RU2471109C1

RU2471109C1 - Multilayer pipe for water supply and heating systems

Info

Publication number: RU2471109C1
Application number: RU2011121409/06A
Authority: RU
Inventors: Евгений Яковлевич Шаев; Олег Владимирович Козлов
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Альтерпласт"
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2011-05-27
Publication date: 2012-12-27

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: multilayer pipe includes external 1 and internal 2 layers, between which intermediate layer 3 adjacent to external 1 and internal 2 layers through adhesive layers is located. External 1 and internal 2 layers are made from copolymer of polypropene, and intermediate layer 3 is made from copolymer of ethyl vinyl alcohol as base with pieces of fibres as filler.

EFFECT: effective gas insulation of multilayer pipe at simplification of its manufacturing technology owing to using only extrusion equipment and equipment for application of adhesive material between internal, intermediate and external layers, which allows achieving the cheapening of pipe manufacture, and its high operating properties allowing to minimise the pipe material consumption.

8 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к отрасли строительства, а конкретно к многослойной трубе для систем водоснабжения и отопления, которая может быть использована для организации в зданиях и сооружениях различного назначения систем, предназначенных для водоснабжения или отопления.The invention relates to the construction industry, and in particular to a multilayer pipe for water supply and heating systems, which can be used to organize in buildings and structures for various purposes systems intended for water supply or heating.

Известна многослойная труба для систем водоснабжения и отопления, включающая изготавливаемые по технологии соэкструзии наружный и внутренний слои, между которыми расположен промежуточный слой. Наружный и внутренний слои выполнены из сополимера полипропилена. Промежуточный слой выполнен из алюминия (алюминиевой фольги). Между промежуточным слоем и наружным и внутренним слоями расположены адгезионные слои (CN 101423733 А, МПК C09J 123/14, 2009).A multilayer pipe for water supply and heating systems is known, including the outer and inner layers produced by the coextrusion technology, between which the intermediate layer is located. The outer and inner layers are made of a polypropylene copolymer. The intermediate layer is made of aluminum (aluminum foil). Adhesive layers are located between the intermediate layer and the outer and inner layers (CN 101423733 A, IPC C09J 123/14, 2009).

При монтаже трубопровода из таких труб при сваривании с фитингами, муфтами и иными деталями необходимо принимать меры, исключающие попадание воды в зону между алюминиевым слоем и слоями из полипропилена, поскольку в противном случае труба расслаивается и теряет герметичность. Для исключения этого явления либо зачищают трубу до снятия слоя алюминия в зоне сварки, что снижает прочность в узле соединения, либо предпринимаются меры к гарантированному заплавлению слоя алюминия на торце трубы. Первый случай, очевидно, негативно сказывается при эксплуатации трубопровода и приводит к необходимости увеличения толщины внутреннего слоя трубы. Во втором случае возрастают требования к точности сборки, к повышению уровня квалификации монтажников, к использованию более дорогостоящей оснастки при монтаже трубопровода.When installing a pipeline from such pipes when welding with fittings, couplings and other parts, measures must be taken to prevent water from entering the zone between the aluminum layer and the polypropylene layers, since otherwise the pipe will delaminate and lose tightness. To eliminate this phenomenon, they either clean the pipe before removing the aluminum layer in the weld zone, which reduces the strength in the joint, or measures are taken to guarantee the melting of the aluminum layer at the pipe end. The first case, obviously, negatively affects the operation of the pipeline and leads to the need to increase the thickness of the inner layer of the pipe. In the second case, requirements are increasing for the accuracy of assembly, for improving the qualifications of installers, for the use of more expensive equipment when installing the pipeline.

Основной же недостаток труб, включающих промежуточный слой из алюминия, приводящий к их удорожанию, заключается в использовании алюминиевой фольги и в сложности оборудования для их изготовления, что обусловлено наличием сложных узлов для формирования алюминиевого слоя.The main disadvantage of pipes, including an intermediate layer of aluminum, leading to their appreciation, is the use of aluminum foil and the complexity of the equipment for their manufacture, due to the presence of complex nodes for forming the aluminum layer.

