ПРИМЕНЕНИЕ ФОРМОВАННОГО ИЗДЕЛИЯ ИЗ ПОЛИАМИДНОЙ ФОРМОВОЧНОЙ МАССЫ В КАЧЕСТВЕ ВКЛАДКИ ДЛЯ ТРУБОПРОВОДА
USING ARTICLE MOULDED FROM POLYAMIDE MOULDING COMPOUND AS PIPE INSERT

Изобретение касается применения вкладки из детально описанной полиамидной формовочной массы для труб или сточных каналов (ниже также называются трубопроводами), причем трубы или каналы предназначены для транспортировки теплоносителей, воды, сточных вод, газа или подобных сред.
Срок службы трубопроводов для транспортировки тепла, свежей или сточной воды, газа или других средств, либо же труб или каналов ограничен. Поэтому трубопроводы, проложенные давно, часто имеют повреждения, так что в окружающие грунтовые воды может поступать сточная вода, либо же скопившиеся грунтовые воды могут проникать в сточные трубопроводы. Причина этого, с одной стороны, состоит в прогрессирующих коррозионных повреждениях, а с другой стороны - в увеличении механической нагрузки, обусловленной сотрясением от проезжающего транспорта, нагрузки давлением или смещением грунта при подземном строительстве или при шахтных работах. Рассматриваемые трубы или каналы располагаются под поверхностью земли на глубине 1 м или более, так что замена труб или каналов по всей длине возможна только с большими затратами. Поэтому имеется потребность в способах санации, позволяющих без излишних затрат ремонтировать неисправные трубопроводы подводящей или сточной сети.
Во всех известных способах замены обшивки в поврежденный участок канала вводят длинную линию трубопровода из сваренных воедино пластмассовых труб, например из полиэтилена. Поскольку гибкость труб невелика, для этого необходимы крупные котлованы.
При реализации способа так называемой замены облицовки с короткими трубами в имеющихся стандартных канализационных шахтах соединяют друг с другом короткие пластмассовые трубы длиной примерно от 0,5 до 1 м и вводят или втягивают их, начиная с этих шахт, в подлежащие ремонту участки канализации (германский патент DE-С 3413294).
В германской заявке DE-А 2704438 было предложено ремонтировать канализационные трубы, вводя внутрь сточных труб гибкую полиэтиленовую трубу, внешний диаметр которой меньше, чем внутренний диаметр сточной трубы, причем гибкую трубу размещают на определенном расстоянии от [стенок] сточной трубы, так что образуется кольцеобразный просвет. При реализации этого способа кольцеобразное пространство заполняют затвердевающей массой-заполнителем с низкой вязкостью, причем в качестве этой массы-заполнителя можно использовать, например, магнезиальный цемент.
Из международных заявок WO 93/21398 и WO 93/21399 известны системы для замены облицовки, в каждом случае имеющие две вкладки, выполненные из полиэтилена. Внутренняя вкладка имеет выступы, играющие роль распорок.
Кроме того, в международной заявке WO 96/06298 предложено вводить в подлежащие ремонту трубопроводы или трубы вкладку из полиэтилена или полипропилена, снабженную дистанционными элементами, а промежуточное пространство затем заполнять затвердевающей массой или затвердевающим пластмассовым материалом. Для улучшения сцепления этого пластмассового материала со вкладкой рекомендуют грунтовку.
Из международной заявки WO 00/40887 известна система трубопроводов с функцией контролируемого уплотнения, включающая в себя затвердевшую трубу, непроницаемую для жидкости, и гибкую контрольную вкладку, причем оба элемента изготовлены из полиэтилена, а контрольная вкладка дополнительно содержит блокировку проникновения углеводородов в виде алюминиевой фольги. Подобные системы, однако, сложны в производстве.
Преобладающие на нынешнем уровне техники вкладки из полиэтилена имеют ряд недостатков. Так, например, неблагоприятны их характеристики набухания и диффузии, в особенности в тех случаях, когда транспортируют органические жидкости, например сырую нефть, нефтехимические продукты или сточные воды, которые содержат органические жидкости, например растворители. Показатели диффузии неблагоприятны также и при использовании в качестве газопроводов. Кроме того, полиэтилен чувствителен к возникновению трещин при напряжении, например при контакте с поверхностно-активными веществами (ПАВ), а также к надрезам. Помимо этого, без сложной предварительной обработки полиэтилен не демонстрирует достаточной способности к сцеплению с затвердевающими пластмассами, которые используют для заполнения кольцеобразного пространства. К тому же при затвердевании материала заполнителя, например полиуретановых смол, возможны пиковые повышения температуры, которые ведут к чрезмерному размягчению вкладки, так что возникают выпячивания. Ввиду низкой температуры размягчения полиэтилена и его низкой устойчивости в различных средах вкладки из этого материала можно применять только в тех случаях, когда рабочая температура не превышает 65°С.
