RU177792U1 - Трубка на основе термопластичного композитного материала - Google Patents

Трубка на основе термопластичного композитного материала Download PDF

Info

Publication number
RU177792U1
RU177792U1 RU2015143641U RU2015143641U RU177792U1 RU 177792 U1 RU177792 U1 RU 177792U1 RU 2015143641 U RU2015143641 U RU 2015143641U RU 2015143641 U RU2015143641 U RU 2015143641U RU 177792 U1 RU177792 U1 RU 177792U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tube
thermoplastic composite
ethylene
composite material
iso
Prior art date
Application number
RU2015143641U
Other languages
English (en)
Inventor
Ладислав ПОСПИШИЛ
Original Assignee
Пайплайф Чех с.р.о
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 Пайплайф Чех с.р.о filed Critical Пайплайф Чех с.р.о
Application granted granted Critical
Publication of RU177792U1 publication Critical patent/RU177792U1/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F16L9/127Rigid pipes of plastics with or without reinforcement the walls consisting of a single layer
    • F16L9/128Reinforced pipes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

Трубка на основе термопластичного композитного материала, которая целиком или, по меньшей мере, один внутренний или средний ее слой выполнены из материала, представляющего собой полипропилен и его сополимеры с этиленом и неорганическими наполнителями или армированием, и содержащего 3-15 мас. % углеродного рубленного или молотого волокна. Техническим результатом является уменьшение коэффициента теплового расширения трубки. 5 з.п. ф-лы, 4 фиг.

