WO2018124908A1 - Method of producing a multi-layered reinforced polymer pipe - Google Patents

Method of producing a multi-layered reinforced polymer pipe Download PDF

Info

Publication number
WO2018124908A1
WO2018124908A1 PCT/RU2016/000927 RU2016000927W WO2018124908A1 WO 2018124908 A1 WO2018124908 A1 WO 2018124908A1 RU 2016000927 W RU2016000927 W RU 2016000927W WO 2018124908 A1 WO2018124908 A1 WO 2018124908A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
reinforcing elements
pipe
shell
polymer
circumferential reinforcing
Prior art date
Application number
PCT/RU2016/000927
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Юрий Максимович ПЕТРОВ
Original Assignee
Юрий Максимович ПЕТРОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Юрий Максимович ПЕТРОВ filed Critical Юрий Максимович ПЕТРОВ
Priority to PCT/RU2016/000927 priority Critical patent/WO2018124908A1/en
Publication of WO2018124908A1 publication Critical patent/WO2018124908A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C48/00Extrusion moulding, i.e. expressing the moulding material through a die or nozzle which imparts the desired form; Apparatus therefor
    • B29C48/16Articles comprising two or more components, e.g. co-extruded layers
    • B29C48/18Articles comprising two or more components, e.g. co-extruded layers the components being layers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00Rigid pipes
    • F16L9/12Rigid pipes of plastics with or without reinforcement

