PL180789B1 - Kształtka rurowa z tworzywa termoplastycznego - Google Patents

Abstract

1 . Ksztaltka rurowa z tworzywa termoplastycznego, zwlaszcza poholefiny lub polimeru styrenu, wytwarzana metoda wytlaczania, wtrysku lub rozdmuchiwania, do tloczenia cieczy w systemie rur kanalizacyjnych, przy czym rura lub ksztaltka rurowa ma, w wyniku dodania odpowiedniego wypelniacza, gestosc od 1,4 do 2,7 g/cm3, znam ienna tym, ze grubosc scia- nek rur 1 ksztaltek rurowych, zawierajacych wypelniacz, jest co najwyzej równa jednej trzy- dziestej drugiej ich srednicy zewnetrznej, a ciezar jednego metra wynosi co najwyzej 3 kg. PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest kształtka rurowa z tworzywa termoplastycznego, zwłaszcza poliolefiny lub polimeru styrenu, wytwarzana metodą wytłaczania, wtrysku lub rozdmuchiwania, do tłoczenia cieczy w systemie rur kanalizacyjnych, przy czym rura lub kształtka rurowa ma, w wyniku dodania odpowiedniego wypełniacza, gęstość od 1,4 do 2,7 g/cm3.

Izolacja dźwiękowa odgrywa coraz bardziej znaczącą rolę, zwłaszcza przy budowie domków jedno- lub wielorodzinnych, szpitali i domów starców oraz temu podobnych obiektów budowlanych. Jedno z ważniejszych źródeł dźwięku stanowią urządzenia sanitarne, które jednocześnie przyczyniają się w dużym stopniu do rozprzestrzeniania się dźwięku w budynkach. Istotną rolę odgrywają przy tym rury odpływowe, które odprowadzają ścieki od poszczególnych użytkowników i doprowadzają je do głównego kanału przyłączowego w celu odprowadzenia wody.

Do stanu techniki zaliczają się tutaj z jednej strony rury o stosunkowo cienkich ściankach, wykonane z, nie zawierających wypełniaczy lub jedynie niewielką ich ilość, tworzyw termoplastycznych, jak polichlorek winylu, polipropylen lub polietylen, które mają niewystarczające własności dźwiękochłonne. Z drugiej strony znajdują tu zastosowanie także, mające znacznie grubsze ścianki, rury z odlewów metalowych, z zawierającego wypełniacze mineralne polipropylenu lub wielowarstwowe rury polimerowe, których ciężar na metr jest kilkakrotnie wyższy niż w przypadku opisanych uprzednio rur cienkościennych.

Tego rodzaju rura odpływowa jest znana z europejskiego zgłoszenia patentowego nr0386517A1. Rura ta jest wykonana zazwyczaj z polichlorku winylu lub polietylenu. Dla polepszenia własności dźwiękochłonnych opisana rura odpływowa składa się z rury wewnętrznej i otaczającego tę rurę płaszcza zewnętrznego. Gęstość płaszcza zewnętrznego jest przy tym większa niż gęstość rury wewnętrznej. W porównaniu ze znanymi jednowarstwowymi rurami z two180 789 rzyw sztucznych ta znana rura wielowarstwowa daje znaczne ograniczenie rozprzestrzeniania się dźwięku, przy czym płaszcz zewnętrzny służy jako izolacja dźwiękochłonna, w której tłumi się dźwięki wytwarzane przez elementy stałe i medium. Fale dźwiękowe, istniejące wewnątrz rury odpływowej lub powstające w miejscach uderzeń lub zakrzywień, są przy tym załamywane i /lub odbijane na płaszczu zewnętrznym, w związku z czym na zewnątrz przedostaje się jedynie ich niewielka część. Niekorzystny w tym rozwiązaniu jest fakt, że rurę wielowarstwową wykonuje się z dwóch różnych materiałów. Ten proces wytwarzania jest kosztowny, ponadto zaś wzajemne połączenie dwóch rur wymaga w tym przypadku większych nakładów niż ma to miejsce w przypadku przewodu rurowego złożonego z rur jednowarstwowych. Również odzyskiwanie takiej rury kompozytowej jest albo w ogóle niemożliwe, albo bardzo skomplikowane.