Другое техническое решение описано, например, в германском патенте DE-С 2362784. В этой публикации изложено описание системы, в котором шланг из волокнистого материала, покрытый с одной стороны пластмассой, предварительно пропитывают смолой и отвердителем таким образом, что после введения его в подлежащий ремонту трубопровод методом выворачивания наизнанку и после прижима его к стенкам трубопровода под давлением воды шланг под воздействием нагрева затвердевает и представляет собой таким образом новую систему трубопроводов с твердой стенкой трубы. Поскольку система из смолы и отвердителя в несущем волокнистом материале дает на обработку лишь ограниченное время (жизнеспособность клеящей смеси), пропитку, транспортировку на стройплощадку (возможно, в рефрижераторе) и введение необходимо осуществлять в течение относительно короткого промежутка времени. Кроме того, этот способ можно с удовлетворительными результатами применять лишь для ремонта тех труб, которые не имеют крупных трещин или дыр, поскольку через таковые смола может выйти до затвердения.
Уже некоторое время в опытном порядке на шельфовых трубопроводах для ремонта стальных труб, по которым транспортируют сырую нефть или сырой газ, применяют вкладки из полиамида (J.Mason, Oil & Gas Journal, Oct. 18, 1999, S.76-82). Их применение, однако, ограничивается трубами малого внутреннего диаметра. Хотя в данном случае полиамид представляет собой подходящий для вкладки материал, но из полиамида невозможно изготовить экструзией трубы крупного размера с должным качеством. В частности, ввиду воздействия, помимо прочего, силы тяжести, при экструзии труб крупного размера после выхода из аппарата могут возникнуть различные сложности. Внешним признаком малой вязкости расплава является в данном случае провисание выходящего рукава расплава. Сила тяжести ведет к сдвигу в толщине стенок, так что возможно неравномерное распределение толщины стенок трубы. Жесткость расплава обычных полиамидов недостаточна, чтобы с точки зрения техники, экономики, поддержания точности размеров и надежности обеспечивать производство с желательными геометрическими параметрами. Кроме того, низкая жесткость расплавов означает неустойчивость в протекании экструзии, которая может выражаться в том, что тяж расплава неравномерно входит в калибрующее устройство. Это может вызывать нарушения в процессе производства. Если же после выхода из сопла рукав расплава, напротив, обладает высокой жесткостью, он движется значительно стабильнее и оказывается в меньшей степени подвержен влиянию внешних факторов.
Экструзия полиамидной формовочной массы с высокой жесткостью расплава, однако, затруднительна из-за высокой вязкости. Для этого необходимо формирование в аппаратуре чрезвычайно высокого давления; тем не менее, даже и в этом случае изделия крупных размеров с правильными геометрическими параметрами невозможно изготовить при экономически целесообразных скоростях экструзии, поскольку уже при незначительных скоростях работы имеется очень высокая нагрузка на мотор.
Задача настоящего изобретения состояла в том, чтобы избежать этих недостатков и предложить вкладку для трубопроводов, которая, с одной стороны, обладает лучшими качествами, чем обычно применяемые материалы на основе полиэтилена или пластмасс, усиленных стекловолокном, и которую, с другой стороны, можно и в крупных размерах изготавливать с высокой надежностью и с равномерной толщиной стенок.
Эту задачу решили, применяя в качестве вкладки для трубопровода формованное изделие, причем формованное изделие состоит из полиамидной формовочной массы, которую конденсируют путем добавления соединения, имеющего по меньшей мере два карбонатных элемента, в массовом соотношении от 0,005 до 10% масс. относительно полиамида, причем
а) исходная полиамидная формовочная масса была приготовлена заранее,
b) предварительно смешивали исходную полиамидную формовочную массу и соединения, по меньшей мере, с двумя карбонатными элементами,
с) предварительную смесь при необходимости хранили и/или транспортировали, а затем
d) предварительную смесь переработали в формованное изделие, причем конденсация произошла лишь на этом этапе
и причем формованное изделие представляет собой трубу или шланг с внешним диаметром, составляющим, по меньшей мере, 25 мм, предпочтительно - по меньшей мере, 60 мм, а в особенности предпочтительно - по меньшей мере, 110 мм.
Неожиданно было обнаружено, что при добавлении, осуществляемом таким образом, происходит значительное повышение жесткости расплава, но при этом одновременно сохраняется меньшая нагрузка на мотор. Таким образом, несмотря на высокую вязкость расплава, можно добиться значительной производительности при переработке, из чего проистекает улучшение показателей экономичности производственного процесса.