Definitions

  • the invention relates to the manufacturing technology of multilayer reinforced seamless products with a polymer matrix.
  • the specified technology includes the continuous production of composite polymer pipes by extrusion.
  • a method for manufacturing a multilayer reinforced polymer pipe which consists in forming a polymer pipe shell from a predetermined polymer material in the first extruder.
  • the outer surface of this pipe is activated, for example, by machining and / or heat treatment by heating or by applying a heat-treated polymer layer to it, for example, by winding a polymer film onto a hot polymer pipe, or by spraying molten polymer onto this pipe, as a result what is the second activated layer of the outer surface of the polymer pipe shell.
  • a spiral layer of reinforcing elements made of wire, tape or cord with a given step and the direction of winding is installed on the activated layer of the shell pipe and fixed.
  • longitudinal reinforcement elements uniformly spaced around the circumference are fed to said spiral layer of reinforcing elements and form a longitudinal reinforcement layer onto which the outer spiral layer of wire reinforcement is wound.
  • the outer spiral layer is welded to successively intersected elements of the longitudinal layer by the electrocontact method and a rigid frame is placed on the first elastic spiral layer.
  • a rigid frame with an elastic layer together make up a strength amplifier mounted on a polymer pipe shell.
  • the strength amplifier is introduced together with the shell pipe into the thermostat. In the thermostat, the strength amplifier is heated to a temperature close to the temperature of the polymer melt, but not allowing deformation of the inner polymer shell pipe.
  • the heated strength amplifier together with the shell pipe, is fed into the molding cavity of the second extruder, into which the molten extrudable polymer is also sent.
  • the role of the internal forming cavity is played by the polymer pipe shell itself, along the activated surface of which the matrix monolith is formed from the polymer of the inner pipe and the melt of the extruded polymer.
  • the outer forming surface of the forming cavity is the sleeve of the extruder.
  • the mentioned method is very laborious, it is carried out in the form of an intermittent multi-stage process, which increases the cost of pipes and reduces the productivity of the manufacturing process.
  • indicators of long-term strength during operation are not guaranteed, since the means of fixing the first reinforcement layer at the ends of the pipe are not disclosed.
  • the resulting assembly of materials is passed through a squeeze die, and then it is introduced into the second extruder to form the outer layer of the matrix.
  • the resulting assembly is coated with low density polyethylene.
  • the disadvantage of this method is the low resistance of the obtained pipe in relation to radial loads, since the pipe reinforcement has only a longitudinal direction.
  • the application of the circumferential reinforcing carcass in this method is not provided.
  • thermosetting resin is pre-mixed with a photopolymerization initiator, a catalyst and a polymerization accelerator and continuously introduced into the impregnation bath through a pump.
  • pinch rollers installed in the impregnation bath.
  • the roving is aligned axially along the surface of the mandrel tube and a roving with a binder is applied to the mandrel using a die.
  • the glass fibers are spirally wound around the surface of the axially reinforced mandrel pipe using a winding unit.
  • the winding unit contains a faceplate on which spools with a supply of fiberglass for winding the circumferential reinforcement are installed around the circumference.
  • the faceplate is mounted to rotate around the longitudinal axis of the manufactured composite pipe.
  • the winding angle can vary from 30 to 90 degrees by changing the feed rate of the extruded mandrel pipe and the rotation speed faceplates of the winding unit.
  • the assembly After spiral winding of glass fibers of circumferential reinforcement, the assembly is subjected to compression impregnation. As a result of the crimping, the resin will start to flow out of the glass roving of the longitudinal reinforcement and impregnates the glass fibers of the circular reinforcement laid in a spiral. Then carry out the processing of the assembly by ultraviolet radiation. After that, the assembly is sent to successively installed infrared radiation furnaces to cure the thermosetting resin of the binder at a temperature in the range from 80 to 120 ° C to activate the effect of the accelerator and catalyst on the binder polymerization process. Then, using a second extruder, a thermoplastic resin coating is applied to the assembly surface, the cooling process is carried out to obtain a finished three-layer composite pipe. The finished composite pipe is continuously pulled by a pulling device and automatically cut to a predetermined length.
  • the composite pipes of this invention have high strength, chemical resistance and abrasion resistance.
  • the disadvantage of the described method is the complex and energy-intensive design of equipment for winding elements of circumferential reinforcement.
  • the specified equipment should ensure the circulation around the longitudinal axis of the formed product of the entire stock of fiberglass material, taking into account the impregnation material, intended for the formation of a circular frame with the expectation of at least one day of continuous operation. If you reduce the supply of material on the spools of the faceplate, then the number of stops of the processing line will increase significantly due to the rapid exhaustion of consumables for the transverse reinforcement of composite pipes. This circumstance reduces the indices of continuity of the manufacturing process and increases the amount of finished product waste arising from equipment shutdowns.
  • the claimed invention is aimed at solving the problem of increasing the productivity of the manufacturing process of a multilayer polymer reinforced pipe and reducing the cost of the resulting product while reducing the energy intensity of production, as well as simplifying equipment.
  • the problem is solved by eliminating the need to create sophisticated equipment for circulating the stock of material of reinforcing elements around the longitudinal axis of the product when manufacturing of district reinforcement; reduction in the number of stops of the processing line due to the exhaustion of supplies of supplies for the district reinforcement, which increases the continuity of the manufacturing process and reduces the amount of waste products from stopping the equipment.
  • the technical result is to improve the quality of finished products and expand their range.
  • Improving the quality of finished products is achieved by reducing structural defects in a multilayer polymer reinforced pipe.
  • the claimed method further improves the conditions for the use of tape materials as the material of the circumferential reinforcement of composite pipes, since the kinematics of supplying consumables for the circumferential reinforcement involves the use of only transverse bending without longitudinal bending of the circular reinforcing elements.
  • the claimed method of producing a multilayer polymer reinforced pipe which is continuous and is implemented during a single technological stage.
  • the method includes spiral winding of circumferential reinforcing elements onto a tubular-shaped shell and subsequent extrusion deposition on the surface of the circumferential reinforcing elements of a polymer matrix to form the outer layer of the pipe body, cooling and cutting the pipe into segments of a given length.
  • the peripheral reinforcing elements are fed to the bypass roller, configured to make the circumferential reinforcing elements at least one turn along the surface of the specified roller coaxially with the spiral windings, and after the bypass roller, the circumferential reinforcing elements are fed first to the guide roller, then on the pressure roller of the stacker.
  • the circumferential reinforcing elements are mainly based on non-metallic materials, which are preliminarily impregnated with a liquid polymer binder before winding, and after impregnation they are passed through a forming hot die and through a heating zone for preliminary incomplete polymerization of the surface layer of the binder.
  • the shell in the formation zone of the frame is directed through the hole in the bearing support of the bypass roller, while the shell and the surrounding reinforcing elements are connected to each other under the action of the pressure roller by squeezing the liquid binder from the reinforcing elements and wetting the joint; after which the shell with the wound circumferential reinforcing element is fed into the heating zone, where the frame is glued by final polymerization of the binder; then the casing with the wound circumferential reinforcing elements is directed into the molding cavity of the extruder formed by the specified casing and the outer forming sleeve, while the polymer is injected through the offset head mounted above the casing with the wound circumferential reinforcing elements.
  • the tubular shell is continuously formed from polymeric materials on the first extruder located in front of the bypass roller and mounted coaxially with it, or a preformed polymer tube is used as the shell.
  • the casing is pressed into rollers before entering the inner hole of the bypass roller with a decrease in the outer diameter, and after exiting the bypass roller, it is heated to restore the outer diameter of the casing, then the circumferential reinforcing elements are wound onto it.
  • longitudinal reinforcing elements based on non-metallic fibers impregnated with a liquid polymer binder are fed to the shell, and after impregnation, the longitudinal reinforcing elements are passed through a forming hot die and through a heating zone for preliminary incomplete polymerization of the surface layer of the binder; while the longitudinal reinforcing is directed to the shell through the holes in the bearing support of the bypass roller, and the connection between the longitudinal reinforcing elements and the circumferential reinforcing elements at the points of mutual intersection is carried out under the action of the pressure roller on the spiral winding operation.
  • the circumferential reinforcing elements in the claimed method fiberglass in the form of rovings formed into bundles is preferably used.
  • circumferential reinforcing elements in the claimed method it is possible to use a tape of any kind of non-metallic fibers, for example, fiberglass, carbon fiber, basalt fiber, high-strength textile polyester or polyamide fiber.
  • non-metallic fibers for example, fiberglass, carbon fiber, basalt fiber, high-strength textile polyester or polyamide fiber.
  • a multilayer reinforced pipe it is preferable to obtain a multilayer fiberglass pipe, and after cooling and cutting the manufactured pipe into segments of a given length at the ends of each pipe segment, ends made of a polymer material in the form of a sleeve with a protrusion on the end on the inner the surface of the cavity of the sleeve.
  • the inner diameter of the tip corresponds to the outer diameter of the manufactured pipe, and the protrusion closes the reinforcing elements at the end of the pipe and allows heat sealing of the pipes in the manufacture of the pipeline.
  • a multilayer polymer reinforced pipe in accordance with the claimed method is made, as shown below on the example of manufacturing a multilayer fiberglass pipe.
  • a device for producing a multilayer polymer reinforced pipe includes a production line consisting of sequentially installed devices interconnected along the longitudinal axis of the resulting product.
  • the first is an extruder that continuously forms a tubular shell of polymer materials, then a bypass roller is installed, followed by a stacker of circumferential reinforcing elements containing a guide roller and a pressure roller a roller mounted on the faceplate with the possibility of rotation around the longitudinal axis of the processing line.
  • a second extruder, a cooling system, as well as a pulling mechanism and a cutting mechanism are installed.
  • the coil with the material of the circumferential reinforcement is located on the side of the longitudinal axis of the production line in front of the bypass roller.
  • Auxiliary elements of the technological line are means for impregnating fiberglass with a binder, forming dies and heat treatment furnaces.
  • a multilayer polymer fiberglass reinforced pipe is obtained as follows.
  • the first extruder continuously forms a pipe-shell made of polymer materials, which subsequently serves as a support for winding circumferential reinforcing elements onto it.
  • the claimed method can be carried out using various types of polymers to form the body (matrix) of the shell pipe, in particular using polyethylene, fluoroplastic, polyetherketone, polyethersulfone, polyurethane, thermoplastic vulcanized elastomers, polyamides and other polymers.
  • a distinctive feature of the production line which provides for the storage of circumferential reinforcement to the side of its longitudinal axis, away from the location line of the main equipment, and the supply of circumferential reinforcement “from the side”, that is, in the direction that is actually perpendicular to the longitudinal axis of the formed product, which makes it possible to ensure practically unlimited in time and volume continuous operation of the production line.
  • the dimensions of the coil with the supply of material of the circumferential reinforcement are not limited, which allows to significantly increase the specified supply of material of the circumferential reinforcement, to increase productivity, to reduce the cost of production.
  • the glued semi-finished product is included in the extrusion head to form a polymer matrix of the outer wall of the multilayer pipe.
  • the molten polymer in front of the extruder mandrel extends along the surface of the heat-resistant non-metallic washer, and the inner and outer surfaces of the molded multilayer polymer reinforced pipe are cooled, which allows to obtain the desired structure of the polymer matrix with the desired ratio of the amorphous and crystalline phase.
  • the multilayer polymer reinforced pipe obtained by the claimed method as a polymer matrix of the outer wall may contain a thermoplastic or thermoset, in particular a polymer selected from the group consisting of: polyethylene, fluoroplast, polyethereketone, polyethersulfone, polyurethane, polyvinyl chloride, polyamide, thermoplastic vulcanized elastomer.
  • a thermoplastic or thermoset in particular a polymer selected from the group consisting of: polyethylene, fluoroplast, polyethereketone, polyethersulfone, polyurethane, polyvinyl chloride, polyamide, thermoplastic vulcanized elastomer.
  • the shell and the outer layer of the multilayer reinforced pipe expands the range of products.
  • the shell and the outer layer of the multilayer reinforced pipe can be made of the same polymer or from different types of polymers.
  • the manufactured pipe contains polyethylene as the polymer matrix of the shell pipe and the matrix of the outer layer, its impact strength is not less than 427 kJ / m2, the working pressure is not less than 40 Atm, and the operating temperature range is from minus 50 to + 95 ° C.
  • refrigerant for external cooling of the molded polymer reinforced pipe, refrigerant is used, mainly in the form of fog, obtained from compressed air and coolant.
  • a pulling device acts on the cooled product, advancing the formed pipe to the cutting device.
  • a reinforced pipe is a roller table equipped with a system for collecting coolant and returning it to the cooling system.
  • the rolling table feeds cut into pieces of a given length of pipe to the installation site of the endings, where at the ends of each segment of the obtained pipe, endings made of polymer unreinforced material are installed.
  • the endings are made in the form of a sleeve with a protrusion at the end located on the inner side of the surface of the sleeve cavity.
  • the inner diameter of the tip corresponds to the outer diameter of the manufactured pipe, and the protrusion closes the exits of the reinforcing elements at the end of the pipe.
  • the claimed method significantly improves the conditions for the use of tape materials for the circumferential reinforcement of multilayer pipes, since the proposed kinematics of the supply of consumables for transverse reinforcement involves the use of only transverse bending without longitudinal bending of the circumferential reinforcement.
  • tape district reinforcement equivalent in cross-sectional area to a round bundle, leads to a decrease in the wall thickness of the pipe and to a corresponding decrease in polymer consumption while maintaining the strength of the composite pipe.
  • the claimed technology expands the range of products obtained, making it possible to make the production process of multilayer fiberglass pipes continuous.
  • the claimed method allows to add longitudinal reinforcement to the transverse circumferential reinforcement.
  • coils with fiberglass have been installed on the sides of the processing line after the impregnation step to obtain longitudinal reinforcement elements.
  • the formed and dried fiberglass harnesses in the form of longitudinal reinforcing elements are guided through peripheral holes in the bearing of the bypass roller and further along the guides they are uniformly moved in the longitudinal direction under the action of the pulling device, entering the extrusion zone moving with extruded pipe shell to exit the device.
  • the circumferential reinforcement is wound on the longitudinal reinforcing elements by the stacker, as shown above, after which subsequent operations are carried out to obtain a multilayer fiberglass pipe.
  • a decrease in the stages of the manufacturing process increases the quality of finished products and reduces their cost.

Abstract

The invention relates to techniques for manufacturing multi-layered reinforced seamless articles with a polymer matrix, by continuously producing composite polymer pipes by extrusion. According to the present method, circumferential reinforcing elements are wound helically onto a shell and a polymer matrix is then applied thereto by extrusion, followed by cooling and cutting of the pipe. The invention makes it possible to increase process productivity when manufacturing a multi-layered reinforced polymer pipe, and to reduce the energy consumed in production.

