PL201976B1 - Wzmocniona rura plastikowa i sposób jej wytwarzania - Google Patents

Abstract

1. Wzmocniona wielowarstwowa rura plastikowa utworzona z rurowego no snika na bazie kompozycji polimerycznej, na który to no snik nawija si e ta smy wzmacniaj ace wykonane z kompozycji zorientowanego polimeru, znamienna tym, ze zawiera ta smy wybrane z grupy obejmuj acej te, które spe lniaj a nast epuj ac a zale znosc; 4 = o SI SI w którym: SI oznacza wska znik wytrzyma losci ta smy wzmacniaj acej, obliczony nast epuj aco: 3 E SI s = s reprezentuje maksymaln a wartosc napr ezenia osi agan a podczas próby rozci agania ta sm w kierunku orientacji, dla wyd luzenia odpowiadaj acego granicy plastyczno sci no snika lub inaczej wytrzyma losci na p ekanie ta smy, je sli wyd luzenie przy tej wytrzyma losci na p ekanie jest mniejsze od wyd luzenia przy granicy plastyczno sci no snika; E oznacza modu l spr ezysto sci pod luznej przy rozci aganiu zorientowanych ta sm; 3 o o o E SI s = oznacza wska znik wytrzyma losci no snika; i s o i E o oznaczaj a odpowiednio napr ezenie przy granicy plastyczno sci i modu l spr ezysto sci pod luznej przy rozci aganiu no snika, przy czym s, E, s o i E o s a wyra zone w takich samych dowolnych jednostkach rozci agania; a ponadto zawiera ona co najmniej dwie warstwy ta sm nawini ete na no snik, przy czym ka zda warstwa jest utworzona z ta sm pod k atem podobnym, lecz o przeciwnym kierunku do ta sm drugiej warstwy, wzgl edem osi rury. PL PL PL PL

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest plastikowa rura wzmocniona w celu zwiększenia wytrzymałości na naprężenia mechaniczne.

Rury, które muszą wytrzymywać duże naprężenia mechaniczne, takie jak rury o dużej średnicy i/lub rury narażone na duże ciśnienie wewnętrzne, można ekonomicznie wytwarzać z plastycznego żeliwa. Jednakże, plastikowe rury są korzystniejsze w pewnych przypadkach od żeliwnych ponieważ są znacznie lżejsze i wykazują szczególną odporność na korozję.

W celu uzyskania wytrzymał o ś ci na duże naprężenia mechaniczne jaką ma ż eliwo, typowe plastikowe rury muszą mieć ściankę o większej grubości, co zwiększa koszt i zmniejsza ich konkurencyjność w porównaniu z rurami z plastycznego żeliwa.

Ponadto, plastikowe rury często mają małą żarowytrzymałość przy przedłużonym naprężeniu. Jednakże, w przypadku pewnych zastosowań bardzo ważne jest, aby wytrzymałość tych rur, np. wytrzymałość na pękanie, nie zmniejszała się po długim okresie stosowania, który czasem może rozciągać się na kilka dekad.

Podjęto kilka prób rozwiązania tego problemu. Pierwsze podejście polegało na produkcji rur, których plastikowy materiał jest dwuosiowo zorientowany w kierunkach równoległym i prostopadłym do osi rury.

Jednakże, operację nadania dwuosiowej orientacji można prowadzić tylko na rurze utworzonej przez wytłaczanie, co wymaga procesu okresowego i zwiększa jego koszt. Ponadto, utrzymanie dwuosiowej orientacji materiału podczas dopasowywania złączek powoduje, że trzeba podjąć szczególne środki ostrożności wymagające zastosowania wielu specjalnych złączek. Ponadto, wzmocnienie otrzymane tą techniką jest szczególnie skuteczne w kierunku wzdłużnym, lecz tylko bardzo częściowo rozwiązuje problem wytrzymałości na siły radialne, które reprezentują maksymalne naprężenia w pewnych zastosowaniach, np. transportu płynów pod ciśnieniem. Jak dotąd, próby uzyskania dwuosiowej orientacji w procesie ciągłym nie były całkowicie owocne ze względu na ograniczenia technologiczne i znaczny koszt, który one powodują, w zestawieniu z wciąż niewystarczającym zwiększeniem wytrzymałości.