Трубопровод, о котором идет речь, может представлять собой транспортный трубопровод, распределительный трубопровод или трубопровод подключения дома к коммуникациям и может быть выполнено либо как трубопровод высокого давления либо как безнапорный трубопровод. Он служит, например, для централизованного теплоснабжения, для транспортировки природной воды, сточной воды, газа, масел, как, например, сырой нефти, легких или тяжелых нефтепродуктов, топливных материалов, как, например, керосина или дизельного топлива, нефтехимических продуктов, рассолов, щелочей, абразивных сред или пыли и может представлять собой подающий или отводящий трубопровод. Прокладывать его целесообразно в толще земли, в туннелях или штольнях или в воде, при необходимости, однако, и по поверхности земли.
В рамках изобретения в целях продления сроков эксплуатации трубопровод можно снабдить вкладкой уже при изготовлении или при прокладке. В большинстве случаев, однако, вкладку вводят в транспортный трубопровод впоследствии в целях санации трубопровода; этот процесс называют еще перефутеровкой.
Как правило, трубопроводы, о которых идет речь, имеют внутренний диаметр до 4000 мм, предпочтительно - до 2000 мм, а особо предпочтительно - до 1000 мм.
Предметом изобретения также является трубопровод, включающий в себя такую вкладку.
В одной из возможных форм исполнения трубопровод согласно заявке не является шельфовым трубопроводом.
Вкладка может сама обладать несущими свойствами; в этом случае она представляет собой трубу. Она также может, однако, не обладать несущими свойствами: в этом случае она представляет собой шланг. Толщина стенок в общем случае составляет по меньшей мере 0,5 мм, предпочтительно - по меньшей мере 1 мм, а особо предпочтительно - по меньшей мере 2 мм.
Пригодный в смысле изобретения полиамид построен на основе лактамов, аминокарбоновых кислот, диаминов или же дикарбоновых кислот. Кроме того, он может содержать компоненты, обеспечивающие разветвление, которые, например, являются производными трикарбоновых кислот, триаминов или полиэтиленимина. Примеры подходящих типов - это (в каждом случае как гомополимер или сополимер) РА6, РА46, РА66, РА610, РА66/6, РА6/6Т, РА66/6Т, а также в особенности РА612, РА1010, РА1012, РА1212, РА613, РА1014, РА11, РА12 или прозрачный полиамид. Кроме того, возможно применение полиэфирамидов на основе лактамов, аминокарбоновых кислот, диаминов, дикарбоновых кислот и полиэфирдиаминов и/или полиэфирдиолов.
n
Предпочтительно, чтобы молекулярная масса M исходных полиамидов превышала 5000, в частности чтобы она превышала 8000. При этом используют полиамиды, концевые группы которых, по меньшей мере, частично имеют форму аминогрупп. В качестве примера можно указать, что по меньшей мере 30%, по меньшей мере 40%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70%, по меньшей мере 80% или по меньшей мере 90% концевых групп представляют собой аминогруппы. Синтез полиамидов с высоким содержанием концевых аминогрупп с применением в качестве регуляторов диаминов или полиаминов известен на нынешнем уровне техники. В представленном случае при синтезе полиамида предпочтительно применять в качестве регулятора алифатический, циклоалифатический или аралифатический диамин, имеющий от 4 до 44 атомов углерода. Надлежащие амины - это, например, гексаметилендиамин, декаметилендиамин, 2.2.4- или 2.4.4-триметилгексаметилендиамин, додекаметилендиамин, 1.4-диаминоциклогексан, 1.4- или 1.3-диметиламиноциклогексан, 4.4'-диаминодициклогексилметан, 4.4'-диамино-3.3'-диметилдициклогексилметан, 4.4'-диаминодициклогексилпропан, изофорондиамин, метаксилилендиамин или параксилилендиамин.
Еще в одной предпочтительной форме исполнения при синтезе полиамида применяют полиамин в качестве регулятора и одновременно разветвителя. Примеры - это диэтилентриамин, 1.5-диамино-3-(β-аминоэтил)пентан, трис(2-аминоэтил)амин, N,N-бис(2-аминоэтил)-N',N'бис[2-[бис(2-аминоэтил)амино]-этил]-1,2-этандиамин, дендримеры, а также полиэтиленимины, в особенности разветвленные полиэтиленимины, которые получают полимеризацией азиридинов (Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie, Band Е20, страницы 1482-1487, (Georg Thieme Verlag Stuttgart, 1987), и распределение аминогрупп у которых, как правило, следующее:
от 25 до 46% первичных аминогрупп,
от 30 до 45% вторичных аминогрупп и
от 16 до 40% третичных аминогрупп.
При реализации способа согласно изобретению применяют, по меньшей мере, одно соединение, имеющее, по меньшей мере, две карбонатные единицы (два карбонатных элемента), в массовом соотношении от 0,005 до 10% масс., рассчитанном относительно использованного полиамида. Целесообразно, чтобы это соотношение находилось в пределах от 0,01 до 5,0% масс., особо предпочтительно в пределах от 0,05 до 3% масс. Термин "карбонат" в данном контексте означает сложный эфир угольной кислоты, в частности с фенолами или спиртами.