Известна многослойная труба для систем водоснабжения и отопления, включающая изготавливаемые по технологии соэкструзии наружный и внутренний слои, между которыми расположен промежуточный слой. Наружный и внутренний слои выполнены из сополимера полипропилена. Промежуточный слой выполнен из смеси сополимера полипропилена с отрезками стекловолокна и/или базальтового волокна для стабилизации линейного температурного расширения. Промежуточный слой может включать от 15 до 29 мас.% отрезков волокон. Также предусмотрено, что в состав промежуточного слоя для обеспечения газоизоляции вводится этиленвиниловый спирт (WO 2011016747 А1, МПК F16L 9/12, 10.02.2011).A multilayer pipe for water supply and heating systems is known, including the outer and inner layers produced by the coextrusion technology, between which the intermediate layer is located. The outer and inner layers are made of a polypropylene copolymer. The intermediate layer is made of a mixture of a copolymer of polypropylene with pieces of fiberglass and / or basalt fiber to stabilize the linear thermal expansion. The intermediate layer may include from 15 to 29 wt.% Segments of fibers. It is also provided that ethylene vinyl alcohol is introduced into the intermediate layer to ensure gas insulation (WO 2011016747 A1, IPC F16L 9/12, 02/10/2011).

Композиция для изготовления промежуточного слоя не может быть достаточно эффективно сбалансирована для обеспечения как выполнения функции стабилизации линейного температурного расширения, так и функции предотвращения газпроницаемости, особенно для предотвращения проникновения кислорода внутрь трубы. Это объясняется тем, что нельзя ввести в состав сополимера полипропилена с этиленом достаточное количество этиленвинилового спирта в сочетании с наличием в этом слое наполнителя из фиброволокон.The composition for the manufacture of the intermediate layer cannot be balanced efficiently enough to provide both the stabilization function of the linear thermal expansion and the gas permeation prevention function, especially to prevent the penetration of oxygen into the pipe. This is due to the fact that it is impossible to introduce a sufficient amount of ethylene vinyl alcohol in the composition of the copolymer of polypropylene with ethylene in combination with the presence of a filler of fiber fibers in this layer.

Технический результат настоящего изобретения заключается в эффективной газоизоляции многослойной трубы при упрощении технологии ее изготовления за счет использования только экструзионного оборудования и оборудования для нанесения адгезионного материала между внутренним, промежуточным и наружным слоями, что позволяет добиться удешевления производства трубы, а также высоких ее эксплуатационных показателей, позволяющих минимизировать материалоемкость трубы.The technical result of the present invention consists in effective gas insulation of a multilayer pipe while simplifying its manufacturing technology by using only extrusion equipment and equipment for applying adhesive material between the inner, intermediate and outer layers, which makes it possible to reduce the cost of pipe production, as well as its high performance, allowing minimize the material consumption of the pipe.

Достижение указанных технических результатов обеспечивает многослойная труба для систем водоснабжения и отопления, выполненная в виде наружного и внутреннего слоев, между которыми расположен промежуточный слой, сопряженный с наружным и внутренним слоями через адгезионные слои. При этом наружный и внутренний слои выполнены из сополимера полипропилена, а промежуточный слой выполнен из смеси сополимера этилвинилового спирта в качестве основы с отрезками волокон в качестве наполнителя.The achievement of these technical results is provided by a multilayer pipe for water supply and heating systems, made in the form of the outer and inner layers, between which there is an intermediate layer interfaced with the outer and inner layers through adhesive layers. In this case, the outer and inner layers are made of a polypropylene copolymer, and the intermediate layer is made of a mixture of a copolymer of ethyl vinyl alcohol as a base with fiber segments as a filler.