Description

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОСЛОЙНОЙ ПОЛИМЕРНОЙ АРМИРОВАННОЙ  METHOD FOR PRODUCING MULTILAYER POLYMERIC REINFORCED
ТРУБЫ  PIPES
Изобретение относится к технологии изготовления многослойных армированных цельнотянутых изделий с полимерной матрицей. Указанная технология включает в себя непрерывное получение композитных полимерных труб методом экструзии.  The invention relates to the manufacturing technology of multilayer reinforced seamless products with a polymer matrix. The specified technology includes the continuous production of composite polymer pipes by extrusion.
Из уровня техники известны различные способы производства композитной армированной полимерной трубы, согласно которым на первой стадии на оправку в виде полимерной трубы-заготовки навивают нити или ленты из высокомодульных волокон либо металлическую проволоку, а на второй стадии полученный полуфабрикат покрывают наружным слоем полимера.  Various methods are known from the prior art for the production of a composite reinforced polymer pipe, according to which, in the first stage, threads or ribbons of high modulus fibers or metal wire are wound onto a mandrel in the form of a polymer billet pipe, and in the second stage, the resulting semi-finished product is coated with an outer polymer layer.
Из патента РФ на изобретение RU 2206017, МП : F16L9/12, опубликованного 10.06.2003, известен способ изготовления многослойной полимерной армированной трубы, заключающийся в том, что в первом экструдере формуют полимерную трубу- обечайку из заданного материала полимера. На втором этапе активизируют наружную поверхность этой трубы, например, обработкой механическим путем и/или термической обработкой путем нагрева либо нанесением на нее термически обработанного полимерного слоя, например, навивкой полимерной пленки на горячую полимерную трубу, или напылением на эту трубу расплавленного полимера, в результате чего получают второй активизированный слой наружной поверхности полимерной трубы-обечайки. На третьем этапе устанавливают на активизированный слой трубы-обечайки спиральный слой армирующих элементов из проволоки, ленты или корда с заданным шагом и направлением навивки и закрепляют его.  From the RF patent for invention RU 2206017, MP: F16L9 / 12, published on 10.06.2003, a method for manufacturing a multilayer reinforced polymer pipe is known, which consists in forming a polymer pipe shell from a predetermined polymer material in the first extruder. In the second stage, the outer surface of this pipe is activated, for example, by machining and / or heat treatment by heating or by applying a heat-treated polymer layer to it, for example, by winding a polymer film onto a hot polymer pipe, or by spraying molten polymer onto this pipe, as a result what is the second activated layer of the outer surface of the polymer pipe shell. At the third stage, a spiral layer of reinforcing elements made of wire, tape or cord with a given step and the direction of winding is installed on the activated layer of the shell pipe and fixed.
На четвертом этапе на указанный спиральный слой армирующих элементов подают элементы продольной арматуры, равномерно расположенные по окружности, и образуют слой продольной арматуры, на который навивают наружный спиральный слой проволочной арматуры. По мере навивки наружный спиральный слой приваривают к последовательно пересекаемым элементам продольного слоя электроконтактным методом и получают жесткий каркас, размещенный на первом упругом спиральном слое. Жесткий каркас с упругим слоем совместно составляют усилитель прочности, установленный на полимерной трубе-обечайке. На пятом этапе усилитель прочности вводят вместе с трубой-обечайкой в термостат. В термостате усилитель прочности прогревают до температуры, близкой к температуре расплава полимера, однако не допускающей деформации внутренней полимерной трубы-обечайки. Затем на шестом этапе прогретый усилитель прочности совместно с трубой-обечайкой подают в формующую полость второго экструдера, в которую направляют и расплав экструдируемого полимера. При этом роль внутренней образующей формующей полости выполняет сама полимерная труба- обечайка, по активизированной поверхности которой происходит образование монолита матрицы из полимера внутренней трубы и расплава экструдированного полимера. Внешней образующей поверхностью формующей полости является гильза экструдера. Таким образом, за шесть последовательных технологических этапов получают многослойную армированную трубу с полимерной матрицей. At the fourth stage, longitudinal reinforcement elements uniformly spaced around the circumference are fed to said spiral layer of reinforcing elements and form a longitudinal reinforcement layer onto which the outer spiral layer of wire reinforcement is wound. As winding, the outer spiral layer is welded to successively intersected elements of the longitudinal layer by the electrocontact method and a rigid frame is placed on the first elastic spiral layer. A rigid frame with an elastic layer together make up a strength amplifier mounted on a polymer pipe shell. At the fifth stage, the strength amplifier is introduced together with the shell pipe into the thermostat. In the thermostat, the strength amplifier is heated to a temperature close to the temperature of the polymer melt, but not allowing deformation of the inner polymer shell pipe. Then, at the sixth stage, the heated strength amplifier, together with the shell pipe, is fed into the molding cavity of the second extruder, into which the molten extrudable polymer is also sent. In this case, the role of the internal forming cavity is played by the polymer pipe shell itself, along the activated surface of which the matrix monolith is formed from the polymer of the inner pipe and the melt of the extruded polymer. The outer forming surface of the forming cavity is the sleeve of the extruder. Thus, in six consecutive technological steps, a multilayer reinforced pipe with a polymer matrix is obtained.
Упомянутый способ является весьма трудоемким, его осуществляют в виде прерывистого многостадийного процесса, что повышает себестоимость труб и снижает производительность процесса изготовления. Кроме того, для трубы полученной описанным выше способом, не гарантированы показатели длительной прочности при эксплуатации, поскольку не раскрыто средство закрепления первого слоя армирования на концах трубы.  The mentioned method is very laborious, it is carried out in the form of an intermittent multi-stage process, which increases the cost of pipes and reduces the productivity of the manufacturing process. In addition, for pipes obtained by the method described above, indicators of long-term strength during operation are not guaranteed, since the means of fixing the first reinforcement layer at the ends of the pipe are not disclosed.
Из описания патента США j4s4394338, МПК: В29С47/02; В32В17/06, опубликованного 19.07.1983, известны способ и устройство для изготовления удлинённых изделий, армированных волокнами. В описании патента в качестве примера описано получение ламинированной армированной трубы с использованием устройства, включающего два экструдера. С помощью первого экструдера получают трубку из полипропилена, затем ее охлаждают и в дальнейшем используют в качестве оправки (обечайки) с наружным диаметром 34 мм и толщиной стенки 2 мм. На внешней поверхности этой оправки продольно размещают ровницу из стекловолокна, предварительно пропитанную ненасыщенным полиэфирным связующим. Полученную сборку материалов, пропускают сквозь отжимную фильеру, а затем ее вводят во второй экструдер для формирования наружного слоя матрицы. Во втором экструдере полученную сборку покрывают полиэтиленом низкой плотности. В результате методом пултрузии при непрерывном процессе изготовления получена ламинированная композитная трубка с гладкой наружной поверхностью с внутренним диаметром, приблизительно, 30 мм и внешним диаметром 40 мм при скорости производства 10 м/мин. From the description of US patent j4s4394338, IPC: B29C47 / 02; B32B17 / 06, published July 19, 1983, a method and apparatus for manufacturing elongated products reinforced with fibers are known. The patent specification describes, by way of example, the preparation of a laminated reinforced pipe using a device comprising two extruders. Using the first extruder, a polypropylene tube is obtained, then it is cooled and subsequently used as a mandrel (shell) with an outer diameter of 34 mm and a wall thickness of 2 mm. On the outer surface of this mandrel, a fiberglass roving, previously impregnated with an unsaturated polyester binder, is longitudinally placed. The resulting assembly of materials is passed through a squeeze die, and then it is introduced into the second extruder to form the outer layer of the matrix. In the second extruder, the resulting assembly is coated with low density polyethylene. As a result, a laminated composite tube with a smooth outer surface with an internal diameter of approximately 30 mm and an external diameter of 40 mm at a production speed of 10 m / min.
Недостатком данного способа является низкая стойкость полученной трубы в отношении радиальных нагрузок, поскольку армирование трубы имеет только продольное направление. Нанесение окружного армирующего каркаса в данном способе не предусмотрено.  The disadvantage of this method is the low resistance of the obtained pipe in relation to radial loads, since the pipe reinforcement has only a longitudinal direction. The application of the circumferential reinforcing carcass in this method is not provided.