Innym podejściem jest umieszczenie wzmocnienia na plastikowych rurach, np. przez ciągłe nawijanie włókien (np. włókien szklanych) nasyconych termoplastyczną lub termoutwardzalną żywicą (COFITS). Jednakże, to rozwiązanie nie jest bez wad gdyż te zwoje są na ogół kruche i znacznie zwiększa się gęstość uzyskanej wzmocnionej rury oraz jej koszt. Ponadto, skuteczność tego wzmocnienia nie zawsze pozostaje stała w miarę upływu czasu i często trudna jest recyrkulacja złomowej rury pod koniec jej okresu żywotności, a to ze względu na wprowadzenie do polimeru rury obcego materiału trudnego do oddzielenia.

Znany jest także opis patentowy St. Zjedn. Ameryki nr A-4093004, w którym ujawniono zasadę wzmacniających nośników wykonanych z różnych materiałów (karton, papier, gumą, drewno lub plastik) z zastosowaniem taśm ze zorientowanych poliolefin. Jednakże, otrzymana wzmocniona rura nie ma wytrzymałości, szczególnie wytrzymałości na pękanie, wystarczającej do bezpiecznego stosowania w długich okresach czasu do transportu płynów pod ciśnieniem.

Celem wynalazku jest rozwiązanie problemów występujących we wspomnianych wyżej, znanych systemach wzmacniających, utrzymując koszt produkcji w dopuszczalnych granicach i na poziomie konkurencyjnym do rur z plastycznego żeliwa.

Zatem przedmiotem wynalazku jest wzmocniona wielowarstwowa rura plastykowa utworzona z rurowego nośnika na bazie kompozycji polimerycznej, na który to nośnik są nawinię te taśmy wzmacniające zawierające kompozycję zorientowanego polimeru, przy czym taśmy na rury wybiera się spośród takich, które spełniają następującą zależność:

SI

SI_o w której SI oznacza wskaźnik wytrzymałości taśmy wzmacniającej, obliczony nastę pująco:

przy czym:

PL 201 976 B1 σ reprezentuje maksymalną wartość naprężenia osiąganą podczas próby rozciągania taśm w kierunku orientacji, dla wydłuż enia odpowiadającego granicy plastyczności nośnika lub inaczej wytrzymałości na pękanie taśmy, jeśli wydłużenie przy tej wytrzymałości na pękanie jest mniejsze od wydłużenia przy granicy plastyczności nośnika,

E oznacza moduł sprężystości podłużnej przy rozciąganiu zorientowanych taśm;

SI o

oznacza wskaźnik wytrzymałości nośnika;

σ₀ i E_o oznaczają odpowiednio naprężenie przy granicy plastyczności i moduł sprężystości podłużnej przy rozciąganiu nośnika, przy czym σ, E, σ_o i E_o są wyrażone w takich samych dowolnych jednostkach rozciągania;

oraz rura ma co najmniej dwie warstwy taśm nawinięte na nośnik, przy czym każda warstwa jest utworzona z taśm pod kątem podobnym lecz przeciwnie skierowanym do taśm drugiej warstwy, względem osi rury.

Według tej definicji, termin „podobny kąt” odnosi się do kąta co najmniej równego takiemu samemu kątowi, do 5 stopni mniej. Termin „podobny kąt” odnosi się także do kąta co najwyżej równego takiemu samemu kątowi, do 5 stopni więcej. Korzystnie, ten termin oznacza kąt co najmniej równy takiemu samemu kątowi, do 2 stopni mniej. Także korzystnie, kąt jest co najwyżej równy takiemu samemu kątowi, do 2 stopni więcej.