В смеси промежуточного слоя в наилучшем варианте осуществления могут быть использованы отрезки стекловолокна, имеющие длину в диапазоне от 0,3 до 15 мм, а диаметр - 10-50 мкм. В наилучшем варианте в смеси промежуточного слоя содержится 15-29 мас.% отрезков стекловолокна. В этих вариантах осуществления можно добиться наилучшей стабилизации линейного температурного расширения.In the mixture of the intermediate layer in the best embodiment, pieces of glass fiber having a length in the range of 0.3 to 15 mm and a diameter of 10-50 microns can be used. In the best case, the mixture of the intermediate layer contains 15-29 wt.% Segments of fiberglass. In these embodiments, the best possible stabilization of linear thermal expansion.

В наилучшем варианте осуществления технического решения наружный и/или внутренний слои выполнены из полипропилена рандом сополимера с этиленом, имеющим аморфно-кристаллическую структуру, включающую кристаллиты гексагональной структуры и кристаллиты моноклинной структуры. При использовании этого материала, отличающегося высокой прочностью, обеспечивается максимальная возможность оптимизации геометрических параметров трубы под заданные эксплуатационные параметры системы водоснабжения или отопления. Вместе с тем, возможно использование для наружного и внутреннего слоев или лишь для одного из них полипропилена рандом сополимера с этиленом, имеющим аморфно-кристаллическую структуру, включающую кристаллиты только моноклинной структуры.In the best embodiment of the technical solution, the outer and / or inner layers are made of polypropylene by a random copolymer with ethylene having an amorphous-crystalline structure, including hexagonal crystallites and monoclinic crystallites. When using this material, which is characterized by high strength, it provides the maximum opportunity to optimize the geometric parameters of the pipe for the specified operational parameters of the water supply or heating system. At the same time, it is possible to use a random copolymer with ethylene having an amorphous-crystalline structure, including crystallites of only monoclinic structure, for the outer and inner layers or for only one of them polypropylene.

В наилучшем варианте осуществления в качестве основы промежуточного слоя используется сополимер этилвинилового спирта с этиленом. Этилвиниловый спирт, а точнее сополимер этилвинилового спирта с этиленом, как хорошо известно, обладает высокими барьерными свойствами в отношении газов, в том числе в отношении кислорода и пара, что делают трубу, тело которой включает слой из сополимера этилвинилового спирта с этиленом, газонепроницаемой. Следует отметить, что для обеспечения газонепроницаемости достаточно толщины слоя этилвинилового спирта в 1 мкм при высоком его содержании в этилене. При это на снижение газопроницаемости не влияет присутствие в композиции отрезков стекловолокна с указанными выше параметрами, а промежуточный слой также может быть получен экструзионным методом.In the best embodiment, a copolymer of ethyl vinyl alcohol with ethylene is used as the base of the intermediate layer. Ethyl vinyl alcohol, or rather a copolymer of ethyl vinyl alcohol with ethylene, is well known to have high barrier properties with respect to gases, including oxygen and steam, which makes the pipe, the body of which includes a layer of a copolymer of ethyl vinyl alcohol with ethylene, gas-tight. It should be noted that to ensure gas impermeability, a layer thickness of ethyl vinyl alcohol of 1 μm is sufficient with its high content in ethylene. At the same time, the presence of fiberglass segments with the above parameters is not affected in the gas permeability reduction, and the intermediate layer can also be obtained by extrusion.

В наилучшем варианте адгезионные слои выполнены из материала на полимерной акриловой основе. Адгезионные слои могут быть выполнены из материала на полимерной винилацетатной или винилхлоридной основе. Может быть использована при изготовлении трубы водная суспензия или эмульсия указанных компонентов. Могут быть использованы иные материалы для обеспечения адгезии в виде суспензий, эмульсий, растворов в растворителях, в том числе органических, или в виде расплавов. При этом должна обеспечиваться прочность слоя адгезионного материала и его высокие адгезионные свойства в отношении материалов сопрягаемых наружного, промежуточного и внутреннего слоев для исключения расслоения трубы.In the best embodiment, the adhesive layers are made of a polymer-based acrylic material. Adhesive layers can be made of a material on a polymer vinyl acetate or vinyl chloride base. Can be used in the manufacture of pipes aqueous suspension or emulsion of these components. Other materials can be used to provide adhesion in the form of suspensions, emulsions, solutions in solvents, including organic, or in the form of melts. In this case, the strength of the layer of adhesive material and its high adhesive properties with respect to the materials of the mating outer, intermediate and inner layers should be ensured to prevent delamination of the pipe.

