Способ непрерывного изготовления металлических труб с полимерным покрытием

 

Изобретение относится к изготовлению металлических труб, внутренняя и наружная поверхности которых покрыты полимером. Способ заключается в осуществлении операций формования металлической ленты в кольцевой профиль, сварки его кромок, формования посредством экструзии внутренней и наружной полимерных оболочек и введения их в контакт с металлическими поверхностями через прослойки из клея. При этом сначала формуют внутреннюю полимерную оболочку, затем коаксиально ей формуют кольцевой профиль из металлической ленты и сваривают" его кромки. Введение внутренней полимерной оболочки в контакт с металлической поверхностью через прослойку из клея осуществляют или при формовании кольцевого профиля, или в зоне сварки его кромок, или после сварки его кромок. Кроме того, металлическую ленту формуют в кольцевой профиль кромками встык. Клей наносят на наружную поверхность внутренней полимерной оболочки и на наружную поверхность металлической трубы, или на одну сторону металлической ленты и на наружную поверхность металлической трубы, или на металлическую ленту с двух сторон. Способ позволяет независимо установить любой температурный режим при переработке полимеров и клея, не накладывает конструктивных ограничений на размеры экструзионных головок и других применяемых устройств, позволяет значительно повысить производительность процесса и упрощает контроль качества. 2 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к изготовлению металлических труб, внутренняя и наружная поверхности которых покрыты полимером. Подобные трубы применяются в системах холодного и горячего водоснабжения, отопления, подачи сжатого воздуха и газов, транспортировки химически активных жидкостей и др.

Известен способ получения металлических труб с полимерным покрытием (см. патент DE 3618810A1, М. кл. B 29 C 47/02, 1987), включающий операции формования металлической ленты в кольцевой профиль, соединение кромок ленты "в замок", формование посредством экструзии внутренней и наружной полимерных оболочек и введение их в контакт с металлическими поверхностями через прослойки из клея.

Недостатком этого способа является необходимость применения перфорированной металлической ленты для обеспечения подачи клея на внутреннюю поверхность металлической трубы. Это снижает прочность трубы и, что самое главное, не препятствует диффузии кислорода внутрь трубы, вызывая окисление смежных участков трубопроводов, внутренняя поверхность которых не имеет защитного покрытия, т. е. ограничивает применение труб в комбинированных системах трубопроводов.

Известен способ изготовления металлических труб с полимерным покрытием (см. патент США N 4370186, М.кл. 3 B 29 D 23/04; 1983), включающий операции формования металлической ленты в кольцевой профиль, сварку его кромок, формования посредством экструзии внутренней и наружной полимерных оболочек и введение их в контакт с металлическими поверхностями через прослойки из клея.

Недостатком данного способа является сложность изготовления труб малого диаметра. Это объясняется тем, что внутренняя полимерная оболочка формуется внутри металлической трубы (т.е. после сварки кромок кольцевого профиля из металлической ленты), при этом клей также подводится внутрь трубы, что создает значительные технологические трудности в осуществлении процесса. Клей и полимеры, применяемые для изготовления оболочек, имеют, как правило, различный температурный диапазон переработки (разница температур составляет от 40 до 70^oC). Подвод клея и внутренней полимерной оболочки к зоне введения их в контакт с металлической поверхностью с сохранением оптимальных температур переработки материалов при данном способе практически невозможен. Последнее определяет высокие требования к качеству применяемых материалов и контролю технологического процесса в целом.

Последний способ, как совпадающий с заявляемым по наибольшему числу существенных признаков, выбран за прототип.

Задача, на решение которой направлен заявляемый способ, заключается в обеспечении независимого оптимального температурного режима переработки полимера и клея, возможности применения клея и клеевых композиций, не перерабатываемых экструзией, а также получения труб малого диаметра (с внутренним диаметром ≅10 мм).

В заявляемом способе непрерывного изготовления металлических труб с полимерным покрытием, включающем операции формования металлической ленты в кольцевой профиль, сварку его кромок, формования посредством экструзии внутренней и наружной полимерных оболочек и введения их в контакт с металлическими поверхностями через прослойки из клея, для решения поставленной задачи сначала формуют внутреннюю полимерную оболочку, затем коаксиально ей формуют кольцевой профиль из металлической ленты и сваривают его кромки, а введение внутренней полимерной оболочки в контакт с металлической поверхностью через прослойку из клея осуществляется или при формовании кольцевого профиля, или в зоне сварки его кромок, или после сварки его кромок. При этом при введении внутренней полимерной оболочки в контакт с металлической поверхностью через прослойку из клея при формировании кольцевого профиля предпочтительно кольцевой профиль формовать кромками встык; а клей можно наносить на наружную поверхность внутренней полимерной оболочки и на наружную поверхность металлической трубы или на одну сторону металлической ленты и на наружную поверхность металлической трубы или на металлическую ленту с двух сторон.

