SK280169B6

SK280169B6 - Rúra

Info

Publication number: SK280169B6
Application number: SK589-94A
Authority: SK
Inventors: Jan Ageheim; Thomas Andersson
Original assignee: Petro Technik; Kungs�Rs Plast Ab
Priority date: 1991-11-22
Filing date: 1992-11-23
Publication date: 1999-09-10
Also published as: CZ125494A3; EP0613419B1; HU9401534D0; NO941908D0; NO300881B1; FI108530B; ES2150921T3; ATE194798T1; JPH07508471A; HU215753B; BG62643B1; CA2124089C; SE9103472L; US6383587B1; CZ284170B6; NO941908L; CA2124089A1; BR9206801A; WO1993009948A1; BG98782A

Description

Vynález sa týka rúry z vrstevného materiálu, pozostávajúcej minimálne zo základnej vrstvy a bariérovej vrstvy, ktoré tvoria polyetylén alebo polypropylén.

Doterajší stav techniky

V systémoch na prepravu a/alebo skladovanie motorového benzínu a uhľovodíkov, ako sú napríklad kerosén, motorová nafta, vykurovacia nafta, zemný plyn, tekutý zemný plyn alebo podobné látky, sa často používajú rúry, najmä na benzínových čerpacích staniciach, či už na účely skladovacie, alebo dopravné.

V inštaláciách týchto systémov sa obyčajne používajú niekoľkometrové, navzájom spojené pozinkované rúry. Každé ich spojenie znamená nebezpečenstvo netesnosti. Toto nebezpečenstvo sa zvyšuje v dôsledku toho, že poveternostné zmeny v priebehu roka spôsobujú pohyby základov v teréne, účinkom ktorých sa nedá vyhnúť.

Známe sú aplikácie rúr z plastického materiálu, inštalované ako súvislý celok. Výhodou je, že v dôsledku inherentných vlastností použitých plastov sú nežiaduce účinky síl, vznikajúce pri pohybe v teréne, v podstate eliminované. Zostáva však nebezpečenstvo presakovania.

Presakovanie pri bežne používaných etylénových rúrach možno odhadnúť na asi 0,4 g/m a mesiac, to je

2,5 1/meter a rok. Tento odhad sa vzťahuje na polyetylénové rúry obvyklého typu. Okrem polyetylénových rúr sa používajú tiež rúry z plastických materiálov, zosilnené sklenenými vláknami, v ktorých rovnako dochádza k nežiaducemu presakovaniu.

Je známe, že polyolefíny, najmä polyetylén a polypropylén, sú chemicky inertné a majú výhodné vlastnosti na používanie v styku s uhľovodíkmi. Príkladom toho sú automobilové palivové nádrže z polyetylénu, ktoré sa vyrábajú už viac ako desať rokov.

No štruktúra polyetylénu, čo je molekulová sieť tohto materiálu, nepatrí medzi väčšinu plastov rezistentných proti difúzii, pretože difúzia cez tento materiál, ktorý absorbuje určité množstvo rozpúšťadiel, napríklad benzín, je možná. Významná je hustota materiálu rúr, inštalovaných nad zemou, keď sa výrazne podľa klimatických podmienok prejavuje tepelný účinok, podobne ako hustota materiálu rúr, uložených pod zemou, kde sa prejavujú iné, rovnako účinné faktory. Rozdielne permeability rozličných druhov plastov sú spôsobené rôznymi faktormi, ovplyvňujúcimi permeabilitu, pričom tento fakt je dobre známy a v mnohých prípadoch sa využíva. Je zvykom vybaviť rúru vonkajšou ochrannou vrstvou na zamedzenie difúzie plynných prvkov alebo zlúčenín z vonkajška, napríklad na zamedzenie prístupu kyslíka do obiehajúcej horúcej vody vo vykurovacích systémoch.

Rovnako je známe utesňovanie vnútrajška automobilových palivových nádrží lakovaním, čím sa zamedzí difúzii benzínových pár. Ale takýto spôsob ošetrenia potrubia nie je možný.

Sú známe rúrovité telesá hadicového tvaru, pozostávajúce z dvoch vrstiev, ktoré tvorí polyetylén alebo polypropylén. Ide o káblové hadice alebo puzdra, aplikované v elektrotechnickom priemysle, opticky signalizujúce zvýšenie teploty kábla zmenou jeho sfarbenia.

Rovnako je známa rúrka, ktorá pozostáva z dvoch sústredných vrstiev, ktoré tvorí polyetylén alebo polypropylén a ktorý slúži na klzné uloženie káblov, rúrok a podobne.

Klzné uloženie sa dosiahne aditívom na báze silikónu, grafitu a podobne.

