Изготовленная центробежным методом многослойная полимерная труба

Изобретение относится к изготовленной центробежным методом многослойной полимерной трубе. Изготовленная центробежным методом многослойная полимерная труба содержит наружный слой, внутренний слой и по меньшей мере еще один слой, расположенный между наружным и внутренним слоями. Все слои содержат отвержденную смолу. Смола наружного слоя и внутреннего слоя отверждена под воздействием видимого светового излучения с длиной волны от 380-780 нм. Смола наружного слоя и внутреннего слоя может быть отверждена под воздействием светового излучения ближней инфракрасной области спектра с длиной волны 780-1200 нм. По меньшей мере один из слоев, расположенных между наружным и внутренним слоями, содержит стекловолокно. Изобретение обеспечивает упрощение технологии изготовления многослойных полимерных труб, позволяет сократить производственные затраты на изготовление труб. Способ изготовления удовлетворяет экологическим нормам. 6 з.п. ф-лы.

 

Настоящее изобретение относится к изготовленной центробежным методом многослойной полимерной трубе. Изготовленные центробежным методом полимерные трубы и способ их изготовления описаны, например, в ЕР 360758 А2 и СН 684326 А5.

В DE 2109643 А описан способ изготовления цилиндрических полых изделий, таких как трубы, во вращающейся форме, в которую исходные материалы, например смола, подаются для образования слоев через распылители. По существу аналогичный способ описан в ЕР 0533482 А1.

Для образования или формирования отдельных слоев во вращающуюся матрицу подают различные полимерные (смоляные) смеси и/или наполнители. Структура отдельных слоев и их толщина зависят от конкретной цели применения конечного изделия. Несмотря на экзотермический характер процесса отверждения используемой смолы в систему с целью ускорить реакцию отверждения и за счет этого повысить производительность необходимо подводить тепло. Однако при этом может происходить испарение мономеров из полимерной смеси.

Несмотря на то, что описанный выше способ изготовления труб и сами изготовленные этим способом трубы не только хорошо зарекомендовали себя в области канализационной техники, но и успешно конкурируют, например, с керамическими или бетонными трубами, существует необходимость в упрощении технологии изготовления таких труб, в уменьшении возможно сопровождающего подобный технологический процесс загрязнения окружающей среды и в сокращении производственных затрат.

Для решения этой задачи согласно изобретению предлагается по меньшей мере частично отказаться от описанного выше отверждения используемой смолы под воздействием тепла, а вместо этого использовать смолу, фотоотверждаемую под воздействием светового излучения с определенной длиной волны.

Объектом изобретения является изготовленная центробежным методом многослойная полимерная труба, содержащая наружный слой, внутренний слой и по меньшей мере еще один слой, расположенный между наружным и внутренним слоями, причем все слои содержат отвержденную смолу. В соответствии с изобретением смола наружного слоя и внутреннего слоя отверждена под воздействием видимого светового излучения с длиной волны 380-780 нм или светового излучения ближней инфракрасной области спектра с длиной волны 780-1200 нм, а по меньшей мере один из слоев, расположенных между наружным и внутренним слоями, содержит стекловолокно.

Как указано выше, фотоотверждение смол может происходить под воздействием видимого света или излучения ближней инфракрасной области спектра. Если отверждаемый слой выполнен из более или менее чистой полимерной смеси (например из полимеризуемого ненасыщенного соединения в сочетании с инициатором полимеризации), то его можно отверждать и световым излучением с длиной волны от 380 до 780 нм (видимым светом), и световым излучением с длиной волны от 780 до 1200 нм (излучение ближней инфракрасной области спектра).

В принципе справедливо правило, согласно которому с увеличением длины волны оптического излучения увеличивается глубина его проникновения. Отсюда следует, что воздействием видимого света или излучения ближней инфракрасной области спектра можно также отверждать слои, содержащие определенные примеси, например наполнители, в частности карбонат кальция.

Поскольку к наружному слою трубы предъявляется целый ряд особых требований (например, касательно механической прочности, светостойкости, твердости, однородности), в одном из вариантов осуществления изобретения из фотоотверждаемой смолы предлагается выполнять наружный периферийный слой трубы. В состав материала этого слоя могут входить наполнители, содержание которых в соответствии с различными вариантами осуществления изобретения может составлять менее 10 мас.%, соответственно менее 5 мас.%, тогда как в другом варианте наружный периферийный слой трубы предлагается выполнять из смолы без добавления к ней наполнителей. Значительно упростить и ускорить фотоотверждение подобного слоя можно при его выполнении, например, из полимеризуемого ненасыщенного соединения в сочетании с инициатором полимеризации.

Время, затрачиваемое на образование отвержденного слоя толщиной, например, от 2 до 3 мм, составляет менее 10 мин. При столь короткой продолжительности отверждения испарение мономеров, например стирола, не происходит вовсе либо происходит в значительно меньшей степени по сравнению с известным из уровня техники способом. Одновременно с этим повышается производительность и снижается расход энергии (затрачиваемой, например, на подогрев отверждаемого жидкого состава).

Практически сразу же после отверждения одного слоя на него можно наносить следующие слои либо по той же технологии (т.е. с фотоотверждением используемых смол), либо по известной технологии (с термоотверждением).

По описанной выше технологии из фотоотверждаемой смолы целесообразно выполнять и внутренний "изнаночный" слой трубы, к материалу которого и в этом случае можно, как описано выше, при необходимости добавить в небольших количествах наполнитель либо не добавлять его. При этом достигаются те же самые преимущества, которые рассмотрены выше при описании наружного периферийного слоя.

