая) доля армирующих волокон, но также их длина.
Поставленная задача достигается тем, что композитная термопластичная труба с усиленными оболочками состоит из внутренней полимерной оболочки из термопластичного полимера, окружающего ее композитного материала, включающий термопластичного полимера и непрерывные однонаправленные армирующие волокна, и наружной полимерной оболочки. Внутренняя полимерная оболочка, композитный материал и наружная оболочка сплавлены друг с другом посредством нагрева отличающаяся тем, что термопластичные полимеры внутренней и наружной оболочки содержат длинноволокнистые усиленные термопласты с длиной армирующих волокон от 2,0 до 20,0 мм в объемной доле от 3 до 70%. Композитный материал выполнен путем намотки на внутреннюю полимерную оболочку по меньшей мере одного слоя ленты толщиной от 20 до 2000 мкм из армированного непрерывными однонаправленными волокнами термопластичного полимера под углами от 0° до 90° к ее оси, и по меньшей мере одного слоя ленты толщиной от 20 до 2000 мкм из армированного непрерывными однонаправленными волокнами термопластичного полимера под углами от 90° до 180° к оси внутренней полимерной оболочки, при этом слои лент сплавлены друг с другом посредством нагрева. Объемная доля армирующих непрерывных однонаправленных волокон в термопластичном полимере композитного материала составляет 25…85%. Термопластичный полимер внутренней и наружной оболочки, полимер длинноволокнистых усиленных термопластов, и термопластичный полимер композитного материала когезионно совместимы и выбраны из группы полимеров: полиэтилен, полиэтилен повышенной термостойкости, сополимер полиэтилена с октеном, сополимер полиэтилена с октеном-1, сополимер полиэтилена с гексеном, сополимер полиэтилена с гексеном-1, металлоценовый полиэтилен высокой плотности, полипропилен, сополимеры полипропилена, полибутен, сополимеры полибутена, поливинилхлорид, акрилонитрил бутадиен стирол, полиамид, полифталамид, полиэтиленнафталат, полиэтилентерефталат, полибутиленнафталат, фторполимер, фторэтилен-пропилен, поливинилиденфторид, полифениленсульфид, полиэфирсульфон, полифенилсульфон, полиимид, полиэфиримид, полиоксиметилен, полиариленэфиркетон, полиэфирэфиркетон, поликетон, а также смеси и композиции вышеперечисленных полимеров. Непрерывные однонаправленные армирующие волокна композитного материала и волокна длинноволокнистых усиленных термопластов выбранны из группы волокон: стеклянные волокна, углеродные волокна, арамидные волокна, борные волокна, керамические волокна, базальтовые волокна, карбидокремниевые волокна, полиамидные волокна, волокна из сложного полиэфира, волокна из жидкокристаллического сложного полиэфира, полиакрилонитрильные волокна, волокна из полиимида, волокна из полиэфиримида, волокна из полифениленсульфида, волокна из полиэфиркетона, волокна из полиэфирэфиркетона, волокна из поликетона, волокнам из сверхмолекулярного полиэтилена.
На представленном изображении показана принципиальная схема композитной термопластичной трубы c усиленными оболочками состоящей из внутренней оболочки, окружающего ее композитного материала, и наружной оболочки.
Композитная термопластичная труба состоит из внутренней оболочки из термопластичного полимера 1 содержащего длинноволокнистые усиленные термопласты с длиной армирующих волокон от 2,0 до 20,0 мм в объемной доле от 3 до 70%, окружающего ее композитного материала 2, и наружной полимерной оболочки 3, содержащей длинноволокнистые усиленные термопласты с длиной армирующих волокон от 2,0 до 20,0 мм в объемной доле от 3 до 70%, причем, внутренняя оболочка, композитный материал, и наружная полимерная оболочка которые сплавлены по граничащим поверхностям путем нагрева.
Термопластичная композитная труба изготавливается в три этапа, которые реализуются либо в одной производственной линии, либо на трех отдельных производственных линиях (производственных участках) путем последовательных процессов: изготовление методом экструзии внутренней оболочки армированной длинноволокнистыми усиленными термопластами, намотка на внутренней оболочки слоев лент композитного материала состоящего из термопластичного полимера и непрерывных однонаправленных волокон, и экструдированием наружной полимерной оболочки армированной длинноволокнистыми усиленными термопластами.