Takéto riešenia nie sú aplikovateľné na oblasť redukcie, alebo eliminácie, difúzie a presakovania uhľovodíkov.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značnej miery odstraňuje rúra z vrstveného materiálu, pozostávajúca minimálne zo základnej vrstvy a bariérovej vrstvy, ktoré tvoria polyetylén alebo polypropylén, podľa tohto vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že bariérová vrstva pozostáva ešte z jedného komponentu, vybraného zo súboru, ktorý tvorí butylkaučuk, polyamid alebo polyester.

Na dosiahnutie účinnej bariérovej vrstvy, znižujúcej difúziu na desatinu, predstavuje hrúbka bariérovej vrstvy 10 až 15 % celkovej hrúbky rúry.

Priaznivé výsledky možno dosiahnuť už vtedy, keď má bariérová vrstva hrúbku 1 až 2 mm.

Ďalším znakom, zabezpečujúcim dosiahnutie dobrých parametrov, pokiaľ ide o nežiaducu difúziu a presakovanie je, že bariérová vrstva je zmesou polyetylénu a jedného z komponentov alebo zmesou polypropylénu a jedného z komponentov.

Alternatívne môže byť bariérová vrstva vytvorená polyetylénom alebo polypropylénom, na ktorý je jeden z komponentov naočkovaný.

Výrobne jednoduché je vyhotovenie rúry, podľa ktorého je bariérová vrstva umiestnená vnútri rúry, a ďalej je vyhotovenie, v ktorom je rúra tvorená spoločne pretlačovanou základňou a bariérovou vrstvou.

Ukázalo sa, že je výhodné, keď bariérová vrstva vytvorí zmes, ktorá obsahuje jeden komponent v množstve 5 až 10 % hmotn., vo vzťahu k hmotnosti polyetylénu alebo polypropylénu.

Na odstránenie nežiaducich elektrostatických nábojov, vznikajúcich v rúre pri preprave tekutín a kvapalín, je do základnej vrstvy pridaná elektricky vodivá substancia, výhodne sadze z ropných surovín.

Rovnako výhodné je, keď rúra ako detektor úniku obsahuje pozdĺžne aplikovaný a s ostatnými vrstvami spoločne pretlačovaný pásik vodivého plastu.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Uvedené problémy boli riešené výstelkou vnútra polyetylénovej rúry konvenčného typu, vyrobenou z polyetylénu strednej hustoty a bariérovej vrstvy kompatibilnej tak s polyetylénom, ako aj s uhľovodíkmi, ktoré majú byť transportované alebo skladované. Ako bariérovú vrstvu možno použiť polyetylén alebo polypropylén. Táto vrstva obsahuje tiež ďalší komponent, ktorý môže byť polyamid, polyester či butylkaučuk, pričom tieto substancie sa na tento účel javia byť vhodné.

Etylalkohol a vinylalkohol sú na tento účel tiež vhodné. Táto druhá substancia je buď primiešaná do polyetylénu, alebo jc očkovaná do polyetylénu.

Bariérovú vrstvu môže napríklad tvoriť veľmi hustý polyetylén s prímesou butylkaučuku, a to v množstve od 5 % hmotn. do 50 % hmotn., odporúčané množstvo je 30 % hmotn., vo vzťahu k hmotnosti polyetylénu a zvyšok v podstate veľmi hustý polyetylén, ktorý je viazaný krížovo. Bolo zistené, že pri koncentrácii vyššej ako 50 % sa objavia problémy v spracovateľnosti a pri dávkach pod najnižšiu hranicu sa oslabujú účinky butylkaučuku, čím sa ne2 dosiahnu uspokojivé výsledky. Tie isté percentuálne pomery platia aj pre ostatné uvedené substancie, navrhnuté ako druhý komponent.

Dôležitým aspektom tohto vynálezu je, že nie je potrebné vytvárať zvláštnu formu pre túto novú vrstvu ani navrhovať lepidlo spájajúce vrstvy, teda vrstvy základné a bariérové. Obe vrstvy sa jednoducho spoločne pretlačia, pretože sú kompatibilné jedna s druhou. Bariérový materiál je nákladný, a preto je treba ho používať iba v takom množstve, ktoré zaručí dosiahnutie žiadaných výsledkov. Platí, že bariérová vrstva s 10 až 15 % celkovej hrúbky materiálu zníži difúziu na jednu desatinu hodnoty, s ktorou sa doteraz musí počítať. Bolo zistené, že praktické dôvody nedovoľujú vytvoriť bariérovú vrstvu tenšiu ako 0,3 mm, odporúčaná hrúbka je 1 až 2 mm. Silnejšia vrstva nevylepší jej vlastnosti a navyše obmedzí využiteľný priestor vnútri, tenká vrstva cenu drasticky nezmení. Priaznivé skúsenosti s polyetylénom v tomto kontexte dlhodobej perspektívy sa nezmenia, pretože sa nemení základný materiál, iba sa pridáva malé množstvo nového komponentu dovnútra rúry. Keby sa mala uložiť bariérová vrstva zvonka, bolo by treba urobiť kontrolu a prepočet parametrov na medzu pevnosti v ťahu a urobiť následné testovanie, čo je časovo náročné. Uvedeným spôsobom možno bez následného testovania a vývoja použiť jestvujúce armatúry tak, že bude isté, že všetky štandardné hodnoty vlastnosti polyetylénu, používaného v tlakových konštrukciách, budú zachované.