Termin „granica plastyczności” odnosi się do punktu na krzywej obciążenie-wydłużenie w próbie rozciągania prowadzonej na badanym plastiku, powyżej którego stosowane obciążenie potrzebne do rozpoczęcia dalszego wydłużania spada w stosunku do obciążeń niezbędnych do uzyskania wydłużenia poniżej tego punktu.

Termin „wzmocniona rura” odnosi się do rury, dla której wewnętrzne właściwości mechaniczne kompozycji materiału podstawowego, z którego rura jest zbudowania są zmodyfikowane poprzez obecność kompozycji materiału dodatkowego różniącego się od tego materiału podstawowego i dzięki temu zwiększa się wytrzymałość mechaniczna. Kompozycja materiału podstawowego jest polimeryczną kompozycją, która stanowi co najmniej 40% wagowych sumarycznej masy wzmocnionej rury. Nośnik jest utworzony z podstawowej kompozycji polimerycznej. Kompozycja materiału dodatkowego jest utworzona ze wzmacniających taśm.

Termin „plastikowy” odnosi się do dowolnego materiału zawierającego co najmniej jeden polimer wytworzony z syntetycznej żywicy.

Odpowiednie mogą być wszystkie rodzaje plastików. Szczególnie odpowiednimi tworzywami sztucznymi są tworzywa termoplastyczne.

Termin „termoplastyczny” odnosi się do dowolnego polimeru termoplastycznego, obejmującego termoplastyczne elastomery oraz ich mieszanki. Termin „polimer” oznacza zarówno homopolimery jak i kopolimery (szczególnie dwu- lub trzyskładnikowe kopolimery). Nieograniczające przykłady takich kopolimerów stanowią kopolimery bezładne, kopolimery blokowe i kopolimery szczepione.

Odpowiedni jest termoplastyczny polimer lub kopolimer dowolnego rodzaju, którego temperatura topnienia jest niższa od temperatury rozkładu. Szczególnie nadają się syntetyczne termoplastyki o zakresie stapiania rozciągniętym co najmniej o 10 stopni Celsjusza. Przykłady takich substancji obejmują polimery wykazując polidyspersyjność masy cząsteczkowej.

W szczególności można stosować poliolefiny, poli(halogenki winylu), termoplastyczne poliestry, poliketony, poliamidy i ich kopolimery. Można także stosować mieszankę polimerów lub kopolimerów, jak również mieszankę polimerycznych materiałów z nieorganicznymi, organicznymi i/lub naturalnymi wypełniaczami, takimi jak, lecz nie ograniczając się do np. węgla, soli i innych nieorganicznych pochodnych, włókien naturalnych lub polimerycznych. Możliwe jest też stosowanie wielowarstwowych struktur składających się ze spiętrzonych, związanych razem warstw, zawierających co najmniej jeden spośród polimerów lub kopolimerów opisanych powyżej.

Często stosowanym polimerem jest polietylen. Doskonałe wyniki otrzymuje się stosując polietylen o dużej gęstości (HDPE).

Podstawowy składnik wzmocnionej rury według wynalazku stanowi rurowy nośnik, tj. tuleja w postaci rury. Wytwarza się go, co najmniej częściowo, z kompozycji polimerycznej.

Innymi składnikami wzmocnionej rury według wynalazku są taśmy wzmacniające, które zawierają kompozycję materiału dodatkowego zapewniającą zwiększoną wytrzymałość mechaniczną potrzebną

PL 201 976 B1 do wytworzenia wzmocnionej rury o właściwościach mechanicznych odpowiednich do zastosowanie w określonym celu.