Формирование окружного армирования в отношении способа непрерывного изготовления композиционных стеклопластиковых труб описано в патенте США tt°4515737, МПК: В29С47/02, опубликованном 07.05.1985. Как указано в описании патента, изготовление композиционной стеклопластиковой трубы осуществляют следующим образом. С использованием первого экструдера непрерывно выдавливают трубу-оправку из термопластичной смолы. Полученную трубу-оправку охлаждают водой. После отверждения экструдированной трубы-оправки ее поверхность обрабатывают с помощью воздуходувки для удаления влаги. В то же время со шпулярников, расположенных по бокам от технологической линии, подают стеклянные волокна, предназначенные для продольного армирования, которые пропускают через формующее устройства для формирования ровницы, и затем направляют в пропиточную ванну для пропитки ровницы термореактивной смолой. Термореактивную смолу предварительно смешивают с инициатором фотополимеризации, катализатором и ускорителем полимеризации и непрерывно вводят в пропиточную ванну посредством насоса. Чтобы контролировать количество смолы в пропитанной ровнице используют прижимные ролики, установленные в пропиточной ванне. Затем выравнивают ровницу в осевом направлении вдоль поверхности трубы-оправки и с помощью фильеры наносят ровницу со связующим на оправку. Чтобы увеличить прочностные характеристики готовой стеклопластиковой трубы в окружном направлении, стеклянные волокна при помощи узла намотки спирально наматывают вокруг поверхности аксиально армированной трубы-оправки. Узел намотки содержит планшайбу, на которой по окружности установлены шпули с запасом стекловолокна для навивки окружного армирования. Планшайба установлена с возможностью вращения вокруг продольной оси изготавливаемой композиционной трубы. Угол намотки может варьироваться в пределах от 30 до 90 градусов путем изменения скорости подачи экструдированной трубы-оправки и скорости вращения планшайбы узла намотки. После спиральной намотки стеклянных волокон окружного армирования, сборку подвергают пропитке путем обжатия. В результате обжатия смола начнет вытекать из стеклянной ровницы продольного армирования и пропитывает стеклянные волокна окружного армирования, уложенные по спирали. Затем осуществляют обработку сборки ультрафиолетовым облучением. После этого сборку направляют в последовательно установленные печи инфракрасного излучения для отверждения термореактивной смолы связующего при температуре в диапазоне от 80 до 120°С для активации воздействия ускорителя и катализатора на процесс полимеризации связующего. Затем с помощью второго экструдера на поверхность сборки наносят покрытие из термопластичной смолы, осуществляют процесс охлаждения с получением готовой трехслойной композитной трубы. Готовую композитную трубу непрерывно тянут тянущим устройством и автоматически обрезают до заданной длины. Композитные трубы по данному изобретению имеют высокую прочность, химическую стойкость и стойкость к истиранию. The formation of the circumferential reinforcement with respect to the continuous manufacturing method for composite fiberglass pipes is described in US Pat. No. 4,515,737, IPC: B29C47 / 02, published on 05/07/1985. As indicated in the description of the patent, the manufacture of composite fiberglass pipes is as follows. Using the first extruder, the mandrel tube is continuously extruded from a thermoplastic resin. The resulting mandrel tube is cooled with water. After curing the extruded mandrel pipe, its surface is treated with a blower to remove moisture. At the same time, glass fibers intended for longitudinal reinforcement are fed from crests located on the sides of the processing line, which are passed through a forming device to form the roving, and then sent to the impregnation bath to impregnate the roving with a thermosetting resin. The thermosetting resin is pre-mixed with a photopolymerization initiator, a catalyst and a polymerization accelerator and continuously introduced into the impregnation bath through a pump. To control the amount of resin in the impregnated roving use pinch rollers installed in the impregnation bath. Then, the roving is aligned axially along the surface of the mandrel tube and a roving with a binder is applied to the mandrel using a die. In order to increase the strength characteristics of the finished fiberglass pipe in the circumferential direction, the glass fibers are spirally wound around the surface of the axially reinforced mandrel pipe using a winding unit. The winding unit contains a faceplate on which spools with a supply of fiberglass for winding the circumferential reinforcement are installed around the circumference. The faceplate is mounted to rotate around the longitudinal axis of the manufactured composite pipe. The winding angle can vary from 30 to 90 degrees by changing the feed rate of the extruded mandrel pipe and the rotation speed faceplates of the winding unit. After spiral winding of glass fibers of circumferential reinforcement, the assembly is subjected to compression impregnation. As a result of the crimping, the resin will start to flow out of the glass roving of the longitudinal reinforcement and impregnates the glass fibers of the circular reinforcement laid in a spiral. Then carry out the processing of the assembly by ultraviolet radiation. After that, the assembly is sent to successively installed infrared radiation furnaces to cure the thermosetting resin of the binder at a temperature in the range from 80 to 120 ° C to activate the effect of the accelerator and catalyst on the binder polymerization process. Then, using a second extruder, a thermoplastic resin coating is applied to the assembly surface, the cooling process is carried out to obtain a finished three-layer composite pipe. The finished composite pipe is continuously pulled by a pulling device and automatically cut to a predetermined length. The composite pipes of this invention have high strength, chemical resistance and abrasion resistance.
Недостатком описанного способа является сложная и энергоемкая конструкция оборудования для намотки элементов окружного армирования. Указанное оборудование, должно обеспечивать обращение вокруг продольной оси формируемого изделия всего запаса материала стекловолокна с учетом материала пропитки, предназначенного для формирования окружного каркаса с расчетом, хотя бы на одни сутки непрерывной работы. Если уменьшить запас материала на шпулях планшайбы, то значительно увеличится количество остановок технологической линии по причине быстрого исчерпания расходного материала для поперечного армирования композиционных труб. Указанное обстоятельство снижает показатели непрерывности процесса изготовления и увеличивает количество отходов готовой продукции, возникающих при остановках оборудования.  The disadvantage of the described method is the complex and energy-intensive design of equipment for winding elements of circumferential reinforcement. The specified equipment should ensure the circulation around the longitudinal axis of the formed product of the entire stock of fiberglass material, taking into account the impregnation material, intended for the formation of a circular frame with the expectation of at least one day of continuous operation. If you reduce the supply of material on the spools of the faceplate, then the number of stops of the processing line will increase significantly due to the rapid exhaustion of consumables for the transverse reinforcement of composite pipes. This circumstance reduces the indices of continuity of the manufacturing process and increases the amount of finished product waste arising from equipment shutdowns.
Заявленное изобретение направлено на решение задачи по повышению производительности процесса изготовления многослойной полимерной армированной трубы и снижение себестоимости полученного продукта при снижении энергоемкости производства, а также упрощении оборудования.  The claimed invention is aimed at solving the problem of increasing the productivity of the manufacturing process of a multilayer polymer reinforced pipe and reducing the cost of the resulting product while reducing the energy intensity of production, as well as simplifying equipment.
При осуществлении заявленного изобретения поставленная задача решается за счет исключения необходимости создания сложного оборудования для обращения запаса материала армирующих элементов вокруг продольной оси изделия при изготовлении окружного армирования; уменьшение количества остановок технологической линии по причине исчерпания запаса расходного материала для окружного армирования, что повышает показатели непрерывности процесса изготовления и снижает количество отходов готовой продукции от остановки оборудования. In the implementation of the claimed invention, the problem is solved by eliminating the need to create sophisticated equipment for circulating the stock of material of reinforcing elements around the longitudinal axis of the product when manufacturing of district reinforcement; reduction in the number of stops of the processing line due to the exhaustion of supplies of supplies for the district reinforcement, which increases the continuity of the manufacturing process and reduces the amount of waste products from stopping the equipment.
Техническим результатом является повышение качества готовых изделий и расширение их ассортимента.  The technical result is to improve the quality of finished products and expand their range.
Повышение качества готовых изделий достигается путем снижения дефектов структуры многослойной полимерной армированной трубы.  Improving the quality of finished products is achieved by reducing structural defects in a multilayer polymer reinforced pipe.
Заявленный способ дополнительно улучшает условия для использования ленточных материалов в качестве материала окружного армирования композиционных труб, поскольку кинематика подачи расходного материала для окружного армирования предполагает использование только поперечного изгиба без продольного изгиба окружных армирующих элементов.  The claimed method further improves the conditions for the use of tape materials as the material of the circumferential reinforcement of composite pipes, since the kinematics of supplying consumables for the circumferential reinforcement involves the use of only transverse bending without longitudinal bending of the circular reinforcing elements.
Поставленная задача решается следующим образом.  The problem is solved as follows.
Заявлен способ получения многослойной полимерной армированной трубы, который является непрерывным и реализуется в течение единого технологического этапа. Способ включает спиральную навивку окружных армирующих элементов на обечайку трубчатой формы и последующее экструзионное нанесение на поверхность окружных армирующих элементов полимерной матрицы для формирования внешнего слоя корпуса трубы, охлаждение и нарезку трубы на отрезки заданной длины.  The claimed method of producing a multilayer polymer reinforced pipe, which is continuous and is implemented during a single technological stage. The method includes spiral winding of circumferential reinforcing elements onto a tubular-shaped shell and subsequent extrusion deposition on the surface of the circumferential reinforcing elements of a polymer matrix to form the outer layer of the pipe body, cooling and cutting the pipe into segments of a given length.
Причем перед операцией спиральной навивки осуществляют подачу окружных армирующих элементов на обводной ролик, выполненный с возможностью осуществления окружными армирующими элементами по меньшей мере одного витка по поверхности указанного ролика соосно виткам спиральной навивки, а после обводного ролика окружные армирующие элементы последовательно подают сначала на направляющий ролик, затем на прижимной ролик укладчика.  Moreover, before the operation of spiral winding, the peripheral reinforcing elements are fed to the bypass roller, configured to make the circumferential reinforcing elements at least one turn along the surface of the specified roller coaxially with the spiral windings, and after the bypass roller, the circumferential reinforcing elements are fed first to the guide roller, then on the pressure roller of the stacker.