Z europejskiego zgłoszenia patentowego nr 0 342 181 A1 znana jest ponadto kształtka rurowa z tworzywa sztucznego, która także zawiera kilkuwarstwowy korpus. Dla polepszenia własności dźwiękochłonnych korpus ten składa się z rury zewnętrznej i rury nośnej dla medium, które to rury charakteryzują się zazwyczaj różnymi wytrzymałościami na zginanie. Pomiędzy rurą zewnętrzną i rurą nośną dla medium znajduje się warstwa pośrednia, która także składa się z jednej lub kilku warstw. Wprawdzie wymaganą dźwiękochłonność można osiągnąć również za pomocą takiej kilkuwarstwowej rury, koszty wytwarzania w tym przypadku są jednak znaczne, większe nawet niż w przypadku rury dwuwarstwowej według europejskiego zgłoszenia patentowego nr0386517A1. Również ta dwuwarstwowa rura sprawia trudności przy odzyskiwaniu surowców.

Wreszcie z niemieckiego wzoru użytkowego nr 87 18 020 U1 znana jest rura z tworzywa sztucznego, w której rezygnuje się z kilkuwarstwowości, dążąc jednocześnie do zoptymalizowania własności dźwiękochłonnych. Cel ten osiąga się, dodając do tworzywa sztucznego wypełniacz o wyższej gęstości. Dzięki temu wypełniaczowi wytwarzana metodą wytłaczania lub wtrysku kształtka rurowa osiąga gęstość od 1,4 do 2,7 g/cm³1 ciężar na jednostkę powierzchni równy co najmniej 8 kg/m². Na podstawie tych danych w przypadku rury DN 125 osiąga się ciężar jednego metra równy około 4,3 kg, zaś w przypadku rury DN 70 ponad 2 kg.

Ten wysoki ciężar rur lub kształtek rurowych utrudnia transport i manipulacje, zwłaszcza w przypadku trudno dostępnych miejsc montażu.

Kolejną wadą tej znanej kształtki rurowej jest to, że do osiągnięcia ciężaru powierzchniowego równego co najmniej 8 kg/m2 wymagane są stosunkowo duże grubości ścianek. W przypadku dostępnych na rynku rur, wytwarzanych według powyższego wzoru użytkowego, w kształtkach rurowych Dn 100 grubość ścianki wynosi na przykład 5,3 mm. Powoduje to wysokie zużycie osnowy i wypełniacza, a zatem zwiększenie kosztów materiałowych. Ponadto typowe narzędzia, stosowane do obróbki rur cienkościennych, jak obcinarki lub temu podobne, albo w ogóle nie nadają się do rur o zwiększonej grubości ścianek, albo ich zastosowanie pociąga za sobą nieproporcjonalnie wysokie koszty.

Aby również przy zwiększonej grubości ścianek zapewnić, niezbędną do osiągnięcia wymaganego przekroju wewnętrznego, średnicę wewnętizną należy co najmniej w niektórych typach rur zwiększyć średnicę zewnętrzną, na przykład w DN 70 o 4%, a w DN 125 nawet o 8%. Zwłaszcza w często montowanych instalacjach naściennych, w których przeprowadzenie przewodów rurowych jest problematyczne z uwagi na ograniczoną przestrzeń, takie zwiększenie średnicy zewnętrznej jest wyjątkowo niekorzystne. Kolejną wadę stanowi skomplikowana technologia formowania elementów złącznych, na przykład, rowkowanych złączek, na wytłaczanych kształtkach rurowych.

Jako kolejną wadę należy wymienić fakt, że rury i kształtki rurowe według niemieckiego wzoru użytkowego nr DE 87 18 020 U1 są z uwagi na skład materiału w tak dużym stopniu wypełnione wypełniaczem mineralnym, że konieczne jest wprowadzenie dodatków zapewniających ich niepalność. Odpowiednio do tego dostępne dotychczas w handlu rury i kształtki rurowe są zaliczane jedynie do klasy niepalności B2 według DIN 4102.