Dodatkowy materiał występujący we wzmacniających taśmach rury według wynalazku zawiera co najmniej jedną kompozycję zorientowanego polimeru. Może zawierać kompozycję pojedynczego zorientowanego polimeru. Alternatywnie, może także zawierać mieszankę kilku polimerycznych kompozycji i ewentualnie niepolimerycznych dodatków, przy czym co najmniej jeden spośród tych polimerów jest zorientowany. Może to być dowolny termoplastyczny polimer, który może występować w taśmach w formie zorientowanej, tj. termoplastyczny polimer posiadający co najmniej 20% wagowych tworzących go łańcuchów cząsteczkowych ułożonych w tym samym kierunku. Korzystnie, kierunek orientacji jest zgodny z długością taśmy. Jako polimer zorientowany można wybrać polimer termoplastyczny dowolnego typu nadający samoistnie orientację łańcuchom cząsteczkowym. Na ogół stosuje się zorientowany polimer o własnościach takich samych, jakie mają polimery powszechnie używane do produkcji rur wytrzymałych na ciśnienie. Korzystnymi przykładami takich polimerów w przypadku nośnika wykonanego z polietylenu o dużej gęstości (HDPE) są, nie ograniczając się do nich, multimodalne żywice HDPE i żywice ulegające sieciowaniu.

Multimodalnymi żywicami są te, które mają rozkład masy cząsteczkowej wykazujący kilka ekstremów. Korzystne są bimodalne żywice HDPE z dwoma ekstremami.

Ulegające sieciowaniu żywice HDPE są żywicami, które podczas obróbki zachowują się jak typowe termoplastyczne żywice HDPE i można je następnie, po przetworzeniu, poddać sieciowaniu i utwardzaniu dowolnym sposobem (dział anie nadtlenków, napromienianie, itp.).

Jeśli występuje kilka zorientowanych polimerów, to mają one taki sam kierunek orientacji. Zorientowany polimer w taśmach może mieć takie same własności jak jeden spośród polimerów podstawowej kompozycji polimerycznej, z której jest wykonany nośnik. Jednakże może to także być polimer nie występujący w tej podstawowej kompozycji polimerycznej, jeśli wymagają tego okoliczności zastosowania lub jeśli nie jest korzystne zastosowanie identycznego polimeru.

Korzystnie, wzmocniona rura według wynalazku zawiera parzystą liczbę warstw wzmacniających taśm nawiniętych na nośnik.

Korzystnie warstwa spoiwa znajduje się pomiędzy nośnikiem i sąsiadującą warstwą taśmy, a także pomiędzy każdą warstwą taś my.

Termin „spoiwo” odnosi się do dowolnego spoiwa kompatybilnego z kompozycją nośnika i ze wzmacniającymi taśmami. Najpowszechniej stosowanym spoiwem jest na ogół spoiwo polimeryczne, którym może być poliuretan lub poliolefina z grupami funkcyjnymi. Termin „poliolefina z grupami funkcyjnym” oznacza dowolną poliolefinę zawierającą, oprócz jednostek pochodzących od olefin, funkcyjne jednostki monomeryczne. Można je wprowadzać albo do łańcucha głównego poliolefiny albo do jej łańcuchów bocznych. Można je także wprowadzać bezpośrednio do szkieletu tych głównych i bocznych łańcuchów, np. przez kopolimeryzację jednego lub więcej funkcyjnych monomerów z monomerem (monomerami) olefin lub można je też wprowadzić przez wszczepienie jednego lub więcej funkcyjnych monomerów do tych łańcuchów, po wytworzeniu poliolefiny. Można także stosować mieszankę kilku poliolefin z grupami funkcyjnymi.

Funkcyjne jednostki monomeryczne poliolefin z grupami funkcyjnymi wybiera się z grupy obejmującej kwasy karboksylowe, dikarboksylowe i bezwodniki odpowiadające tym dikwasom. Te monomeryczne jednostki powstają na ogół w wyniku kopolimeryzacji lub szczepienia co najmniej jednego nienasyconego monomeru posiadającego takie same grupy funkcyjne. Nieograniczające przykłady monomerów stanowią kwas akrylowy, kwas metakrylowy, kwas maleinowy, kwas fumarowy, kwas itakonowy, bezwodnik maleinowy, bezwodnik fumarowy i bezwodnik itakonowy. Korzystnie, funkcyjne jednostki monomeryczne powstają w wyniku kopolimeryzacji lub szczepienia bezwodnika maleinowego.

