СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНЫХ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ ТРУБ Российский патент 1994 года по МПК B29C53/56 B29L23/22 

Изобретение относится к изготовлению стеклопластиковых труб с внутренним герметизирующим термопластичным слоем и может быть использовано в отраслях промышленности, связанных с переработкой и транспортированием химически агрессивных сред.

Известны способы изготовления бипластмассовых труб путем экструдирования термопластичной трубы с толщиной стенки 3-5 мм, намотки плакирующего слоя из текстильного хлопчатобумажного материала или стеклоткани и формирования стеклопластикового слоя с последующим отверждением (1, 2).

Недостатком известных способов является недостаточная герметичность, большой расход термопластичных материалов и использование дорогостоящего сложного оборудования.

При этом недостаточная герметичность объясняется тем, что адгезионная связь термопластового слоя со стеклопластиковым осуществляется за счет механических сил сцепления плакирующего слоя, вдавливаемого в размягченную поверхность экструдируемой трубы.

Известен также способ изготовления стеклопластиковых труб с герметизирующим внутренним слоем из различных термопластичных пленок (полиэтиленовая, ПВХ, сополимера АВС, полиэтилентерефталатной или политетрафторэтиленовой) намотанного на оправку, спекании пленки, последующим формированием стеклопластикового слоя 3.

Недостатком этого способа является недостаточная герметичность труб из-за непрочного соединения внутреннего герметизирующего слоя со стеклопластиковым, особенно в местах нахлестки термопластичной пленки.

Известно, что для повышения герметичности пленочных материалов, повышают их адгезионные свойства путем обработки их поверхности хромовой смесью, обжигом окисляющим пламенем или электрическим способом (например, коронным тлеющим разрядом), что позволяет придать шероховатость поверхности и значительно увеличить механическую адгезию.

Однако, способы обработки поверхности пленки трудоемки, в ряде случаев оказывают вредное влияние на здоровье работающих.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является способ изготовления герметичных труб из стеклопластика, включающий намотку на оправку термопластичной пленки из сополимера акрилонитрилбутадиенстирола, формирование стеклопластиковых слоев с последующим отверждением.

Известный способ позволяет повысить герметичность трубы за счет обработки мест нахлеста термопластичной пленки инициирования ненасыщенным полиэфирным связующим. Однако, герметичность трубы ограничена, т. е. при длительной эксплуатации, особенно при перепадах температуры, клеевая прослойка в местах нахлеста пленки растрескивается или отслаивается, ввиду ее незначительного относительного удлинения.

Кроме того, обработка пленки сопряжена с трудностями, т. е. кромки пленки нужно предварительно обезжирить, просушить, нанести строго дозированное количество клея.

Цель изобретения - повышение герметичности и упрощение технологического процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления герметичных стеклопластиковых труб, включающем намотку на оправку термопластичной пленки, формирование стеклопластиковых слоев с последующим отверждением, в качестве термоплас- тичной пленки используют полиолефиновую адгезионно-активную пленку с двусторонним модифицированием поверхностей с прочностью склейки не менее 130 кг/см², при этом пленка имеет толщину 100-150 мкм. Пленка может быть расположена между стеклопластиковыми слоями.

Адгезионно-активная пленка (ААП) изготавливается из термопластичной, например полиэтиленовой, полипропиленовой пленки, путем радиационно-химического модифицирования на ускорителях электронов с развернутым пучком. В качестве модифицирующего агента используют композицию на основе метакриловой кислоты (МАК). Результатом модифицирования является прививка к приповерхностному слою пленки мономерной композиции на основе МАК и осуществление процесса сополимеризации под действием облучения ускорителем электронов.

Таким образом, использование полиолефиновой адгезионно-активной пленки в процессе изготовления герметичных стеклопластиковых труб, позволяет достигнуть химической связи между сополимеризованным слоем ААП и связующим стеклопластика. На поверхности ААП после облучения содержится необходимая концентрация полярных групп сополимера, обеспечивающего его гидрофильность, и связующее полностью заполняет пористое покрытие, обеспечивающее необходимый контакт ААП и связующего стеклопластика.

Образовавшийся при сополимеризации диффузионный слой привитого сополимера осуществляет плавный переход от свойств чисто пленочного полимера к свойствам связующего. Отсутствие резкого перехода от свойств высокоэластичного полимера пленки к сополимеру поверхностного слоя пленки, находящегося в стеклообразном состоянии, обеспечивает их совместимость и надежность адгезионных соединений, а следовательно, и повышение герметичности труб за счет изолирующих свойств.