Соединение, имеющее по меньшей мере два карбонатных элемента, может быть низкомолекулярным, олигомерным или полимерным. Оно может полностью состоять из карбонатных мономеров либо же оно может включать в себя и другие мономеры. Целесообразно, чтобы это были олигоамидные или полиамидные, сложноэфирные, эфирные, эфирэстерамидные или эфирамидные единицы. Такие соединения можно синтезировать с помощью известных способов олигомеризации или полимеризации либо же с помощью реакций полимер-аналоговых превращений.
В предпочтительной форме исполнения соединение по меньшей мере с двумя карбонатными элементами представляет собой поликарбонат, предпочтительно на основе бисфенола А, либо же блок-сополимер, в состав которого входит такой поликарбонатный блок.
n
Добавление соединения, по меньшей мере, с двумя карбонатными элементами, используемого как добавка, в форме маточной смеси позволяет более точно дозировать добавку, поскольку возрастают применяемые количества. К тому же оказалось, что применение маточной смеси позволяет добиться улучшения качества экструдата. В качестве материала матрицы в маточную смесь предпочтительно входит полиамид, который также подвергается конденсации по способу согласно изобретению, или совместимый с ним полиамид, однако и несовместимые полиамиды в условиях реакции, подвергаются частичному присоединению к подлежащим конденсации полиамидам, что приводит к возрастанию совместимости. Полиамид, применяемый в качестве материала матрицы в маточной смеси, предпочтительно имеет молекулярную массу M, превышающую 5000, а в особенности превышающую 8000. При этом предпочтительны те полиамиды, концевые группы которых преимущественно имеют вид групп карбоновых кислот. В качестве примера можно указать, что, по меньшей мере, 80%, по меньшей мере, 90% или, по меньшей мере, 95% концевых групп представляют собой кислотные группы.
Предпочтительно, чтобы концентрация соединения, имеющего, по меньшей мере, два карбонатных элемента в маточной смеси составляла от 0,15 до 50% масс., особо предпочтительно от 0,2 до 25% масс., а в частности предпочтительно от 0,3 до 15% масс. Изготовление такой маточной смеси осуществляют обычным образом, известным специалисту. Подходящие соединения, по меньшей мере, с двумя карбонатными элементами, а также надлежащие маточные смеси подробно описаны в международной заявке WO 00/66650, на которую настоящим дана ссылка.
Добавка для управления молекулярной массой полиамидов, основанная на этом принципе, распространяется фирмой Brüggemann KG под наименованием Brüggolen М1251. Первичные области ее применения - это регулировка вязкости рециклата из РА6 или РА66, повторно утилизируемого в экструзионных формовочных массах. Добавка Brüggolen М1251 представляет собой маточную смесь поликарбоната низкой вязкости, например Lexan 141, в РА6 с кислотными концевыми группами. Причинное значение для набора молекулярной массы имеет реакция концевых аминогрупп, находящихся в подлежащем конденсации материале, с поликарбонатом.
Эффективность этого метода показана в международной заявке WO 00/66650 на примере конденсации РА6 и РА66, причем соответствующие поликонденсаты частично используют в чистом виде, а частично содержат добавки, как, например, стекловолокна и монтанат.
Изобретение применимо в отношении полиамидов, которые по условиям синтеза содержат, по меньшей мере, 5 мд фосфора в форме кислого соединения. В этом случае перед компаундированием или во время его к полиамидной формовочной массе добавляют от 0,001 до 10% масс. относительно полиамида соли слабой кислоты. Подходящие соли описаны в германской заявке DE-А 10337707, на которую настоящим дана ссылка.
Изобретение, однако, столь же хорошо применимо в отношении полиамидов, которые по условиям синтеза содержат менее 5 мд фосфора в форме кислого соединения или вообще не содержат фосфора. В этом случае соответствующую соль слабой кислоты добавлять можно, но не обязательно.
При реализации способа согласно изобретению можно использовать добавки, обычно находящие применение при изготовлении полиамидных формовочных масс. К примерам, иллюстрирующим таковые, относятся красители, средства, замедляющие горение, и пламезащитные средства, стабилизаторы, заполнители, средства улучшения скольжения, средства, облегчающие извлечение из формы, модификаторы ударной вязкости, размягчители, ускорители кристаллизации, антистатики, смазочные агенты, вспомогательные средства обработки, а также прочие полимеры, которые обычно компаундируют с полиамидами.