Сплавление слоев термопластичной композитной трубы производится при нагреве до температуры размягчения по Вика или температуру расплавления полимеров из которых состоят слои (оболочки) композитной термопластичной трубы.
Предложенная конструкция является промышленно применима с помощью существующих технических средств
Армирование внутренней и наружной (защитной) оболочки композитной термопластичной трубы может производится непосредственно волокнами путем смешения волокон с полимерным гранулятом перед экструзией слоев, либо производится в два этапа: на первом этапе волокна смешиваются с полимером и прегранулируются в двух-шнековом экструдере, на втором этапе полученный полимерно-волокнистый гранулят используется для экструдирования внутренней и наружной (защитной) оболочки трубы.
Наиболее предпочтительно армирование оболочек трубы производить путем добавления к основному полимеру оболочек перед экструзией гранул длинноволокнистых усиленных термопластов (LFT - Long Fiber Reinforced Thermoplastics или Long Fiber Thermoplastics ) с длиной волокон от 5,0 до 15,0 мм. Технологии получения гранул длинноволокнистых усиленных термопластов (LFT), иногда называемых «длинное стекло», включают процессы увеличения смачиваемости волокон (увеличения адгезии к полимеру), что делает их применение для армирования оболочек композитной трубы наиболее эффективным.
Армирование внутренней и наружной (защитной) оболочки композитной термопластичной трубы может производится непосредственно волокнами путем смешения волокон с полимерным гранулятом перед экструзией слоев, либо производится в два этапа : на первом этапе волокна смешиваются с полимером и прегранулируются в двух-шнековом экструдере, на втором этапе полученный полимерно-волокнистый гранулят используется для экструдирования внутренней и наружной (защитной) оболочки трубы.
Композитный материал композитной термопластичной трубы по может быть выполнен путем намотки на внутреннюю полимерную оболочку по меньшей мере одного слоя ленты толщиной от 20 до 2000 мкм из армированного непрерывными однонаправленными волокнами термопластичного полимера под углами от 0° до 90° к ее оси, и по меньшей мере одного слоя ленты толщиной от 20 до 2000 мкм из армированного непрерывными однонаправленными волокнами термопластичного полимера под углами от 90° до 180° к оси внутренней полимерной оболочки, при этом слои лент сплавлены друг с другом посредством нагрева.
Использование в композитном материале композитной термопластичной трубы спаренных и намотанных в противоположных направлениях симметрично относительно оси центральной трубы слоев лент из армированного непрерывными однонаправленными волокнами термопластичного полимера композитного материала позволит снизить вероятность образование скручивающих напряжений в композитный материале композитной термопластичной трубы, которые могут приводить к расслаиванию и разрушению трубы.
Причем, в композитной термопластичной трубе термопластичный полимер внутренней и наружной оболочки, полимер длинноволокнистых усиленных термопластов, и термопластичный полимер композитного материала когезионно совместимы и выбраны из группы полимеров: полиэтилен (PE, HDPE, LDPE), полиэтилен высокой (повышенной) термостойкости PE-RT (Polyethylene of Raised Temperature resistance), сополимер полиэтилена с октеном, сополимер полиэтилена с октеном-1, сополимер полиэтилена с гексеном, сополимер полиэтилена с гексеном-1, металлоценовый полиэтилен высокой плотности, полипропилен (PP, PP-R), сополимеры полипропилена, полибутен (PB, PB-1), сополимеры полибутена, поливинилхлорид (PVC, HPVC), акрилонитрил бутадиен стирол (ABS), полиамид (PA), полифталамид (PPA), полиэтиленнафталат (PEN), полиэтилентерефталат (PET), полибутиленнафталат (PBT), фторполимер (PFA), фторэтилен-пропилен (FEP), поливинилиденфторид (PVDF), полифениленсульфид (PPS), полиэфирсульфон (PES), полифенилсульфон (PPSU), полиимид (PI), полиэфир имид (PEI), полиоксиметилен (POM), полиариленэфиркетон (PAEK), полиэфирэфиркетон (PEEK, PEK), поликетон (PK, Polyketon), а также смеси и композиции вышеперечисленных полимеров.