Description

Область техники
Техническое решение преимущественно касается трубок, изготовленных на основе термопластичного композита, в частности, из полипропилена и его сополимеров с этиленом и неорганическими наполнителями и/или армированием.
Состояние техники
Термопластичные композиты производятся с различными органическими наполнителями, например, древесной мукой, но, главное, с неорганическими наполнителями, из которых наиболее часто применяется карбонат кальция, и/или армирование, которое главным образом состоит из стекловолокна и талька.
Применение неорганических наполнителей и армирование в термопластичных композитах в настоящее время является распространенной технологией. Но, если наполнители должны быть действительной эффективными и должны существенно повлиять на механические и прочие физические свойства, то их необходимо использовать с концентрацией минимально 20-30% массы. Это может быть накладным с финансовой стороны, особенно если рассматривать повышенную плотность материала, заполняемого или укрепляемого неорганическими веществами. Плотность полиолефинов, особенно полипропилена и полиэтилена, как типичных представителей, обычно находится в пределах 890-960 кг/м3 и плотность неорганических заполнителей и армирований, обычно находится в пределах 2250-2600 кг/м3.
У термопластических композитов в большинстве случаев имеется стремление улучшить механические свойства материала. Менее обычным является стремление к улучшению и/или получению желаемого изменения других физических свойств. Речь, например, может идти также об изменении электрических свойств. В этом случае действия направлены к уменьшению поверхностного и/или объемного электрического сопротивления. Для этого обычно применяется одна из форм алюминия - электропроводная сажа. Из термопластичных композитов с сажей, и не только электропроводящей, благодаря повышенному поглощению теплового излучения или передачи содержащегося в почве, воде или воздухе тепла изготавливаются теплообменные элементы, обычно в форме трубок или мешков. По этим теплообменным элементам протекает жидкость, чаще всего вода, которая передает энергию для последующего ее использования, например, для нагрева зданий и технической воды.
Из прочих форм углерода во внимание приходит углеродное волокно. Его применение в качестве армирования для пластиков обычно направлено на улучшение механических свойств результатного композита.
Существо технического решения
Задачей технического решения является создание трубок с уменьшенным коэффициентом теплового расширения (в следующем тексте применяется сокращение CLTE - Coefficient of Linear Thermal Expansion). Задача решается тем, что для изготовления таких трубок в соответствии с техническим решением предлагается использовать термопластичный композит из полипропилена и его статических сополимеров с этиленом и армированием, содержащий 3-15 мас. % углеродного волокна.
С точки зрения дозировки выгодным будет, когда применяется молотое углеродное волокно.
С точки зрения возможности обработки выгодным будет, когда применяется рубленое углеродное волокно.
С функциональной точки выгодным будет, когда термопластичный композит содержит до 5% массы вяжущегося средства на основе полипропилена и его сополимеров с этиленом и полярными сомономерами.
С учетом уменьшения CLTE целесообразно, чтобы трубка содержала минимально в одном слое углеродное волокно, которое у двухслойной трубки является внутренним слоем, а у трехслойной трубки средним слоем.
Преимуществом трубок, изготовленных из термопластичного композита, согласно техническому решению, является экономия расходов на создание трубопроводных систем. Эта экономия достигается уменьшением CLTE трубок, и тем самым уменьшение количества компенсаторов теплового расширения в трубопроводной системе и количества соединительных фитингов.
Пояснение чертежей
Техническое решение будет более подробно объяснено с применением чертежей, на фиг. 1 показан поперечный разрез однослойной трубки; на фиг. 2 поперечный разрез двухслойной трубки, и на фиг. 3 поперечный разрез трехслойной трубки.
Примеры исполнения технического решения
В первую очередь рассматриваются термопластичные композиты на основе полипропилена и его статических сополимеров с этиленом и неорганическими наполнителями и армированием.
Под наполнителями в следующем тексте упоминаются неорганические или органические частицы примерно с шарообразной симметрией, например, мелкий порошок карбоната кальция, древесная мука или стеклянные шарики. В следующем тексте упоминаются неорганические или органические частицы, применяемые в обычном количестве, с примерно плоской или волокнистой формой, например, стекловолокно, базальтовое волокно, углеродные волокна, волластонит, слюда или тальк. Также, если не будет указано иначе, в обычно указанных количествах также, как добавки, под которыми в следующем тексте подразумеваются термоокисляющие стабилизаторы, стабилизаторы против воздействия УФ излучения, смазки, пигменты и красители, добавки против образования наплавов на насадке, нейтрализаторы кислотности, диспергаторы наполнителей и армирования (например, ребристые сополимеры и модифицированные воски), средства для связи наполнителей и/или армирования с матрицей термопластика (например, силаны) и прочее.