Технический результат при применении заявляемого способа выражается в том, что процесс изготовления труб осуществляется поэтапно с применением известных устройств (экструзионных головок и формующего устройства), выполненных в виде самостоятельных узлов, при этом в каждой экструзионной головке поддерживается оптимальный температурный режим переработки полимера и клея. Процесс легко поддается автоматизации контроля качества с помощью приборов и устройств, применяемых при производстве обычных полимерных труб, включая также визуальный контроль.

Заявляемый способ реализуется следующим образом. Из полиэтилена высокой плотности, например, марки ПНД-273, посредством трубной экструзионной головки экструдируется трубка, внутренний и наружный диаметр которой соответствуют размерам полимерной оболочки внутреннего покрытия готового изделия. Полученная таким образом оболочка внутреннего покрытия непрерывно транспортируется через осевое отверстие трубной угловой экструзионной головки, посредством которой на ее поверхность экструдируется клеевой слой. В качестве клея могут использоваться известные клеевые композиции на основе силанольносшиваемого полиэтилена или клеевые композиции сухого каширования, например, "Вилад-23". Далее оболочка, покрытая снаружи клеем, вводится в устройство, формующее вокруг нее кольцевой профиль из металлической ленты, например из алюминиевой ленты толщиной ~0,2 мм, кромки которого непрерывно свариваются, например, с помощью ультразвуковой сварки. После сварки кромок ленты, т.е. когда получена шовная металлическая труба, внутрь полимерной оболочки нагнетается сжатый воздух под давлением 0,4-0,5 МРа под воздействием которого полимерная оболочка плотно прижимается к металлической трубе и приклеивается к ней. После чего на наружную поверхность металлической трубы последовательно наносятся сначала клеевой слой, а затем слой полиэтилена также, например, с помощью кольцевых угловых экструзионных головок. На последующих этапах труба охлаждается и сматывается в бухты либо разрезается на мерные отрезки.

Возможны несколько вариантов реализации заявляемого способа. Например, без подачи сжатого воздуха внутрь полимерной оболочки. В этом случае кольцевой профиль из металлической ленты плотно обжимается формующим устройством вокруг полимерной оболочки, покрытой клеем, после чего осуществляется сварка его кромок. Причем сварка кромок может осуществляться внахлест с помощью ультразвука или встык, например, плазменной сваркой. Кроме того вместо клея, перерабатываемого экструзией, можно применять клеевые композиции сухого каширования. В этом случае клей наносится не посредством экструзионных головок, а, например, с помощью спрееров, окунанием и т.д. причем на любые контактирующие поверхности: полимерную оболочку, поверхности металлической ленты и др. в любых сочетаниях.

Таким образом, заявляемый способ позволяет исключить недостатки, присущие известному, не накладывает конструктивных ограничений на размеры экструзионных головок и др. применяемых устройств, позволяет значительно повысить производительность процесса и упрощает контроль качества.

Формование внутренней полимерной оболочки до начала формования металлической трубы позволяет изготавливать без особых технологических трудностей трубы любого диаметра, в т. ч. < 10 мм, т.к. отпадает необходимость введения внутрь металлической трубы устройств для формирования этой оболочки и клеевого слоя.

Кроме того раздельное формование полимерных оболочек и клеевых слоев позволяет применять различные по физико- химическим свойствам материалы для покрытия внутренних и наружных поверхностей. Например, для труб, предназначенных для водоснабжения, внутреннее покрытие может быть изготовлено из пищевого полиэтилена, а наружное - из технического, в т. ч. стойкого к воздействию ультрафиолетового излучения (светостабилизированного).

Формула изобретения

1. Способ непрерывного изготовления металлических труб с полимерным покрытием, включающий операции формования металлической ленты в кольцевой профиль, сварку его кромок, формования посредством экструзии внутренней и наружной полимерных оболочек и введения их в контакт с металлическими поверхностями через прослойки из клея, отличающийся тем, что сначала формуют внутреннюю полимерную оболочку, затем коаксиально ей формуют кольцевой профиль из металлической ленты и сваривают его кромки, а введение внутренней полимерной оболочки в контакт с металлической поверхностью через прослойку из клея осуществляют или при формовании кольцевого профиля, или в зоне сварки его кромок, или после сварки его кромок.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлическую ленту формуют в кольцевой профиль кромками встык.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что клей наносят на наружную поверхность внутренней полимерной оболочки и на наружную поверхность металлической трубы, или на одну сторону металлической ленты и на наружную поверхность металлической трубы, или на металлическую ленту с двух сторон.