Труба

Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл Г 16 (. 9/16В 29 0 23/01 осударственнын комитет СССР но делам изобретений и открытий(088,8) Авторыизобретения Иностранцы еннет Гордон. Райн и Ричард Деннис КернаИностранная фирмаЬд.Бристоль Композит Иатириалз Инджиниринг Лимйтед"(71) Заявитель 3) ТРУБА 5 Изобретение относится к трубам для перемещения жидкостей.Трубы, формуемые из армированного полимерного материала, наиболее часто изготавливают методом филаментной намотки, т.е. намоткой армирующих волокон на сердечник и пропиткой их полимерной композицией. Соединительные части труб такие как стыковочные узлы и колена, изготавливают аналогичным способом, за исключением того, что конструкцию формуют из предварительноизготовленной ленты, и метод филаментной намотки в этом случае можно рассматривать как метод ленточной намотки.Уже давно существует потребность в коррозионностойких трубах, которые используют при подземных разработках для перекачки корродирующих шахтных вод. Однако во взрывоопасной атмосфере такой как атмосфера угольных шахт, содержащей метан, пластические материалы для изготовления труб используются ограниченно вследствие присущего им высокого удельного поверхностного сопротиления и низкой огнестойкости. Были предпри.няты попытки приспособить такие тру бы из пластических материалов для указанных областей, но ни одна из них не позволила решить проблему окончательно. Например, снизить удельное поверхностное сопротивление удается за счет использования внешнего проводящего покрытия или внешнего металлического проводника, но при поверхностных повреждениях такие покрытия теряют свою эффективность, а если есть и внутреннее покрытие или проводник, то появляется опасность, что такая труба будет играть роль конденсатора напряжения.Известен метод литья под давлением иэделия из полимерных композиций, содержащих такое количество техуглерода, которое обеспечивает изделию злектропроводность.Однако такие изделия требуют использования большого количества техуглерода для придания им требуемой электропроводности, а вязкость полимерных композиций, содержащих зто количество техуглерода, до вулканизации возрастает настолько, что оказывается невозможным осуществить филаментную намотку.В общем,композиция, перерабатываемая методом филаментной намотки, должна иметь вязкость не более 70000 сП, измеряемую на висЭта цель достигается тем, что в трубе стекловолокнистый наполнитель пропитан огнестойким связующим с использованием в качестве полиэфирной смолы - смолы на основе тетрахлорфталевого ангидрида, в качестве фурановой смолы - смолы на основе фурфурилового спирта и связующее дополнительно содержит. технический углерод при следующем соотношении компонентов связующего, вес.ч.: 40 45 100 СмолаТехническийуглерод 2-8 Труба содержит связующее на осно ве фенолформальдегидной смолы и кислотного отвердителя при следующем соотношении компонентов связующего, вес.ч.: 55 фенолформальдегидная смолаКислотный отвердитель 100.5-15 Предлагаемая труба или соединительные части труб, обладающие элек- ,тропроводностью и стойкостью к воспламенению, изготавливаются из намотанной волокнистой армирующей конструкции, пропитанной огнестойкой, электропроводящей полимерной 60 65 козиметре Брукфильда при скорости сдвига 0,6 об/мин при комнатной температуре.В результате проведенных исследований установлено удельное поверхностное сопротивление, с учетом требований техники безопасности, для5 взрывоопасных атмосфер, которое не;7 5 109 Ом должно превышать где О - внешний диаметр трубы в миллиметрах. Типичные размеры труб, изго тавливаемых для английских угольных шахт, имеют О в пределах от 50 до 300 мм. Например, если диаметр трубы составляет 100 мм, то удельное по" верхностное сопротивление должно быть не более 7,510 " Ом.Требование, касающееся стойкости к воспламенению, заключается в том, что если на внешнюю часть трубы в течение 30 с воздействовать открытым пламенем а затем удалить его, то 0 горение или тление трубы должно продолжаться не более 5 с.Наиболее близкой к предлагаемой является труба, выполненная из слоев стекловолокнистого наполнителя, про питанного полиэфирным или фенолформулъдегиднымили фурановым связующим 13 .Однако известная труба не обладает огнестойкостью и электропроводнос-.з 0 тью.Цель изобретения - обеспечение огнестойкости и электропроводности трубы.35 композицией, содержащей 2-8 повесу композиции электропроводноготехуглерода, равномерно диспергированного по объему композиции.Установлено, что если полимернаякомпозиция обладает огнестойкостью,то требуемую электропроводность можно получать в присутствии значительно меньшего количества техуглерода, чем можно было ожидать, и,таким образом, можно составлять полимерные композиции, которые имеютнизкую вязкость и высокую смачиваемость и которые можно использоватьв методе филаментной намотки.Важная особенность предлагаемойтрубы заключается в том, что техуглерод равномерно диспергируется пообъему композиции, т.