В наилучшем варианте осуществления геометрические параметры наружного, промежуточного и внутреннего слоев должны удовлетворять условию: отношение толщины промежуточного слоя к сумме толщин наружного и внутреннего слоя равно 0,2-0,7. Выполнение этого условия позволяет добиться оптимальных условий достижения указанного выше технического результата. При монтаже промежуточный слой надежно заплавляется и изолируется, чему, в частности, способствует использование термопластичных материалов для наружного, внутреннего и промежуточных слоев.In the best embodiment, the geometric parameters of the outer, intermediate and inner layers must satisfy the condition: the ratio of the thickness of the intermediate layer to the sum of the thicknesses of the outer and inner layer is 0.2-0.7. The fulfillment of this condition allows us to achieve optimal conditions for achieving the above technical result. During installation, the intermediate layer is reliably fused and insulated, which, in particular, is facilitated by the use of thermoplastic materials for the outer, inner and intermediate layers.

На чертеже показан пример выполненной в соответствии с настоящим изобретением многослойной трубы для систем водоснабжения и отопления, имеющей наружный 1 и внутренний 2 слои, между которыми расположен промежуточный слой 3, сопряженный с наружным 1 и внутренним 2 слоями через адгезионные слои 4 и 5.The drawing shows an example made in accordance with the present invention of a multilayer pipe for water supply and heating, having an outer 1 and an inner 2 layers, between which is an intermediate layer 3, conjugated with the outer 1 and the inner 2 layers through the adhesive layers 4 and 5.

Наружный 1 и внутренний 2 слои изготовлены из полипропилена рандом сополимера с этиленом, имеющим аморфно-кристаллическую структуру, включающую кристаллиты гексагональной структуры, а также кристаллиты моноклинной структуры. Этот материал известен под обозначением PP-RCT. Вместе с тем, для изготовления этих слоев, как отмечено выше, возможно использование полипропилена рандом сополимера с этиленом, имеющим аморфно-кристаллическую структуру, включающую кристаллиты только моноклинной структуры. Этот материал известен под обозначением PPR. Из него могут быть изготовлены оба слоя либо один из них. Предпочтительно наружный слой 1.The outer 1 and inner 2 layers are made of polypropylene by a random copolymer with ethylene having an amorphous-crystalline structure, including hexagonal crystallites, as well as monoclinic crystallites. This material is known as PP-RCT. However, for the manufacture of these layers, as noted above, it is possible to use polypropylene by a random copolymer with ethylene having an amorphous-crystalline structure, including crystallites of only a monoclinic structure. This material is known as PPR. Both layers or one of them can be made from it. Preferably, the outer layer 1.

Промежуточный слой 3 изготовлен из смеси отрезков стекловолокна (наполнитель) с сополимером этилвинилового спирта с этиленом (основа). При изготовлении трубы с наружным диаметром 20 мм, толщиной наружного 1 и внутреннего 2 слоев по 1 мм и толщиной промежуточного слоя 0,4 мм использовались отрезки стекловолокна с длиной 0,3-0,6 мм и диаметром 15-20 мкм. Смесь промежуточного слоя 3 включала 20 мас.% отрезков стекловолокна, при количестве сополимера этилвинилового спирта до 100 мас.%.The intermediate layer 3 is made of a mixture of fiberglass segments (filler) with a copolymer of ethyl vinyl alcohol with ethylene (base). In the manufacture of pipes with an outer diameter of 20 mm, a thickness of the outer 1 and inner 2 layers of 1 mm and an intermediate layer thickness of 0.4 mm, fiberglass segments with a length of 0.3-0.6 mm and a diameter of 15-20 μm were used. The mixture of intermediate layer 3 included 20 wt.% Segments of fiberglass, with the amount of ethyl vinyl alcohol copolymer up to 100 wt.%.