В композитной термопластичной трубе непрерывные однонаправленные армирующие волокна композитного материала и волокна длинноволокнистых усиленных термопластов могут быть выбраны из группы волокон: стеклянные волокна, углеродные волокна, арамидные волокна, борные волокна, керамические волокна, базальтовые волокна, карбидокремниевые волокна, полиамидные волокна, волокна из сложного полиэфира, волокна из жидкокристаллического сложного полиэфира, полиакрилонитрильные волокна, волокна из полиимида, волокна из полиэфиримида, волокна из полифениленсульфида, волокна из полиэфиркетона, волокна из полиэфирэфиркетона, волокна из поликетона, волокнам из сверхмолекулярного полиэтилена.
В композитной термопластичной трубе объемная доля армирующих непрерывных однонаправленных волокон в термопластичном полимере композитного материала может составлять 25…85%.
Внутренняя оболочка термопластичного полимера композитной термопластичной трубы может быть изготовлена методами экструзии.
Композитный материала, состоящего из термопластичного полимера композитного материала и непрерывных однонаправленных армирующих волокон может быть изготовлен методами намотки с натяжением на внутреннюю оболочку слоев лент из армированного непрерывными однонаправленными волокнами термопластичного полимера, которые плавно сплавлены между собой, с наружной поверхностью трубы путем нагрева поверхностей трубы и лент до температуры размягчения по Вика или до температуры расплавления до образования гомогенного соединения между наружной поверхностью внутренней оболочки трубы, с прилегающим слоем лент, слоев из армированного непрерывными однонаправленными волокнами термопластичного полимера между собой, и внутренней поверхностностью наружной оболочки.
Наружная полимерная оболочка композитной термопластичной трубы может быть изготовлена методами экструзии путем экструдирования на предварительно нагретую до температуры размягчения по Вика или расплавления наружной поверхности композитного материала.
Наружная полимерная оболочка композитной термопластичной трубы также может быть изготовлена путем термоусадки на предварительно нагретую до температуры размягчения по Вика или расплавления наружной поверхность композитного материала готовой полимерной оболочки.
Для армирования внутренней и наружной оболочки могут быть использованы готовые изготовленные промышленным способом гранулы длинноволокнистых усиленных термопластов (LFT), например производимые компаниями: Ticona (США), Advanced Composites Inc. (США), FRP Services & Co. (Япония), Mitsui Chemicals Europe GmbH (Германия), Polyram Plastic Industries Ltd. (Израиль), SABIC Innovative Plastics (Нидерланды).
Для армирования внутренней и наружной оболочки гранулы длинноволокнистых усиленных термопластов (LFT) могут быть изготовленны промышленным способом с помощью существующего оборудования, либо оборудования ProTec Polymer Processing GmbH (Германия).
Для изготовления композитной термопластичной трубы по настоящей полезной модели могут быть использованы готовые, изготовленные промышленным способом, ленты композитного материала с использованием армирующих волокон и полимеров перечисленных в настоящей полезной модели. В настоящее время ленты (препеги) из непрерывных однонаправленных армирующих волокон и термопластичных полимеров (UD tapes) широко представлены на рынке. Например, UD ленты компаний Toray Advanced Composites (США), BÜFA Thermoplastic Composites GmbH & Co. KG (Германия), TOPOLO (Китай).
Промышленное оборудование для производства лент (препегов) из непрерывных однонаправленных армирующих волокон и термопластичных полимеров предлагают компании: KraussMaffei (Германия), GPM Machinery (Китай).
Для намотки и сплавления слоев лент армированных непрерывными волокнами основного композитного материала и эластичной прослойки трубы термопластичной композитной трубы может быть использовано существующее промышленное оборудование, например, компании: KraussMaffei (Германия), Fartrouven R&D (Португалия), GPM Machinery (Китай).
Армирование внутренней и наружной оболочек композитной трубы длинноволокнистыми усиленными термопластами повышает стойкость к деформации ползучести внутренних и наружных оболочек термопластичных композитных труб, тем самым повышая надежности фитинговых соединений композитных труб. Дополнительно, армирование оболочек композитной трубы длинноволокнистыми усиленными термопластами повышает их стойкость к истиранию (абразивную износостойкость). Использование предлагаемой конструкции трубы позволяет предотвратить возникновение ползучести. Дополнительно, армирование оболочек композитной трубы волокнами повышают их стойкость к истиранию (абразивную износостойкость).