е. по толщинетрубы или соединительной части трубы, и, таким образом, не находитсяполностью в поверхностном слое, который легко повреждается. Предпочтительно чтобы в основе полимернойкомпозиции был галоидированный полиэфир, смола на основе фурфуриловогоспирта,или фенолформальдегиднаясмола, предпочтительнее галоидирбванный полиэфир. Полимерный материал, используемый для композиции,может быть огнестойким по своей природе, но чаще для повышения огнестойкости полимерной композиции вее состав вводят специальные добавки.В качестве таковых могут быть использованы известные антипирены такие как макрочастицы соединения алюминия или галогенсодержащий фосфатили это может быть добавка, котораясама по себе не обладает способностью замедлять воспламенение, но привзаимодействии с полимером повышает его огнестойкость,Предпочтительным полимерным материалом для композиций является. полиэфирная смола на основе тетрахлорфталевого ангидрида. При использовании галоидированного полиэфира его смешивают с антипиреном, как правило соединением алюминия, таким как гидроокись алюминия, а также необязательно с галоидсодержащим антипиреном.1Если в качестве полимерного материала в состав композиции включена смола на основе фурфурилового спирта то желательно использовать дополнительный антипирен такой как галоидированный фосфат. Подходящей для этих целей добавкой является трис-(2,3-дибромпропилфосфат), Кроме того, в состав композиций иа .основе смолы из фурфурилового спирта может входить донор кислоты. В его присутствии, в частности при его избытке, огнестойкость возрастает настолько, что дозировку дополнительного антипирена в составе композиции можносущественно снизить или полностью исключитьВ том случае, когда в основе полимерной композиции лежит Фенолформальдегидная смола, то, как правило,нет необходимости в использованиидобавок антипиренов, но вместо этого желательно в состав композициивключать большее количество кислотного отвердителя, по сравнению собычно используемым. Например, количество кислотного отвердителя для,фенолформальдегидной смояы или смолы на основе фурфурилового спиртасоставляет от 1 до 4 от веса композиции),15Установлено, что использование сочетания техуглерода и избытка кис. лотного отвердителя или техуглерода .и антипирена, который не является электропроводным, приводит к более высокой электропроводности, чем использование того же количества техуглерода без добавки отвердителя или антипирена. В соответствии с этим легко составлять композиции, пригодные для филаментной намотки, 25 а сам процесс филаментной намотки проводить таким образом, что свойства композиции по объему будут одинаковыми, и, что особенно важно, техуглерод не будет сепарировать в объ- у) еме композиции.Желательно, чтобы.все ингредиенты полимерной композиции были ограничены соединениями, которые не образуют вредных, с точки зрения пра вил техники безопасности подземных разработок, веществ, Ацетиленовый техуглерод является очень подходящим типом техуглерода, так как он обладает наибольшей электропроводностью, но канальный, термический и печной.техуглерод могут придать смесям определенную степень электропроводности, в зависимости от размера частиц.Армирующие волокна могут быть Я самых разнообразных форм, напрИмер, в виде текстильного материала, ровницы для намотки, слоя измельченных подпрессованных волокон, крученой ровницы или текстурированной ткани.Обычно их получают из стекла, Предпочтительно полимерные композиции составляют так, чтобы в отсутствие техуглерода они имели вязкость от 500 до 1000 сП. Используемые композиции должны обеспечивать проникновение смолы в волокна, смачивать их, крепко соединяя друг с другом, собразованием непрерывной полимерной матрицы на армирующей намотке изволокон. Процесс филаментной намотки 6 О проводят обычным способом.Предлагаемая труба является особенно ценной для перекачки корродирующих шахтных вод. Однако ее можно использовать и для других целей. 65 Если поток, который йредстоит транспортировать по трубе, является неэлектропроводным, например сухойгаз, содержащий частицы пыли, то другое преимущество трубы заключаетсяв низком внутреннем удельном поверхностном сопротивлении, наряду с внешним удельным поверхностным сопротивлением. Кроме того, предлагаемуютрубу можно использовать в качествепоручней, в этом случае она может.быть сплошной и квадратной в поперечном сечении.П р и м е р 1. 4 ч. тонкоизмельченного ацетиленового техуглеродасмешивают со 100 ч. полиэфирной смолы на основе тетрахлорфталевогб ангидрида, предварительно смешаннойс тригидратом гидроокиси алюминия,используемым в качестве антипирена,и необязательно галоидсодержащим антипиреном и 2 ч. 50-ой пасты перекиси бензола, Вязкость полученнойсмеси 4500 сП. Трубу изготавливаютиз нее и ровницы из стекловолокнаили стеклоткани обычным методомфиламентной намотки и полученное изделие вулканизуют при 120 С в течение 15 мин. Стойкость к воспламенению оценивают описанным выше методом,Электрическое сопротивление 0,03 МОм.