Punktem wyjścia dla rozwiązań ze stanu techniki jest opisane w literaturze założenie, że własności dźwiękochłonne wzrastają wraz ze wzrostem masy wszystkich, uczest4

180 789 niczących w izolacji dźwiękowej, elementów konstrukcyjnych i że zależność ta może być bez ograniczeń przenoszona na różne systemy odpływowe.

Opinia ta została przedstawiona na przykład w niemieckim zgłoszeniu wzoru użytkowego nr DE 87 18 020 U1, przy czym przyjęto tam dodatkowe założenie, że poziom dźwięku zmniejsza się logarytmicznie wraz ze wzrostem ciężaru powierzchniowego.

Również w specjalistycznym czasopiśmie „Technique de 1'Ingenieur (Construction)”, wydanie grudzień 1972, na stronach C-1115-1 i C-1115-2 podane zostały wyniki pomiarów, które potwierdzają tę zależność logarytmiczną.

W publikacji „Noise Abatement” C. Duerden, Butterworths, London 1970, na stronach 30-31 podano co najmniej jedną, w przybliżeniu logaryt^mii^i^mą zależność.

Już w roku 1961 w „L'Acoustique des Batiments” R. Lehmanna, na stronach 28-31 wykazana została, w przybliżeniu odwrotnie logarytmiczna, zależność pomiędzy ciężarem powierzchniowym i własnościami dźwiękochłonnymi w zakresie częstotliwości od 125 do 4.000 Hz.

Celem wynalazku jest wyeliminowanie wad znanego stanu techniki, zwłaszcza zaś zaproponowanie jednowarstwowej, dźwiękochłonnej rury odpływowej lub stosowanej do jej wytwarzania kształtki, która przy zachowaniu optymalnych własności dźwiękochłonnych może być wytwarzana w zakresie grubości ścianek przewidzianych dla nieizolowanych rur odpływowych.

Kształtka rurowa z tworzywa termoplastycznego, zwłaszcza poliolefiny lub polimeru styrenu, wytwarzana metodą wytłaczania, wtrysku lub rozdmuchiwania, do tłoczenia cieczy w systemie rur kanalizacyjnych, przy czym rura lub kształtka rurowa ma, w wyniku dodania odpowiedniego wypełniacza, gęstość od 1,4 do 2,7 g/cm³, według wynalazku charakteryzuje się tym, że grubość ścianek rur i kształtek rurowych, zawierających wypełniacz, jest co najwyżej równajednej trzydziestej drugiej ich średnicy zewnętrznej, a ciężarjednego metra wynosi co najwyżej 3 kg.

Korzystnie, średnia wielkość ziarna wypełniacza jest mniejsza niż 1pm.

Korzystnie, wypełniacz stanowi mieszanina siarczku cynku i siarczanu baru.

Korzystnie, stosunek średnicy zewnętrznej do grubości ścianki wynosi od 35:1 do 42:1.

Korzystnie, wypełniacz zawiera co najmniej 30% cząstek o wielkości ziarna większej niż 1 pm.

Korzystnie, wypełniacz ma względną zdolność rozjaśniania powyżej 22 według DIN 53775 i współczynnik załamania równy co najmniej 2.

Korzystnie, ciężarjednego metra jest co najwyżej równy 2,5 kg.

W przeciwieństwie do rozwiązań znanych ze stanu techniki wynalazek opiera się na założeniu, że odwrotnie logarytmiczna zależność pomiędzy ciężarem (powierzchniowym) i własnościami dźwiękochłonnymi nie może być bez badań przenoszona bezpośrednio na związki, którym podlega rozprzestrzenianie się dźwięku w budynkach. Za punkt wyjścia przyjęto zwłaszcza to, że elementami budowlanymi, stanowiącymi właściwą przyczynę powstawania powietrznych fal dźwiękowych, nie są rury odpływowe, lecz ściany i stropy pomieszczeń, do których dochodzą dźwięki. Te stropy i ściany są bezpośrednio lub pośrednio wprawiane w drgania przez drgające kształtki rurowe instalacji kanalizacyjnej. Wychodząc z założenia, że zwiększona masa kształtek rurowych może przyczyniać się do tego, że przy określonych drganiach kształtek rurowych energia drgań, przenoszona na łączące się z nimi stropy i ściany, może również ulegać zwiększeniu, cały system istotny z punktu odbioru dźwięku przez mieszkańców poddano szczegółowym badaniom.