Korzystnie, liczbę warstw i kątów wzmacniających taśm dobiera się tak, aby uzyskać wytrzymałość gotowej rury co najmniej wystarczającą do zapewnienia odporności na występujące naprężenia.

Wzmocniona rura na ogół zawiera co najmniej dwie wzmacniające warstwy taśmy. Gdy ma ona dwie warstwy taśmy, to względem osi rury skierowane są one pod podobnym kątem lecz o przeciwnym znaku. Term.in „podobny” ma tu takie samo znaczenie jak wyjaśniono powyżej.

Gdy wzmocniona rura zawiera więcej niż dwie wzmacniające warstwy taśmy, to dowolne dwie sąsiadujące warstwy tej rury korzystnie skierowane są pod podobnym kątem, lecz o przeciwnym znaku względem osi rury.

Według pewnego szczególnie korzystnego rozwiązania wynalazku, taśmy wzmacniające rury są nawijane metodą stykowego obracania. Korzystniej, te taśmy wzmacniające są także zabezpieczone

PL 201 976 B1 dwoma warstwami niezorientowanego polimeru. Termin „zabezpieczone” odnosi się tu do mechanicznego zabezpieczenia przed jakimkolwiek osłabieniem pochodzenia mechanicznego, które mogłoby wynikać z zewnętrznego naprężenia działającego na wzmocnioną rurę. Korzystnie, polimeryczną kompozycja tych warstw ochronnych jest kompatybilna z kompozycją zorientowanego polimeru warstw wzmacniających. Ponadto korzystnie pierwsza z tych warstw ochronnych, która jest najbardziej wewnętrzna, powstaje z taśm także nawijanych metodą stykowego obracania. Korzystnie, druga warstwa ochronna, umieszczona wokół zewnętrznego obrzeża wzmocnionej rury jest stałą rurową warstwą utworzoną z pojedynczego odcinka i służy jako powłoka wierzchnia. Termin „polimeryczna kompozycja kompatybilna z kompozycją zorientowanego polimeru” odnosi się do dowolnej polimerycznej kompozycji mieszalnej w stanie stopionym z tą zorientowaną kompozycją, co powoduje brak niepożądanych reakcji fizycznych lub chemicznych mogących wpływać na orientację co najmniej jednego polimeru kompozycji zorientowanego polimeru.

Dodatkowo szczególnie korzystną cechą każdego z rozsądnie wybranych składników rury jest możliwość jego przetworzenia i ponownego użycia, w postaci mieszanki w jednej spośród warstw nowej rury. Należy dążyć do zagwarantowania utrzymania takich właściwości zarówno podczas wytwarzania nowej rury (stosując wytwarzanie fragmentów), jak i przy zwrocie zużytej rury, pod koniec okresu jej eksploatacji.

Przedmiotem, wynalazku jest także sposób wytwarzania wzmocnionej rury plastikowej obejmujący zastosowanie, metodą nawijania wokół rurowego nośnika na bazie kompozycji polimerycznej, taśm wzmacniających zawierających kompozycję zorientowanego polimeru, charakteryzujący się zastosowaniem taśm wybranych z grupy obejmującej te spełniające następującą relację;

SI

SI_o w której:

SI oznacza wskaźnik wytrzymałości taśmy wzmacniającej, obliczony w następujący sposób:

przy czym:

σ oznacza maksymalną wartość naprężenia osią gnię t ą podczas próby rozcią gania albo taś my w kierunku orientacji, w celu wydłu żenia odpowiadającego granicy plastyczności nośnika albo inaczej wytrzymałości na pękanie taśmy, jeśli wydłużenie przy tej wytrzymałości na pękanie jest mniejsze od wydłużenia przy granicy plastyczności nośnika;