Примененный метод оценки коэффициента линейного теплового расширения
Образцы в форме трубок измерялись в направлении изготовления трубки, т.е. в продольном направлении.
Измерение было предложено в стандартном исполнении на испытываемом теле длиной 15 мм, изготовленном из рабочей части впрыскиваемого многоцелевого испытываемого тела, размеры которого были стабилизированы подогреванием в течение 7 дней при температуре 95°С. Примененное оборудование DMA DXT04 (фирма RMI Чешская Республика) позволяет осуществлять измерение так, что испытываемое тело расположено в давящем приспособлении и подвергается воздействию постоянного давления 4 кПа. Во время температурных сканирований измерялось изменение Δh начальной высоты тела h0.
Условия измерения выбирались, после изменения на основании опыта в измерении в 2010 году, следующим образом:
нагревание до температуры 95°С со скоростью 3°С/мин., выдерживание 20 мин.
охлаждение до 20°С со скоростью 1°С/мин, запись каждые 0,5°, выдерживание 20 мин.
нагревание до температуры 95°С со скоростью 1°С/мин., без выдерживания
охлаждение до 20°С со скоростью 10°С/мин, ОСТАНОВКА
график температурной зависимости Δh=h-h0 аппроксимируется прямой:
h=h0 * [1+α * (Т - 23°С)].
Оценка выполнялась как для первого охлаждения образца, так и для второго нагрева. Значения сравнивались, и далее для каждого материала рассчитывалось среднее значение.
Оценивалось изменение длины 1 испытываемых тел в зависимости от температуры. По результатам этих измерений был рассчитан местный коэффициент теплового расширения:
Figure 00000001
,
где расчет производной был заменен местной интерполяцией прямой через пять идущих друг за другом исправленных точки. Расчеты были выполнены как для первого охлаждения образца, так и для второго нагрева.
Значения сравнивались, и далее для каждого материала рассчитывалось среднее значение.
Пример 1 - исполнение технического решения в соответствии с состоянием техники
В качестве термопластичной матрицы применен статический сополимер пропилена и этилена со следующими характеристиками:
- индекс потока расплава 0,25 (г/10 минут), (230°С, 2,16 кг), (ISO 1133)
- содержание этилена 5% масс.,
- плотность 902 кг/м3 (ISO 1183/А).
была подготовлена таблица с размерами, указанными в таблице 1.
Figure 00000002
Вышеуказанным способом был измерен коэффициент линейного теплового расширения (CLTE) с результатом α[10-6/°С]=178.
Схематический поперечный разрез этой трубки показан на фиг. 1.
Пример 2 - изготовление трубки согласно предложенному техническому решению
В качестве термопластичной матрицы применен статический сополимер пропилена и этилена со следующими характеристиками:
- индекс потока расплава 0,25 (г/10 минут), (230°С, 2,16 кг), (ISO 1133)
- содержание этилена 5% масс.,
- плотность 902 кг/м3 (ISO 1183/А).
был приготовлен термопластичный композит, содержащий 3 мас. % углеродного волокна с параметрами, указанными в таблице 2. В качестве вяжущего средства между волокнами и полимерной матрицей был добавлен полипропилен, обработанный малеиновым ангидридом в количестве 1 мас. %.
Figure 00000003
Из термопластического композита, содержащего 3 мас. % углеродного волокна согласно таблице 2, была изготовлена трубка с такими же размерами, как указано в таблице 1. Схематически поперечный разрез такой трубки показан на фиг. 1, где только в один слой 1 выполнен из термопластичного композита согласно предложенной полезной модели.
Измеренный коэффициент линейного теплового расширения (CLTE) трубки, выполненной из термопластического композита, содержащего 3 мас. % углеродного волокна, достиг α[10-6/°С]=96.
Пример 3 - изготовление трубки согласно предложенному техническому решению
В качестве термопластичной матрицы использован статический сополимер пропилена и этилена со следующими характеристиками:
- индекс потока расплава 0,25 (г/10 минут), (230°С, 2,16 кг), (ISO 1133)
- содержание этилена 5% масс.,
- плотность 902 кг/м3 (ISO 1183/А).
Был приготовлен термопластичный композит, содержащий 7 мас. % углеродного волокна с параметрами, указанными в таблице 2.
Из этого композита, содержащего 7 мас. % углеродного волокна и имеющего свойства согласно таблице 2 была изготовлена трубка с такими же размерами, как указано в таблице 1. Схематический поперечный разрез такой трубки показан на фиг. 1, с термопластичным композитом в одном слое 1. В качестве вяжущего средства между волокнами и полимерной матрицей был добавлен полипропилен, обработанный малеиновым ангидридом в количестве 2,1 мас. %.
Описанным выше методом был измерен коэффициент линейного теплового расширения (CLTE), он достиг α[10-6/°С]=37.
Пример 4 - изготовление трубки согласно предложенному техническому решению
Была изготовлена трубка согласно фиг. 2, состоящая из двух слоев.
В качестве термопластичной матрицы применен статический сополимер пропилена и этилена со следующими характеристиками:
- индекс потока расплава 0,25 (г/10 минут), (230°С, 2,16 кг), (ISO 1133)
- содержание этилена 5% масс.,
- плотность 902 кг/м3 (ISO 1183/А).