П р и м е р 1. На вращающуюся секторную оправку О 150 мм станка непрерывной намотки СНИТ-14 был намотан один слой с нахлестом 4 мм адгезионно-активной полиэтиленовой пленки (ААПП) с двойным модифицированием (ТУ N 6-26-02102332-18-89) толщиной 100 мкм шириной 32 мм с прочностью склейки 13,0 МПа. Перед укладкой витков пленки на их наружную поверхность был нанесен валиком слой эпоксидного связующего марки ЭЛ-20 (ГОСТ 10578-84). На слой ААПП наматывали под углом 54^о30' пропитанные этим же эпоксидным связующим стеклоровинги (ГОСТ 17139-79) для формирования конструкционного слоя. Снаружи трубу обмотали слоем пропитанного тем же эпоксидным связующим стекловолокнистого материала марки МПС-А-35 (ТУ 6-11-403-84). Сформированную трубу отвердили.

П р и м е р 2. Изготовление стеклопластиковой трубы осуществляли аналогично примеру 1, но в качестве термопластичной пленки использовали адгезионно-активную полипропиленовую пленку (ТУ 6-05-1105-78) с двусторонним модифицированием с прочностью склейки 15,0 МПа толщиной 150 мкм и шириной 32 мм.

П р и м е р 3. Герметизирующий слой формировали из адгезионно-активной полиэтиленовой пленки аналогично примеру 1. Стеклопластиковые слои формировали следующим образом: 1-ый слой - два слоя поверхностного стекловолокнистого мата МПС-А-35 (ТУ 6-11-404-84), пропитанного полиэфирным связующим на основе смолы ПН-16 (ОСТ 6-05-431-78)
2-ой слой - стеклоровинг РБН-10-25-4П (ГОСТ 17139-79), пропитанный тем же полиэфирным связующим, уложенный радиально.

3-ий слой - два слоя адгезионно-активной полиэтиленовой пленки с двусторонним модифицированием, уложенных с перекрытием мест стыка, пропитанных в ванне со связующим с двух сторон.

4-ый слой - слой стекломата ИБ-10/30-450/120/-9/1 (ГОСТ 17139-79)
5-ый слой - как слой 2
6-ой слой - аналогичен примеру 1.

П р и м е р 4 (прототип). На вращающуюся оправку наматывали слой термопластичной ленты из сополимера акрилонитрил- бутадиенстирола шириной 150 мм, толщиной 0,5 мм с нахлестом 20 мм. Места нахлеста покрывали этиленгликольмалеинатфталатом в диметакрилаттриэтиленгликоле (НПС-609-21М), инициированным гидроперекисью изопропилбензола и ускорителем НК-2 (раствор нафтената кобальта в стироле, содержащий 1,67% металлического Co⁺⁺), взятых в соотношении на 100 мас. ч. смолы 4 вес. ч. гидроперекиси изопропилбензола и 5 мас. ч. ускоритель НК-2, затем формовали конструкционный стеклопластиковый слой аналогично примеру 1.

Результаты испытаний по примерам 1-5 представлены в таблице.

Поскольку модифицирование снижает прочность пленки на 20%, то нижние пределы прочности склейки в 13,0 МПа и толщины в 100 мкм обуславливается допустимыми для сохранения прочности изделия при эксплуатации.

Толщина пленки более 150 мкм нецелесообразна, т. е. необоснованно увеличивается расход материала.

Анализ таблицы результатов испытаний стеклопластиковых труб показывает, что герметичность по предлагаемому способу увеличивается на 20-70%.

Кроме того, по сравнению с прототипом уменьшается расход полимерных материалов, упрощается используемое оборудование.

Использование: изобретение относится к технологии изготовления стеклопластиковых труб, которые могут быть использованы для транспортировки химически агрессивных сред. Сущность изобретения: при изготовлении стеклопластиковых труб путем намотки на оправку герметизирующего слоя из термопластичной пленки, стеклопластиковых слоев с последующим отверждением, в качестве термопластичной пленки используют полиолефиновую адгезионно-активную пленку (ПААП) с двусторонним модифицированием поверхностей с прочностью склейки не менее 13,0 МПа и толщиной 100 - 150 мкм, которая может быть размещена между стеклопластиковыми слоями как дополнительный герметизирующий барьер. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГЕРМЕТИЧНЫХ СТЕКЛОПЛАСТИКОВЫХ ТРУБ, включающий намотку на оправку термопластической пленки, формирование стеклопластиковых слоев с последующим отверждением, отличающийся тем, что в качестве термопластичной пленки используют полиолефиновую адгезионно-активную пленку с двусторонним модифицированием поверхностей с прочностью склейки не менее 13,0 МПа. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве термопластичной пленки используют полиолефиновую адгезионно-активную пленку толщиной 100 - 150 мкм. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что полиолефиновую адгезионно-активную пленку дополнительно размещают между стеклопластиковыми слоями.