Окружные армирующие элементы выполняют, преимущественно, на основе неметаллических материалов, которые перед навивкой предварительно подвергают пропитке жидким полимерным связующим, а после пропитки пропускают через формующую горячую фильеру и через зону нагрева для предварительной неполной полимеризации поверхностного слоя связующего. Обечайку в зону формирования каркаса направляют через отверстие в опоре подшипника обводного ролика, при этом соединение между собой обечайки и окружных армирующих элементов осуществляют под действием прижимного ролика за счет вьщавливания из армирующих элементов жидкого связующего и смачивания места соединения; после чего обечайку с навитым окружным армирующим элементом подают в зону нагрева, где осуществляют склеивание каркаса путем окончательной полимеризации связующего; затем обечайку с навитыми окружными армирующими элементами направляют в формующую полость экструдера, образованную указанной обечайкой и наружной формующей гильзой, при этом инжекцию полимера осуществляют через офсетную головку, установленную над упомянутой обечайкой с навитыми окружными армирующими элементами. The circumferential reinforcing elements are mainly based on non-metallic materials, which are preliminarily impregnated with a liquid polymer binder before winding, and after impregnation they are passed through a forming hot die and through a heating zone for preliminary incomplete polymerization of the surface layer of the binder. The shell in the formation zone of the frame is directed through the hole in the bearing support of the bypass roller, while the shell and the surrounding reinforcing elements are connected to each other under the action of the pressure roller by squeezing the liquid binder from the reinforcing elements and wetting the joint; after which the shell with the wound circumferential reinforcing element is fed into the heating zone, where the frame is glued by final polymerization of the binder; then the casing with the wound circumferential reinforcing elements is directed into the molding cavity of the extruder formed by the specified casing and the outer forming sleeve, while the polymer is injected through the offset head mounted above the casing with the wound circumferential reinforcing elements.
В заявленном способе обечайку трубчатой формы непрерывно формируют из полимерных материалов на первом экструдере, размещенном перед обводным роликом и установленном соосно ему, либо в качестве обечайки используют предварительно сформованную полимерную трубу.  In the inventive method, the tubular shell is continuously formed from polymeric materials on the first extruder located in front of the bypass roller and mounted coaxially with it, or a preformed polymer tube is used as the shell.
При необходимости увеличения диаметра формуемой многослойной полимерной армированной трубы обечайку перед входом во внутреннее отверстие обводного ролика обжимают вальцами с уменьшением наружного диаметра, а после выхода из обводного ролика нагревают для восстановления величины наружного диаметра обечайки, после этого осуществляют навивку на нее окружных армирующих элементов.  If it is necessary to increase the diameter of the molded multilayer polymer reinforced pipe, the casing is pressed into rollers before entering the inner hole of the bypass roller with a decrease in the outer diameter, and after exiting the bypass roller, it is heated to restore the outer diameter of the casing, then the circumferential reinforcing elements are wound onto it.
Для увеличения продольной прочности и жесткости многослойной полимерной армированной трубы перед операцией спиральной навивки осуществляют подачу на обечайку продольных армирующих элементов на основе неметаллических волокон, пропитанных жидким полимерным связующим, причем после пропитки продольные армирующие элементы, пропускают через формующую горячую фильеру и через зону нагрева для предварительной неполной полимеризации поверхностного слоя связующего; при этом продольные армирующие направляют на обечайку через отверстия в опоре подшипника обводного ролика, а соединение между собой продольных армирующих элементов и окружных армирующих элементов в местах взаимного пересечения осуществляют под действием прижимного ролика на операции спиральной навивки. В качестве окружных армирующих элементов в заявленном способе предпочтительно используют стекловолокно в виде ровницы, сформированное в жгуты. To increase the longitudinal strength and rigidity of the multilayer polymer reinforced pipe before the spiral winding operation, longitudinal reinforcing elements based on non-metallic fibers impregnated with a liquid polymer binder are fed to the shell, and after impregnation, the longitudinal reinforcing elements are passed through a forming hot die and through a heating zone for preliminary incomplete polymerization of the surface layer of the binder; while the longitudinal reinforcing is directed to the shell through the holes in the bearing support of the bypass roller, and the connection between the longitudinal reinforcing elements and the circumferential reinforcing elements at the points of mutual intersection is carried out under the action of the pressure roller on the spiral winding operation. As the circumferential reinforcing elements in the claimed method, fiberglass in the form of rovings formed into bundles is preferably used.
В качестве окружных армирующих элементов в заявленном способе возможно использование жгутов, сформированных из углеродного волокна, из базальтового волокна, из высокопрочного текстильного полиэфирного или полиамидного волокна и др.  As circumferential reinforcing elements in the claimed method, it is possible to use bundles formed from carbon fiber, from basalt fiber, from high-strength textile polyester or polyamide fiber, etc.
В качестве окружных армирующих элементов в заявленном способе возможно использование ленты из любого вида неметаллических волокон, например, из стекловолокна, из углеродного волокна, из базальтового волокна, из высокопрочного текстильного полиэфирного или полиамидного волокна.  As circumferential reinforcing elements in the claimed method, it is possible to use a tape of any kind of non-metallic fibers, for example, fiberglass, carbon fiber, basalt fiber, high-strength textile polyester or polyamide fiber.
В качестве продольных армирующих элементов в заявленном способе возможно использование жгутов или ленты из неметаллических волокон, а также металлической ленты или проволоки.  As longitudinal reinforcing elements in the inventive method, it is possible to use bundles or tape of non-metallic fibers, as well as a metal tape or wire.
В результате осуществления заявленного способа в качестве многослойной армированной трубы, предпочтительно, получают многослойную стеклопластиковую трубу, причем после охлаждения и нарезки изготовленной трубы на отрезки заданной длины на концах каждого отрезка трубы устанавливают законцовки, выполненные из полимерного материала в форме втулки с выступом на торце на внутренней поверхности полости втулки. При этом внутренний диаметр законцовки соответствует внешнему диаметру изготовленной трубы, а выступ закрывает армирующие элементы на торце трубы и позволяет осуществлять термосварку труб при изготовлении трубопровода.  As a result of the implementation of the claimed method, as a multilayer reinforced pipe, it is preferable to obtain a multilayer fiberglass pipe, and after cooling and cutting the manufactured pipe into segments of a given length at the ends of each pipe segment, ends made of a polymer material in the form of a sleeve with a protrusion on the end on the inner the surface of the cavity of the sleeve. In this case, the inner diameter of the tip corresponds to the outer diameter of the manufactured pipe, and the protrusion closes the reinforcing elements at the end of the pipe and allows heat sealing of the pipes in the manufacture of the pipeline.
Многослойную полимерную армированную трубу в соответствии с заявленным способом изготавливают, как показано ниже на примере изготовлении многослойной стеклопластиковой трубы.  A multilayer polymer reinforced pipe in accordance with the claimed method is made, as shown below on the example of manufacturing a multilayer fiberglass pipe.
При этом устройство для получения многослойной полимерной армированной трубы, включает в себя технологическую линию, состоящую из последовательно установленных устройств, взаимосвязанных по продольной оси получаемого изделия. Первым стоит экструдер, непрерывно формирующий обечайку трубчатой формы из полимерных материалов, далее установлен обводной ролик, за ним - укладчик окружных армирующих элементов, содержащий направляющий ролик и прижимной ролик, установленные на планшайбе с возможностью вращения вокруг продольной оси технологической линии. Далее установлен второй экструдер, система охлаждения, а также тянущий механизм и отрезной механизм. Причем катушка с материалом окружной арматуры расположена сбоку от продольной оси технологической линии перед обводным роликом. Вспомогательными элементами технологической линии являются средства для пропитки стекловолокна связующим, формующие фильеры и печи термообработки. Moreover, a device for producing a multilayer polymer reinforced pipe includes a production line consisting of sequentially installed devices interconnected along the longitudinal axis of the resulting product. The first is an extruder that continuously forms a tubular shell of polymer materials, then a bypass roller is installed, followed by a stacker of circumferential reinforcing elements containing a guide roller and a pressure roller a roller mounted on the faceplate with the possibility of rotation around the longitudinal axis of the processing line. Next, a second extruder, a cooling system, as well as a pulling mechanism and a cutting mechanism are installed. Moreover, the coil with the material of the circumferential reinforcement is located on the side of the longitudinal axis of the production line in front of the bypass roller. Auxiliary elements of the technological line are means for impregnating fiberglass with a binder, forming dies and heat treatment furnaces.
Многослойную полимерную армированную стекловолокном трубу получают следующим образом.  A multilayer polymer fiberglass reinforced pipe is obtained as follows.
Первый экструдер непрерывно формирует трубу-обечайку из полимерных материалов, которая в дальнейшем служит опорой для навивки на нее окружных армирующих элементов.  The first extruder continuously forms a pipe-shell made of polymer materials, which subsequently serves as a support for winding circumferential reinforcing elements onto it.