Примеры таких добавок следующие:
Красители: диоксид титана, свинцовые белила, цинковые белила, литопон, сурьмяные белила, сажа, железоокисный черный, марганцевый черный, кобальтовый черный, сурьмяной черный, хромат свинца, сурик, цинковый желтый, цинковый зеленый, кадмиевый красный, кобальтовый синий, берлинская лазурь, ультрамарин, марганцевый фиолетовый, кадмиевый желтый, швейнфуртская зелень, молибденовый оранжевый и красный, хромовый оранжевый и красный, железоокисный красный, хромоокисный зеленый, стронциевый желтый, молибденовый синий, мел, охра, умбра, глауконит, жженая сиена, графит или растворимые органические красители.
Средства, замедляющие горение и пламезащитные средства: триоксид сурьмы, гексабромциклододекан, тетрахлорбисфенол или тетрабромбисфенол и галогенированные фосфаты, бораты, хлорпарафины, а также красный фосфор, кроме того, станнаты, меламинцианурат и продукты его конденсации, как то: мелам, мелем, мелон, соединения меламина, как то: меламинпирофосфат и меламинполифосфат, полифосфат аммония, гидроксид алюминия, гидроксид кальция, а также фосфорорганические соединения, не содержащие галогенов, как, например, резорциндифенилфосфат или эфиры фосфоновой кислоты.
Стабилизаторы: соли металлов, в особенности соли меди и соли молибдена, а также комплексы меди, фосфиты, стерически затрудненные фенолы, вторичные амины, поглотители ультрафиолетового излучения и стабилизаторы HALS (hindered amine light stabilizer).
2
Заполнители: стеклянные волокна, стеклянные шарики, размолотые стеклянные волокна, диатомовая земля, тальк, каолин, глины, CaF, оксиды алюминия, а также углеродные волокна.
2
Средства, улучшающие скольжение, и смазочные агенты: MoS, парафины, жирные спирты, а также амиды жирных кислот.
2
Средства, облегчающие извлечение из формы и вспомогательные средства обработки: воски (монтанаты), воски на основе монтановой кислоты, воски на основе эфиров монтановой кислоты, полисилоксаны, поливиниловый спирт, SiO, силикаты кальция, а также перфторполиэфиры.
Размягчители (пластификаторы): BBSA, РОВО.
Модификаторы ударной вязкости: полибутадиен, ЭПМ, ЭПДМ, ПЭ высокой плотности, акрилатный каучук.
Антистатики: сажа, углеродные волокна, графитовые фибриллы, многоатомные спирты, эфиры жирных кислот, амины, амиды кислот, четвертичные соли аммония.
Прочие полимеры: АБС, полипропилен.
Эти добавки можно применять в обычных количествах, известных специалисту.
Соединение, несущее, по меньшей мере, два карбонатных элемента, согласно изобретению добавляют само по себе или в виде маточной смеси после компаундирования, но самое позднее во время обработки. Предпочтительно при обработке смешивать подлежащий конденсации полиамид или подлежащую конденсации полиамидную формовочную массу в виде гранулята с гранулятом соединения, имеющего, по меньшей мере, два карбонатных элемента, или с соответствующей маточной смесью. Возможно, однако, и формирование смеси гранулята компаундированной формовочной полиамидной смеси с соединением, несущим, по меньшей мере, два карбонатных элемента, последующая ее транспортировка или складирование, а затем обработка. Соответствующим образом, разумеется, можно работать и с порошковыми смесями. Решающее значение имеет лишь тот факт, что плавление смеси осуществляют лишь во время переработки. При переработке рекомендуется тщательно перемешивать расплав. Маточную смесь, однако, можно с тем же успехом с помощью дополнительного экструдера добавлять в виде потока расплава в расплав подлежащей переработке полиамидной формовочной массы, а затем тщательно перемешивать.
В общем виде способ изготовления вкладки описан в европейских заявках ЕР 1690889 А1 и ЕР 1690890 А1.
Стенки вкладки могут быть либо однослойными и в этом случае полностью состоять из полиамидной формовочной массы либо же иметь многослойное строение, и при этом полиамидная формовочная масса может образовывать внешний слой, внутренний и/или промежуточный слой. Другой слой или другие слои состоят из формовочных масс на основе других полимеров, например полиэтилена, полипропилена или фторполимеров. На нынешнем техническом уровне такие многослойные структуры можно в том числе изготавливать методом совместной экструзии.
Вкладку, как это описано в международной заявке WO 96/06298, можно вводить в трубопровод вместе с распорками, после чего кольцевидное пространство между вкладкой и стенкой трубопровода заполняют затвердевающей массой, предпочтительно цементом или затвердевающим пластмассовым материалом. Если вкладка сама представляет собой несущую трубу, при необходимости ее можно вводить в трубопровод без распорок и без заполнения кольцевидного пространства.
Надлежащий состав цементного раствора позволяет добиться равномерного распределения зернистости и высокой плотности материала-заполнителя. Особо предпочтительны цементные растворы со щелочной реакцией, поскольку они защищают железные трубы не только пассивным образом, но и активным ввиду щелочной реакции. Надлежащие цементные растворы известны из уровня техники.