E oznacza moduł sprężystości podłużnej przy rozciąganiu zorientowanych taśm;

SI σ_ο oznacza wskaźnik wytrzymałości nośnika; i σ₀ i E_o oznaczają odpowiednio naprężenie przy granicy plastyczności i moduł sprężystości podłużnej przy rozciąganiu nośnika, przy czym σ, E, σ_o i E_o są wyrażone w takich samych dowolnych jednostkach rozciągania, a ponadto zawiera co najmniej dwie warstwy taśm nawinięte na nośnik, przy czym każda warstwa jest utworzona z taśm pod podobnym, kątem lecz przeciwnie skierowanym do taśm drugiej warstwy, względem osi rury. Granica plastyczności i termin „podobne” mają tu takie same znaczenia, jak te wyjaśnione powyżej w odniesieniu do wzmocnionej rury.

Taśmy wzmacniające mogą być związane z nośnikiem i/lub ze spodnią warstwą taśmy za pomocą spoiwa. Stosowane spoiwa są takie same, jak te opisane powyżej w odniesieniu do wzmocnionej rury.

W jednym szczególnym sposobie prowadzenia procesu według wynalazku, stosuje się taśmy wzmacniające wstępnie powlekane aktywowanym cieplnie spoiwem.

Stosowanie spoiwa tego typu daje zaletę skrócenia czasu trwania ogrzewania taśm wzmacniających do okresu dokładnie niezbędnego do wywoływania efektu łączenia tak, aby na ile to możliwe zabezpieczyć orientację kompozycji polimerycznej taśm wzmacniających, ponieważ wiadomo, że ta właściwość na ogół zanika pod wpływem ciepła.

PL 201 976 B1

W tym poszczególnym sposobie prowadzenia procesu według wynalazku, możliwe jest też dodatkowe poprawienie zabezpieczenia orientacji cząsteczkowej kompozycji polimerycznej wzmacniających taśm przez nawinięcie na wierzchu cienkiej taśmy osłony cieplnej, która zawiera kompozycję niezorientowanego polimeru o własnościach chemicznych kompatybilnych z właściwościami kompozycji zorientowanego polimeru warstwy spodniej. Te taśmy ochronne są związane ze zorientowanymi taśmami za pomocą nie zawierającego rozpuszczalników spoiwa organicznego lub za pomocą spoiwa polimerycznego, które topi się w temperaturze wystarczająco niskiej, aby nie pogarszała orientacji cząsteczek tych zorientowanych taśm wzmacniających.

Grubość tej taśmy zależy od wartości właściwości jej osłony cieplnej i nie przekracza takiej, przy której zachowuje się względnie dobra trwałość orientacji cząsteczek spodniej warstwy. Korzystne jest także, aby ta taśma osłony cieplnej swobodnie przepuszczała promieniowanie w podczerwieni umożliwiając aktywację spoiwa z zastosowaniem promieniowania tego rodzaju, w celu wyłączenia z procesu innych źródeł ciepła.

W innym rozwiązaniu poszczególnego sposobu według wynalazku, zewnętrzną powłokę osadza się stosując technikę powlekania przez wytłaczanie cienkiej taśmy osłony cieplnej, powłoka zewnętrzna zawiera kompozycję niezorientowanego polimeru kompatybilną z kompozycją spodniej cienkiej taśmy osłony cieplnej. Można ją korzystnie osadzać stosując pierścień, otaczający wzmocnioną rurę, przez który wtłacza się płynną powłokę zewnętrzną.

Powłoka zewnętrzna umożliwia dokładne dopasowanie wymiaru zewnętrznego rury i umożliwiając kompatybilność ze złączkami mocowanymi metodą łączenia spoiwem lub zgrzewania.