Заявленный способ может быть осуществлен с использованием различных видов полимеров для формирования тела (матрицы) трубы-обечайки, в частности с использованием полиэтилена, фторопласта, полиэфиркетона, полиэфирсульфона, полиуретана, термопластичных вулканизированных эластомеров, полиамидов и других полимеров.  The claimed method can be carried out using various types of polymers to form the body (matrix) of the shell pipe, in particular using polyethylene, fluoroplastic, polyetherketone, polyethersulfone, polyurethane, thermoplastic vulcanized elastomers, polyamides and other polymers.
Следует отметить отличительную особенность технологической линии, предусматривающую хранение окружной арматуры сбоку от ее продольной оси в стороне от линии расположения основного оборудования, и подачу окружной арматуры «со стороны», то есть в направлении, фактически, перпендикулярном продольной оси формируемого изделия, что позволяет обеспечить практически неограниченную во времени и объеме непрерывную работу технологической линии. Габариты катушки с запасом материала окружной арматуры не ограничены, что позволяет значительно увеличивать указанный запас материала окружной арматуры, повышать производительность, снижать себестоимость продукции.  It should be noted a distinctive feature of the production line, which provides for the storage of circumferential reinforcement to the side of its longitudinal axis, away from the location line of the main equipment, and the supply of circumferential reinforcement “from the side”, that is, in the direction that is actually perpendicular to the longitudinal axis of the formed product, which makes it possible to ensure practically unlimited in time and volume continuous operation of the production line. The dimensions of the coil with the supply of material of the circumferential reinforcement are not limited, which allows to significantly increase the specified supply of material of the circumferential reinforcement, to increase productivity, to reduce the cost of production.
Предварительно замоченный в эпоксидном связующем ровинг из стекловолокна, сматывается с указанной установленной с боку катушки, проходит через фильеру, формируясь в жгут заданной формы (круглый, овальный, в виде ленты и любой другой) и проходит сквозь печь предварительной подсушки (t = 90°С). Далее, подсушенный жгут делает на обводном ролике один виток и поступает на ролик укладчика, который уже укладывает жгут витками на трубу-обечайку с получением спирали из окружных армирующих элементов, прикладывая к жгуту усилие прижима для выдавливая из него неотвержденного связующего. A fiberglass roving pre-soaked in an epoxy binder is wound from the specified coil installed on the side, passes through a die, forming into a set of a predetermined shape (round, oval, in the form of a ribbon or any other) and passes through a preliminary drying oven (t = 90 ° С ) Further, the dried bundle makes one turn on the bypass roller and enters the stacker roller, which already stacks the bundle in turns on the shell pipe with obtaining a spiral from the circumferential reinforcing elements, applying a clamping force to the bundle for squeezing out an uncured binder from it.
Трубу-обечайку со спиралью из окружных армирующих элементов протягивают через печь окончательной полимеризации (t = 130°С) для осуществления процесса склеивания. Склеенный полуфабрикат входит в экструзионную головку для формирования полимерной матрицы наружной стенки многослойной трубы.  A shell pipe with a spiral of circumferential reinforcing elements is pulled through a final polymerization furnace (t = 130 ° C) to carry out the bonding process. The glued semi-finished product is included in the extrusion head to form a polymer matrix of the outer wall of the multilayer pipe.
При формовании матрицы наружной стенки расплавленный полимер перед дорном экструдера проходит по поверхности термостойкой неметаллической шайбы, а внутреннюю и внешнюю поверхности формуемой многослойной полимерной армированной трубы подвергают охлаждению, что позволяет получить заданную структуру полимерной матрицы с желаемым соотношением аморфной и кристаллической фазы.  When forming the matrix of the outer wall, the molten polymer in front of the extruder mandrel extends along the surface of the heat-resistant non-metallic washer, and the inner and outer surfaces of the molded multilayer polymer reinforced pipe are cooled, which allows to obtain the desired structure of the polymer matrix with the desired ratio of the amorphous and crystalline phase.
Полученная заявленным способом многослойная полимерная армированная труба в качестве полимерной матрицы наружной стенки может содержать термопласт или реактопласт, в частности, полимер, выбранный из группы, включающей: полиэтилен, фторопласт, полиэфиркетон, полиэфирсульфон, полиуретан, поливинилхлорид, полиамид, термопластичный вулканизированный эластомер.  The multilayer polymer reinforced pipe obtained by the claimed method as a polymer matrix of the outer wall may contain a thermoplastic or thermoset, in particular a polymer selected from the group consisting of: polyethylene, fluoroplast, polyethereketone, polyethersulfone, polyurethane, polyvinyl chloride, polyamide, thermoplastic vulcanized elastomer.
Комбинирование различных полимерных материалов при изготовлении обечайки и внешнего слоя многослойной армированной трубы расширяет ассортимент получаемых изделий. При этом обечайка и внешний слой многослойной армированной трубы могут быть изготовлены из одного и того же полимера или из разных видов полимеров.  The combination of various polymeric materials in the manufacture of the shell and the outer layer of the multilayer reinforced pipe expands the range of products. In this case, the shell and the outer layer of the multilayer reinforced pipe can be made of the same polymer or from different types of polymers.
В описанном примере в качестве полимерной матрицы трубы-обечайки и матрицы наружного слоя изготовленная труба содержит полиэтилен, ее ударная вязкость составляет не менее 427 кДж/м2, рабочее давление - не менее 40 Атм, а температурный режим эксплуатации находится в интервале от минус 50 до +95°С.  In the described example, the manufactured pipe contains polyethylene as the polymer matrix of the shell pipe and the matrix of the outer layer, its impact strength is not less than 427 kJ / m2, the working pressure is not less than 40 Atm, and the operating temperature range is from minus 50 to + 95 ° C.
Для наружного охлаждения формуемой полимерной армированной трубы используют хладагент, преимущественно, в виде тумана, полученного из сжатого воздуха и охлаждающей жидкости.  For external cooling of the molded polymer reinforced pipe, refrigerant is used, mainly in the form of fog, obtained from compressed air and coolant.
На охлажденное изделие воздействует тянущее устройство, продвигающее сформированную трубу к отрезному устройству. После отрезного устройства последовательно в направлении перемещения формируемой полимерной армированной трубы расположен рольганг, снабженный системой сбора охлаждающей жидкости и возврата ее в систему охлаждения. Рольганг подает нарезанные на отрезки заданной длины трубы на участок установки законцовок, где на концах каждого отрезка полученной трубы устанавливают законцовки, выполненные из полимерного неармированного материала. Законцовки изготавливают в форме втулки с выступом на торце, расположенном на внутренней стороне поверхности полости втулки. Внутренний диаметр законцовки соответствует внешнему диаметру изготовленной трубы, а выступ закрывает на торце трубы выходы армирующих элементов. A pulling device acts on the cooled product, advancing the formed pipe to the cutting device. After the cutting device, sequentially in the direction of movement of the formed polymer a reinforced pipe is a roller table equipped with a system for collecting coolant and returning it to the cooling system. The rolling table feeds cut into pieces of a given length of pipe to the installation site of the endings, where at the ends of each segment of the obtained pipe, endings made of polymer unreinforced material are installed. The endings are made in the form of a sleeve with a protrusion at the end located on the inner side of the surface of the sleeve cavity. The inner diameter of the tip corresponds to the outer diameter of the manufactured pipe, and the protrusion closes the exits of the reinforcing elements at the end of the pipe.
Заявленный способ значительно улучшает условия для использования ленточных материалов для окружного армирования многослойных труб, поскольку предложенная кинематика подачи расходного материала для поперечного армирования, предполагает использование только поперечного изгиба без продольного изгиба окружной арматуры.  The claimed method significantly improves the conditions for the use of tape materials for the circumferential reinforcement of multilayer pipes, since the proposed kinematics of the supply of consumables for transverse reinforcement involves the use of only transverse bending without longitudinal bending of the circumferential reinforcement.
Использование ленточной окружной арматуры, эквивалентной по площади поперечного сечения круглому жгуту, приводит к уменьшению толщины стенки трубы и к соответствующему снижению расхода полимера при сохранении прочности композиционной трубы.  The use of tape district reinforcement, equivalent in cross-sectional area to a round bundle, leads to a decrease in the wall thickness of the pipe and to a corresponding decrease in polymer consumption while maintaining the strength of the composite pipe.
Заявленная технология расширяет ассортимент получаемых изделий, позволяя сделать непрерывным процесс производства многослойной стеклопластиковой трубы.  The claimed technology expands the range of products obtained, making it possible to make the production process of multilayer fiberglass pipes continuous.