Отвердевающие пластмассовые материалы, пригодные для реализации способа согласно изобретению, это таковые, которые обладают достаточной устойчивостью к среде, подлежащей транспортировке. В частности, это означает, что после затвердевания пластмассовые материалы должны быть прежде всего водо- и газонепроницаемы и не должны страдать от влажности.
Особо удобные пластмассовые материалы для способа согласно изобретению - это полиуретановые системы, силикатные смолы, акриловые системы, эпоксидные системы и системы на основе ненасыщенных сложных полиэфиров, которые все способны к затвердеванию тем или иным способом. Преимущество всех этих систем - их низкая чувствительность к влажности.
2
Пригодные полиуретановые системы основаны на полиуретановых преполимерах с остаточным содержанием реакционно-способных изоцианатных групп, которые синтезируют из мономерных или полимерных многофункциональных изоцианатов и других многофункциональных компонентов реакции, как правило, полиолов, простых или сложных полиэфиролов. Для затвердевания проводят реакцию преполимеров с многофункциональными компонентами, несущими по меньшей мере две свободные группы ОН-, SH- и/или NH-, доступные для реакции с изоцианатами, и при необходимости - с известными специалисту из химии полиуретанов дополнительными агентами, активирующими реакцию. В качестве примеров здесь следует назвать воду, полиолы, как то: этиленгликоль, пропиленгликоль или их олигомеры, сложные и простые полиэфиролы, многофункциональные тиолы или полиамины и их смеси. Добавки, ускоряющие затвердевание, - это, например, третичные амины или соли металлов. Речь при этом идет о двухкомпонентных системах.
В состав силикатных смол входят, с одной стороны, компоненты в виде жидкого стекла, а с другой - изоцианатные компоненты. Можно задать реакцию со вспениванием или без вспенивания. Их химическая устойчивость превосходит таковую полиуретанов и эпоксидных смол.
Кроме того, возможно применение акриловых систем, т.е. продуктов реакции, синтезируемых радиальной полимеризацией монофункциональных или многофункциональных мономерных или олигомерных производных акриловой или метакриловой кислоты. В частности, следует упомянуть эфиры акриловой и метакриловой кислоты. Полимеризацию можно запускать, подмешивая к исходной смеси стартеры реакции, например радикальные стартеры на основе пероксидов или им подобные. Кроме того, затвердевание или поперечную сшивку можно вызывать воздействием высокоэнергетического излучения, например ультрафиолетового или электронного. Под акриловыми системами, разумеется, подразумевают также сополимеризаты (мет)акриловой кислоты и их производных.
Опыт показывает, что возможно также применение систем на основе эпоксидных смол, т.е. продукты реакции высокомолекулярных соединений, несущих, по меньшей мере, две реакционно-способные эпоксидные группы, и многофункциональных полиаминов, полиаминоамидов или смесей этих веществ, к которым можно добавлять известные из химии эпоксидов агенты ускорения реакции. При этом полиамины берут на себя роль компонента-отвердителя.
Кроме того, возможно применение систем на основе ненасыщенных сложных полиэфиров, т.е. продуктов радикальной полимеризации ненасыщенных полиэфиров. Такие ненасыщенные полиэфиры получают при реакции многоатомных спиртов с однократно или многократно ненасыщенными многофункциональными карбоновыми кислотами. Эти ненасыщенные полиэфиры можно растворять в мономерах, обладающих способностью к радикальной полимеризации, например, в стироле или дивинилбензоле, либо же в диаллилфталатах и мономерных производных акриловой или метакриловой кислоты, например, их сложных эфирах, как то: в метилакрилате или метилметакрилате. Полимеризацию запускают, добавляя в смолистую смесь надлежащие стартеры и/или подводя энергию (тепло) или высокоэнергетическое излучение (ультрафиолетовое или электронное излучение).
Все эти системы могут содержать обычные добавки, например наполнители, волокна, красители, стабилизаторы, регуляторы вязкости и им подобные. Кроме того, добавлением раздувающих агентов их можно модифицировать таким образом, чтобы в процессе реакции затвердевания формировалась полностью или частично ячеистая структура в целях заполнения полостей, распространяющихся на внешнюю сторону трубопровода. В частности, весьма целесообразно может быть добавление материалов, повышающих стойкость и прочность пластмассового заполнения, например минеральных заполнителей и/или армирующих волокон.
3
В частности, в качестве заполнителей можно использовать таковые минеральной природы, например кварцевый песок, электрофильтровую золу и им подобные. Минеральные добавки могут составлять от 2 до 95.% масс. пластмассового материала, в особенности от 50 до 90% масс. Особо удобной оказалась смесь из 1 части эпоксидной смолы и 5 частей кварцевого песка, причем к эпоксидной смоле добавляют обычный раздувающий агент для формирования тонкопористой пены с закрытыми ячейками, имеющей плотность в пределах от 0,8 до 2,0 г/см, в зависимости от степени заполнения.