Был приготовлен термопластичный композит, содержащий 10 мас. % углеродного волокна с параметрами, указанными в таблице 2, и далее в тексте обозначенный как КОМПОЗИТ PPR4. В качестве вяжущего средства между волокнами и полимерной матрицей был добавлен полипропилен, обработанный малеиновым ангидридом в количестве 3 мас. %. Вторым материалом был основной статический сополимер пропилена и этилена со следующими характеристиками:
- индекс потока расплава 0,25 (г/10 минут), (230°С, 2,16 кг), (ISO 1133)
- содержание этилена 5% масс.,
- плотность 902 кг/м3 (ISO 1183/А).
Была изготовлена трубка с размерами, указанными в таблице 1. Схематический поперечный разрез такой трубки показан на фиг. 2, на нем из композита PPR4 изготовлен внутренний слой 2, а из основного статического сополимера пропилена и этилена - внешний слой 3. Размеры трубки указаны в таблице 2.
Была изготовлена коэкструдированная трубка, имеющая два слоя, см. таблицу 3.
Figure 00000004
Описанным выше методом был измерен коэффициент линейного теплового расширения (CLTE), он достиг α[10-6/°С]=28.
Пример 5 - изготовление трубки согласно предложенному техническому решению
В качестве термопластичной матрицы применен статический сополимер пропилена и этилена со следующими характеристиками:
- индекс потока расплава 0,25 (г/10 минут), (230°С, 2,16 кг), (ISO 1133)
- содержание этилена 5% масс.,
- плотность 902 кг/м3 (ISO 1183/А).
Из него был приготовлен термопластичный композит, содержащий 15 мас. % углеродного волокна. В качестве вяжущего средства между волокнами и полимерной матрицей был добавлен полипропилен, обработанный малеиновым ангидридом в количестве 5 мас. %, имеющий параметры, указанные в таблице 2, и далее в тексте обозначенный как КОМПОЗИТ PPR5. Была изготовлена трехслойная рубка с размерами, указанными в таблице 4. Схематический поперечный разрез такой трубки показан на фиг. 3, причем из композита PPR5 выполнен средний слой 4, а внешний слой 3 и внутренний слой 2 - выполнены из статического сополимера пропилена и этилена со следующими характеристиками:
- индекс потока расплава 0,25 (г/10 минут), (230°С, 2,16 кг), (ISO 1133)
- содержание этилена 5% масс.,
- плотность 902 кг/м3 (ISO 1183/А).
Figure 00000005
Figure 00000006
Описанным выше методом был измерен коэффициент линейного теплового расширения (CLTE), он достиг α[10-6/°С]=18.
Пример 6 - изготовление трубки согласно предложенному техническому решению
В качестве термопластичной матрицы применен статический сополимер пропилена и этилена со следующими характеристиками:
- индекс потока расплава 0,25 (г/10 минут), (230°С, 2,16 кг), (ISO 1133)
- содержание этилена 5 мас. %,
- плотность 902 кг/м3 (ISO 1183/А).
Из него был приготовлен термопластичный композит, содержащий 15 мас. % молотого углеродного волокна с параметрами, указанными в таблице 5, и далее в тексте обозначенный как КОМПОЗИТ PPR5. В качестве вяжущего средства между волокнами и полимерной матрицей был добавлен полипропилен, обработанный малеиновым ангидридом в количестве 5 мас. %.
Figure 00000007
Была изготовлена трехслойная рубка с размерами, указанными в таблице 6. Схематический поперечный разрез такой трубки показан на фиг. 3, причем из композита PPR5 выполнен средний слой 4, а внешний слой 3 и внутренний слой 2 - из статического сополимера пропилена и этилена со следующими характеристиками:
- индекс потока расплава 0,25 (г/10 минут), (230°С, 2,16 кг), (ISO 1133)
- содержание этилена 5 мас. %,
- плотность 902 кг/м3 (ISO 1183/А).
Figure 00000008
Figure 00000009
Описанным выше методом был измерен коэффициент линейного теплового расширения (CLTE), он достиг α[10-6/°С]=18.
Пример 7 - изготовление трубки согласно предложенному техническому решению
В качестве термопластичной матрицы использован статический сополимер пропилена и этилена со следующими характеристиками:
- индекс потока расплава 0,30 (г/10 минут), (230°С, 2,16 кг), (ISO 1133)
- плотность 905 кг/м3 (ISO 1183/А).
Был приготовлен термопластичный композит, содержащий 7 мас. % углеродного волокна с параметрами, указанными в таблице 2.
Из этого композита, содержащего 7 мас. % углеродного волокна со свойствами согласно таблице 2, была изготовлена трубка с такими же размерами, как указано в таблице 1. Схематический поперечный разрез такой трубки показан на фиг. 1, с термопластичным композитом в одном слое 1. В качестве вяжущего вещества между волокнами и полимерной матрицей был добавлен полипропилен, обработанный малеиновым ангидридом в количестве 2,1 мас. %.
Описанным выше методом был измерен коэффициент линейного теплового расширения (CLTE), он достиг α[10-6/°С]=32.
Возможности для применения в промышленности
Пластиковые трубки, выполненные согласно предложенного технического решения, также как и прочие элементы трубопроводов из полипропилена и его статических сополимеров с этиленом, выполненные согласно предложенного технического решения, имеют уменьшенный коэффициент теплового расширения. Композитный материал, описанный в настоящей заявке, можно применять и для производства коэкструдированных трубок для применения под давлением и без давления. Также его можно применять для изготовления плит или пленок, особенно коэкструдированных (два-три слоя) плит.