Istotną cechą w porównaniu do stanu techniki jest takie określenie wymiarów, według którego stosunek średnicy zewnętrznej do grubości ścianki (nazwany w skrócie „SDR”) wynosi co najmniej 32:1. W ten sposób można wytwarzać rury o stosunkowo cienkich ściankach, które przy zastosowaniu wypełniaczy według wynalazku mają bardzo dobre własności dźwiękochłonne, połączone z takimi zaletami, jak łatwość manipulacji i podatność na przeróbkę. Ograniczenie ciężaru jednego metra rury lub kształtki rurowej do 2,5 kg powoduje dalsze ułatwienie operowania tymi wyrobami.

180 789

Kształtki rurowe według wynalazku charakteryzują się następującymi własnościami:

	SDR	Ciężar 1 metra	Grubość ścianki
DN 70	33	0,7-1,1 kg	1.9-2.3 mm
DN 100	35	1,5-2,2 kg	2,7-3,2 mm
DN 125	35	1,8-2,8 kg	3,11.3.(6 mm

Dla uzyskania optymalnych własności dźwiękochłonnych, korzystne wydaje się zastosowanie wypełniaczy o średniej wielkości ziarna mniejszej niż 1 pm lub o zawartości mniej niż 30% cząstek o wielkości ziarna większej niż 1 pm. Jako wypełniacz szczególnie korzystna okazała się mieszanina siarczku cynku i siarczanu baru. Przy dodaniu na przykład 66% tej mieszaniny gęstość rur lub kształtek wynosi 1,9 g/cm³. Z leżącego u podstaw wynalazku stosunku grubości ścianek do średnic wynika znaczne zmniejszenie, w porównaniu do stanu techniki, ciężaru powierzchniowego, który na przykład dla rury DN 100 wynosi 5,1 kg/m² w porównaniu z 9,8 kg/m2 według stanu techniki. Podobne rezultaty uzyskuje się dla innych nominalnych wymiarów rur.

Przy użyciu mieszaniny polimerów wyjściowych i wypełniaczy według wynalazku można wytwarzać rury i kształtki rurowe o stosunkowo cienkich ściankach, które mogą posłużyć do montowania instalacji rurowych o znacznie lepszych własnościach dźwiękochłonnych niż ma to miejsce w ramach stanu techniki. Tak na przykład własności dźwiękochłonne można, w porównaniu do rozwiązania opisanego w niemieckim zgłoszeniu wzoru użytkowego nr DE 87 18 020 U1, zwiększyć przeciętnie o 4 dB. Na podstawie teorii leżących u podstaw stanu techniki należałoby raczej oczekiwać pogorszenia własności dźwiękochłonnych, ponieważ opisane w nich rury mają znacznie grubsze ścianki niż wytwarzane według wynalazku. Rezultaty badań potwierdziły jednak w zupełności słuszność założeń przyjętych w ramach wynalazku.