В дополнение к минеральным заполнителям или в качестве альтернативы им пластмассовый материал может содержать волокна в количестве, необходимом для повышения жесткости. Примеры надлежащих волокон - это полипропиленовое штапельное волокно, стальные волокна или минеральные волокна, как, например, стекловата или минеральная вата. В общем случае в пластмассовом материале вполне достаточна доля волокон, составляющая от 0,5 до 5% масс.
Подразумевается, что применяемые пластмассовые материалы и отвердители как таковые известны.
Материал-заполнитель можно запрессовывать или всасывать в кольцевидное пространство. Целесообразно использовать сочетание этих мер, для чего на одном конце трубопровода материал запрессовывают, а на другом конце создают пониженное давление. При этом во вкладку следует подавать давление, чтобы она не спалась.
Если пластмассовый материал, нанесенный на стенки трубопровода, непосредственно смешан с отвердителем, то затвердевание происходит в течение типичного для этого материала периода, без дополнительного внешнего воздействия. Если затвердевание пластмассового материала осуществляют с помощью облучения или подачи тепла, то после нанесения пластмассового материала необходимо облучать этот слой или подавать на него тепло, что можно осуществлять через вкладку.
Еще в одной возможной форме исполнения трубопроводный вкладыш также может обладать несколько большим внешним диаметром, чем подлежащая облицовке труба. Для введения вкладки в этом случае ее сечение уменьшают растяжением, сжатием или складыванием. После введения вкладки она, возвращаясь к исходному размеру, прилегает к внутренним стенкам трубы. Этот процесс можно поддерживать, повышая давление или температуру. Труба, облицованная таким образом, кольцевого пространства не имеет. В качестве такого способа, известного специалисту, следует указать Swagelining™. Таким способом вкладку можно вводить уже на предприятии-изготовителе.
Еще в одной возможной форме исполнения изобретения в подлежащий санации участок трубы или канала вводят внутреннюю трубу согласно заявке, которую для введения складывают, а затем прикладывают к стенке трубы или канала распорками, принадлежащими к внешней стороне вкладки, после чего промежуточное пространство между стенкой трубы или канала и внешней стенкой внутренней трубы заполняют, для чего внутреннюю трубу, которая сама по себе во вставленном состоянии стабильна, складывают перед введением в участок трубы или канала, или во время этого введения так, чтобы она образовывала определенного рода транспортный желоб, а образовавшееся пространство или выемку заполняют материалом-заполнителем с отсроченным затвердеванием, причем возвращение внутренней трубы к ее исходной форме после достижения окончательного положения подкрепляют, заполняя ее внутреннее пространство какой-либо средой.
Таким образом, этот способ впервые позволяет вводить в подлежащий ремонту участок трубы внутреннюю трубу, собственно обеспечивающую ремонт, одновременно с необходимым заполняющим материалом, то есть пластмассой, и размещать материал-наполнитель в конкретном предусмотренном месте в образующемся промежуточном пространстве, и при этом одновременно заполнять образовавшиеся в земле полости. В выемку транспортной ленты, которая состоит из сложенной внутренней трубы, можно поместить достаточное количество этого материала-заполнителя, причем благодаря обратной деформации внутренней трубы материал-заполнитель при этом равномерно распределяется по всей огибающей.
С помощью изобретения можно обеспечить санацию или герметизацию трубопровода на очень длительный срок.
Ниже изготовление вкладки согласно изобретению пояснено на примерах. В опытах применяли следующие материалы:
2
rel
РА12 с аминной регуляцией с 50 мэкв/кг групп NH и 9 мэкв/кг групп СООН, η около 2,15. По условиям синтеза содержит 54,5 мд фосфора.
2
rel
РА12 с кислотной регуляцией с 8 мэкв/кг групп NH и 50 мэкв/кг групп СООН, η около 2,15. По условиям синтеза содержит 54,5 мд фосфора.
Brüggolen М1251, смесь поликарбоната низкой вязкости с РА6 с кислотными концевыми группами
Ceasit РС (стеарат кальция).
В двухшнековом экструдере типа Werner & Pfleiderer ZSK 30 изготовили компаунды, приведенные в таблице 1.
Контрольные примеры А и В, а также Пример 1:
В одношнековом экструдере Reifenhäuser 50 с трехзонным шнеком (L=25D) обработали приведенные в таблице 2 действующие компоненты, начиная с гранулята или смеси гранулятов, и экструдировали из них вкладыш с толщиной стенки 2,9 мм и внешним диаметром 32 мм. При сравнении контрольного примера В и примера 1 обнаруживается, что несмотря на большее давление массы, для изготовления трубы из полиамида с очень высокой молекулярной массой потребовалась значительно меньшая нагрузка на мотор.