Claims (6)

1. Трубка на основе термопластичного композитного материала, в которой по меньшей мере один из ее слоев выполнен из материала, представляющего собой композит из полипропилена и его статических сополимеров с этиленом и армированием, содержащий 3-15 мас. % углеродного волокна.
2. Трубка на основе термопластичного композитного материала по п. 1, отличающаяся тем, что углеродное волокно является рубленным.
3. Трубка на основе термопластичного композитного материала по п. 1, отличающаяся тем, что материал содержит 5 мас. % вяжущего средства на основе полипропилена и его сополимеров с этиленом и полярными сомономерами.
4. Трубка на основе термопластичного композитного материала по п. 2, отличающаяся тем, что материал содержит 5 мас. % вяжущего средства на основе полипропилена и его сополимеров с этиленом и полярными сомономерами.
5. Трубка на основе термопластичного композитного материала по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что, в случае выполнения трубки, состоящей из двух слоев, из этого материала выполнен ее внутренний слой.
6. Трубка на основе термопластичного композитного материала по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что, в случае выполнения трубки, состоящей из трех слоев, из этого материала выполнен ее средний слой.
RU2015143641U 2014-10-15 2015-10-13 Трубка на основе термопластичного композитного материала RU177792U1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2014-30100U CZ27700U1 (cs) 2014-10-15 2014-10-15 Termoplastický kompozit a trubka z něho vyrobená
CZPUV2014-30100U 2014-10-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU177792U1 true RU177792U1 (ru) 2018-03-13

Family

ID=52339978

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015143641U RU177792U1 (ru) 2014-10-15 2015-10-13 Трубка на основе термопластичного композитного материала

Country Status (6)

Country Link
BG (1) BG2298U1 (ru)
CZ (1) CZ27700U1 (ru)
PL (1) PL124471U1 (ru)
RU (1) RU177792U1 (ru)
SK (1) SK7335Y1 (ru)
UA (1) UA102452U (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2781530C1 (ru) * 2022-02-25 2022-10-13 Максим Александрович Неусыпов Композитный полимерный материал

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CZ31509U1 (cs) * 2017-12-20 2018-02-20 Pipelife Czech S.R.O. Termoplastický kompozit a vícevrstvá trubka z něho vyrobená