Korzystnie, grubości cienkiej taśmy dobiera się tak, aby działała ona jako skuteczna osłona cieplna, jak wyjaśniono powyżej, podczas powlekania przez wytłaczanie powłoki zewnętrznej, minimalizując utratę orientacji kompozycji zorientowanego polimeru taśm wzmacniających.

Poniższe Przykłady podano w celu ilustracji wynalazku bez ograniczania w jakikolwiek sposób jego zakresu.

Porównano pomiary wytrzymałości na rozciąganie i modułu sprężystości podłużnej dla czterech różnych polimerów, których użyto do wytwarzania taśm o grubości 0,9 mm. Te taśmy nawijano wokół rurowego nośnika wykonanego z polietylenu o dużej gęstości (HDPE), o grubości ścianki 3,85 mm (poniżej określanego symbolem TUB 121). Dwie krzyżujące się warstwy każdej z tych taśm nawijano na nośnik, zachowując kąt +55 stopni i -55 stopni w stosunku do osi nośnika, z wyjątkiem przypadku zastosowania krystalicznego polimeru HDPE typu „Leedsl”, w którym potrzebne były cztery warstwy taśmy (nawinięte pod takimi samymi kątami jak taśmy drugiej rury) w celu otrzymania spójnego nawinięcia. W przypadku stosowania tego drugiego, krystalicznego polimeru HDPE, trzeba ponieść dwukrotnie większe koszty na urządzenia nawijające, niż dla innych badanych polimerów.

Ponadto mierzono chwilowe ciśnienie rozrywające dla rury według normy ISO 90 80.

Otrzymane wyniki zestawiono w poniższej Tablicy.

Nr Próby	Typ rury/taśm	Wytrzymałość σ (MPa)	Moduł sprężystości podłużnej przy rozciąganiu (MPa)	Sl/SIo	Ciśnienie rozrywające (bar)
1R	TUB121/brak (nośnik bez wzmocnienia)	25	1000	1,0	40
2R	TUB121/stopiony-zorientowany HDPE	25	424	1,3	40
3	TUB121/11-3 zorientowany HDPE	153	1741	5,1	100
4	TUB121/K17 zorientowany HDPE	220	2545	6,4	135
5R	TUB121/Leeds l	147	10209	2,7	90

Próby 1R, 2R i 5R są próbami kontrolnymi, nie według wynalazku. Próby 3 i 4 przeprowadzono według wynalazku. Można stwierdzić, że wzmocnione rury wytworzone w próbach 3 i 4 są jedynymi, których stosunek współczynników SI/SIo wynosi powyżej 4, wykazują optymalne wartości ciśnienia

PL 201 976 B1 rozrywania, ponieważ wartości te są najwyższe i spełniają wymagania specyfikacji dla zamierzonych zastosowań jako rury wzmocnione.

Claims (9)

1. Wzmocniona wielowarstwowa rura plastikowa utworzona z rurowego nośnika na bazie kompozycji polimerycznej, na który to nośnik nawija się taśmy wzmacniające wykonane z kompozycji zorientowanego polimeru, znamienna tym, że zawiera taśmy wybrane z grupy obejmującej te, które spełniają następującą zależność;

SI

SI_o >4 w którym:

SI oznacza wskaźnik wytrzymałości taśmy wzmacniającej, obliczony następująco:

σ reprezentuje maksymalną wartość naprężenia osiąganą podczas próby rozciągania taśm w kierunku orientacji, dla wydłuż enia odpowiadającego granicy plastyczności nośnika lub inaczej wytrzymałości na pękanie taśmy, jeśli wydłużenie przy tej wytrzymałości na pękanie jest mniejsze od wydłużenia przy granicy plastyczności nośnika;

E oznacza moduł sprężystości podłużnej przy rozciąganiu zorientowanych taśm;

SI σ_ο oznacza wskaźnik wytrzymałości nośnika; i σ₀ i E_o oznaczają odpowiednio naprężenie przy granicy plastyczności i moduł sprężystości podłużnej przy rozciąganiu nośnika, przy czym σ, E, σ_o i E_o są wyrażone w takich samych dowolnych jednostkach rozciągania;

a ponadto zawiera ona co najmniej dwie warstwy taśm nawinięte na nośnik, przy czym każda warstwa jest utworzona z taśm pod kątem podobnym, lecz o przeciwnym kierunku do taśm drugiej warstwy, względem osi rury.