Ponadto dzięki zmniejszeniu grubości ścianek - na przykład w rurze lub kształtce rurowej DN 100 wymagana grubość ścianek wynosi zaledwie około 2,7 mm - uzyskuje się znaczną poprawę podatności na przeróbkę. Ponadto zmniejszona według wynalazku grubość ścianek i ciężar przypadający na jeden metr ułatwiają w dużym stopniu transport i operowanie rurami i kształtkami. Istotną, dodatkową korzyść, jaką przynosi zastosowanie, będącego składnikiem wypełniacza według wynalazku, siarczku cynku jako białego pigmentu według DIN 55910, jest biały kolor rur i kształtek rurowych oraz ich odporność na promieniowanie ultrafioletowe. Odpowiedzialna za to jest względna zdolność rozjaśniania, jaką dysponuje siarczek cynku, wynosząca 22-24 według DIN 53775, oraz wysoki współczynnik załamania, wynoszący powyżej 2. Wynikają stąd oczywiste korzyści przy układaniu rur odpływowych na przykład w piwnicach, przy składowaniu rur na otwartej przestrzeni, a także przy układaniu przewodów kanalizacyjnych na zewnątrz. Ponieważ zawartość siarczku cynku w wypełniaczu według wynalazku powoduje białe zabarwienie rur i kształtek rurowych, zbędne staje się malowanie ich na biało w przypadku układania w pomieszczeniach piwnicznych i temu podobnych.

Siarczek cynku wspiera ponadto działanie halogenkowych systemów obniżających palność, co pozwala co najmniej częściowo zastąpić nim trójtlenek antymonu, niekorzystny z punktu widzenia higieny pracy.

Kształtki rurowe, zawierające wypełniacz według wynalazku, mogą zatem stosunkowo łatwo być zaliczone do klasy palności B1 według DIN 4102. W przypadkach określonych zastosowań, korzystnie może się okazać, jeżeli stosunek średnicy zewnętrznej do grubości ścianek w rurach i kształtkach rurowych według wynalazku kształtuje się pomiędzy 35:1 i 42:1. Proporcje te są zalecane, zwłaszcza w przypadku rur o większych wymiarach.

Dla uzyskania optymalnych własności dźwiękochłonnych i jednolitego białego zabarwienia korzystne jest ponadto, jeżeli wypełniacz nie zawiera więcej niż 30% cząstek o wielkości ziarna powyżej 1 pum.

Warunek ten pozwala również uzyskać gładkąpowierzchnię, którą w razie potrzeby można osiągnąć także za pomocą, na przykład wytłaczanej razem z rurą lub kształtką rurową, cienkiej powłoki.

Sam wypełniacz wykazuje korzystnie względną zdolność rozjaśniania powyżej 22 przy współczynniku załamania wynoszącym co najmniej 2. Również te parametry służą uzyskaniu białego zabarwienia rur i kształtek rurowych, wytwarzanych z udziałem wypełniacza według wynalazku.

180 789

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 60 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Kształtka rurowa z tworzywa termoplastycznego, zwłaszcza poliolefiny lub polimeru styrenu, wytwarzana metodą wytłaczania, wtrysku lub rozdmuchiwania, do tłoczenia cieczy w systemie rur kanalizacyjnych, przy czym rura lub kształtka rurowa ma, w wyniku dodania odpowiedniego wypełniacza, gęstość od 1,4 do 2,7 g/cm³, znamienna tym, że grubość ścianek rur i kształtek rurowych, zawierających wypełniacz, jest co najwyżej równa jednej trzydziestej drugiej ich średnicy zewnętrznej, a ciężar jednego metra wynosi co najwyżej 3 kg.
2. 2. Kształtka rurowa według zastrz. 1, znamienna tym, że średnia wielkość ziarna wypełniacza jest mniejsza niż 1 pm.
3. 3. Kształtka rurowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wypełniacz stanowi mieszanina siarczku cynku i siarczanu baru.
4. 4. Kształtka rurowa według zastrz. 1, znamienna tym, że stosunek średnicy zewnętrznej do grubości ścianki wynosi od 35:1 do 42:1.
5. 5. Kształtka rurowa według zastrz. 2, znamienna tym, że wypełniacz zawiera co najwyżej 30% cząstek o wielkości ziarna większej niż 1 pm.
6. 6. Kształtka rurowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wypełniacz ma względną zdolność rozjaśniania powyżej 22 według DIN 53775.
7. 7. Kształtka rurowa według zastrz. 1, znamienna tym, że wypełniacz ma współczynnik załamania równy co najmniej 2.
8. 8. Kształtka rurowa według zastrz. 1, znamienna tym, że ciężar jednego metra jest co najwyżej równy 2,5 kg.