- Процесс повторяют в присутствии10 техуглерода. Вязкость композицииперед вулканизацией составляет2000000 сП, что значительно затрудняет проведение процесса филаментнойнамотки. Однако огнестойкость удовлетворительная, а электрическое сопротивление составляет 0 МОм.П р и м е р 2, 4 ч, тонкоизмельченной ацетиленовой сажи смешивают с 100 ч. Фенолформальдегидной смолы и 5 ч. кислотного отвердителя. В качестве отвердителя используют любой из обычных сильнокислотных отвердителей, применяемых в сочетании с фенолформальдегидными смолами. Смесь на основе смолы наносят на слои намотанного стекловолокна и стеклоткани обычным способом, продукт ,желатинизируется при комнатной температуре, а затем его подвулканизуют при 120 С в течение 15 мин. Вязкость композиции перед вулканизацией сбставляет бб 500 сП. Вулканизованный продукт имеет удовлетворительную огнестойкость и электрическое сопротивление 8 МОм. Когда процесс повторяют в присутствии 10 отвердителя, огнестойкость удовлетворительная, но электрическое сопротивление составляет б МОм. При введении в состав композиции 15 отвердителя, огне- стойкость удовлетворительная, но электрическое сопротивление еще ниже б МОм.Таким образом, н одном из процес . сов, где использовано 5 техуглерода, 5 отвердителя и 90 Полтекадос.тигнуто электрическое сопротивление 0,1 ИОм.П р и м е р 3. 4 ч. тонкоизмельченного ацетиленового техуглерода смешивают с 100 ч. смолы на основе фурфурилового спирта, которую предварительно: смешивают с трис-(2,3-дибромпропилфосфатом), используемым в качестве антипирена, и 2,5 ч.кислотного катализатора, например ароматической кислотой. Смесь, вязкостью 2680 сП, наносят на слои намотанного стекловолокна, стеклоткани и желатинизируют при комнатной темпЕратуре, затем подвулканизуют при, 120 С в течение 15 мин. Вулканизован-, ный продукт имеет удовлетворительную огнестойкость и электрическое сопротивление 0,1 МОм. При проведении процесса в присутствии 10 техуглерода вязкость смеси превышает 1000000, что затрудняет прОведение процесса нанесения при филаментной намотке,Таблица 1 Опыт Показатель Е Р А В 15 С 15 С0 ГЯ 30 РЯ 10 С 30 ГЯ 10 С 0 ГЯ 4 С 4 С0 ГЯ 30 6 Я 680 Вязкость, сПОгнестойкость Неудовлетворительная 0 Бесконечновелико Бесконечно велико Бесконечновелико Бесконечновелико Электрическоесопротивление,МОм Формула изобретения 50 о 2000 15 0 100 40 100 Результаты табл. свидетельствуют о том, что этот продукт совершенно неприемлем, независимо от того, содержит он антипирен или нет, электрическое сопротивление бесконечно велико, но при сравнении опытов С и Р видно, что добавка антипирена в смесь, содержащую 10 техуглерода, снижает электрическое сопротивление до нуля, но огнестойкость остается неудовлетворительной.Результаты экспериментов антистатических труб представлены в табл.2.Таблица 2. но огнестойкость после вулканизацииудовлетворительная, а электрическоесопротивление равнялось нулю. Аналогичным образом, в присутствии 15техуглерода огнестойкость такжеудовлетворительная, электрическоесопротивление нуль, но вязкость превысила 2000000 сП. Для,сравнения готовят трубу изполимерной композиции, не обладакщей стойкость к воспламенению. Процесс проводят аналогично примеру 1, но с использованием неогнестойкого поли- эфира, т.е. негалоидированного поли- эфира, например продукта Кристин15с различными количествами техугле-.рода и тригидрата гидроокиси алюминия в качестве антипирена. Полученные результаты представлены в табл. 1, где ГЯ -тригидрат гид роокиси алюминия в качестве антипирена. 12200 2 млн Предлагаемая;. труба экономична,так как обладает хорошей коррозионной стойкостью, огнестойкостью имеханической прочностью в сочетаниис низким электрическим сопротивлением, на основе использования легко перерабатываемой смолы, обладающей.способностью смачивать волокнистыйармирующий слой. 1. Труба, выполненная из слоев текловолокнистого наполнителя, ропитанных термореактивным связуюим на основе полиэфирной или фенолормальдегидной или Фурановой смолы,т л и .ч а ю щ а яс я тем, что, с елью обеспечения огнестойкости и лектропроводности трубы, стекловоокнистый наполнитель пропитан огнетойким связующим с использованиемкачестве полиэфирной смолы - смолы на основе тетрахлорфталевого нгидрида, в качестве фурановой смоы - смолы на основе Фурфурилового пирта и связующее дополнительно со84 3781 9 10 100 5"15 Составитель В.ЧистяковаРедактор Е.Дичинская Техред А.БабинеП . Корректор О.Билак Заказ 5081/49 Тираж 1006 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва; й"35, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 держит технический углерод приследующем соотношении компонентовсвязующего, йес.ч.:Смола 100Техническийуглерод 2-8 2. Труба по п.1, о т л и ц а ющ а я с я тем, что содержит связующее на основе Фенолформальдегидиой смолы и кислотного отвердителя нри следующем соотношении компонентов связующего, вес.ч.: фенолформальдегидная смолаКислотный отвердител ь 5 Источники информациипринятые во внимание при экспертизе 1 Андреев Г Я Производство -и применение .стеклопластиковых труб,. Р М., ГОСИНТИ, 1962, с., 4-12 (прототип).