ШЕСТИСЛОЙНАЯ ТРУБА ДЛЯ СИСТЕМ ОТОПЛЕНИЯ И ГОРЯЧЕГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ, АРМИРОВАННАЯ СТЕКЛОВОЛОКНОМ

Изобретение относится к производству экструзионных труб из термопластичных материалов и может быть использовано для изготовления кислородонепроницаемых полипропиленовых труб, армированных стекловолокном, предназначенных для систем отопления и горячего водоснабжения в жилищно-коммунальном хозяйстве.

На практике для этих целей широко применяются пятислойные трубы типа PPR-AL-PPR и PPR-FB-PPR (электронный ресурс http://tedremont.com/index.php/ppr/html [1]. Труба PPR-AL-PPR выполнена из полипропилена и армирована алюминием, который, в том числе, обеспечивает защиту от проникновения в трубу кислорода воздуха. Второй и четвертый слои этой трубы представляют собой адгезивы, соединяющие алюминий и полипропилен. Из уровня техники известна армированная алюминием шестислойная труба для отопительных систем (SK662013, публ. 02.10.2013) [2]. Эта труба содержит последовательно размещенные друг за другом: внутренний слой, изготовленный из гибкого термостабилизированного полибутилена, адгезивный слой, соединяющий внутренний слой с последующим за ним алюминиевым слоем, который образует барьер для кислорода, далее идет адгезивный слой, который соединяет алюминиевый слой со слоем из полиэфирных волокон, и за ним - наружный слой из полиэтилена высокого качества. Корд из полиэфирных волокон, предусмотренный в этой трубе, обеспечивает ее гибкость, что оправданно, по-видимому, преимущественным применением этой трубы в системах напольного отопления.

К недостатками многослойных труб, армированных алюминием, относится сложность монтажа трубопровода, его низкая надежность, обусловленная возможностью расслоения этих труб, а также высокая цена. Альтернативой таким трубам являются экструзионные полипропиленовые трубы, армированные стекловолокном. В качестве материала, образующего барьер для кислорода в таких трубах, применяют статистический сополимер этилена и винилового спирта. Так, известна труба (CN 102947634, публ. 27.02.2013) [3], содержащая наружный и внутренний слои, выполненные из сополимера полипропилена. Между наружным и внутренним слоями расположен промежуточный слой, содержащий сополимер полипропилена, отрезки стекловолокна и в качестве кислородонепроницаемого материала - статистический сополимер этилена и винилового спирта.

Содержащиеся в одном слое конструкции трубы [3] сополимер полипропилена и статистический сополимер этилена и винилового спирта различны по своей химической природе. При соединении этих материалов образуется гетерогенная система, склонная к расслоению, которое может привести к потере прочностных характеристик промежуточного слоя. Поскольку температура деструкции статистического сополимера этилена и винилового спирта меньше температуры переработки сополимера полипропилена, то при их совместной экструзии, статистический сополимер этилена и винилового спирта потеряет свои барьерные функции по отношению к кислороду. Кроме того, как известно, статистический сополимер этилена и винилового спирта не является «трубным» материалом. Стандартный показатель MRS как характеристика материала трубы, численно равная напряжению в стенке, возникающему при действии постоянного внутреннего давления, которое труба способна выдержать при нижнем доверительном интервале 97,5% в течение 50 лет при температуре 20°C для него даже не определяется. Это означает, что этот материал не предназначен для восприятия нагрузок, возникающих при эксплуатации трубы под давлением и температурах, выше комнатной, а промежуточный слой на его основе без специальных добавок, склеивающих его со стекловолокном, будет плохо выполнять армирующую функцию.

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является полученная экструзией многослойная труба для систем отопления и водоснабжения (RU 2471109, публ. 27.05.2011) [4]. Известная труба имеет наружный и внутренний слои, выполненные из сополимера полипропилена, между этими слоями расположен промежуточный слой, выполненный из смеси статистического сополимера этилена и винилового спирта с 15-29 мас. % отрезками стекловолокна, и этот промежуточный слой сопряжен с наружным и внутренним слоями трубы через адгезионные слои. Как сказано выше для известной трубы [3], промежуточный слой, содержащий статистический сополимер этилена и винилового спирта без специальных добавок, склеивающих его со стекловолокном, не будет иметь армирующих свойств, несмотря на его толщину, составляющую от 0,2 до 0,7 толщин наружного и внутреннего слоя.

Задача настоящего изобретения заключается в создании конструкции многослойной полипропиленовой трубы с высокими армирующими и барьерными по отношению к кислороду свойствами.

