Способ изготовления химически стойкой трубы из полимерного композиционного материала

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ХИМИЧЕСКИ СТОЙКОЙ ТРУБЫ ИЗ ПОЛИМЕРНОГО КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА(71) Заявитель Учреждение образования Мозырский государственный педагогический университет имени И.П. Шамякина(72) Авторы Валетов Валентин Васильевич Колдаева Светлана Николаевна Васюта Валентин Алексеевич Екименко Алексей Николаевич Колдаев Юрий Николаевич Колдаев Олег Юрьевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Мозырский государственный педагогический университет имени И.П. Шамякина(56)2015909 1, 1994.1271699, 1972.4-33976 , 1992.63-95938 , 1988.7-52245 , 1995.2111120 1, 1998.1479294 1, 1989.2234411 1, 2004.1659217 1, 1991. МАЛЛИНСОН Дж. Применение изделий из стеклопластиков в химических производствах. - М. Химия, 1973. С. 34, 68-71.715522, 1980.(57) Способ изготовления химически стойкой трубы из полимерного композиционного материала, включающий формирование стеклопластиковых слоев путем намотки на вращающуюся секторную оправку стеклонитей с нанесением на них эпоксидного связующего и последующее отверждение, отличающийся тем, что стеклонить перед намоткой пропускают через термокамеру, разделенную перегородками на три емкости, при этом в первой емкости при температуре 600-700 С отжигают замасливатель с поверхности стеклонити,во второй емкости при температуре 30-40 С на поверхность стеклонити наносят раствор эластомера в количестве, обеспечивающем содержание эластомера в композиционном материале 0,2-0,5 мас. , а в третьей емкости при температуре 90-100 С удаляют растворитель и оплавляют эластомер на поверхности стеклонити. Изобретение относится к технологии производства стеклополимерных труб, которые могут быть использованы для транспортировки химически активных сред на предприятиях по добыче и производству калийных удобрений и других, где требуется транспортировать химически агрессивные среды. Известен способ изготовления бипластмассовых труб путем экструдирования термопластичной трубы с толщиной стенки 3-5 мм, намотки плакирующего слоя из стеклоткани и формирования стеклопластикового слоя с последующим отверждением 1. 13479 1 2010.08.30 Недостатком этого способа является высокий расход термопластичных материалов,сложность и трудоемкость технологического процесса. Кроме того, изделия, полученные указанным способом, обладают недостаточной герметичностью, поскольку адгезионная связь термопластового слоя со стеклопластиковым осуществляется преимущественно за счет механических сил сцепления плакирующего слоя, вдавливаемого в размягченную поверхность экструдируемой трубы. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления герметичных труб из стеклопластика, включающий намотку на оправку термопластичной пленки и формирование стеклопластиковых слоев путем намотки на оправку стеклонитей с нанесением эпоксидного связующего и последующим отверждением в термокамере. В качестве термопластичной пленки используют полиолефиновую адгезионно-активную пленку с двусторонним модифицированием поверхностей с прочностью склейки не менее 13,0 МПа. Толщина пленки 100150 мкм. Перед намоткой пленка подвергается радиационно-химическому модифицированию на ускорителях электронов с развернутым пучком 2. Недостатком описанного способа является сложность и повышенная вредность технологического процесса, низкие показатели прочности и химстойкости изделий при транспортировке растворов хлористого натрия и хлористого калия. Цель изобретения - повышение механической прочности и химстойкости изделий,снижение вредности производства и упрощение технологического процесса. Для достижения поставленной цели предлагается способ изготовления химически стойкой трубы из полимерного композиционного материала, включающий формирование стеклопластиковых слоев путем намотки на вращающуюся секторную оправку стеклонитей с нанесением на них эпоксидного связующего и последующее отверждение. Стеклонить перед намоткой на вращающуюся секторную оправку станка пропускают через термокамеру, разделенную перегородками на три емкости. В первой емкости поддерживают температуру 600-700 С. При прохождении через эту емкость происходит отжиг парафинового замасливателя на поверхности стеклонити, содержание замасливателя снижается до 0,9-1,0 вес. . Во второй емкости, заполненной раствором эластомера (латекса или поливинилбутираля), поддерживают температуру 30-40 С, при которой эластомер (латекс или поливинилбутираль) равномерно распределяется по поверхности стеклонити в количестве, обеспечивающем содержание эластомера в композиционном материале 0,2-0,5 мас. . В третьей емкости поддерживают температуру в пределах 90-100 С, при которой происходит удаление растворителя и оплавление эластомера на поверхности стеклонити. После прохождения термокамеры стеклонить подается на вращающуюся секторную оправку станка непрерывной намотки, где происходит формирование конструкционного слоя из стеклонити и связующего с последующим отверждением и снятием готовой трубы с оправки. Пример 1. Стеклонить из бесщелочного стекловолокна -6/300 пропускается через термокамеру с тремя емкостями. В первой емкости при температуре 600-700 С в течение 10-15 с происходит удаление парафинового замасливателя с поверхности стеклонити. Содержание замасливателя снижается с 2,5 до 0,9-1,0 вес. , после чего стеклонить проходит вторую емкость, заполненную 5 спиртовым раствором поливинилбутираля. Температура в емкости поддерживается в пределах 30-40 С. Далее стеклонить, покрытая раствором поливинилбутираля, проходит третью камеру, где при температуре 90-120 С происходит удаление растворителя и оплавление поливинилбутираля на поверхности стеклонити. При этом содержание поливинилбутираля в композиции составляет 0,2-0,5 вес. . Из термокамеры стеклонить подается на вращающуюся оправку 150 мм секторного станка непрерывной намотки СНИГ-14, где происходит формирование конструкционного слоя из стеклонити и нанесенного эпоксидного связующего марки ЭД-20 с последующим 2 13479 1 2010.08.30 отверждением и снятием трубы с оправки станка. Таким образом формируется труба с толщиной стенки 10 мм. Пример 2. Изготовление стеклопластиковой трубы осуществляли аналогично примеру 1. Во второй емкости термокамеры поверхность стеклонити покрывали латексом на основе бутадиеннитрильного каучука с содержанием 40 акриловой кислоты. Содержание латекса в композиции находилось в пределах 0,3-0,45 вес. . Пример 3. Изготовление стеклопластиковой трубы осуществляли аналогично примерам 1 и 2, но без прокаливания стеклонити и без формирования на ее поверхности слоя эластомера. Результаты испытаний стеклопластиковых труб, полученных по примерам 1-3, приведены в таблице. Заявляемого Известного Пример 1 Пример 2 Пример 3 Герметичность при температуре 20 С, МПа 14,2 13,3 10,9 Герметичность при температуре 80 С, МПа 13,6 12,8 10,0 Предел прочности при статическом изгибе, МПа 140,9 134,7 109,1 Коэффициент диффузии химических реагентов в образец трубы 103 см/см 2 с 2 раствор гидроокиси натрия 6,7 7,8 21,9 Наименование показателей Анализ результатов испытаний стеклопластиковых труб (табл. 1) показывает, что герметичность труб, изготовленных предлагаемым способом, увеличивается на 20-30 , предел прочности при статическом изгибе на 20 - 25 , значительно повышается стойкость к химическим реагентам. Источники информации 1. А.с. СССР 216241, МПК 29 53/56, 1983. 2. Патент РФ 2015909, МПК 29 53/56, 1994. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3