Claims (5)
1. Композитная термопластичная труба с усиленными оболочками, состоящая из внутренней полимерной оболочки из термопластичного полимера, окружающего ее композитного материала, состоящего из термопластичного полимера и непрерывных однонаправленных армирующих волокон, и наружной полимерной оболочки, причем внутренняя полимерная оболочка, композитный материал и наружная оболочка сплавлены друг с другом посредством нагрева, отличающаяся тем, что термопластичные полимеры внутренней и наружной оболочки содержат длинноволокнистые усиленные термопласты с длиной армирующих волокон от 2,0 до 20,0 мм в объемной доле от 3 до 70%.
2. Композитная термопластичная труба по п. 1, отличающаяся тем, что композитный материал выполнен путем намотки на внутреннюю полимерную оболочку по меньшей мере одного слоя ленты толщиной от 20 до 2000 мкм из армированного непрерывными однонаправленными волокнами термопластичного полимера под углами от 0° до 90° к ее оси, и по меньшей мере одного слоя ленты толщиной от 20 до 2000 мкм из армированного непрерывными однонаправленными волокнами термопластичного полимера под углами от 90° до 180° к оси внутренней полимерной оболочки, при этом слои лент сплавлены друг с другом посредством нагрева.
3. Композитная термопластичная труба по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что объемная доля армирующих непрерывных однонаправленных волокон в термопластичном полимере композитного материала составляет 25…85%.
4. Композитная термопластичная труба по п. 1, отличающаяся тем, что термопластичный полимер внутренней и наружной оболочки, полимер длинноволокнистых усиленных термопластов и термопластичный полимер композитного материала когезионно совместимы и выбраны из группы полимеров: полиэтилен, полиэтилен повышенной термостойкости, сополимер полиэтилена с октеном, сополимер полиэтилена с октеном-1, сополимер полиэтилена с гексеном, сополимер полиэтилена с гексеном-1, металлоценовый полиэтилен высокой плотности, полипропилен, сополимеры полипропилена, полибутен, сополимеры полибутена, поливинилхлорид, акрилонитрил бутадиен стирол, полиамид, полифталамид, полиэтиленнафталат, полиэтилентерефталат, полибутиленнафталат, фторполимер, фторэтилен-пропилен, поливинилиденфторид, полифениленсульфид, полиэфирсульфон, полифенилсульфон, полиимид, полиэфиримид, полиоксиметилен, полиариленэфиркетон, полиэфирэфиркетон, поликетон, а также смеси и композиции вышеперечисленных полимеров.
5. Композитная термопластичная труба по п. 1 , отличающаяся тем, что непрерывные однонаправленные армирующие волокна композитного материала и волокна длинноволокнистых усиленных термопластов выбраны из группы волокон: стеклянные волокна, углеродные волокна, арамидные волокна, борные волокна, керамические волокна, базальтовые волокна, карбидокремниевые волокна, полиамидные волокна, волокна из сложного полиэфира, волокна из жидкокристаллического сложного полиэфира, полиакрилонитрильные волокна, волокна из полиимида, волокна из полиэфиримида, волокна из полифениленсульфида, волокна из полиэфиркетона, волокна из полиэфирэфиркетона, волокна из поликетона, волокнам из сверхмолекулярного полиэтилена.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020122895U RU203164U1 (ru) | 2020-07-10 | 2020-07-10 | Термопластичная композитная труба c усиленными оболочками |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020122895U RU203164U1 (ru) | 2020-07-10 | 2020-07-10 | Термопластичная композитная труба c усиленными оболочками |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU203164U1 true RU203164U1 (ru) | 2021-03-24 |
Family
ID=75169648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020122895U RU203164U1 (ru) | 2020-07-10 | 2020-07-10 | Термопластичная композитная труба c усиленными оболочками |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU203164U1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2772000C1 (ru) * | 2021-05-31 | 2022-05-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ставропольский государственный аграрный университет» | Способ армирования сверхмолекулярного полиэтилена |