Transport tekutín a kvapalín potrubím zvyšuje elektrostatický náboj, ktorý treba odvádzať. Preto sa do plastov pridávajú sadze vyrobené z ropných surovín, čím sa zvyšuje vodivosť plastického materiálu. Množstvo sadzí závisí od ich kvality a od zamýšľanej oblasti použitia, to je od požadovaného stupňa vodivosti, potrebného na dosiahnutie uspokojivých výsledkov. Vhodná hodnota merného odporu sa zdá byť 5 až 500 ohm/cm. Tento komponent možno pridávať aj do základnej vrstvy.

Na ďalšie zvýšenie bezpečnosti tohto typu rúr možno pozdĺž celej dĺžky potrubia inštalovať detektor úniku, ktorý pozostáva z úzkeho prúžka vodivého materiálu, umožňujúceho meranie meraného odporu spôsobom, ktorý je odborníkom známy. Mechanizmus je taký, že keď plast absorbuje rozpúšťadlo, tak napučí a vzdialenosti sadzí sa zväčšujú. Tým sa zvýši merný odpor pásky, ktorý je merateľný a indikuje tak únik z rúry.

Spoločné pretlačenie pásky s kompletnou rúrou je mimoriadne praktické v porovnaní s doterajším stavom.

Porovnávacie testy boli urobené s tromi typmi polyetylénových rúr s priemerom 66 mm. V prvom prípade to bola štandardná rúra, v druhom prípade rúra s bariérovou vrstvou butylu, očkovaného veľmi hustým polyetylénom, a v treťom prípade rúra s bariérovou vrstvou, obsahujúcou veľmi hustý polyetylén, zmiešaný s termoplastickým polyestrom.

Rúry boli naplnené syntetickým benzínom. Benzín bol zložený z izooktánu 50 %, toluénu 30 % a ortoxylénu 20 % objemových.

Rúry boli odvážané a umiestnené do debny so štrkom, ale nie štandardná rúra. Debna merala 30 x 30 x 200 mm. Zvyšok rúr bol ponechaný na vzduchu. Všetky testované objekty boli držané pri izbovej teplote. Po 30 dňoch boli zaznamenané nasledujúce výsledky:

Vzorka Strata hmotnosti za 30 dní v gramoch/metcr vitrku na vzduchu ~í 2W

0,000,05

0,000,00

Rúry s bariérovou vrstvou butylu očkovaného veľmi hustým polyetylénom boli taktiež testované tlakovou skúškou a na odolnosť proti chemikáliám. Testované rúry mali priemer 66 mm, hrúbka steny pri vonkajšej vrstve bola 5 mm, bariérová vrstva bola 1,2 mm.

V tlakovom teste pri teplote 80 °C a dĺžke trvania 170 hodín, boli na 400 mm dlhých rúrach získané nasledujúce výsledky:

Vzorka Stredný Celkoví hrúbka P Čaa do vonkajif praaknuria

--------tmHUH múumn max.mm MPa MPa hodín

1	66,4	6,50	7,00	4,60	0,749	ž 170
2	66,4	6,40	7,10	4,60	0,749	ž 170
3	66,4	6,40	7,10	4,60	0,749	ž 170
4	66,4	6,30	7,10	4,60	0,749	i 170
5	66,4	6,50	7,00	4,60	0,749	ž 170

Testovací tlak P je vypočítaný na hrúbku steny 5 mm, čo je hrúbka steny bez bariérovej vrstvy.

Axiálna deformácia bola nameraná na troch vzorkách s nasledujúcimi výsledkami:

Axiálna deformácia

Vzorka Zmena dĺžky Strední hodnota -1,1 v % požadovaní +3

1-1,0

2-1,0

3-1,2

Aj skúška ťahom bola urobená na vzorkách pri +23 °C s mierou ťahu 25 mm/min.

VzorkakN

19,9

29,7

Skúška ťahom bola urobená tiež na materiáli, z ktorého sú tieto rúry vyrobené, a to pri +80 °C. Testovacie vzorky boli rozrezané ako testovacia tyč podľa DIN 53455. Štyri vzorky boli uchované pri +23 °C v kvapaline, pozostávajúcej zo syntetického benzínu a metanolu v pomere 1:1.