2. Rura według zastrz. 1, znamienna tym, że zawiera parzystą liczbę wzmacniających warstw taśmy nawiniętych na nośnik.

3. Rura według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że pomiędzy nośnikiem i sąsiadującą warstwą taśmy i pomiędzy każdą warstwą taśmy znajduje się warstwa spoiwa.

4. Rura według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że jako zabezpieczenie taśm wzmacniających zawiera cienką pierwszą warstwę taśm nawiniętą metodą obracania stykowego, zawierających kompozycję niezorientowanego polimeru kompatybilnego z kompozycją zorientowanego polimeru spodniej warstwy wzmacniającej i rurową stałą drugą warstwę zewnętrzną utworzoną z pojedynczego elementu i mającą tę samą kompozycję niezorientowanego polimeru, służącą jako powłoka zewnętrzna.

5. Sposób wytwarzania wzmocnionej rury plastikowej obejmujący zastosowanie, metodą nawijania wokół rurowego nośnika na bazie kompozycji polimerycznej, taśm wzmacniających wykonanych z kompozycji zorientowanego polimeru, znamienny tym, że nawija się taśmy z grupy obejmującej te, które spełniają następującą zależność:

SI

SI_o >4 w której:

SI oznacza wskaźnik wytrzymałości taśmy wzmacniającej, obliczony następująco:

PL 201 976 B1 przy czym:

σ reprezentuje maksymalną wartość naprężenia osiąganą podczas próby rozciągania taśm w kierunku orientacji, dla wydłuż enia odpowiadającego granicy plastyczności nośnika lub inaczej wytrzymałości na pękanie taśmy jeśli wydłużenie przy tej wytrzymałości na pękanie jest mniejsze od wydłużenia przy granicy plastyczności nośnika;

E oznacza moduł sprężystości podłużnej przy rozciąganiu zorientowanych taśm;

SI σ_ο oznacza wskaźnik wytrzymałości nośnika; i σ_;; i E_o oznaczają odpowiednio naprężenie przy granicy plastyczności i moduł sprężystości podłużnej przy rozciąganiu nośnika, przy czym σ, E, σ₀ i E_o są wyrażone w takich samych dowolnych jednostkach rozciągania;

oraz, że na nośnik nawija się co najmniej dwie warstwy taśm, przy czym każda warstwa jest utworzona z taśm pod podobnym kątem, lecz o znaku przeciwnym do taśm drugiej warstwy względem osi rury.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że stosuje się taśmy wzmacniające wstępnie powlekane za pomocą aktywowanego cieplnie spoiwa.

7. Sposób według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że na taśmy wzmacniające nawija się cienką taśmę osłony cieplnej, która zawiera kompozycję niezorientowanego polimeru o składzie chemicznym kompatybilnym ze składem kompozycji zorientowanego polimeru spodniej warstwy wzmacniającej.

8. Sposób według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że osadza się powłokę zewnętrzną, stosując technikę powlekania przez wytłaczanie na cienkiej taśmie osłony cieplnej, powłoka zewnętrzna zawiera kompozycję niezorientowanego polimeru kompatybilną ze składem spodniej cienkiej taśmy osłony cieplnej, stosując pierścień poprzez który przepływa powłoka zewnętrzna.

9. Sposób według zastrz. 5 albo 6, znamienny tym, że grubość cienkiej taśmy reguluje się tak, aby działała jako skuteczna osłona cieplna podczas powlekania przez wytłaczanie powłoki zewnętrznej, minimalizując stratę orientacji kompozycji zorientowanego polimeru taśm wzmacniających.