Причем, если требуется повышение продольной жесткости многослойной стеклопластиковой трубы, то к поперечному окружному армированию заявленный способ позволяет добавить продольное армирование. В этом случае после первого экструдера по бокам от технологической линии устанавливают катушки со стекловолокном прошедшем этап пропитки для получения элементов продольного армирования. Т.е. заранее замоченный в эпоксидном связующем ровинг из стекловолокна сматывается с указанной группы катушек, проходит через фильеру, формируясь в жгуты, затем подсушивается печью (t = 90°С). Сформированные и подсушенные жгуты из стекловолокна в виде продольных армирующих элементов направляют через периферийные отверстия в опоре подшипника обводного ролика и далее по направляющим равномерно перемещаются в продольном направлении под действием тянущего устройства, поступая в зону экструзии перемещаясь с экструдированной трубой обечайкой на выход из устройства. Перед зоной экструзии на продольные армирующие элементы укладчиком наматываются элементы окружного армирования, как показано выше, после чего проводятся последующие операции получения многослойной стеклопластиковой трубы. Moreover, if an increase in the longitudinal stiffness of a multilayer fiberglass pipe is required, the claimed method allows to add longitudinal reinforcement to the transverse circumferential reinforcement. In this case, after the first extruder, coils with fiberglass have been installed on the sides of the processing line after the impregnation step to obtain longitudinal reinforcement elements. Those. a fiberglass roving presoaked in an epoxy binder is wound from the indicated group of coils, passes through a die, forming into bundles, and then dried by an oven (t = 90 ° C). The formed and dried fiberglass harnesses in the form of longitudinal reinforcing elements are guided through peripheral holes in the bearing of the bypass roller and further along the guides they are uniformly moved in the longitudinal direction under the action of the pulling device, entering the extrusion zone moving with extruded pipe shell to exit the device. Before the extrusion zone, the circumferential reinforcement is wound on the longitudinal reinforcing elements by the stacker, as shown above, after which subsequent operations are carried out to obtain a multilayer fiberglass pipe.
Снижение показателей стадийности процесса изготовления повышает качество готовых изделий и снижает их себестоимость.  A decrease in the stages of the manufacturing process increases the quality of finished products and reduces their cost.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Способ получения многослойной полимерной армированной трубы, включающий спиральную навивку окружных армирующих элементов на обечайку и последующее экструзионное нанесение на них полимерной матрицы для формирования внешнего слоя корпуса трубы, охлаждение и нарезку трубы на отрезки заданной длины,  1. A method of obtaining a multilayer polymer reinforced pipe, including spiral winding of the circumferential reinforcing elements on the shell and subsequent extrusion deposition of a polymer matrix on them to form the outer layer of the pipe body, cooling and cutting the pipe into segments of a given length,
отличающийся тем, что перед операцией спиральной навивки осуществляют подачу окружных армирующих элементов на обводной ролик, установленный соосно с обечайкой и выполненный с возможностью осуществления окружными армирующими элементами по меньшей мере одного витка по поверхности указанного ролика соосно виткам спиральной навивки, а после обводного ролика окружные армирующие элементы последовательно подают сначала на направляющий ролик, затем на прижимной ролик укладчика,  characterized in that, before the spiral winding operation, the circumferential reinforcing elements are fed to the bypass roller mounted coaxially with the shell and configured to make at least one turn on the surface of said roller coaxially with the spiral windings, and after the bypass roller, the circumferential reinforcing elements sequentially fed first to the guide roller, then to the pressure roller of the stacker,
окружные армирующие элементы выполняют на основе неметаллических материалов, которые перед навивкой подвергают пропитке жидким полимерным связующим, а после пропитки пропускают через формующую горячую фильеру и через зону нагрева для предварительной неполной полимеризации поверхностного слоя связующего;  The circumferential reinforcing elements are made on the basis of non-metallic materials, which are subjected to impregnation with a liquid polymer binder before winding, and after impregnation they are passed through a forming hot die and through a heating zone for preliminary incomplete polymerization of the surface layer of the binder;
обечайку в зону формирования каркаса направляют через отверстие в опоре подшипника обводного ролика, при этом соединение между собой обечайки и окружных армирующих элементов осуществляют под действием прижимного ролика за счет вьщавливания из армирующих элементов жидкого связующего и смачивания им места соединения; после чего обечайку с навитым окружным армирующим элементом подают в зону нагрева, где осуществляют склеивание каркаса путем окончательной полимеризации связующего;  the shell in the formation zone of the carcass is sent through an opening in the bearing support of the bypass roller, while the shell and circumferential reinforcing elements are connected to each other under the action of the pressure roller by squeezing the liquid binder from the reinforcing elements and wetting the joint with it; after which the shell with the wound circumferential reinforcing element is fed into the heating zone, where the frame is glued by final polymerization of the binder;
затем обечайку с навитыми окружными армирующими элементами направляют в формующую полость экструдера, образованную указанной обечайкой и наружной формующей гильзой, при этом инжекцию полимера осуществляют через офсетную головку, установленную над упомянутой обечайкой с навитыми окружными армирующими элементами. then the casing with the wound circumferential reinforcing elements is directed into the molding cavity of the extruder formed by the specified casing and the outer forming sleeve, while the polymer is injected through the offset head mounted above the casing with the wound circumferential reinforcing elements.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обечайку в виде трубы непрерывно формируют из полимерных материалов на экструдере, размещенном перед обводным роликом и установленном соосно ему. 2. The method according to p. 1, characterized in that the casing in the form of a pipe is continuously formed from polymeric materials on an extruder placed in front of the bypass roller and mounted coaxially with it.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве обечайки используют предварительно сформованную полимерную трубу.  3. The method according to p. 1, characterized in that as a shell using a preformed polymer pipe.
4. Способ по любому из п. 2 или 3, отличающийся тем, что обечайку перед заходом во внутреннее отверстие обводного ролика обжимают вальцами с уменьшением наружного диаметра, а после выхода из обводного ролика нагревают для восстановления величины наружного диаметра обечайки, после этого осуществляют навивку на нее окружных армирующих элементов.  4. The method according to any one of p. 2 or 3, characterized in that the shell before entering the inner hole of the bypass roller is pressed with rollers to reduce the outer diameter, and after exiting the bypass roller, it is heated to restore the outer diameter of the shell, then winding onto her district reinforcing elements.
5. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что перед операцией спиральной навивки осуществляют подачу на обечайку продольных армирующих элементов на основе неметаллических волокон, пропитанных жидким полимерным связующим, причем после пропитки продольные армирующие элементы, пропускают через формующую горячую фильеру и через зону нагрева для предварительной неполной полимеризации поверхностного слоя связующего; при этом продольные армирующие направляют на обечайку через периферические отверстия в опоре подшипника обводного ролика, а соединение между собой продольных армирующих элементов и окружных армирующих элементов в местах взаимного пересечения осуществляют под действием прижимного ролика при осуществлении операции спиральной навивки.  5. The method according to p. 1, characterized in that before the spiral winding operation, longitudinal reinforcing elements based on non-metallic fibers impregnated with a liquid polymer binder are fed to the shell, and after impregnation, the longitudinal reinforcing elements are passed through a forming hot die and through a heating zone for preliminary incomplete polymerization of the surface layer of the binder; while the longitudinal reinforcing is directed to the shell through peripheral holes in the bearing of the bypass roller, and the connection between the longitudinal reinforcing elements and the circumferential reinforcing elements at the points of mutual intersection is effected by the pressure roller during the spiral winding operation.
5. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что в качестве окружных армирующих элементов используют стекловолокно.  5. The method according to p. 1, characterized in that fiberglass is used as circumferential reinforcing elements.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что в качестве окружных армирующих элементов используют стекловолокно в виде ровницы, сформированное в жгуты.  6. The method according to p. 5, characterized in that as the circumferential reinforcing elements use fiberglass in the form of rovings, formed into bundles.
7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что в качестве окружных армирующих элементов используют стекловолокно, сформированное в виде ленты.  7. The method according to p. 5, characterized in that as the circumferential reinforcing elements use fiberglass formed in the form of a tape.
8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что в качестве многослойной армированной трубы получают многослойную стеклопластиковую трубу.  8. The method according to p. 5, characterized in that as a multilayer reinforced pipe receive a multilayer fiberglass pipe.
9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что после охлаждения и нарезки изготовленной трубы на отрезки заданной длины на концах каждого отрезка трубы устанавливают законцовки, выполненные из полимерного материала в форме втулки с выступом на торце со стороны внутренней поверхности полости втулки, при этом внутренний диаметр законцовки соответствует внешнему диаметру изготовленной трубы а выступ закрывает армирующие элементы на торце трубы. 9. The method according to p. 1, characterized in that after cooling and cutting the manufactured pipe into pieces of a given length at the ends of each pipe piece, ends made of polymer material in the form of a sleeve are installed with a protrusion at the end from the inner surface of the sleeve cavity, while the inner diameter of the tip corresponds to the outer diameter of the manufactured pipe and the protrusion closes the reinforcing elements at the end of the pipe.
10. Многослойная полимерная армированная труба, отличающаяся тем, что она изготовлена способом по п.1.  10. A multilayer polymer reinforced pipe, characterized in that it is made by the method according to claim 1.
PCT/RU2016/000927 2016-12-26 2016-12-26 Method of producing a multi-layered reinforced polymer pipe WO2018124908A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2016/000927 WO2018124908A1 (en) 2016-12-26 2016-12-26 Method of producing a multi-layered reinforced polymer pipe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2016/000927 WO2018124908A1 (en) 2016-12-26 2016-12-26 Method of producing a multi-layered reinforced polymer pipe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018124908A1 true WO2018124908A1 (en) 2018-07-05