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2298017C2 (ru) * 2001-06-27 2007-04-27 Бореалис Текнолоджи Ой Статистический сополимер пропилена, способ его получения, изделия из сополимера
EA010753B1 (ru) * 2004-09-02 2008-10-30 Бореалис Текнолоджи Ой Полимерные трубы для работы при обычном давлении, композиции для них и способ получения композиций
RU2387545C2 (ru) * 2004-10-07 2010-04-27 Дегусса Аг Многослойный комбинированный материал, содержащий слой эвс и защитный слой
CN202266763U (zh) * 2011-10-17 2012-06-06 上海伟星新型建材有限公司 一种双取向的纤维增强无规共聚聚丙烯三层复合管

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2298017C2 (ru) * 2001-06-27 2007-04-27 Бореалис Текнолоджи Ой Статистический сополимер пропилена, способ его получения, изделия из сополимера
EA010753B1 (ru) * 2004-09-02 2008-10-30 Бореалис Текнолоджи Ой Полимерные трубы для работы при обычном давлении, композиции для них и способ получения композиций
RU2387545C2 (ru) * 2004-10-07 2010-04-27 Дегусса Аг Многослойный комбинированный материал, содержащий слой эвс и защитный слой
CN202266763U (zh) * 2011-10-17 2012-06-06 上海伟星新型建材有限公司 一种双取向的纤维增强无规共聚聚丙烯三层复合管

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2781530C1 (ru) * 2022-02-25 2022-10-13 Максим Александрович Неусыпов Композитный полимерный материал

Also Published As

Publication number Publication date
CZ27700U1 (cs) 2015-01-12
BG2298U1 (bg) 2016-10-31
PL124471U1 (pl) 2016-04-25
SK7335Y1 (sk) 2016-01-07
SK500382015U1 (sk) 2015-08-04
UA102452U (xx) 2015-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2413615C2 (ru) Многослойное полимерное коррозионно-стойкое покрытие с улучшенными свойствами
US8506868B2 (en) Method and articles including glass flakes in rubber
CN204312876U (zh) 多层管
RU177792U1 (ru) Трубка на основе термопластичного композитного материала
KR20130139003A (ko) 그래핀 및 탄소나노튜브의 혼합 탄소나노입자가 도입된 선형저밀도폴리에틸렌 복합체와 그 제조방법
CN104479203A (zh) 一种超强刚度聚乙烯管材及其制备方法
CN111635586A (zh) 一种改性聚丙烯及其复合管
CN105330929A (zh) 一种双壁波纹管及其制备方法
Cestari et al. Crystallization kinetics of recycled high density polyethylene and coffee dregs composites
RU197757U1 (ru) Многослойная труба
CN103541745B (zh) 隧道用的耐高温耐腐蚀防水板及生产工艺
EP2439436A1 (de) Wärme oder Hitze ausgesetzter Artikel, insbesondere ein Ladeluftschlauch
CN206988599U (zh) 一种抗寒耐热型pvc管
CN206338499U (zh) 复合增强pp‑r管
RU49944U1 (ru) Композитная труба
CZ26752U1 (cs) Termoplastický kompozit a trubka z něho vyrobená
CN206072558U (zh) 一种cm管
CN206072571U (zh) 一种多性能钢丝网骨架聚乙烯复合管
CN110901115A (zh) 一种保温复合管的制备方法
CN206320425U (zh) 一种玻璃纤维管
BR112021004961B1 (pt) Compósito composto de uma matriz polimérica e fibras contínuas embutidas na mesma, péletes reforçados com fibra longa alongados, cano compósito termoplástico e seu uso
CN109679254A (zh) 一种化工泵用新型绝缘密封材料
CN203223651U (zh) 耐热聚乙烯冷热水管
CN115895122B (zh) 一种玄武岩纤维增强聚丙烯材料及其制备方法和应用
CN115854174B (zh) 一种低导热系数的保温水表箱