| CN115355367A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-11-18 | 福建乐邦管业有限公司 | 一种预浸钢纤增强聚乙烯复合管 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995007428A1 (en) * | 1993-09-06 | 1995-03-16 | Neste Oy | Thermoplastic composite pipe |
| US20140305535A1 (en) * | 2013-04-12 | 2014-10-16 | Timothy D. Anderson | Reinforced Liners for Pipelines |
| RU171221U1 (ru) * | 2017-03-13 | 2017-05-24 | Общество с ограниченной ответственностью "ТВЭЛ-ПЭКС" | Гибкая труба из полимерного композиционного материала |
| EA028688B1 (ru) * | 2012-03-14 | 2017-12-29 | Пьюрэпайп Холдинг Лтд. | Многослойный полимерный трубопровод, устройство и способ изготовления такого многослойного трубопровода |
| RU2709588C2 (ru) * | 2017-01-10 | 2019-12-18 | Эвоник Оперейшенс ГмбХ | Термопластичная композитная труба с многослойной промежуточной прослойкой |
-
2020
- 2020-07-10 RU RU2020122895U patent/RU203164U1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995007428A1 (en) * | 1993-09-06 | 1995-03-16 | Neste Oy | Thermoplastic composite pipe |
| EA028688B1 (ru) * | 2012-03-14 | 2017-12-29 | Пьюрэпайп Холдинг Лтд. | Многослойный полимерный трубопровод, устройство и способ изготовления такого многослойного трубопровода |
| US20140305535A1 (en) * | 2013-04-12 | 2014-10-16 | Timothy D. Anderson | Reinforced Liners for Pipelines |
| RU2709588C2 (ru) * | 2017-01-10 | 2019-12-18 | Эвоник Оперейшенс ГмбХ | Термопластичная композитная труба с многослойной промежуточной прослойкой |
| RU171221U1 (ru) * | 2017-03-13 | 2017-05-24 | Общество с ограниченной ответственностью "ТВЭЛ-ПЭКС" | Гибкая труба из полимерного композиционного материала |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2772000C1 (ru) * | 2021-05-31 | 2022-05-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Ставропольский государственный аграрный университет» | Способ армирования сверхмолекулярного полиэтилена |
| CN115355367A (zh) * | 2022-08-23 | 2022-11-18 | 福建乐邦管业有限公司 | 一种预浸钢纤增强聚乙烯复合管 |
| RU223702U1 (ru) * | 2022-12-20 | 2024-02-29 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Производственная Компания Лаплас" | Композитная труба |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108527807B (zh) | 一种非金属柔性管及其制造方法 | |
| US20200318761A1 (en) | High-pressure pipe with pultruded elements and method for producing the same | |
| CN108286627B (zh) | 具有多层中间片层的热塑性复合管 | |
| CA2793403A1 (en) | Flexible pipe with diffusion barrier | |
| EP2919978B1 (en) | Method of forming a hose assembly | |
| US8783300B2 (en) | Hose assembly and method of forming the same | |
| US20130025735A1 (en) | Flexible pipe and process for production thereof | |
| CN108284659B (zh) | 具有多层中间层的热塑性复合材料管材 | |
| BRPI0922156B1 (pt) | uso de um tubo flexível ou tubo rígido apresentando uma camada interna termoplástica compreendendo uma composição de moldagem para contato com meios supercríticos | |
| CN104070672B (zh) | 具有内衬的管的制造方法 | |
| RU203164U1 (ru) | Термопластичная композитная труба c усиленными оболочками | |
| RU204545U1 (ru) | Композитная труба с распределенными барьерными свойствами | |
| EP3105055B1 (en) | Composite | |
| EP2707637A1 (en) | A flexible unbonded pipe | |
| RU202560U1 (ru) | Термопластичная композитная труба | |
| CA2847468A1 (en) | Multilayer pipe with polyamide layer | |
| KR20220038769A (ko) | 가스를 수송 또는 저장하거나 해저에서 연안 석유 매장지에서 활용하기 위한 다층 구조물 | |
| RU204558U1 (ru) | Композитная труба | |
| RU208651U1 (ru) | Армированная труба с барьерными свойствами | |
| TWI826528B (zh) | 具有熱塑性基質之複合物 | |
| CN112055797B (zh) | 制造加衬有内衬的管道的方法 | |
| JPH0432548Y2 (ru) | ||
| CN118188892A (zh) | 一种非金属非粘结型纤维增强复合柔性管及其制造方法 | |
| BR102018000394B1 (pt) | Processo para produzir um tubo compósito termoplástico com lâmina intermediária de múltiplas camadas | |
| CN116608334A (zh) | 一种编织加强型软管及其制造方法 |