Указанные геометрические параметры трубы соответствуют упомянутому выше условию: отношение толщины промежуточного слоя к сумме толщин наружного и внутреннего слоя равно 0,2-0,7.The indicated geometric parameters of the pipe correspond to the condition mentioned above: the ratio of the thickness of the intermediate layer to the sum of the thicknesses of the outer and inner layers is 0.2-0.7.

В соответствии с отмеченным выше, приемлемые результаты были получены при использовании отрезков стекловолокна с длиной в диапазоне от 0,3 до 15 мм, а диаметром - 10-50 мкм при возможном содержании в массе смеси промежуточного слоя 3 от 15 до 29 мас.% отрезков стекловолокна. Могут изготавливаться трубы с наружными диаметрами, лежащими в диапазоне от 20 до 225 мм. Это наиболее распространенные размеры. Возможно также изготовление труб с параметрами, лежащими вне указанных диапазонов, но при соблюдении требований, указанных выше для всех случаев осуществления изобретения.In accordance with the above, acceptable results were obtained using fiberglass segments with a length in the range from 0.3 to 15 mm and a diameter of 10-50 microns with a possible content of the intermediate layer 3 in the mass of the mixture from 15 to 29 wt.% Segments fiberglass. Pipes with outside diameters ranging from 20 to 225 mm can be manufactured. These are the most common sizes. It is also possible to manufacture pipes with parameters lying outside the specified ranges, but subject to the requirements specified above for all cases of the invention.

Адгезионные слои 4 и 5 были выполнены из материала на полимерной акриловой основе, но для них могут быть использованы и иные приемлемые составы, что было также отмечено выше.The adhesive layers 4 and 5 were made of a polymer-based acrylic material, but other acceptable compositions can be used for them, which was also noted above.

Многослойная труба для систем водоснабжения и отопления изготавливается по известным технологиям изготовления многослойных труб из термопластичных материалов.A multilayer pipe for water supply and heating systems is manufactured according to well-known technologies for the manufacture of multilayer pipes from thermoplastic materials.

Claims

1. A multilayer pipe for water supply and heating systems, made in the form of the outer and inner layers, between which there is an intermediate layer conjugated with the outer and inner layers through adhesive layers, while the outer and inner layers are made of polypropylene copolymer, and the intermediate layer is made of mixtures of a copolymer of ethyl vinyl alcohol as a base with fiber segments as a filler.

2. The pipe according to claim 1, characterized in that in the mixture of the intermediate layer used pieces of fiberglass having a length in the range from 0.3 to 15 mm and a diameter of 10-50 microns.

3. The pipe according to claim 1 or 2, characterized in that the mixture of the intermediate layer contains 15-29 wt.% Segments of fiberglass.

4. The pipe according to claim 1, characterized in that the outer and inner layers are made of polypropylene by a random copolymer with ethylene having an amorphous-crystalline structure, including hexagonal crystallites and / or monoclinic crystallites.

5. The pipe according to claim 1, characterized in that the copolymer of ethyl vinyl alcohol with ethylene is used as the basis for the intermediate layer.

6. The pipe according to claim 1, characterized in that the adhesive layers are made of a material based on a polymer acrylic base.

7. The pipe according to claim 1, characterized in that the adhesive layers are made of a material on a polymer vinyl acetate or vinyl chloride base.

8. The pipe according to claim 1, characterized in that the ratio of the thickness of the intermediate layer to the sum of the thicknesses of the outer and inner layers is 0.2-0.7.