Family

ID=62709739

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2016/000927 WO2018124908A1 (en) 2016-12-26 2016-12-26 Method of producing a multi-layered reinforced polymer pipe

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2018124908A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113878056A (en) * 2021-09-07 2022-01-04 瓯亚管业有限公司 Novel modification formula of steel belt pipe

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU92405A1 (en) * 1950-06-21 1975-07-30 A device for making pipes of general purpose from various plastics.
SU651676A3 (en) * 1973-05-10 1979-03-05 Циба-Геги Аг (Фирма) Method of continuous manufacture of reinforced plastic pipe
US4515737A (en) * 1980-05-28 1985-05-07 Dainippin Ink and Chemicals Inc. Process for producing composite plastic pipe

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU92405A1 (en) * 1950-06-21 1975-07-30 A device for making pipes of general purpose from various plastics.
SU651676A3 (en) * 1973-05-10 1979-03-05 Циба-Геги Аг (Фирма) Method of continuous manufacture of reinforced plastic pipe
US4515737A (en) * 1980-05-28 1985-05-07 Dainippin Ink and Chemicals Inc. Process for producing composite plastic pipe

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113878056A (en) * 2021-09-07 2022-01-04 瓯亚管业有限公司 Novel modification formula of steel belt pipe

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4010054A (en) Thermoplastic filament winding process
US4078957A (en) Filament winding apparatus and method
DE3121241C2 (en) Method of manufacturing a composite plastic pipe from thermoplastic resin
US6395210B1 (en) Pultrusion method and device for forming composites using pre-consolidated braids
CN104690933B (en) A kind of process units and preparation method of thermoplasticity winded with reinforced plastic multiple tube
US3068133A (en) Method of and apparatus for manufacturing a reinforced plastic product
US3068134A (en) Method of making composite plastic pipe of reinforcing glass fibers
CN112157926B (en) Fiber reinforced composite material winding forming equipment and winding forming process thereof
CN103707496A (en) Tubular product formed by winding thermoplastic fiber and forming process thereof
RU2626039C1 (en) Method of seamless tubular body circumferential additional reinforcement formation, method of reinforced plastic producing (versions) and devices for implementation of indicated methods
JPH0232133B2 (en)
CN102990923B (en) A kind of preparation method of continuous fiber reinforced thermoplastic compound prepreg tape tubing
US20210261458A1 (en) System and method for manufacturing reinforcing elements for reinforced concrete
CN107775970B (en) Equipment for producing thermoplastic continuous fiber prepreg tape pipe and using method thereof
WO2018124908A1 (en) Method of producing a multi-layered reinforced polymer pipe
CN115871187B (en) Production line for circumferentially coating fibers and plastics on composite pipe
CN106764201A (en) A kind of enhanced tubing elbow and preparation method thereof
CN216914916U (en) Pultrusion workpiece production equipment and pultrusion workpiece
JP2006508821A (en) Method and apparatus for manufacturing a body and its manufactured product
JP6791686B2 (en) Manufacturing method and equipment for spiral high-strength fiber composite wire, and manufacturing method for high-strength fiber composite cable
GB1573877A (en) Formation of reinforced plastic tubing
DK162151B (en) PROCEDURE AND PLANT FOR THE MANUFACTURING OF FIBER Reinforced Hollow Plate Profiles
CN113829641A (en) Preparation device and method of continuous fiber reinforced thermoplastic resin composite material spiral rib
WO1998003326A1 (en) Reinforced products and method and apparatus for manufacturing same
CN110884166A (en) Fiber reinforced thermoplastic pipe, manufacturing system and method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16924921

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16924921

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1