Контрольные примеры С и D, а также Пример 2:
В одношнековом экструдере Reifenhäuser 90 с трехзонным шнеком (L=30D) обработали приведенные в таблице 3 действующие компоненты, начиная с гранулята или смеси гранулятов, и экструдировали из них вкладыш с толщиной стенки 15,3 мм и внешним диаметром 168,3 мм. При сравнении контрольного примера D и примера 2 обнаруживается, что несмотря на большее давление массы, для изготовления трубы из полиамида с очень высокой молекулярной массой потребовалась значительно меньшая нагрузка на мотор.
Контрольные примеры Е и F, а также Пример 3:
В одношнековом экструдере Cincinnati 60 с трехзонным шнеком (L=30D) обработали приведенные в таблице 4 действующие компоненты, начиная с гранулята или смеси гранулятов, и экструдировали из них вкладыш с толщиной стенки 2,0 мм и внешним диаметром 285 мм. При сравнении контрольного примера F и примера 3 обнаруживается, что несмотря на большее давление массы, для изготовления трубы из полиамида с очень высокой молекулярной массой потребовалась значительно меньшая нагрузка на мотор.
rel
При непосредственном применении компаунда В снижается η (являющаяся мерой молекулярной массы) с исходного значения 2,55 до величины от 2,30 до 2,34 (контрольные примеры В, D и F) ввиду разрушения цепей под воздействием усилия сдвига. При реализации способа согласно изобретению (примеры 1-3) такого разрушения цепи обнаружить не удается.
В контрольных примерах С и Е вкладыш удалось изготовить лишь с чрезвычайными затруднениями. В числе прочего, пришлось выбрать предельно низкую температуру расплава и температуру сопла, находящуюся в пределах температуры плавления РА12. Кроме того, неудовлетворительным оказалось распределение толщины стенок. Выбранные параметры обработки не оставляли возможностей для вариаций в отличие от примеров 1-3 (см. таблицы 2-4).
Таблица 1
Изготовление компаунда
Компаунд А
Компаунд В
Серия 1
Серия 2
РА12 с аминной регуляцией [% масс.]
60
99,3
99,9
0
РА12 с кислотной регуляцией [масс.]
40
0
0
98,4
Brüggolen М1251 [% масс.]
0
0,6
0
1,5
Ceasit РС [% масс.]
0
0,1
0,1
0,1
Производительность [кг/ч]
10
10
10
10
Скорость вращения шнека [1/мин]
250
250
250
250
Температура расплава [°С]
251
259
249
251
Давление расплава [бар]
33
62
35
34
Мощность мотора [%]
73
96
78
72
η<sub>rel</sub> согласно DIN EN ISO 307
2,11
2,55
2,10
2,12
Таблица 2
Переработка во вкладку 32×3 мм
Контрольный пример А
Контрольный пример В
Пример 1
Компаунд А [% масс.]
100
0
0
Компаунд В [% масс.]
0
100
0
Серия 1 [% масс.]
0
0
60
Серия 2 [% масс.]
0
0
40
Скорость вращения шнека [1/мин]
37
37
37
Скорость вытяжения [м/мин]
2,3
2,3
2,3
Температура сопла [°С]
220
245
245
Температура расплава [°С]
232
255
247
Давление материала [бар]
58
97
119
Мощность мотора [%]
64
94
70
η<sub>rel</sub> согласно DIN EN ISO 307
2,08
2,30
2,51
Таблица 3
Переработка во вкладку 168,3×15,3 мм
Контрольный пример С
Контрольный пример D
Пример 2
Компаунд А [% масс.]
100
0
0
Компаунд В [% масс.]
0
100
0
Серия 1 [% масс.]
0
0
60
Серия 2 [% масс.]
0
0
40
Скорость вращения шнека [1/мин]
52
66
66
Скорость вытяжения [м/мин]
0,5
0,8
0,8
Температура сопла [°С]
180
245
245
Температура расплава [°С]
220
260
254
Давление материала [бар]
72
130
151
Мощность мотора [%]
37
98
77
η<sub>rel</sub> согласно DIN EN ISO 307
2,07
2,34
2,54
Таблица 4
Переработка во вкладку 285,0×2,0 мм
Контрольный пример Е
Контрольный пример F
Пример 3
Компаунд А [% масс.]
100
0
0
Компаунд В [% масс.]
0
100
0
Серия 1 [% масс.]
0
0
60
Серия 2 [% масс.]
0
0
40
Скорость вращения шнека [1/мин]
25
44
44
Скорость вытяжения [м/мин]
0,8
1,7
1,7
Температура сопла [°С]
175
245
245
Температура расплава [°С]
224
256
247
Давление материала [бар]
72
87
103
Мощность мотора [%]
66
56
40
η<sub>rel</sub> согласно DIN EN ISO 307
2,01
2,31
2,53