Для решения поставленной задачи предложена шестислойная труба для систем отопления и горячего водоснабжения, армированная стекловолокном, содержащая наружный и внутренний слои, выполненные из сополимера полипропилена, расположенный между ними слой, содержащий статистический сополимер этилена и винилового спирта с соседними с ним адгезионными слоями, отличающийся тем, что между наружным слоем трубы и слоем, содержащим статистический сополимер этилена и винилового спирта с соседними с ним адгезионными слоями, труба содержит армирующий слой из смеси сополимера полипропилена и стекловолокна.

Заявленная труба состоит из шести полимерных слоев различного состава и назначения. Наружный и внутренний слои традиционно выполнены из «трубного» сополимера полипропилена. При этом в отличие от прототипа, статистический сополимер этилена и винилового спирта содержится в заявляемой трубе в виде отдельного слоя без стекловолокна и может иметь толщину, достаточную для обеспечения барьерных свойств по отношению к кислороду без учета влияния на физико-механические характеристики трубы. Эти характеристики в новой трубе обеспечиваются отдельным армирующим слоем из смеси «трубного» сополимера полипропилена и стекловолокна. Эффект кислородонепроницаемости при этом усиливается отсутствием потерь барьерных свойств, т.к. конструкция заявляемой трубы не предусматривает совместной экструзии «трубного» сополимера полипропилена и статистического сополимера этилена и винилового спирта.

Слой из статистического сополимера этилена и винилового спирта через адгезивные слои соединен с одной стороны - с армирующим слоем, а с другой - с внутренним слоем трубы. Наружный слой трубы наряду с армирующим слоем несет на себе все возникающие в результате работы трубы нагрузки, защищает слой из статистического сополимера этилена и винилового спирта от прямого контакта с теплоносителем, приводящего к реакции с водой, а внутренний слой трубы защищает сопряженный с ним адгезионный слой. При этом барьерный слой, расположенный внутри основного тела трубы, позволяет использовать способ монтажа, традиционно применяемый для полипропиленовых труб.

Новый технический результат, достигаемый изобретением, заключается в повышении армирующих и барьерных по отношению к кислороду свойств полипропиленовых труб, армированных стекловолокном, используемых в системах отопления и горячего водоснабжения.

На фиг. 1 изображено сечение заявленной трубы, на фиг. 2 - фрагмент стенки трубы. Она содержит наружный слой 1, армирующий слой 2, адгезионный слой 3, барьерный слой 4, адгезионный слой 5 и внутренний слой 6. Наружные и внутренние слои изготовлены из наиболее применяемого полипропилена рандом-сополимера марки РР 4132 В ТУ 2211-136-05766801-2006. Могут использоваться и другие марки полипропилена. В качестве статистического сополимера этилена и винилового спирта использован этиленвиниловый спирт марки F101 В фирмы ΕVAL (электронный ресурс http//:www.eval.eu). Адгезионные слои выполнены из Plexar марки РХ6002 фирмы Iyondellbasell (электронный ресурс http//:www.http://Iyondellbasell.com). Армирующий слой выполнен из готового полимерного композита на основе полипропилена рандом-сополимера и стекловолокна. Полимерный композит представляет собой концентрат марки Контур Стеклен РЗО-УС по ТУ 2243-014-14504968 - 2014. Толщина наружного, внутреннего и армирующего слоев примерно одинакова и выбрана исходя из условия, что в сумме с толщиной остальных трех слоев не превысит величину, заданную соответствующим стандартом на полимерные трубы.

Трубу изготавливают по известной экструзионной технологии производства многослойных труб из термопластичных материалов. Исходные компоненты после прохождения входного контроля качества смешиваются в необходимых пропорциях и загружаются в экструдеры. В экструдерах происходит расплавление и смешение материалов до полной гомогенезации расплава и последующего его продавливания через соединительные каналы в экструзионную голову, где посредством специальных формообразующих поверхностей происходит формирование слоев трубы. Полученная на выходе из головы пластичная заготовка шестислойной трубы подается в вакуумную ванну, где происходит ее охлаждение и калибрация до нужного типоразмера. Далее охлажденная труба протягивается через серию охлаждающих ванн до достижения заданной температуры. По ходу движения на трубу наносится маркировка, после чего труба нарезается на отрезки длиной, согласованной с заказчиком. Заявленное изобретение будет использовано для изготовления шестислойных труб диаметров: 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 75, 90, 110 мм в соответствии с ГОСТ Р52134-2003.