Zloženie syntetického benzínu bolo 80 dielov izooktánu, 5 dielov benzénu, 20 dielov toluénu a 15 dielov o-xylénu.

Vzorky boli odvážené bezprostredne pred opísaným procesom a po ňom.

Vzorka neoietr. Zmena hmotnoati Medza prieťažnosti Predĺženie pri

	%	MPa	medzi prieťaž. %
1		4.7	2,0
2		15,1	1.4
3		15,3	1,6
4		15,2	1.4
5		14.7	1,6
strední hodnotu		15,0	1,6
6	15.1	13,5	4,0
7	13,0	13,3	3,8
8	13,0	13,4	3,8
9	15,2	13,3	3.8
10	15,0	13,0	4.0
strední hodnota	15,1	13,3	3,9
zmena v %	+15,1	-11	+144

SK 280169 Β6

Rúra bola podrobená tlakovému testu tak, že bola spojená s armatúrami a umiestnená do vodného kúpeľa 20 °C pri tlaku 25 bar. Po hodine bol test prerušený a rúra nepraskla.

Opísaná rúra bola vyrobená spoločným pretlačovaním oboch vrstiev. Samozrejme je aplikácia bariérovej vrstvy možná aj na už pretlačenú rúru. No spoločné pretlačovanie sa javí ako najvýhodnejšie z hľadiska výrobného.

Pri výrobe rúr kontajnerov na skladovanie alebo rozmernejších dielov je možné aplikovať bariérovú vrstvu aj do hotových výrobkov.

Vynález bol opísaný prostredníctvom testovacích vzoriek. Vynález možno samozrejme modifikovať.

Rúry podľa vynálezu sú použiteľné na prepravu a skladovanie motorového benzínu, zvlášť na benzínových čerpacích staniciach a podobných zariadeniach, kde benzín alebo uhľovodíky, napr. karosén, motorová nafta, vykurovacia nafta, zemný plyn, tekutý zemný plyn alebo podobné látky, sú skladované v nádržiach, z ktorých sú dopravované do čerpadiel čerpacích staníc.

Rúry môžu nájsť uplatnenie tiež v systémoch ventilácie, návratu plynov a v ďalších podobných distribučných systémoch.

PATENTOVÉ NÁROKY

Claims

1. Rúra z vrstveného materiálu, pozostáva minimálne zo základnej vrstvy a bariérovej vrstvy, ktoré tvoria polyetylén alebo polypropylén, vyznačujúca sa t ý m , že bariérová vrstva pozostáva ešte z jedného komponentu, vybraného zo súboru, ktorý tvorí butylkaučuk, polyamid, alebo polyester.

2. Rúra podľa nároku 1,vyznačujúca sa t ý m , že bariérová vrstva má hrúbku 1 mm až 2 mm.

3. Rúra podľa nároku 1 a 2, vyznačujúca sa t ý m , že bariérová vrstva je zmesou polyetylénu a jedného z komponentov.

4. Rúra podľa nároku 1 a 2, vyznačujúca sa t ý m , že bariérová vrstva je zmesou polypropylénu a jedného z komponentov.

5. Rúra podľa nároku 1 a 2, vyznačujúca sa t ý m , že bariérová vrstva je tvorená polyetylénom, na ktorý je naočkovaný jeden z komponentov.

6. Rúra podľa nároku 1 a 2, vyznačujúca sa t ý m , že bariérová vrstva je tvorená poly propy lénom, na ktorý je naočkovaný jeden z komponentov.

7. Rúra podľa niektorého z nárokov 1 až 4, vyzná č u j ú c a sa tým, že bariérová vrstva je umiestnená vnútri rúry.

8. Rúra podľa niektorého z nárokov 1 až 5, vyzná ŕ u j ú c a sa tým, že ju tvorí spoločne pretlačovaná základná a bariérová vrstva.

9. Rúra podľa niektorého z nárokov 1 až 6, v y značujúca sa tým, že bariérová vrstva tvorí zmes, ktorá obsahuje jeden komponent v množstve 5 až 50 % hmotn. vo vzťahu k hmotnosti polyetylénu alebo polypropylénu.

10. Rúra podľa niektorého z nárokov 1 až 8, v yznačujúca sa tým, že do základnej vrstvy sa pridáva elektricky vodivá substancia, výhodne sadze z ropných surovín.

11. Rúra podľa niektorého z nárokov 1 až 8, V yznačujúca sa tým, že bariérová vrstva má hrúbku 10 až 15 % celkovej hrúbky rúry.

12. Rúra podľa niektorého z nárokov 1 až 10, v y značujúca sa tým, že obsahuje pozdĺžne a- plikovaný a s ostatnými vrstvami spoločne pretlačovaný pásik vodivého plastu.

13. Rúra podľa niektorého z nárokov 1 až 12, v y značujúca sa tým, že polyetylén tvorí veľmi hustý polyetylén.