Для выполнения слоев, расположенных между внутренним и наружным слоями, можно использовать обычные полимерные смеси, которые отверждают (соответственно которые необходимо отверждать) под воздействием тепла, не опасаясь в этом случае возможного испарения мономеров, которому препятствуют выполненные в соответствии с изобретением уже отвержденные наружный и внутренний слои.

Облучать нанесенные внутри матрицы слои можно простым путем с помощью лампы, закрепленной на трубке, по которой в матрицу подаются исходные материалы, и перемещаемой вместе с ней. В качестве такой лампы можно использовать, например, металлогалогенную лампу.

Трубы, изготавливаемые для хозяйственно-питьевых водопроводов, должны иметь на их внутренней поверхности покрытие, препятствующее всякому попаданию в хозяйственно-питьевую воду вредных веществ. В соответствии с уровнем техники для этого требуется использовать определенные чистые смолы (полиэфирные смолы), допускающие их работу в контакте с хозяйственно-питьевой водой. Однако именно для отверждения подобных смол требуется создавать высокую начальную температуру. Предлагаемое же в изобретении решение позволяет и в этом отношении достичь определенных преимуществ за счет выполнения внутреннего слоя таких труб из материала, способного эффективно отверждаться за короткое время под воздействием светового излучения.

Как уже упоминалось выше, пригодные для использования в предусмотренных изобретением целях материалы могут быть образованы полимеризуемым ненасыщенным соединением в сочетании с инициатором полимеризации. В качестве примера таких полимеризуемых ненасыщенных соединений можно назвать одну из следующих смол: ненасыщенная полиэфирная смола, полимер сложных виниловых эфиров, смола, полученная поликонденсацией сложного полиэфира с акриловой или метакриловой кислотой, содержащий этиленово ненасыщенные группы полиуретан, фосфорсодержащий полимер сложных виниловых эфиров и т.д. В качестве инициатора полимеризации можно использовать, например, органическое соединение бора формулы

в которой R₁, R₂, R₃ и R₄ каждый независимо друг от друга может обозначать необязательно замещенную алкильную, арильную, аллильную, аралкильную, алкенильную или гетероциклическую группу или атом галогена, a Z⁺ обозначает катион, при этом такое соединение бора содержит кислотное соединение. Это кислотное соединение в свою очередь может представлять собой латентное кислотообразующее вещество, которое при облучении светом и/или под воздействием тепла образует кислоту, например может представлять собой органическое сульфониевое соединение.

Хотя максимальная толщина фотоотвержденного слоя в изготовленной центробежным методом полимерной трубе обычно составляет порядка 2-3 мм, тем не менее такой слой в зависимости от количества содержащегося в нем наполнителя может иметь и большую толщину (до 10 мм или даже более). В целом же справедливо следующее правило: чем выше степень чистоты смолы, тем большей толщины можно выполнять из нее слой, способный отверждаться за приемлемый промежуток времени исключительно под воздействием света. При этом параллельно с фотоотверждением возможно использовать и иные методы отверждения, например с использованием пероксида.

Предлагаемая в изобретении труба имеет по меньшей мере один фотоотвержденный смоляной слой, т.е. в ее структуре могут присутствовать также два или более фотоотвержденных слоев. Эти слои могут непосредственно граничить друг с другом либо могут быть отделены друг от друга промежуточными слоями. Остальные слои трубы по своей структуре и составу их материала могут соответствовать известным из уровня техники. Так, например, некоторые такие слои могут содержать в более или менее высоком количестве стекловолокна, тогда как другие слои могут содержать наполнители различной природы и в свою очередь могут быть отделены друг от друга слоями, выполненными исключительно из смолы, либо слоями, выполненными из песчано-смоляных смесей.

Еще одно преимущество фотоотверждения заключается в том, что оно при облучении светом наружного слоя начинается с его поверхности, тогда как согласно уровню техники отверждение начинают лишь после нанесения нескольких слоев воздействием на них тепла, и в этом случае процесс отверждения постепенно распространяется изнутри наружу. Подобными различиями также обусловлено значительное сокращение продолжительности фотоотверждения по сравнению с термоотверждением.

1. Изготовленная центробежным методом многослойная полимерная труба, содержащая наружный слой, внутренний слой и по меньшей мере еще один слой, расположенный между наружным и внутренним слоями, причем все слои содержат отвержденную смолу, отличающаяся тем, что смола наружного слоя и внутреннего слоя отверждена под воздействием видимого светового излучения с длиной волны от 380-780 нм или светового излучения ближней инфракрасной области спектра с длиной волны 780-1200 нм, а по меньшей мере один из слоев, расположенных между наружным и внутренним слоями, содержит стекловолокно.

2. Полимерная труба по п.1, отличающаяся тем, что ее вутренний слой, наружный слой или оба этих слоя содержат менее 10 мас.% наполнителя.

3. Полимерная труба по п.1, отличающаяся тем, что ее внутренний слой, наружный слой или оба этих слоя содержат менее 5 мас.% наполнителя.

4. Полимерная труба по п.1, отличающаяся тем, что ее внутренний слой, наружный слой или оба этих слоя не содержат наполнителей.

5. Полимерная труба по п.1, отличающаяся тем, что смола образована полимеризируемым ненасыщенным соединением в сочетании с инициатором полимеризации.

6. Полимерная труба по п.1, отличающаяся тем, что толщина отвержденного под воздействием светового излучения смоляного слоя составляет менее 4 мм.

7. Полимерная труба по п.1, отличающаяся тем, что толщина отвержденного под воздействием светового излучения смоляного слоя составляет менее 2 мм.